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JP2004048700A - Optical multiplex communication method, optical multiplex communication system, optical signal multiplexing device, and optical multiplex signal demultiplexing device - Google Patents

Optical multiplex communication method, optical multiplex communication system, optical signal multiplexing device, and optical multiplex signal demultiplexing device Download PDF

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JP2004048700A JP2003131428A JP2003131428A JP2004048700A JP 2004048700 A JP2004048700 A JP 2004048700A JP 2003131428 A JP2003131428 A JP 2003131428A JP 2003131428 A JP2003131428 A JP 2003131428A JP 2004048700 A JP2004048700 A JP 2004048700A
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Abstract

【課題】伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供する。
【解決手段】光信号多重化装置が、通信チャネルごとに固有の振幅を有する複数の光パルス列をそれぞれ光信号として符号化して生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成して送信し、光伝送路を介して送信されてきた光多重信号を受信した光多重信号分離装置が、光多重信号を光周波数変換部に入力して通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、当該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する。
【選択図】   図1
An optical multiplex communication method, an optical multiplex communication system, an optical signal multiplexing device, and an optical multiplexing signal demultiplexing device that realize ultra-high-speed transmission using an optical multiplexing signal having a pulse width that can be easily transmitted at low cost. I do.
An optical signal multiplexing device encodes and generates a plurality of optical pulse trains each having a specific amplitude for each communication channel as an optical signal, and multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to perform optical multiplexing. The optical multiplexing signal separation device, which generates and transmits a signal and receives the optical multiplexing signal transmitted through the optical transmission line, inputs the optical multiplexing signal to the optical frequency conversion unit, The optical pulse train is converted into a plurality of different optical pulse trains, and the plurality of optical pulse trains are separated for each communication channel.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速光伝送システム、波長多重伝送システム、光信号処理システム等における光信号の光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ通信におけるトラフィックの急激な増加を背景として、光通信システムの大容量化を目指した超高速光伝送システムが検討されている。具体的には、電子回路で構成されている多重分離回路を全光型の光信号処理回路に置き換え、伝送速度の電子回路制限をなくす試みがこれまでになされてきている。
【0003】
このような従来技術の基本的なコンセプトは、電子回路の処理が可能な光変調部や光検出部などは電気的に低速に処理し、全光的に処理できる部分は光時分割多重により実現した電子回路の動作速度を超える超高速信号として処理するものである。このコンセプトに沿うものとして、現在までに400Gbit/s、640Gbit/s、1.28Tbit/s等の超高速伝送実験が報告されている。
【0004】
図10は、光時分割多重を用いた従来の超高速光通信システムを模式的に示す説明図である。同図に示すように、光源51から発生された多重化前のF0 Hzの光パルス列は、それを光信号多重化装置(光MUX:Multiplexer)53で全光的に時分割N分離され、光変調器52で電気的に変調され、再びN多重されてN×F0 bit/sの光多重信号として光伝送路を介して送信され、この光多重信号を受信する光多重信号分離装置(光DEMUX:Demultiplexer)54が、N個の通信チャネル(Nチャネル)のF0 bit/sの光信号に分離する。分離されたF0 bit/sの光信号は、各通信チャネルに設けられた光検出器55でそれぞれ電気信号に変換して電気的に処理される。
【0005】
図11は、従来の光信号多重化装置53の構成例を示す説明図である。同図に示す光信号多重化装置53は、時間的にN多重してN×F0 bit/sの超高速信号パルス列が実現できる遅延線56とN個の光分岐カプラ57で構成される。このとき、光分岐カプラ57の分岐比は、多重後の光信号パルス列の各々が等振幅になるように固定されている。図12に、上述した従来の光信号多重化の概念を模式的に示す。
【0006】
これまでに提案されてきた代表的な光信号多重化装置は、定数倍の遅延時間差を有する遅延線を多段に組み合わせて多重化したものであり、光多重信号分離装置はサニャック干渉計の非線形光ループミラー(NOLM:Nonlinear Optical Loop Mirror)に光カー効果を組み合わせたものである。
【0007】
図13は、光多重信号分離装置54の構成例を模式的に示す説明図である。同図に示すように、N×F0 bit/sの超高速信号パルスからF0 bit/sの信号成分を分離するためには、F0 bit/sの制御パルスが不可欠である。このとき光信号と制御パルス波の間で発生する干渉効果を利用するため、制御パルス波は、時間的に多重化された入射光信号と時間的な同期が取れると同時に偏光方向が一致していること、光信号と比較して十分に大きな光強度を有すること等が必要とされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のうち、光信号多重化装置には、多重数Nを大きくして大容量化を図ると光信号間の時間間隔T0 が短くなるために、多重化される光信号のパルス幅Tを狭くしなければならず、伝送が困難な極超短光パルスを信号光に用いる必要が有り、システムへの適応が困難であるという問題点があった。
【0009】
一方、光多重信号分離装置側には、制御パルス用に高出力の短パルス光源を用意しなければならない問題があり、光信号と制御パルスの時間的なタイミングの同期は非常に困難で、そのために光位相同期制御器(光PLL:Phase Lock Loop)58を用いた光位相同期制御が必要であった。加えて、偏光方向を一致させることも困難なことが多く、そのためには全体を偏光方向が保持できる媒体で構成する必要があり、以上の構成を有するシステムは非常に高価であるという問題があった。
【0010】
図14は、従来の光時分割多重器102の構成例を示す説明図である。同図に示す光時分割多重器102では、入射されたF0 Hzのクロック周波数を有する光パルス列が光強度分岐器106によりN分岐され、分岐された光りパルス列の各々が定数倍の遅延時間差を有する遅延線を具備した光強度変調器107により符号化された後、再び光多重器108により多重化され、N×F0 bit/sの光時分割多重信号が伝送される。
【0011】
光時分割多重分離器103では、図15に示すように、F0 Hzの繰り返し周波数を有する制御パルス列をN×F0 bit/sの信号光と光位相同期制御器109を用いて同期させ、非線形相互作用(光カー効果)によって光時分割多重信号をF0 bit/sの光信号に分離する。
【0012】
図16に示すように、光時分割多重器102では、時間的にN多重されたN×F0 bit/sの超高速信号を作る。このとき、多重前には1/F0 秒であった信号(パルス)間隔は多重化により1/N倍され、信号間隔は(1/N)×(1/F0 )秒と短くなる。したがって多重度に逆比例して、光時分割多重分離器103での繰り返し周波数F0 Hzの制御パルスとの同期が非常に困難となる。また、従来の伝送路を伝播した信号は、温度等の環境変化によりタイミングずれが生じるため、制御パルスとの同期はさらに困難であった。その上、信号光と制御光が高効率で相互作用するためには、偏光方向が一致する必要があり、伝送システム全体を偏光方向が保持できる媒体で構成しなければならないが、これを実現することはコスト面で問題があった。
【0013】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供することにある。
【0014】
また、本発明の別の目的は、制御パルスを必要としない非同期で動作する超高速な光多重信号分離装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を光伝送路を介して行う光多重通信方法であって、(a)入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換するステップと、(b)周波数に応じて光信号を選択して分離する光周波数選択部を用いて、周波数変換された前記複数の光パルス列を、通信チャネルごとの光パルス列に分離するステップとを有することを特徴とする光多重通信方法を提供する。
【0016】
また、本発明は、(c)光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0017】
また、本発明は、前記ステップ(c)は、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成することを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、(c)光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を生成するステップと、(e)光信号多重化装置で、前記ステップ(c)、(d)を繰り返して互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0019】
また、本発明は、前記光パルス列を生成するステップは、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成する手順を含むことを特徴とする。
【0020】
また、本発明は、前記光周波数変換部は、前記光多重信号のパルス幅を圧縮する手段を備えたことを特徴とする。
【0021】
また、本発明は、(c)光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、(e)光多重信号分離装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、前記ステップ(e)で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0022】
また、本発明は、(c)光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
(e)光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、前記ステップ(a)、(b)は端末装置で行われ、前記ステップ(a)は、前記ステップ(e)で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0023】
さらに、補発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を行う光多重通信システムであって、複数の光パルス列を生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信する光信号多重化装置と、前記光多重信号を伝送する光伝送路と、この光伝送路を介して送信されてきた前記光多重信号を受信し、受信した入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する光多重信号分離装置または光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置とからなることを特徴とする光多重通信システムを提供する。
【0024】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0025】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を繰り返し生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を繰り返し生成して、互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0026】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記光多重信号分離装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光多重信号分離装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0027】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた前記端末装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、前記周波数変換および分離は端末装置で行われ、前記周波数変換は、端末装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【0028】
さらに、本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化して光多重信号を生成する光信号多重化装置であって、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するパルス列生成手段と、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成する多重化手段とを備えたことを特徴とする光信号多重化装置を提供する。
