JPH02228830A - 光ネットワーク通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ネットワーク通信システムに関し、特に波長
多重方式、周波数多重方式などにより局間の通信を光通
信で行なう光ネットワーク通信システムに関するもので
ある。

［従来の技術］ 異なる波長の光を同一通信路上で多重化して通信に使用
する波長多重方式や、コヒーレント光通信における周波
数多重方式においては、信号光の波長を一定の波長に保
つか、各々の信号光の波長を一定間隔に保持する等の制
御を行って漏話を防ぐ必要がある。このために基準とな
る波長の光源を設定し、他の光素子の動作波長をこの基
準波長を基に設定するという手段が取られる。光ネット
ワークの光多重通信システム等において、各端局が各々
基準波長の光源を持つことは、各基準波長の光源の波長
が一致しているかどうかを管理するのが困難である。ま
た端局のコストが上昇するということから、センタ局を
設けてそこに基準波長の光源を置き、センタの基準波長
の光源よりネットワーク上の各端局に多重通信方式によ
り基準波長を伝送する方式が提案されている。

第７図は光ネットワーク通信システムを示す概略模式図
である。１０１は光伝送路であり、光ファイバで構成さ
れている。１０２はセンタ局で、この中に基準波長光源
がある。１０３１・・・１Ｏ３４は光カブラである。１
０４．・・・１０４４は端局１０５１〜１０５４のそれ
ぞれと対応する光カプラとを接続する接続線であり、光
ファイバあるいは光導波路で構成されている。１０５１
・・・１０５４は端局である。

光伝送路１０１中には信号光以外にセンタ局１０２から
の基準波長光が伝播している。光伝送路１０１中の信号
光あるいは基準波長光は、光カブラ１０３＋”１０３−
から接続線１０４ｔ−１０４４を伝播して取込まれ、端
局１０５．・・・１０５４内へ入射されて端局内で信号
処理される。

また、端局１０５１・・・１０５４から送信される信号
光は、接続線１０４１・・・１０４４を通り光カブラｌ
　０３＋・・・１０３４を介して光伝送路１０１中へ送
出される。光伝送路１０１上を多重通信された信号光は
、一意的にセンタ局に取り込まれて信号処理される。端
局１’　０５　ｔ・・・１０５．ではセンタ局１０２か
ら伝送された基準波長光を使用して、端局内の光素子、
即ち、信号用光源及び光源及び光ヘテロダイン検波用局
光源等の波長を一定に保つよう制御が行われる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかし上記従来例では、基準波長光がセンタ局より多重
通信方式により各端局に送出され、各端局がそれぞれの
光素子の動作波長を基準波長光に基づいて合わせている
。この波長を合せるための処理は、光ネットワーク通信
システムの各端局間で通信を行っていないときに行われ
ていた。このため、光ネットワーク通信システムを使用
するとき、ネットワーク通信利用効率が低下するという
欠点があった。

また、光ネットワークの伝送路を使用して長時間の連続
信号伝送を行うような場合、例えば動画像の伝送を行う
ようなときには、途中でセンター局と端局との間での基
準波長に対する波長の調整ができないため、信号光の波
長が所望の位置よりずれてしまい、センタ局と端局間の
光多重伝送が不可能となることがあった。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、光ネット
ワーク通信システム内の端局間の通信に使用する信号光
の周波数帯域と基準波長光の周波数帯域を異なるように
設定し、各端局間でそれぞれ情報通信を実行しながら、
同時に各端局内の各光素子の動作波長光の波長を基準波
長光に合わせられるようにした光ネットワーク通信シス
テム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］ 上記目的を達成するために本発明の光ネットワーク通信
システムは以下の様な構成からなる。

