JP4597578B2 - １芯双方向光波長多重伝送システム及び送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、１芯の光ファイバで送信及び受信する１芯双方向光波長多重伝送システム及び同システムに用いられる送受信装置の構成に関するものである。

近年、大容量の光通信システムとして、波長の異なる複数の光信号を多重化して光ファイバにより伝送する光波長多重伝送システムが用いられている。この光波長多重伝送システムにおいて使用される波長としては、ＩＴＵ（国際電気通信連合）により勧告されている波長間隔の等しい複数の波長が使用されている。この光波長多重伝送システムを応用し、光信号を比較的短い伝送距離で１芯の光ファイバを用いて送信及び受信する１芯双方向光波長多重伝送システムも開発されている。この１芯双方向光波長多重伝送システムでも、波長間隔の等しい複数の光信号が送受信されている。

１芯双方向光波長多重伝送システムの第１の従来技術を図５を用いて説明する。図５は、１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例について説明する図である。図５において１芯双方向光波長多重伝送システムは、送受信装置１９１及び１９２を備え、両者は光ファイバ１１１で接続されている。

送受信装置１９１は、送信回路１２１〜１２４を含む複数の送信回路と、受信回路１３１〜１３４を含む複数の受信回路と、合分波器１１２とを備えている。送信回路１２１、１２２、１２３、１２４の出力端子は、それぞれ合分波器１１２へ接続されている。受信回路１３１、１３２、１３３、１３４の入力端子は、それぞれ合分波器１１２へ接続されている。合分波器１１２は、光ファイバ１１１と接続されている。光ファイバ１１１は送受信装置１９２と接続されている。

送受信装置１９２は、送信回路１２１〜１２４を含む複数の送信回路と、受信回路１３１〜１３４を含む複数の受信回路と、合分波器１１３とを備えている。送信回路１４１、１４２、１４３、１４４の出力端子は、それぞれ合分波器１１３へ接続されている。受信回路１５１、１５２、１５３、１５４の入力端子は、それぞれ合分波器１１３へ接続されている。合分波器１１３は、光ファイバ１１１と接続されている。光ファイバ１１１は送受信装置１９１と接続されている。

図５では、送受信装置１９１及び１９２に備わる複数の送信回路及び受信回路のうち、送信回路１２１〜１２４及び１４１〜１４４、受信回路１３１〜１３４及び１５１〜１５４を例示して説明する。また、図５に示されているＬ１〜Ｌ８は、波長の短い順に並んだ波長間隔の等しい光信号の波長である。

送信装置１９１及び１９２の機能及び動作を送受信装置１９１の送信する光信号を用いて説明する。送信回路１２１〜１２４は、波長Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７の光信号を合分波器１１２に出力する。合分波器１１２は、波長Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７の光信号を合波し、光ファイバ１１１へ出力する。光ファイバ１１１は、合波された光信号を送受信装置１９２へ伝送する。合分波器１１３は、送受信装置１９２に伝送された波長Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７の光信号を分波して出力する。受信回路１５１、１５２、１５３、１５４は、波長Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７の光信号をそれぞれ受信する。

送信装置１９１及び１９２の動作を送受信装置１９２の送信する光信号を用いて説明する。送信回路１４１〜１４４は、波長Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８の光信号を合分波器１１３に出力する。合分波器１１３は、波長Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８の光信号を合波し、光ファイバ１１１へ出力する。光ファイバ１１１は、合波された光信号を送受信装置１９１へ伝送する。合分波器１１２は、送受信装置１９１に伝送された波長Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８の光信号を分波して出力する。受信回路１３１、１３２、１３３、１３４は、波長Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８の光信号をそれぞれ受信する。

合分波器１１２及び１１３として、アレイ導波路回折格子型合分波器が用いられている。アレイ導波路回折格子型合分波器は、異なる複数の波長の光信号を同時に合波及び分波することができる。このアレイ導波路回折格子型合分波器を用い、伝搬方向が異なる光信号の波長を一致させないことにより、１芯の光ファイバで送信及び受信する。

複数の異なる波長の光信号を１芯の光ファイバで伝送する際、２つの光信号の相互作用による四光波混合という光混合現象が発生する。四光波混合は、異なる波長Ｌ１及びＬ２（但し、Ｌ１＜Ｌ２。）の光信号があるとき、Ｌ１、Ｌ２の波長間隔と波長間隔の等しい長波長側の波長（Ｌ２＋｜Ｌ１−Ｌ２｜）に出力光を発生させる。四光波混合は、波長Ｌ１及びＬ２の波長の差が小さいほど相互作用が大きいため、波長Ｌ１とＬ２とが最も近いときに四光波混合によって発生する出力光は最大となる。

さらに四光波混合による出力光は、同じ方向に伝送される２つの光信号で生じるとき、その２つの光信号と同じ方向に伝搬される。このため、四光波混合による出力光と、光ファイバを伝送する光信号のいずれかと、が同じ波長かつ同じ方向であるとき、四光波混合による出力光は光信号に重層されて雑音信号となる。よって、同じ方向に伝送されかつ波長の最も近い２つの光信号の四光波混合によって生じる出力光が、光ファイバを伝送する光信号のいずれかと同じ波長かつ同じ方向に伝送されるとき、四光波混合による出力光は最も大きな雑音信号となる。

