JPH08316938A - 複数のチャンネルを多重して通信を行う光通信方法及び光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システム内の光源の発光波長のばらつきを許
容できる光通信方法を実現する。 【構成】 複数のチャンネルそれぞれを所定の波長間隔
の複数の波長で構成し、送信側では１つのチャンネルを
構成する複数の波長の内の１つの波長で送信を行い、受
信側では、前記所定の波長間隔の自然数倍の検出率ピー
クを有する検出手段で光検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送路中に複数の波
長を多重する波長多重通信に関わる。

【０００２】

【従来技術】波長多重光通信方式では、１本の伝送路上
に異なる波長の光信号を伝達して伝送路の利用効率を向
上させる。通常、そうしたシステムは、異なる波長の光
信号を送信する複数の局と、これらの光信号を伝送路へ
入れるための光合流手段と、伝送路と、波長多重された
信号から必要な波長のみを分離する波長分離手段と、こ
の信号を受信する複数の局とから構成する。

【０００３】こうしたシステムでは、各端局が備える光
源として半導体レーザ（以下ＬＤ）、伝送路として光フ
ァイバ、光合流手段としてハーフミラーや光導波路で構
成した光合流素子、波長分離手段としては光波長フィル
タ（以下光フィルタ）などを主として用いる。

【０００４】また送受信の方式としては、送信側の送信
波長を固定し、受信側の受信波長を可変として受信側で
所望の波長を選択する方式や、受信側の受信波長を固定
し、送信側の送信波長を可変として送信側で所望の宛先
で受信されるべく波長を選択する方式や、送信側、受信
側共に波長可変とする方式などがある。

【０００５】波長を変えられるＬＤの一例としては、刊
行物 電子情報通信学会OQE89-116,”三電極長共振器λ
／４シフトＭＱＷ−ＤＦＢレーザ”記載のＤＦＢ（Dist
ributed Feed Back）−ＬＤを挙げることができる。ま
た、波長多重された光信号から所望の波長を取り出す光
フィルタとしてＦＦＰ（Fibre Fabry-Perot）フィルタ
等が知られている。一例として刊行物 Electronics Let
ters,1990,26巻,25号,2122-2123頁、”PASSIVELY TEMPE
RATURE-COMPENSATED FIBRE FABRY-PEROT FILTER AND IT
S APPLICATION IN WAVELENGTH DIVISION MULTIPLE ACCE
SS COMPUTER NETWORK”記載のＦＦＰ（Fiber Fabry Per
ot）フィルタを挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＦＦＰフ
ィルタ等は複数の透過率ピークを有しており、その光周
波数間隔は一般にＦＳＲ（Free Spectral Range）と呼
ばれるが、そのようなフィルタではＦＳＲに対応する波
長間隔ΔλＦＳＲもしくはその整数倍の波長間隔を有す
る複数の波長を区別することができない。そのため波長
多重を行う波長領域は光フィルタの１つのＦＳＲに対応
するΔλＦＳＲの範囲に限られていた。その波長多重の
概念図を図１５に示す。横軸は波長λ、縦軸は光強度、
λf1、λf2、は１つのＦＳＲ（光周波数f1〜f2）に対応
する波長間隔の端を示す波長である。λ1〜λmは端局１
〜ｍの送信波長、λmin〜λmaxはシステムが使用する波
長領域をそれぞれ表している。

【０００７】更に、該ΔλＦＳＲの範囲内に通信システ
ム内の全ての光源の発光波長が含まれる必要があるた
め、発光波長の大きく異なる光源を用いることができ
ず、発光波長の近接した光源を多数用意する必要があっ
た。

【０００８】本出願に係る第１の目的は、システムで使
用する波長範囲を光フィルタのΔλＦＳＲ以上に拡大す
る事である。

【０００９】本出願に係る第２の目的は、光源の発光波
長のばらつきを許すことで波長による選別を不要とし、
歩止まりを上げることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本願では上記目
的を達成するために、 １）複数の光ノードを光伝送路で接続し、該光伝送路中
に複数のチャンネルを多重して通信を行う光通信システ
ムにおける光通信方法であって、前記複数のチャンネル
のそれぞれを、互いに所定の第１の波長間隔を有する複
数の波長からなる波長群で構成し、送信を行う光ノード
は、１つのチャンネルを構成する波長群の内の１つの波
長で送信を行い、受信を行う光ノードは、前記光伝送路
中の光を検出する光検出手段であって、複数の検出率ピ
ークを前記所定の第１の波長間隔の自然数倍で有する光
検出手段の光検出率ピークを所望のチャンネルの波長群
を構成する波長と一致させて受信することを特徴とする
光通信方法を提供する。第１の時点で受信している波長
と、受信を行う光ノードの光検出手段の検出率ピーク間
隔を越える波長間隔を有する別の波長を、第２の時点で
受信する際に、第１の時点で受信していた波長を検出し
ていた検出率ピークとは異なる検出率ピークを用いるこ
とにより受信できる。第１の時点から第２の時点に移る
際の検出率ピークの移動量は検出率ピークの間隔を越え
ることはない。

【００１１】２）また該１）の光通信方法において、異
なるチャンネルに属する波長が混信を起こさないよう
に、異なるチャンネルに属しており、かつ最も近接する
波長を少なくとも互いに混信しない第２の波長間隔で配
置することにより異なるチャンネル間の混信を妨げるこ
とができる。

【００１２】３）また該２）の光通信方法において、前
記所定の第１の波長間隔内に収まるように、複数の波長
を前記第２の波長間隔で配置し、該複数の波長はそれぞ
れ互いに異なる前記チャンネルに属するものとすること
により簡便にチャンネルを設定することができる。

【００１３】４）また前記１）から３）の光通信方法に
おいて、前記送信を行う光ノード毎に前記複数のチャン
ネルを割り当てることにより送信要求が発生した光ノー
ドはチャンネルの割り当て動作等を経ずにすぐに送信を
開始することができる。

