JP5122498B2 - 光信号送信方法、光通信システム、光送信器および光受信器 - Google Patents

Description

本発明は、光アクセスシステムの高速化に適する光信号送信方法、光通信システム、光送信器および光受信器に関する。

光アクセスシステムの高速化は著しく、この５年程度の間に 100倍の高速・広帯域化が進み、ギガビットクラスのブロードバンドサービスがＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet( 登録商標）−Passive Optical Network)システムの商用導入で経済的に提供されている。さらなる高速・広帯域化に向けた次世代ＰＯＮ技術のアプローチとしては、主に、これまでの延長技術である時間軸上でユーザ多重を行う時間多重（ＴＤＭ）方式と、波長軸上でユーザ多重を行う波長多重（ＷＤＭ）方式があり、後者をＷＤＭ−ＰＯＮと呼んでいる。

図１は、ＷＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す（非特許文献１）。
図において、局側に配置されるＯＬＴ(Optical Line Terminal：光加入者線終端盤）４０と、ユーザ側に配置されるＯＮＵ（Optical Network Unit：光ネットワーク終端装置）２０−１〜２０−ｎ（ｎは２以上の整数）とが、光ファイバ伝送路３１、波長スプリッタ３３または光パワースプリッタ３４、ｎ本の光ファイバ伝送路３２−１〜３２−ｎを介して１対ｎで接続される。なお、ＯＬＴ４０には、各ＯＮＵに対応する波長が割り当てられたＯＳＵ(Optical Subscriber Unit：光加入者線終端装置) および波長合分波器が備えられるが、ここでは詳細は省略する。

図１(a) の波長スプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎにそれぞれ対応する波長λd1〜λdnの下り信号は、波長スプリッタ３３で波長分波して各ＯＮＵに伝送される。また、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからそれぞれ出力される波長λu1〜λunの上り信号は、波長スプリッタ３３で波長合波してＯＬＴ４０に伝送される。

図１(b) の光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎにそれぞれ対応する波長λd1〜λdnの下り信号は、光パワースプリッタ３４でｎ分岐して各ＯＮＵに伝送される。各ＯＮＵは、それぞれ対応する波長λd1〜λdnの下り信号を選択して受信する。ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからそれぞれ出力される波長λu1〜λunの上り信号は、光パワースプリッタ３４で合流してＯＬＴ４０に伝送される。

ＷＤＭ−ＰＯＮの物理的なトポロジーはパッシブダブルスターで、伝送路である光ファイバを複数のユーザで共用しているが、ユーザごとに異なる波長を割り当てているため、論理的なトポロジーはシングルスターとなっている。このため、伝送路をユーザで共用しながら、他のユーザに影響を与えることなく、ユーザごとに独立にサービスを設定・変更することができる。

ＷＤＭ−ＰＯＮでは、各ＯＮＵに波長が固定的に割り当てられるため、ユーザごとに送信波長が異なるＯＮＵを用意しなければならず、ユーザの利便性や保守運用性に欠けることになる。このため、波長を意識することなく使いやすいＯＮＵを実現するには、ＯＮＵを単一品種化し、局側（ＯＬＴ側）からＯＮＵの送信波長を設定できるようにする必要があり、このような機能を実現する技術をＯＮＵのカラーレス技術と呼んでいる。

カラーレス技術は、自発光方式と搬送波供給方式に大別できる。自発光方式は、図２(a) に示すように、ＯＮＵ自身に波長選択性をもつ光源が搭載されており、開通時に局側から各ＯＮＵの送信波長を設定する。ここでは、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの光送信器がそれぞれ波長λu1〜λunの上り信号を送信する。

搬送波供給方式は、図２(b) に示すように、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの光送信器に光変調器が搭載されており、ＯＬＴ４０の光源から送信された波長λu1〜λunの連続光を波長スプリッタ３３で波長分波し、各ＯＮＵに供給される各波長の連続光を変調して上り信号を生成している。例えば、ＯＮＵ２０−１に波長λd1の下り信号と波長λu1の連続光が入力し、波長λu1の連続光を変調して上り信号として折り返す構成を示す。

