JPH04932A - 波長多重光通信ネットワーク及びそこで用いる通信方法 - 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ＬＡＮ　（ローカルエリアネットワーク）
などの波長多重光通信ネットワーク及びそこに用いられ
る光送受信装置に関する。

［従来の技術］ 近年、光ＬＡＮなどの光通信ネットワークは急速に発展
しているが、今後はマルチメディア化への対応が不可欠
であり、その対応策として波長多重化による高機能化が
期待されている。しかし、マルチメディア化に対応した
波長多重光ＬＡＮを実現するには解決すべき多（の問題
点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 第１に、光に対して受動的な端局でシステムを構成する
場合、各端局で減衰を繰り返すためにシステムに接続さ
れる端局数に制限があり、システムに発展性がない。

従って、システム中に中継器を設ける必要性が高（なる
が、各チャネル毎に０／Ｅ（光−電気）及びＥｌｏ　（
電気−光）変換により増幅を行なうことは波長多重度が
上がるにつれ困難になる。これを解決するため、複数チ
ャネルを一括して増幅する広帯域の光増幅器を用いるこ
とが有効とされている。

しかし乍ら、波長多重ＬＡＮでは、マルチアクセスによ
りこうした光増幅器の入力レベルは使用チャネル数によ
って大幅に変動するために、所望のレベルに送出レベル
を設定することが困難になるという問題点がある。

第２に、光源として使用する半導体レーザの発振波長の
温度安定性が悪く、チャネル間のクロストークによる誤
り率の低下を防ぐ為にはチャネルセパレーションを広く
取る必要があった。この結果、光源として、チャネルの
数だけの半導体レーザ、狭帯域かつ安定な波長フィルタ
（例えば誘電体薄膜干渉フィルタないしは回折格子）が
必要とされ、コストが高（なることは勿論、波長多重度
にも限界があり、利用者の要求を満足させるものではな
かった。

第３に、第２の問題とも関連するが、波長多重度を上げ
る為に光源に波長可変レーザを用い、フィルタに半導体
可変波長フィルタを用いる方法が提案されているが、各
端局で共通のチャネル数を確保するには半導体レーザと
半導体波長可変フィルタとが共に高精度の温度制御を必
要とし、コスト的に極めて高価なシステムとなってしま
うという問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、比較的廉価
で信頼性を高くしつつ波長多重度を高くすることが可能
で、更に端局数に制限をな（することが可能な構成を有
する高密度波長多重光通信ネットワーク及びそこに用い
られる光送受信装置を提供することにある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する本発明による波長多重光通信ネット
ワークでは、バス型の形態を有し、複数の光が波長多重
された光伝送路に、複数の端局が結合された光通信ネッ
トワークにおいて、複数の波長の光（キャリア）を光伝
送路に常時送出する手段を有する１個の基準局が光伝送
路の一端に位置し、光送受信装置を含む複数の普通端局
が光伝送路に配置されている。

また、上記目的を達成する本発明による波長多重光通信
ネットワークに用いられる光送受信装置では、複数の波
長の光（キャリア）から任意の波長のキャリアを選別し
このキャリアに重畳されたデータを認識する手段と、こ
の認識した内容に応じて光伝送路上に設けられた光路を
選択的にこの光送受信装置に切り替える手段と、複数の
波長のキャリアを選別し他の波長のキャリアから分離す
る手段と、この選別、分離したキャリアにデータ信号を
重畳する手段と、この分離したキャリアと残りのキャリ
アを再び合波する手段と、この合波された全ての光を同
時に増幅する手段と、この増幅された光を光伝送路に再
び送出する手段とを具備している。

こうした構成により、基準局は唯一の発光源である為、
基準局のみを安定化することで常に安定したキャリア（
波長をえ、　　え□、・・・λ。とする）を送出するこ
とか出来る。普通端局は伝送路上の光を分岐して波長掃
引し、キャリアに重畳されたデータを認識することで、
そのチャネルが使用中か否かを判断することができる。