【００１４】５）一方前記１）の光通信方法において、
前記送信を行う光ノードは、前記光伝送路中の光を検出
する光検出手段であって、複数の検出率ピークを前記所
定の第１の波長間隔で有する光検出手段で、少なくとも
前記所定の第１の波長間隔を掃引して使用中のチャンネ
ルを検出し、該使用中のチャンネルと混信を起こさない
チャネルを構成する波長群の内の１つの波長で送信を行
うことにより、あらかじめチャンネルを各ノードに割り
当てることなく通信を行うことができ、使用中のチャン
ネルのみが伝送路中に存在することになるのでチャンネ
ル領域を効率よく使用できる。

【００１５】６）また５）の光通信方法において、前記
送信を行う光ノードは、前記光検出手段により自ノード
が送信するチャンネルも含めて前記光伝送路中の使用中
のチャンネルを検出し、それにより、自ノードが送信す
るチャンネルと、他の使用中のチャンネルの内自ノード
が送信するチャンネルの最も近くに検出したチャンネル
との間隔を検知し、該間隔を自ノードが送信する波長を
制御して所定の間隔に保つことにより、チャンネルが順
次所定の間隔で多重されていくことになるので更に効率
よくチャンネル領域を使用できる。

【００１６】７）また本発明の光通信システムとして
は、複数の光ノードを光伝送路で接続し、該光伝送路中
に複数のチャンネルを多重して通信を行う光通信システ
ムであって、前記複数のチャンネルはそれぞれが、互い
に所定の第１の波長間隔を有する複数の波長からなる波
長群で構成されており、送信を行う光ノードは、１つの
チャンネルを構成する波長群の内の１つの波長で送信を
行う送信手段を有しており、受信を行う光ノードは、前
記光伝送路中の光を検出する光検出手段であって、複数
の検出率ピークを前記所定の第１の波長間隔の自然数倍
で有する光検出手段と、該光検出手段の光検出率ピーク
を所望のチャンネルの波長群を構成する波長と一致させ
る手段とを有することを特徴とする光通信システムを提
供する。

【００１７】８）また７）の光通信システムにおいて、
前記光検出手段が、周期的な透過率ピークを有してお
り、該周期を保ったまま透過率ピークを制御できる光フ
ィルタを含んでいることによって複数の検出率ピークを
有する光検出手段を簡便に構成することができる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）以下、図面を用いて本発明の第１実施例に
ついて詳細に説明する。

【００１９】なお、本願においては、光周波数のかわり
に波長をもちいて原理および動作を説明する。ここで、
波長λと光周波数νは、λ＝ｃ／(ｎν)の関係にもとづ
いて相互に変換することができる。ｃは光速、ｎは媒質
の屈折率であり、双方とも定数である。

【００２０】また、本来は"光周波数の間隔"を表す量で
ある光フィルタのＦＳＲは、実施例においては"波長間
隔"として説明する。

【００２１】図３は、本実施例の光通信システムの構成
図である。端局数ｎのスター型ネットワークであり、全
体は端局301−1〜−n、光ノード302−1〜−n、n×nスタ
ーカプラ303、光ファイバ304−1〜−n、305−1〜−nよ
り構成する。

【００２２】各端局301−1〜−nは各々光ノード302−1
〜−nと受信用の光ファイバ305−1〜−nでn×nスターカ
プラ303と接続する。光送信器からの送信光は送信用の
光ファイバ304−1〜−nでn×nスターカプラ303へと送
る。n×nスターカプラ303は、その送信光を均等に各受
信用の光ファイバ305−1〜−nに分配し各光ノード302−
1〜−nに送る。

【００２３】図４は光ノード302の構成図である。全体
は、光送信器401、光受信器402で構成する。

【００２４】図５は光送信器401の構成図である。全体
は、制御回路501、ＬＤ駆動回路502、ＬＤ503、受光素
子504、増幅器505、温度調節器506、光分岐器507により
構成する。

【００２５】制御回路501は、端局および増幅器505から
の制御信号をもとに、ＬＤ駆動回路502へ制御信号を出
力する。ＬＤ駆動回路502は、前記制御信号をもとにＬ
Ｄ503へ駆動電流を出力する。また、端局からの送信信
号をもとに変調電流をＬＤ503に出力する。ＬＤ503は信
号光を光分岐器507へと出力する。光分岐器507は、ＬＤ
503からの信号光を２つに分岐し、一方を伝送路へ、他
方を受光素子504へと出力する。

【００２６】図６は光受信器402の構成図である。全体
は、波長制御回路601、フィルタ駆動回路602、光フィル
タ603、受光素子604、増幅器605により構成する。

【００２７】伝送路からの光信号は光フィルタ603に入
射する。その透過光は受光素子604に入射、電気信号に
変換後、増幅器605で増幅し、波長制御回路601に入力す
る。波長制御回路601は、端局からの制御信号と増幅器6
05からの受信信号をもとに、制御信号をフィルタ駆動回
路602へと出力し、光フィルタの透過波長を制御する。
また、受信信号を端局へと出力する。

【００２８】ここで、光フィルタ駆動回路602への制御
電圧ＶFの変化量ΔＶFと、光フィルタ603の透過スペク
トルの変化量ΔλFは比例しているものとする。

【００２９】図７は、光フィルタ603の透過スペクトル
を示した図である。横軸は波長λ、縦軸は透過率Ｔ、λ
f1〜λf5はある瞬間におけるそれぞれm〜m+4次の透過率
ピークの中心波長（以下フィルタ透過波長）である。図
示するように透過スペクトルは一定の間隔で複数存在し
ており、その間隔はΔλＦＳＲである。また、ΔλBWは
透過スペクトルのバンド幅（Band Width）、λA〜λBは
光フィルタとして使用可能な波長範囲を表している。

【００３０】制御回路501は増幅器505の出力をモニタ
し、ＬＤ502の出力光強度を一定に保つ。また、温度調
節器506はＬＤ502の周囲の温度を所定の値に保つ。端局
iの送信波長はそれぞれ固有の波長λiとなるように設定
する。本実施例では温度制御のみ行っているが、送信波
長についてさらに精度の高い安定化が必要な場合は、何
等かの波長基準と波長弁別手段を導入し、出力光の一部
を分岐して基準と比較、得られた誤差をＬＤ駆動電流へ
と帰還するという手法を取る。