従来の１芯双方向光波長多重伝送システムにおける光信号と四光波混合による雑音信号とについて図６を用いて説明する。以下、四光波混合による雑音信号を「雑音信号」と略記する。図６（ａ）は、送受信装置１９１から送信された波長Ｌ１及びＬ３の光信号による雑音信号について説明する図である。図６（ｂ）は、送受信装置１９２から送信された波長Ｌ３及びＬ５の光信号による雑音信号について説明する図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は共に、横軸に波長、縦軸に光信号の強度が示されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）の横軸に示したＬ１〜Ｌ８は、前述の図５で説明した光信号の波長を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、実線を用いて表されているのは送受信装置から送信された光信号であり、点線で表されているのは雑音信号である。

波長Ｌ１〜Ｌ８は同じ波長間隔で並んだ連続した波長である。図６（ａ）に示した波長Ｌ１及びＬ３の光信号は同じ方向に伝送されるので、それらの光信号により、波長（Ｌ３＋｜Ｌ１−Ｌ３｜）の出力光が発生する。すなわち波長Ｌ５に雑音信号が発生する。波長Ｌ５の光信号は波長Ｌ１及びＬ３と同じ方向に伝送されるため、波長Ｌ５の雑音信号は波長Ｌ５の光信号に重畳される。同様に、図６（ｂ）に示した波長Ｌ３及びＬ５の光信号は同じ方向に伝送されるので、それらの光信号により、波長（Ｌ５＋｜Ｌ３−Ｌ５｜）の出力光が発生する。すなわち波長Ｌ７に雑音信号が発生する。波長Ｌ７の光信号も波長Ｌ３及びＬ５と同じ方向に伝送されるため、波長Ｌ７の雑音信号は波長Ｌ７の光信号に重畳される。ここで、波長Ｌ５の光信号は雑音信号が重畳されている。そのため、波長Ｌ７の光信号は、波長Ｌ１及びＬ３並びに波長Ｌ３及びＬ５による雑音信号が重畳されている。同様に、波長Ｌ９（不図示）の光信号は、波長Ｌ１及びＬ３、波長Ｌ３及びＬ５並びに波長Ｌ５及びＬ７による雑音信号が重層されている。

一方、第２の従来技術として、光信号同士による四光波混合ではないが、四光波混合による雑音信号を軽減する１芯双方向光波長多重伝送システムもある（例えば、特許文献１参照。）。この１芯双方向光波長多重伝送システムでは、送受信装置にラマン励起光源を備え、光信号をラマン励起光源で励起して光ファイバへ出力する構成となっている。零分散周波数をｆ₀、第１の光信号の周波数をｆ_s1、第２の光信号の周波数をｆ_s2、第１のラマン励起光の周波数をｆ_p1、第２のラマン励起光の周波数をｆ_p2としたとき、｜ｆ_s1−ｆ₀｜≠｜ｆ_p2−ｆ₀｜かつ｜ｆ_s2−ｆ₀｜≠｜ｆ_p1−ｆ₀｜の条件式が成立するような、ｆ_s1、ｆ_s2、ｆ_p1、ｆ_p2およびｆ₀となるように、ｆ_s1、ｆ_s2、ｆ_p1、ｆ_p2、ｆ₀を選択する。このように、送信する波長ごとにラマン励起光の周波数を制御する。ただし、この１芯双方向光波長多重伝送システムでは、伝送方向によって異なる波長帯を用いる。例えば上り方向に１５８０ｎｍ帯、下り方向では１５５０ｎｍ帯を使用する。このため、１つの送受信装置に送信回路と受信回路とで異なる波長帯を制御するための回路が備わり、回路が複雑になっていた。
特開２００３−２７３８１１号公報。

第１の従来技術は、光信号同士で生じた四光波混合により発生した雑音信号が光信号に重層され、雑音信号が重畳された光信号の四光波混合光により雑音信号が発生する雑音信号の累積がされるため、ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じる問題が生じていた。

第２の従来技術では、同一方向に伝送するラマン励起光と光信号との間で発生する四光波混合を軽減するのみである。このため、同じ方向に光ファイバを伝送する光信号同士の間での四光波混合は軽減されなかった。

したがって本発明は、波長間隔の等しい光信号を１芯の光ファイバで送信及び受信する１芯双方向光波長多重伝送システムにおいて上記課題を解決するものであり、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することのできる１芯双方向光波長多重伝送システム及び同システムに用いられる送受信装置の提供を目的とする。

本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システム及び同システムに用いられる送受信装置は、１芯の光ファイバで伝送して送信及び受信する波長間隔の略等しい光信号を、複数の連続する波長の組ごとに異なる伝送方向で伝送する。例えば、波長の短い順に並んだ波長Ｌ１〜Ｌ１２（但し、Ｌ１〜Ｌ１２は波長を表す。）の波長間隔の等しい光信号を光ファイバで伝送するとき、一方向へ波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９の光信号を伝送し、反対方向へ波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２の光信号を送信する。このように、光信号の組ごとに上り方向と下り方向とが交互になった波長配置によって構成される。