図３は、既存ＰＯＮ（ＧＥ−ＰＯＮ）とＷＤＭ−ＰＯＮが共存するシステム構成例を示す。ここでは、既存ＰＯＮの光スプリッタは光パワースプリッタであるため、共存するＷＤＭ−ＰＯＮは図１(b) に示す光パワースプリッタ３４を用いた構成となる。

図において、ＧＥ−ＰＯＮに対応するＯＬＴ（ＧＥ−ＯＬＴ）とＯＮＵ（ＧＥ−ＯＮＵ）、ＷＤＭ−ＰＯＮで波長λ1 を占有するＯＬＴ（λ1 −ＯＬＴ）とＯＮＵ（λ1 −ＯＮＵ）、ＷＤＭ−ＰＯＮで波長λ2 を占有するＯＬＴ（λ2 −ＯＬＴ）とＯＮＵ（λ2 −ＯＮＵ）は、波長合分波器３５、光ファイバ伝送路３１、光パワースプリッタ３４、光ファイバ伝送路３２を介して接続される。ＧＥ−ＰＯＮは、１波長を複数のＯＮＵで共用し、複数のＯＮＵで帯域を時間的にシェアする帯域共有サービスである。ＷＤＭ−ＰＯＮは、ＧＥ−ＰＯＮとは別の波長帯でＯＮＵごとに１つの波長λ１，λ２を割り当て、各波長ごとに伝送速度の設定が可能な帯域占有サービスである。

図３に示す光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮでは、波長多重された下り信号がすべてのＯＮＵで受信されるため、各ＯＮＵの光受信器に波長可変フィルタを配置し、各ＯＮＵの受信波長を選択する必要がある。しかし、応答性が高く、広帯域で選択波長を可変できる安価な波長可変フィルタを実現することは困難であり、光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮに対応するカラーレスＯＮＵを実現する上で課題になっていた。

本発明は、波長可変フィルタを用いずに光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮに対応するカラーレスＯＮＵを実現できる光信号送信方法、光通信システム、光送信器および光受信器を提供することを目的とする。

第１の発明は、光ファイバ伝送路および光パワースプリッタを介して接続される光送信器とｎ個（ｎは２以上の整数）の光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、光送信器は、光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個のＣＷ光を分波する分波器と、ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、ｎ個の変調光を合波する合波器と、合波されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成される。各光受信器は、光ファイバ伝送路および光パワースプリッタを介して伝送されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号に変換し、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号を出力する受光器と、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号から、各光受信器ごとに異なる１つの光周波数差に対応するビート信号をヘテロダイン検波し、ｎ個の送信信号の１つを出力するヘテロダイン復調器とにより構成される。光周波数コム発生器は、光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される。

第２の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される光送信器と光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、光送信器は、光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個（ｎは２以上の整数）のＣＷ光を分波する分波器と、ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、ｎ個の変調光を合波する合波器と、合波されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成される。光受信器は、光ファイバ伝送路を介して伝送されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号に変換し、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号を出力する受光器と、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号をｎ分岐してそれぞれ入力し、互いに異なる１つの光周波数差に対応するビート信号をヘテロダイン検波し、ｎ個の送信信号をそれぞれ出力するｎ個のヘテロダイン復調器とにより構成される。光周波数コム発生器は、光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される。

第３の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される光送信器と光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、光送信器は、光周波数f0の両側に光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、光周波数間隔f1の光周波数コムから光周波数f0およびその両側のＣＷ光を分波する分波器と、ＣＷ光をそれぞれ変調した変調光を出力する光変調器と、変調光を合波する合波器と、合波された変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成され、光受信器は、光周波数f0を挟んでその上側および下側の変調光および光周波数間隔f2の光周波数コムを分波してそれぞれヘテロダイン検波する構成であり、さらに光周波数f0の変調光をそれぞれホモダイン検波した検波出力を合成して光周波数f0に重畳した送信信号を出力する構成である。

第４の発明は、第１または第２の発明における光通信システムの光送信器において、光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個のＣＷ光を分波する分波器と、ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、ｎ個の変調光を合波する合波器と、合波されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとを備え、光周波数コム発生器は、光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される。