【0029】
また、本発明は、各光パルス列に対し通信チャネルごとに異なる符号化を行う変調手段をさらに有することを特徴とする。
【0030】
また、本発明は、前記多重化手段は、互いに搬送波周波数が異なる複数組の光多重信号を周波数軸上で多重化する機能を有することを特徴とする。
【0031】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、通信チャネルごとに光パルス列に異なる位相を付与する位相制御手段、および通信チャネルごとに光パルス列に異なる偏光方向を付与する偏光制御手段のうち少なくとも一方を更に有することを特徴とする。
【0032】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、光パルスを発生するパルス光源と、前記光パルスを所定の分岐比で分岐する光信号分岐手段とを備えたことを特徴とする。
【0033】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、時間的に振幅の一定な連続光を発生する光源と、変調器を内部に備えた光共振器からなる側帯波発生器とを備えたことを特徴とする。
【0034】
さらに、本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号が多重化された光多重信号を複数の光信号に分離する光多重信号分離装置であって、入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備え、受信した光多重信号を通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換する光周波数変換手段と、この光周波数変換手段で変換された前記複数の光パルス列を周波数に応じて選択して通信チャネルごとに分離する光周波数選択手段とを備えたことを特徴とする光多重信号分離装置を提供する。
【0035】
また、本発明は、前記光周波数変換手段は、入射した光多重信号の振幅レベルを増幅し、この増幅した光多重信号を前記光非線形媒質へ入射する増幅手段を備えたことを特徴とする。
【0036】
また、本発明は、前記光周波数変換手段は、前記光パルス列のパルス幅を圧縮する圧縮手段を備えたことを特徴とする。
【0037】
また、本発明は、前記光非線形媒質は、前記光パルスの中心波長よりも短い波長において伝搬速度が最大となる零分散波長を有し、かつ前記光パルスの中心波長において、+1ps/nm/km以上の波長分散を有する光ファイバであることを特徴とする。
【0038】
また、本発明は、入射光信号の光強度を制御して、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を求める光振幅制御手段を更に有することを特徴とする。
【0039】
また、本発明は、前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間に設けられ、前記光振幅制御手段で求められた光多重信号を、該光多重信号の光強度の比を維持したまま増幅する光増幅手段を更に有することを特徴とする。
【0040】
また、本発明は、前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間または前記光周波数変換手段の内部に設けられ、光多重信号のパルス幅を圧縮する光信号圧縮手段を更に有することを特徴とする。
【0041】
また、本発明は、前記光振幅制御手段は、光強度変調器により構成されることを特徴とする。
【0042】
【発明の実施の形態】
まず、図1から図9を参照して、本発明の第一の実施形態について詳細に説明する。
【0043】
図1は、本発明の第一の実施形態に係る光多重通信システムを説明するブロック図である。同図に示す光多重通信システム100は、送信側装置としての光信号多重化装置1、光ファイバなどの光伝送路2、受信側装置としての光多重信号分離装置3から構成されている。
【0044】
光信号多重化装置1は、パルス列生成部11と、チャネルごとに固有の振幅を持った光パルス列を生成し、生成された光パルス列を時間軸上で時分割多重して送信する多重化部12とを少なくとも有する。
【0045】
光多重信号分離装置3は、その一部が光ファイバ等の光非線形媒質からなる光周波数変換部31と、光フィルタ等で構成される光周波数選択部32とを少なくとも有する。
【0046】
以下、各装置の詳細な構成およびその作用について説明する。
【0047】
<光信号多重化装置1>
図2は、光信号多重化装置1の一構成例を示すブロック図である。同図に示す光信号多重化装置1は、パルス列生成部11において、一個のパルス光源111から光信号を出力し、この光信号を分岐部112でN分岐(Nは2以上の整数)してNチャネルの光パルス列を生成する。分岐された各信号に対し、遅延・振幅制御部113において通信チャネルごとに一定の遅延時間と振幅を与えた後、各通信チャネルに設けられた変調器114によって光信号としてそれぞれ符号化する。
【0048】
このあと、多重化部12で全ての通信チャネルを結合し、光多重信号を生成する。
【0049】
図3は、光信号多重化装置1の別な構成例を示すブロック図である。同図に示す光信号多重化装置1は、分岐比可変な分岐比可変カプラ112をN−1段に用いてN個の光パルス列を生成する場合を示している。
【0050】
光パルス列の振幅は、分岐比可変カプラ112の分岐比で決定される。例えば、各分岐比可変カプラ112−1、・・・、112−(N−1)の分岐比を全て1:1に設定した場合、最初の分岐比可変カプラ112−1で分岐されたパルスの強度を1とすると、次の分岐比可変カプラ112−2で分岐されるパルスの強度は1/2、その次に分岐されたパルスの強度は1/4、というように分岐されるたびに1/2ずつ強度が弱くなる。
【0051】
分岐比可変カプラ112としては、例えばガラス基板(PLC:Planar Lightwave Circuit)上に作製され、熱光学効果(サーモオプティック(TO:ThermoOptic)効果)で結合率の変わるマッハ・ツェンダ型干渉計を用いることができる。この場合、熱によりガラスの屈折率が変わることで結合率が変化する。実測によれば、このときの遅延線は約0.78psの遅延時間差で入射光パルスを多重化し、1.28Tbit/sの超高速信号用となった。
【0052】
なお、分岐比可変カプラ112がこれに限定されるものでないことはいうまでもなく、結合率の制御さえできればその構成は任意である。例えば、従来型の光信号多重化装置を用いて、多重化するときに光信号の間で干渉が起きないように光位相や偏光方向を一致させずに多重化する構成をとることも可能である。
【0053】
分岐された各信号は、各通信チャネルに設けられた遅延・振幅制御部113において遅延時間および振幅が制御され、さらに各変調器114で光信号として符号化された後、多重化部12で各光パルス列が結合されて光多重信号が生成され、送信される。
【0054】
図3では、多重化部12として、2分岐カプラ121を用いてパルス列を2つずつ結合する場合を与えている。この2分岐カプラ121は、上述した分岐比可変カプラ112と同じものを用いることができる。また、多重化部12としては、必ずしも2分岐カプラ121を複数用いる必要はない。より好ましくは、Nチャネルの信号を一括して多重化できる装置を用いることで多重化部12を構成してもよい。
【0055】
なお、図3に示す多重化部12は、前述した図1および後述する図4の構成を有する光信号多重化装置1にも適用可能であることはいうまでもない。
【0056】
図4は、本実施形態に係る光信号多重化装置1の第3の構成例を示すブロック図である。同図においては、時間的に振幅の一定な連続光を生成するレーザ光源115から発生された連続光を、変調器116aを内部に具備した光共振器で構成される側帯波発生器116に入射し、その後光フィルタ117を通過させることによって光パルス列を生成する。各通信チャネルでは、振幅・時間間隔制御部118で光パルス列の振幅および時間間隔の制御がそれぞれ行われ、その後多重化部12で多重化された後、送信される。
【0057】
図5および図6は、以上のような構成を有する光信号多重化装置1が行う光信号の多重化の一例を示す説明図である。ここでは、通信チャネルが4チャネルの場合を例に取り説明するが、他の通信チャネル数の場合も同様であるのは勿論である。
【0058】
図5(a)〜(d)にそれぞれ示す4つの光パルス列は上記パルス列生成部11において生成されたものであり、互いに振幅は異なるものの同一の周期、換言すれば同一の搬送波周波数を有している。
【0059】
図6は、前述した4つの光パルス列を時間軸上で多重化した光多重信号を示す説明図である。同図において、CH1と示されているのが図5(a)に示したチャネル1の光信号であり、以下CH2、CH3,CH4についても、それぞれ図5(b)、(c)、(d)に示した光信号である。
【0060】
このように、光多重信号は全て同一の搬送周波数を有する複数の光パルス列から構成され、光信号多重化装置1では、分岐比可変カプラ112や遅延・振幅制御部113を用いて各通信チャネルのパルス強度が異なるように制御する。
【0061】
なお、以上説明した光信号多重化装置1の各構成例において、多重化部12での多重化を行う際、図6に示した時間軸上の時分割多重化のほかに、時間軸上で多重化された互いに搬送波周波数の異なる複数の光多重信号(第1の光多重信号)を周波数軸上でさらに多重化したもの(第2の光多重信号)を生成することも可能である。
【0062】
また、時分割多重すべき光パルスの時間幅(パルス幅)よりもパルスの時間間隔を短くする場合、すなわち、時間軸上でパルス同士が互いに重なりを有するような場合は、多重化の際に光信号の各々が干渉して光強度が変化しないようにするために、通信チャネルごとに光パルス列が異なる位相または偏光方向の少なくともいずれか一方を有するように制御する。この制御のために、光信号多重化装置1には位相の制御を行う位相制御手段、または偏光方向を制御する偏光制御手段のうち少なくともいずれか一方が具備される。
【0063】
以上説明した本実施形態に係る光信号多重化装置によれば、同一の搬送波周波数を有する複数の光パルス列を通信チャネルごとにその強度が異なるように制御して多重化することにより、多重数Nを大きくして大容量化した光多重信号の通信を容易に実現することができる。
【0064】
<光多重信号分離装置3>
図7は、本実施形態に係る光多重信号分離装置3の構成を示すブロック図である。同図に示す光多重信号分離装置3は、前述したように入射光の光強度によって中心波長が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部31と、光信号を周波数(波長)によって分離できる光周波数選択部32と少なくとも有する。
【0065】
光周波数変換部31は、入射した光信号の振幅レベルを増幅する増幅部311と光信号の時間幅(パルス幅)を圧縮する圧縮部312から構成される。圧縮部312の一例としては、分散シフトファイバ等からなる光非線形媒質を用いる。
【0066】
光多重信号が光伝送路2を介して光周波数変換部31に入力されると、各パルスはその強度に応じて周波数がシフトする。
【0067】
より具体的には、光カー効果を利用したソリトン自己周波数シフト(誘導ラマン散乱を受けた光パルスであるラマンソリトンに、その光強度に応じて生じる周波数シフト)が起こる。この現象は非常に高速な動作(1ps(ピコ秒)=10−12 s以下)で起こり、光パルスに内在する短波長成分が、誘導ラマン散乱で得るラマン利得を誘起するポンプとして機能することで、ソリトンのエネルギーを連続的に長波長成分へと変換することにより起こる。周波数のシフト量は、入射パルスのパルス幅Tの4乗、すなわちT4 に反比例する。具体的には、周波数のシフト量dλ(THz/km)とパルス幅Tとは次の関係式で与えられる。
dλ=0.0436/T        (1)
【0068】
図8は、10GHzの搬送波周波数を有するパルス幅約1psの光パルス列を用い、入射光信号の強度によって周波数シフトを誘起した実験の結果を示す説明図である。この実験では、光非線形媒質として、長さ20km程度の分散シフトファイバを使用した。図8より、入射光信号の強度を変えることで、数nmから数十nm、条件によっては数百nmも波長シフトが可能であることがわかる。
【0069】
なお、本実施形態において使用する光非線形媒質は、上記実験に用いた分散シフトファイバに限定されるわけではない。光ファイバを用いる場合でも、その種類および長さは入射光の条件によりその都度最適化する必要があると同時に、光ファイバ中でソリトン波(パルス波)を発生させるために、光ファイバの零分散波長(伝搬速度が最大となる波長)は入射光の中心波長よりも短波長にしなくてはならない。また、ソリトンの自己周波数シフトを効率的に発生させるためには、入射光の中心波長において、光ファイバの波長分散が+1ps/nm/km以上であることが要求される。このような要求を課すのは、波長分散が小さい場合にソリトン自己周波数シフトよりもしきい値が低い四光波混合が誘起されてしまい、光多重信号を分離しやすいソリトン自己周波数シフトの発生が困難になるからである。
【0070】
図9は、光周波数選択部32の構成を示すブロック図である。同図に示す光周波数選択部32は、ガラス基板PLC上に作製されたAWG(Arrayed Waveguide Grating)であり、入力導波路321から入射した光多重信号は、スラブ導波路322で空間的に広げられたあと、アレイ導波路323を通る。その後、スラブ導波路324で空間的に束ねられ、N個の出力導波路325から波長に応じて各通信チャネルに分離して出力される構成を有する。
【0071】
なお、光周波数選択部32は前述したAWGに限定されるものではなく、周波数選択性のある光フィルタであれば、多層膜フィルタでもよく、フィルタ構造は特に限定する必要はない。
【0072】
光多重信号は通信チャネルごとに異なる強度を有する複数の光パルス列から構成されているので、光周波数変換部31から出力された光多重信号は、上述したソリトン自己周波数シフトによって通信チャネルごとに異なる周波数の光信号に変換され、いわば周波数多重された状態で出力される。この光信号を、周波数ごとに光を分離する光周波数選択部32に入力することを通じて、受信した光多重信号を通信チャネルごとに分離することが可能となる。
【0073】
分離された光パルス列は、図10と同様に、各通信チャネルに設けられた光検出器によってそれぞれ電気信号に変換後、電気的に処理される。
【0074】
以上説明した光多重信号分離装置3は、時分割分離に外部からの制御信号を必要としない非同期型の構成であるため、その構成が非常に単純であると同時に、多通信チャネルを一括して分離することが可能である。これにより、光ルーティングや光信号処理等の従来技術では実現できなかった高機能なシステムが実現可能となる。
【0075】
また、本実施形態に係る光多重信号分離装置は、光非線形現象の中でも特に安定に動作するソリトン波(光パルス波)を用いて動作を行うため非常に安定した光信号を得ることができる。
【0076】
この結果、極めて実用性が高く、広範囲に渡り応用範囲が広がっている光多重信号分離装置を提供することができる。
【0077】
以上説明した本発明の第一の実施形態によれば、光信号多重化装置における信号間の干渉を抑える一方で、非同期の光多重信号分離装置により信号間の時間間隔Tよりも広い光信号の時間幅(パルス幅)T0 での多重を可能とし、伝送しやすいパルス幅での超高速信号およびその信号の通信方法を提供することができる。
【0078】
また、本実施形態は、単一の搬送波周波数からなる光パルスを用いるものなので、既存の波長多重方式と組み合わせて用いることにより、さらに通信容量を増大させることができる。
【0079】
次に、図17から図28を参照して、本発明の第二の実施形態について詳細に説明する。
【0080】
第一の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅(光強度)差を光信号多重化装置側で生成しているのに対し、この第二の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅(光強度)差を光多重信号分離装置側で生成する。
【0081】