一方向へ伝送される波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号の間で発生した雑音信号は、波長Ｌ３の光信号へ重層される。しかし、波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号による雑音信号が発生する波長は、波長（Ｌ３＋｜Ｌ１−Ｌ３｜）が最大である。波長Ｌ１〜Ｌ１２は波長間隔が等しいので、波長（Ｌ３＋｜Ｌ１−Ｌ３｜）は波長Ｌ５に相当するが、波長Ｌ５は波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号とは異なる方向へ伝送されるので、雑音信号は重層されない。このように、波長間隔の略等しい光信号を複数の連続する波長の組ごとに異なる伝送方向で伝送することにより、同一の光信号の組に含まれる光信号同士の間で発生した四光波混合による雑音信号が他の光信号の組に含まれる光信号に重層されるのを防ぐことができる。その結果、雑音信号が累積して光信号に重層され、光ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することができる。

１つの光信号の組に含まれる光信号が３つ以上あるとき、四光波混合により雑音信号が発生し、その雑音信号が同じ光信号の組に含まれる光信号に重層される。しかし、１つの光信号の組に含まれる光信号同士でも雑音信号が光信号に重層されないことが好ましい。このため、光信号の組を構成する複数の連続した波長の光信号は連続した２つの波長の光信号にすることが好ましい。例えば、波長の短い順に並んだ波長Ｌ１〜Ｌ１２（但し、Ｌ１〜Ｌ１２は波長を表す。）の波長間隔の等しい光信号を光ファイバで伝送するとき、一方向へ波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１０の光信号を伝送し、反対方向へ波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ１１、Ｌ１２の光信号を送信する。

１つの光信号の組に含まれる光信号が２つであることによって、同じ方向に伝送される最近接の波長の光信号による雑音信号の伝送方向を、その雑音信号と同じ波長の光信号の伝送方向と異なる方向にすることができる。これにより最も強い四光波混合による出力光が光信号に重層されるのを防ぐことができる。また、波長Ｌ１及びＬ２と同じ方向に伝送される光信号のなかで、次に強い四光波混合による出力光が発生するのは、例えば波長Ｌ２及びＬ５による光信号である。しかし、波長Ｌ２及びＬ５により出力光が発生するのは、波長（Ｌ５＋｜Ｌ２−Ｌ５｜）に相当する波長Ｌ８である。波長Ｌ８の光信号は、波長Ｌ２及びＬ５とは光ファイバを伝送する方向が異なる。さらに波長Ｌ１及びＬ２と同じ方向に伝送される光信号のなかで、次に強い四光波混合による出力光が発生するのは、例えば波長Ｌ１及びＬ５による光信号である。波長Ｌ１及びＬ５の四光波混合により波長（Ｌ５＋｜Ｌ１−Ｌ５｜）に出力光が発生する。波長（Ｌ５＋｜Ｌ１−Ｌ５｜）に相当する波長Ｌ９の光信号は波長Ｌ１及びＬ５と光ファイバを伝送する方向が同じであるので、波長Ｌ９の光信号に雑音信号が重層される。しかし、波長Ｌ１とＬ５とは波長が離れているため、波長Ｌ９の光信号に重層される雑音信号は小さい。したがって、雑音信号が累積して光信号に重層されるのを防ぎ、かつ近接した波長の光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号を防ぐことができるため、光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号をさらに軽減することができる。

具体的には、本発明に係る送受信装置は、波長間隔の略等しくかつ隙間なく配列された９波以上の光信号を１芯の光ファイバで送信及び受信する１芯双方向光波長多重伝送システムに用いられる送受信装置であって、連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバに送信する複数の送信回路と、連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバから受信する複数の受信回路と、を備え、前記複数の送信回路の送信波長と前記複数の受信回路の受信波長は、前記波長間隔の略等しい複数の光信号の波長のうちの異なる波長に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る送受信装置は、略等しい波長間隔で連続して並んだ複数の波長の光信号を送受信する。ここで連続とは、波長間隔の略等しい波長が隙間なく隣接して続いている状態を意味する。本送受信装置は、前記複数の送信回路は、前記受信回路の受信する光信号の波長に隣接する波長を含む複数の連続した波長の光信号をそれぞれ送信し、前記複数の受信回路は、前記送信回路の送信する光信号の波長に隣接する波長を含む複数の連続した波長の光信号をそれぞれ受信することにより、波長間隔の略等しい光信号を複数の連続する波長の組ごとに異なる伝送方向で伝送する。これにより、同一の光信号の組に含まれる光信号同士の間で発生した四光波混合による雑音信号が他の光信号の組に含まれる光信号に重層されるのを防ぐことができる。その結果、雑音信号が累積して光信号に重層され、光ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することができる。

本発明により、連続する２波長の光信号を連続する２波長おきに送信及び受信するので、同じ光信号の組に含まれる光信号により生じる雑音信号をなくすことができる。さらにその連続した２つの波長の光信号から発生する雑音信号の他の光信号の組への累積を防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号をさらに軽減することができる。

