光通信システムおよび光通信装置
【課題】波長分割多重方式を用いて、放送サービスも提供可能な低価格で簡単な構成の光アクセスシステムを実現する。
【解決手段】相互注入同期によって多モード発振するファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いて、多波長の種光を発生する光源部１０を構成する。さらに、多波長の種光に同期する複数のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを用いることによって、低価格の構成で、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳで変調された下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成することができる。また、放送信号ＢＳでファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの注入電流を直接変調することによって、容易に放送信号ＢＳを各ユーザ装置２．１〜２．ｎに送信することができる。
【解決手段】相互注入同期によって多モード発振するファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いて、多波長の種光を発生する光源部１０を構成する。さらに、多波長の種光に同期する複数のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを用いることによって、低価格の構成で、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳで変調された下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成することができる。また、放送信号ＢＳでファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの注入電流を直接変調することによって、容易に放送信号ＢＳを各ユーザ装置２．１〜２．ｎに送信することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システムおよび光通信装置に関し、特に波長分割多重された光信号を用いて、センタ局と複数の加入者宅とを結ぶアクセス系の光通信システムおよび光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報技術の発展に伴って、光ファイバを介して加入者宅をインターネット網に接続するＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスが急速に普及してきている。ＦＴＴＨサービスのようなアクセス系の光通信システムでは、多数の加入者宅とセンタ局とを結ぶ通信システムを構築する必要があり、コストの低減が重要な課題となっている。
【０００３】
光アクセスシステムを比較的安価に実現する方法として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが知られている。ＰＯＮシステムでは、センタ局に設けられたセンタ装置（たとえば、ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、複数の加入者宅に設けられたユーザ装置（たとえば、ＯＮＵ：Optical Network Unit)とが１対多で接続されるダブルスター網が用いられる。
【０００４】
センタ装置から複数のユーザ装置へ送信される下り信号は、光パワースプリッタによって分岐されて全てのユーザ装置に送られる。各ユーザ装置は、下り信号のパケットごとのヘッダに書き込まれた識別子を基に、自分宛ての下り信号を受信する。一方、複数のユーザ装置からセンタ装置へ上り信号を送信するには、送信時間がユーザ装置ごとに割り当てられた時分割多重方式が用いられる。各ユーザ装置で上り信号を送出するタイミングは、電子回路によって制御される。
【０００５】
さらに、光ファイバを用いて多チャンネルの放送信号を配信するシステムの開発も進められている。たとえば、特開２００６−８１０１４号公報（特許文献１）に開示される光通信システムでは、複数のセンタ装置が、光分波／合波器を介して複数の光パワースプリッタに接続される。各光パワースプリッタは、複数のユーザ装置と接続され、センタ装置との間で通信サービスおよび放送サービスが実現される。ここで、上りおよび下り光信号は、各光パワースプリッタブランチにおいて、センタ装置ごとに異なる波長となるように光分波／合波器によって設定される。各光パワースプリッタブランチの上りおよび下り信号光はさらに、ユーザ装置ごとに時分割多重される。
【０００６】
この光通信システムで、センタ装置が対応する各ユーザ装置に同一の情報を伝送する場合（放送サービスなど）には、複数の波長成分を含む光源を同一の情報を有する電気信号で変調し、各波長成分が同一の情報を有する多波長信号光を送出することができる。複数の波長成分を含む光源は、多波長一括発生光源であってもよいし、広帯域光源であってもよい。
【特許文献１】特開２００６−８１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＯＮシステムでは、伝送レートの増加によって大容量伝送を実現する。しかし、伝送レートが増加するほど、上り信号の送信用に各ユーザ装置に割り当てられる送信時間が短くなる。また、下り信号の受信時に各ユーザ装置が行なう識別子の読取り処理を高速に行なう必要がある。このため、ＰＯＮシステムでは制御用電子回路の処理速度に対する要求が厳しい。
【０００８】
一方、波長分割多重方式は、波長軸上に多重化して大容量伝送を実現するので、波長ごとの信号伝送速度は比較的柔軟に設定することができる。しかし、波長分割多重方式をアクセス系の双方向通信に単純に適用すると、センタ装置およびユーザ装置のいずれにも発振波長の制御された光源が必要になる。ＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザなどの波長の制御されたレーザ光源は高価であり、経済性に課題がある。また、インターネット接続サービスなどの通信サービスに加えて放送サービスを提供する場合には、波長の制御された光源の数がさらに増加することになる。
【０００９】
上述の特開２００６−８１０１４号公報（特許文献１）では、光通信システムのコストに関係する光送信器の具体的な構成について、通信サービスの場合は何ら開示されていない。また、インターネット接続サービスで必要となる、ユーザ毎に異なる内容の大容量伝送を個々に実施する具体的方法についても示されていない。
【００１０】
放送サービスの場合については、複数の波長成分を含む光源を同一の情報を有する電気信号で一括変調する構成が開示されている。しかし、複数の波長成分を含む光源としてスーパールミネッセントダイオードなどの広帯域光源を用いると、光分波／合波器の通過後にも不要な波長成分の光信号が雑音として残るので、十分なＳ／Ｎ比（信号対雑音比：signal to noise ratio）が得られないという問題がある。
【００１１】
したがって、本発明の第１の目的は、低価格で簡単な構成であるとともに、十分なＳ／Ｎ比の得られる波長多重化された光信号を生成可能な光通信装置を提供することである。さらに、その光通信装置を用いた波長分割多重方式のアクセス系の光通信システムを提供することである。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、双方向の通信サービスに加えて放送サービスも実現可能な、低価格で簡単な構成を有する波長分割多重方式の光通信装置および光通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、伝送路と、複数のユーザ装置と、複数のユーザ装置をそれぞれ宛先とする複数の第１のデータ信号を少なくとも含む複数のデータ信号を、伝送路を介して複数のユーザ装置に送信するセンタ装置とを備える光通信システムである。そして、センタ装置は、出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを有し、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する第１の光分波／合波器と、複数のユーザ装置に対応して設けられ、第１の光分波／合波器から出力された複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを有し、複数の第１のデータ信号によって複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを含む。そして、第１の光分波／合波器は、複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した多波長の光信号を伝送路に送出する。
【００１４】
好ましくは、複数のデータ信号は、複数のユーザ装置に共通に送信される第２のデータ信号を含む。ここで、第２のデータ信号は、複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。そして、光源部は、第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を、第２のデータ信号で変調する。
【００１５】
さらに好ましくは、第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である。
【００１６】
また、好ましくは、光通信システムは、伝送路を介して伝送された多波長の光信号を複数の単一波長の光信号に分波し、複数の単一波長の光信号を複数のユーザ装置にそれぞれ出力する第２の光分波／合波器をさらに備える。そして、複数のユーザ装置の各々は、第２の光分波／合波器から入力される単一波長の光信号を増幅する反射型半導体光増幅器を含み、センタ装置に向けて送信する第３のデータ信号によって反射型半導体光増幅器に注入する注入電流を変調する。
【００１７】
さらに好ましくは、反射型半導体光増幅器に入力される単一波長の光信号の信号強度は、反射型半導体光増幅器の利得が飽和するのに十分な大きさである。
【００１８】
また、さらに好ましくは、第３のデータ信号は、複数のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。
【００１９】
本発明による光通信装置は、伝送路を介して複数の第１のデータ信号を複数の宛先にそれぞれ送信する。そして、光通信装置は、出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを含み、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する光分波／合波器と、複数の宛先に対応して設けられ、光分波／合波器から出力された複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを含み、複数の第１のデータ信号によって複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを備える。そして、光分波／合波器は、複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した多波長の光信号を伝送路に送出する。
【００２０】
好ましくは、光源部は、複数の宛先に共通に送信する第２のデータ信号によって第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を変調する。ここで、第２のデータ信号は、複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。
【００２１】
さらに好ましくは、第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、相互注入同期によって多モード発振する第１、第２の半導体レーザを用いた簡単な構成で多波長の種光を生成するので、Ｓ／Ｎ比の十分な光通信装置、およびそれを用いた波長分割多重による光アクセスシステムを安価に実現することができる。さらに、第１、第２の半導体レーザからの出力光に注入同期させた複数の第３の半導体レーザを用いて、下りデータ信号（第１のデータ信号）による変調を行なうので、本発明は、ＤＦＢレーザのような波長の制御された高価な単一モードレーザを必要としない。
【００２３】
また、第１、第２の半導体レーザを用いて放送信号（第２のデータ信号）による変調を行なう場合には、双方向の通信サービスに加えて放送サービスも簡単かつ安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１としての光通信システム１００の構成を示すブロック図である。まず、図１を参照して、光通信システム１００の概略的な構成について説明する。なお、以下の説明において、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂが本発明の第１、第２の半導体レーザに対応する。また、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎが本発明の第３の半導体レーザに対応する。また、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎが本発明の第１のデータ信号に対応し、放送信号ＢＳが本発明の第２のデータ信号に対応し、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎが本発明の第３のデータ信号に対応する。
【００２６】
光通信システム１００は、センタ局に設けられたセンタ装置１（たとえば、ＯＬＴ）と複数（ｎ個）の加入者宅にそれぞれ設けられたユーザ装置２．１〜２．ｎ（たとえば、ＯＮＵ）と、光ファイバで構成される伝送路３と、光分波／合波器４とを含む。さらに、センタ装置１は、大別すると、光源部１０と、変調部２２と、受信部２６と、光分波／合波器２０，２４と、サーキュレータ５，６とを含む。
【００２７】
光通信システム１００は、波長分割多重方式を用いたアクセス系の通信システムである。波長分割多重方式では、ユーザ装置２．１〜２．ｎごとに異なる複数（ｎ個）の波長λ１〜λｎの光信号を割り当てて、光信号の伝送を行う。具体的に、センタ装置１からユーザ装置２．１〜２．ｎに向けた下り方向のデータ伝送について説明すると、第１番目のユーザ装置２．１に向けた下りデータ信号ＤＳ１は、第１番目の波長λ１の波長帯域の光信号に変換される。同様に、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎに向けた下りデータ信号ＤＳｎは、第ｎ番目の波長λｎの波長帯域の光信号に変換される。そして、これらのｎ個の光信号は多重化されて、同一の伝送路３を用いて伝送される。
【００２８】