図17は、第二の実施形態の光多重信号分離装置の構成を示す。第二の実施形態の光多重信号分離装置は信号の時分割多重分離に信号光と同期させた制御パルス信号を必要としない非同期型の構成である。したがって、図17に示すように構成がシンプルであり、入射した信号光の光強度を制御する光振幅制御部211と、信号光の光強度に応じて波長が変換される光周波数変換部212と、波長選択性のある光周波数選択部213から構成される。
【0082】
光周波数変換部212では、光カー効果を利用したソリトン自己周波数シフトまたはラマンソリトンのパルス内誘導ラマン散乱により光強度に応じた周波数シフトが起きる。この現象は非常に高速な動作であるため周波数シフトはピコ秒(10−12 s)以下で起きる。周波数シフトは、パルスに内在する短波長成分が、ラマン利得を誘起するポンプとして機能することで、ソリトンのエネルギーを連続的に長波長成分に転換することにより起こる。
【0083】
具体例として、光振幅制御部211は、光強度変調器により構成される。このとき、図18(a)または(b)に示す鋸状の変調信号を光強度変調器に入力し、図19(a)に示す入力信号光を入射すると、光振幅制御部211を透過した光信号は図19(b)または(c)に示すような光強度差が付与され、光強度の制御ができる。なお、図18(a)、(b)に示す鋸状の変調信号は、分離する信号の周波数F0 と一致する繰り返し周波数F0 を有する。
【0084】
図20に光強度によって変換波長を制御した実験の結果を示す。この実験では、信号光として中心波長が1550nmの10Gbit/sの疑似ランダム信号を用いた。図20より、入射光の光強度を変化させることで30nm以上、変換波長を制御できることが分かる。
【0085】
具体例として、図21(a)に示すように、多重前の信号光の繰り返し周波数を10GHz(中心波長1550nm)とし、信号光を10重に光時分割多重して100Gbit/sとするとき、光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の繰り返し周波数が10GHzとすれば、図21(b)に示すように、本実施形態の光多重信号分離装置によって波長の異なる10Gbit/sの信号10波(約2nm間隔)を分離することができる。
【0086】
なお、この例で用いた周波数は、これに限定されるものではなく、任意の周波数を用いることができる。また、この例で用いた光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の駆動電圧波形も、これに限定されるものではなく、透過する光信号の各々の光強度が制御できればどのような波形を用いてもよい。
【0087】
さらに、光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の駆動電圧波形が、図22(a)に示すように1周期の波形内で同じ電圧値V’を2度取るために、図22(b)に示すように光強度変調器を透過した光信号の振幅が同じになる信号ビットA、Bが発生する場合には、光周波数変換部212においてチャネルAとチャネルBが同じ波長に変換されるため、信号分離が困難となる。そのような場合には、図23(a)、(b)、(c)に示すように、光時分割多重する際に、時間的に空白となるビットT’を周期的に挿入することで、信号分離が可能となる。
【0088】
別の方法としては、図24に示すように、光振幅制御部211に入射された多重信号を2分岐し、光強度変調器と光スイッチを2組使うことにより、光強度変調器を透過した光信号の振幅が同じになることを防止できる。具体的には、多重信号は2分岐され、遅延時間差を付けて各々の光強度変調器に入射される。このとき、遅延時間差は、光強度変調器を駆動する駆動電圧波形の繰り返し周波数F0 Hzの1周期の半分(F0 /2)に設定する。
【0089】
2台の光強度変調器は異なる駆動電圧で動作しており、図25(a)、(b)に示すような透過特性を有している。このとき、光強度変調器を通過する多重信号は、遅延線により半周期ずれて入射される。また、透過率の高い光強度変調器を透過した図25(b)の光信号における光強度が最小のCビットの光強度が、透過率の低い光強度変調器を透過した図25(a)の光信号における光強度が最大のDビットの光強度より高くなるように、透過率(駆動電圧)を調整する。
【0090】
光強度変調器を透過して光強度が制御された光信号は、各々の光スイッチに入射され、そこで図26(a)、(b)に示すように、光強度変調器の変調周期のうち半周期分の光信号が透過され、残りの光信号は遮断される。その後、透過した光信号は図24に示した遅延線216によりタイミングを調整されて合波され、図27に示すような分離する周期内に同じ光振幅を有する光信号を無くすることができる。これにより、光周波数変換部212において光強度に応じた波長に変換することで、低速な信号への分離が可能となる。
【0091】
なお、第二の実施形態の光多重信号分離装置は、図28(a)に示すように、各々の光信号の光強度の比を変えずに全体の信号レベルのみを増幅可能な光増幅器217を光振幅制御部211の後に挿入した変形構成や、図28(b)に示すように、光信号の時間幅(パルス幅)を圧縮する光信号圧縮部218を光周波数変換部の前または内部に設けた変形構成をとることができる。
【0092】
以上説明したように、第二の実施形態によれば、光多重信号分離装置は、従来技術では実現できなかった非同期型の超高速信号の分離を実現できる。また、本実施形態の光多重信号分離装置は、多通信チャネルを一括して分離することができる。これにより、光ルーティングや光信号処理等の従来技術では実現できなかった高機能なシステムが実現可能となる。
【0093】
また、本実施形態の光多重信号分離装置は、光非線形現象の中でも特に安定に動作するソリトン波を用いて動作を行うため、非常に安定した光信号を得ることができる。
【0094】
この結果、極めて実用性が高く、広範囲に渡り応用範囲が広がっている光多重信号分離装置を提供することができる。
【0095】
次に、図29と図30を参照して、本発明の第三の実施形態について詳細に説明する。
【0096】
第一、第二の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅(光強度)差を光信号多重化装置側または光多重信号分離装置側で生成しているのに対し、この第三の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅(光強度)差を光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間に位置する端末において生成する。
【0097】
図29は、第三の実施形態の光多重通信システムの構成例を示す。この構成では、バックボーンである基幹系ネットワークから必要な信号のみをメトロ系ネットワークやアクセス系ネットワークに振り分ける送受信ターミナル250において、光多重分離された信号の中から必要な信号(波長チャネル)のみを選択的に受信し、さらに必要であれば再び新しい信号を多重化して伝送できる、光信号のアドドロップ機能を設ける。ここで、メトロ系、アクセス系へ振り分けられる信号は、受信機において変換された電気信号でも、変換されていない光信号そのままでもどちらでもよい。
【0098】
この構成では、信号分離器251において、信号の光強度によって変換される波長が制御できる波長変換により信号分離を行い、波長分離器253によって波長信号を切り分け、各々の波長信号が各々の光スイッチ254に入射される。光スイッチ254では、スイッチング動作により所望の信号のみを受信機256に入射する。このとき、受信が不要な波長信号については、光スイッチ254において光路のスイッチングが行われず、これらの波長信号は、光合波器255を介して信号多重器252に入射される。信号多重器252は、信号分離された各々の波長信号のタイミングを保持しているため、各々の波長信号は時間軸上で重ならない。
【0099】
また、送受信ターミナル250から送信が必要な信号がある時には、受信信号からタイミング抽出部258によりタイミングを抽出し、他の信号と時間軸上で重ならないように適切な遅延時間を付与し、これらの信号を光合波器255を介して信号多重器252に入射する。このとき、送受信ターミナル250において受信される信号が無い場合には、時間軸上で信号が重ならないように新しい信号が挿入できる空きビットが存在しないので、新しい信号の送信ができない。したがって、送受信ターミナル250で信号受信を行うまで、信号送信のタイミングを遅らせることができる機能を設ける。
【0100】
図30は、図29中の信号多重器252の構成例を示す。図30の信号多重器252は、中心波長λ0 、クロック周波数F0 Hzの光源260と、1×Nの時間多重回路261から構成される。この時間多重回路261は、1個の光強度分岐器262と、N組の光強度変調器263と光強度多重器264と、(N−1)組の適当な長さの遅延線から構成される。時間多重回路261内の光強度変調器263は、送受信ターミナル250内の信号分離器251により信号分離された光信号を光電変換器265により電気信号化して光強度変調器263のドライバとして入射することで、光源260からのパルス列を符号化することができる。これにより、送受信ターミナル250に入射された光多重信号と同一波長、同一クロック周波数の新しい光多重信号を作って伝送することが可能となる。
【0101】
この第三の実施形態によっても、上述した第一、第二の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0102】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態に係る光時分割多重を用いた光多重通信システムの構成例を示すブロック図。
【図2】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第1の構成例を示すブロック図。
【図3】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第2の構成例を示すブロック図。
【図4】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第3の構成例を示すブロック図。
【図5】本発明の第一の実施形態において多重化する光パルス列の4チャネルの波形例を示すグラフ。
【図6】本発明の第一の実施形態において図5の光パルス列を多重かして得られた光多重信号の例を示すグラフ。
【図7】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置の構成例を示すブロック図。
【図8】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置において入射光強度に応じた波長シフトの測定結果を示すグラフ。
【図9】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置における光周波数選択部の構成例を示す図。
【図10】従来の超高速光通信システムの構成を示すブロック図。
【図11】従来の光信号多重化装置の構成例を示す図。
【図12】従来の光信号多重化の概念を模式的に示す説明図。
【図13】従来の光多重信号分離の概念を模式的に示す説明図。
【図14】従来の光時分割多重化器の構成例を示す図。
【図15】従来の光多重信号の信号分離の概念を模式的に示す説明図。
【図16】従来の光多重信号波形の概念図。
【図17】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置の構成例を示すブロック図。
【図18】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部として用いられる光強度変調器の駆動電圧の波形例を示すグラフ。
【図19】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部として用いられる光強度変調器の入出力信号の波形例を示すグラフ。
【図20】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光周波数変換部での入射光強度に応じた波長シフトの測定結果を示すグラフ。
【図21】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における信号分離前後の信号波形例を示すグラフ。
【図22】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の駆動電圧と出力信号の波形例を示すグラフ。
【図23】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の他の入力信号と駆動電圧と出力信号の波形例を示すグラフ。
【図24】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の構成例を示すブロック図。
【図25】図24の光振幅制御部における光強度変調器の出力信号の波形例を示すグラフ。
【図26】図24の光振幅制御部における光スイッチの出力信号の波形例を示すグラフ。
【図27】図24の光振幅制御部の出力信号の波形例を示すグラフ。
【図28】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置の変形構成例を示すブロック図。
【図29】本発明の第三の実施形態に係る光多重通信システムで用いられる送受信ターミナルの構成例を示すブロック図。
【図30】図29の送受信ターミナルにおける信号多重器の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
1 光信号多重化装置(光MUX)
2 光伝送路
3 光多重信号分離装置(光DEMUX)
11 パルス列生成部(パルス列生成手段)
12 多重化部(多重化手段)
31 光周波数変換部(光周波数変換手段)
32 光周波数選択部(光周波数選択手段)
51 光源
52 光変調器
53 光信号多重化装置(光MUX)
54 光多重信号分離装置(光DEMUX)
55 光検出器
56 遅延線
57 分岐比固定型分岐カプラ
58 光位相同期制御器(光PLL)
100 光多重通信システム
102 光信号多重化装置(光MUX)
103 光多重信号分離装置(光DEMUX)
105 制御パルス光源
106 光強度分岐器
107 光強度変調器
108 光多重器
109 光位相同期制御器(光PLL)
111 パルス光源
112 分岐部(光信号分岐手段の例)
112−1、112−2、・・・、112−(N−1) 分岐比可変カプラ(光信号分岐手段の例)
113 遅延・振幅制御部
114、116a 変調器(変調手段)
115 レーザ光源116 側帯波発生器
117 光フィルタ
118 振幅・時間間隔制御部
121 2分岐カプラ
210 光多重信号分離装置(光DEMUX)
211 光振幅制御部
212 光周波数変換部
213 光周波数選択部
214 光強度変調器
215 光スイッチ
216 遅延線
217 光増幅部
218 光信号圧縮部
250 送受信ターミナル
251 信号分離器
252 信号多重器
253 波長分離器
254 光スイッチ
255 光合波器
256 受信機
257 送信機
258 タイミング抽出器
260 光源
261 時間多重回路
262 光強度分岐器
263 光強度変調器
264 光強度多重器
265 光電変換器
311 増幅部(増幅手段)
312 圧縮部(圧縮手段)
321 入力導波路
322、324 スラブ導波路
323 アレイ導波路
325 出力導波路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal multiplex communication method, an optical multiplex communication system, an optical signal multiplexing apparatus, and an optical multiplex signal demultiplexing apparatus in a high-speed optical transmission system, a wavelength multiplex transmission system, an optical signal processing system, and the like.