本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムは、波長間隔の略等しくかつ隙間なく配列された９波以上の光信号を１芯の光ファイバで送信及び受信する対向する１対の送受信装置を備える１芯双方向光波長多重伝送システムであって、前記送受信装置は、それぞれ、連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバに送信する複数の送信回路と、連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバから受信する複数の受信回路と、を備え、前記複数の送信回路の送信波長と前記複数の受信回路の受信波長は、前記波長間隔の略等しい複数の光信号の波長のうちの異なる波長に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムは、略等しい波長間隔で連続して並んだ複数の波長の光信号を送受信する。ここで連続とは、波長間隔の略等しい波長が隙間なく隣接して続いている状態を意味する。複数の送信回路が、同じ送受信装置に備わる受信回路の受信する光信号の波長に隣接する波長を含む複数の連続した波長の光信号をそれぞれ送信し、複数の受信回路が、同じ送受信装置に備わる送信回路の送信する光信号の波長に隣接する波長を含む複数の連続した波長の光信号をそれぞれ受信することにより、波長間隔の略等しい光信号を、複数の連続する波長の組ごとに異なる伝送方向で伝送する。これにより、同一の光信号の組に含まれる光信号同士の間で発生した四光波混合による雑音信号を、他の光信号の組に含まれる光信号に重層されるのを防ぐことができる。その結果、雑音信号が累積して光信号に重層され、光ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することができる。

本発明により、連続する２波長の光信号を連続する２波長おきに送信及び受信するので、同じ光信号の組に含まれる光信号により生じる雑音信号をなくすことができる。さらにその連続した２つの波長の光信号から発生する雑音信号の他の光信号の組への累積を防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号をさらに軽減することができる。

本発明により、四光波混合による光信号の劣化を軽減することのできる１芯双方向光波長多重伝送システム及び同システムに用いられる送受信装置の提供が可能になる。

以下、本発明の実施例について、図面の参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例を図１に示す。図１において、９１、９２は送受信装置、１１は光ファイバ、２１〜２５、４１〜４３は送信回路、３１〜３３、５１〜５５は受信回路、１２、１３は合分波器である。送受信装置９１は、送信回路２１〜２５を含む複数の送信回路と、受信回路３１〜３３を含む複数の受信回路と、合分波器１２とを備えている。図１に示されているＬ１〜Ｌ８は、波長の短い順に並んだ波長間隔の略等しい光信号の波長を示す。

送受信装置９１について説明する。送受信装置９１は、送信回路２１〜２５を含む異なる波長の光信号を送信する複数の送信回路と、受信回路３１〜３３を含む異なる波長の光信号を受信する複数の受信回路と、前記送信回路が送信する光信号を合波し、前記受信回路が受信する光信号に分波する合分波器１２と、を備える。

本実施形態では、送受信装置９１に備わる複数の送信回路及び受信回路のうち、送信回路２１〜２５、受信回路３１〜３３を例示して説明する。送受信装置９２についても同様であり、送受信装置９２に備わる複数の送信回路及び受信回路のうち、送信回路４１〜４３、受信回路５１〜５５を例示して説明する。

送信回路２１〜２５の出力端子は、それぞれ合分波器１２へ接続されている。受信回路３１〜３３の入力端子は、それぞれ合分波器１２へ接続されている。合分波器１２は、光ファイバ１１と接続されている。

送信回路２１〜２５は、それぞれ異なる波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送信する。複数の送信回路２１〜２３の送信する光信号の波長は、受信回路３１の受信する光信号の波長Ｌ４に隣接する波長Ｌ３を含む連続した波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３である。複数の送信回路２４、２５、２６（不図示）の送信する光信号の波長は、受信回路３３の受信する光信号の波長Ｌ６に隣接する波長Ｌ７を含む連続した波長Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９（不図示）である。送信回路２１〜２５は、電気信号を波長間隔の略等しい波長のうちの特定の波長の光信号に変換できるものである。

受信回路３１〜３３は、それぞれ異なる波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を受信する。受信回路３１〜３３の受信する光信号の波長は、複数の送信回路２１〜２５の送信する光信号の波長Ｌ３に隣接する波長Ｌ４を含む連続した波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６である。受信回路３１〜３３は、光信号を電気信号に変換することのできるものである。

合分波器１２は、送信回路２１〜２５が送信する光信号を合波し、受信回路３１〜３３が受信する光信号に分波するものである。一方から異なる波長の複数の光信号を入射して、他方からそれら異なる波長の合波された１つの光信号を出力できるものであり、かつ前記他方から異なる波長の合波された１つの光信号を入射して、前記一方からそれら異なる波長を分波された複数の光信号を出力できるものである。このようなものに、アレイ導波路回折格子がある。

光ファイバ１１は、波長多重した光信号を伝送するものである。光信号を伝送できる従来のものでよい。

送受信装置９１の動作について説明する。送信回路２１〜２５はそれぞれ、波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送信して、合分波器１２へ出力する。合分波器１２は波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を合波して、光ファイバ１１へ出力する。光ファイバ１１は、波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送受信装置９２へ伝送する。一方、光ファイバ１１は送受信装置９２から送信された波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を伝送する。合分波器１２は、光ファイバ１１が伝送した波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を波長Ｌ４の光信号と、波長Ｌ５の光信号と、波長Ｌ６の光信号とに分波する。受信回路３１〜３３は、それぞれ波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を受信する。以上が送受信装置９１の動作である。