光源部１０は、このような波長分割多重伝送の元になる複数（ｎ個）の波長λ１〜λｎを含む多波長の種光Ｓ３を生成する。ここで、多波長の種光Ｓ３は、光ファイバ通信に適した１５５０ｎｍ付近の帯域のものであり、各波長λ１〜λｎの間隔が等間隔であることが望ましい。たとえば、波長間隔が０．８ｎｍで、多重化数ｎが２０〜３０程度に設定される。このような多波長の種光源を低価格で実現するために、実施の形態１の光通信システム１００では、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いて光源部１０を構成する。後述するように、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの相互注入同期によって多波長の種光Ｓ３が生成される。さらに、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎに加えて放送信号ＢＳをユーザ装置２．１〜２．ｎに送信する場合には、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いた直接変調方式によって、発生する多波長の種光Ｓ３を一括変調する。光源部１０は、生成した多波長の種光Ｓ３を、サーキュレータ５を介して光分波／合波器２０に送出する。
【００２９】
サーキュレータ５，６は、３個以上の入出力ポートを有し、ある入出力ポートから入力された光信号を予め定める別の入出力ポートに出力する光デバイスである。サーキュレータ５，６は、たとえば、磁気光学効果を用いたファラデー回転子で構成される。
【００３０】
センタ装置に設けられる光分波／合波器２０，２４（第１の光分波／合波器）は、一方側から入力された互いに波長の異なる複数の単一波長の光信号を合波して他方側に出力する光合波器（マルチプレクサ）としての機能を有する。また、逆に他方側から入力された複数の波長を有する多波長の光信号を分波して一方側に出力する光分波器（デマルチプレクサ）の機能も有する光デバイスである。光分波／合波器２０，２４には、たとえば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）を用いることができる。
【００３１】
センタ装置の光分波／合波器２０は、光源部１０から受光した多波長の種光Ｓ３を波長λ１〜λｎごとに分波して、単一の波長を有する複数（信号数ｎ）の単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを生成する。光分波／合波器２０は、生成した単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを変調部２２に出力する。
【００３２】
一方、伝送路３と複数のユーザ装置２．１〜２．ｎとの間に設けられる光分波／合波器４（第２の光分波／合波器）は、伝送路３から伝送された多波長の光信号Ｓ４を波長λ１〜λｎごとに分波して、単一波長の複数の光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成し、複数のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ出力する。
【００３３】
ユーザ装置用の光分波／合波器４には、センタ装置の光分波／合波器２０，２４と同様に、ＡＷＧをはじめとする波長多重／分離モジュールを用いることができる。また、光分波／合波器４は、光パワースプリッタ（光分岐器）と、ユーザ装置２．１〜２．ｎの手前にそれぞれ設けられた複数（ｎ個）の光フィルタとを含む構成とすることもできる。ここで、光パワースプリッタ（光分岐器）は、多波長の光信号Ｓ４を複数（信号数ｎ）の多波長の光信号に分岐する。また、各光フィルタは、波長λ１〜λｎのうち対応する波長の光信号を選択的に通過させる。
【００３４】
変調部２２は、信号数ｎの単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎをそれぞれ下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎで変調して、信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成する。実施の形態１の光通信システム１００では、低価格なｎ個のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを用いて変調部２２が構成される。ここで、ｎ個のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、ユーザ装置２．１〜２．ｎに対応して設けられる。後述するように、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、注入同期によって、入射された単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎと同一の波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎをそれぞれ放出する。さらに、直接変調方式によって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎは、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎでそれぞれ変調される。
【００３５】
この後、変調部２２は、生成した信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを光分波／合波器２０に出力する。光分波／合波器２０は、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを合波して、多波長の下り光信号Ｓ４を生成する。生成された多波長の下り光信号Ｓ４は、サーキュレータ５，６を介して伝送路３に送出される。ユーザ装置用の光分波／合波器４は、伝送後の下り光信号Ｓ４を、信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎに分波する。
【００３６】
前述のように、ｎ個のユーザ装置２．１〜２．ｎには、異なるｎ個の波長λ１〜λｎの光信号が割り当てられる。したがって、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、それぞれ、対応する波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを受信する。そして、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを電気信号に変換して、自分宛ての下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳを受信する。
【００３７】
さらに、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、センタ装置１に向けて、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎで変調された上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎをそれぞれ送信する。このために、ユーザ装置２．１〜２．ｎには、反射型半導体光増幅器３８（ＲＳＯＡ：Reflective Semiconductor Optical Amplifier）が設けられる。後述するように、反射型半導体光増幅器３８は、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを再利用して上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成するものである。波長制御された光源を必要としないので、低価格のユーザ装置２．１〜２．ｎを提供することができる。
【００３８】
この後、ユーザ装置用の光分波／合波器４は、ユーザ装置２．１〜２．ｎで生成された各波長λ１〜λｎの上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを合波して、多重化された上り光信号Ｓ５を生成する。生成された上り光信号Ｓ５は、伝送路３を伝送し、サーキュレータ６を介して光分波／合波器２４に到達する。光分波／合波器２４は、入力された多波長の上り光信号Ｓ５を分波して、信号数ｎの単一波長の上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成して、受信部２６に出力する。
【００３９】
受信部２６は、ユーザ装置２．１〜２．ｎに対応して、複数（ｎ個）の上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎが設けられる。各上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、対応する上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを電気信号に変換して、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎを受信する。
【００４０】
以下、光通信システム１００の詳細な構成と動作について、光信号の流れに従って説明する。
【００４１】
図２は、図１のセンタ装置１のうち光源部１０の構成および動作を示す説明図である。図２を参照して、光源部１０は、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂと、光分岐器１１と、２個のアイソレータ１２，１３と、光結合器１４とを含む。
【００４２】
まず、これらの光デバイスの光学的な接続について説明すると、光分岐器１１の一端側は、ファブリペロ型半導体レーザＬａの出射口およびアイソレータ１２の入力端と光ファイバなどを介して光学的に接続される。また、光分岐器１１の他端側は、ファブリペロ型半導体レーザＬｂの出射口およびアイソレータ１３の入力端と光学的に接続される。アイソレータ１２，１３の出力端は、光結合器１４の入力端に接続される。そして、光結合器１４の出力端から、多波長の種光Ｓ３が出力される。
【００４３】
ここで、光分岐器１１は、たとえば、分岐比が１：１の光ファイバカプラである。光分岐器１１の分岐比が１：１の場合、ファブリペロ型半導体レーザＬａの出射口から放出された出力光Ｓ１の半分はファブリペロ型半導体レーザＬｂの活性層に入射され、出力光Ｓ１の残りの半分はアイソレータ１３の入力端に入力される。同様に、ファブリペロ型半導体レーザＬｂの出射口から放出された出力光Ｓ２の半分はファブリペロ型半導体レーザＬａの活性層に入射され、出力光Ｓ２の残りの半分はアイソレータ１２の入力端に入力される。このように、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂは、それぞれの出力光Ｓ１，Ｓ２が互いの活性層に入射されるように光学的に結合されるので、後述するように相互注入同期（Mutual Injection Locking)が生じる。
【００４４】
また、アイソレータ１２，１３は、入力端から出力端への一方向にだけ光を透過させるものである。ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂへの戻り光があるとレーザの動作が不安定になるので、これを避けるためにアイソレータ１２，１３が使用される。アイソレータ１２，１３には、たとえば、磁気光学効果を用いたファラデー回転子が用いられる。
【００４５】
また、光結合器１４は、複数の入力光を１つに結合して出力する。光結合器１４にも、たとえば、分岐比が１：１の光ファイバカプラを用いることができる。
【００４６】
次に、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いた相互注入同期について説明する。
【００４７】
半導体レーザは、活性層と呼ばれるＰ型半導体層が活性層よりもエネルギーギャップの大きなＰ型およびＮ型の半導体層で挟まれたダブルへテロ構造のダイオードである。ダブルへテロ構造では、活性層に光および電子が閉じ込められて発光領域を形成する。
【００４８】
ファブリペロ型半導体レーザは、光が通過する経路の両端に結晶の劈開などで形成した２枚の反射面を対向させた構造の半導体レーザである。発光にいたる波長は、反射面間で共振する波長、すなわち共振器の中で定在波ができる波長となる。このため一般のファブリペロ型半導体レーザでは、縦モードと呼ばれる複数の離散的な発光波長が生じる多モード発振になる。このとき、レーザ発振は縦モード間をホップするので、個々の縦モードを見れば安定な連続発振とはなっていない。これを安定化させるための手法が、次に述べる注入同期である。
【００４９】
半導体レーザに外部から線スペクトルの入力光があると、その波長にロックされたレーザ発振が生じることが知られている。これを注入同期という。通常の半導体レーザでは、本来はわずかな自然放出を種としてレーザ増幅が起こる。これに対して、注入同期においては、注入されたレーザ光が共振器内に存在するために、誘導放出が生じる。この結果、注入されたレーザ光の波長での発振が優勢となり，他の波長での発振が抑えられるという非線形相互作用が生じ、注入光の波長の光が安定発振して出力される。
【００５０】
相互注入同期は、レーザ共振器の出力同士を対向して接続し、それぞれの出力光を相手方のレーザに注入する構成にしたものである。相互注入同期では、一方のレーザの出力光で他方のレーザの発振が安定化される。さらに、他方側の出力光が元の一方側に注入されることで、元のレーザの発振も安定化されるという効果が生まれる。多モード発振するファブリペロ型半導体レーザの場合には、一方のレーザからの複数の離散波長の光が相手方レーザに入力される。相手方のレーザでは、一方のレーザ光の複数の離散波長で誘導放出が起きてレーザ発振が生じる。相手方のレーザ光は、再び元のレーザに戻される。この結果、多数の縦モードで安定した発振になり、櫛形のスペクトルのレーザ光が得られる。なお、ファブリペロ型半導体レーザの場合、出力光の波長は多数に及ぶが、図１の発光スペクトルでは、光通信システム１００で用いられるｎ個の波長について図示している。
【００５１】
ここで、相互注入同期によるファブリペロ型半導体レーザの発振では、時間的に見ると、モード間のホッピングが抑えられるので、出力が時間的に安定化する。また、スペクトル強度の点では、単体のファブリペロ型半導体レーザに比べて、各波長でのスペクトル強度が増加するとともに、全体としてスペクトル強度が揃った多モードの発振が得られる。さらに、各波長でのスペクトルの半値幅も、単体のファブリペロ型半導体レーザに比べて低減する。結果として、光信号のＳ／Ｎ比が増加することになり、光通信に好適な光源が得られる。
【００５２】
なお、相互注入同期によって、周波数安定化が図られて櫛形のスペクトル出力となるには、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの発振波長域と共振器長が揃っていることが望ましい。そこで、安定状態を得るため、同じ仕様のレーザモジュールを用いるとともに、各ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂについて、注入電流の調整や共振器長の調整を行う。たとえば、共振器長の調整は、熱膨張によって行う。この場合、半導体レーザチップを温度制御素子であるペルチェ素子に接着し、ペルチェ素子によってチップの温度を制御する。
【００５３】