第５の発明は、第３の発明における光通信システムの光送信器において、光周波数f0の両側に光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、光周波数間隔f1の光周波数コムから光周波数f0およびその両側のＣＷ光を分波する分波器と、ＣＷ光をそれぞれ変調した変調光を出力する光変調器と、変調光を合波する合波器と、合波された変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとを備え、光周波数コム発生器は、光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される。

第６の発明は、第３の発明における光通信システムの光受信器において、光周波数f0を挟んでその上側および下側の変調光および光周波数間隔f2の光周波数コムを分波してそれぞれヘテロダイン検波する構成であり、さらに光周波数f0の変調光をそれぞれホモダイン検波した検波出力を合成して光周波数f0に重畳した送信信号を出力する構成である。

本発明は、光周波数間隔f1の光周波数コムから分波したｎ個のＣＷ光を変調した変調光と、光周波数間隔f2の光周波数コムを合波することにより、光送信器から光受信器にＷＤＭ伝送される下り信号を生成することができる。

光受信器では、ＷＤＭ伝送される変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号に変換し、各変調光に対応するビート信号を個別にヘテロダイン検波することにより、光周波数間隔f1の光周波数コムから分波したｎ個のＣＷ光に重畳された送信信号を個別に復調することができる。

ＷＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す図である。 カラーレスＯＮＵを用いたＷＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す図である。 既存ＰＯＮ（ＧＥ−ＰＯＮ）とＷＤＭ−ＰＯＮが共存するシステム構成例を示す図である。 本発明の光通信システムの実施例１の構成例を示す図。 光周波数コム発生器１１の構成例を示す図である。 実施例１の光送信器各部の光信号スペクトルの例を示す図である。 本発明の光通信システムの実施例２の構成例を示す図。 本発明の光通信システムの実施例３の構成例を示す図。 実施例３の光通信システム各部の光信号スペクトルの例を示す図である。

図４は、本発明の光通信システムの実施例１の構成例を示す。
図において、局側のＯＬＴ１０と、複数のユーザ側にそれぞれ配置されるＯＮＵ２０−１〜２０−ｎは、光ファイバ伝送路３１、光パワースプリッタ３４、光ファイバ伝送路３２−１〜３２−ｎを介して１対ｎに接続される。ここでは、下り信号を送受信するＯＬＴ１０の光送信器およびＯＮＵ２０−ｎの光受信器の構成例を示し、上り信号の送受信系については省略している。

ＯＬＴ１０の光送信器は、光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器１１と、光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個のＣＷ光を分波する分波器１２と、ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力する光変調器１３−１〜１３−ｎと、ｎ個の変調光を合波する合波器１４と、合波されたｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して光ファイバ伝送路３１に送出する光パワースプリッタ１５とにより構成される。

なお、光周波数コム発生器１１をＯＬＴ１０の外に設け、光周波数コム発生器から出力される光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを複数のＯＬＴの光送信器に分配する構成としてもよい。

ＯＮＵ２０−ｎの光受信器は、光ファイバ伝送路３２−ｎから入力するｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号（ビート信号）に変換する受光器２１と、受光器２１から出力されるビート信号を増幅する増幅器２２と、所定の周波数（ここではｎΔｆ）のビート信号からＯＬＴ１０の光変調器１３−ｎで重畳された送信信号を復調するヘテロダイン復調器２３とにより構成される。

図５は、光周波数コム発生器１１の構成例を示す（非特許文献２）。
図において、ＣＷ光源１１１から出力される光周波数f0のＣＷ光は光カプラ１１２で２分岐する。一方のＣＷ光は、光強度変調器１１３−１および光位相変調器１１４−１で周波数f1の正弦波信号１１５によってそれぞれ変調され、光周波数f0の両側に光周波数間隔f1の光周波数コムが生成される。他方のＣＷ光は、光強度変調器１１３−２および光位相変調器１１４−２で周波数f2の正弦波信号１１６によってそれぞれ変調され、光周波数f0の両側に光周波数間隔f2の光周波数コムが生成される。なお、ここに示す光周波数コム発生器の構成は一例であり、例えば位相変調器と分散媒質を用いた構成など、ＣＷ光の光周波数f0に対して光周波数間隔f1，f2で、広い周波数範囲にわたってＳＮＲの優れた平坦なスペクトル波形の光周波数コムが得られるものであればよい。

