４光波混合を利用した光伝送システム
【課題】本発明は、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置１１と各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎの間の信号光がＷＤＭ１２で合分波されるＷＤＭ−ＰＯＮトポロジで構成される。局側装置１１は、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎへの下り方向に波長λｄ１・・・波長λｄＮの下り信号光及び下り信号光と所定波長差Δλの波長λｐ１・・・波長λｐＮのポンプ光を送出する。各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、下り信号光を分波して一部を受信し、下り信号光の一部とポンプ光から４光波混合を利用して各加入者側装置から局側装置への上り信号光を発生させ、変調して送出する。
【解決手段】本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置１１と各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎの間の信号光がＷＤＭ１２で合分波されるＷＤＭ−ＰＯＮトポロジで構成される。局側装置１１は、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎへの下り方向に波長λｄ１・・・波長λｄＮの下り信号光及び下り信号光と所定波長差Δλの波長λｐ１・・・波長λｐＮのポンプ光を送出する。各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、下り信号光を分波して一部を受信し、下り信号光の一部とポンプ光から４光波混合を利用して各加入者側装置から局側装置への上り信号光を発生させ、変調して送出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセス網において、波長多重合分波器（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を用いて、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成するための技術に関し、特に光アクセス網の構成方法のひとつのＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
光アクセス網で、ＷＤＭを用いて、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成する研究開発が現在世界的に行われている。そのなかで、経済的な方法として安価なＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）の複数の縦モードの一つに注入同期することで単一縦モード発振させることが研究されている（例えば、非特許文献１−４参照。）。
【０００３】
図６は、従来の光伝送システムの一例を示す構成図である。従来方法は、注入する光（マスター光）をＦＰ−ＬＤに注入同期するので、ＦＰ−ＬＤからは、注入される光と同一波長の光が発生する。これらの方法はすべて、局側装置１１から加入者側装置５３−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の整数。）の方向（以下、下り方向という。）にある波長λｉの光を送信し、この光を元にＦＰ−ＬＤに注入同期させて、逆に加入者側装置５３−ｉから局側装置１１に送信するので、上り・下り方向の波長が同一のλｉとなる。
【０００４】
【非特許文献１】Ｎ．Ｋａｓｈｉｍａ ａｎｄ Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ，“Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｉｄｅ−ｍｏｄｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ ｉｎ ａ ＦＰ−ＬＤ”，ＩＥＥＥ／ＯＳＡ，Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．３，ｐｐ．１５２３−１５３３，２００６
【非特許文献２】Ｎ．Ｋａｓｈｉｍａ，“Ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＦＰ−ＬＤ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｄｅ−ｍｏｄｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ ｆｏｒ ＬＡＮｓ ａｎｄ ＷＤＭ−ＰＯＮｓ”，ＩＥＥＥ／ＯＳＡ，Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．８，ｐｐ．３０４５−３０５８，２００６
【非特許文献３】Ｌ．Ｙ．Ｃｈａｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ｕｐｓｔｒｅａｍ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−ｌｏｃｋｅｄ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ａｓ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ ＷＤＭ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．１，ｐｐ．４３−４５，２００２
【非特許文献４】Ｈ．Ｄ．Ｋｉｍ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ ｌｏｗ−ｃｏｓｔ ＷＤＭ ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ａｎ ＡＳＥ ｉｎｊｅｃｔｅｄ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．８，ｐｐ．１０６７−１０６９，２０００