四光波混合による雑音信号は、１芯の光ファイバを同じ方向に伝送する２つの光信号があるとき、それらの波長間隔と等しい波長間隔を隔てた長波長側に発生する。すなわち、図１で説明した波長間隔の略等しい波長Ｌ１〜Ｌ８の光信号では、例えば、波長Ｌ１とＬ２の光信号により波長Ｌ３に、波長Ｌ１とＬ３の光信号により波長Ｌ５に、波長Ｌ１とＬ４の光信号により波長Ｌ８に、それぞれ四光波混合による雑音信号が発生する。

上記の送受信装置９１及び９２から構成される１芯双方向光波長多重伝送システムにおいて発生する四光波混合による雑音信号と光信号について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、送受信装置９１から送信され、送受信装置９２で受信される波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号から発生する四光波混合による雑音信号について説明する図である。図２（ｂ）は、送受信装置９２から送信され、送受信装置９１で受信される波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号から発生する四光波混合による雑音信号について説明する図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は共に、横軸に波長、縦軸に光信号の強度が示されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）の横軸に示したＬ１〜Ｌ８は、前述の図１で説明した光信号の波長を示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、実線を用いて表されているのは送受信装置９１、９２から送信された光信号であり、点線で表されているのは四光波混合による雑音信号である。また、以下「雑音信号」とは、四光波混合による雑音信号を表す。

図２（ａ）に示した波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号は、同じ方向に伝送される。このため波長Ｌ１、Ｌ２の波長間隔と波長間隔の等しい長波長側の波長である波長Ｌ３に、雑音信号が発生する。また、波長Ｌ２、Ｌ３の波長間隔と波長間隔の等しい長波長側の波長である波長Ｌ４に、雑音信号が発生する。波長Ｌ３の光信号は波長Ｌ１、Ｌ２と同じ方向に伝送されるため、波長Ｌ３の光信号と波長Ｌ１及びＬ２の光信号による雑音信号とは重畳される。しかし、波長Ｌ４の光信号は波長Ｌ２、Ｌ３と同じ方向には伝送されないので、波長Ｌ４の光信号と波長Ｌ２及びＬ３の光信号による雑音信号とは重畳されない。また、波長Ｌ１、Ｌ３の光信号による雑音信号は波長Ｌ５に発生するが、波長Ｌ５の光信号は波長Ｌ１、Ｌ３の光信号とは伝送方向が異なるので雑音信号が重畳されない。さらに波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号は、波長Ｌ７、Ｌ８の光信号とは伝送方向が異なる。このため、送受信装置９１から送信される波長Ｌ７、Ｌ８の光信号は、波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号による雑音信号が重層されない。

前述したように、四光波混合による雑音信号は、１芯の光ファイバを同じ方向に伝送する２つの光信号があるとき、それらの波長間隔と等しい波長間隔を隔てた長波長側に発生する。すなわち、波長Ｌ１とＬ７の光信号でも発生しうる。しかし、四光波混合は近接する連続した波長の光信号に顕著に現れる現象であり、波長間隔の離れた光信号で四光波混合による雑音信号が発生しても光信号への影響は少ない。したがって、送受信装置９１から送信され、送受信装置９２で受信される波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号について、雑音信号が重層されるのは波長Ｌ３の光信号のみとなる。同様にして、送受信装置９２から送信され、送受信装置９１で受信する波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号について、雑音信号が重層されるのは波長Ｌ６の光信号のみとなる。

以上説明したように、波長間隔の略等しい光信号を複数の連続する波長の組ごとに異なる伝送方向で伝送することにより、同一の光信号の組に含まれる光信号同士の間で発生した四光波混合による雑音信号が他の光信号の組に含まれる光信号に重層されるのを防ぐことができる。その結果、雑音信号が累積して光信号に重層され、光ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することのできる送受信装置が可能になる。

さらに、送受信装置９２について図１を用いて説明する。送受信装置９２は、異なる波長の光信号を送信する送信回路４１〜４３と、異なる波長の光信号を受信する受信回路５１〜５５と、送信回路４１〜４３が送信する光信号を合波し、受信回路５１〜５５が受信する光信号に分波する合分波器１３と、を備える。送信回路４１〜４３の出力端子は、それぞれ合分波器１３へ接続されている。受信回路５１〜５５の入力端子は、それぞれ合分波器１３へ接続されている。合分波器１３は、光ファイバ１１と接続されている。

送信回路４１〜４３は、それぞれ異なる波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送信する。送信回路４１〜４３は、送受信装置９１に備わる受信回路３１〜３３の受信する光信号の波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号をそれぞれ送信する。送信回路４１〜４３は、電気信号を波長間隔の略等しい波長の光信号に変換できるものであればよい。