即ち、 伝送路を介して複数の端局間で光信号により情報の通信
を行う光ネットワーク通信システムであって、情報を送
受信する信号光の波長と、波長制御のための基準波長光
の波長が互いに異なり、前記信号光と前記基準波長光と
を多重して前記伝送路に送出する送出手段と、前記端局
のそれぞれは前記基準波長光を基に自局の光源の波長を
調整する調整手段とを有する。

［作用］ 以上の構成において、情報を送受信する信号光の波長と
、波長制御のための基準波長光の波長が互いに異なり、
信号光と基準波長光とを多重して伝送路に送出する。こ
の伝送路に接続された端局のそれぞれは、この基準波長
光を基に自局の光源の波長を調整するように動作してい
る。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図である
。

第１図のブロック図は、光ネットワーク通信システムに
おける各端局のノードを示すものである。１１は受信光
であり、他の端局あるいはセンタ局から送られてくる光
である。１２〜１４は光分岐合流器であり、バルクのビ
ームスプリッタないしは光導波型の素子が用いられる。

１２．１４は光分岐器として、１３は光合流器として動
作している。１５は波長可変レーザであり、電流の注入
量によって発光波長の変化する半導体レーザなどが用い
られる。１６は制御光であり、波長可変レーザ１５から
出射した光束の一部である。１７は波長制御用光検出器
である。

１８．１９はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２０．２
１はアンプである。また２２は周波数制御器、２３．２
４はチューナーである。２５は動作信号源であり、この
ノードから送出すべき信号の発生源である。２６はドラ
イバである。２７は送信光であり、制御光１６と同じく
波長可変レーザ１５の出射光の一部であり、光分岐器１
４により送信信号光２７と制御光１６に分岐される。２
８は波長可変フィルタであり、波長可変レーザ１５と同
様の技術で作成することができる。２９は信号検知用光
検出器である。信号検知用光検出器２９、波長制御用光
検出器３１にはアバランシュフォトダイオードあるいは
ｐｉｎフォトダイオードなどが用いられる。３０はロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）であり、３２は復号器である。

３１は周波数検知器である。

第１図に示したノードは波長多重通信用のものである。

第２図は伝送路中の信号の周波数分布を示すグラフ、ま
た第３図は伝送路中の信号の波長分布を示すグラフであ
る。

２０１は端局よりの信号の周波数のスペクトルを示し、
２０２〜２０５は基準波長光の周波数スペクトルを示し
ている。また第３図において、２１０〜２１３は端局の
動作信号の波長スペクトル、２１４〜２１７は基準波長
光の波長スペクトルである。

第２図と第３図は光ネットワーク通信システムでの４波
多重の場合について示しており、各端局はλ、・・・λ
４のうちのどれかの波長の光を用いて相互に通信を行っ
ている。ここで、どの波長を用いた場合でも、信号光の
周波数帯域分布は、第２図の２０１で示すように、ＤＣ
成分から一定の周波数までの周波数スペクトルになる。

しかし波長についてみると第３図に示すように、端局の
動作信号の波長スペクトル２１４〜２１７のように分離
している。一方、基準波長光２１４〜２１７のそれぞれ
は、センタ局よりある特定の端局に送出され、それぞれ
の波長の基準光は異なる周波数で変調されている。即ち
、第２図の基準波長光の周波数スペクトル２０２〜２０
５のそれぞれは、第３図の基準波長光の波長スペクトル
２１４〜２１７のそれぞれに対応するものである。この
ように各波長に対して、例えば各端局の動作信号波長ス
ペクトル２１０と基準波長光の波長スペクトル２１４の
ように組が出来ている。

端局よりの信号の周波数スペクトル２０２〜２０５の周
波数は、数百ＭＨｚないしは数ＧＨｚ程度である。一方
、波長λ１・・・λ４の隣接する２波長の間隔を１０人
とすると、波長０．８μｍ帯では４７０ＧＨｚ％　１．
３μｍ帯では１８０ＧＨｚであるから、実際には各波長
の相互の間隔は第２図に示す端局よりの信号の周波数ス
ペクトル２０１と基準波長光の周波数スペクトル２０２
〜２０５の間隔に比べてかなり大きい。