[0002]
[Prior art]
With the rapid increase in traffic in data communication, ultra-high-speed optical transmission systems aiming at increasing the capacity of optical communication systems are being studied. Specifically, attempts have been made to replace the demultiplexing circuit constituted by an electronic circuit with an all-optical type optical signal processing circuit to eliminate the electronic circuit limitation of transmission speed.
[0003]
The basic concept of such conventional technology is that the optical modulator and photodetector that can process electronic circuits are processed at low speed electrically, and the parts that can process all light are realized by optical time division multiplexing. And processing as an ultra-high-speed signal exceeding the operating speed of the electronic circuit. Ultra-high-speed transmission experiments at 400 Gbit / s, 640 Gbit / s, 1.28 Tbit / s, etc. have been reported to date in accordance with this concept.
[0004]
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a conventional ultra-high-speed optical communication system using optical time division multiplexing. As shown in the figure, the optical pulse train of F0 列 Hz before multiplexing generated from the light source 51 is time-divisionally N-separated by an optical signal multiplexer (optical MUX: Multiplexer) 53, and is divided into optical signals. The optical multiplexed signal is electrically modulated by the modulator 52, multiplexed again by N, transmitted as an optical multiplexed signal of N × F0 bit / s through an optical transmission line, and an optical multiplexed signal demultiplexer (optical DEMUX) for receiving the optical multiplexed signal. : Demultiplexer) 54 separates the optical signals into F0 @ bit / s optical signals of N communication channels (N channels). The separated optical signal of F0 @ bit / s is converted into an electric signal by a photodetector 55 provided in each communication channel, and is electrically processed.
[0005]
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a conventional optical signal multiplexing device 53. The optical signal multiplexing device 53 shown in the figure is composed of a delay line 56 capable of realizing an ultra-high-speed signal pulse train of N × F0 bit / s by performing N multiplexing in time and N optical branching couplers 57. At this time, the branching ratio of the optical branching coupler 57 is fixed so that each of the multiplexed optical signal pulse trains has the same amplitude. FIG. 12 schematically shows the concept of the conventional optical signal multiplexing described above.
[0006]
A typical optical signal multiplexing device proposed so far is a device in which delay lines having a constant time delay difference are combined in multiple stages and multiplexed, and an optical multiplexing signal demultiplexing device is a non-linear optical multiplexer of a Sagnac interferometer. This is a combination of a loop mirror (NOLM: Nonlinear Optical Loop Mirror) and an optical Kerr effect.
[0007]
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically illustrating a configuration example of the optical multiplexed signal separation device 54. As shown in the figure, a control pulse of F0 bit / s is indispensable to separate a signal component of F0 bit / s from an ultra-high-speed signal pulse of N × F0 bit / s. At this time, in order to utilize the interference effect generated between the optical signal and the control pulse wave, the control pulse wave is synchronized in time with the temporally multiplexed incident optical signal, and at the same time the polarization direction matches. It is required that the optical signal has a sufficiently high light intensity as compared with the optical signal.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned prior arts, the optical signal multiplexing apparatus requires the pulse width of the optical signal to be multiplexed because the time interval T0 between the optical signals becomes short if the number of multiplexing is increased to increase the capacity. T must be narrowed, and it is necessary to use an ultra-short optical pulse, which is difficult to transmit, for the signal light, and there is a problem that adaptation to the system is difficult.
[0009]
On the other hand, on the optical multiplex signal separation device side, there is a problem that a high-output short pulse light source must be prepared for a control pulse, and it is very difficult to synchronize the timing of an optical signal and a control pulse with time. The optical phase synchronization control using the optical phase synchronization controller (optical PLL: Phase @ Lock @ Loop) 58 was required. In addition, it is often difficult to match the polarization directions, and for that purpose, it is necessary to configure the entire system with a medium capable of maintaining the polarization direction, and there is a problem that a system having the above configuration is very expensive. Was.
[0010]
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a conventional optical time division multiplexer 102. In the optical time-division multiplexer 102 shown in the figure, an incident optical pulse train having a clock frequency of F0 Hz is N-branched by a light intensity branching unit 106, and each of the branched light pulse trains has a delay time difference of a constant multiple. After being encoded by the optical intensity modulator 107 having a delay line, it is multiplexed again by the optical multiplexer 108, and an optical time division multiplexed signal of N × F0 信号 bit / s is transmitted.
[0011]
In the optical time division demultiplexer 103, as shown in FIG. 15, a control pulse train having a repetition frequency of F0 Hz is synchronized with a signal light of N × F0 bit / s using an optical phase synchronization controller 109, and a nonlinear mutual The optical time division multiplexed signal is separated into an optical signal of F0 bit / s by an operation (optical Kerr effect).
[0012]
As shown in FIG. 16, in the optical time division multiplexer 102, an N × F0 bit / s ultra-high-speed signal that is temporally N-multiplexed is generated. At this time, the signal (pulse) interval, which was 1 / F0 seconds before multiplexing, is multiplied by 1 / N by multiplexing, and the signal interval is reduced to (1 / N) × (1 / F0 seconds). Therefore, it is very difficult to synchronize with the control pulse having the repetition frequency F0 Hz in the optical time division demultiplexer 103 in inverse proportion to the multiplicity. Further, the timing of a signal propagated through a conventional transmission path is shifted due to environmental changes such as temperature, so that synchronization with a control pulse is more difficult. In addition, in order for the signal light and the control light to interact with each other with high efficiency, the polarization directions need to match, and the entire transmission system must be formed of a medium capable of maintaining the polarization direction. That was costly.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical multiplex communication method and an optical multiplex communication that realize ultra-high-speed transmission using an optical multiplex signal having a pulse width that can be easily transmitted at low cost. A system, an optical signal multiplexing device, and an optical multiplexing signal demultiplexing device are provided.
[0014]
Another object of the present invention is to provide an ultra-high-speed optical multiplexed signal demultiplexer that operates asynchronously and does not require a control pulse.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided an optical multiplex communication method for performing communication of an optical multiplex signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency via an optical transmission line. Using an optical frequency conversion unit having an optical nonlinear medium having a varying refractive index, frequency-converting an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel into a plurality of optical pulse trains having different carrier wave frequencies for each communication channel. (B) separating the plurality of frequency-converted optical pulse trains into optical pulse trains for each communication channel by using an optical frequency selection unit that selects and separates an optical signal according to a frequency. An optical multiplex communication method is provided.
[0016]
Also, the present invention provides (c) an optical signal multiplexing device that generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel; and (d) an optical signal multiplexing device that generates the plurality of optical pulse trains. Multiplexing on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and transmitting the optical multiplexed signal, wherein the steps (a) and (b) are performed by an optical multiplexed signal demultiplexing device, and A) is characterized in that frequency conversion of an optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexer is performed.
[0017]
Further, the present invention is characterized in that the step (c) generates an optical pulse train having at least one of a phase and a polarization direction different for each communication channel.
[0018]
Also, the present invention provides (c) an optical signal multiplexing device that generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel; and (d) an optical signal multiplexing device that generates the plurality of optical pulse trains. Multiplexing on the time axis to generate an optical time-division multiplexed signal; and (e) repeating the above steps (c) and (d) in the optical signal multiplexing apparatus, and Obtaining a division multiplexed signal, multiplexing the plurality of sets of optical time division multiplexed signals on a frequency axis to generate an optical multiplexed signal, and transmitting the optical multiplexed signal; (B) is performed by an optical multiplexing signal demultiplexing device, and the step (a) is characterized in that frequency conversion of an optical multiplexing signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing device is performed.
[0019]
Further, the present invention is characterized in that the step of generating the optical pulse train includes a procedure of generating an optical pulse train in which at least one of the phase and the polarization direction differs for each communication channel.
[0020]
Further, in the invention, it is preferable that the optical frequency conversion unit includes means for compressing a pulse width of the optical multiplex signal.
[0021]
Also, the present invention provides (c) an optical signal multiplexing device for generating a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels; and (d) an optical signal multiplexing device for generating the plurality of optical pulse trains. Generating an optical multiplexed signal by multiplexing the pulse train on the time axis, and transmitting the optical multiplexed signal; and (e) communicating with the optical multiplexed signal separating device from the optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device. Generating the optical multiplexed signal having a different amplitude for each channel, wherein the steps (a) and (b) are performed by an optical multiplexed signal demultiplexer, and the step (a) includes the step (a). The frequency conversion of an optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel generated in e) is performed.
[0022]
Also, the present invention provides (c) an optical signal multiplexing device for generating a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels; and (d) an optical signal multiplexing device for generating the plurality of optical pulse trains. Multiplexing the pulse train on the time axis to generate an optical multiplex signal, and transmitting the optical multiplex signal;
(E) a terminal device provided on an optical transmission line between an optical signal multiplexing device and an optical multiplexing signal demultiplexing device, wherein the terminal device has a different amplitude for each communication channel from an optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device. Generating an optical multiplexed signal, wherein the steps (a) and (b) are performed by a terminal device, and the step (a) differs for each communication channel generated in the step (e). The frequency conversion of an optical multiplexed signal having an amplitude is performed.