図６は、実施例１の光送信器各部の光信号スペクトルの例を示す。横軸は光周波数ｆを示す。
図６(1),(2) は、光周波数コム発生器１１から出力される光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを示す。ここでは、f1＜f2とする。分波器１２は、光周波数間隔f1の光周波数コムから光周波数f0より低い光周波数で光周波数間隔f1のｎ個のＣＷ光を分波する。なお、光周波数f0より高い光周波数のｎ個のＣＷ光を分波する場合、あるいは光周波数f0より低い光周波数から奇数番目（または偶数番目）と光周波数f0より高い光周波数から偶数番目（または奇数番目）で合計ｎ個のＣＷ光を分波する場合でも以下の説明は同じである。

図６(3) は、合波器１４で合波されたｎ個の変調光である。光変調器１３−１〜１３−ｎは、光周波数（f0−f1）〜（f0−ｎf1）の変調光を出力する。

図６(4) は、光パワースプリッタ１５で結合されるｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを示す。ただし、図６(4) の光周波数軸は図６(1) 〜(3) に対して拡大して表示している。Δｆ＝｜f1−f2｜とすると、光周波数間隔f1で光周波数（f0−f1）〜（f0−ｎf1）のｎ個の変調光と、光周波数間隔f2で光周波数（f0−f2）〜（f0−ｎf2）のｎ個のＣＷ光の各光周波数差はΔｆ〜ｎΔｆとなる。なお、ｎΔｆ＜f2／２である。

ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの光受信器の受光器２１で光／電気変換すると、周波数Δｆ〜ｎΔｆのビート信号が得られる。そこで、ｉ番目（ｉは１〜ｎの整数）のＯＮＵ２０−ｉのヘテロダイン復調器２３で、周波数ｉΔｆのビート信号のみを選択的にヘテロダイン検波することにより、ＯＬＴ１０の光変調器１３−ｉで重畳された送信信号を抽出することができる。ただし、送信信号の伝送速度あるいはシンボル速度は、ビート周波数Δｆ〜ｎΔｆより低い値に設定する必要がある。このように、ＯＬＴ１０で各周波数ごとに変調されたｎ個の変調光と、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎを１対１に対応させることにより、波長可変フィルタを用いずに光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮのカラーレスＯＮＵを実現することができる。

なお、本実施例では、ＯＬＴ１０の光送信器は、光周波数間隔f2の光周波数コムとともに光周波数間隔f1の光周波数（f0−f1）〜（f0−ｎf1）のｎ個の変調光を送信し、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの各光受信器で周波数Δｆ〜ｎΔｆのビート信号をそれぞれ復調する構成である。しかし、ｎ個の変調光の各光周波数はこれに限定されるものはなく、ＯＬＴ１０の光送信器が例えば光周波数f0から光周波数間隔f1でｍシフト（ｍは２以上の整数）した光周波数（f0−ｍf1）〜（f0−(ｎ＋ｍ−１)f1）のｎ個の変調光を送信する場合には、ビート信号の周波数はｍΔｆ〜（ｎ＋ｍ−１）Δｆとなる。このとき、（ｎ＋ｍ−１）Δｆ＜f2／２である。

また、ＯＬＴ１０の光送信器が例えば光周波数間隔ａf1の光周波数（f0−ａf1）〜（f0−ｎａf1）のｎ個の変調光を送信する場合には（ａは２以上の整数）、ビート信号の周波数はａΔｆ〜ｎａΔｆとなる。このとき、ｎａΔｆ＜f2／２である。

また、光周波数間隔f1の光周波数コムを分波したＣＷ光を変調して得られるｎ個の変調光の光周波数間隔は等間隔である必要はなく、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差が互いに異なり、かつその最大の光周波数差がf2／２（f2＞f1の場合）より小さく、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの各光受信器で復調するビート信号の周波数に対応していればよい。