さらに、実施の形態１の光源部１０の構成によれば、放送信号ＢＳの送信を容易に行なうことができる。図１に示すように、放送信号ＢＳを送信するためには、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂに注入される注入電流は、放送信号ＢＳで直接変調される。このとき、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの注入電流を同じ放送信号ＢＳで変調する必要があるので、放送信号ＢＳは分岐器１５で分岐されて、それぞれ各ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂに注入される。この直接変調によって、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂから出力される各波長の光の全てが、放送信号ＢＳで一括変調される。
【００５４】
上記の放送信号ＢＳは、多数チャンネルの放送信号を互いに周波数の異なる副搬送波（サブキャリア）の帯域にそれぞれ変換することによって多重化した信号である。図３を参照して後述するように、相互干渉させないために、放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）は、ベースバンドで送信する下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域（下限周波数：０、上限周波数：ｆ１）と重ならないように設定する。なお、放送信号ＢＳは、必ずしもテレビ放送などの映像情報に限るものではなく、ユーザ装置２．１〜２．ｎに共通に送信するための情報であればよい。
【００５５】
図３は、図１のセンタ装置１のうち変調部２２の構成および動作を示す説明図である。
図３を参照して、変調部２２は、複数（ｎ個）のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ対応して設けられた複数（ｎ個）のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを含む。各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの出射口は、光分波／合波器２０と光学的に接続される。そして、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの活性層には、光分波／合波器２０から出力された単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎがそれぞれ入射される。各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎにそれぞれ入力される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎの波長は、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに割り当てた波長と同一である。
【００５６】
ここで、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎは、相互注入同期によって生成された多波長の種光Ｓ３を光分波／合波器２０で各波長の光に分波したものである。したがって、各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎは、光強度は小さいけれども、単一波長の安定なレーザ光となっている。変調部２２では、このようなパワーは小さいが、安定な各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎが、より高出力で多モードで発振しているファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎにそれぞれ注入される。この結果、種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを元にして、各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎと同一の単一波長で、種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎに比例した強度のレーザ光を出力する。すなわち、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎをそれぞれ増幅して出力することになる。このように種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを元にした注入同期を用いることによって、十分なＳ／Ｎ比の出力光が得られる。
【００５７】
なお、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの発振波長のうち、種光として入射される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎの波長と異なる波長成分については、注入同期による非線形効果によって弱められるけれども、多少残存する場合もある。この残存した波長成分は、光分波／合波器２０を通過するときに除去される。また、種光を注入する側のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの発振波長域と、注入された種光に同期する側のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの発振波長域とは、揃っていることが望ましい。そこで、同じ仕様のレーザモジュールを用いて調整を行なう。
【００５８】
上述の増幅機能に加えて、変調部２２は、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎで各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを変調する機能を有する。このため、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎに注入される注入電流は、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎを宛先とする下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎによって直接変調される。具体的に、第１番目のファブリペロ型半導体レーザＬ１には、第１番目のユーザ装置２．１に割り当てられた波長λ１の単一波長の種光Ｓ３．１が入射される。入射された単一波長の種光Ｓ３．１は、直接変調によって、下りデータ信号ＤＳ１で変調される。この結果、波長λ１の下り光信号Ｓ４．１が出力される。同様に、第ｎ番目のファブリペロ型半導体レーザＬｎには、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎに割り当てられた波長λｎの単一波長の種光Ｓ３．ｎが入射される。入射された単一波長の種光Ｓ３．ｎは、直接変調によって、下りデータ信号ＤＳｎで変調される。この結果、波長λｎの下り光信号Ｓ４．ｎが出力される。
【００５９】
図３に示すように各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎに入力される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎが放送信号ＢＳを含んでいる場合には、出力される各下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの周波数スペクトルは、放送信号ＢＳのスペクトルと各下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎのスペクトルが合わさったものになる。下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎはベースバンド信号のまま伝送するので、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域は０から所定の上限ｆ１まで及ぶ。相互干渉を生じないようにするため、サブキャリア多重化して伝送する放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）が、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域と重ならないように、副搬送波の周波数を設定する。
【００６０】
図４は、図１のユーザ装置２．１〜２．ｎの構成および動作を示す説明図である。ユーザ装置２．１〜２．ｎは同一の構成であるので、図４では、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎの構成を代表して示している。図４に示すように、ユーザ装置２．ｎは、光分岐器３０，３２と、放送信号ＢＳを受信するための放送用受信機３４と、下りデータ信号ＤＳｎを受信するための下りデータ用受信機３６と、反射型半導体光増幅器３８とを含む。
【００６１】
ユーザ装置２．１〜２．ｎの第１の機能は、センタ装置１から送信された下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳを受信することである。下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳは、センタ装置１で下り光信号Ｓ４に変換されてから伝送される。そして、下り光信号Ｓ４は、光分波／合波器４で、複数（ｎ個）の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎに分波された後、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに出力される。ユーザ装置２．ｎの内部で、下り光信号Ｓ４．ｎは、光分岐器３０で分岐された後、光分岐器３２および反射型半導体光増幅器３８に出力される。さらに、光分岐器３２を介して、下り光信号Ｓ４．ｎは、放送用受信機３４および下りデータ用受信機３６に出力される。
【００６２】
図５は、図４の放送用受信機３４の構成を示すブロック図である。図５を参照して、放送用受信機３４は、光信号を電気信号に変換する受光素子４０と、周波数可変フィルタ４２とを含む。放送用受信機３４に入力された下り光信号Ｓ４．ｎは受光素子４０で電気信号に変換される。周波数可変フィルタ４２では、変換後の電気信号から、所望のチャンネルの放送信号が選択される。図４の受光素子４０として、たとえば、フォトダイオードなどの半導体受光素子を用いることができる。
【００６３】
図６は、図４の下りデータ用受信機３６の構成を示すブロック図である。図６を参照して、下りデータ用受信機３６は、受光素子４０と、低域通過フィルタ４４とを含む。下りデータ用受信機３６では、受光素子４０によって下り光信号Ｓ４．ｎが電気信号に変換された後、低域通過フィルタ４４によってベースバンド信号である下りデータ信号ＤＳｎが取り出される。
【００６４】
次に、ユーザ装置２．１〜２．ｎの第２の機能は、センタ装置１への上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの送信である。このために、実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、図４に示す反射型半導体光増幅器３８を利用する。
【００６５】
ここで、反射型半導体光増幅器は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）の一種である。半導体光増幅器は、半導体レーザの両端面に無反射コーティングを施すことによって、半導体レーザから共振器構造を除去したものである。半導体光増幅器では、外部から活性層に光が入力されると、誘導放出によって、入力光に対して増幅した光が出力される。また、注入電流を直接変調することによって、入力光を変調して出力することもできる。
【００６６】
一方、反射型半導体光増幅器は、半導体光増幅器で片方だけミラーを設けたものである。反射型半導体光増幅器の外部から入力された入力光は、導波路構造の活性層で増幅された後、ミラーで反射され、再び活性層で増幅されて出力される。活性層を２回通過するため、高利得が期待されるとともに、入力光の変調作用も効果的に行なうことができる。
【００６７】
実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎは、反射型半導体光増幅器の持つ増幅作用および変調作用の両方の性質を利用する。これによって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを搬送光として再利用し、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの送信を行なう。さらに、次に述べるように、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、半導体光増幅器の増幅利得が飽和する性質を利用して、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳの消去を行なう。
【００６８】
図７は、反射型半導体光増幅器３８の入力光強度と出力光強度との関係を示すグラフである。図７において、横軸は入力光の強度を示し、縦軸は出力光の強度を示す。また、信号波形Ａ１，Ａ２，Ａ３は、異なる強度の搬送光に対して同じレベルの変調信号で強度変調したときの光信号波形を示す。また、信号波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、信号波形Ａ１，Ａ２、Ａ３の光信号が反射型半導体光増幅器３８にそれぞれ入力されたとき、対応する出力波形を示す。
【００６９】
図７に示すように、反射型半導体光増幅器３８へ入力される光強度が比較的小さいときは、入力光強度と出力光強度は比例する。入力光強度が増加するにつれて、出力光強度の増加率は減少し、やがて出力光強度は飽和する。この性質を利用すると、入力光に重畳された信号成分を切り取ること（クリッピング）ができる。
【００７０】
具体的に図７を用いて説明すると、信号波形Ａ１（最小光強度ａ１、最大光強度ａ２）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、出力された信号波形Ｂ１（最小光強度ｂ１、最大光強度ｂ２）は、入力信号波形Ａ１に比例する。光信号強度がさらに増加した信号波形Ａ２（最小光強度ａ３、最大光強度ａ４）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、入力信号が抑圧された信号波形Ｂ２（最小光強度ｂ３、最大光強度ｂ４）の光信号が出力される。これに対して、利得飽和領域に達した信号波形Ａ３（最小光強度ａ５、最大光強度ａ６）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、出力光強度はｂ５で一定となる。すなわち、信号成分が切り取られた信号波形Ｂ３の出力光が得られる。
【００７１】
再び図４を参照して、実施の形態１のユーザ装置２．ｎにおける反射型半導体光増幅器３８の動作について説明する。図４の反射型半導体光増幅器３８は、光分波／合波器４から出力された波長λｎの下り光信号Ｓ４．ｎを受信する。受信した下り光信号Ｓ４．ｎは、下りデータ信号ＤＳｎおよび放送信号ＢＳで変調された信号である。このとき、下り光信号Ｓ４．ｎの信号強度が、反射型半導体光増幅器３８の動作状態が利得飽和領域に達するほど十分に大きい場合には、下り光信号Ｓ４．ｎおよび放送信号ＢＳは切り取られて、波長λｎの搬送光のみが増幅されて残る。さらに、反射型半導体光増幅器３８の注入電流を上りデータ信号ＵＳｎで変調することによって、波長λｎの搬送光が上りデータ信号ＵＳｎで強度変調された上り光信号Ｓ５．ｎが生成される。上りデータ信号ＵＳｎはベースバンド信号であるので、図７に示すように上りデータ信号ＵＳｎの周波数帯域は０から周波数ｆ２に及ぶ。