成るチャネル（波長をえ、とする）が空いていると認識
した場合には、伝送路上の光路切り賛えスイッチによっ
て端局側に全キャリアを切り賛え、波長透過・分離フィ
ルタによって波長Ｌ１のキャリアとそれ以外のキャリア
を分離し、波長λ１のキャリアのみを変調し再び他のキ
ャリアと合波する。これにより、全光レベルはほぼ一定
に保たれる。こうして、光増幅器の入力レベルが各チャ
ネルで揃えさせられるので、全波長のキャリアについて
単純な利得制御を行なうのみでアクセス状態に関係なく
出力レベルを一定に保つことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成図である。同図におい
て、１はＵ字形のバス形状を有する光フアイバ伝送路、
１ａは送信路、１ｂは受信路、１Ｃは伝送路折り返し点
、２はこの伝送路ｌの一端に配置された基準局、３〜６
は伝送路ｌ上に配置された複数の普通端局、７〜１０は
夫々の端局３〜６に接続されて信号の送受信を行なう端
末装置１１は受信路１ｂにある光分岐素子、１２．１３
は送信路１ａにある光スィッチ、１４は伝送路１の終端
である。

先ず、基準局２について説明する。基準局２はこの光通
信システムで唯一の発光源であり、波長多ｌを行なう各
波長の連続光を光フアイバ送信路１ａ、受信路１ｂに同
時に送圧する。この基準局２の発光源（不図示）として
は、例えば広帯域マルチモード半導体レーザ（以下、広
帯域ＬＤという）が適している。

この発光源として、より具体的には、非対称量子井戸構
造（ｊ！なるバンドギャップの井戸層を有する量子井戸
構造）を活性層に有する半導体レーザや同構造の発光ダ
イオードは、利得スペクトルを、バルクの活性層を有す
るものよりも著しく広帯域にすることが可能である。従
って、デバイスの端面反射率を選ぶことによって、発光
スペクトルには共振器長に対応した波長間隔を有するフ
ァブリペローモードが現われ、この各モードを波長多重
光源として用いることが出来る０例えば、共振器長を３
００ｕｍ、中心波長を０．８３μｍとすると、波長間隔
すなわちチャネル間隔はおよそ０．３ｎｍとなる。よっ
て、上記広帯域ＬＤを適切にバイアスすることで、出力
レベルの揃った数１０波長の連続波（ここでは波長をλ
１、え２、・・え。とする）を同時に、常時、送出する
ことか出来る。

この広帯域ＬＤの発光スペクトルの１例を第２図に示す
、２１は軸（縦）モード、２２は軸モード２１の包絡綿
である。チャネル数は非対称量子井戸構造のパラメータ
（井戸の深さ、厚さ、バリアの高さ、厚さなど）を変え
ることで、波長間隔は共振器長を変えることで、光出力
レベルはデバイスに印加するバイアスレベル及び端面反
射率を変化させることで選択可能である。

以上では１素子で複数波長の連続波を出力する方法を述
べたが、各チャネル（波長）毎に個別に発光素子を用意
してもよい、いずれの場合にも、各チャネルの波長と光
出力を安定化するために発光素子の温度制御を行なう装
置が必要である。前者の場合（１素子で済ます場合）は
、±０．１℃程度の温度制御性で十分であり、基準局２
の光源部の低コスト化を図ることが出来る。一方、後者
の場合（チャネル毎に各発光素子を使用する場合）には
、コスト的には前者に比べ不利であるが、チャネル間隔
及び光出力を自由に設定出来るという利点がある。

次に、普通端局３〜６について説明する。第３図は本実
施例における普通端局（端局３として説明する）の構成
例を示す、同図において、３１は光分岐素子、３２は光
合流素子、既述した１２と１３は、夫々、送信路ｌａ上
の光を送信路１ａ（光路１）と端局側（光路１５）との
間で切り習える為の光スィッチ、及び端局側又は光路ｌ
側の光を送信路１ａに切り賛える為の光スィッチ、３３
．３４は波長可変フィルタ、３５は光変調器、３６．３
７は受光器、３８は光増幅器、モして３９は光スィッチ
１２．１３の光路選択と可変波長フィルタ３３．３４の
波長選択と光増幅器３８の利得制御と全体の通信手順な
どを制御する制御部である。