図７は、本発明の光通信システムの実施例２の構成例を示す。ここでは、ＷＤＭ−ＰＯＮ以外のトポロジーであるｐ-to-ｐのＷＤＭ伝送システムに本発明を適用した構成例を示す。通常のｐ-to-ｐのＷＤＭ伝送システムでは、送信側から波長多重した変調光を送信し、受信側で各波長の変調光を波長多重分離し、複数の光受信器で各波長の変調光を受信する構成である。

図において、実施例２の光送信器７０と光受信器８０は、光ファイバ伝送路３１を介して接続される。光送信器７０の構成は、実施例１のＯＬＴ１０の光送信器と同じである。したがって、光ファイバ伝送路３１には、例えば図６(4) に示す光周波数間隔f1のｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムが送出される。

光受信器８０は、光ファイバ伝送路３１から入力する光周波数間隔f1のｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号（ビート信号）に変換する受光器２１と、受光器２１から出力されるビート信号を増幅する増幅器２２と、増幅されたビート信号をｎ分配し、各ビート信号からＯＬＴ１０の光変調器１３−１〜１３−ｎで重畳された送信信号をそれぞれ復調するヘテロダイン復調器２３−１〜２３−ｎとにより構成される。

実施例２では、実施例１のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの各光受信器のヘテロダイン復調器２３で行っていた処理を、光受信器８０内のヘテロダイン復調器２３−１〜２３−ｎで行う構成である。すなわち、光受信器８０の受光器２１で光／電気変換し、複数のヘテロダイン復調器でビート信号を復調する構成により、ＷＤＭ伝送された各変調光を分離して受信することができる。ここでは、光送信器７０で各周波数ごとに変調されたｎ個の変調光と、光受信器８０内のヘテロダイン復調器２３−１〜２３−ｎを１対１に対応させることにより、従来のＷＤＭ伝送システムの受信側に必要であった波長多重分離手段を不要にすることができる。

図８は、本発明の光通信システムの実施例３の構成例を示す。ここでは、実施例２と同様にｐ-to-ｐのＷＤＭ伝送システムに本発明を適用した構成例を示す。実施例２では実施例１と同様に、光周波数間隔f1の光周波数コムのうち光周波数f0より低い光周波数を利用したが、実施例３では光周波数f0を含めてf0の両側の光周波数を利用する。

図において、実施例３の光送信器７５と光受信器８５は、光ファイバ伝送路３１を介して接続される。光送信器７５の構成は、分波器１２において光周波数間隔f1の光周波数コムから光周波数f0の両側で光周波数間隔f1の(2n+1)個のＣＷ光を分波し、光変調器１３−１〜１３−(2n+1)に光周波数（f0＋ｎf1）〜（f0−ｎf1）のＣＷ光を入力し、合波器１４で各光変調器から出力される変調光を合波する以外は同様の構成である。なお、光変調器１３−(n+1) は、光周波数f0のＣＷ光を送信信号で変調する。

光受信器８５は、光ファイバ伝送路３１から入力する光周波数間隔f1の(2n+1)個の変調光と光周波数間隔f2のＣＷ光を、光周波数f0より低い光周波数側と高い光周波数側に分離する光フィルタ２４を備える。各光周波数側に分離した経路には、電気信号に変換する受光器２１と、受光器２１から出力される電気信号を増幅する増幅器２２と、増幅された電気信号をそれぞれ(n+1) 分配し、各電気信号からＯＬＴ１０の光変調器１３−１〜１３−ｎ、１３−(n+2) 〜１３−(2n+1)で重畳された送信信号をそれぞれ復調するヘテロダイン復調器２３−１〜２３−ｎ、２３−(n+2) 〜２３−(2n+1)と、光変調器１３−(n+1) から出力される光周波数f0の変調光を復調するホモダイン復調器２５−１，２５−２と、２つの経路のホモダイン復調器２５の出力を加算する加算器２６により構成される。光フィルタ２４の分波帯域は、光周波数f0を中心に２f1（f1＜f2）または２f2（f1＞f2）である。