第１図において、受信光１１は光ネットワーク内の伝送
路からカブラ接続線を介して端局のノードへと取り込ま
れる。受信光１１には各端局よりの信号及びセンタ局よ
りの基準波長光が周波数多重されて含まれている。受信
光１１の一部は光分岐合流器１２．１３を透過して行く
。一方、波長可変レーザ１５からの出射光は、光分岐合
流器１４で一部が反射されて制御光１６として光分岐合
流器１３で反射した後、信号光１１の一部と共に光検出
器１７に入射している。

第４図はこの端局に設けられた波長可変レーザ１５の断
面図である。

図において、４１は基板、４２は先導波層、４３はクラ
ッド層である。基板４１と光導波層４２の界面の一部に
は、グレーティングが形成されＤＢＲ領域となっている
。４４は活性層である。４５ａ、４５ｂ、４５ｃのそれ
ぞれは、信号用電極、位相制御用電極、ＤＢＲ領域制御
用電極である。４６は共通電極である。４７ａ、４７ｂ
、４７ｃはそれぞれ信号線、位相制御線、ＤＢＲ領域制
御線であり、それぞれ信号用電極４５ａ２位相制御用電
極４５ｂ、ＤＢＲ領域制御用電極４７ｃに接続されてい
る。４８は出射光である。この波長可変レーザはＧ、Ａ
、／Ｇ、ＡｆｆＡ、、１．Ｐ／ＩｎＧ、Ａ、Ｐ等の材料
を用いて作成することができる。

基板４１．光導波Ｎ４２．クラッド層４３は光導波路を
形成しており、この中を光が伝播することカブできる。

光は活性層４４で電流注入によって発生し、グレーティ
ング及びへき開面で形成される共振器内を往復すること
によって、レーザ発振が起きる。信号用電極４５ａ及び
共通電極４６間を信号線４７ａ〜４７ｃから注入されて
流れる電流は、レーザ発振を制御して出射光４８をオン
・オフして信号をのせることができる。

一方、ＤＢＲ領域制御用電％　４５　ｃ及び共通電極４
６の間をＤＢＲ領域制御線４７ｃから注入されて流れる
電流は、キャリア注入によってこの領域の屈折率を変化
させて光路長を変えることによって、出射光４８の波長
を変化させる。ＤＢＲ領域制御線４７ｃの電流注入変化
によって生じる波長変化は比較的大きい。波長を微調す
るための制御手段は２位相制御用電極４５ｂと位相制御
線４７ｂで与えられる。位相制御線４７ｂを通して位相
制御用電極４５ｂと共通電極４６の間に電流を流すと、
やはりキャリア注入の効果で屈折率変化や光路長変化が
起きる。これにより生じる出射光４８の波長変化は小さ
く、先のＤＢＲ領域制御線４７ｃを用いての波長変化と
合わせると、滑らかに波長が変更できる半導体レーザが
得られる。

第１図において、光検出器１７を用いて２光束のヘテロ
ダイン検波が行われている。ＢＰＦ　１８はビート信号
のうち、波長可変レーザ１５からの制御光１６の波長と
、受信光１１の波長成分のうち、その波長に近いものか
ら生じたものだけを取り出す。周波数制御器２２はビー
ト信号のうち更にセンタ局よりの基準波長光と制御光１
６によるものを選び出し、その周波数を基にチューナ２
４へ制御信号を送る。この信号は例えば、波長可変レー
ザ１５の発光波長を、基準波長光の波長よりも基準波長
光の変調周波数、すなわちｆｌ・・・ｆ４などだけ低く
するような信号である。チューナ２４からの信号は、波
長可変レーザ１５の波長変化制御線に送られる。

