JPS63148726A

JPS63148726A - 波長分割多重双方向光通信装置

Info

Publication number: JPS63148726A
Application number: JP61294692A
Authority: JP
Inventors: Minoru Shikada; 鹿田　實
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1988-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光通信装置、特に波長分割多重双方向光通信
装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体レーザ、光検出器および光ファイバ等の高性能化
に伴って光フアイバ通信システムの普及が急速に広まっ
ている。この光フアイバ通信システムにおいて、光通信
回線の利用効率を高め通信コストを下げるには、信号伝
送速度を上げることや、波長多重通信により１本の回線
で多数の信号を送受信する等の装置を用いるのが有効で
ある。

例えば後者の例としては、石屋らにより電子通信学会技
術研究報告、　Ｃ３７８−２８，１９７８年５月２４日
号に記載された双方向波長分割多重システムをあげるこ
とができる。このシステムは、第７図に示すように、伝
送装置７０内の波長がそれぞれλ１〜λ。

の第１〜第３の光源７１〜７３の出力光を光合波器７４
により合波して１本の光フアイバ７６内に結合し、伝搬
させ、受信側の伝送装置７０’の光分波器７５において
各波長ごとに分渡し、別々に受信するシステムである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような従来方式のシステムによるときは
、各信号チャンネルごとに波長の異なる光源を用意しな
ければならないが、チャンネル数の多いシステムを構築
する場合、所望の波長の光源を送信側、受信側の双方に
多数用意することは、必ずしも簡単ではなく、また光源
を多数使うため伝送装置が大形化する等の問題点があっ
た。そのため、チャンネル数が多い波長多重通信装置の
実現は困難であった。

本発明の目的は、このような欠点を除き、波長の異なる
多数の光源を必要とせず、しかも小形にできる波長分割
多重双方向光通信装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の波長分割多重双方向光通信装置は、複数の第１
の信号を時分割多重化する多重化回路及びこの多重化回
路により得られる時分割多重化信号に応じて波長変調可
能な光源を備えた第１の送信部と、この第１の送信部からの出力光を分岐回路を介した徐伝
送する光伝送路と、この光伝送路を伝搬した光を各波長別に波長分波する第
１の分波手段と、この第１の分波手段の出力端側に設けられ、分波された
各分波出力光の一部を受光する第１の光受信部と、前記各分波出力光の他の一部を第２の信号で再変調する
と共に、その再変調出力を前記光伝送路を伝搬させ前記
第１の送信部側へ送信する複数の第２の送信部と、前記複数の再変調出力を前記分岐回路で分岐しこ後各波
長別に分波する第２の分波手段と、この第２の分波手段
の出力端に接続された複数の第２の受信部とを有するこ
とを特徴としている。

〔作用〕

本発明は、送信側で比較的広い可変波長範囲を持つ単一
の送信光源を用い、各チャンネルに対応した波長を選び
だして順次時間分割で送出することにより、単一の光源
で波長分割多重と等価な光信号を送出すること、および
受信側では受信した光を検出するとともに受信光の少な
（とも一部を別の信号で再変調して送信側に送り戻し、
送信側ではこの再変調光を受信することにより双方向通
信を行う。これによって多数の光源を必要とせず、しか
も伝送装置が小形の波長分割多重双方向通信装置を提供
できる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明によって得られる波長分割多重双方向光
通信装置の第１の実施例を示すブロック図、第２図はそ
の各部の信号波形等を示す図である。

本実施例は、送受信間で上り４チヤンネル、下り４チヤ
ンネルの双方向通信の場合を示すもので、このようなチ
ャンネル数の双方向通信であっても、送信側（局側）に
１個の光源を用いるだけでよく、受信側（加入者側）に
は光源は用いない構成となっている。

第１図に示すように、局側４０は、複数の信号、本実施
例の場合は第１〜第４のチャンネル信号５〜８が各チャ
ンネル端子１〜４を通して供給される多重化回路９と、
波形変換回路１０と、半導体レーザ１１と、分岐回路３
０を備えると共に、加入者側４１から局側４０に向けて
送られてくる上り信号が分岐回路３０を介して供給され
る光分波器３６と、局側受信回路３７〜３９．２８とを
備えている。

加入者側４１は、局側４０の分岐回路３０と光フアイバ
伝送路１４によって接続された光分波器１５と、この光
分波器１５とそれぞれ加入者側光ファイバ１６〜１９で
接続された個別部１０１〜１０４と、光受信部２４〜２
７を備えている。

個別部１０１は、第１図に示すように、分岐回路３１、
３２と、光変調器３３から成り、光変調器３３には加入
者側からの上りチャンネル信号３４が加えられるように
なっている。他の個別部１０２〜１０４についても、そ
れぞれ個別部１０１と同じ構成となっている。

局側４０の多重化回路９は、第１〜第４のチャンネル信
号５〜８を時分割多重化する回路であり、半導体レーザ
１１は、この多重化回路９により得られた時分割多重化
信号に応じて波長変調可能な光源を構成している。これ
ら多重化回路９と、半導体レーザ１１が第１の送信部を
構成することになる。

このような送信部からの出力光１３は、分岐回路３０を
介した後、光伝送路としての光フアイバ伝送路１４によ
って加入者側４１へ伝送されるようになっている。

加入者側４１の光分波器１５は、光フアイバ伝送路１４
を伝搬した光を各波長別に波長分波する分波器であり、
また、各光受信部２４〜２７は、このような分波器の出
力端に接続され、分岐された各分波出力光２０〜２３の
一部を受光するようになっている。