【００７２】
このように、実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎは、反射型半導体光増幅器３８を用いることによって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを再利用して上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成する。このため、ＤＦＢレーザのような波長の制御された光源を必要としない。したがって、低価格のユーザ装置２．１〜２．ｎを実現することができる。
【００７３】
図８は、図１のセンタ装置１のうち受信部２６の構成および動作を示す説明図である。
図８を参照して、受信部２６は、複数（ｎ個）のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ対応して設けられた複数（ｎ個）の上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎを含む。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、光分波／合波器２０から出力された単一波長の光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎをそれぞれ受信する。このとき、各上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに割り当てられた波長と同一波長の光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを受信する。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎの構成は、図６に示す下りデータ用受信機３６の構成と同様であるので、説明を繰り返さない。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、それぞれ、光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを電気信号に変換した後、低域通過フィルタによってベースバンド信号である上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎを取り出す。
【００７４】
［実施の形態１の変形例］
図９は、図１，図２に示すセンタ装置１の光源部１０の変形例を示すブロック図である。
【００７５】
図９の光源部が図１，図２の光源部１０と異なる点は次の３点である。第１に、図９の光源部には、図２の光結合器１４に代えて、偏波多重合波器１８が設けられている。第２に、図９の光源部は、アイソレータ１２と偏波多重合波器１８との間、およびアイソレータ１３と偏波多重合波器１８との間に、それぞれ偏光コントローラ（ＰＣ：Polarization Controller）１６および１７をさらに含む。第３に、図９の光源部では、偏光コントローラ１６と偏波多重合波器１８との間、および偏光コントローラ１７と偏波多重合波器１８の間の接続には、それぞれ偏波維持光ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining optical Fiber）１９ａおよび１９ｂが用いられる。その他の点では、図９の光源部は図１，図２の光源部１０と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００７６】
ここで、偏波多重合波器１８は、偏光状態が互いに直交した２つの信号光を偏波多重化するものである。偏波多重合波器１８として、たとえば、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）を用いることができる。また、偏光コントローラ１６，１７は、入力光の偏光状態を制御するものである。たとえば、１／２波長板と１／４波長板を回転可能な状態で組み合わせることによって得られる。偏波維持光ファイバ１９ａ，１９ｂは、偏光コントローラ１６，１７で光の偏光状態を制御した後、その光の偏光状態を保ったまま伝送させるために用いられる。
【００７７】
図１，図２の光源部１０では、光ファイバカプラなどの光合波器１４を用いていたので、入力光の光パワーの半分を損失する結果となっていた。そこで、図９の光源部では、偏光コントローラ１６，１７を用いて、入力光の偏光状態を互いに直交するように調整しておいてから、偏波多重合波器１８によって偏波多重化して出力するようにする。これによって、図９の光源部では、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂからの出力光を有効に使うことができる。また、偏波多重合波器１８によって偏波多重化することによって出力光の偏波無依存化を図ることができる。
【００７８】
［実施の形態２］
実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、反射型半導体光増幅器３８を利得飽和状態で使用していた。したがって、反射型半導体光増幅器３８に入射される下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの光強度が十分でない場合、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳが十分に抑圧されずに残存することになり、上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎのＳ／Ｎ比が劣化する。実施の形態２は、このように下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの光強度が十分でない場合に対処する方法を提示する。
【００７９】
図１０は、本発明の実施の形態２に従うユーザ装置２．１〜２．ｎの動作を示す説明図である。
【００８０】
図１０のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎをベースバンド（下限周波数：０、上限周波数ｆ２）のまま用いるのでなく、アップコンバートした周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）に変換している点で、図４のユーザ装置２．１〜２．ｎと異なる。上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎをアップコンバートした周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）は、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの周波数帯域（下限周波数：０、上限周波数：ｆ１）および放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）と重ならないように設定される。これによって、相互干渉による上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎのＳ／Ｎ比の劣化を避けることができる。各ユーザ装置２．１〜２．ｎの反射型半導体光増幅器３８から、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳ１〜ＵＳＳｎで変調された上り光信号Ｓ７．１〜Ｓ７．ｎが出力される。
【００８１】
図１１は、上りデータ信号ＵＳをベースバンドからアップコンバートした周波数帯に変換する方法を示す説明図である。ここで、図１１では、ユーザ装置２．１〜２．ｎを代表して、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎの場合を示している。図１１に示すように、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳｎは、発信器５２から出力される搬送波信号５４と上りデータ信号ＵＳｎとをミキサ５６で掛け合わせることによって得られる。発信器５２の周波数ｆ０は、所望の上りデータ信号ＵＳＳｎの周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）が得られるように調整される。
【００８２】
図１２は、本発明の実施の形態２に従う受信部６０の動作を示す説明図である。図１２の受信部６０は、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳ１〜ＵＳＳｎを受信するために、上りデータ用受信機５０．１〜５０．ｎの構成を変更した点で、図８の受信部２６と異なる。
【００８３】
図１３は、図１２の受信部６０における上りデータ用受信機５０．ｎの構成を示すブロック図である。ここで、図１３では、上りデータ用受信機５０．１〜５０．ｎを代表して、第ｎ番目の上りデータ用受信機５０．ｎを示している。図１３の上りデータ用受信機５０．ｎは、図６の低域通過フィルタ４４に代えて、バンドパスフィルタ５８を有する。したがって、上りデータ用受信機５０．ｎは、上り光信号Ｓ７．ｎを受光素子４０で電気信号に変換した後、バンドパスフィルタ５８によって、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳｎを取り出すことができる。さらに上りデータ信号ＵＳＳｎを局部発信器でダウンコンバートして、ベースバンド領域の上りデータ信号ＵＳｎを受信することができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１としての光通信システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のセンタ装置１のうち光源部１０の構成および動作を示す説明図である。
【図３】図１のセンタ装置１のうち変調部２２の構成および動作を示す説明図である。
【図４】図１のユーザ装置２．１〜２．ｎの構成および動作を示す説明図である。
【図５】図４の放送用受信機３４の構成を示すブロック図である。
【図６】図４の下りデータ用受信機３６の構成を示すブロック図である。
【図７】反射型半導体光増幅器３８の入力光強度と出力光強度との関係を示すグラフである。
【図８】図１のセンタ装置１のうち受信部２６の構成および動作を示す説明図である。
【図９】図１，図２に示すセンタ装置１の光源部１０の変形例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に従うユーザ装置２．１〜２．ｎの動作を示す説明図である。
【図１１】上りデータ信号ＵＳをベースバンドからアップコンバートした周波数帯に変換する方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に従う受信部６０の動作を示す説明図である。
【図１３】図１２の受信部６０における上りデータ用受信機５０．ｎの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ センタ装置、２．１〜２．ｎ ユーザ装置、３ 伝送路、４，２０ 光分波／合波器、１０ 光源部、２２ 変調部、３８ 反射型半導体光増幅器、１００ 光通信システム、ＢＳ 放送信号（第２のデータ信号）、ＤＳ１〜ＤＳｎ 下りデータ信号（第１のデータ信号）、ＵＳ１〜ＵＳｎ 上りデータ信号（第３のデータ信号）、Ｌａ，Ｌｂ ファブリペロ型半導体レーザ（第１、第２の半導体レーザ）、Ｌ１〜Ｌｎ ファブリペロ型半導体レーザ（第３の半導体レーザ）、Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎ 単一波長の種光、Ｓ３ 多波長の種光、Ｓ４ 下り光信号、Ｓ５ 上り光信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システムおよび光通信装置に関し、特に波長分割多重された光信号を用いて、センタ局と複数の加入者宅とを結ぶアクセス系の光通信システムおよび光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報技術の発展に伴って、光ファイバを介して加入者宅をインターネット網に接続するＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスが急速に普及してきている。ＦＴＴＨサービスのようなアクセス系の光通信システムでは、多数の加入者宅とセンタ局とを結ぶ通信システムを構築する必要があり、コストの低減が重要な課題となっている。
【０００３】
光アクセスシステムを比較的安価に実現する方法として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが知られている。ＰＯＮシステムでは、センタ局に設けられたセンタ装置（たとえば、ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、複数の加入者宅に設けられたユーザ装置（たとえば、ＯＮＵ：Optical Network Unit)とが１対多で接続されるダブルスター網が用いられる。
【０００４】
センタ装置から複数のユーザ装置へ送信される下り信号は、光パワースプリッタによって分岐されて全てのユーザ装置に送られる。各ユーザ装置は、下り信号のパケットごとのヘッダに書き込まれた識別子を基に、自分宛ての下り信号を受信する。一方、複数のユーザ装置からセンタ装置へ上り信号を送信するには、送信時間がユーザ装置ごとに割り当てられた時分割多重方式が用いられる。各ユーザ装置で上り信号を送出するタイミングは、電子回路によって制御される。
【０００５】
さらに、光ファイバを用いて多チャンネルの放送信号を配信するシステムの開発も進められている。たとえば、特開２００６−８１０１４号公報（特許文献１）に開示される光通信システムでは、複数のセンタ装置が、光分波／合波器を介して複数の光パワースプリッタに接続される。各光パワースプリッタは、複数のユーザ装置と接続され、センタ装置との間で通信サービスおよび放送サービスが実現される。ここで、上りおよび下り光信号は、各光パワースプリッタブランチにおいて、センタ装置ごとに異なる波長となるように光分波／合波器によって設定される。各光パワースプリッタブランチの上りおよび下り信号光はさらに、ユーザ装置ごとに時分割多重される。
【０００６】
この光通信システムで、センタ装置が対応する各ユーザ装置に同一の情報を伝送する場合（放送サービスなど）には、複数の波長成分を含む光源を同一の情報を有する電気信号で変調し、各波長成分が同一の情報を有する多波長信号光を送出することができる。複数の波長成分を含む光源は、多波長一括発生光源であってもよいし、広帯域光源であってもよい。
【特許文献１】特開２００６−８１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＯＮシステムでは、伝送レートの増加によって大容量伝送を実現する。しかし、伝送レートが増加するほど、上り信号の送信用に各ユーザ装置に割り当てられる送信時間が短くなる。また、下り信号の受信時に各ユーザ装置が行なう識別子の読取り処理を高速に行なう必要がある。このため、ＰＯＮシステムでは制御用電子回路の処理速度に対する要求が厳しい。
【０００８】