図９は、実施例３の光通信システム各部の光信号スペクトルを示す。横軸は光周波数ｆを示す。
図９(1),(2) は、光周波数コム発生器１１から出力される光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを示す。ここでは、f1＜f2とする。分波器１２は、光周波数間隔f1の光周波数コムから光周波数f0の両側で光周波数間隔f1の(2n+1)個のＣＷ光に分波する。

図９(3) は、合波器１４で合波された(2n+1)個の変調光である。光変調器１３−１〜１３−ｎ，１３−(n+1) ，１３−(n+2) 〜１３−(2n+1)は、光周波数（f0＋ｎf1）〜（f0＋f1），f0，（f0−f1）〜（f0−ｎf1）の変調光を出力する。

図９(4),(5) は、光フィルタ２４で分離された光周波数f0を含む (n+1)個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを示す。光周波数間隔f1のｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムの光周波数差はΔｆ〜ｎΔｆとなる。なお、ｎΔｆ＜f1／２である。

ヘテロダイン復調器２３−１〜２３−ｎ、２３−(n+2) 〜２３−(2n+1)における動作は実施例２と同様であり、光周波数f0の両側の光周波数で合せて２ｎ個の変調光に対応するビート信号を復調することができる。さらに、光フィルタ２４でパワーが２分割された光周波数f0の変調光は、２つの経路のホモダイン復調器２５−１、２５−２でそれぞれ復調され、その復調信号が加算器２６で加算して出力される。

なお、実施例２および実施例３の構成においても、光周波数コム発生器１１を光送信器７０，７５の外に設け、光周波数コム発生器から出力される光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを複数の光送信器に分配する構成としてもよい。

ＯＬＴ（光送信器）の複数の光変調器と、ＯＮＵ（光受信器）の複数のヘテロダイン復調器を１対１に対応させることにより、波長可変フィルタを用いずに光パワースプリッタ型ＷＤＭ−ＰＯＮのカラーレスＯＮＵを実現することができる。

１０，４０ ＯＬＴ（光加入者線終端盤）
１１ 光周波数コム発生器
１２ 分波器
１３ 光変調器
１４ 合波器
１５ 光カプラ
２０ ＯＮＵ（光ネットワーク終端装置）
２１ 受光器
２２ 光増幅器
２３ ヘテロダイン復調器
２４ 光フィルタ
２５ ホモダイン復調器
２６ 加算器
３１，３２ 光ファイバ伝送路
３３ 波長スプリッタ
３４ 光パワースプリッタ
３５ 波長合分波器
７０，７５ 光送信器
８０，８５ 光受信器

K.Iwatsuki, J.Kani, H.Suzuki, and M.Fujiwara,"Access and Metro Networks based on WDM Technologies", IEEE J.Lightwave Technol.,Vol.22, No.11, pp.2623-2630,(2004) M.Fujiwara,M.Teshima,J.Kani,H.Suzuki,N.Takachio,and K.Iwatsuki，"Optical carrier supply module using flattened optical multicarrier generation based on sinusoidal amplitude and phase hybrid modulation", IEEE J.Lightwave Technol.,Vol.21, No.11, pp.2705-2714,(2003)

Claims (6)

