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JP3978168B2 - 中央局から生成された多波長光のループバックを利用する受動型光通信網 - Google Patents

中央局から生成された多波長光のループバックを利用する受動型光通信網 Download PDF

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Description

本発明は、光通信システム(optical communication system)に関し、特に、波長分割多重(wavelength division multiplexing；ＷＤＭ)方式の受動型光通信網(Passive Optical Network；ＰＯＮ)に関する。
波長分割多重方式の受動型光通信網は、中央局(central office；ＣＯ)から加入者(subscriber)へ伝送する下向光信号(down stream optical signal)を、中央局と加入者との間の地域局(remote node)において増幅器(amplifier)または中継器(transmitter)のような能動型素子を使用せず、受動型素子を利用して加入者に分配する。同様に、上向光信号(up stream optical signal)にも受動型素子を使用し、加入者のデータを中央局へ伝達する通信網である。波長分割多重方式の受動型光通信網の中央局及び地域局には、それぞれ上向及び下向光信号を多重化／逆多重化するための装置が必要であり、中央局及び加入者は送信器及び受信器を必要とする。
最近、波長分割多重方式の受動型光通信網の多重化器及び逆多重化器を１つのアレイ導波路回折格子(arrayed waveguide grating；ＡＷＧ)を利用して効率的に構成し、伝送のために使用される光源を経済的に実現しようとする努力が続いている。特に、加入者に設置される上向光信号の伝送のための光源を簡単にかつ安価で実現する方法に関する研究がたくさん発表されている。
図１は、従来の波長分割多重方式受動型光通信網の構成を示す。この受動型光通信網は、中央局１１０と、中央局１１０と光ファイバリンク(optical fiber link)１２０，１２５で連結された加入者側装置(subscriber side apparatus)１３０，１４０とから構成される。ここで、加入者側装置１３０，１４０は、地域局１３０と、該地域局１３０に連結された複数の加入者１４０とを含む。
中央局１１０は、複数の光送信器１１１、複数の光受信器１１４、多重化器(multiplexer)１１２、及び逆多重化器(demultiplexer)１１３を含む。
複数の光送信器１１１は、それぞれ該当データ信号へ変調されたチャンネルを出力し、当該チャンネルは、相互に異なる波長を有する。大容量のデータが伝送される下向光信号に適合した分布帰還型レーザダイオード(distributed feedback laser diode；ＤＦＢ ＬＤ)が光送信器１１１としてよく使用される。
多重化器１１２は、複数の光送信器１１１から入力されたチャンネルを下向光信号として多重化し、光ファイバリンク１２０を通じて伝送する。１×Ｎアレイ導波路回折格子のような受動型素子を多重化器１１２として使用することができる。
逆多重化器１１３は、光ファイバリンク１２５を通じて受信された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して出力する。１×Ｎアレイ導波路回折格子のような受動型素子を逆多重化器１１３として使用することができる。
複数の光受信器１１４は、逆多重化器１１３から入力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号に変換する。フォトダイオード(photodiode)を光受信器１１４として使用することができる。
加入者側装置１３０，１４０は、多重化器１３２、逆多重化器１３１、複数の光送信器１４２、及び複数の光受信器１４１を含む。
逆多重化器１３１は、光ファイバリンク１２０を通じて受信された下向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して出力する。
複数の光受信器１４１は、逆多重化器１３１から入力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号に変換する。
複数の光送信器１４２は、それぞれ該当データ信号に変調されたチャンネルを出力し、その各チャンネルは相異なる波長を有する。相対的に伝送容量が少ない上向光信号に適合したスペクトル分割光源(spectrum-sliced light source)または多重モードレーザダイオード(multi mode LD)をロッキング(locking)して単一モード(single mode)のみを生成する光源が、光送信器１４２としてよく使用される。
多重化器１３２は、複数の光送信器１４２から入力されたチャンネルを上向光信号として多重化し、光ファイバリンク１２５を通じて伝送する。
以上のような従来の波長分割多重方式受動型光通信網において、上向光信号の伝送のための光源としてスペクトル分割光源または多重モードレーザダイオードをロッキングして単一モードのみを生成する光源を利用する場合、上向光信号の容量が急激に増加して大容量の光信号を伝送するときは使用不能になるか、または伝送エラー率が急激に増加する問題点が生じている。また、上向光信号の伝送のための光源としてＤＦＢレーザダイオードのような単一モードレーザダイオードを利用する場合、加入者側装置の実現コストが高くなり、実用的であるとはいえない。