一方、波長分割多重方式は、波長軸上に多重化して大容量伝送を実現するので、波長ごとの信号伝送速度は比較的柔軟に設定することができる。しかし、波長分割多重方式をアクセス系の双方向通信に単純に適用すると、センタ装置およびユーザ装置のいずれにも発振波長の制御された光源が必要になる。ＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザなどの波長の制御されたレーザ光源は高価であり、経済性に課題がある。また、インターネット接続サービスなどの通信サービスに加えて放送サービスを提供する場合には、波長の制御された光源の数がさらに増加することになる。
【０００９】
上述の特開２００６−８１０１４号公報（特許文献１）では、光通信システムのコストに関係する光送信器の具体的な構成について、通信サービスの場合は何ら開示されていない。また、インターネット接続サービスで必要となる、ユーザ毎に異なる内容の大容量伝送を個々に実施する具体的方法についても示されていない。
【００１０】
放送サービスの場合については、複数の波長成分を含む光源を同一の情報を有する電気信号で一括変調する構成が開示されている。しかし、複数の波長成分を含む光源としてスーパールミネッセントダイオードなどの広帯域光源を用いると、光分波／合波器の通過後にも不要な波長成分の光信号が雑音として残るので、十分なＳ／Ｎ比（信号対雑音比：signal to noise ratio）が得られないという問題がある。
【００１１】
したがって、本発明の第１の目的は、低価格で簡単な構成であるとともに、十分なＳ／Ｎ比の得られる波長多重化された光信号を生成可能な光通信装置を提供することである。さらに、その光通信装置を用いた波長分割多重方式のアクセス系の光通信システムを提供することである。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、双方向の通信サービスに加えて放送サービスも実現可能な、低価格で簡単な構成を有する波長分割多重方式の光通信装置および光通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、伝送路と、複数のユーザ装置と、複数のユーザ装置をそれぞれ宛先とする複数の第１のデータ信号を少なくとも含む複数のデータ信号を、伝送路を介して複数のユーザ装置に送信するセンタ装置とを備える光通信システムである。そして、センタ装置は、出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを有し、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する第１の光分波／合波器と、複数のユーザ装置に対応して設けられ、第１の光分波／合波器から出力された複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを有し、複数の第１のデータ信号によって複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを含む。そして、第１の光分波／合波器は、複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した多波長の光信号を伝送路に送出する。
【００１４】
好ましくは、複数のデータ信号は、複数のユーザ装置に共通に送信される第２のデータ信号を含む。ここで、第２のデータ信号は、複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。そして、光源部は、第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を、第２のデータ信号で変調する。
【００１５】
さらに好ましくは、第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である。
【００１６】
また、好ましくは、光通信システムは、伝送路を介して伝送された多波長の光信号を複数の単一波長の光信号に分波し、複数の単一波長の光信号を複数のユーザ装置にそれぞれ出力する第２の光分波／合波器をさらに備える。そして、複数のユーザ装置の各々は、第２の光分波／合波器から入力される単一波長の光信号を増幅する反射型半導体光増幅器を含み、センタ装置に向けて送信する第３のデータ信号によって反射型半導体光増幅器に注入する注入電流を変調する。
【００１７】
さらに好ましくは、反射型半導体光増幅器に入力される単一波長の光信号の信号強度は、反射型半導体光増幅器の利得が飽和するのに十分な大きさである。
【００１８】
また、さらに好ましくは、第３のデータ信号は、複数のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。
【００１９】
本発明による光通信装置は、伝送路を介して複数の第１のデータ信号を複数の宛先にそれぞれ送信する。そして、光通信装置は、出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを含み、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する光分波／合波器と、複数の宛先に対応して設けられ、光分波／合波器から出力された複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを含み、複数の第１のデータ信号によって複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを備える。そして、光分波／合波器は、複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した多波長の光信号を伝送路に送出する。
【００２０】
好ましくは、光源部は、複数の宛先に共通に送信する第２のデータ信号によって第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を変調する。ここで、第２のデータ信号は、複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である。
【００２１】
さらに好ましくは、第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、相互注入同期によって多モード発振する第１、第２の半導体レーザを用いた簡単な構成で多波長の種光を生成するので、Ｓ／Ｎ比の十分な光通信装置、およびそれを用いた波長分割多重による光アクセスシステムを安価に実現することができる。さらに、第１、第２の半導体レーザからの出力光に注入同期させた複数の第３の半導体レーザを用いて、下りデータ信号（第１のデータ信号）による変調を行なうので、本発明は、ＤＦＢレーザのような波長の制御された高価な単一モードレーザを必要としない。
【００２３】
また、第１、第２の半導体レーザを用いて放送信号（第２のデータ信号）による変調を行なう場合には、双方向の通信サービスに加えて放送サービスも簡単かつ安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１としての光通信システム１００の構成を示すブロック図である。まず、図１を参照して、光通信システム１００の概略的な構成について説明する。なお、以下の説明において、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂが本発明の第１、第２の半導体レーザに対応する。また、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎが本発明の第３の半導体レーザに対応する。また、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎが本発明の第１のデータ信号に対応し、放送信号ＢＳが本発明の第２のデータ信号に対応し、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎが本発明の第３のデータ信号に対応する。
【００２６】
光通信システム１００は、センタ局に設けられたセンタ装置１（たとえば、ＯＬＴ）と複数（ｎ個）の加入者宅にそれぞれ設けられたユーザ装置２．１〜２．ｎ（たとえば、ＯＮＵ）と、光ファイバで構成される伝送路３と、光分波／合波器４とを含む。さらに、センタ装置１は、大別すると、光源部１０と、変調部２２と、受信部２６と、光分波／合波器２０，２４と、サーキュレータ５，６とを含む。
【００２７】
光通信システム１００は、波長分割多重方式を用いたアクセス系の通信システムである。波長分割多重方式では、ユーザ装置２．１〜２．ｎごとに異なる複数（ｎ個）の波長λ１〜λｎの光信号を割り当てて、光信号の伝送を行う。具体的に、センタ装置１からユーザ装置２．１〜２．ｎに向けた下り方向のデータ伝送について説明すると、第１番目のユーザ装置２．１に向けた下りデータ信号ＤＳ１は、第１番目の波長λ１の波長帯域の光信号に変換される。同様に、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎに向けた下りデータ信号ＤＳｎは、第ｎ番目の波長λｎの波長帯域の光信号に変換される。そして、これらのｎ個の光信号は多重化されて、同一の伝送路３を用いて伝送される。
【００２８】
光源部１０は、このような波長分割多重伝送の元になる複数（ｎ個）の波長λ１〜λｎを含む多波長の種光Ｓ３を生成する。ここで、多波長の種光Ｓ３は、光ファイバ通信に適した１５５０ｎｍ付近の帯域のものであり、各波長λ１〜λｎの間隔が等間隔であることが望ましい。たとえば、波長間隔が０．８ｎｍで、多重化数ｎが２０〜３０程度に設定される。このような多波長の種光源を低価格で実現するために、実施の形態１の光通信システム１００では、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いて光源部１０を構成する。後述するように、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの相互注入同期によって多波長の種光Ｓ３が生成される。さらに、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎに加えて放送信号ＢＳをユーザ装置２．１〜２．ｎに送信する場合には、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いた直接変調方式によって、発生する多波長の種光Ｓ３を一括変調する。光源部１０は、生成した多波長の種光Ｓ３を、サーキュレータ５を介して光分波／合波器２０に送出する。
【００２９】
サーキュレータ５，６は、３個以上の入出力ポートを有し、ある入出力ポートから入力された光信号を予め定める別の入出力ポートに出力する光デバイスである。サーキュレータ５，６は、たとえば、磁気光学効果を用いたファラデー回転子で構成される。
【００３０】
センタ装置に設けられる光分波／合波器２０，２４（第１の光分波／合波器）は、一方側から入力された互いに波長の異なる複数の単一波長の光信号を合波して他方側に出力する光合波器（マルチプレクサ）としての機能を有する。また、逆に他方側から入力された複数の波長を有する多波長の光信号を分波して一方側に出力する光分波器（デマルチプレクサ）の機能も有する光デバイスである。光分波／合波器２０，２４には、たとえば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）を用いることができる。
【００３１】
センタ装置の光分波／合波器２０は、光源部１０から受光した多波長の種光Ｓ３を波長λ１〜λｎごとに分波して、単一の波長を有する複数（信号数ｎ）の単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを生成する。光分波／合波器２０は、生成した単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを変調部２２に出力する。
【００３２】
一方、伝送路３と複数のユーザ装置２．１〜２．ｎとの間に設けられる光分波／合波器４（第２の光分波／合波器）は、伝送路３から伝送された多波長の光信号Ｓ４を波長λ１〜λｎごとに分波して、単一波長の複数の光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成し、複数のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ出力する。
【００３３】
ユーザ装置用の光分波／合波器４には、センタ装置の光分波／合波器２０，２４と同様に、ＡＷＧをはじめとする波長多重／分離モジュールを用いることができる。また、光分波／合波器４は、光パワースプリッタ（光分岐器）と、ユーザ装置２．１〜２．ｎの手前にそれぞれ設けられた複数（ｎ個）の光フィルタとを含む構成とすることもできる。ここで、光パワースプリッタ（光分岐器）は、多波長の光信号Ｓ４を複数（信号数ｎ）の多波長の光信号に分岐する。また、各光フィルタは、波長λ１〜λｎのうち対応する波長の光信号を選択的に通過させる。
【００３４】
変調部２２は、信号数ｎの単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎをそれぞれ下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎで変調して、信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを生成する。実施の形態１の光通信システム１００では、低価格なｎ個のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを用いて変調部２２が構成される。ここで、ｎ個のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、ユーザ装置２．１〜２．ｎに対応して設けられる。後述するように、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、注入同期によって、入射された単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎと同一の波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎをそれぞれ放出する。さらに、直接変調方式によって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎは、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎでそれぞれ変調される。
【００３５】
この後、変調部２２は、生成した信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを光分波／合波器２０に出力する。光分波／合波器２０は、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを合波して、多波長の下り光信号Ｓ４を生成する。生成された多波長の下り光信号Ｓ４は、サーキュレータ５，６を介して伝送路３に送出される。ユーザ装置用の光分波／合波器４は、伝送後の下り光信号Ｓ４を、信号数ｎの単一波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎに分波する。
【００３６】