受信回路５１〜５５は、それぞれ異なる波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を受信する。受信回路５１〜５５は、送受信装置９１に備わる送信回路２１〜２５の送信する光信号の波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号をそれぞれ受信する。受信回路５１〜５５は、光信号を電気信号に変換することのできるものである。

合分波器１３は、送信回路４１〜４３が送信する光信号を合波し、受信回路５１〜５５が受信する光信号に分波するものである。その他の機能については前述の合分波器１２と同様でよい。

送受信装置９２の動作について説明する。送信回路４１〜４３はそれぞれ、波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送信して、合分波器１３へ出力する。合分波器１３は波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を合波して、光ファイバ１１へ出力する。光ファイバ１１は、波長Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送受信装置９１へ伝送する。

一方、光ファイバ１１は送受信装置９１から送信された波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を伝送する。合分波器１３は、光ファイバ１１が伝送した波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を波長Ｌ１の光信号と、波長Ｌ２の光信号と、波長Ｌ３の光信号と、波長Ｌ７の光信号と、波長Ｌ８の光信号とに分波する。受信回路５１〜５５は、それぞれ波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８の光信号を受信する。以上が送受信装置９２の動作である。

上記の構成により、送受信装置９１を用いて１芯の光ファイバで送信及び受信することのできる１芯双方向光波長多重伝送システムが可能となる。この１芯双方向光波長多重伝送システムにより、雑音信号が累積して光信号に重層され、光ファイバを伝送する光信号の全体に信号の劣化が生じるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による光信号の劣化を軽減することのできる１芯双方向光波長多重伝送システムが可能になる。

なお、送受信装置が送信する複数の連続した波長の光信号は３つに限定するものではない。送受信装置が送信する複数の連続した波長の光信号は複数であればよい。これにより、上記実施形態にて説明したように、四光波混合による雑音信号と、該雑音信号と同じ波長の光信号と、が同じ方向に伝送されるのは、送受信装置から送信される複数の連続した波長の範囲内に限られる。そのため、雑音信号が波長多重された光信号の全体にわたり累積して重畳されることはない。したがって、四光波混合による雑音信号により生じる光信号の劣化を軽減することができる。

（実施形態２）
本実施形態では、前述の実施形態１で説明した送受信装置９１及び９２に備わる複数の送信回路により送信され又は複数の受信回路により受信される連続した波長の光信号が連続した２つの波長の光信号である場合について説明する。本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例を図３に示す。図３において、９３、９４は送受信装置、１１は光ファイバ、２１〜２４、４１〜４４は送信回路、３１〜３４、５１〜５４は受信回路、１２、１３は合分波器である。送受信装置９３は、送信回路２１〜２４を含む複数の送信回路と、受信回路３１〜３４を含む複数の受信回路と、合分波器１２とを備えている。図１に示されているＬ１〜Ｌ８は、波長の短い順に並んだ波長間隔の略等しい光信号の波長を示す。

本実施形態では、送受信装置９３に備わる複数の送信回路及び受信回路のうち、送信回路２１〜２４、受信回路３１〜３４を例示して説明する。送受信装置９４についても同様であり、送受信装置９４に備わる複数の送信回路及び受信回路のうち、送信回路４１〜４３、受信回路５１〜５４を例示して説明する。

まず、送受信装置９３について説明する。送受信装置９３は、異なる波長の光信号を送信する送信回路２１〜２４と、異なる波長の光信号を受信する受信回路３１〜３４と、送信回路２１〜２４が送信する光信号を合波し、受信回路３１〜３４が受信する光信号に分波する合分波器１２と、を備え、送信回路２１〜２４は、受信回路３１〜３４の受信する光信号の波長に隣接する波長を含む連続した２つの波長の光信号をそれぞれ送信し、受信回路３１〜３４は、送信回路２１〜２４の送信する光信号の波長に隣接する波長を含む連続した２つの波長の光信号をそれぞれ受信する。

送信回路２１〜２４の出力端子は、それぞれ合分波器１２へ接続されている。受信回路３１〜３４の入力端子は、それぞれ合分波器１２へ接続されている。合分波器１２は、光ファイバ１１と接続されている。

送信回路２１〜２４は、それぞれ異なる波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送信する。送信回路２１〜２２は、連続した２つの波長Ｌ１、Ｌ２の光信号を送信する。波長Ｌ２は、受信回路３１が受信する光信号の波長Ｌ３に隣接する。送信回路２３〜２４は、連続した２つの波長Ｌ５、Ｌ６の光信号を送信する。波長Ｌ５は、受信回路３２が受信する光信号の波長Ｌ４に隣接する。波長Ｌ６は、受信回路３３が受信する光信号の波長Ｌ７に隣接する。送信回路２１〜２４を含む送信回路のそれぞれは、電気信号を波長間隔の略等しい波長のうちの特定の波長の光信号に変換できるものであればよい。