【特許文献１】特開２００４−２２２３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各文献の方法はいずれも、上り・下り方向の信号光の波長が同一となるので、光ファイバがＷＤＭ１２で分岐されるＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置５３−ｉと局側装置１１との双方向伝送をするのに、２心の光ファイバが必要になる。コストの面では、１心の光ファイバで双方向伝送できることが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、下り信号光と共にポンプ光を各加入者側装置に送信し、各加入者側装置で４光波混合を発生させて、上り信号光を発生させることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置と、前記局側装置と光ファイバで接続されている複数の加入者側装置と、前記局側装置及び前記複数の加入者側装置の間の信号光を合分波するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と、を備え、ＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで構成される４光波混合を利用した光伝送システムであって、前記局側装置は、前記局側装置から前記加入者側装置への下り信号光を送信する下り信号送信部と、前記下り信号光と所定波長差のポンプ光を前記加入者側装置に供給するポンプ光光源と、を備え、前記複数の加入者側装置は、前記局側装置からの前記下り信号光の一部を受信する光受信器と、前記局側装置からの前記下り信号光の他の一部及び前記ポンプ光から４光波混合を利用して前記加入者側装置から前記局側装置への上り信号光を発生させるＦＷＭ（Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）発生器と、前記ＦＷＭ発生器からの前記上り信号光を変調して前記局側装置に送出する変調器と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
各加入者側装置が下り信号光とポンプ光を用いて上り信号光を発生させるので、各加入者側装置を同一の装置とすることができる。ここで、４光波混合を用いて上り信号光を発生させるので、下り信号光と上り信号光の波長を異なる波長とすることができる。これにより、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることができる。また、局側装置の送信する下り信号光とポンプ光の波長で上り信号光の波長を決定できるので、波長管理が容易となる。
【００１０】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記ＦＷＭ発生器に半導体アンプを適用し、利得飽和状態の前記半導体アンプに、前記下り信号光と前記ポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して前記上り信号光を発生させることが好ましい。
半導体アンプの利得飽和領域を利用することで、下り信号のデータ値の影響を低減させることができる。これにより、上り信号光の伝送特性の向上が図れる。
【００１１】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記変調器にＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を適用し、４光波混合を利用して発生させた上り信号光を前記ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させ、さらに前記ＦＰ−ＬＤを直接変調することが好ましい。
ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させるので、上り信号光の波長を維持したまま直接変調することができる。
【００１２】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記加入者側装置は、前記局側装置からのポンプ光を増幅する増幅器をさらに備えることが好ましい。
ポンプ光の波長を維持したままで、上り信号光の光強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加入者側装置にそれぞれ発振波長の異なる光源が不要となり、コストの低減が可能になる。さらに、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図１は、本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムの構成概略図である。本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置１１と各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎの間の信号光がＷＤＭ１２で合分波されるＷＤＭ−ＰＯＮトポロジで構成される。ＷＤＭ１２にはＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いることができる。
【００１５】
局側装置１１は、下り信号送信部と、ポンプ光光源と、を備える。下り信号送信部は、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎへの下り方向に波長λｄ１・・・波長λｄＮの下り信号光を送信する。ポンプ光光源は、下り信号光と所定波長差Δλの波長λｐ１・・・波長λｐＮのポンプ光を加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎに供給する。各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、ＷＤＭ１２からの下り信号光を分波して一部を受信し、下り信号光の他の一部とポンプ光から４光波混合を利用して各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎから局側装置１１への上り信号光を発生させ、変調して送出する。