即ち、第４図の波長可変半導体レーザ１５であれば、位
相制御線４７ｂ、ＤＢＲ領域制御線４７Ｃに送られる。

信号源２５からの信号に基づいてドライバ２６は波長可
変レーザ１５を駆動する。

ドライバ２６からの信号は、第４図の波長可変半導体レ
ーザにおいては信号線４７ａに送られる。

波長可変レーザ１５からの出射光は、先に述べたように
一部は制御光１６となり、残りは光分岐合流器１４を透
過して送信光２７となる。この送信光２７は、図示しな
い接続線、カブラを通って伝送路へ送出される。

次に、受信の場合について説明する。

受信光１１の一部は光分岐合流器１２で反射され、波長
可変フィルタ２８へ入射する。波長可変フィルタとして
は様々なものが知られており、例えばグレーティング形
分光器を機械的に回転させるもの、電気光学効果を持っ
た材料を用いて干渉計を構成し、電器印加によって光路
長を変化させ透過波長を変えるものなどがある。また第
４図に示した波長可変半導体レーザ１５と類似の構造を
有して、活性層は無くしてＤＢＲ，ＤＦＢ形のグレーテ
ィング構造素子により透過波長を変えるものもある。

光検出器２９で検出された信号はアンプ２０で増幅され
た後、ＬＰＦ３０とＢＰＦ　ｌ　９へ送られる。ＬＰＦ
３０は端局よりの信号成分だけを取り出す働きを持つ。

ＬＰＦ３０からの信号は復号器３２によって復号され、
このノードで読み取られる。ＢＰＦ　１９へ送られた信
号は、ＢＰＦ　１９の作用によりセンタ局からの基準波
長光によって生じた成分のみが抽出される。その信号成
分は更に、周波数検知器３１へ送られる。

第２図に示したようにセンタ局よりの基準波長光はそれ
ぞれの波長の基準光毎に異なる変調周波数を有している
から、周波数検知器３１では容易にどの波長の基準光か
識別がつく。周波数検知器３１はチューナ２３に信号を
送り、所望の基準波長光の検出値が大きくなるように波
長可変フィルタ２８を制御させる。波長可変フィルタ２
８では端局よりの信号とセンタ局よりの基準波長光のあ
る一つの波長の組を透過させるようにする。即ち、第３
図において例えば端局よりの信号の波長スペクトル２１
０とセンタ局よりの基準波長光２１４のみが透過するよ
うな特性にする。

送信側の波長制御においては、光検出器１７から得られ
るビート信号が周波数がゆらぐために、この信号からだ
けではどの基準波長光にトラッキングしているのか判別
が困難な場合がある。このようなときには以下の様な手
段が有効である。

第５図は伝送路中の信号の周波数分布の他の例を示すグ
ラフである。

５１．５２は第１の波長λ１の基準波長光の周波数スペ
クトルであり、第２図に示した周波数スペクトルと比較
すると基準波長光のスペクトルが２本になったものと見
なせる。同様に５３．５４は第２の波長λ２の、５５．
５６は第３の波長λ、の、５７．５８は第４の波長λ４
の基準波長光の周波数スペクトルであり、それぞれ２本
ずつ順に第２図の基準波長光の周波数スペクトル２０３
．２０４．２０５に対応している。各波長の基準光の２
本の周波数スペクトルの間隔は各波長で異なるように設
定しである。

第５図からも分るように基準波長光の周波数スペクトル
５１と５２．５３と５４．５５と５６゜５７と５８の周
波数間隔は徐々に大きくなっていくようになっている。

これにより、送信側の波長制御でヘテロダイン検波を行
ったとき、基準波長光から生じたビート信号の周波数間
隔を読むことによって容易にどの波長の基準信号か分か
るようになる。

また他の方法として基準波長信号に識別のためそれぞれ
異なる変調信号を与えても良い。アナログで異なる変調
をかけてやっても良いし、デジタルで異なるコードを与
えてやっても良い。