上記背景に鑑みて本発明の目的は、上向光信号の伝送容量が増加しても効率的に収容でき、加入者側装置のコスト低減が可能な波長分割多重方式の受動型光通信網を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、中央局と、光ファイバリンクを通じて中央局に連結され、波長分割多重化された光信号を利用して中央局と通信する加入者側装置と、を含む受動型光通信網において、中央局は、第１乃至第４多重化ポートを備え、第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、これら複数のチャンネルをそれぞれ増幅した後に多重化して第１多重化ポートを通じて出力し、また、第３多重化ポートへ入力された上向光信号を逆多重化して出力し、下向光信号を構成するチャンネルを多重化して第２多重化ポートを通じて出力するルーティング部と、第１乃至第３ポートを備え、ルーティング部の第１及び第４多重化ポートを連結する光導波路型ループに配置され、第１ポートへ入力された多波長光の一部を第２ポートを通じて出力し、その残りは、第４多重化ポートと連結された第３ポートを通じて出力する分岐部と、この分岐部の第２ポートを通じて入力された多波長光を加入者側装置へ伝送し、加入者側装置から受信された上向光信号をルーティング部の第３多重化ポートへ出力する循環部と、を含むことを特徴とする。
この中央局は、加入者側装置から受信された上向光信号は循環部へ出力し、循環部から入力された多波長光及びルーティング部の第２多重化ポートを通じて入力された下向光信号を結合して加入者側装置へ伝送する結合部と、相互に異なる波長のチャンネルをルーティング部へ出力する光送信部と、をさらに含むことができる。また中央局は、ルーティング部の第３多重化ポートを通じて入力された上向光信号から逆多重化された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号へ変換する光受信部をさらに含むことができる。さらに中央局は、光導波路型ループに配置され、入力された多波長光を通過させ、その逆方向に進行する光は遮断するアイソレータと、光導波路型ループに配置され、所定の波長帯域を有する光帯域通過フィルタと、をさらに含むことができる。
ルーティング部は、第３及び第４多重化ポートと第３及び第４逆多重化ポート群とを備え、第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して第３逆多重化ポート群を通じて出力し、第３多重化ポートへ入力された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して第４逆多重化ポート群を通じて出力する第２波長ルータと、この第２波長ルータの第３逆多重化ポート群と一対一に連結され、それぞれ入力されたチャンネルを増幅して出力する複数の光増幅器と、第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備え、第２逆多重化ポート群へ入力された光増幅器による増幅チャンネルを多重化して第１多重化ポートを通じて出力し、第１逆多重化ポート群へ入力されたチャンネルを多重化して第２多重化ポートを通じて出力する第１波長ルータと、を含む構成とすることができる。
また、本発明によれば、中央局と、光ファイバリンクを通じて中央局に連結され、波長分割多重化された光信号を利用して中央局と通信する加入者側装置と、を含む受動型光通信網において、中央局は、多波長光とデータ信号により変調された下向光信号とを加入者側装置へ伝送し、また加入者側装置から上向光信号を受信し、加入者側装置は、中央局から多波長光及び下向光信号を受信し、そして、多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して該各チャンネルを該当データ信号で変調し、該変調されたチャンネルを上向光信号として多重化し、中央局へ伝送することを特徴とする。
その加入者側装置は、第１乃至第３ポートを備え、多波長光及び下向光信号を第１ポー
トを通じて受信し、多波長光は第２ポートへ出力するとともに下向光信号は第３ポートへ出力し、そして第２ポートへ入力された上向光信号を第１ポートを通じて伝送する波長多重化フィルタと、第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備え、波長多重化フィルタの第２ポートと連結された第１多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して第２逆多重化ポート群を通じて出力し、波長多重化フィルタの第３ポートと連結された第２多重化ポートへ入力された下向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して第１逆多重化ポート群を通じて出力する波長ルータと、を含む構成とすることができる。
さらに加入者側装置は、波長ルータの第１逆多重化ポート群を通じて出力された複数の
チャンネルをそれぞれ電気信号へ変換する複数の光受信器と、第１乃至第３ポートを備え
、それぞれ波長ルータの該当第２逆多重化ポートに連結され、第２ポートへ入力されたチャンネルを第３ポートを通じて出力し、第１ポートへ入力されたチャンネルを第２ポートを通じて出力する複数の光循環器と、それぞれ該当する光循環器に連結され、光循環器の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して光循環器の第１ポートへ出力する複数の変調器と、を含むことができる。あるいは、加入者側装置は、波長ルータの第１逆多重化ポート群を通じて出力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号に変換する複数の光受信器と、それぞれ波長ルータの該当第２逆多重化ポートに連結され、入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当データ信号で変調して出力する複数のファブリーペローレーザダイオードと、を含む構成とすることができる。