【００３１】光フィルタ603は、図７に示すように複数
の透過率ピークを持つ。隣接するピークについて、波長
差はΔλＦＳＲである。

【００３２】次に、本実施例の特徴について説明する。

【００３３】本実施例では、１つのチャンネルに波長間
隔が等しい波長の組を割り当てる。また本実施例では、
チャンネルは各端局に個別に割り当てられており、送信
を行う場合は、割り当てられたチャンネルを構成する波
長から、いずれかの波長を送信波長として使用する。割
り当てられたチャンネルを構成する波長の内のどれを使
うかは送信をする光ノードが決定できる。

【００３４】上記のような構成のチャネルで送信された
ものの受信は、受信すべきチャンネル（受信すべき波長
を含むチャンネル）を選択するための受信器のフィルタ
として、Ａ）複数の透過率のピークを持ち、Ｂ）各ピー
ク間の波長間隔が全て等しく、かつ各チャネルを構成す
る波長の波長間隔と等しく、Ｃ）その波長間隔を保ちつ
つ連続的に掃引が可能なものを使用することで実現でき
る。このようなフィルタとしては前記ＦＦＰフィルタが
ある。ＦＦＰフィルタは周期ＦＳＲの複数の透過率ピー
クを持ち、掃引の前後において波長間隔ＦＳＲがほとん
ど変化しない。

【００３５】本実施例では、複数の透過率ピークを同時
に使用して受信を行うため、図１に示すように、送信波
長をΔλＦＳＲ以上の波長範囲にわたって設定すること
が可能である。

【００３６】図１は本実施例における波長の使用方法を
示した図である。横軸は波長λ、縦軸は光強度を示して
いる。λmin〜λmaxはシステムが使用する波長範囲、λ
A〜λBは光フィルタとして使用可能な波長範囲である。
λf1〜λf5は、基準となるある瞬間における、光フィル
タのｍ〜ｍ＋４次の透過率ピークの中心波長（以下フィ
ルタ透過波長）である。また、他の瞬間（波長λ３が属
するチャンネルに光フィルタの透過波長を合わせたと
き）の光フィルタの透過スペクトルを重ねて示してい
る。

【００３７】また、実線は伝送路上の光信号、点線は各
チャンネルにおいて使用されていない波長を表してい
る。この図においては、λ1,λ2,λ(3,3),λ(4,2)が実
際に使用されている波長である。Λ1〜Λ4はそれぞれλ
1〜λ4が属する等価波長集合（後述）である。

【００３８】上記の特徴について、さらに詳しく説明す
る。

【００３９】本願発明においては、任意の２つの波長に
ついて、その波長差が光フィルタのΔλＦＳＲの整数倍
であるとき、両者は等価であると呼ぶ。波長λiと等価
な波長λ(i,m)は、 λ(i,m)＝λi＋ｍ・ΔλFSR（ｍ：整数） と表わすことができる。ただし、λ(i,0)＝λiである。
ＦＦＰフィルタの透過ピーク波長は互いに等価である。
検出器にとって、互いに等価な波長を持つ信号は同等で
あり、区別することができない。

【００４０】λiと等価な波長のうち、システムが使用
する波長範囲λmin〜λmaxに含まれるものからなる波長
の集合Λiを、λiの等価波長集合と呼ぶ。即ち、 Λi∈｛λ(i,m)｜λmin≦λ(i,m)≦λmax、ｍ：整数｝ である。言い換えると、ＦＦＰフィルタを用いて同時に
受信できる波長の集合が等価波長集合である。例えば、
図１においてλ3の等価波長集合はΛ3＝｛λ3、λ(3,
1)、λ(3,2)、λ(3,3)｝である。

【００４１】本実施例では、上記１つの透過波長集合を
１つのチャンネルとする。そして各光ノードの送信波長
を以下のように定める。 １）異なるチャンネルに属する波長が混信を起こさない
ように、混信を起こさない波長間隔をΔλとして、仮の
チャンネル波長λiを定める。即ち、 λ1, λ2=λ1−Δλ, λ3=λ1−２Δλ ・・・ とする。この時この仮のチャンネル波長は基準となる瞬
間の１つのΔλＦＳＲ内に収まるようにする。この基準
となる瞬間は任意に決めることができる。またその際
に、λ１と該１つのΔλＦＳＲの長波長側の端との波長
間隔と、仮のチャンネル波長の内の最短の波長と該１つ
のΔλＦＳＲの短波長側の端との波長間隔の和がΔλ以
上になるようにする。 ２）λiの等価波長集合Λiをチャンネルとして、各光ノ
ードに１つずつ割り当てる。 ３）等価波長集合Λiを割り当てられた光ノードは、そ
の任意の要素λ(i,k)を自光ノード送信波長として使用
する。

【００４２】伝送路上に４つの信号が送出されている状
態を図１に示した。チャンネルとして等価波長集合Λ1
を割り当てられた光ノードは波長λ1を、Λ2を割り当て
られた光ノードはλ2を、Λ3を割り当てられた光ノード
はλ(3,3)を、Λ4を割り当てられた光ノードはλ(4,2)
をそれぞれ送信波長として使用している。

【００４３】受信側における受信用フィルタの制御電圧
ＶFと増幅器出力Ｉの関係は図２のようになる。図２は
本実施例におけるフィルタ制御電圧と増幅器出力の関係
を説明するための図である。横軸はフィルタ制御電圧Ｖ
F、縦軸は増幅器出力Ｉを示している。Ｖf1〜Ｖf3は、
ｍ次のフィルタ透過波長がλf1〜λf3に一致する際のフ
ィルタ制御電圧を示している。Ｖ1〜Ｖ4はｍ次のフィル
タ透過波長がλ1〜λ4に一致する際のフィルタ制御電圧
である。また、ΔＶFSRはＦＳＲに対応する電位差を示
している。