【００１６】
各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎが下り信号光とポンプ光を用いて上り信号光を発生させるので、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎごとに発振波長の異なる光源や設定が不要になる。このため各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎを同一の装置とし、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎと局側装置１１との双方向伝送をするコストの低減が可能になる。４光波混合を利用して発生させた側帯波を上り信号光に用いるので、下り信号光と上り信号光の波長を異なる波長とすることができる。
【００１７】
図２は、加入者側装置の第１例を示すピックアップ図である。Ｎ個の加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎのうちの任意の各加入者側装置１３−ｉは、波長フィルタ２１と、光受信器２２と、ＦＷＭ発生器２３と、変調器としての外部変調器２４を備える。
【００１８】
波長フィルタ２１は、波長λｄｉの下り信号光を分波して光受信器２２に出射し、波長λｄｉと所定波長差Δλの波長λｐｉのポンプ光を分波してＦＷＭ発生器２３に出射する。ここで、増幅器２５をさらに備える場合は、波長フィルタ２１は、波長λｄｉと所定波長差Δλの波長λｐｉのポンプ光を増幅器２５に出射する。また、波長フィルタ２１は、外部変調器２４の送出する上り信号光を局側装置１１に向けて出力する。光受信器２２は、波長フィルタ２１の分波する波長λｄｉの下り信号光を受信する。
【００１９】
ＦＷＭ発生器２３は、下り信号光の一部とポンプ光から４光波混合を利用して波長λｕｉの上り信号光を発生させる。４光波混合の発生は、半導体アンプ又はＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いることができる。
【００２０】
ここで、ＦＷＭ発生器２３での４光波混合には、半導体アンプを用いることが好ましい。４光波混合に下り信号光を用いるが、下り信号光の光強度は下り信号のデータ値によって変動する。そこで、利得飽和状態の半導体アンプに、下り信号光とポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して上り信号光を発生させる。これにより、下り信号光の消光比が劣化するので、４光波混合で発生する側帯波の光強度を安定させることができる。
【００２１】
また、ＦＷＭ発生器２３の前段にポンプ光を増幅する増幅器２５をさらに備えれば、ＦＷＭ発生器２３で生じる側帯波の光強度が増加する。これにより、上り信号光の光強度を高めることができる。
【００２２】
外部変調器２４は、ＦＷＭ発生器２３からの上り信号光を入力された上り信号で変調して送出する。これにより、下り信号波長λｄｉと異なる波長λｕｉの光で単一縦モード発振し、上り信号光として利用することができる。下り波長λｄｉと上り波長λｕｉで波長が異なるため１心の光ファイバで特性劣化なく上り・下りの双方向伝送が可能になる。外部変調器２４は、例えば、ＬＮ（リチウムナイオベート）変調器、ＬＴ（リチウムタンタレート）変調器などの導波路型変調器や、光吸収半導体変調器などの電界吸収型変調器である。
【００２３】
図３は、加入者側装置の第２例を示すピックアップ図である。加入者側装置の第１例で説明した外部変調器２４に代えて、変調器としてのＦＰ−ＬＤ２６を備える。この場合、ＦＷＭ発生器２３は、波長λｕｉの上り信号光をＦＰ−ＬＤ２６のマスター光として、ＦＰ−ＬＤ２６に注入同期する。
【００２４】
ＦＰ−ＬＤ２６は、４光波混合を利用して発生させた波長λｕｉの上り信号光をＦＰ−ＬＤ２６に入力して注入同期発振させ、さらに入力された上り信号でＦＰ−ＬＤ２６を直接変調して送出する。これにより、下り信号波長λｄｉと異なる波長λｕｉの光で単一縦モード発振し、上り信号光として利用することができる。また、側帯波の波長λｕｉが縦モードのひとつの波長近傍（ロッキングレンジ内）とすることで、上り信号光の波長λｕｉで単一縦モード発振させることができる。これにより、コストの低下が図れる。
【００２５】
ＦＷＭ発生器２３での４光波混合には、半導体アンプを用いることが好ましい。これによりＦＰ−ＬＤ２６での注入同期特性の向上が図れる。
【００２６】
図４は、下り信号光、ポンプ光及び上り信号光の波長の一例であり、（ａ）は下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合、（ｂ）は共通のポンプ光を利用する場合を示す。図４では、一例として、加入者側装置１３−１が利用する下り信号光の波長λｄ１、上り信号光の波長λｕ１、ポンプ光の波長λｐ１と、加入者側装置１３−２が利用する下り信号光の波長λｄ２、上り信号光の波長λｕ２、ポンプ光の波長λｐ２を示した。透過特性２１−１及び２１−２は、それぞれ、加入者側装置１３−１及び１３−２に備わる波長フィルタ（図２及び図３に示す２１）の透過特性の一例である。
【００２７】
上り信号光の波長λｕ１、λｕ２には、４光波混合で発生した側帯波のうちの長波長側又は短波長側のいずれかを用いる。例えば、図４（ａ）に示すように、下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合であれば、長波長側の側帯波を用いることができる。この場合、下り信号光の波長λｄ１と所定波長差Δλ＝（λｐ１−λｄ１）から導き出される一定波長（λｄ１＋２Δλ）を上り信号光の波長λｕ１とすることができる。これにより、透過特性２１−１及び２１−２の設計や管理が容易となる。