また、加入者側装置は、多重化ポートと複数の逆多重化ポートを備え、多重化ポートへ入力された多波長光及び下向光信号をそれぞれ複数のチャンネルに逆多重化して複数の逆多重化ポートを通じて出力し、複数の逆多重化ポートへ入力されたチャンネルを多重化して中央局へ伝送する波長多重化器と、それぞれ波長多重化器の該当する逆多重化ポートに連結され、第１ポートへ入力されたチャンネルのうち多波長光を構成するチャンネルは第２ポートを通じて出力し、下向光信号を構成するチャンネルは第３ポートを通じて出力し、そして第２ポートへ入力されたチャンネルを第１ポートを通じて出力する複数の波長多重化フィルタと、それぞれ該当する波長多重化フィルタに連結され、第２ポートへ入力されたチャンネルを第３ポートを通じて出力し、第１ポートへ入力されたチャンネルを第２ポートを通じて出力する複数の光循環器と、それぞれ該当する光循環器に連結され、光循環器の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して光循環器の第１ポートへ出力する複数の変調器と、を含む構成とすることができる。あるいは、加入者側装置は、多重化ポートと複数の逆多重化ポートを備え、多重化ポートへ入力された多波長光及び下向光信号をそれぞれ複数のチャンネルに逆多重化して複数の逆多重化ポートを通じて出力し、複数の逆多重化ポートへ入力されたチャンネルを多重化して中央局へ伝送する波長多重化器と、それぞれ波長多重化器の該当する逆多重化ポートに連結され、第１ポートへ入力されたチャンネルのうち多波長光を構成するチャンネルは第２ポートを通じて出力し、下向光信号を構成するチャンネルは第３ポートを通じて出力し、そして第２ポートへ入力されたチャンネルを第１ポートを通じて出力する複数の波長多重化フィルタと、それぞれ該当する波長多重化フィルタの第２ポートに連結され、入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当データ信号で変調して出力する複数のファブリーペローレーザと、それぞれ該当する波長多重化フィルタの第３ポートに連結され、入力されたチャンネルを電気信号に変換する複数の光受信器と、を含む構成とすることができる。
上記の光増幅器のうちの少なくとも１つはエルビウム添加光ファイバを含み、この少なくとも１つの光増幅器は、エルビウム添加光ファイバにポンピング光（励起光）を提供するためのポンピング光源（励起光源）を含む構成が可能である。
さらに、本発明によれば、中央局と、この中央局に向かう上向通信と自分に向かう下向通信のために中央局に連結される少なくとも１つの加入者側装置との間の光通信方法において、第１乃至第４多重化ポートを備えるルーティング部により、第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、該複数のチャンネルをそれぞれ増幅した後に多重化して第１多重化ポートを通じて出力し、また、第３多重化ポートへ入力された上向光信号を逆多重化して出力し、下向光信号を構成するチャンネルを多重化して第２多重化ポートを通じて出力する過程と、その第１及び第４多重化ポートを連結する光導波路型ループに配置され、第１乃至第３ポートを備える分岐部により、第１ポートへ入力された多波長光の一部を第２ポートを通じて出力し、その残りは、第４多重化ポートに連結された第３ポートを通じて出力する過程と、分岐部の第２ポートから出力された多波長光を加入者側装置へ伝送する過程と、加入者側装置から受信した上向光信号を第３多重化ポートへ入力する過程と、を含むことを特徴とする。
この光通信方法においては、下向光信号を構成するチャンネルとして相互に異なる波長のチャンネルをルーティング部へ入力し、第２多重化ポートを通じて多重化し出力する過程と、第１乃至第３ポートを備えた循環部により、分岐部の第２ポートから循環部の第１ポートへ入力された多波長光を第２ポートから出力し、循環部の第２ポートへ入力された上向光信号を第３ポートからルーティング部の第３多重化ポートへ入力する過程と、加入者側装置から受信した上向光信号を循環部の第２ポートへ入力し、循環部の第２ポートから入力された多波長光を、ルーティング部の第２多重化ポートから入力された下向光信号と結合し、該結合後の信号を加入者側装置へ伝送する過程と、を含むことができる。また、第３多重化ポートを通じて入力された上向光信号から逆多重化されたチャンネルのそれぞれを電気信号に変換する過程をさらに含むことができる。
さらに、本発明の光通信方法では、光導波路型ループに入力された多波長光と反対に進行する光を遮断する過程と、少なくとも１つの所定の波長に基づいて光導波路型ループに入力された多波長光を帯域通過フィルタリングする過程と、を含むことができる。
また、本発明の光通信方法は、第３及び第４多重化ポートと第３及び第４逆多重化ポート群とを備える第２波長ルータにより、第４多重化ポートから入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して第３逆多重化ポート群を通じて出力し、第３多重化ポートから入力された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して第４逆多重化ポート群を通じて出力する過程をさらに含むことができる。さらに、第３逆多重化ポート群に連結された複数の光増幅器を利用して、入力された複数のチャンネルを増幅して出力する過程を含んでもよい。この場合、第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備える第１波長ルータにより、第２逆多重化ポート群へ入力された光増幅器による増幅チャンネルを多重化して第１多重化ポートを通じて出力し、第１逆多重化ポート群へ入力されたチャンネルを多重化して第２多重化ポートを通じて出力する過程をさらに含むことができる。
本発明による中央局から生成された多波長光のループバックを利用する受動型光通信網は、中央局で、加入者から伝送されるべき上向光信号のための多波長光を生成して加入者に供給することにより、光通信網の効率的な運営が可能であり、加入者の数が増加するほどコストを低減させることができる。また、多波長光は、レーザ光であるので加入者からの大容量のデータを十分に収容することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。