【００４４】この受信器は、Ｖ1において光フィルタのm
次の透過波長がλ1と一致したとすると、Ｖ2においては
m次の透過波長がλ2と、Ｖ3においてはm+３次の透過波
長がλ(3,3)と、Ｖ4においてはm+２次の透過波長がλ
(4,2)と一致する。また、同図に示すように、ＶF軸上に
おいて、周期ΔＶFSRごとに同じ信号が繰り返される。
従って、全ての信号を受信するために必要なフィルタ制
御電圧ＶFの掃引範囲は、ＶFmin〜ＶFmax（=ＶFmin+Δ
ＶFSR）までで良い。即ち本発明ではフィルタを１つの
ΔλＦＳＲにわたって掃引するだけで、複数ある透過ピ
ークのいずれかが所望の波長と一致するため、１つのΔ
λＦＳＲにわたって掃引するだけで、全てのチャンネル
を検出することができる。言い換えると本発明において
は、１つの波長が複数ある透過ピークのいずれに一致し
たかを識別することなく、複数ある透過ピークのいずれ
かに一致した状態として認識し、その状態を該１つの波
長が属するチャンネルを検出している状態として認識し
ている。

【００４５】次に、本実施例における各端局の通信手順
を説明する。 動作(1)アイドル状態（送受信を行っていない状態）に
ある局は、フィルタ駆動回路の制御電圧ＶFをＶFmin〜
ＶFmaxに渡って掃引し、受信を試みる。 動作(2)信号を検知した場合は、それが自局宛の識別信
号を含んでいるかどうかを調べる。 動作(3)自局宛の識別信号を含んでいた場合は、フィル
タ駆動回路の制御電圧ＶFをロックする。 動作(4)含んでいない場合は、掃引を続行する。 動作(5)何の信号も検知できない場合は、ＶFmaxで制御
電圧の掃引を停止し、ＶFminへと戻した後、再びＶFmax
へと掃引を開始する。

【００４６】以上、本実施例によれば、従来と同様な受
信制御で、送信可能な波長範囲として、フィルタとして
使用可能な波長範囲全てを使用することができる。更
に、その結果、ＬＤの波長が個体差により広範囲に渡っ
ていても光源として使用することができる。

【００４７】（実施例２）実施例１ではあらかじめ透過
波長で構成されるチャンネルを設定し、各光ノードに各
チャンネルを割り当てたが、本実施例では送信要求のあ
る端局の光ノードが使用中のチャンネルを検出し、その
チャンネルと混信を起こさない波長で送信を開始し、該
送信波長と等価な波長からなるチャンネルを、送信が終
わるまでは占有する。

【００４８】以下、図面を用いて本発明の第２実施例に
ついて詳細に説明する。

【００４９】図８は本実施例の光ノード302の構成図で
ある。全体は、光送信器801、光受信器802、光分岐器80
3で構成する。光送信器801は送信光を伝送路へ出力す
る。光分岐器803は、伝送路からの信号光を分岐し、一
方を光受信器802へ、他方を光送信器801へと出力する。

【００５０】図９は本実施例の光送信器の構成図であ
る。全体は、波長制御系901、ＬＤ902、光フィルタ90
3、ＬＤ駆動回路904、光フィルタ駆動回路905、受光素
子906、増幅器907、識別器908、光分岐器909、光合流器
910、光スイッチ911により構成する。

【００５１】波長制御回路901は、演算処理回路、記憶
素子、A/D変換器、D/A変換器等で構成する。端局からの
制御信号や、識別器908からの出力信号を元に、ＬＤ駆
動回路904、光フィルタ駆動回路905を制御し、チューニ
ング動作を行う。また、動作に必要なパラメータや動作
手順を記憶している。

【００５２】ＬＤ駆動回路904への制御電圧ＶLDの変化
量ΔＶLDと、ＬＤ902の送信波長λLの変化量ΔλLは、
比例しているものとする。同様に、光フィルタ駆動回路
905への制御電圧ＶFの変化量ΔＶFと、光フィルタ903の
透過スペクトルの変化量ΔλFは比例しているものとす
る。さらに、波長制御回路901は、ある波長差Δλに対
応するフィルタ制御電圧の差ΔＶFから、同じくΔλに
対応するＬＤ制御電圧ΔＶLDを計算できるものとする。
つまり、ΔＶLD＝ｆ（ΔＶF）として計算できるものと
する。

【００５３】伝送路および光分岐器からの光信号は光合
流器910で合流し、光フィルタ903に入射する。その透過
光を、受光素子904、増幅器905により電気信号に変換す
る。識別器908は、入力信号の強度により、デジタル信
号のＨまたはＬを出力する。そのしきい値は、フィルタ
が確実に光信号を検出した際の電圧に予め設定してお
く。

【００５４】光分岐器909はＬＤ902の出力を分岐し、一
方を光スイッチ911へ、他方を光合流器910へと出力す
る。光スイッチ911は、波長制御回路901の制御信号を元
に光回路をON/OFFし、ＬＤ出力の伝送路への送出／非送
出を切り替える。光合流器910は、伝送路からの光信号
と光分岐器909からのＬＤ出力を合流し、自局および他
局の送信信号を光フィルタ903へと出力する。

【００５５】図１０は本実施例における波長の使用方法
を示した図である。図の横軸は波長λ、縦軸は信号強度
Iを表している。本例ではＦＳＲ４つ分の波長領域にわ
たり分散配置された波長λ1〜λ8において通信が行われ
ている。波長λ1〜λ8は混信を防ぐために、互いの等価
波長がチャンネル間隔Δλ未満にならないように設定さ
れている。

【００５６】図１１は本実施例におけるフィルタ制御電
圧ＶFと増幅器出力強度Ｉの関係を説明するための図で
ある。Ｖf1〜Ｖf3は、ｍ次のフィルタ透過波長がλf1〜
λf3に一致する際のフィルタ制御電圧を示している。Ｖ
1〜Ｖ8は同じくｍ次のフィルタ透過波長がλ1〜λ8に一
致する際のフィルタ制御電圧である。さらに、ΔＶFSR
はＦＳＲに対応するフィルタ制御電圧、ΔＶはチャンネ
ル間隔Δλに対応する制御電圧である。