【００２８】
側帯波のうちの長波長側又は短波長側のいずれでもよいので、共通の波長λｄ１２のポンプ光を利用することも可能である。例えば、図４（ｂ）に示すように、短波長側から順に、波長λｕ１、λｄ１、λｐ１２、λｄ２、λｕ２とすることができる。この場合、波長フィルタ（図２及び図３に示す２１）は、ポンプ光の波長λｐ１２部分が重複した透過特性２１−１及び２１−２となる。また、波長λｄ２、λｄ１、λｄ１２、λｕ１、λｕ２とすることで、共通のポンプ光を用いて長波長側の側帯波を利用することができる。共通の波長λｄ１２のポンプ光を利用することで、局側装置でのポンプ光の光源を省略できるので、更なるコストダウンが可能となる。
【００２９】
ここで、上り波長λｕ１は、図３に示すＦＰ−ＬＤ２６の縦モードのひとつの波長近傍（ロッキングレンジ内）となるように下り信号光の波長λｄ１とポンプ光の波長λｐ１の波長差Δλを調整しておく。この結果、ＦＰ−ＬＤは注入同期し、上り信号光の波長λｕ１で単一縦モード発振する。そして、下り波長λｄ１、上り波長λｕ１で波長が異なるため、１心の光ファイバで良好な伝送特性を有する双方向伝送が可能となる。
【００３０】
図５は、伝送特性の測定結果の一例である。図３に示すＦＰ−ＬＤ２６を出力後の上り信号光を２．５Ｇｂｐｓで伝送後、受信ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を測定した。縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ）、横軸は光受信器（図３に示す符号２２）での受信光強度（ｄＢｍ）を示す。符号Ａは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が７ｄＢの場合である。符号Ｂは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が３．８ｄＢの場合である。符号Ｃは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が７ｄＢであるが半導体アンプの利得飽和領域を利用した場合である。符号Ｄは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光が無変調の連続光である場合である。データ光で注入同期させるので、消光比は有限であるが、参照のため連続光の場合も符号Ｄに示した。
【００３１】
下り信号光を良好に受信するためには、消光比が大きな光が望ましい。しかし、符号Ｂに対する符号Ａが示すように、上り信号光の伝送特性は劣化する。一方、符号Ａに対する符号Ｃが示すように、図２及び図３に示すＦＷＭ発生器２３に半導体アンプを利用することで、消光比の大きな下り信号光を用いた場合であっても、上り信号光の伝送特性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成することができる。特に、光アクセス網の構成方法のひとつのＷＤＭ−ＰＯＮに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムの構成概略図である。
【図２】加入者側装置の第１例を示すピックアップ図である。
【図３】加入者側装置の第２例を示すピックアップ図である。
【図４】下り信号光、ポンプ光及び上り信号光の波長の一例であり、（ａ）は下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合、（ｂ）は共通のポンプ光を利用する場合を示す。
【図５】伝送特性の測定結果の一例である。
【図６】従来の光伝送システムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１ 局側装置
１２ ＷＤＭ
１３−１、１３−ｉ、１３−Ｎ 加入者側装置
２１ 波長フィルタ
２１−１、２１−２ 波長フィルタの透過特性
２２ 光受信器
２３ ＦＷＭ発生器
２４ 外部変調器
２５ 増幅器
２６ ＦＰ−ＬＤ
５３−１、５３−ｉ、５３−Ｎ 加入者側装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセス網において、波長多重合分波器（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を用いて、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成するための技術に関し、特に光アクセス網の構成方法のひとつのＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
光アクセス網で、ＷＤＭを用いて、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成する研究開発が現在世界的に行われている。そのなかで、経済的な方法として安価なＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）の複数の縦モードの一つに注入同期することで単一縦モード発振させることが研究されている（例えば、非特許文献１−４参照。）。
【０００３】
図６は、従来の光伝送システムの一例を示す構成図である。従来方法は、注入する光（マスター光）をＦＰ−ＬＤに注入同期するので、ＦＰ−ＬＤからは、注入される光と同一波長の光が発生する。これらの方法はすべて、局側装置１１から加入者側装置５３−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の整数。）の方向（以下、下り方向という。）にある波長λｉの光を送信し、この光を元にＦＰ−ＬＤに注入同期させて、逆に加入者側装置５３−ｉから局側装置１１に送信するので、上り・下り方向の波長が同一のλｉとなる。
【０００４】