前述のように、ｎ個のユーザ装置２．１〜２．ｎには、異なるｎ個の波長λ１〜λｎの光信号が割り当てられる。したがって、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、それぞれ、対応する波長の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを受信する。そして、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを電気信号に変換して、自分宛ての下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳを受信する。
【００３７】
さらに、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、センタ装置１に向けて、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎで変調された上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎをそれぞれ送信する。このために、ユーザ装置２．１〜２．ｎには、反射型半導体光増幅器３８（ＲＳＯＡ：Reflective Semiconductor Optical Amplifier）が設けられる。後述するように、反射型半導体光増幅器３８は、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを再利用して上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成するものである。波長制御された光源を必要としないので、低価格のユーザ装置２．１〜２．ｎを提供することができる。
【００３８】
この後、ユーザ装置用の光分波／合波器４は、ユーザ装置２．１〜２．ｎで生成された各波長λ１〜λｎの上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを合波して、多重化された上り光信号Ｓ５を生成する。生成された上り光信号Ｓ５は、伝送路３を伝送し、サーキュレータ６を介して光分波／合波器２４に到達する。光分波／合波器２４は、入力された多波長の上り光信号Ｓ５を分波して、信号数ｎの単一波長の上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成して、受信部２６に出力する。
【００３９】
受信部２６は、ユーザ装置２．１〜２．ｎに対応して、複数（ｎ個）の上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎが設けられる。各上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、対応する上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを電気信号に変換して、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎを受信する。
【００４０】
以下、光通信システム１００の詳細な構成と動作について、光信号の流れに従って説明する。
【００４１】
図２は、図１のセンタ装置１のうち光源部１０の構成および動作を示す説明図である。図２を参照して、光源部１０は、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂと、光分岐器１１と、２個のアイソレータ１２，１３と、光結合器１４とを含む。
【００４２】
まず、これらの光デバイスの光学的な接続について説明すると、光分岐器１１の一端側は、ファブリペロ型半導体レーザＬａの出射口およびアイソレータ１２の入力端と光ファイバなどを介して光学的に接続される。また、光分岐器１１の他端側は、ファブリペロ型半導体レーザＬｂの出射口およびアイソレータ１３の入力端と光学的に接続される。アイソレータ１２，１３の出力端は、光結合器１４の入力端に接続される。そして、光結合器１４の出力端から、多波長の種光Ｓ３が出力される。
【００４３】
ここで、光分岐器１１は、たとえば、分岐比が１：１の光ファイバカプラである。光分岐器１１の分岐比が１：１の場合、ファブリペロ型半導体レーザＬａの出射口から放出された出力光Ｓ１の半分はファブリペロ型半導体レーザＬｂの活性層に入射され、出力光Ｓ１の残りの半分はアイソレータ１３の入力端に入力される。同様に、ファブリペロ型半導体レーザＬｂの出射口から放出された出力光Ｓ２の半分はファブリペロ型半導体レーザＬａの活性層に入射され、出力光Ｓ２の残りの半分はアイソレータ１２の入力端に入力される。このように、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂは、それぞれの出力光Ｓ１，Ｓ２が互いの活性層に入射されるように光学的に結合されるので、後述するように相互注入同期（Mutual Injection Locking)が生じる。
【００４４】
また、アイソレータ１２，１３は、入力端から出力端への一方向にだけ光を透過させるものである。ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂへの戻り光があるとレーザの動作が不安定になるので、これを避けるためにアイソレータ１２，１３が使用される。アイソレータ１２，１３には、たとえば、磁気光学効果を用いたファラデー回転子が用いられる。
【００４５】
また、光結合器１４は、複数の入力光を１つに結合して出力する。光結合器１４にも、たとえば、分岐比が１：１の光ファイバカプラを用いることができる。
【００４６】
次に、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂを用いた相互注入同期について説明する。
【００４７】
半導体レーザは、活性層と呼ばれるＰ型半導体層が活性層よりもエネルギーギャップの大きなＰ型およびＮ型の半導体層で挟まれたダブルへテロ構造のダイオードである。ダブルへテロ構造では、活性層に光および電子が閉じ込められて発光領域を形成する。
【００４８】
ファブリペロ型半導体レーザは、光が通過する経路の両端に結晶の劈開などで形成した２枚の反射面を対向させた構造の半導体レーザである。発光にいたる波長は、反射面間で共振する波長、すなわち共振器の中で定在波ができる波長となる。このため一般のファブリペロ型半導体レーザでは、縦モードと呼ばれる複数の離散的な発光波長が生じる多モード発振になる。このとき、レーザ発振は縦モード間をホップするので、個々の縦モードを見れば安定な連続発振とはなっていない。これを安定化させるための手法が、次に述べる注入同期である。
【００４９】
半導体レーザに外部から線スペクトルの入力光があると、その波長にロックされたレーザ発振が生じることが知られている。これを注入同期という。通常の半導体レーザでは、本来はわずかな自然放出を種としてレーザ増幅が起こる。これに対して、注入同期においては、注入されたレーザ光が共振器内に存在するために、誘導放出が生じる。この結果、注入されたレーザ光の波長での発振が優勢となり，他の波長での発振が抑えられるという非線形相互作用が生じ、注入光の波長の光が安定発振して出力される。
【００５０】
相互注入同期は、レーザ共振器の出力同士を対向して接続し、それぞれの出力光を相手方のレーザに注入する構成にしたものである。相互注入同期では、一方のレーザの出力光で他方のレーザの発振が安定化される。さらに、他方側の出力光が元の一方側に注入されることで、元のレーザの発振も安定化されるという効果が生まれる。多モード発振するファブリペロ型半導体レーザの場合には、一方のレーザからの複数の離散波長の光が相手方レーザに入力される。相手方のレーザでは、一方のレーザ光の複数の離散波長で誘導放出が起きてレーザ発振が生じる。相手方のレーザ光は、再び元のレーザに戻される。この結果、多数の縦モードで安定した発振になり、櫛形のスペクトルのレーザ光が得られる。なお、ファブリペロ型半導体レーザの場合、出力光の波長は多数に及ぶが、図１の発光スペクトルでは、光通信システム１００で用いられるｎ個の波長について図示している。
【００５１】
ここで、相互注入同期によるファブリペロ型半導体レーザの発振では、時間的に見ると、モード間のホッピングが抑えられるので、出力が時間的に安定化する。また、スペクトル強度の点では、単体のファブリペロ型半導体レーザに比べて、各波長でのスペクトル強度が増加するとともに、全体としてスペクトル強度が揃った多モードの発振が得られる。さらに、各波長でのスペクトルの半値幅も、単体のファブリペロ型半導体レーザに比べて低減する。結果として、光信号のＳ／Ｎ比が増加することになり、光通信に好適な光源が得られる。
【００５２】
なお、相互注入同期によって、周波数安定化が図られて櫛形のスペクトル出力となるには、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの発振波長域と共振器長が揃っていることが望ましい。そこで、安定状態を得るため、同じ仕様のレーザモジュールを用いるとともに、各ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂについて、注入電流の調整や共振器長の調整を行う。たとえば、共振器長の調整は、熱膨張によって行う。この場合、半導体レーザチップを温度制御素子であるペルチェ素子に接着し、ペルチェ素子によってチップの温度を制御する。
【００５３】
さらに、実施の形態１の光源部１０の構成によれば、放送信号ＢＳの送信を容易に行なうことができる。図１に示すように、放送信号ＢＳを送信するためには、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂに注入される注入電流は、放送信号ＢＳで直接変調される。このとき、２個のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの注入電流を同じ放送信号ＢＳで変調する必要があるので、放送信号ＢＳは分岐器１５で分岐されて、それぞれ各ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂに注入される。この直接変調によって、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂから出力される各波長の光の全てが、放送信号ＢＳで一括変調される。
【００５４】
上記の放送信号ＢＳは、多数チャンネルの放送信号を互いに周波数の異なる副搬送波（サブキャリア）の帯域にそれぞれ変換することによって多重化した信号である。図３を参照して後述するように、相互干渉させないために、放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）は、ベースバンドで送信する下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域（下限周波数：０、上限周波数：ｆ１）と重ならないように設定する。なお、放送信号ＢＳは、必ずしもテレビ放送などの映像情報に限るものではなく、ユーザ装置２．１〜２．ｎに共通に送信するための情報であればよい。
【００５５】
図３は、図１のセンタ装置１のうち変調部２２の構成および動作を示す説明図である。
図３を参照して、変調部２２は、複数（ｎ個）のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ対応して設けられた複数（ｎ個）のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎを含む。各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの出射口は、光分波／合波器２０と光学的に接続される。そして、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの活性層には、光分波／合波器２０から出力された単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎがそれぞれ入射される。各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎにそれぞれ入力される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎの波長は、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに割り当てた波長と同一である。
【００５６】
ここで、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎは、相互注入同期によって生成された多波長の種光Ｓ３を光分波／合波器２０で各波長の光に分波したものである。したがって、各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎは、光強度は小さいけれども、単一波長の安定なレーザ光となっている。変調部２２では、このようなパワーは小さいが、安定な各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎが、より高出力で多モードで発振しているファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎにそれぞれ注入される。この結果、種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを元にして、各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎと同一の単一波長で、種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎに比例した強度のレーザ光を出力する。すなわち、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎをそれぞれ増幅して出力することになる。このように種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを元にした注入同期を用いることによって、十分なＳ／Ｎ比の出力光が得られる。
【００５７】
なお、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの発振波長のうち、種光として入射される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎの波長と異なる波長成分については、注入同期による非線形効果によって弱められるけれども、多少残存する場合もある。この残存した波長成分は、光分波／合波器２０を通過するときに除去される。また、種光を注入する側のファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂの発振波長域と、注入された種光に同期する側のファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎの発振波長域とは、揃っていることが望ましい。そこで、同じ仕様のレーザモジュールを用いて調整を行なう。
【００５８】