【００５７】図１２は本実施例における各端局の通信手
順のうち、送信準備動作を説明するための図である。図
１２(a)〜(c)全てにおいて、横軸はフィルタ制御電圧Ｖ
F、縦軸は識別器出力である。

【００５８】図１２(a)は、動作１−１を説明するため
の図であり、送信を開始する直前の状態を示している。
Ｖa1〜Ｖakは、この動作において伝送路上の送信信号を
検出した際の、フィルタ制御電圧ＶFの値である。ＶLmi
n〜ＶLmaxはある光ノードのＬＤの掃引波長範囲λLmin
〜λLmaxに対応するフィルタ制御電圧ＶF、ＶFmin〜ＶF
maxはフィルタの掃引範囲λFmin〜λFmaxに対応するフ
ィルタ制御電圧を表している。

【００５９】同図には、ＬＤの掃引可能範囲を、フィル
タ制御電圧ＶFの範囲ＶLmin〜ＶLmaxとして示した。こ
れは、波長軸上においてλLmin〜λLmaxの範囲に対応し
ている。同様に、フィルタの掃引範囲をＶFmin〜ＶFmax
として示した。これは、ｍ次の透過ピーク波長について
のλFmin〜λFmaxの範囲に対応している。ただし、フィ
ルタのＦＳＲをΔλFSRとすると、λFmax=λFmin+ΔλF
SRである。また、ΔＶはΔλに対応する制御電圧の電位
差である。

【００６０】図１２(b)は動作１−２を説明するための
図であり、波長λLminで送信を開始したが、伝送路上に
は光信号を送出していない状態を示している。Ｖb1〜Ｖ
bk+1は、この動作において伝送路上の送信信号を検出し
た際の、フィルタ制御電圧ＶFの値である。

【００６１】図１２(c)は動作１−３を説明するための
図であり、波長λL'で伝送路上へ光信号の送出を開始し
た状態を示している。

【００６２】図１３は本実施例における各端局の通信手
順のうち、波長移動動作を説明するための図である。横
軸はフィルタ制御電圧ＶF、縦軸は識別器出力である。
ＶLは自局送信波長λLに対応するフィルタ制御電圧であ
る。点線はフィルタの透過スペクトルを示している。ま
た、ΔＶはΔλに対応する制御電圧の電位差である。δ
Ｖは所定の電位差で、最低限必要な掃引の電位差に対し
て誤差等を許容し、自局および他局送信波長を確実に検
出するための余裕である。ΔＶjも所定の電位差で、掃
引範囲を移動させていくための掃引開始電圧の移動量で
ある。

【００６３】図１４は本実施例における各端局の通信手
順のうち、波長間隔維持動作を説明するための図であ
る。横軸はフィルタ制御電圧ＶF、縦軸は識別器出力で
ある。ＶL、ＶL'はそれぞれλL、λL'に対応するフィル
タ制御電圧である。ΔＶはΔλに対応する制御電圧の電
位差、ΔＶ’はＶLとＶL'の電位差である。

【００６４】図３は本実施例の波長制御方式を適用する
光通信システムの構成図である。

【００６５】図６は本実施例における光受信器の構成図
である。

【００６６】図７は本実施例における光フィルタ603、
および光フィルタ903の透過スペクトルを示した図であ
る。

【００６７】以上、図３、図６、図７の説明は、実施例
１において行っているので、ここでは省略する。

【００６８】次に、本実施例の特徴について説明する。

【００６９】本実施例は、送信を行う光ノードの送信波
長、受信を行う光ノードの受信波長ともに可変とする。

【００７０】受信器には実施例１と同じものを使用す
る。送信器は、波長可変光源と、波長可変光フィルタを
備える。この波長可変フィルタは、受信器に使用するも
のと同じＦＳＲを持つＦＦＰフィルタである。

【００７１】送信器は、ＦＦＰフィルタを用いて伝送路
上の光信号の波長を透過し、その使用状況をフィルタ制
御電圧ＶF軸上の位置関係として把握する。即ち、透過
した光信号が何次の透過ピークを透過したかを識別する
ことなく、チャンネルの使用状況を検知する。また、Ｖ
F軸上において自ノードが使用するチャンネルと隣接す
るチャンネルとの間隔（即ち電位差）を一定に保つこと
で、混信を防ぐとともに波長の利用効率を向上させる。

【００７２】本実施例における波長の使用例を図１０に
示した。本例では、波長λ1〜λ8において通信が行われ
ている。

【００７３】伝送路上の波長が図１０に示す状態で、図
７に示す透過スペクトルを持つ光フィルタを使用した場
合の、送信器のフィルタ制御電圧ＶFと増幅器出力Ｉの
関係を図１１に示した。Ｖ1〜Ｖ8が、それぞれ波長λ1
〜λ8 に対応している。

【００７４】送信器は、自局送信波長λLを常に制御
し、ＶF軸上における他端局との間隔を一定に保つこと
で混信を防ぐ。例えば、自局が波長λ5で送信を行って
いるとする。ＶF軸上ではＶ5がλ5に対応している。送
信器は、ＶF軸上において高電圧側で隣接する他端局の
信号Ｖ４と自局の信号Ｖ5との電位差Ｖ4−Ｖ5がΔＶに
一致するように、自局送信波長λ5を制御する。

【００７５】次に、本実施例における各端局の通信手順
を説明する。受信動作については実施例１と同様なので
詳しい説明は省略する。以下、送信動作について説明す
る。

【００７６】動作１−１：送信準備１ 図１２(a)は、動作１−１を説明するための図である。
動作１−１では、送信に先立ち伝送路上における他ノー
ドが使用しているチャンネルを把握する。波長制御回路
は光スイッチをOFF状態にし、フィルタ制御電圧をＶFmi
n〜ＶFmaxの範囲で掃引する。掃引と同時に識別器から
の出力をモニタし、伝送路上の光信号に対応するフィル
タ制御電圧Ｖa1〜Ｖak（ｋ：送信を行っている端局数）
を記憶する。