【非特許文献１】Ｎ．Ｋａｓｈｉｍａ ａｎｄ Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ，“Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｉｄｅ−ｍｏｄｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ ｉｎ ａ ＦＰ−ＬＤ”，ＩＥＥＥ／ＯＳＡ，Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．３，ｐｐ．１５２３−１５３３，２００６
【非特許文献２】Ｎ．Ｋａｓｈｉｍａ，“Ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＦＰ−ＬＤ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｄｅ−ｍｏｄｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ ｆｏｒ ＬＡＮｓ ａｎｄ ＷＤＭ−ＰＯＮｓ”，ＩＥＥＥ／ＯＳＡ，Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．８，ｐｐ．３０４５−３０５８，２００６
【非特許文献３】Ｌ．Ｙ．Ｃｈａｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ｕｐｓｔｒｅａｍ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−ｌｏｃｋｅｄ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ａｓ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ ＷＤＭ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．１，ｐｐ．４３−４５，２００２
【非特許文献４】Ｈ．Ｄ．Ｋｉｍ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ ｌｏｗ−ｃｏｓｔ ＷＤＭ ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ａｎ ＡＳＥ ｉｎｊｅｃｔｅｄ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．８，ｐｐ．１０６７−１０６９，２０００
【特許文献１】特開２００４−２２２３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各文献の方法はいずれも、上り・下り方向の信号光の波長が同一となるので、光ファイバがＷＤＭ１２で分岐されるＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置５３−ｉと局側装置１１との双方向伝送をするのに、２心の光ファイバが必要になる。コストの面では、１心の光ファイバで双方向伝送できることが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、下り信号光と共にポンプ光を各加入者側装置に送信し、各加入者側装置で４光波混合を発生させて、上り信号光を発生させることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置と、前記局側装置と光ファイバで接続されている複数の加入者側装置と、前記局側装置及び前記複数の加入者側装置の間の信号光を合分波するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と、を備え、ＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで構成される４光波混合を利用した光伝送システムであって、前記局側装置は、前記局側装置から前記加入者側装置への下り信号光を送信する下り信号送信部と、前記下り信号光と所定波長差のポンプ光を前記加入者側装置に供給するポンプ光光源と、を備え、前記複数の加入者側装置は、前記局側装置からの前記下り信号光の一部を受信する光受信器と、前記局側装置からの前記下り信号光の他の一部及び前記ポンプ光から４光波混合を利用して前記加入者側装置から前記局側装置への上り信号光を発生させるＦＷＭ（Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）発生器と、前記ＦＷＭ発生器からの前記上り信号光を変調して前記局側装置に送出する変調器と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
各加入者側装置が下り信号光とポンプ光を用いて上り信号光を発生させるので、各加入者側装置を同一の装置とすることができる。ここで、４光波混合を用いて上り信号光を発生させるので、下り信号光と上り信号光の波長を異なる波長とすることができる。これにより、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることができる。また、局側装置の送信する下り信号光とポンプ光の波長で上り信号光の波長を決定できるので、波長管理が容易となる。
【００１０】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記ＦＷＭ発生器に半導体アンプを適用し、利得飽和状態の前記半導体アンプに、前記下り信号光と前記ポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して前記上り信号光を発生させることが好ましい。
半導体アンプの利得飽和領域を利用することで、下り信号のデータ値の影響を低減させることができる。これにより、上り信号光の伝送特性の向上が図れる。
【００１１】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記変調器にＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を適用し、４光波混合を利用して発生させた上り信号光を前記ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させ、さらに前記ＦＰ−ＬＤを直接変調することが好ましい。
ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させるので、上り信号光の波長を維持したまま直接変調することができる。
【００１２】
本発明に係る４光波混合を利用した光伝送システムでは、前記加入者側装置は、前記局側装置からのポンプ光を増幅する増幅器をさらに備えることが好ましい。
ポンプ光の波長を維持したままで、上り信号光の光強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加入者側装置にそれぞれ発振波長の異なる光源が不要となり、コストの低減が可能になる。さらに、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置と局側装置との双方向伝送をするのに、１心の光ファイバで可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図１は、本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムの構成概略図である。本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムは、局側装置１１と各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎの間の信号光がＷＤＭ１２で合分波されるＷＤＭ−ＰＯＮトポロジで構成される。ＷＤＭ１２にはＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いることができる。
【００１５】
局側装置１１は、下り信号送信部と、ポンプ光光源と、を備える。下り信号送信部は、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎへの下り方向に波長λｄ１・・・波長λｄＮの下り信号光を送信する。ポンプ光光源は、下り信号光と所定波長差Δλの波長λｐ１・・・波長λｐＮのポンプ光を加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎに供給する。各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、ＷＤＭ１２からの下り信号光を分波して一部を受信し、下り信号光の他の一部とポンプ光から４光波混合を利用して各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎから局側装置１１への上り信号光を発生させ、変調して送出する。
【００１６】
各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎが下り信号光とポンプ光を用いて上り信号光を発生させるので、各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎは、加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎごとに発振波長の異なる光源や設定が不要になる。このため各加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎを同一の装置とし、ＰＯＮトポロジを構成して加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎと局側装置１１との双方向伝送をするコストの低減が可能になる。４光波混合を利用して発生させた側帯波を上り信号光に用いるので、下り信号光と上り信号光の波長を異なる波長とすることができる。
【００１７】
図２は、加入者側装置の第１例を示すピックアップ図である。Ｎ個の加入者側装置１３−１・・・１３−Ｎのうちの任意の各加入者側装置１３−ｉは、波長フィルタ２１と、光受信器２２と、ＦＷＭ発生器２３と、変調器としての外部変調器２４を備える。
【００１８】
波長フィルタ２１は、波長λｄｉの下り信号光を分波して光受信器２２に出射し、波長λｄｉと所定波長差Δλの波長λｐｉのポンプ光を分波してＦＷＭ発生器２３に出射する。ここで、増幅器２５をさらに備える場合は、波長フィルタ２１は、波長λｄｉと所定波長差Δλの波長λｐｉのポンプ光を増幅器２５に出射する。また、波長フィルタ２１は、外部変調器２４の送出する上り信号光を局側装置１１に向けて出力する。光受信器２２は、波長フィルタ２１の分波する波長λｄｉの下り信号光を受信する。
【００１９】
ＦＷＭ発生器２３は、下り信号光の一部とポンプ光から４光波混合を利用して波長λｕｉの上り信号光を発生させる。４光波混合の発生は、半導体アンプ又はＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いることができる。
【００２０】
ここで、ＦＷＭ発生器２３での４光波混合には、半導体アンプを用いることが好ましい。４光波混合に下り信号光を用いるが、下り信号光の光強度は下り信号のデータ値によって変動する。そこで、利得飽和状態の半導体アンプに、下り信号光とポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して上り信号光を発生させる。これにより、下り信号光の消光比が劣化するので、４光波混合で発生する側帯波の光強度を安定させることができる。
【００２１】
また、ＦＷＭ発生器２３の前段にポンプ光を増幅する増幅器２５をさらに備えれば、ＦＷＭ発生器２３で生じる側帯波の光強度が増加する。これにより、上り信号光の光強度を高めることができる。
【００２２】
外部変調器２４は、ＦＷＭ発生器２３からの上り信号光を入力された上り信号で変調して送出する。これにより、下り信号波長λｄｉと異なる波長λｕｉの光で単一縦モード発振し、上り信号光として利用することができる。下り波長λｄｉと上り波長λｕｉで波長が異なるため１心の光ファイバで特性劣化なく上り・下りの双方向伝送が可能になる。外部変調器２４は、例えば、ＬＮ（リチウムナイオベート）変調器、ＬＴ（リチウムタンタレート）変調器などの導波路型変調器や、光吸収半導体変調器などの電界吸収型変調器である。