[0023]
Further, according to the supplementary invention, there is provided an optical multiplex communication system for performing communication of an optical multiplexed signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency, wherein a plurality of optical pulse trains are generated, and the plurality of optical pulse trains are time-divided. An optical signal multiplexing device for multiplexing on the axis to generate an optical multiplexed signal and transmitting the optical multiplexed signal, an optical transmission line for transmitting the optical multiplexed signal, and an optical transmission line transmitted through the optical transmission line. The optical multiplexed signal is received, and an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel is provided by using an optical frequency conversion unit including an optical nonlinear medium whose refractive index changes according to the light intensity of the received incident light. An optical multiplexing signal demultiplexer for converting a plurality of optical pulse trains having different carrier frequencies for each communication channel and separating the plurality of optical pulse trains for each communication channel, or optical transmission between the optical signal multiplexing device and the optical multiplexing signal demultiplexing device. To provide an optical multiplex communication system characterized by comprising a terminal device provided above.
[0024]
Also, in the present invention, the optical signal multiplexing device generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel, and multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, Transmitting the optical multiplexed signal, wherein the frequency conversion and separation are performed in an optical multiplexed signal demultiplexer, and the frequency conversion is performed by frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexed device. Is performed.
[0025]
Also, in the present invention, the optical signal multiplexing device repeatedly generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel, and multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical time-division multiplexed signal. Repeatedly generating, obtaining a plurality of sets of optical time division multiplexed signals having different carrier wave frequencies from each other, multiplexing the plurality of sets of optical time division multiplexed signals on the frequency axis to generate an optical multiplexed signal, Transmitting, the frequency conversion and demultiplexing are performed by an optical multiplexing signal demultiplexing device, and the frequency conversion is performed by performing frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing device. And
[0026]
Further, according to the present invention, the optical signal multiplexing apparatus generates a plurality of optical pulse trains having the same amplitude in all communication channels, and multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal. Transmitting the optical multiplexed signal, the optical multiplexed signal demultiplexer generates the optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel from the optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexer, and performs the frequency conversion. The demultiplexing is performed by an optical multiplexed signal demultiplexer, and the frequency conversion is performed by performing frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel generated by the optical multiplexed signal demultiplexer.
[0027]
Further, according to the present invention, the optical signal multiplexing apparatus generates a plurality of optical pulse trains having the same amplitude in all communication channels, and multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal. Transmitting the optical multiplexed signal, and the terminal device provided on the optical transmission path between the optical signal multiplexing device and the optical multiplexed signal demultiplexing device performs communication based on the optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device. The optical multiplexed signal having a different amplitude for each channel is generated, the frequency conversion and separation are performed in a terminal device, and the frequency conversion is performed for an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel generated in the terminal device. The frequency conversion is performed.
[0028]
Further, according to the present invention, there is provided an optical signal multiplexing apparatus that multiplexes a plurality of optical signals having the same carrier frequency to generate an optical multiplexed signal, and generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel. An optical signal multiplexing apparatus comprising: a pulse train generating unit; and a multiplexing unit that multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal.
[0029]
Further, the present invention is characterized by further comprising a modulating means for performing different coding on each optical pulse train for each communication channel.
[0030]
Further, the invention is characterized in that the multiplexing means has a function of multiplexing a plurality of sets of optical multiplexed signals having different carrier frequencies on a frequency axis.
[0031]
Further, according to the present invention, the pulse train generating means includes at least one of a phase control means for giving a different phase to the optical pulse train for each communication channel, and a polarization control means for giving a different polarization direction to the optical pulse train for each communication channel. It is further characterized by having.
[0032]
Further, the invention is characterized in that the pulse train generating means includes a pulse light source for generating an optical pulse, and an optical signal splitting means for splitting the optical pulse at a predetermined splitting ratio.
[0033]
Further, the present invention is characterized in that the pulse train generating means includes a light source that generates continuous light having a constant amplitude over time, and a sideband generator including an optical resonator having a modulator inside. And
[0034]
Further, according to the present invention, there is provided an optical multiplexing signal separating apparatus for separating an optical multiplexed signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency into a plurality of optical signals, wherein the optical multiplexing signal is refracted according to the light intensity of the incident light. An optical non-linear medium having a changing rate, an optical frequency converting means for frequency-converting the received optical multiplexed signal into a plurality of optical pulse trains having different carrier frequencies for each communication channel, and the plurality of optical frequency converting means converted by the optical frequency converting means. An optical frequency selecting unit for selecting an optical pulse train according to a frequency and separating the optical pulse train for each communication channel.
[0035]
Further, the present invention is characterized in that the optical frequency converting means includes an amplifying means for amplifying an amplitude level of an incident optical multiplex signal and for inputting the amplified optical multiplex signal to the optical nonlinear medium.
[0036]
Further, the present invention is characterized in that the optical frequency conversion means includes a compression means for compressing a pulse width of the optical pulse train.
[0037]
Also, in the present invention, the optical nonlinear medium has a zero-dispersion wavelength at which the propagation velocity is maximum at a wavelength shorter than the central wavelength of the optical pulse, and +1 ps / nm / km at the central wavelength of the optical pulse. It is an optical fiber having the above chromatic dispersion.
[0038]
Further, the present invention is characterized by further comprising an optical amplitude control means for controlling the optical intensity of the incident optical signal to obtain an optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel.
[0039]
Also, the present invention is provided between the optical amplitude control means and the optical frequency conversion means, the optical multiplex signal obtained by the optical amplitude control means, while maintaining the ratio of the light intensity of the optical multiplex signal It is characterized by further comprising an optical amplification means for amplifying.
[0040]
Further, the present invention is characterized by further comprising an optical signal compression means provided between the optical amplitude control means and the optical frequency conversion means or inside the optical frequency conversion means for compressing a pulse width of an optical multiplex signal. And
[0041]
Further, the invention is characterized in that the light amplitude control means is constituted by a light intensity modulator.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0043]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical multiplex communication system according to the first embodiment of the present invention. The optical multiplex communication system 100 shown in FIG. 1 includes an optical signal multiplexing device 1 as a transmitting device, an optical transmission line 2 such as an optical fiber, and an optical multiplexing signal demultiplexing device 3 as a receiving device.
[0044]
The optical signal multiplexing apparatus 1 includes a pulse train generating unit 11 and a multiplexing unit 12 that generates an optical pulse train having a unique amplitude for each channel, and time-division multiplexes and transmits the generated optical pulse train on a time axis. At least.
[0045]
The optical multiplexed signal demultiplexing device 3 has at least an optical frequency conversion unit 31 partially composed of an optical non-linear medium such as an optical fiber, and an optical frequency selection unit 32 composed of an optical filter or the like.
[0046]
Hereinafter, the detailed configuration and operation of each device will be described.
[0047]
<Optical signal multiplexing device 1>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical signal multiplexing apparatus 1. In the optical signal multiplexing apparatus 1 shown in the figure, an optical signal is output from one pulse light source 111 in a pulse train generating unit 11, and this optical signal is branched into N (N is an integer of 2 or more) by a branching unit 112. An N-channel optical pulse train is generated. After a given delay time and amplitude are given to each of the branched signals by the delay / amplitude control unit 113 for each communication channel, the signals are encoded as optical signals by modulators 114 provided for each communication channel.
[0048]
After that, the multiplexing unit 12 combines all communication channels to generate an optical multiplexed signal.
[0049]
FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the optical signal multiplexing device 1. The optical signal multiplexing apparatus 1 shown in the figure shows a case in which N optical pulse trains are generated by using a variable branching ratio coupler 112 in N-1 stages.
[0050]
The amplitude of the optical pulse train is determined by the branch ratio of the variable branch ratio coupler 112. For example, if the branch ratios of the respective branch ratio variable couplers 112-1,..., 112- (N-1) are all set to 1: 1, the pulse of the pulse branched by the first branch ratio variable coupler 112-1 is changed. Assuming that the intensity is 1, the intensity of the pulse branched by the next branching ratio variable coupler 112-2 is 、, the intensity of the next branched pulse is 4, and so on every time it is branched. The strength decreases by / 2.
[0051]
As the branching ratio variable coupler 112, for example, a Mach-Zehnder interferometer that is manufactured on a glass substrate (PLC: Planar Lightwave Circuit) and has a coupling ratio changed by a thermo-optic effect (thermooptic (TO: ThermoOptic) effect) is used. Can be. In this case, the refractive index of the glass changes due to heat, so that the coupling ratio changes. According to actual measurements, the delay line at this time multiplexes incident light pulses with a delay time difference of about 0.78 ps, and is used for an ultra-high-speed signal of 1.28 Tbit / s.
[0052]
It is needless to say that the branching ratio variable coupler 112 is not limited to this, and its configuration is arbitrary as long as the coupling ratio can be controlled. For example, using a conventional optical signal multiplexing apparatus, it is possible to adopt a configuration in which multiplexing is performed without matching optical phases and polarization directions so that interference does not occur between optical signals when multiplexing. is there.
[0053]
Each of the branched signals is controlled in delay time and amplitude by a delay / amplitude control unit 113 provided in each communication channel, and further encoded by each modulator 114 as an optical signal. The optical pulse trains are combined to generate and transmit an optical multiplex signal.
[0054]
FIG. 3 shows a case where the multiplexing unit 12 combines two pulse trains by using a two-branch coupler 121. As the two-branch coupler 121, the same one as the branch ratio variable coupler 112 described above can be used. Further, it is not always necessary to use a plurality of two-branch couplers 121 as the multiplexing unit 12. More preferably, the multiplexing unit 12 may be configured by using a device that can multiplex N-channel signals at a time.
[0055]
It is needless to say that the multiplexing unit 12 shown in FIG. 3 is also applicable to the optical signal multiplexing apparatus 1 having the configuration shown in FIG. 1 described above and FIG. 4 described later.
[0056]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a third configuration example of the optical signal multiplexing device 1 according to the present embodiment. In the figure, continuous light generated from a laser light source 115 that generates continuous light having a constant amplitude over time is incident on a sideband generator 116 including an optical resonator having a modulator 116a therein. Then, an optical pulse train is generated by passing through the optical filter 117. In each communication channel, the amplitude and time interval of the optical pulse train are controlled by the amplitude / time interval control unit 118, respectively, and then multiplexed by the multiplexing unit 12, and then transmitted.
[0057]
FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams showing an example of multiplexing of optical signals performed by the optical signal multiplexing apparatus 1 having the above configuration. Here, the case where the number of communication channels is four will be described as an example, but it goes without saying that the same applies to the case of other numbers of communication channels.
[0058]
The four optical pulse trains shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d) are generated by the pulse train generating unit 11, and have the same period, that is, the same carrier frequency, although their amplitudes are different from each other. I have.
[0059]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an optical multiplexed signal obtained by multiplexing the four optical pulse trains described above on the time axis. In this figure, CH1 is the optical signal of channel 1 shown in FIG. 5A, and hereinafter, CH2, CH3, and CH4 are also shown in FIGS. 5B, 5C, and 5D, respectively. ).
[0060]
As described above, the optical multiplexed signal is composed of a plurality of optical pulse trains all having the same carrier frequency, and the optical signal multiplexing apparatus 1 uses the branching ratio variable coupler 112 and the delay / amplitude control unit 113 to control each communication channel. Control is performed so that the pulse intensities are different.
[0061]
In each configuration example of the optical signal multiplexing apparatus 1 described above, when performing multiplexing in the multiplexing unit 12, in addition to the time division multiplexing on the time axis shown in FIG. It is also possible to generate a multiplexed (second optical multiplexed signal) a plurality of multiplexed optical multiplexed signals (first optical multiplexed signals) having different carrier frequencies from each other on the frequency axis.