【００７７】動作１−２：送信準備２ 図１２(b)は動作１−２を説明するための図である。動
作１−２では、自ノードの送信波長（その波長が属する
チャンネル）他のノードが使用中のチャンネルとの相対
的な位置関係を把握する。波長制御回路は光スイッチは
OFF状態のまま、ＬＤを送信波長λL=λLminで発振させ
る。次いでフィルタ制御電圧ＶFをＶFmin〜ＶFmaxの範
囲で掃引する。同時に識別器からの出力をモニタし、伝
送路上の光信号および自ノード送信信号に対応するフィ
ルタ制御電圧Ｖb1〜Ｖbk+1を記憶する。

【００７８】動作１−１で得られたＶa1〜Ｖakと、動作
１−２で得られたＶb1〜Ｖbk+1を比較し、自局送信波長
λLminに対応するフィルタ制御電圧ＶLを得る。図で
は、ＶL＝Ｖb3である。次いでＶa1〜Ｖak、およびＶFma
xについて電位差ΔＶal（=Ｖal+1-Ｖal）に着目し、
Ａ）２ΔＶ以上で、Ｂ）最も短波長側に相当する、電位
差ΔＶam（=Ｖam+1-Ｖam）を見出す。２ΔＶ以上の電位
差を見出せなければ、送信できるチャンネルを設けるこ
とができないと言うことなので、送信を中止し、動作１
−１へと移り、動作１−１、１−２を繰り返し、２ΔＶ
以上の電位差が生じる、即ち送信可能はチャンネルを作
りうる状態になるのを待つ。

【００７９】動作１−３：送信開始 図１２(c)は動作１−３を説明するための図である。動
作１−３では、自局送信波長を決定し、送信を開始す
る。波長制御回路は、動作１−２で見出したＶamをもと
にフィルタ制御電圧ＶFをＶF=Ｖam+ΔＶに設定する。つ
いでＬＤ駆動回路への制御電圧を掃引し、識別器の出力
がＨとなった時点で固定する。それによりＬＤの発光波
長が、他のチャンネルと混信しない波長に設定されたフ
ィルタの透過波長と一致したことになるので、その後、
光スイッチをON状態にして、送信を開始する。以降この
ＬＤが発光する波長とその等価波長からなるチャンネル
はこの光ノードが使用していることになる。ただし、以
下に示すようにＬＤが発光する波長は変化させていくの
で、それに伴いこのチャンネルを構成する等価波長それ
ぞれも変化していくことになる。

【００８０】動作２：波長移動 図１３は動作２を説明するための図である。動作２で
は、送信を行いつつ、その送信波長λLを長波長側に変
化させる。波長制御回路は、λLに対応するフィルタ制
御電圧ＶLを元に、フィルタ制御電圧ＶFをＶF=ＶL−δ
Ｖに設定する。次いでＶFをＶL＋ΔＶ＋δＶまで掃引す
る。このとき自局送信波長λLを検知した際のＶFをＶL
として記憶する。さらに、他局送信波長λL'を検知した
場合は、その際のＶFをＶL'として記憶する。ここで、
δＶはΔＶ≫δＶ＞０なる所定の電位差で、自局および
他局送信波長を確実に検出するための余裕である。

【００８１】掃引の途中で他局送信波長λL'を検知した
場合は、この動作における掃引範囲内、即ちΔＶに２δ
Ｖを足した範囲に自ノードが使用しているチャンネル
と、隣接するチャンネルとが存在することになるので、
動作３へと移る。検知できない場合は、自ノードが使用
しているチャンネルと、隣接するチャンネルとが十分に
離れていることになるので、その間隔を所定の間隔に近
づけるために、自局の送信波長λLを所定の値Δλjだけ
隣接チャンネル側に動かす。具体的にはΔλjに対応す
るLD制御電圧ΔVLDjをそれまでのLD制御電圧に加える。
またフィルタ制御電圧もΔλjに対応するフィルタ制御
電圧であるΔＶjだけ掃引開始電圧を移動させ（すなわ
ちＶF=ＶL−δＶ＋ΔＶjとし）、動作２を繰り返す。こ
の動作を繰り返す度に掃引範囲と自ノードのＬＤの発光
波長は隣接チャンネル側、即ちここでは長波長側に移動
していく。ここで、ΔλjはΔλ＞Δλj＞０なる所定の
波長である。そのことからΔＶjはΔＶ＞ΔＶj＞０なる
所定の電位差である。このΔλjの値は、フィルタが波
長の変化に追随でき、また混信を防ぐために、システム
に必要なクロストークを確保する最少波長間隔をΔλct
としたとき、Δλ−Δλj≧Δλctであるように設定す
る。

【００８２】また、自局送信波長λLが最長波長λLmax
にまで達した場合は、送信波長の移動を停止し、λL=λ
Lmaxのまま送信を続行する。

【００８３】動作３：波長間隔維持 図１４は動作３を説明するための図である。横軸はＶ
F、縦軸は識別器出力である。λL、λL'に対応するフィ
ルタ制御電圧ＶFをそれぞれＶL、ＶL'とする。また、λ
Lに対応するＬＤ制御電圧をＶLD、λL'を送信している
端局を端局ｓとする。動作３では、送信を行いつつ、Ｖ
F軸上で隣接する端局との電位差ΔＶ'（＝ＶL'-ＶL）を
ΔＶに常に一致させる。

【００８４】波長制御回路は、フィルタ制御電圧ＶFを
ＶF=ＶL−δＶに設定する。次いでＶFをＶF=ＶL＋ΔＶ
＋δＶまで掃引し、λL、λL'を検知し、ＶL、ＶL'を得
る。また、電位差ΔＶ’とΔＶの差ΔＶerr（ΔＶerr=
ΔＶ−ΔＶ’）を求める。さらに、ΔＶerrに対応する
ＬＤ制御電圧ΔＶLD_errを、ΔＶLD_err＝ｆ（ΔＶer
r）として求める。最後に、新たなＬＤ制御電圧ＶLD_ne
wを ＶLD_new＝ＶLD＋ΔＶLD_err とし、自局送信波長を変化させる。これにより、ＶF軸
上で隣接する端局との電位差をΔＶに保つ。