上述の増幅機能に加えて、変調部２２は、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎで各単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎを変調する機能を有する。このため、ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎに注入される注入電流は、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎを宛先とする下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎによって直接変調される。具体的に、第１番目のファブリペロ型半導体レーザＬ１には、第１番目のユーザ装置２．１に割り当てられた波長λ１の単一波長の種光Ｓ３．１が入射される。入射された単一波長の種光Ｓ３．１は、直接変調によって、下りデータ信号ＤＳ１で変調される。この結果、波長λ１の下り光信号Ｓ４．１が出力される。同様に、第ｎ番目のファブリペロ型半導体レーザＬｎには、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎに割り当てられた波長λｎの単一波長の種光Ｓ３．ｎが入射される。入射された単一波長の種光Ｓ３．ｎは、直接変調によって、下りデータ信号ＤＳｎで変調される。この結果、波長λｎの下り光信号Ｓ４．ｎが出力される。
【００５９】
図３に示すように各ファブリペロ型半導体レーザＬ１〜Ｌｎに入力される単一波長の種光Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎが放送信号ＢＳを含んでいる場合には、出力される各下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの周波数スペクトルは、放送信号ＢＳのスペクトルと各下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎのスペクトルが合わさったものになる。下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎはベースバンド信号のまま伝送するので、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域は０から所定の上限ｆ１まで及ぶ。相互干渉を生じないようにするため、サブキャリア多重化して伝送する放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）が、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎの周波数帯域と重ならないように、副搬送波の周波数を設定する。
【００６０】
図４は、図１のユーザ装置２．１〜２．ｎの構成および動作を示す説明図である。ユーザ装置２．１〜２．ｎは同一の構成であるので、図４では、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎの構成を代表して示している。図４に示すように、ユーザ装置２．ｎは、光分岐器３０，３２と、放送信号ＢＳを受信するための放送用受信機３４と、下りデータ信号ＤＳｎを受信するための下りデータ用受信機３６と、反射型半導体光増幅器３８とを含む。
【００６１】
ユーザ装置２．１〜２．ｎの第１の機能は、センタ装置１から送信された下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳを受信することである。下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳは、センタ装置１で下り光信号Ｓ４に変換されてから伝送される。そして、下り光信号Ｓ４は、光分波／合波器４で、複数（ｎ個）の下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎに分波された後、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに出力される。ユーザ装置２．ｎの内部で、下り光信号Ｓ４．ｎは、光分岐器３０で分岐された後、光分岐器３２および反射型半導体光増幅器３８に出力される。さらに、光分岐器３２を介して、下り光信号Ｓ４．ｎは、放送用受信機３４および下りデータ用受信機３６に出力される。
【００６２】
図５は、図４の放送用受信機３４の構成を示すブロック図である。図５を参照して、放送用受信機３４は、光信号を電気信号に変換する受光素子４０と、周波数可変フィルタ４２とを含む。放送用受信機３４に入力された下り光信号Ｓ４．ｎは受光素子４０で電気信号に変換される。周波数可変フィルタ４２では、変換後の電気信号から、所望のチャンネルの放送信号が選択される。図４の受光素子４０として、たとえば、フォトダイオードなどの半導体受光素子を用いることができる。
【００６３】
図６は、図４の下りデータ用受信機３６の構成を示すブロック図である。図６を参照して、下りデータ用受信機３６は、受光素子４０と、低域通過フィルタ４４とを含む。下りデータ用受信機３６では、受光素子４０によって下り光信号Ｓ４．ｎが電気信号に変換された後、低域通過フィルタ４４によってベースバンド信号である下りデータ信号ＤＳｎが取り出される。
【００６４】
次に、ユーザ装置２．１〜２．ｎの第２の機能は、センタ装置１への上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの送信である。このために、実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、図４に示す反射型半導体光増幅器３８を利用する。
【００６５】
ここで、反射型半導体光増幅器は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）の一種である。半導体光増幅器は、半導体レーザの両端面に無反射コーティングを施すことによって、半導体レーザから共振器構造を除去したものである。半導体光増幅器では、外部から活性層に光が入力されると、誘導放出によって、入力光に対して増幅した光が出力される。また、注入電流を直接変調することによって、入力光を変調して出力することもできる。
【００６６】
一方、反射型半導体光増幅器は、半導体光増幅器で片方だけミラーを設けたものである。反射型半導体光増幅器の外部から入力された入力光は、導波路構造の活性層で増幅された後、ミラーで反射され、再び活性層で増幅されて出力される。活性層を２回通過するため、高利得が期待されるとともに、入力光の変調作用も効果的に行なうことができる。
【００６７】
実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎは、反射型半導体光増幅器の持つ増幅作用および変調作用の両方の性質を利用する。これによって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを搬送光として再利用し、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの送信を行なう。さらに、次に述べるように、ユーザ装置２．１〜２．ｎは、半導体光増幅器の増幅利得が飽和する性質を利用して、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳの消去を行なう。
【００６８】
図７は、反射型半導体光増幅器３８の入力光強度と出力光強度との関係を示すグラフである。図７において、横軸は入力光の強度を示し、縦軸は出力光の強度を示す。また、信号波形Ａ１，Ａ２，Ａ３は、異なる強度の搬送光に対して同じレベルの変調信号で強度変調したときの光信号波形を示す。また、信号波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、信号波形Ａ１，Ａ２、Ａ３の光信号が反射型半導体光増幅器３８にそれぞれ入力されたとき、対応する出力波形を示す。
【００６９】
図７に示すように、反射型半導体光増幅器３８へ入力される光強度が比較的小さいときは、入力光強度と出力光強度は比例する。入力光強度が増加するにつれて、出力光強度の増加率は減少し、やがて出力光強度は飽和する。この性質を利用すると、入力光に重畳された信号成分を切り取ること（クリッピング）ができる。
【００７０】
具体的に図７を用いて説明すると、信号波形Ａ１（最小光強度ａ１、最大光強度ａ２）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、出力された信号波形Ｂ１（最小光強度ｂ１、最大光強度ｂ２）は、入力信号波形Ａ１に比例する。光信号強度がさらに増加した信号波形Ａ２（最小光強度ａ３、最大光強度ａ４）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、入力信号が抑圧された信号波形Ｂ２（最小光強度ｂ３、最大光強度ｂ４）の光信号が出力される。これに対して、利得飽和領域に達した信号波形Ａ３（最小光強度ａ５、最大光強度ａ６）の光信号が反射型半導体光増幅器３８に入力された場合、出力光強度はｂ５で一定となる。すなわち、信号成分が切り取られた信号波形Ｂ３の出力光が得られる。
【００７１】
再び図４を参照して、実施の形態１のユーザ装置２．ｎにおける反射型半導体光増幅器３８の動作について説明する。図４の反射型半導体光増幅器３８は、光分波／合波器４から出力された波長λｎの下り光信号Ｓ４．ｎを受信する。受信した下り光信号Ｓ４．ｎは、下りデータ信号ＤＳｎおよび放送信号ＢＳで変調された信号である。このとき、下り光信号Ｓ４．ｎの信号強度が、反射型半導体光増幅器３８の動作状態が利得飽和領域に達するほど十分に大きい場合には、下り光信号Ｓ４．ｎおよび放送信号ＢＳは切り取られて、波長λｎの搬送光のみが増幅されて残る。さらに、反射型半導体光増幅器３８の注入電流を上りデータ信号ＵＳｎで変調することによって、波長λｎの搬送光が上りデータ信号ＵＳｎで強度変調された上り光信号Ｓ５．ｎが生成される。上りデータ信号ＵＳｎはベースバンド信号であるので、図７に示すように上りデータ信号ＵＳｎの周波数帯域は０から周波数ｆ２に及ぶ。
【００７２】
このように、実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎは、反射型半導体光増幅器３８を用いることによって、下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎを再利用して上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを生成する。このため、ＤＦＢレーザのような波長の制御された光源を必要としない。したがって、低価格のユーザ装置２．１〜２．ｎを実現することができる。
【００７３】
図８は、図１のセンタ装置１のうち受信部２６の構成および動作を示す説明図である。
図８を参照して、受信部２６は、複数（ｎ個）のユーザ装置２．１〜２．ｎにそれぞれ対応して設けられた複数（ｎ個）の上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎを含む。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、光分波／合波器２０から出力された単一波長の光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎをそれぞれ受信する。このとき、各上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、対応するユーザ装置２．１〜２．ｎに割り当てられた波長と同一波長の光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを受信する。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎの構成は、図６に示す下りデータ用受信機３６の構成と同様であるので、説明を繰り返さない。上りデータ用受信機２８．１〜２８．ｎは、それぞれ、光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎを電気信号に変換した後、低域通過フィルタによってベースバンド信号である上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎを取り出す。
【００７４】
［実施の形態１の変形例］
図９は、図１，図２に示すセンタ装置１の光源部１０の変形例を示すブロック図である。
【００７５】
図９の光源部が図１，図２の光源部１０と異なる点は次の３点である。第１に、図９の光源部には、図２の光結合器１４に代えて、偏波多重合波器１８が設けられている。第２に、図９の光源部は、アイソレータ１２と偏波多重合波器１８との間、およびアイソレータ１３と偏波多重合波器１８との間に、それぞれ偏光コントローラ（ＰＣ：Polarization Controller）１６および１７をさらに含む。第３に、図９の光源部では、偏光コントローラ１６と偏波多重合波器１８との間、および偏光コントローラ１７と偏波多重合波器１８の間の接続には、それぞれ偏波維持光ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining optical Fiber）１９ａおよび１９ｂが用いられる。その他の点では、図９の光源部は図１，図２の光源部１０と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００７６】
ここで、偏波多重合波器１８は、偏光状態が互いに直交した２つの信号光を偏波多重化するものである。偏波多重合波器１８として、たとえば、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）を用いることができる。また、偏光コントローラ１６，１７は、入力光の偏光状態を制御するものである。たとえば、１／２波長板と１／４波長板を回転可能な状態で組み合わせることによって得られる。偏波維持光ファイバ１９ａ，１９ｂは、偏光コントローラ１６，１７で光の偏光状態を制御した後、その光の偏光状態を保ったまま伝送させるために用いられる。
【００７７】
図１，図２の光源部１０では、光ファイバカプラなどの光合波器１４を用いていたので、入力光の光パワーの半分を損失する結果となっていた。そこで、図９の光源部では、偏光コントローラ１６，１７を用いて、入力光の偏光状態を互いに直交するように調整しておいてから、偏波多重合波器１８によって偏波多重化して出力するようにする。これによって、図９の光源部では、ファブリペロ型半導体レーザＬａ，Ｌｂからの出力光を有効に使うことができる。また、偏波多重合波器１８によって偏波多重化することによって出力光の偏波無依存化を図ることができる。
【００７８】
［実施の形態２］
実施の形態１のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、反射型半導体光増幅器３８を利得飽和状態で使用していた。したがって、反射型半導体光増幅器３８に入射される下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの光強度が十分でない場合、下りデータ信号ＤＳ１〜ＤＳｎおよび放送信号ＢＳが十分に抑圧されずに残存することになり、上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎのＳ／Ｎ比が劣化する。実施の形態２は、このように下り光信号Ｓ４．１〜Ｓ４．ｎの光強度が十分でない場合に対処する方法を提示する。
【００７９】
図１０は、本発明の実施の形態２に従うユーザ装置２．１〜２．ｎの動作を示す説明図である。