図２は、本発明による波長分割多重方式の受動型光通信網の構成を示す。本例の受動型光通信網は、中央局２００と、光ファイバリンク３００を通じて中央局２００に連結され、中央局２００と波長分割多重化光信号を利用して通信する加入者側装置３１０とを含む。
中央局２００は、多波長光とデータ信号により変調された下向光信号を加入者側装置３１０へ伝送し、加入者側装置３１０から上向光信号を受信する。加入者側装置３１０は、中央局２００から多波長光及び下向光信号を受信し、多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、その各チャンネルを該当データ信号で変調し、変調されたチャンネルを上向光信号として多重化し、中央局２００へ伝送する。
中央局２００は、ルーティング部２１０、分岐部２５０、循環部(circulator)２６０、結合部２７０、光送信部２８０、光受信部２９０、アイソレータ(isolator)２３０、及び光帯域通過フィルタ(optical band pass filter；ＯＢＰＦ)２４０を含む。
ルーティング部２１０は、第１波長ルータ２１１(wavelength router 1)、第２波長ルータ２１２(wavelength router 2)、及び複数の光増幅器２１３(amplifier)を含む。
第２波長ルータ２１２は、第３多重化ポートＬＮ及び第４多重化ポートＲ１と、第３逆多重化ポート群Ｌ１〜ＬＮ−１及び第４逆多重化ポート群Ｒ２〜ＲＮとを備える。第２波長ルータ２１２は、第４多重化ポートＲ１へ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して第３逆多重化ポート群Ｌ１〜ＬＮ−１を通じて出力する。また、第２波長ルータ２１２は、第３多重化ポートＬＮへ入力された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して第４逆多重化ポート群Ｒ２〜ＲＮを通じて出力する。第２波長ルータ２１２は、Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子のように周期性(periodicity)があり、多重化及び逆多重化を両方向に遂行することができる素子を利用することができる。
複数の光増幅器２１３は、それぞれ該当の第３逆多重化ポート群Ｌ１〜ＬＮ−１の一つに連結され、入力されたチャンネルを増幅して出力する。また、光増幅器２１３は、多波長光のための光源としても機能する。すなわち、それぞれの光増幅器２１３から発生した自然放出光(amplified spontaneous emission；ＡＳＥ)が、その後にフィルタリング及び増幅などの過程を経ることにより多波長光として加入者側装置３１０へ伝送される。このような各光増幅器２１３は、エルビウム添加光ファイバ(erbium doped fiber；ＥＤＦ)と、エルビウム添加光ファイバにポンピング（励起）光(pumping light)を提供するためのポンピング光源とを含む。
第１波長ルータ２１１は、第１多重化ポートＬ１及び第２多重化ポートＲＮと第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮ及び第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１とを備える。第１波長ルータ２１１は、第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１へ入力された増幅チャンネルを多重化して第１多重化ポートＬ１を通じて出力する。また、第１波長ルータ２１１は、第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮへ入力されたチャンネルを多重化して第２多重化ポートＲＮを通じて出力する。第１波長ルータ２１１は、Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子のように周期性があり、多重化及び逆多重化を両方向に遂行可能な素子を利用することができる。
第１波長ルータ２１１の第１多重化ポートＬ１及び第２波長ルータ２１２の第４多重化ポートＲ１は、光導波路(waveguide)により相互に連結されてループ２２０を形成する。すなわち、最初に複数の光増幅器２１３から発生した自然放出光は、第１多重化ポートＬ１を通じて出力され、フィルタリング過程を経て多波長光として第４多重化ポートＲ１へ入力される。この後、多波長光は、第２波長ルータ２１２により複数のチャンネルに逆多重化されて複数の光増幅器２１３へさらに入力される。そして複数の光増幅器２１３は、入力された複数のチャンネルを増幅して出力し、該増幅チャンネルは、第１多重化ポートＬ１を通じて再度出力される。このような過程は、光導波路型ループ２２０により無限に反復され、このように無限に反復される自然放出光をレージング(lasing)することにより、受動型光通信網の多波長光として使用することができる。このように生成された多波長光は、中央局２００でデータ信号により変調されず、加入者側装置３１０で変調される。また、自然放出光のレージング方向を、変調された光信号の伝送及び受信のための多重化及び逆多重化方向と反対に選択することにより、第１波長ルータ２１１及び第２波長ルータ２１２を通じて発生し得るクロストーク(crosstalk)を遮断することができる。
アイソレータ２３０は、光導波路型ループ２２０に配置され、入力された多波長光を通過させ、その逆方向に進行する光は遮断する。
光帯域通過フィルタ２４０は、光導波路型ループ２２０に配置され、所定の波長帯域を有することにより、多波長光の波長帯域を決定するようになる。光帯域通過フィルタ２４０は、複数の薄膜を蒸着した多層薄膜フィルタ(multi-layer thin film filter)を利用することができる。