【００８５】上記の操作の後、動作３を再び繰り返す。

【００８６】この動作３を繰り返し、チャンネルの間隔
を所定の間隔に保っている際に、隣接するチャンネルの
波長が大きく変化したかもしくはなくなった場合にはＶ
FをＶL+ΔＶ+δＶまで掃引しても他局送信波長を検知で
きなくなるので、そのときは動作２へと移り、大きく変
化した隣接チャンネルかもしくは新たな隣接チャンネル
とのチャンネル間隔を所定の間隔に保つべく制御を行
う。

【００８７】本実施例では、各端局の送信波長につい
て、短波長側から送信を開始し、その後長波長側へと変
化させるものとした。しかし、長波長側から送信を開始
し、その後短波長側へと変化させる方式としても良い。

【００８８】以上、本実施例によれば、フィルタとして
使用可能な波長範囲を全て使用することができる。この
結果、ＬＤの波長が個体差により広範囲に渡っていても
光源として使用することができる。また更にあらかじめ
チャンネルを割り当てる必要がないため有効にチャンネ
ルを利用することができる。またチャンネルの間隔は所
定の間隔に保たれるため、チャンネルを作りうる領域を
有効に利用することができる。また、外部環境の変化に
よらず常に所定のチャンネル間隔を保つことができ、温
度制御等の絶対的な波長制御の必要がなくなる。

【００８９】（その他の実施例）各構成要素は、同様の
機能を有するものならば、実施例記載のものに限定され
るものではない。

【００９０】本発明、特に送信波長チューニングを行う
実施例２においては高速なチューニングができる発光デ
バイスを用いるのが望ましい。前記実施例において、Ｌ
Ｄとして３電極λ／４シフトＬＤを用いた。しかし、連
続的に発振波長を変化させることができる光源であれ
ば、いずれも本発明の光源として使用することができ
る。例えば、刊行物 Electronics Letters,1987,23巻,7
号,325-327頁,"1.55μm WAVELENGTH TUNABLE FBH-DBR L
ASER" 記載の多電極ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflec
tor）−ＬＤを使用することが可能である。このデバイ
スの高速なチューニングが可能である。

【００９１】また前記実施例において、簡単な構成でか
つ広範囲にわたり透過波長の掃引が可能な光フィルタと
してＦＦＰフィルタを用いた。しかし、周期的な透過率
ピークを持ち、透過率ピークの波長を連続的に変化させ
ることのできる光フィルタであれば、いずれも使用する
ことができる。例えば、刊行物 Journal of lightwave
technology,1989,7巻,4号,615-624頁,”Angle-Tuned Et
alon Filters for Optical Channel Selection in High
Density Wavelength Division Multiplexed Systems”
記載のＦＰエタロンを使用することが可能である。ま
た、刊行物 Journal of lightwave technology,1993,11
巻,12号,2033-2043頁,"Tunable Liquid-Crystal Fabry-
Perot Interferometer Filter for Wavelength-Divisio
n Multiplexing Communication Systems" 記載の液晶Ｆ
Ｐフィルタを使用してもよい。

【００９２】さらに、光フィルタとして誘電体多層膜フ
ィルタを使用することも可能である。この場合、ｎ個の
透過波長λi（i=1,2,..n）の波長間隔を、ＦＳＲと等し
くなるように作製する。

【００９３】また前記実施例において、１つのチャンネ
ルに属する等価波長の内の最も近接する２つの波長の波
長間隔（等価波長の波長間隔）は、受信器の光フィルタ
の透過率ピークの波長間隔ＦＳＲに等しいとした。しか
しながら本発明においては受信器の光フィルタの透過率
ピークの波長間隔は、等価波長の波長間隔の自然数倍で
あればよい。ただし全てのチャンネルを受信するために
は、受信器の光フィルタは少なくともその使用可能な波
長範囲の中にシステムが使用する波長範囲を含んでいな
ければならない。また少なくとも受信器の光フィルタの
透過率ピークの波長間隔とシステムが使用する波長範囲
のいずれか小さい方について、透過率ピークを掃引する
ことができる必要がある。

【００９４】前記実施例においては光伝送路として光フ
ァイバを用いたが、本発明はそれに限るものではなく、
光学系を用いた光路や空間など光信号が存在できるとこ
ろは光伝送路として用いることができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る発明
によれば、受信する際の光フィルタの透過率ピークの間
隔を拡大することなく、また受信する際の光フィルタの
掃引範囲を拡大することなく、システムで使用する波長
範囲を拡大する事ができる。また光源の発振波長のばら
つきを許容することができ、波長による選別を不要と
し、歩止まりを上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における波長の使用方法
を説明する図。