以上の構成において、第１図の端局Ａ３から端局Ｂ４へ
送信する場合を考える。端局Ａ３において、折返し点１
ｃより下流側の受信路１１を伝搬する波長多重された光
を、光分岐素子１１は更に下流の伝送路１側と端局３側
に分岐していて、波長可変フィルタ３３はこの端局３側
に分岐された光（波長え３、ん２、・・・え。）から、
制御状態に応じて、任意の波長（例えばえ、）の光のみ
を選び出す、その波長選択の具体的方法は、連続的に波
長掃引可能な波長可変フィルタ３３でチャネルを走査し
てゆき、その都度の透過光の光出力を受光器３６でモニ
ターし、信号が重畳されているか否かで各チャネルの占
有状態を認識する。

こうした機能を有する波長可変フィルタ３３としては、
ここでは基準局２に用いた上記広帯域ＬＤに類似した半
導体構造を有する分布帰還（ＤＦＢ）型の透過型フィル
タを用いている。

ここで、波長え、のチャネルが空いていると認識される
と、端局Ａ３の制御部３９は光スィッチ１２を制御して
、送信路ｌａ上の光を全て端局Ａ３側に切り賛える。光
スィッチ１２は通常は伝送路１側に接続されているフェ
イルセーフ型のものを用いている。こうして切り替えら
れた光は、＠長可変フィルタ３４で、前述の波長可変フ
ィルタ３３で波長掃引して空いていると認ヱされた波長
（ここではえ、）と同一の波長とそれ以外の波長の光と
に波長分離される。

この波長可変フィルタ３４は前に述べた可変フィルタ３
３に準じた構造を有している。

次に１分離された波長λ１の光は光分岐素子３１で２方
向に分岐され、一方の光は受光器３７に入ってここで波
長、光強度及び位相等がモニターされ、他方の光には、
光変調器３５によって、端末装置７からのデータが制御
部３９を介して重畳される。この場合の変調方法は、光
出力が変化しない変調方式、例えば周波数変ＩＩ　（Ｆ
Ｍ）や位相変１ｍ（ＰＭ）が望ましいが、通常の強度変
１４（ＡＭ）でもよい、この変調された光（波長′Ｌ１
）は光合流素子３２によって、前述の波長分離されたん
、以外の波長の光と共に合波される。

このとき、変調方式がＦＭ及びＰＭの場合には、光合波
素子３２に入力する変調された光信号の光量を、波長可
変フィルタ３４から光合波素子３２に入力する各波長（
ん、以外の波長）の光と同レベルに設定しておけば、当
該端局Ａ３以外の端局のアクセス状態に関係なく各波長
の光の強度は一定に保たれる。

変調方式がＡＭの場合、１１時光比力は変動するが、マ
ーク率（［流成分）を５０％とする符号化方法（マンチ
ェスタ符号化法など）を選ぶことにより、出力レベルの
任意の時刻における時間平均を常にＦＭやＰＭの場合の
５０％とすることが出来る。従って、制御部３９による
制御で光変調器３５に３ｄＢの利得を与えれば、光増幅
器３８に入力する各波長の出力レバルな一定に保つこと
が出来る。

こうして、増幅器３８で同時に増幅された各波長の光は
、制御部３９により制御された光スィッチ１３により、
送信路１ａへ送出される。

一方、端局Ｂ４で受信する場合には、端局Ｂ４の光分岐
素子１１で受信ｉ’８１ｂの光を分岐し、波長可変フィ
ルタ３３で波長を選択し、受光器３６で信号を受信する
。この際、波長可変フィルタ３３では波長、ｔｌの光が
選択される様に制御部３９で制御されており、こうして
端局Ａ３で波長えの光に重畳された信号が端局Ｂ４で受
信されることになる 波長可変フィルタ３３の選択波長をえ、に設定する方法
としては、例えば、端局Ａ３で波偲え。

の光に信号を重畳する際にその先頭に端局Ｂ４宛ての信
号であることを示す情報をのせ、これを端局Ｂ４の波長
可変フィルタ３３で波長掃引して見出し、この見出した
ヘッダの付いた信号をのせた波長のところにこのフィル
タ３３の選択波長を固定する方法などがある。