【００８０】
図１０のユーザ装置２．１〜２．ｎでは、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎをベースバンド（下限周波数：０、上限周波数ｆ２）のまま用いるのでなく、アップコンバートした周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）に変換している点で、図４のユーザ装置２．１〜２．ｎと異なる。上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎをアップコンバートした周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）は、上りデータ信号ＵＳ１〜ＵＳｎの周波数帯域（下限周波数：０、上限周波数：ｆ１）および放送信号ＢＳの周波数帯域（下限周波数：ｆ５、上限周波数：ｆ６）と重ならないように設定される。これによって、相互干渉による上り光信号Ｓ５．１〜Ｓ５．ｎのＳ／Ｎ比の劣化を避けることができる。各ユーザ装置２．１〜２．ｎの反射型半導体光増幅器３８から、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳ１〜ＵＳＳｎで変調された上り光信号Ｓ７．１〜Ｓ７．ｎが出力される。
【００８１】
図１１は、上りデータ信号ＵＳをベースバンドからアップコンバートした周波数帯に変換する方法を示す説明図である。ここで、図１１では、ユーザ装置２．１〜２．ｎを代表して、第ｎ番目のユーザ装置２．ｎの場合を示している。図１１に示すように、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳｎは、発信器５２から出力される搬送波信号５４と上りデータ信号ＵＳｎとをミキサ５６で掛け合わせることによって得られる。発信器５２の周波数ｆ０は、所望の上りデータ信号ＵＳＳｎの周波数帯域（下限周波数：ｆ３、上限周波数：ｆ４）が得られるように調整される。
【００８２】
図１２は、本発明の実施の形態２に従う受信部６０の動作を示す説明図である。図１２の受信部６０は、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳ１〜ＵＳＳｎを受信するために、上りデータ用受信機５０．１〜５０．ｎの構成を変更した点で、図８の受信部２６と異なる。
【００８３】
図１３は、図１２の受信部６０における上りデータ用受信機５０．ｎの構成を示すブロック図である。ここで、図１３では、上りデータ用受信機５０．１〜５０．ｎを代表して、第ｎ番目の上りデータ用受信機５０．ｎを示している。図１３の上りデータ用受信機５０．ｎは、図６の低域通過フィルタ４４に代えて、バンドパスフィルタ５８を有する。したがって、上りデータ用受信機５０．ｎは、上り光信号Ｓ７．ｎを受光素子４０で電気信号に変換した後、バンドパスフィルタ５８によって、アップコンバートした上りデータ信号ＵＳＳｎを取り出すことができる。さらに上りデータ信号ＵＳＳｎを局部発信器でダウンコンバートして、ベースバンド領域の上りデータ信号ＵＳｎを受信することができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１としての光通信システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のセンタ装置１のうち光源部１０の構成および動作を示す説明図である。
【図３】図１のセンタ装置１のうち変調部２２の構成および動作を示す説明図である。
【図４】図１のユーザ装置２．１〜２．ｎの構成および動作を示す説明図である。
【図５】図４の放送用受信機３４の構成を示すブロック図である。
【図６】図４の下りデータ用受信機３６の構成を示すブロック図である。
【図７】反射型半導体光増幅器３８の入力光強度と出力光強度との関係を示すグラフである。
【図８】図１のセンタ装置１のうち受信部２６の構成および動作を示す説明図である。
【図９】図１，図２に示すセンタ装置１の光源部１０の変形例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に従うユーザ装置２．１〜２．ｎの動作を示す説明図である。
【図１１】上りデータ信号ＵＳをベースバンドからアップコンバートした周波数帯に変換する方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に従う受信部６０の動作を示す説明図である。
【図１３】図１２の受信部６０における上りデータ用受信機５０．ｎの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ センタ装置、２．１〜２．ｎ ユーザ装置、３ 伝送路、４，２０ 光分波／合波器、１０ 光源部、２２ 変調部、３８ 反射型半導体光増幅器、１００ 光通信システム、ＢＳ 放送信号（第２のデータ信号）、ＤＳ１〜ＤＳｎ 下りデータ信号（第１のデータ信号）、ＵＳ１〜ＵＳｎ 上りデータ信号（第３のデータ信号）、Ｌａ，Ｌｂ ファブリペロ型半導体レーザ（第１、第２の半導体レーザ）、Ｌ１〜Ｌｎ ファブリペロ型半導体レーザ（第３の半導体レーザ）、Ｓ３．１〜Ｓ３．ｎ 単一波長の種光、Ｓ３ 多波長の種光、Ｓ４ 下り光信号、Ｓ５ 上り光信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路と、
複数のユーザ装置と、
前記複数のユーザ装置をそれぞれ宛先とする複数の第１のデータ信号を少なくとも含む複数のデータ信号を、前記伝送路を介して前記複数のユーザ装置に送信するセンタ装置とを備え、
前記センタ装置は、
出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを有し、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、
前記多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する第１の光分波／合波器と、
前記複数のユーザ装置に対応して設けられ、前記第１の光分波／合波器から出力された前記複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された前記複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを有し、前記複数の第１のデータ信号によって前記複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを含み、
前記第１の光分波／合波器は、前記複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した前記多波長の光信号を前記伝送路に送出する、光通信システム。
【請求項２】
前記複数のデータ信号は、前記複数のユーザ装置に共通に送信される第２のデータ信号を含み、
前記第２のデータ信号は、前記複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号であり、
前記光源部は、前記第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を、前記第２のデータ信号で変調する、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である、請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記光通信システムは、前記伝送路を介して伝送された前記多波長の光信号を複数の単一波長の光信号に分波し、前記複数の単一波長の光信号を前記複数のユーザ装置にそれぞれ出力する第２の光分波／合波器をさらに備え、
前記複数のユーザ装置の各々は、前記第２の光分波／合波器から入力される単一波長の光信号を増幅する反射型半導体光増幅器を含み、前記センタ装置に向けて送信する第３のデータ信号によって前記反射型半導体光増幅器に注入する注入電流を変調する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記反射型半導体光増幅器に入力される単一波長の光信号の信号強度は、前記反射型半導体光増幅器の利得が飽和するのに十分な大きさである、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記第３のデータ信号は、前記複数のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項７】
伝送路を介して複数の第１のデータ信号を複数の宛先にそれぞれ送信する光通信装置であって、
出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを含み、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、
前記多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する光分波／合波器と、
前記複数の宛先に対応して設けられ、前記光分波／合波器から出力された前記複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された前記複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを含み、前記複数の第１のデータ信号によって前記複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを備え、
前記光分波／合波器は、前記複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した前記多波長の光信号を前記伝送路に送出する、光通信装置。
【請求項８】
前記光源部は、前記複数の宛先に共通に送信する第２のデータ信号によって前記第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を変調し、
前記第２のデータ信号は、前記複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である、請求項７に記載の光通信装置。
【請求項９】
前記第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である、請求項８に記載の光通信装置。
【請求項１】
伝送路と、
複数のユーザ装置と、
前記複数のユーザ装置をそれぞれ宛先とする複数の第１のデータ信号を少なくとも含む複数のデータ信号を、前記伝送路を介して前記複数のユーザ装置に送信するセンタ装置とを備え、
前記センタ装置は、
出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを有し、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、
前記多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する第１の光分波／合波器と、
前記複数のユーザ装置に対応して設けられ、前記第１の光分波／合波器から出力された前記複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された前記複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを有し、前記複数の第１のデータ信号によって前記複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを含み、
前記第１の光分波／合波器は、前記複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した前記多波長の光信号を前記伝送路に送出する、光通信システム。
【請求項２】
前記複数のデータ信号は、前記複数のユーザ装置に共通に送信される第２のデータ信号を含み、
前記第２のデータ信号は、前記複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号であり、
前記光源部は、前記第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を、前記第２のデータ信号で変調する、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である、請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記光通信システムは、前記伝送路を介して伝送された前記多波長の光信号を複数の単一波長の光信号に分波し、前記複数の単一波長の光信号を前記複数のユーザ装置にそれぞれ出力する第２の光分波／合波器をさらに備え、
前記複数のユーザ装置の各々は、前記第２の光分波／合波器から入力される単一波長の光信号を増幅する反射型半導体光増幅器を含み、前記センタ装置に向けて送信する第３のデータ信号によって前記反射型半導体光増幅器に注入する注入電流を変調する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記反射型半導体光増幅器に入力される単一波長の光信号の信号強度は、前記反射型半導体光増幅器の利得が飽和するのに十分な大きさである、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記第３のデータ信号は、前記複数のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項７】
伝送路を介して複数の第１のデータ信号を複数の宛先にそれぞれ送信する光通信装置であって、
出力光の相互注入によって互いに同期して多モード発振する第１、第２の半導体レーザを含み、複数の波長を有する多波長の種光を出力する光源部と、
前記多波長の種光を複数の単一波長の種光に分波する光分波／合波器と、
前記複数の宛先に対応して設けられ、前記光分波／合波器から出力された前記複数の単一波長の種光がそれぞれ入力され、入力された前記複数の単一波長の種光にそれぞれ同期して発振する複数の第３の半導体レーザを含み、前記複数の第１のデータ信号によって前記複数の第３の半導体レーザの各々に注入する注入電流を変調する変調部とを備え、
前記光分波／合波器は、前記複数の第３の半導体レーザの出力光を合波して多波長の光信号を生成し、生成した前記多波長の光信号を前記伝送路に送出する、光通信装置。
【請求項８】
前記光源部は、前記複数の宛先に共通に送信する第２のデータ信号によって前記第１、第２の半導体レーザに注入する注入電流を変調し、
前記第２のデータ信号は、前記複数の第１のデータ信号の周波数帯域と重ならない周波数帯域に予め変調された信号である、請求項７に記載の光通信装置。
【請求項９】
前記第２のデータ信号は、複数の放送信号をサブキャリア多重化した信号である、請求項８に記載の光通信装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−７１４２５（Ｐ２００９−７１４２５Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５４０５（Ｐ２００７−２３５４０５）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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