分岐部２５０(coupler)は第１乃至第３ポートを備え、光導波路型ループ２２０に配置されて、第１ポートへ入力された多波長光の一部を第２ポートを通じて出力し、その残りは、第２波長ルータ２１２の第４多重化ポートＲ１と連結された第３ポートを通じて出力する。分岐部２５０は、Ｙ−分岐結合器(Y-branch coupler)のような１×２光結合器(optical coupler)を利用することができる。
循環部２６０(circulator)は第１乃至第３ポートを備え、分岐部２５０から第１ポートへ入力された多波長光及び下向光信号を加入者側装置３１０へ伝送し、加入者側装置３１０から第２ポートへ受信された上向光信号を第３多重化ポートＬＮと連結された第３ポートを通じて出力する。
結合部２７０(WDM filter)は第１乃至第３ポートを備え、加入者側装置３１０から第２ポートへ受信された上向光信号を通過させ、循環部２６０から第１ポートへ入力された多波長光と第１波長ルータ２１１の第２多重化ポートＲＮと連結された第３ポートへ入力された下向光信号とを結合して加入者側装置３１０へ伝送する。結合部２７０は、波長多重化フィルタを利用することができる。
光送信部２８０(DTx)は、第１波長ルータ２１１の第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮと一対一に連結された複数の光送信器２８５を含み、複数の光送信器２８５から出力された相互に異なる波長のチャンネルは、第１波長ルータ２１１の第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮへ入力される。光送信器２８５は、大容量のデータが伝送される下向光信号に適合したＤＦＢレーザダイオードを利用することができる。
光受信部２９０(URx)は、第２波長ルータ２１２の第４逆多重化ポート群Ｒ２〜ＲＮと一対一に連結された複数の光受信器２９５を含み、第４逆多重化ポート群Ｒ２〜ＲＮを通じて入力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号に変換する。光受信器２９５は、フォトダイオードを利用することができる。
加入者側装置３１０は、中央局２００から多波長光及び下向光信号を受信し、多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、その各チャンネルを該当データ信号で変調し、変調されたチャンネルを上向光信号として多重化し、中央局２００へ伝送する。多波長光はレーザ光であるので、大容量のデータを変調して伝送することに適している。
図３は、図２に示した波長分割多重方式の受動型光通信網で使用される波長帯域を示す。第１波長ルータ２１１及び第２波長ルータ２１２は、同一のＦＳＲ(free spectral range)を有し、下向光信号の波長帯域４１０(downstream channels)もそのＦＳＲに合うように設定する。また、多波長光の波長帯域４２０(upstream channels)を下向光信号の波長帯域４１０とは異なる設定とすることにより、２つの帯域の光信号を同時に伝送できるようにする。光帯域通過フィルタ２４０の通過帯域４３０は、帯域反復周期ＦＳＲの整数倍で設定され、多波長光と上向光信号の波長帯域は同一である。
図４は、本発明の加入者側装置の第１実施例を示す。この加入者側装置５００は、波長多重化フィルタ５１０、波長ルータ５２０、複数の光受信器５３０、複数の循環器５４０、及び複数の変調器５５０を含む。
波長多重化フィルタ５１０は、第１乃至第３ポートを備え、中央局２００からの多波長光及び下向光信号を第１ポートに受信し、そして多波長光は第２ポートを通じて出力し、下向光信号は第３ポートを通じて出力する。また、第２ポートへ入力された上向光信号は、第１ポートを通じて中央局２００へ伝送する。
波長ルータ５２０は、第１多重化ポートＬ１及び第２多重化ポートＲＮと第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮ及び第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１とを備え、第１多重化ポートＬ１へ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１を通じて出力し、第２多重化ポートＲＮへ入力された下向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して第１逆多重化ポート群Ｌ２〜ＬＮを通じて出力する。波長ルータ５２０は、Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子のように周期性があり、多重化及び逆多重化を両方向に遂行できる素子を利用することができる。
複数の光受信器５３０は、第１逆多重化ポート群Ｌ１〜ＬＮと一対一に連結され、第１逆多重化ポート群Ｌ１〜ＬＮへ入力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号に変換する。光受信器５３０は、フォトダイオードを利用することができる。
複数の循環器５４０は、第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１と一対一に連結され、それぞれ第１乃至第３ポートを備える。各循環器５４０は、第２ポートへ入力されたチャンネルを第３ポートへ出力し、第１ポートへ入力されたチャンネルを第２ポートへ出力する。
複数の変調器５５０は、複数の循環器５４０と一対一に連結され、それぞれ該当循環器５４０の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して循環器５４０の第１ポートへ出力する。