【００２３】
図３は、加入者側装置の第２例を示すピックアップ図である。加入者側装置の第１例で説明した外部変調器２４に代えて、変調器としてのＦＰ−ＬＤ２６を備える。この場合、ＦＷＭ発生器２３は、波長λｕｉの上り信号光をＦＰ−ＬＤ２６のマスター光として、ＦＰ−ＬＤ２６に注入同期する。
【００２４】
ＦＰ−ＬＤ２６は、４光波混合を利用して発生させた波長λｕｉの上り信号光をＦＰ−ＬＤ２６に入力して注入同期発振させ、さらに入力された上り信号でＦＰ−ＬＤ２６を直接変調して送出する。これにより、下り信号波長λｄｉと異なる波長λｕｉの光で単一縦モード発振し、上り信号光として利用することができる。また、側帯波の波長λｕｉが縦モードのひとつの波長近傍（ロッキングレンジ内）とすることで、上り信号光の波長λｕｉで単一縦モード発振させることができる。これにより、コストの低下が図れる。
【００２５】
ＦＷＭ発生器２３での４光波混合には、半導体アンプを用いることが好ましい。これによりＦＰ−ＬＤ２６での注入同期特性の向上が図れる。
【００２６】
図４は、下り信号光、ポンプ光及び上り信号光の波長の一例であり、（ａ）は下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合、（ｂ）は共通のポンプ光を利用する場合を示す。図４では、一例として、加入者側装置１３−１が利用する下り信号光の波長λｄ１、上り信号光の波長λｕ１、ポンプ光の波長λｐ１と、加入者側装置１３−２が利用する下り信号光の波長λｄ２、上り信号光の波長λｕ２、ポンプ光の波長λｐ２を示した。透過特性２１−１及び２１−２は、それぞれ、加入者側装置１３−１及び１３−２に備わる波長フィルタ（図２及び図３に示す２１）の透過特性の一例である。
【００２７】
上り信号光の波長λｕ１、λｕ２には、４光波混合で発生した側帯波のうちの長波長側又は短波長側のいずれかを用いる。例えば、図４（ａ）に示すように、下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合であれば、長波長側の側帯波を用いることができる。この場合、下り信号光の波長λｄ１と所定波長差Δλ＝（λｐ１−λｄ１）から導き出される一定波長（λｄ１＋２Δλ）を上り信号光の波長λｕ１とすることができる。これにより、透過特性２１−１及び２１−２の設計や管理が容易となる。
【００２８】
側帯波のうちの長波長側又は短波長側のいずれでもよいので、共通の波長λｄ１２のポンプ光を利用することも可能である。例えば、図４（ｂ）に示すように、短波長側から順に、波長λｕ１、λｄ１、λｐ１２、λｄ２、λｕ２とすることができる。この場合、波長フィルタ（図２及び図３に示す２１）は、ポンプ光の波長λｐ１２部分が重複した透過特性２１−１及び２１−２となる。また、波長λｄ２、λｄ１、λｄ１２、λｕ１、λｕ２とすることで、共通のポンプ光を用いて長波長側の側帯波を利用することができる。共通の波長λｄ１２のポンプ光を利用することで、局側装置でのポンプ光の光源を省略できるので、更なるコストダウンが可能となる。
【００２９】
ここで、上り波長λｕ１は、図３に示すＦＰ−ＬＤ２６の縦モードのひとつの波長近傍（ロッキングレンジ内）となるように下り信号光の波長λｄ１とポンプ光の波長λｐ１の波長差Δλを調整しておく。この結果、ＦＰ−ＬＤは注入同期し、上り信号光の波長λｕ１で単一縦モード発振する。そして、下り波長λｄ１、上り波長λｕ１で波長が異なるため、１心の光ファイバで良好な伝送特性を有する双方向伝送が可能となる。
【００３０】
図５は、伝送特性の測定結果の一例である。図３に示すＦＰ−ＬＤ２６を出力後の上り信号光を２．５Ｇｂｐｓで伝送後、受信ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を測定した。縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ）、横軸は光受信器（図３に示す符号２２）での受信光強度（ｄＢｍ）を示す。符号Ａは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が７ｄＢの場合である。符号Ｂは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が３．８ｄＢの場合である。符号Ｃは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光の消光比が７ｄＢであるが半導体アンプの利得飽和領域を利用した場合である。符号Ｄは、ＦＷＭ発生器（図３に示す符号２３）に入力される下り信号光が無変調の連続光である場合である。データ光で注入同期させるので、消光比は有限であるが、参照のため連続光の場合も符号Ｄに示した。
【００３１】
下り信号光を良好に受信するためには、消光比が大きな光が望ましい。しかし、符号Ｂに対する符号Ａが示すように、上り信号光の伝送特性は劣化する。一方、符号Ａに対する符号Ｃが示すように、図２及び図３に示すＦＷＭ発生器２３に半導体アンプを利用することで、消光比の大きな下り信号光を用いた場合であっても、上り信号光の伝送特性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、高速光伝送及び柔軟なネットワークを構成することができる。特に、光アクセス網の構成方法のひとつのＷＤＭ−ＰＯＮに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る４光波混合を利用した光伝送システムの構成概略図である。
【図２】加入者側装置の第１例を示すピックアップ図である。
【図３】加入者側装置の第２例を示すピックアップ図である。
【図４】下り信号光、ポンプ光及び上り信号光の波長の一例であり、（ａ）は下り信号光ごとにポンプ光を送信する場合、（ｂ）は共通のポンプ光を利用する場合を示す。
【図５】伝送特性の測定結果の一例である。