[0062]
When the time interval between pulses is shorter than the time width (pulse width) of an optical pulse to be time-division multiplexed, that is, when the pulses overlap each other on the time axis, In order to prevent the optical intensity from changing due to interference of the optical signals, the optical pulse train is controlled so as to have a different phase or at least one of the polarization directions for each communication channel. For this control, the optical signal multiplexing apparatus 1 is provided with at least one of a phase control means for controlling a phase and a polarization control means for controlling a polarization direction.
[0063]
According to the optical signal multiplexing apparatus according to the present embodiment described above, a plurality of optical pulse trains having the same carrier frequency are multiplexed while being controlled such that their intensities are different for each communication channel. , And communication of an optical multiplexed signal having a large capacity can be easily realized.
[0064]
<Optical multiplex signal separation device 3>
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the optical multiplexed signal demultiplexing device 3 according to the present embodiment. The optical multiplex signal separation device 3 shown in FIG. 1 can separate an optical signal by a frequency (wavelength) from an optical frequency conversion unit 31 having an optical nonlinear medium whose center wavelength changes according to the light intensity of incident light as described above. It has at least an optical frequency selection unit 32.
[0065]
The optical frequency conversion unit 31 includes an amplification unit 311 that amplifies the amplitude level of an incident optical signal and a compression unit 312 that compresses the time width (pulse width) of the optical signal. As an example of the compression unit 312, an optical nonlinear medium including a dispersion shift fiber or the like is used.
[0066]
When the optical multiplex signal is input to the optical frequency conversion unit 31 via the optical transmission line 2, the frequency of each pulse shifts according to the intensity.
[0067]
More specifically, a soliton self-frequency shift utilizing the optical Kerr effect (a frequency shift that occurs in a Raman soliton, which is an optical pulse subjected to stimulated Raman scattering, according to the light intensity) occurs. This phenomenon is very fast operation (1 ps (picosecond) = 10-12s or less), and the short-wavelength component inherent in the light pulse functions as a pump that induces the Raman gain obtained by stimulated Raman scattering, and occurs by continuously converting the soliton energy into a long-wavelength component. . The frequency shift amount is the fourth power of the pulse width T of the incident pulse, that is, T4Is inversely proportional to Specifically, the frequency shift amount dλ (THz / km) and the pulse width T are given by the following relational expression.
dλ = 0.0436 / T4  (1)
[0068]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the results of an experiment in which a frequency shift was induced by the intensity of an incident optical signal using an optical pulse train having a carrier frequency of 10 GHz and a pulse width of about 1 ps. In this experiment, a dispersion-shifted fiber having a length of about 20 km was used as an optical nonlinear medium. From FIG. 8, it can be seen that by changing the intensity of the incident light signal, a wavelength shift of several nm to several tens of nm, and even several hundred nm depending on the conditions, is possible.
[0069]
Note that the optical nonlinear medium used in the present embodiment is not limited to the dispersion-shifted fiber used in the above experiment. Even when an optical fiber is used, its type and length need to be optimized each time depending on the conditions of the incident light, and at the same time, the zero dispersion of the optical fiber is required to generate a soliton wave (pulse wave) in the optical fiber. The wavelength (the wavelength at which the propagation speed is maximized) must be shorter than the center wavelength of the incident light. In addition, in order to generate the soliton self-frequency shift efficiently, it is required that the chromatic dispersion of the optical fiber be +1 ps / nm / km or more at the central wavelength of the incident light. This requirement is imposed because, when the chromatic dispersion is small, four-wave mixing, which has a lower threshold than the soliton self-frequency shift, is induced, making it difficult to generate a soliton self-frequency shift that easily separates optical multiplexed signals. Because it becomes.
[0070]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the optical frequency selection unit 32. The optical frequency selection unit 32 shown in FIG. 3 is an AWG (Arrayed Waveguide Grating) fabricated on a glass substrate PLC, and an optical multiplexed signal incident from an input waveguide 321 is spatially spread by a slab waveguide 322. After that, the light passes through the array waveguide 323. After that, they are spatially bundled by the slab waveguide 324, and are separated and output from the N output waveguides 325 to each communication channel according to the wavelength.
[0071]
The optical frequency selection unit 32 is not limited to the above-described AWG, but may be a multilayer filter as long as it is an optical filter having frequency selectivity, and the filter structure is not particularly limited.
[0072]
Since the optical multiplex signal is composed of a plurality of optical pulse trains having different intensities for each communication channel, the optical multiplex signal output from the optical frequency conversion unit 31 has a different frequency for each communication channel due to the soliton self-frequency shift described above. The optical signal is converted to an optical signal and output in a state of being frequency-multiplexed. By inputting this optical signal to the optical frequency selection unit 32 that separates light for each frequency, it becomes possible to separate the received optical multiplexed signal for each communication channel.
[0073]
The separated optical pulse train is converted into an electric signal by a photodetector provided in each communication channel and then processed electrically, as in FIG.
[0074]
The optical multiplexing signal demultiplexing apparatus 3 described above is an asynchronous type configuration that does not require an external control signal for time division demultiplexing. It is possible to separate. This makes it possible to realize a high-performance system that cannot be realized by conventional techniques such as optical routing and optical signal processing.
[0075]
Further, the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the present embodiment operates using soliton waves (optical pulse waves) that operate particularly stably among optical nonlinear phenomena, so that an extremely stable optical signal can be obtained.
[0076]
As a result, it is possible to provide an optical multiplexed signal demultiplexing device that is extremely practical and has a wide application range.
[0077]
According to the first embodiment of the present invention described above, while suppressing interference between signals in the optical signal multiplexing device, an asynchronous optical multiplexing signal demultiplexing device is used to generate an optical signal wider than the time interval T between signals. It is possible to provide multiplexing with a time width (pulse width) T0}, and to provide an ultra-high-speed signal with a pulse width that is easy to transmit and a communication method of the signal.
[0078]
Further, since the present embodiment uses an optical pulse having a single carrier frequency, the communication capacity can be further increased by using it in combination with an existing wavelength multiplexing method.
[0079]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0080]
In the first embodiment, an amplitude (light intensity) difference between different communication channels is generated on the optical signal multiplexing apparatus side, whereas in the second embodiment, the amplitude (light intensity) between different communication channels is generated. Intensity) difference is generated on the side of the optical multiplex signal demultiplexer.
[0081]
FIG. 17 shows a configuration of an optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the second embodiment. The optical multiplexed signal demultiplexing apparatus of the second embodiment has an asynchronous configuration that does not require a control pulse signal synchronized with signal light for time division multiplexing and demultiplexing of a signal. Therefore, as shown in FIG. 17, the configuration is simple, an optical amplitude control unit 211 that controls the light intensity of the incident signal light, and an optical frequency conversion unit 212 that converts the wavelength according to the light intensity of the signal light. , An optical frequency selector 213 having wavelength selectivity.
[0082]
In the optical frequency conversion unit 212, a soliton self-frequency shift using the optical Kerr effect or a frequency shift according to the light intensity occurs due to stimulated Raman scattering in a pulse of Raman soliton. Since this phenomenon is a very fast operation, the frequency shift is picosecond (10-12s) Happens below. The frequency shift occurs when the short wavelength component included in the pulse functions as a pump for inducing Raman gain, and continuously converts soliton energy to a long wavelength component.
[0083]
As a specific example, the light amplitude control unit 211 includes a light intensity modulator. At this time, when the sawtooth modulation signal shown in FIG. 18A or 18B is input to the light intensity modulator and the input signal light shown in FIG. The light signal is given a light intensity difference as shown in FIG. 19B or 19C, and the light intensity can be controlled. Note that the sawtooth modulated signal shown in FIGS. 18A and 18B has a repetition frequency F0 # that matches the frequency F0 # of the signal to be separated.
[0084]
FIG. 20 shows the result of an experiment in which the conversion wavelength was controlled by the light intensity. In this experiment, a 10 Gbit / s pseudo-random signal having a center wavelength of 1550 nm was used as signal light. FIG. 20 shows that the conversion wavelength can be controlled to 30 nm or more by changing the light intensity of the incident light.
[0085]
As a specific example, as shown in FIG. 21A, when the repetition frequency of the signal light before multiplexing is 10 GHz (center wavelength 1550 nm), and the signal light is optically time-division multiplexed by 10 times to 100 Gbit / s, Assuming that the repetition frequency of the sawtooth modulation signal input to the light intensity modulator is 10 GHz, as shown in FIG. 21B, the signal of 10 Gbit / s having a different wavelength by the optical multiplexed signal demultiplexer of the present embodiment is used. Waves (about 2 nm apart) can be separated.
[0086]
The frequency used in this example is not limited to this, and any frequency can be used. Also, the drive voltage waveform of the sawtooth modulation signal input to the light intensity modulator used in this example is not limited to this, but any waveform as long as the light intensity of each transmitted optical signal can be controlled. May be used.
[0087]
Further, since the drive voltage waveform of the sawtooth modulation signal input to the light intensity modulator takes the same voltage value V ′ twice within a one-cycle waveform as shown in FIG. When the signal bits A and B having the same amplitude of the optical signal transmitted through the optical intensity modulator are generated as shown in b), the optical frequency converter 212 converts the channels A and B into the same wavelength. Therefore, signal separation becomes difficult. In such a case, as shown in FIGS. 23 (a), (b) and (c), at the time of optical time division multiplexing, by periodically inserting a bit T 'which is blank in time, , Signal separation becomes possible.
[0088]
As another method, as shown in FIG. 24, the multiplexed signal input to the optical amplitude control unit 211 is branched into two, and the optical signal is transmitted through the optical intensity modulator by using two sets of an optical intensity modulator and an optical switch. It is possible to prevent the amplitudes of the optical signals from being equal. Specifically, the multiplexed signal is split into two, and is input to each light intensity modulator with a delay time difference. At this time, the delay time difference is set to a half (F0 / 2) of one cycle of the repetition frequency F0 Hz of the drive voltage waveform for driving the light intensity modulator.
[0089]
The two light intensity modulators operate at different drive voltages and have transmission characteristics as shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b). At this time, the multiplex signal passing through the light intensity modulator is incident with a shift of a half cycle by the delay line. Further, the C-bit light intensity having the smallest light intensity in the optical signal of FIG. 25B transmitted through the light intensity modulator having a high transmittance is transmitted through the light intensity modulator having a low transmittance in FIG. 25A. The transmittance (driving voltage) is adjusted so that the light intensity of the optical signal is higher than the light intensity of the maximum D bit.
[0090]
The optical signal whose light intensity is transmitted through the light intensity modulator and is incident on each of the optical switches, where the light signal is controlled as shown in FIGS. 26 (a) and 26 (b). An optical signal for a half cycle is transmitted, and the other optical signals are cut off. Thereafter, the transmitted optical signals are multiplexed with their timing adjusted by the delay line 216 shown in FIG. 24, and optical signals having the same optical amplitude can be eliminated within the separation period shown in FIG. Thus, the signal is converted into a wavelength corresponding to the light intensity in the optical frequency conversion unit 212, so that the signal can be separated into low-speed signals.
