JPS6029261B2 - 光多重中継伝送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一つの光伝送路（フアイバ）に複数の異つた波
長の変調光を伝送する波長多重光通方式に関するもので
ある。

一つの伝送路で伝送容量が増加する光波長多重通信は伝
送路価格が高い場合或いは伝送路の帯域制限に依り伝送
容量に制限を受ける場合に有効な方式となる。

また上りの信号、下りの信号を波長多重で伝送すると１
本の伝送路で双方向の伝送が可能となる。第１図に波長
多重光通信の構成図を示す。

複数個の互いに異つた波長の光を各々電気信号で光強度
変調する電気−光変換器５１，５２，５３の出力光を光
結合器４で結合して一つの伝送路１に送り出す。伝送路
を通過した光多重化信号は分波器２で各々の波長毎に分
離され、光一電気変換器６１，６２，６３に入り受光素
子により光信号から電気信号に復調する。中間中継器７
では復調された電気信号を再生中継又は非再生中継した
後、再び互いに波長の異つた波光源を光強度変調し結合
器４を通り一つの伝送路に伝送する。第１図中３１，３
２，３３は光入力信号を光電変換後中継し再び光源を変
調し、変調光を出力とする光中継器を表わす。光伝送路
として使用するフアィバで伝送損失の主要な原因はフア
ィバの材料による吸収損失と散乱損失がある。いずれも
波長に大きく依存している。散乱損失は波長の４乗に逆
比例している。例えば波長が１０％長くなると損失は約
Ｘ旧／物増加する。吸収損失はファィバ材料の影響が大
きく波長９５００Ａ付近では高損失となる。フアィバの
帯城を決める要素のうち屈折率分散も波長依存性がある
。波長１３０００Ａ付近では屈折率分散による帯城劣化
は殆んどなく、より短波長では波長が短くなるに従って
帯城が狭くなる。光通信の光電気変換素子としてＰＩＮ
フオトダィオード又はアバランシエ・フオト・ダイオー
ド（ＡＰＤと略す）も構成する材料に依り量子効率の波
長特性が異なる。例えばシリコンを材料とする光検出器
は波長８０００△の付近での量子効率が最も大きく８０
００Ａより長波長又は短波長側になると量子効率はづ・
さくなっている。以上述べたように、波長によって伝送
路の損失帯城が異なり、受光素子の特性も波長依存性が
ある。

従って複数の信号を波長の異った複数の光を搬送波とし
て伝送する波長多重光通信では、受信された各々の信号
の品質に差が生ずることになる。各波長で同じ種類の信
号を伝送する時、劣化が最も大きい波長での伝送品質が
所期品質となるよう設計され、劣化の少ない波長では過
剰品質又は余裕過剰となり伝送路利用効率が悪い。本発
明の目的は光波長多重方式により伝送され受信された複
数の信号の伝送品質を均一化することにあり、本発明に
よれば伝送路の伝送特性を無駄なく利用する波長多重光
通信方式を提供することができる。

本発明は波長多重光通信において中継器で中継する毎に
複数個の信号の搬送光の波長を中継器の入力・出力で変
化させた構成とする。

本発明の実施例を第２図に示す。

１は伝送路（フアイバ）、２は分波器、３１１，３１２
，３１３，３１４は受光素子、３２１，３２２，３２３
，３２４は中継器電気回路、３３１，３３２，３３３，
３３４は発光源、４は結合器を表わす。

第２図では３１１と３３１，３１２，３３２、３１３と
３３３、３１４と３３４の光波長は各々同じでその値は
入，，入２，入３，入４とする。更に各波長でのフアィ
バの損失をｄ，，も，ｄ３，ｄ４とし受光素子の効率を
り，，り２，刀３，り４とする。最初に非再生中継器で
の効果を説明する。ここでの例として信号はアナログ信
号を直接光強度変調、受光素子としてはＡＰＤを使用し
Ｓ／Ｎが最大となるようＡＰＤの増中率は調整されてい
るものとする。また、一本のフアィバで４つの波長の光
を伝送するもので、中継距離は４つの波長ですべて等し
い。１中継後の波長入ｉでのＳ／ＮＱ，，ｉはＱ，，ｉ
＝Ａ．（刀ｉ，入ｉ，ｄｉ，ｐ。

）ｋ …｛１１こ）で ｉ二１，２，３，４ 但し
、入は光の波長・ｋ‘ま側の雑機微）ら決る値で１＜ｋ
＜害となる。Ｐ。は上位中継器の出力パワ、ＡはＡＰＤ
及び電気回路の特性より決まる定数で中継システムです
べて同じ電気回路、光部品を使用すると仮定すれば何番
目の中継器でも同じ値となる。もしも中継器で搬送光の
波長の変換を行わず、同じ波長の搬送光で伝送すると仮
定すると４ｎ中継器後の波長入ｉでのＳ／Ｎ，Ｑ′４ｎ
，ｉはＱ′岬Ｆ篭（りｉふ・ｄｉ）ｋ ．・・【２’
但し ｉ＝１，２，３，４実例として入，と入４は８０
００Ａの近傍で１０％異つていてフアィバ距離８物とす
る。