図５は、本発明の加入者側装置の第２実施例を示す。この加入者側装置６００は、波長多重化フィルタ６１０、波長ルータ６２０、複数の光受信器６３０、及び複数のファブリーペローレーザダイオード(Fabry-Perot LD)６４０を含む。図５に示した加入者側装置６００は、図４に示した加入者側装置５００に比較して見ると、複数のファブリーペローレーザダイオード６４０を使用する点で差異があるだけなので、重複する説明は省略するものとする。
複数のファブリーペローレーザダイオード６４０は、波長ルータ６２０の第２逆多重化ポート群Ｒ１〜ＲＮ−１と一対一に連結され、それぞれ入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当データ信号で変調して出力する。従来では、非干渉性(non-coherent)自然放出光をスペクトル分割してファブリーペローレーザダイオードに注入(injection)することにより、ファブリーペローレーザの多重モードを１つのモードにロッキング(locking)する方法があるが、これは、高出力の自然放出光を必要とし、分割されたスペクトルの帯域幅が狭くなければならないので高度の技術を必要とする。しかし、本例の中央局２００で生成された多波長光を利用する場合、相対的に高出力及び狭帯域の光を複数のファブリーペローレーザダイオード６４０に注入することができるので、ロッキングの効率及び安定性を確保することができる。
図６は、本発明の加入者側装置の第３実施例を示す。この加入者側装置７００は、波長多重化器７１０、複数の波長多重化フィルタ７２０、複数の光受信器７５０、複数の循環器７３０、及び複数の変調器７４０を含む。
波長多重化器７１０は、１本の多重化ポートＬ１及び複数の逆多重化ポートＲ１〜ＲＮ−１を備え、多重化ポートＬ１へ入力された多波長光及び下向光信号をそれぞれ複数のチャンネルに逆多重化して複数の逆多重化ポートＲ１〜ＲＮ−１を通じて出力し、そして複数の逆多重化ポートＲ１〜ＲＮ−１へ入力されたチャンネルを多重化して中央局２００へ伝送する。
複数の波長多重化フィルタ７２０は、複数の逆多重化ポートＲ１〜ＲＮ−１と一対一に連結され、それぞれ第１乃至第３ポートを備える。それぞれの波長多重化フィルタ７２０において、第１ポートへ入力されたチャンネルのうち多波長光を構成するチャンネルは第２ポートを通じて出力され、下向光信号を構成するチャンネルは第３ポートを通じて出力され、そして第２ポートへ入力されたチャンネルは第１ポートを通じて出力される。
複数の循環器７３０は、複数の波長多重化フィルタ７２０と一対一に連結され、それぞれ第１乃至第３ポートを備える。それぞれの循環器７３０は、第２ポートへ入力されたチャンネルを第３ポートを通じて出力し、第１ポートへ入力されたチャンネルを第２ポートを通じて出力する。
複数の変調器７４０は複数の循環器７３０と一対一に連結され、該当循環器７３０の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して循環器７３０の第１ポートへ出力する。
複数の光受信器７５０は、複数の波長多重化フィルタ７２０と一対一に連結され、それぞれ該当波長多重化フィルタ７２０の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを電気信号に変換する。光受信器７５０は、フォトダイオードを利用することができる。
図７は、本発明の加入者側装置の第４実施例を示す。この加入者側装置８００は、波長多重化器８１０、複数の波長多重化フィルタ８２０、複数の光受信器８４０、及び複数のファブリーペローレーザダイオード８３０を含む。図７に示す加入者側装置８００は、図６に示した加入者側装置７００に比較してみると、複数のファブリーペローレーザダイオード８３０を使用する点で差異があるだけなので、重複する説明は省略するものとする。
複数のファブリーペローレーザダイオード８３０は、複数の波長多重化フィルタ８２０と一対一に連結され、それぞれ該当波長多重化フィルタ８２０の第２ポートを通じて入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当データ信号で変調して出力する。
以上、本発明の詳細な説明のため具体的な実施形態について説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。
従来技術による波長分割多重方式の受動型光通信網の構成を示す図。 本発明による波長分割多重方式の受動型光通信網の構成を示す図。 図２に示した波長分割多重方式の受動型光通信網で使用される波長帯域を示す図。 本発明の加入者側装置の第１実施例を示す図。 図５は、本発明の加入者側装置の第２実施例を示す図。 図６は、本発明の加入者側装置の第３実施例を示す図。 図７は、本発明の加入者側装置の第４実施例を示す図。
符号の説明
２００ 中央局
２１０ ルーティング部
２１１ 第１波長ルータ
２１２ 第２波長ルータ
２１３ 増幅器
２２０ 光導波路型ループ
２３０ アイソレータ
２４０ 光帯域通過フィルタ
２５０ 分岐部
２６０ 循環部（サーキュレータ）
２７０ 結合部
２８０ 光送信部
２９０ 光受信部
３００ 光ファイバリンク
３１０ 加入者側装置

Claims (19)

  1. 中央局と、
    光ファイバリンクを通じて前記中央局に連結され、波長分割多重化された光信号を利用して前記中央局と通信する加入者側装置と、を含む受動型光通信網において、
    前記中央局は、
    第１乃至第４多重化ポートを備え、前記第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、該複数のチャンネルをそれぞれ増幅した後に多重化して前記第１多重化ポートを通じて出力し、そして前記第３多重化ポートへ入力された上向光信号を逆多重化して出力し、下向光信号を構成するチャンネルを多重化して前記第２多重化ポートを通じて出力するルーティング部と、
    第１乃至第３ポートを備え、前記第１多重化ポートと第４多重化ポートとを連結する光導波路型ループに配置され、前記第１ポートへ入力された多波長光の一部を前記第２ポートを通じて出力し、その残りは、前記第４多重化ポートと連結された前記第３ポートを通じて出力する分岐部と、