【図２】本発明の第１の実施例におけるフィルタ制御電
圧と増幅器出力の関係を説明するための図。

【図３】本発明の第１の実施例の波長制御方式を適用し
た光通信システムの構成図。

【図４】本発明の第１の実施例における光ノードの構成
図。

【図５】本発明の第１の実施例における光送信器の構成
図。

【図６】本発明の第１の実施例における光受信器の構成
図。

【図７】本発明の第１の実施例における光フィルタの透
過スペクトルを示した図。

【図８】本発明の第２の実施例における光ノードの構成
図。

【図９】本発明の第２の実施例における光送信器の構成
図。

【図１０】本発明の第２の実施例における波長の使用方
法を示した図。

【図１１】本発明の第２の実施例におけるフィルタ制御
電圧ＶFと増幅器出力強度Ｉの関係を説明するための
図。

【図１２】本発明の第２の実施例における各端局の通信
手順のうち、送信準備動作を説明するための図。

【図１３】本発明の第２の実施例における各端局の通信
手順のうち、波長移動動作を説明するための図。

【図１４】本発明の第２の実施例における各端局の通信
手順のうち、波長移動動作を説明するための図。

【図１５】従来例における波長の使用方法を示した図。

【符号の説明】

３０１−１〜３０１−ｎ 端局 ３０２〜３０２−ｎ 光ノード ３０３〜３０３−ｎ ｎ×ｎスターカプラ ３０４〜３０４−ｎ 送信用光ファイバ ３０５〜３０５−ｎ 受信用光ファイバ ４０１ 光送信器 ４０２ 光受信器 ５０１ 波長制御回路 ５０２ ＬＤ駆動回路 ５０３ ＬＤ ５０４ 受光素子 ５０５ 増幅器 ５０６ 温度調節器 ５０７ 光分岐器 ６０１ 波長制御回路 ６０２ 光フィルタ駆動回路 ６０３ 光フィルタ ６０４ 受光素子 ６０５ 増幅器 ８０１ 光送信器 ８０２ 光受信器 ８０３ 光分岐器 ９０１ 波長制御回路 ９０２ ＬＤ ９０３ 光フィルタ ９０４ ＬＤ駆動回路 ９０５ 光フィルタ駆動回路 ９０６ 受光素子 ９０７ 増幅器 ９０８ 識別器 ９０９ 光分岐器 ９１０ 光合流器 ９１１ 光スイッチ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光ノードを光伝送路で接続し、該
   光伝送路中に複数のチャンネルを多重して通信を行う光
   通信システムにおける光通信方法であって、 前記複数のチャンネルのそれぞれを、互いに所定の第１
   の波長間隔を有する複数の波長からなる波長群で構成
   し、 送信を行う光ノードは、１つのチャンネルを構成する波
   長群の内の１つの波長で送信を行い、 受信を行う光ノードは、前記光伝送路中の光を検出する
   光検出手段であって、複数の検出率ピークを前記所定の
   第１の波長間隔の自然数倍で有する光検出手段の光検出
   率ピークを所望のチャンネルの波長群を構成する波長と
   一致させて受信することを特徴とする光通信方法。
2. 【請求項２】 異なるチャンネルに属する波長が混信を
   起こさないように、異なるチャンネルに属しており、か
   つ最も近接する波長を少なくとも互いに混信しない第２
   の波長間隔で配置する請求項１記載の光通信方法。
3. 【請求項３】 前記所定の第１の波長間隔内に収まるよ
   うに、複数の波長を前記第２の波長間隔で配置し、該複
   数の波長はそれぞれ互いに異なる前記チャンネルに属す
   るものとする請求項２記載の光通信方法。
4. 【請求項４】 前記送信を行う光ノード毎に前記複数の
   チャンネルを割り当てる請求項１乃至３記載の光通信方
   法。
5. 【請求項５】 前記送信を行う光ノードは、前記光伝送
   路中の光を検出する光検出手段であって、複数の検出率
   ピークを前記所定の第１の波長間隔で有する光検出手段
   で、少なくとも前記所定の第１の波長間隔を掃引して使
   用中のチャンネルを検出し、該使用中のチャンネルと混
   信を起こさないチャネルを構成する波長群の内の１つの
   波長で送信を行う請求項１記載の光通信方法。
6. 【請求項６】 前記送信を行う光ノードは、前記光検出
   手段により自ノードが送信するチャンネルも含めて前記
   光伝送路中の使用中のチャンネルを検出し、それによ
   り、自ノードが送信するチャンネルと、他の使用中のチ
   ャンネルの内自ノードが送信するチャンネルの最も近く
   に検出したチャンネルとの間隔を検知し、該間隔を自ノ
   ードが送信する波長を制御して所定の間隔に保つ請求項
   ５記載の光通信方法。
7. 【請求項７】 複数の光ノードを光伝送路で接続し、該
   光伝送路中に複数のチャンネルを多重して通信を行う光
   通信システムであって、 前記複数のチャンネルはそれぞれが、互いに所定の第１
   の波長間隔を有する複数の波長からなる波長群で構成さ
   れており、 送信を行う光ノードは、１つのチャンネルを構成する波
   長群の内の１つの波長で送信を行う送信手段を有してお
   り、 受信を行う光ノードは、前記光伝送路中の光を検出する
   光検出手段であって、複数の検出率ピークを前記所定の
   第１の波長間隔の自然数倍で有する光検出手段と、該光
   検出手段の光検出率ピークを所望のチャンネルの波長群
   を構成する波長と一致させる手段とを有することを特徴
   とする光通信システム。
8. 【請求項８】 異なるチャンネルに属する波長が混信を
   起こさないように、異なるチャンネルに属しており、か
   つ最も近接する波長を少なくとも互いに混信しない第２
   の波長間隔で配置する請求項７記載の光通信システム。
9. 【請求項９】 前記所定の第１の波長間隔内に収まるよ
   うに、複数の波長を前記第２の波長間隔で配置し、該複
   数の波長はそれぞれ互いに異なる前記チャンネルに属す
   るものとする請求項８記載の光通信システム。
10. 【請求項１０】 前記送信を行う光ノード毎に前記複数
    のチャンネルを割り当てる請求項７乃至９記載の光通信
    システム。
11. 【請求項１１】 前記送信を行う光ノードは、前記光伝
    送路中の光を検出する光検出手段であって、複数の検出
    率ピークを前記所定の第１の波長間隔で有する光検出手
    段と、該光検出手段の光検出率ピークを前記所定の第１
    の波長間隔を保って変化させる手段とを有しており、該
    光検出手段を掃引して使用中のチャンネルを検出する機
    能を有するものである請求項７記載の光通信システム。
12. 【請求項１２】 前記送信を行う光ノードは、自ノード
    が送信する波長を制御する制御手段と、前記光検出手段
    により自ノードが送信するチャンネルも含めて前記光伝
    送路中の使用中のチャンネルを検出し、それにより、自
    ノードが送信するチャンネルと、他の使用中のチャンネ
    ルの内自ノードが送信するチャンネルの最も近くに検出
    したチャンネルとの間隔を検知し、該間隔を自ノードが
    送信する波長を制御して所定の間隔に保つ手段とを有す
    る請求項１１記載の光通信システム。
13. 【請求項１３】 前記光検出手段が、周期的な透過率ピ
    ークを有しており、該周期を保ったまま透過率ピークを
    制御できる光フィルタを含んでいる請求項７乃至１２記
    載の光通信システム。