1. 光ファイバ伝送路および光パワースプリッタを介して接続される光送信器とｎ個（ｎは２以上の整数）の光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、
   前記光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個のＣＷ光を分波する分波器と、
   前記ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、
   前記ｎ個の変調光を合波する合波器と、
   前記合波されたｎ個の変調光と前記光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して前記光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成され、
   前記各光受信器は、
   前記光ファイバ伝送路および前記光パワースプリッタを介して伝送された前記ｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号に変換し、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号を出力する受光器と、
   前記各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号から、前記各光受信器ごとに異なる１つの光周波数差に対応するビート信号をヘテロダイン検波し、前記ｎ個の送信信号の１つを出力するヘテロダイン復調器とにより構成され、
   前記光周波数コム発生器は、
   光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、
   前記ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、
   前記光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、前記光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、
   前記光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、前記光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される
   ことを特徴とする光通信システム。
2. 光ファイバ伝送路を介して接続される光送信器と光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、
   前記光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個（ｎは２以上の整数）のＣＷ光を分波する分波器と、
   前記ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、
   前記ｎ個の変調光を合波する合波器と、
   前記合波されたｎ個の変調光と前記光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して前記光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成され、
   前記光受信器は、
   前記光ファイバ伝送路を介して伝送された前記ｎ個の変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムを電気信号に変換し、各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号を出力する受光器と、
   前記各変調光と光周波数間隔f2の光周波数コムとの光周波数差のビート信号をｎ分岐してそれぞれ入力し、互いに異なる１つの光周波数差に対応するビート信号をヘテロダイン検波し、前記ｎ個の送信信号をそれぞれ出力するｎ個のヘテロダイン復調器とにより構成され、
   前記光周波数コム発生器は、
   光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、
   前記ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、
   前記光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、前記光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、
   前記光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、前記光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される
   ことを特徴とする光通信システム。
3. 光ファイバ伝送路を介して接続される光送信器と光受信器との間で、互いに光周波数が異なる光信号を多重伝送する光通信システムにおいて、
   前記光送信器は、
   光周波数f0の両側に光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、
   前記光周波数間隔f1の光周波数コムから前記光周波数f0およびその両側のＣＷ光を分波する分波器と、
   前記ＣＷ光をそれぞれ変調した変調光を出力する光変調器と、
   前記変調光を合波する合波器と、
   前記合波された変調光と前記光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して前記光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタとにより構成され、
   前記光受信器は、前記光周波数f0を挟んでその上側および下側の前記変調光および前記光周波数間隔f2の光周波数コムを分波してそれぞれヘテロダイン検波する構成であり、さらに前記光周波数f0の変調光をそれぞれホモダイン検波した検波出力を合成して前記光周波数f0に重畳した送信信号を出力する構成である
   ことを特徴とする光通信システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の光通信システムの光送信器において、
   前記光周波数間隔f1，f2の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、
   前記光周波数間隔f1の光周波数コムからｎ個のＣＷ光を分波する分波器と、
   前記ｎ個のＣＷ光をｎ個の送信信号でそれぞれ変調してｎ個の変調光を出力するｎ個の光変調器と、
   前記ｎ個の変調光を合波する合波器と、
   前記合波されたｎ個の変調光と前記光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して前記光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタと
   を備え、
   前記光周波数コム発生器は、
   光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、
   前記ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、
   前記光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、前記光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、
   前記光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、前記光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される
   ことを特徴とする光送信器。
5. 請求項３に記載の光通信システムの光送信器において、
   光周波数f0の両側に光周波数間隔f1，f2（f1≠f2）の光周波数コムを発生する光周波数コム発生器と、
   前記光周波数間隔f1の光周波数コムから前記光周波数f0およびその両側のＣＷ光を分波する分波器と、
   前記ＣＷ光をそれぞれ変調した変調光を出力する光変調器と、
   前記変調光を合波する合波器と、
   前記合波された変調光と前記光周波数間隔f2の光周波数コムを結合して前記光ファイバ伝送路に送出する光パワースプリッタと
   を備え、
   前記光周波数コム発生器は、
   光周波数f0のＣＷ光を出力する単一のＣＷ光源と、
   前記ＣＷ光源からのＣＷ光を２分岐する光カプラと、
   前記光カプラで２分岐された一方のＣＷ光を周波数f1の信号によって変調し、前記光周波数間隔f1の光周波数コムを出力する第１の光強度変調器および光位相変調器と、
   前記光カプラで２分岐された他方のＣＷ光を周波数f2の信号によって変調し、前記光周波数間隔f2の光周波数コムを出力する第２の光強度変調器および光位相変調器とにより構成される
   ことを特徴とする光送信器。
6. 請求項３に記載の光通信システムの光受信器において、
   前記光周波数f0を挟んでその上側および下側の前記変調光および前記光周波数間隔f2の光周波数コムを分波してそれぞれヘテロダイン検波する構成であり、さらに前記光周波数f0の変調光をそれぞれホモダイン検波した検波出力を合成して前記光周波数f0に重畳した送信信号を出力する構成である
   ことを特徴とする光受信器。

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