図３において、受信回路３１〜３４は、それぞれ異なる波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を受信する。受信回路３１〜３２は、連続した２つの波長Ｌ３、Ｌ４の光信号を受信する。波長Ｌ３は、送信回路２２が送信する光信号の波長Ｌ２に隣接する。波長Ｌ４は、送信回路２３が送信する光信号の波長Ｌ５に隣接する。受信回路３３〜３４は、連続した２つの波長Ｌ７、Ｌ８の光信号を受信する。波長Ｌ７は、送信回路２４が送信する光信号の波長Ｌ６に隣接する。波長Ｌ８は、送信回路２５（不図示）が送信する光信号の波長Ｌ９（不図示）に隣接する。なお、受信回路３１〜３４を含む受信回路は、光信号を電気信号に変換することのできるものである。

合分波器１２は、送信回路２１〜２４が送信する光信号を合波し、受信回路３１〜３４が受信する光信号に分波するものである。その他の機能については、前述の実施形態１で説明した合分波器１２と同様である。

光ファイバ１１は、波長多重した光信号を伝送するものである。光信号を伝送できるものであればよい。

送受信装置９３の動作について説明する。送信回路２１〜２４はそれぞれ、波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送信して、合分波器１２へ出力する。合分波器１２は波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を合波して、光ファイバ１１へ出力する。光ファイバ１１は、波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を送受信装置９４へ伝送する。

一方、光ファイバ１１は送受信装置９４から送信された波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を伝送する。合分波器１２は、光ファイバ１１が伝送した波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を波長Ｌ３の光信号と、波長Ｌ４の光信号と、波長Ｌ７の光信号と、波長Ｌ８の光信号とに分波する。受信回路３１〜３４は、それぞれ波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を受信する。

四光波混合による雑音信号は、１芯の光ファイバを同じ方向に伝送する２つの光信号があるとき、それらの波長間隔と等しい波長間隔を隔てた長波長側に発生する。すなわち、図３で説明した波長間隔の略等しい波長Ｌ１〜Ｌ８の光信号では、例えば、波長Ｌ１とＬ２の光信号により波長Ｌ３に、波長Ｌ１とＬ３の光信号により波長Ｌ５に、波長Ｌ１とＬ４の光信号により波長Ｌ８に、それぞれ雑音信号が発生する。

上記の送受信装置９３により送受信される光信号から発生する四光波混合による雑音信号と光信号とについて図４を用いて説明する。図４（ａ）は、送受信装置９３から送信される波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号に発生する四光波混合による雑音信号について説明する図である。図４（ｂ）は、送受信装置９３で受信される波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号に発生する四光波混合による雑音信号について説明する図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は共に、横軸に波長、縦軸に光信号の強度が示されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）の横軸に示したＬ１〜Ｌ８は、前述の図３で説明した光信号の波長を示す。図４（ａ）及び図４（ｂ）において、実線を用いて表されているのは送受信装置から送信された光信号であり、点線で表されているのは四光波混合による雑音信号である。また、以下「雑音信号」とは、四光波混合による雑音信号を表す。

図４（ａ）に示した波長Ｌ１、Ｌ２の光信号は、同じ方向に伝送される。このため波長Ｌ１、Ｌ２の波長間隔と波長間隔の等しい長波長側の波長である波長Ｌ３に、雑音信号が発生する。波長Ｌ５、Ｌ６の波長間隔と波長間隔の等しい長波長側の波長である波長Ｌ７に、雑音信号が発生する。波長Ｌ３の光信号は波長Ｌ１、Ｌ２の光信号と同じ方向に伝送されないため、波長Ｌ３の光信号と波長Ｌ１及びＬ２の光信号による雑音信号とは重畳されない。同様に、波長Ｌ７の光信号は波長Ｌ５、Ｌ６の光信号と同じ方向に伝送されないため、波長Ｌ７の光信号と波長Ｌ５、Ｌ６の光信号による雑音信号とは重畳されない。また、波長Ｌ２、Ｌ５の光信号による雑音信号は波長Ｌ８に発生するが、波長Ｌ８の光信号は波長Ｌ２、Ｌ５の光信号とは伝送される方向が異なるので雑音信号が重畳されない。波長Ｌ１、Ｌ５の光信号による雑音信号は波長Ｌ１０（不図示）に発生するが、波長Ｌ１、Ｌ５の波長間隔は離れているので雑音信号は小さい。このため、送受信装置９３から送信される波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号は、いずれの光信号による雑音信号も重層されない。

前述したように、隣接した波長の光信号により発生する四光波混合の出力光と同じ波長の光信号に重層される雑音信号が最大となる。すなわち本実施形態では、例えば波長Ｌ１、Ｌ２の連続する２つの波長の光信号による雑音信号が最も大きい。しかし、波長Ｌ１、Ｌ２で発生する四光波混合による雑音信号は伝送される方向が異なるので、光信号には重層されない。送受信装置９３が送受信する光信号で四光波混合による雑音信号が重層されるとしても、波長Ｌ９（不図示）に発生する波長Ｌ１、Ｌ５の光信号によるものが最大となる。これにより、同じ光信号の組に含まれる光信号により生じる雑音信号をなくすことができるので、強い雑音信号が光信号に重層されるのを防ぐことができる。さらにその連続した２つの波長の光信号から発生する雑音信号は、他の光信号の組へは累積されない。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号をさらに軽減することができる送受信装置が可能になる。