ｋ＝１，り，＝り２＝り３＝り４と仮定するとＱ′他，
，とＱ′小４の差は１７ｄＢとなる。一方、第１図の実
施例の如く中継器毎に光波長を変更する時、第１中継器
までの波長が入，の中継系の４ｎ中継後のＳ／Ｎ Ｑ′
４ｎ，．はＱ′小，ニＡ恥ｘ／｛；÷工十；★３十市★
Ｚ十肌‐・‐｝ ４ ニＡ体ｋ／ｎ｛ｉ≧１不÷；｝……｛３｝となり、Ｑ肌
，，＝Ｑ小２＝Ｑ４ｎ，３＝Ｑ４ｎ，４と多重化した４
つの中継系でＳ／Ｎが等しくなる。

また、全中継で同一波長光を使用した時のＳ／Ｎ Ｑ４
ｎ，ｉ（ｉ＝１，２，３，４）のうちで最も悪いＳ／Ｎ
よりもこの時のＳ／Ｎ Ｑ４ｎ，，は良い値を示すこと
は明らかである。

本説明では中継数を４ｎと４の倍数にしたが、４の倍数
でない場合には各中継系のＳ／Ｎが完全には一致しない
のみであり同様の効果がある。このように中継器毎に波
長を変更すると４つの中継系のＳ／Ｎ‘ま平均化されほ
ぼ同じＳ／Ｎとなる。

以上の説明は非再生中継器で考えたが、次にＰＣＭ再生
中継器について説明する。

第２図の伝送路特性、発光素子、受光素子の特性は非再
生中継器と同じとする。被変調光の波長は＾，，入２，
入３，入４ に対する１中継後の中継器での誤り率を各
々Ｐ，，，，ｐ，，２，ｐ，，３，ｐＭとする。発光素
子、受光素子に同じものを使用すればフアィバ損失の最
も大きい波長での誤り率が最も大きくなることは明らか
である。もしも中継器で被変調光の波長の交換を行わな
いとすると、４ｎ中継後の誤り率はｐ仇，ｉニ４ｎ・ｐ
ｌ，ｉ …【４）但し
ｉ＝１，２，３，４となり最も損失の大きい波長を被変
調光とした信号の品質が所期の値となよよう中継距離、
中継器が定められて、その他の波長を被変調光とする信
号に対して過剰品質となり得る。

一方、本発明の如く、被変調光の波長を中継器毎に交換
すると、４ｎ中継後の誤り率はすべて等しくなり、｛５
１式で表わせる。

ｐ小ｉニｎ（ｐｌ，１十ｐｌ，２十ｐｌ，３十ｐＭ）
【５，但し、第１中継器までの被変調光波長が入ｉの４
ｎ中継後の誤り率をｐ小ｉとする。

このように本発明では４ｎ中継後の誤り率は等しくなる
。

本発明では４ｎ中継後で考えたが、中継数が４の倍数で
ない時にも同様の効果が得られることは明らかである。
第３図に他の実施例を示す。

１は伝送路、２は分波器、３１１，３１２，３１３，３
１４は受光素子、３２１，３２２，３２３，３２４は非
再生中継電気回路、３３１，３３２，３３３，３３４は
発光素子、４は結合器を表わす。

３１１と３３１，３１２と３３２，３１３と３３３，３
１４と３３４は各々同じ波長とし、伝送路（フアィバ）
での損失はこの順序で大きくなるとする。

第３図のように最大損失と最小損失の波長及び他の二つ
の波長同志を中継器毎に入れ換えても第２図と同じ効果
が得られる。以上述べたように、中継器毎に搬送光とし
て便用する光波長を互いに交換することにより、波長多
重光通信の使用波長に依る伝送品質の劣化を均一化でき
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は一つの伝送路に４つの異った波長の光搬送波を
使用した波長多重光通信系の構成図、第２図は本発明の
入力光と出力光の波長を交換する中継器の一実施例を示
す。 第３図は本発明の他の実施例を示す。１・・・・・・伝
送路（フアイバ）、２・・・・・・分波器、３１１，３
１２，３１３，３１４・・・・・・受光素子、３２１，
３２２，３２３，３２４・・・・・・中継器電気回路、
３３１，３３２，３３３，３３４は発光源、４・・・・
・・結合器。 努３図 図 ＊ 図 球

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 波長が互いに異なる複数の被変調光を用い、複数の
   信号を一つの伝送路に光多重して中継伝送する方式にお
   いて、該被変調光の波長を中継器毎に互いに入れ換え複
   数の該信号に割り当てることを特徴とする光多重中継伝
   送方式。