【図６】従来の光伝送システムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１ 局側装置
１２ ＷＤＭ
１３−１、１３−ｉ、１３−Ｎ 加入者側装置
２１ 波長フィルタ
２１−１、２１−２ 波長フィルタの透過特性
２２ 光受信器
２３ ＦＷＭ発生器
２４ 外部変調器
２５ 増幅器
２６ ＦＰ−ＬＤ
５３−１、５３−ｉ、５３−Ｎ 加入者側装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局側装置と、前記局側装置と光ファイバで接続されている複数の加入者側装置と、前記局側装置及び前記複数の加入者側装置の間の信号光を合分波するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と、を備え、ＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで構成される４光波混合を利用した光伝送システムであって、
前記局側装置は、
前記局側装置から前記加入者側装置への下り信号光を送信する下り信号送信部と、
前記下り信号光と所定波長差のポンプ光を前記加入者側装置に供給するポンプ光光源と、を備え、
前記複数の加入者側装置は、
前記局側装置からの前記下り信号光の一部を受信する光受信器と、
前記局側装置からの前記下り信号光の他の一部及び前記ポンプ光から４光波混合を利用して前記加入者側装置から前記局側装置への上り信号光を発生させるＦＷＭ（Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）発生器と、
前記ＦＷＭ発生器からの前記上り信号光を変調して前記局側装置に送出する変調器と、を備えることを特徴とする４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項２】
前記ＦＷＭ発生器に半導体アンプを適用し、利得飽和状態の前記半導体アンプに、前記下り信号光と前記ポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して前記上り信号光を発生させることを特徴とする請求項１に記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項３】
前記変調器にＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を適用し、４光波混合を利用して発生させた上り信号光を前記ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させ、さらに前記ＦＰ−ＬＤを直接変調することを特徴とする請求項１又は２に記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項４】
前記加入者側装置は、前記局側装置からのポンプ光を増幅する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項１】
局側装置と、前記局側装置と光ファイバで接続されている複数の加入者側装置と、前記局側装置及び前記複数の加入者側装置の間の信号光を合分波するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と、を備え、ＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで構成される４光波混合を利用した光伝送システムであって、
前記局側装置は、
前記局側装置から前記加入者側装置への下り信号光を送信する下り信号送信部と、
前記下り信号光と所定波長差のポンプ光を前記加入者側装置に供給するポンプ光光源と、を備え、
前記複数の加入者側装置は、
前記局側装置からの前記下り信号光の一部を受信する光受信器と、
前記局側装置からの前記下り信号光の他の一部及び前記ポンプ光から４光波混合を利用して前記加入者側装置から前記局側装置への上り信号光を発生させるＦＷＭ（Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）発生器と、
前記ＦＷＭ発生器からの前記上り信号光を変調して前記局側装置に送出する変調器と、を備えることを特徴とする４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項２】
前記ＦＷＭ発生器に半導体アンプを適用し、利得飽和状態の前記半導体アンプに、前記下り信号光と前記ポンプ光とが入射され、４光波混合を利用して前記上り信号光を発生させることを特徴とする請求項１に記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項３】
前記変調器にＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ Ｌａｚｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を適用し、４光波混合を利用して発生させた上り信号光を前記ＦＰ−ＬＤに入力して注入同期発振させ、さらに前記ＦＰ−ＬＤを直接変調することを特徴とする請求項１又は２に記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【請求項４】
前記加入者側装置は、前記局側装置からのポンプ光を増幅する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の４光波混合を利用した光伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１０９８６（Ｐ２０１０−１０９８６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６８４２（Ｐ２００８−１６６８４２）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
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