さらに、送受信装置９４について説明する。送受信装置９４は、異なる波長の光信号を送信する送信回路４１〜４４と、異なる波長の光信号を受信する受信回路５１〜５４と、送信回路４１〜４４が送信する光信号を合波し、受信回路５１〜５４が受信する光信号に分波する合分波器１３と、を備える。

送信回路４１〜４４の出力端子は、それぞれ合分波器１３へ接続されている。受信回路５１〜５４の入力端子は、それぞれ合分波器１３へ接続されている。合分波器１３は、光ファイバ１１と接続されている。

送信回路４１〜４４は、それぞれ異なる波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送信するものである。さらに、送信回路４１〜４４は、送受信装置９３に備わる受信回路３１〜３４の受信する光信号の波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号をそれぞれ送信する。送信回路４１〜４４は、電気信号を波長間隔の略等しい波長の光信号に変換できるものであればよい。

受信回路５１〜５４は、それぞれ異なる波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を受信するものである。さらに受信回路５１〜５４は、送受信装置９３に備わる送信回路２１〜２４の送信する光信号の波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号をそれぞれ受信する。受信回路５１〜５４は、光信号を電気信号に変換することのできるものである。

合分波器１３は、送信回路４１〜４４が送信する光信号を合波し、受信回路５１〜５４が受信する光信号に分波するものである。その他の機能については前述の合分波器１２と同様でよい。

送受信装置９４の動作について説明する。送信回路４１〜４４はそれぞれ、波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送信して、合分波器１３へ出力する。合分波器１３は波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を合波して、光ファイバ１１へ出力する。光ファイバ１１は、波長Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８の光信号を送受信装置９３へ伝送する。

一方、光ファイバ１１は送受信装置９３から送信された波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を伝送する。合分波器１３は、光ファイバ１１が伝送した波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を波長Ｌ１の光信号と、波長Ｌ２の光信号と、波長Ｌ５の光信号と、波長Ｌ６の光信号と、波長Ｌ８の光信号とに分波する。受信回路５１〜５４は、それぞれ波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６の光信号を受信する。以上が送受信装置９４の動作である。

以上、送受信装置９３及び９４の構成により、送受信装置９３を用いて１芯の光ファイバで送信及び受信することのできる１芯双方向光波長多重伝送システムが可能となる。この１芯双方向光波長多重伝送システムにより、同じ光信号の組に含まれる光信号により生じる雑音信号をなくすことができるので、強い雑音信号が光信号に重層されるのを防ぐことができる。さらにその連続した２つの波長の光信号から発生する雑音信号は、他の光信号の組へは累積されるのを防ぐことができる。したがって、光信号同士の間で発生する四光波混合による雑音信号をさらに軽減することのできる１芯双方向光波長多重伝送システムが可能になる。

本発明は、光信号同士の間で発生する四光波混合による信号の劣化が軽減できるので、多くの光信号を狭い波長間隔で１芯双方向光波長多重伝送が可能な送受信装置及び１芯双方向光波長多重伝送システムに適用することができる。

本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例を説明する図である。 本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムにおける四光波混合による雑音信号と光信号について説明する図である。 本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例を説明する図である。 本発明に係る１芯双方向光波長多重伝送システムにおける四光波混合による雑音信号と光信号について説明する図である。 従来の１芯双方向光波長多重伝送システムの構成例を説明する図である。 従来の１芯双方向光波長多重伝送システムにおける光信号の波長と四光波混合により発生する雑音信号について説明する図である。

符号の説明

１１、１１１ 光ファイバ
９１、９２、９３、９４、１９１、１９２ 送受信装置
１２、１３、１１２、１１３ 合分波器
２１〜２５、４１〜４４、１２１〜１２４、１４１〜１４４ 送信回路
３１〜３４、５１〜５５、１３１〜１３４、１５１〜１５４ 受信回路
Ｌ１〜Ｌ８ 波長

Claims (2)

1. 波長間隔の略等しくかつ隙間なく配列された９波以上の光信号を１芯の光ファイバで送信及び受信する１芯双方向光波長多重伝送システムに用いられる送受信装置であって、
   連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバに送信する複数の送信回路と、
   連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバから受信する複数の受信回路と、を備え、
   前記複数の送信回路の送信波長と前記複数の受信回路の受信波長は、前記波長間隔の略等しい複数の光信号の波長のうちの異なる波長に配置される
   ことを特徴とする送受信装置。
2. 波長間隔の略等しくかつ隙間なく配列された９波以上の光信号を１芯の光ファイバで送信及び受信する対向する１対の送受信装置を備える１芯双方向光波長多重伝送システムであって、
   前記送受信装置は、それぞれ、
   連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバに送信する複数の送信回路と、
   連続する２波長の光信号を、連続する２波長おきに一定間隔で前記１芯の光ファイバから受信する複数の受信回路と、を備え、
   前記複数の送信回路の送信波長と前記複数の受信回路の受信波長は、前記波長間隔の略等しい複数の光信号の波長のうちの異なる波長に配置される
   ことを特徴とする１芯双方向光波長多重伝送システム。

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