この時、端局Ｂ４の光スィッチ１２は光路１側になって
いて送信路１ａ上の光は端局Ｂ４を透過するのみである
。つまり、端局Ｂ４は受信部としてのみ働いている。し
かし、受信しながら他のチャネルを使って送信すること
も可能である。それには、例えば、波長可変フィルタ３
３で波長揚りしたときに空いているキャリアすなわちチ
ャネルを見つけ出し、このキャリアを便って光変調器３
５等を含む送信部側で送信すればよい、こうした制御は
制御部３９で行なわせ、その通信手順は上記した端局Ａ
３における送信の場合と同様であるこのように利用者か
ら見ると本実施例の普通端局３〜６は通常の受動的な端
局の機能を全て有しているので、通常用いられる通信手
順ないしアクセス方式（例えばＣ８ＭＡ／ＣＤ　（ｃａ
ｒｒ　ｉ　ｅｒ　　５ｅｎｓｅ　　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　
　ａＣＣｅＳｓ　　ｗｉｔｈ　　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　
　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）をほぼそのまま使用することが
出来るシステム拡張等で必要であれば、伝送路の任意の
位置に中継器として例えば光増幅器を設置しても良い。

［発明の効果］ 以上説明した如（１本発明によれば、先ず発光源が基準
局のみである為に温度制御は基本的に基準局にのみ装備
すればよく、極めて安価に波長多重光通信ネットワーク
が構成でき、また光送受信装置の光増幅器の入力信号レ
バルが各チャネルで揃えさせられるので全波長を一定の
利得で増幅することで簡単にレベル調整ができシステム
が極めて単純になり、従来バス型のネットワークの欠点
であった端局数の制限がなくなる。

更に、普通端局の利用者から見ると受動型の端局の機能
を全て備えられるので、通常用いられている通信方式を
ほぼそのまま適用でき、システム設計が容易になる。

面、上記実施例では０．８μｍの波長帯の具体例を示し
たが、他の波長帯、例えば１．３μｍ帯１．５５μｍ帯
等でもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光通信システムの１実施例のブロック
図、第２図は基準局の広帯域半導体レーザの発光スペク
トルの１例の図、第３図は晋ｉ！端局のブロック図であ
る。 １・・・・・光路、１ａ・・・・・送信路、１ｂ・・・
・・受信路、１ｃ・・・・・ファイバ折返し点、２・・
・・・基準局、３〜６・・・・・８ｉ！ｉ端局、７〜１
０・・・・・端末装置、１１．３１・・・・・光分岐素
子、１２．１３・・・・・光スィッチ、３３．３４・−
・・・波長可変フィルタ、３５・・・・・光変調器、３
６．３７・・・・・受光器、３８・・・・・光増幅器、
３９・・・・・制御部 第　３　図 ｈ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バス型の形態を有し、複数の光が波長多重された光
   伝送路に、複数の端局が結合された光通信ネットワーク
   において、複数の波長の光を前記光伝送路に常時送出す
   る手段を有する１個の基準局が前記光伝送路の一端に位
   置し、光受信装置を含む複数の端局が前記光伝送路に配
   置されていることを特徴とする波長多重光通信ネットワ
   ーク。 ２、前記光送受信装置は、上記複数の波長の光から任意
   の波長の光を選別しこの光に重畳されたデータを認識す
   る手段と、この認識した内容に応じて前記光伝送路上に
   設けた光路を選択的に該光送受信装置に切り替える手段
   と、上記複数の波長の光から新たに任意の波長の光を選
   別し他の波長の光から分離する手段と、この選別、分離
   した光にデータ信号を重畳する手段と、この分離した光
   と残りの光を再び合波する手段と、この合波された全て
   の光を同時に増幅する手段と、この増幅された光を前期
   光伝送路に再び送出する手段とを有する請求項１記載の
   光通信ネットワーク。 ３、バス型の形態を有し、複数の光が波長多重された光
   伝送路を有する光通信ネットワークに結合された端局に
   含まれる光送受信装置において、上記複数の波長の光か
   ら任意の波長の光を選別しこの光に重畳されたデータを
   認識する手段と、この認識した内容に応じて前期光伝送
   路上に設けた光路を選択的に該光送受信装置に切り替え
   る手段と、上記複数の波長の光から新たに任意の波長の
   光を選別し他の波長の光から分難する手段と、この選別
   、分離した光にデータ信号を重畳する手段と、この分離
   した光と残りの光を再び合波する手段と、この合波され
   た全ての光を同時に増幅する手段と、この増幅された光
   を前記光伝送路に再び送出する手段とを有することを特
   徴とする光送受信装置。