［他の実施例　（第６図）］ 第６図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。第６図は端局のノードの受信部を図示しである。なお
、送信部は第１図に示したものと同様なので簡単のため
省略した。第２の実施例においては通信方式はコヒーレ
ント光通信であり信号はヘテロダイン検波によって検出
される。

６１は受信光、６２は光分岐合流器であり、ここでは光
合流器として用いられている。６３は光検出器である。

６４は局部発振器であり、発振周波数の制御が可能なレ
ーザが用いられる。またこの局部発振器６４は、第４図
に示した波長可変半導体レーザを用いてもよい。６５は
局発光であり、局部発振器６４から出射された光束であ
る。

６６はアンプである。６７．６８共にバンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）であり、それぞれの透過帯域は異なってい
る。６９は復調器、７０は周波数制御器である。

受信光６１は光分岐合流器６２で反射されて光検出器６
３に入射する。一方、局部発振器６４から出射した局発
光６５は、光分岐合流器６２を透過してやはり光検出器
６３へ入射する。受信光６１と局発光６５の波長は近接
しており、光検出器６３にはビート信号が得られる。光
検出器６３よりの信号はアンプ６６で増幅される。ＢＰ
Ｆ６７は、ビート信号の中で局発光６５と受信光６１の
端局よりの信号成分とによって生じたものを透過させる
ような帯域を持つ。

第３図の信号の波長スペクトルにおいて、例えば波長λ
、のチャネルを用いて伝送を行っているときには、局発
光６５と端局よりの信号の波長スペクトル２１０のビー
ト信号がＢＰＦ６７を通過する。このＢＰＦ６７を通過
した信号は、復調器６９によってＦＳＫ、ＡＳＫ、ＰＳ
Ｋなどの信号の変調方式に応じて復調される。一方、ア
ンプ６６で増幅されたビート信号は、ＢＰＦ６８へも送
られる。ＢＰＦ６８では局発光６５と受信光６１の内、
センタ局よりの基準波長光との間によって生じたものが
透過させられる。

第３図において波長λ１のチャネルを用いているとすれ
ば、基準波長光の波長スペクトル２１４との局発光６５
との間のビート信号がＢＰＦ６８を透過する。なお、コ
ヒーレント光通信方式を用いて周波数多重で光通信を行
う場合には、波長多重の場合に比べて各チャネルの波長
の間隔は非常に狭（するのが通常である。すなわち、第
３図であればλ１〜λ４の間隔が狭くなるよう波長が割
り当られる。

周波数制御器７０はＢＰＦ６８を透過してきた信号を基
にチューナ７１を制御する。即ち、センタ局からの基準
波長光と局部発振器６４からの局発光６５のビート信号
が得られているから、そのビート信号が一定の周波数に
なるようにチューナ７１に信号を送って局部発振器６４
の発振波長を制御する。基準波長光がどの波長に対する
ものであるかの識別を容易にするには、第１の実施例の
端局のノードの送信側の波長制御に関して述へたような
手段、即ち、第５図で示した手段等を付加してもよい。

第１．２の実施例においては、端局のノードの送信側の
波長制御はヘテロダイン検波を用いる方式を示したが、
第１の実施例の受信側の波長制御に用いられているよう
な特定波長の信号を大きくするように、波長可変フィル
タを制御する方法でも良い。このときには、送信側に波
長可変フィルタ、光検出器を用意する。受信光を波長可
変フィルタを通して光検出器に入射させ、送信光が用い
るチャネルの基準波長光の検出信号が大きくなるように
波長可変フィルタを調整する。送信用の波長可変レーザ
から出射した光の一部を分岐し、波長可変フィルタを通
して光検出器に入射させる。