[0091]
As shown in FIG. 28A, the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the second embodiment has an optical amplifier 217 capable of amplifying only the entire signal level without changing the light intensity ratio of each optical signal. 28 is inserted after the optical amplitude control unit 211, or as shown in FIG. 28B, an optical signal compression unit 218 for compressing the time width (pulse width) of the optical signal is provided before or inside the optical frequency conversion unit. Can be adopted.
[0092]
As described above, according to the second embodiment, the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus can realize asynchronous ultra-high-speed signal demultiplexing that cannot be realized by the conventional technology. Further, the optical multiplexed signal demultiplexing device of the present embodiment can demultiplex multiple communication channels at once. This makes it possible to realize a high-performance system that cannot be realized by conventional techniques such as optical routing and optical signal processing.
[0093]
Further, since the optical multiplexed signal demultiplexing device of the present embodiment operates using soliton waves that operate particularly stably among optical nonlinear phenomena, an extremely stable optical signal can be obtained.
[0094]
As a result, it is possible to provide an optical multiplexed signal demultiplexing device that is extremely practical and has a wide application range.
[0095]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0096]
In the first and second embodiments, an amplitude (light intensity) difference between different communication channels is generated on the optical signal multiplexing device side or the optical multiplexing signal demultiplexing device side. In the above, an amplitude (light intensity) difference between different communication channels is generated in a terminal located between an optical signal multiplexing device and an optical multiplexing signal demultiplexing device.
[0097]
FIG. 29 shows a configuration example of the optical multiplex communication system of the third embodiment. In this configuration, in the transmission / reception terminal 250 for distributing only necessary signals from the backbone network serving as the backbone to the metro network and the access network, only necessary signals (wavelength channels) are selectively selected from the optical multiplexed / demultiplexed signals. And an optical signal add / drop function capable of multiplexing and transmitting a new signal again if necessary. Here, the signal distributed to the metro system and the access system may be an electric signal converted in the receiver, or an unconverted optical signal as it is.
[0098]
In this configuration, in the signal separator 251, signal separation is performed by wavelength conversion in which the wavelength converted by the light intensity of the signal can be controlled, the wavelength signal is separated by the wavelength separator 253, and each wavelength signal is converted into each optical switch 254. Is incident on. In the optical switch 254, only a desired signal enters the receiver 256 by a switching operation. At this time, the optical switch 254 does not switch the optical path for the wavelength signals that do not need to be received, and these wavelength signals enter the signal multiplexer 252 via the optical multiplexer 255. Since the signal multiplexer 252 holds the timing of each wavelength-separated signal, the wavelength signals do not overlap on the time axis.
[0099]
When there is a signal that needs to be transmitted from the transmission / reception terminal 250, the timing is extracted from the received signal by the timing extraction unit 258, and an appropriate delay time is given so as not to overlap other signals on the time axis. The signal enters the signal multiplexer 252 via the optical multiplexer 255. At this time, if there is no signal received at the transmission / reception terminal 250, there is no empty bit into which a new signal can be inserted so that the signals do not overlap on the time axis, so that a new signal cannot be transmitted. Therefore, a function is provided that can delay the timing of signal transmission until the signal is received by the transmission / reception terminal 250.
[0100]
FIG. 30 shows a configuration example of the signal multiplexer 252 in FIG. The signal multiplexer 252 of FIG. 30 includes a light source 260 having a center wavelength λ0 ° and a clock frequency F0 ° Hz, and a 1 × N time multiplexing circuit 261. This time multiplexing circuit 261 is composed of one light intensity splitter 262, N sets of light intensity modulators 263 and light intensity multiplexers 264, and (N-1) sets of delay lines of an appropriate length. You. The light intensity modulator 263 in the time multiplexing circuit 261 converts the optical signal separated by the signal separator 251 in the transmission / reception terminal 250 into an electric signal by the photoelectric converter 265 and inputs the electric signal as a driver of the light intensity modulator 263. Thus, the pulse train from the light source 260 can be encoded. This makes it possible to generate and transmit a new optical multiplex signal having the same wavelength and the same clock frequency as the optical multiplex signal input to the transmission / reception terminal 250.
[0101]
According to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
[0102]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, an optical multiplex communication method, an optical multiplex communication system, an optical signal multiplexing device, and an optical multiplex communication method that realize ultra-high-speed transmission using an optical multiplex signal having a pulse width that can be easily transmitted at low cost A multiplex signal separation device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an optical multiplex communication system using optical time division multiplex according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a first configuration example of the optical signal multiplexing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a second configuration example of the optical signal multiplexing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a third configuration example of the optical signal multiplexing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a waveform example of four channels of an optical pulse train to be multiplexed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an example of an optical multiplexed signal obtained by multiplexing the optical pulse train of FIG. 5 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of an optical multiplexed signal separation device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a measurement result of a wavelength shift according to an incident light intensity in the optical multiplexed signal demultiplexing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an optical frequency selection unit in the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional ultra-high-speed optical communication system.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical signal multiplexing device.
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the concept of conventional optical signal multiplexing.
FIG. 13 is an explanatory view schematically showing the concept of conventional optical multiplex signal separation.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical time division multiplexer.
FIG. 15 is an explanatory diagram schematically showing the concept of signal separation of a conventional optical multiplex signal.
FIG. 16 is a conceptual diagram of a conventional optical multiplexed signal waveform.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of an optical multiplexed signal demultiplexing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a graph showing a waveform example of a drive voltage of an optical intensity modulator used as an optical amplitude controller in an optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a graph showing a waveform example of an input / output signal of an optical intensity modulator used as an optical amplitude controller in an optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a graph showing a measurement result of a wavelength shift according to an incident light intensity in an optical frequency converter in an optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a graph showing signal waveform examples before and after signal separation in an optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a graph showing a drive voltage of a light amplitude control unit and a waveform example of an output signal in an optical multiplexed signal separation device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a graph showing waveform examples of other input signals, drive voltages, and output signals of the optical amplitude control unit in the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical amplitude control unit in the optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a graph showing a waveform example of an output signal of a light intensity modulator in the light amplitude control unit of FIG. 24;
FIG. 26 is a graph showing a waveform example of an output signal of an optical switch in the optical amplitude control unit of FIG. 24;
FIG. 27 is a graph showing a waveform example of an output signal of the optical amplitude control unit in FIG. 24;
FIG. 28 is a block diagram showing a modified configuration example of the optical multiplexed signal demultiplexing device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a block diagram showing a configuration example of a transmission / reception terminal used in the optical multiplex communication system according to the third embodiment of the present invention.
30 is a block diagram showing a configuration example of a signal multiplexer in the transmission / reception terminal of FIG. 29.
[Explanation of symbols]
1. Optical signal multiplexer (optical MUX)
2 Optical transmission line
3 Optical multiplexed signal demultiplexer (optical DEMUX)
11 pulse train generator (pulse train generator)
12 Multiplexer (multiplexer)
31. Optical frequency converter (optical frequency converter)
32 ° optical frequency selection unit (optical frequency selection means)
51 ° light source
52 ° optical modulator
53 Optical Signal Multiplexer (Optical MUX)
54 optical multiplex signal separation device (optical DEMUX)
55 ° photodetector
56 ° delay line
57 fixed branch ratio type branch coupler
58 ° optical phase lock controller (optical PLL)
100 ° optical multiplex communication system
102 optical signal multiplexer (optical MUX)
103 Optical multiplexed signal demultiplexer (optical DEMUX)
105 ° control pulse light source
106 light intensity splitter
107 ° light intensity modulator
108 ° optical multiplexer
109 Optical phase synchronization controller (optical PLL)
111 ° pulse light source
112 ° branching unit (example of optical signal branching unit)
112-1, 112-2,..., 112- (N-1) variable ratio coupler (example of optical signal branching means)
113 ° delay / amplitude control unit
114, 116a modulator (modulation means)
115 ° laser source 116 ° sideband generator
117 ° optical filter
118 ° amplitude / time interval controller
121 2 branch coupler
210 ° optical multiplex signal demultiplexer (optical DEMUX)
211 ° light amplitude controller
212 optical frequency converter
213 Optical frequency selector
214 light intensity modulator
215 ° optical switch
216 ° delay line
217 ° Optical Amplifier
218 ° optical signal compression unit
250 transmitting / receiving terminal
251 signal separator
252 signal multiplexer
253 wavelength separator
254 optical switch
255 ° optical multiplexer
256 receiver
257 transmitter
258 ° timing extractor
260 ° light source
261 time multiplexing circuit
262 light intensity splitter
263 light intensity modulator
264 ° light intensity multiplexer
265 ° photoelectric converter
311 amplifying unit (amplifying means)
312 compression unit (compression means)
321 input waveguide
322,324 ° slab waveguide
323 array waveguide
325 ° output waveguide

Claims (27)

同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を光伝送路を介して行う光多重通信方法であって、
(a)入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換するステップと、
(b)周波数に応じて光信号を選択して分離する光周波数選択部を用いて、周波数変換された前記複数の光パルス列を、通信チャネルごとの光パルス列に分離するステップと
を有することを特徴とする光多重通信方法。
An optical multiplex communication method for performing communication of an optical multiplex signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency via an optical transmission path,
(A) Using an optical frequency conversion unit including an optical nonlinear medium whose refractive index changes according to the light intensity of incident light, an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel is converted into a carrier frequency of each communication channel. Frequency converting to a plurality of different optical pulse trains;
(B) separating the plurality of frequency-converted optical pulse trains into optical pulse trains for each communication channel using an optical frequency selection unit that selects and separates an optical signal according to a frequency. Optical multiplex communication method.
(c)光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、
前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項1記載の光多重通信方法。
(C) generating a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel in the optical signal multiplexing device;
(D) generating an optical multiplexed signal by multiplexing the plurality of optical pulse trains on a time axis with an optical signal multiplexing device, and transmitting the optical multiplexed signal;
The steps (a) and (b) are performed by an optical multiplexing signal demultiplexing apparatus, and the step (a) performs frequency conversion of an optical multiplexing signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing apparatus. The optical multiplex communication method according to claim 1, wherein:
前記ステップ(c)は、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成することを特徴とする請求項2記載の光多重通信方法。3. The optical multiplex communication method according to claim 2, wherein said step (c) generates an optical pulse train having at least one of a phase and a polarization direction different for each communication channel. (c)光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を生成するステップと、
(e)光信号多重化装置で、前記ステップ(c)、(d)を繰り返して互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、
前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項1記載の光多重通信方法。
(C) generating a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel in the optical signal multiplexing device;
(D) generating an optical time-division multiplexed signal by multiplexing the plurality of optical pulse trains on a time axis in an optical signal multiplexing device;
(E) The optical signal multiplexing apparatus repeats the above steps (c) and (d) to obtain a plurality of sets of optical time division multiplexed signals having different carrier frequencies from each other. Generating an optical multiplexed signal by multiplexing the above, and transmitting the optical multiplexed signal,
The steps (a) and (b) are performed by an optical multiplexing signal demultiplexing apparatus, and the step (a) performs frequency conversion of an optical multiplexing signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing apparatus. The optical multiplex communication method according to claim 1, wherein:
前記光パルス列を生成するステップは、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成する手順を含むことを特徴とする請求項4記載の光多重通信方法。5. The optical multiplex communication method according to claim 4, wherein the step of generating the optical pulse train includes a step of generating an optical pulse train having at least one of a phase and a polarization direction different for each communication channel. 前記光周波数変換部は、前記光多重信号のパルス幅を圧縮する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の光多重通信方法。2. The optical multiplex communication method according to claim 1, wherein said optical frequency converter includes means for compressing a pulse width of said optical multiplex signal. (c)光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
(e)光多重信号分離装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、
前記ステップ(a)、(b)は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ(a)は、前記ステップ(e)で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項1記載の光多重通信方法。
(C) generating, in the optical signal multiplexing apparatus, a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels;
(D) using an optical signal multiplexing device to multiplex the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and transmitting the optical multiplexed signal;
(E) generating an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel from the optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device by the optical multiplexed signal demultiplexer;
The steps (a) and (b) are performed by an optical multiplex signal demultiplexing device, and the step (a) performs frequency conversion of the optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel generated in the step (e). The optical multiplex communication method according to claim 1, wherein the method is performed.