    当該分岐部の第２ポートを通じて入力された多波長光を前記加入者側装置へ伝送し、前記加入者側装置から受信された上向光信号を前記第３多重化ポートへ出力する循環部と、
    を含むことを特徴とする受動型光通信網。
  2. 前記中央局は、
    前記加入者側装置から受信された上向光信号は前記循環部へ出力し、当該循環部から入力された多波長光及び前記ルーティング部の第２多重化ポートを通じて入力された下向光信号を結合して前記加入者側装置へ伝送する結合部と、
    相互に異なる波長のチャンネルを前記ルーティング部へ出力する光送信部と、
    をさらに含む請求項１記載の受動型光通信網。
  3. 前記中央局は、前記ルーティング部の第３多重化ポートを通じて入力された上向光信号から逆多重化された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号へ変換する光受信部をさらに含む請求項１記載の受動型光通信網。
  4. 前記中央局は、
    前記光導波路型ループに配置され、入力された多波長光を通過させ、その逆方向に進行する光は遮断するアイソレータと、
    前記光導波路型ループに配置され、所定の波長帯域を有する光帯域通過フィルタと、
    をさらに含む請求項1記載の受動型光通信網。
  5. 前記ルーティング部は、
    前記第３及び第４多重化ポートと第３及び第４逆多重化ポート群とを備え、前記第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して前記第３逆多重化ポート群を通じて出力し、前記第３多重化ポートへ入力された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して前記第４逆多重化ポート群を通じて出力する第２波長ルータと、
    前記第３逆多重化ポート群と一対一に連結され、それぞれ入力されたチャンネルを増幅して出力する複数の光増幅器と、
    前記第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備え、前記第２逆多重化ポート群へ入力された前記光増幅器による増幅チャンネルを多重化して前記第１多重化ポートを通じて出力し、前記第１逆多重化ポート群へ入力されたチャンネルを多重化して前記第２多重化ポートを通じて出力する第１波長ルータと、
    を含む請求項１記載の受動型光通信網。
  6. 前記光増幅器のうちの少なくとも１つは、エルビウム添加光ファイバを含む請求項５記載の受動型光通信網。
  7. 前記光増幅器のうち少なくとも１つは、エルビウム添加光ファイバにポンピング光を提供するためのポンピング光源をさらに含む請求項６に記載の受動型光通信網。
  8. 中央局と、
    光ファイバリンクを通じて当該中央局に連結され、波長分割多重化された光信号を利用して当該中央局と通信する加入者側装置と、を含む受動型光通信網において、
    前記中央局は、多波長光とデータ信号により変調された下向光信号とを前記加入者側装置へ伝送し、また前記加入者側装置から上向光信号を受信し、
    前記加入者側装置は、前記中央局から前記多波長光及び前記下向光信号を受信し、前記多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して該各チャンネルを該当データ信号で変調し、該変調されたチャンネルを前記上向光信号として多重化して、前記中央局へ伝送するものであり、
    さらに、当該加入者側装置は、
    第１乃至第３ポートを備え、前記多波長光及び下向光信号を前記第１ポートを通じて受信し、
    前記多波長光は前記第２ポートへ出力し、前記下向光信号は前記第３ポートへ出力し、
    前記第２ポートへ入力された上向光信号を前記第１ポートを通じて伝送する波長多重化フィルタと、
    第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備え、前記波長多重化フィルタの第２ポートと連結された前記第１多重化ポートへ入力された前記多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して前記第２逆多重化ポート群を通じて出力し、前記波長多重化フィルタの第３ポートと連結された前記第２多重化ポートへ入力された前記下向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して前記第１逆多重化ポート群を通じて出力する波長ルータと、
    を含むことを特徴とする受動型光通信網。
  9. 前記加入者側装置は、
    前記波長ルータの第１逆多重化ポート群を通じて出力された複数のチャンネルをそれぞれ電気信号へ変換する複数の光受信器と、
    第１乃至第３ポートを備え、それぞれ前記波長ルータの該当第２逆多重化ポートに連結され、前記第２ポートへ入力されたチャンネルを前記第３ポートを通じて出力し、前記第１ポートへ入力されたチャンネルを前記第２ポートを通じて出力する複数の光循環器と、
    それぞれ該当する前記光循環器に連結され、前記光循環器の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して前記光循環器の第１ポートへ出力する複数の変調器と、
    をさらに含む請求項８記載の受動型光通信網。
  10. 前記加入者側装置は、
    前記光循環器と前記変調器に替えて、
    それぞれ前記波長ルータの該当第２逆多重化ポートに連結され、入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当
    データ信号で変調して出力する複数のファブリーペローレーザダイオードと、
    を含む請求項９記載の受動型光通信網。
  11. 中央局と、
    光ファイバリンクを通じて当該中央局に連結され、波長分割多重化された光信号を利用して当該中央局と通信する加入者側装置と、を含む受動型光通信網において、