この信号光による光検出信号が大きくなるように波長可
変レーザの波長の制御を行う。

これによって、波長可変フィルタ光検出器を介して、セ
ンタ局よりの基準波長光に対して送信用の波長可変レー
ザの波長トラッキングが行なわれる。センタ局よりの基
準波長光は特定の周波数で変調されているから、どの波
長に対する基準光であるかの判別は容易であるし、送信
光と基準波長光の周波数帯域は分離している。このため
、波長を制御するときに、それぞれについて同時に対応
でき、送信中に常に波長制御を続けることが可能である
。

以上の実施例の説明においては、第２図に示したように
端局間の通信の信号の周波数スペクトルを低周波側に、
センタ局からの基準波長光の周波数スペクトルを高周波
側に配置して説明したが、これらは周波数軸上で分離し
ておれば良いのであるから他に種々の周波数配置法が可
能である。

以上、説明したように本実施例によれば、光ネットワー
ク通信システムの端局開信号伝送に用いる信号の周波数
スペクトルと、基準波長光の周波数スペクトルを分離し
たので、連続的な波長制御が可能となる。

また、長時間の連続信号を伝送する時に、基準波長光は
同時に伝送されるので端局内の基準波長は安定させられ
て、常に安定したネットワーク通信伝送が可能となる効
果がある。

また、波長制御のため他の通信を−１時的にも中止する
必要がない。このため長時間の連続信号伝送が可能とな
り、ネットワーク通信システムの利用効率が向上すると
いう効果がある。

更には、周波数多重通信方式であるために、基準波長光
を送る為の専用の伝送線を引く必要がないからより経済
的なネットワーク通信システムが実現できるという効果
がある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光ネットワーク通
信システム内の端局間の通信に使用する信号光の周波数
帯域と基準波長光の周波数帯域を異なるように設定し、
各端局間でそれぞれ情報通信を実行しながら、同時に各
端局内の各光素子の動作波長光の波長を基準波長光に合
わせることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、 第２図は伝送路中の信号の周波数分布を示す図、 第３図は伝送路中の信号の波長分布を示す図、第４図は
波長可変レーザの正面断面図、第５図は伝送路中の信号
の周波数分布の他の例を示す図、 第６図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、そし
て、 第７図は光ネットワークを示す概略模式図である。 図中、１１・・・受信光、１２〜１４・・・光分岐合流
器、１５・・・波長可変レーザ、１６・・・制御光、１
７．２９・・・光検出器、１８．１９・・・帯域フィル
タ（ＢＰＦ）　、２０：　２１・・・アンプ、２２・・
・周波数制御器、２３．２４・・・チューナ、２５・・
・動作信号源、２６・・・ドライバ、２７・・・送信光
、２８・・・波長可変フィルタ、３１・・・周波数検知
器、３２・・・復号器、２０１・・・端局よりの信号の
周波数スペクトル、２０２〜２０５・・・センタ局より
の基準波長光の周波数スペクトル、２１０〜２１３・・
・端局よりの信号の波長スペクトル、２１４〜２１７・
・・センタ局よりの基準波長光の波長スペクトル、４１
・・・基板、４２・・・光導波層、４３・・・クラッド
層、４４・・・活性層、５１．５２・・・第１の波長λ
１の基準波長光の周波数スペクトル、５３．５４・・・
第２の波長λ２の基準波長光の周波数スペクトル、５５
゜５６・・・第３の波長λ３の基準波長光の周波数スペ
クトル、５７．５８・・・第４の波長λ４の基準波長光
の周波数スペクトルである。 第２図 、Ｆｌ長　（指対備） 第３図 第４ 図 訃波数（相対１） 第５図 ア 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 伝送路を介して複数の端局間で光信号により情報の通信
   を行う光ネットワーク通信システムであつて、 情報を送受信する信号光の波長と、波長制御のための基
   準波長光の波長が互いに異なり、前記信号光と前記基準
   波長光とを多重して前記伝送路に送出する送出手段と、 前記端局のそれぞれは前記基準波長光を基に自局の光源
   の波長を調整する調整手段と、 を有することを特徴とする光ネットワーク通信システム
   。