(c)光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
(d)光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
(e)光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、
前記ステップ(a)、(b)は端末装置で行われ、前記ステップ(a)は、前記ステップ(e)で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項1記載の光多重通信方法。
(C) generating, in the optical signal multiplexing apparatus, a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels;
(D) using an optical signal multiplexing device to multiplex the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and transmitting the optical multiplexed signal;
(E) a terminal device provided on an optical transmission line between an optical signal multiplexing device and an optical multiplexing signal demultiplexing device, wherein the terminal device has a different amplitude for each communication channel from an optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device. Generating an optical multiplex signal.
The steps (a) and (b) are performed in a terminal device, and the step (a) performs frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel generated in the step (e). The optical multiplex communication method according to claim 1, wherein:
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を行う光多重通信システムであって、
複数の光パルス列を生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信する光信号多重化装置と、
前記光多重信号を伝送する光伝送路と、
この光伝送路を介して送信されてきた前記光多重信号を受信し、受信した入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する光多重信号分離装置または光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置と
からなることを特徴とする光多重通信システム。
An optical multiplex communication system for communicating an optical multiplex signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency,
An optical signal multiplexer that generates a plurality of optical pulse trains, multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and transmits the optical multiplexed signal;
An optical transmission line for transmitting the optical multiplexed signal,
The communication channel is received by using an optical frequency conversion unit including an optical nonlinear medium that receives the optical multiplex signal transmitted through the optical transmission path and changes the refractive index according to the light intensity of the received incident light. Multiplexed signal separating device or optical signal multiplexing device that converts an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel into a plurality of optical pulse trains having different carrier wave frequencies for each communication channel, and separates the plurality of optical pulse trains for each communication channel An optical multiplex communication system comprising: a terminal device provided on an optical transmission line between the optical multiplex signal separation device and the optical multiplex signal separation device.
前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項9記載の光多重通信システム。
The optical signal multiplexing apparatus generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel, multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplex signal, and transmits the optical multiplex signal. And
The frequency conversion and demultiplexing are performed by an optical multiplex signal demultiplexing device, and the frequency conversion is performed by performing frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing device. Item 10. An optical multiplex communication system according to Item 9.
前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を繰り返し生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を繰り返し生成して、互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項9記載の光多重通信システム。
The optical signal multiplexing device repeatedly generates a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel, multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to repeatedly generate an optical time division multiplexed signal, and Obtain a plurality of sets of optical time division multiplexed signals having different carrier frequencies, generate an optical multiplexed signal by multiplexing the plurality of sets of optical time division multiplexed signals on the frequency axis, and transmit the optical multiplexed signal,
The frequency conversion and demultiplexing are performed by an optical multiplex signal demultiplexing device, and the frequency conversion is performed by performing frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel received from the optical signal multiplexing device. Item 10. An optical multiplex communication system according to Item 9.
前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記光多重信号分離装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光多重信号分離装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項9記載の光多重通信システム。
The optical signal multiplexing apparatus generates a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels, multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and generates the optical multiplexed signal. And send
The optical multiplexing signal demultiplexing device generates the optical multiplexing signal having a different amplitude for each communication channel from the optical multiplexing signal received from the optical signal multiplexing device,
The frequency conversion and separation are performed by an optical multiplex signal separation device, and the frequency conversion is performed by performing frequency conversion of an optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel generated by the optical multiplex signal separation device. The optical multiplex communication system according to claim 9.
前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた前記端末装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、
前記周波数変換および分離は端末装置で行われ、前記周波数変換は、端末装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項9記載の光多重通信システム。
The optical signal multiplexing apparatus generates a plurality of optical pulse trains having the same amplitude for all communication channels, multiplexes the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal, and generates the optical multiplexed signal. And send
The terminal device provided on the optical transmission line between the optical signal multiplexing device and the optical multiplexing signal demultiplexing device is configured to convert the optical multiplexed signal received from the optical signal multiplexing device into an optical multiplex having a different amplitude for each communication channel. Generate a signal,
10. The optical device according to claim 9, wherein the frequency conversion and the separation are performed in a terminal device, and the frequency conversion performs frequency conversion of an optical multiplexed signal having a different amplitude for each communication channel generated in the terminal device. Multiplex communication system.
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化して光多重信号を生成する光信号多重化装置であって、
通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するパルス列生成手段と、
前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成する多重化手段と
を備えたことを特徴とする光信号多重化装置。
An optical signal multiplexer for multiplexing a plurality of optical signals having the same carrier frequency to generate an optical multiplexed signal,
Pulse train generating means for generating a plurality of optical pulse trains having different amplitudes for each communication channel,
Multiplexing means for multiplexing the plurality of optical pulse trains on a time axis to generate an optical multiplexed signal.
各光パルス列に対し通信チャネルごとに異なる符号化を行う変調手段をさらに有することを特徴とする請求項14記載の光信号多重化装置。15. The optical signal multiplexing apparatus according to claim 14, further comprising a modulation unit that performs different encoding for each optical pulse train for each communication channel. 前記多重化手段は、互いに搬送波周波数が異なる複数組の光多重信号を周波数軸上で多重化する機能を有することを特徴とする請求項14記載の光信号多重化装置。15. The optical signal multiplexing apparatus according to claim 14, wherein said multiplexing unit has a function of multiplexing a plurality of sets of optical multiplexed signals having different carrier frequencies on a frequency axis. 前記パルス列生成手段は、通信チャネルごとに光パルス列に異なる位相を付与する位相制御手段、および通信チャネルごとに光パルス列に異なる偏光方向を付与する偏光制御手段のうち少なくとも一方を更に有することを特徴とする請求項14記載の光信号多重化装置。The pulse train generating means further comprises at least one of a phase control means for giving a different phase to the optical pulse train for each communication channel, and a polarization control means for giving a different polarization direction to the optical pulse train for each communication channel. The optical signal multiplexing device according to claim 14, wherein 前記パルス列生成手段は、
光パルスを発生するパルス光源と、
前記光パルスを所定の分岐比で分岐する光信号分岐手段と
を備えたことを特徴とする請求項14記載の光信号多重化装置。
The pulse train generating means,
A pulse light source for generating a light pulse;
15. The optical signal multiplexing apparatus according to claim 14, further comprising: an optical signal branching unit that branches the optical pulse at a predetermined branching ratio.
前記パルス列生成手段は、
時間的に振幅の一定な連続光を発生する光源と、
変調器を内部に備えた光共振器からなる側帯波発生器と
を備えたことを特徴とする請求項14記載の光信号多重化装置。
The pulse train generating means,
A light source that generates continuous light with a constant amplitude over time,
The optical signal multiplexing apparatus according to claim 14, further comprising a sideband generator including an optical resonator having a modulator therein.
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号が多重化された光多重信号を複数の光信号に分離する光多重信号分離装置であって、
入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備え、受信した光多重信号を通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換する光周波数変換手段と、
この光周波数変換手段で変換された前記複数の光パルス列を周波数に応じて選択して通信チャネルごとに分離する光周波数選択手段と
を備えたことを特徴とする光多重信号分離装置。
An optical multiplexed signal demultiplexing apparatus that separates an optical multiplexed signal in which a plurality of optical signals having the same carrier frequency are multiplexed into a plurality of optical signals,
An optical non-linear medium whose refractive index changes according to the light intensity of the incident light, an optical frequency conversion means for frequency-converting the received optical multiplexed signal into a plurality of optical pulse trains having different carrier frequencies for each communication channel,
An optical multiplexing signal separating device, comprising: an optical frequency selecting unit that selects the plurality of optical pulse trains converted by the optical frequency converting unit in accordance with a frequency and separates them for each communication channel.
前記光周波数変換手段は、入射した光多重信号の振幅レベルを増幅し、この増幅した光多重信号を前記光非線形媒質へ入射する増幅手段を備えたことを特徴とする請求項20記載の光多重信号分離装置。21. The optical multiplexing apparatus according to claim 20, wherein said optical frequency converting means comprises an amplifying means for amplifying an amplitude level of an incident optical multiplex signal, and inputting the amplified optical multiplex signal to said optical nonlinear medium. Signal separation device. 前記光周波数変換手段は、前記光パルス列のパルス幅を圧縮する圧縮手段を備えたことを特徴とする請求項20記載の光多重信号分離装置。21. The optical multiplexed signal demultiplexing apparatus according to claim 20, wherein said optical frequency conversion means includes compression means for compressing a pulse width of said optical pulse train. 前記光非線形媒質は、前記光パルスの中心波長よりも短い波長において伝搬速度が最大となる零分散波長を有し、かつ前記光パルスの中心波長において、+1ps/nm/km以上の波長分散を有する光ファイバであることを特徴とする請求項20記載の光多重信号分離装置。The optical nonlinear medium has a zero-dispersion wavelength at which the propagation velocity is maximized at a wavelength shorter than the center wavelength of the optical pulse, and has a chromatic dispersion of +1 ps / nm / km or more at the center wavelength of the optical pulse. 21. The optical multiplex signal separation device according to claim 20, wherein the device is an optical fiber. 入射光信号の光強度を制御して、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を求める光振幅制御手段を更に有することを特徴とする請求項20記載の光多重信号分離装置。21. The optical multiplex signal demultiplexing apparatus according to claim 20, further comprising an optical amplitude control means for controlling an optical intensity of an incident optical signal to obtain an optical multiplex signal having a different amplitude for each communication channel. 前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間に設けられ、前記光振幅制御手段で求められた光多重信号を、該光多重信号の光強度の比を維持したまま増幅する光増幅手段を更に有することを特徴とする請求項24記載の光多重信号分離装置。An optical amplifying unit provided between the optical amplitude control unit and the optical frequency conversion unit and amplifying the optical multiplexed signal obtained by the optical amplitude control unit while maintaining the light intensity ratio of the optical multiplexed signal; 25. The optical multiplexed signal demultiplexing device according to claim 24, further comprising: 前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間または前記光周波数変換手段の内部に設けられ、光多重信号のパルス幅を圧縮する光信号圧縮手段を更に有することを特徴とする請求項24記載の光多重信号分離装置。25. An optical signal compressing means provided between the optical amplitude control means and the optical frequency converting means or inside the optical frequency converting means for compressing a pulse width of an optical multiplex signal. Optical multiplex signal demultiplexer. 前記光振幅制御手段は、光強度変調器により構成されることを特徴とする請求項24記載の光多重信号分離装置。25. The optical multiplex signal demultiplexing apparatus according to claim 24, wherein said optical amplitude control means is constituted by an optical intensity modulator.
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