    前記中央局は、多波長光とデータ信号により変調された下向光信号とを前記加入者側装置へ伝送し、また前記加入者側装置から上向光信号を受信し、
    前記加入者側装置は、前記中央局から前記多波長光及び前記下向光信号を受信し、前記多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して該各チャンネルを該当データ信号で変調し、該変調されたチャンネルを前記上向光信号として多重化して、前記中央局へ伝送するものであり、
    さらに、当該加入者側装置は、
    多重化ポートと複数の逆多重化ポートを備え、前記多重化ポートへ入力された多波長光及び下向光信号をそれぞれ複数のチャンネルに逆多重化して前記複数の逆多重化ポートを通じて出力し、前記複数の逆多重化ポートへ入力されたチャンネルを多重化して中央局へ伝送する波長多重化器と、
    それぞれ該当する前記逆多重化ポートに連結され、第１ポートへ入力されたチャンネルのうち前記多波長光を構成するチャンネルは第２ポートを通じて出力し、前記下向光信号を構成するチャンネルは第３ポートを通じて出力し、そして前記第２ポートへ入力されたチャンネルを前記第１ポートを通じて出力する複数の波長多重化フィルタと、
    それぞれ該当する前記波長多重化フィルタに連結され、第２ポートへ入力されたチャンネルを第３ポートを通じて出力し、第１ポートへ入力されたチャンネルを前記第２ポートを通じて出力する複数の光循環器と、
    それぞれ該当する前記光循環器に連結され、前記光循環器の第３ポートを通じて入力されたチャンネルを該当データ信号で変調して前記光循環器の第１ポートへ出力する複数の変調器と、
    を含むことを特徴とする受動型光通信網。
  12. 前記加入者側装置は、
    前記光循環器と前記変調器に替えて、
    それぞれ該当する前記波長多重化フィルタの第２ポートに連結され、入力されたチャンネルにより自己ロッキングされることにより、自己ロッキングされた波長のチャンネルを該当データ信号で変調して出力する複数のファブリーペローレーザと、
    それぞれ該当する前記波長多重化フィルタの第３ポートに連結され、入力されたチャンネルを電気信号に変換する複数の光受信器と、
    を含む請求項１１記載の受動型光通信網。
  13. 中央局と、当該中央局に向かう上向通信と自分に向かう下向通信のために当該中央局に連結される少なくとも１つの加入者側装置との間の光通信方法において、
    第１乃至第４多重化ポートを備えるルーティング部により、前記第４多重化ポートへ入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化し、該複数のチャンネルをそれぞれ増幅した後に多重化して前記第１多重化ポートを通じて出力し、また、前記第３多重化ポートへ入力された上向光信号を逆多重化して出力し、下向光信号を構成するチャンネルを多重化して前記第２多重化ポートを通じて出力する過程と、
    前記第１及び第４多重化ポートを連結する光導波路型ループに配置され、第１乃至第３ポートを備える分岐部により、前記第１ポートへ入力された多波長光の一部を前記第２ポートを通じて出力し、その残りは、前記第４多重化ポートに連結された前記第３ポートを通じて出力する過程と、
    前記分岐部の第２ポートから出力された多波長光を前記加入者側装置へ伝送する過程と、
    前記加入者側装置から受信した上向光信号を前記第３多重化ポートへ入力する過程と、
    を含むことを特徴とする光通信方法。
  14. 下向光信号を構成するチャンネルとして相互に異なる波長のチャンネルをルーティング部へ入力し、第２多重化ポートを通じて多重化し出力する過程と、
    第１乃至第３ポートを備えた循環部により、前記分岐部の第２ポートから前記第１ポートへ入力された多波長光を前記第２ポートから出力し、前記第２ポートへ入力された上向光信号を前記第３ポートからルーティング部の第３多重化ポートへ入力する過程と、
    加入者側装置から受信した上向光信号を前記循環部の第２ポートへ入力し、前記循環部の第２ポートから入力された多波長光を、前記ルーティング部の第２多重化ポートから入力された下向光信号と結合し、該結合後の信号を前記加入者側装置へ伝送する過程と、
    を含む請求項１３記載の光通信方法。
  15. 前記第３多重化ポートを通じて入力された上向光信号から逆多重化されたチャンネルのそれぞれを電気信号に変換する過程をさらに含む請求項１４記載の光通信方法。
  16. 前記光導波路型ループに入力された多波長光と反対に進行する光を遮断する過程と、
    少なくとも１つの所定の波長に基づいて前記光導波路型ループに入力された多波長光を帯域通過フィルタリングする過程と、
    をさらに含む請求項１３記載の光通信方法。
  17. 前記第３及び第４多重化ポートと第３及び第４逆多重化ポート群とを備える第２波長ルータにより、前記第４多重化ポートから入力された多波長光を複数のチャンネルに逆多重化して前記第３逆多重化ポート群を通じて出力し、前記第３多重化ポートから入力された上向光信号を複数のチャンネルに逆多重化して前記第４逆多重化ポート群を通じて出力する過程をさらに含む請求項１３記載の光通信方法。
  18. 前記第３逆多重化ポート群に連結された複数の光増幅器を利用して、入力された複数のチャンネルを増幅して出力する過程をさらに含む請求項１３記載の光通信方法。
  19. 前記第１及び第２多重化ポートと第１及び第２逆多重化ポート群とを備える第１波長ルータにより、前記第２逆多重化ポート群へ入力された光増幅器による増幅チャンネルを多重化して前記第１多重化ポートを通じて出力し、前記第１逆多重化ポート群へ入力されたチャンネルを多重化して前記第２多重化ポートを通じて出力する過程をさらに含む請求項１８記載の光通信方法。
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