更に、各個別部１０１〜１０４における光変調器３３は
、各分波出力光の少なくとも別の一部を加入者側からの
上りチャンネル信号で再変調する変調器である。このよ
うに、それぞれの変調器は、各分波出力光２０〜２３の
一部を上りチャンネル信号で再変調し、その再変調出力
を光フアイバ伝送路１４を介して局側４０に伝搬させて
前述した第１の送信部側に送信する第２の送信部を構成
している。

それぞれの加入者側４１の第２の送信部の再変調出力は
、局側４０の分岐回路３０で分岐された後、光分波器３
６に供給されるようになっている。この光分波器３６は
、供給された上りチャンネル信号を各波長別に分波する
分波器であり、この光分波器３６の出力端に各局側受信
回路３７〜３９．２８が接続されている。これら局側受
信回路３７〜３９．２８が第２の受信部を構成している
。

このように、本実施例装置は、複数の第１の信号として
の第１〜第４のチャンネル信号５〜８を時分割多重化す
る多重化回路９及び多重化回路９により得られた時分割
多重化信号に応じて波長変調可能な光源としての半導体
レーザ１１を少なくとも備えた第１の送信部と、この送
信部からの出力光１３を分岐回路３０を介した後伝送す
る光伝送路としての光フアイバ伝送路１４と、この光伝
送路を伝搬した光を各波長別に波長分波する第１の分波
器としての光分波器１５と、この第１の分波器の出力端
に接続され、分岐された各分波出力光の一部を受光する
光受信部２４〜２７と、各分波出力光の他部を第２の信
号としての上りチャンネル信号で再変調するとともに、
その再変調出力を前述の光伝送路を伝搬させて第１の送
信部側に送信する複数の第２の送信部と、複数の再変調
出力を分岐回路３０で分岐した後各波長別に分波する第
２の分波回路としての光分波器３６及び第２の分波回路
の出力端に接続された複数の第２の受信部としての局側
受信回路３７〜３９．２８を有する。

以下、第２図〜第４図を参照しつつ更に説明する。

局側４０において、第１〜第４のチャンネル端子１〜４
に各チャンネル信号５〜８が入力されると、供給された
第１〜第４のチャンネル信号５〜８（各波形は第２図（
ａｌに示す）は、多重化回路９によって第２図（ｂ）に
示す信号波形に時分割多重された後、波形変換回路１０
によって半導体レーザ１１の駆動出力１２に変換される
。

この駆動出力１２は、第１〜第４の各チャンネル信号５
〜８がマーク（又はｌ）の時には半導体レーザ１１の波
長がそれぞれに対応したλ１〜λ４の波長で発振し、ま
たスペース（又は０）の時にはλ、の波長で発振するよ
うにしたもので第２図ｆｃ）のような波形である。

ここで、半導体レーザ１１について説明すると、本実施
例では、半導体レーザ１１としては、第３図に示すよう
な分布反射構造形の半導体レーザを使用した。この種の
半導体レーザの動作原理および構造については特願昭５
８−２４１２６７　（昭和５８年１０月２１日出願）に
詳しく記載されているので、詳細な説明は省略するが、
この半導体レーザ１１はＩｎＰ基板６０上に液相成長法
で形成されたＩｎＧａＡｓＰの活性層領域６１、分布反
射器として働く回折格子領域６２および活性層領域６１
に直流電流６４を注入する第１の電極６３と回折格子領
域６２に駆動波形１２に対応した信号電流６５を注入す
る第２の電極６６等から成っている。この半導体レーザ
１１の出力波長の信号電流６５に対する依存性を第４図
に示す。信号電流６５の大きさに応じて出力波長が飛び
飛びの値を取ることが分かる。本実施例では第４図に示
すようにλ１〜λ、の部分を使用し、この波長を発振す
るように信号電流６５の大きさを決定している。

さて、波形変換回路１０の駆動出力１２が半導体レーザ
１１に与えられると、この駆動出力１２によって動作す
る半導体レーザ１１は第２図（ｄ）に示すような波長変
化の出力光１３を出射する。この出力光１３は第１の光
分岐回路３０を介して光フアイバ伝送路１４に結合して
伝搬し、加入者側４１にある第１の光分波器１５に入射
する。この第１の光分波器１５は回折格子から構成され
たもので、出力光１３を波長別に分波して、それぞれの
波長に対応する第１〜第４の加入者側光ファイバ１６〜
１９に結合させる。第１〜第４の加入者側光ファイバ１
６〜１９を伝搬した第１〜第４の分波出力光２０〜２３
（第２図（ｅ））はそれぞれ第２．第３の分岐回路３１
．３２を通った後加入者側４１の第１〜第４の光受信部
２４〜２７に入射し、送信側の第１〜第４の各チャンネ
ル信号５〜８が、それぞれ対応する第１〜第４の光受信
部２４〜２７で復調される。

次に、この加入者側４１から、局側４０に向けて上り信
号を送る方法について述べる。第１〜第４のチャンネル
すべてが同様の構成なので、ここでは第１のチャンネル
についてのみ説明する。

第３の分岐回路３２において第１の分波出力光２０はそ
の一部が分岐され、ニオブ酸すチューム製の加入者側光
変調器３３に入射する。この加入者側光変調器３３は、
第１のチャンネル信号５の伝送速度に比べ約１７２０の
伝送速度である上りチャンネル信号３４によって動作し
ており、上りチャンネル信号光３５（第２図（ｆ））を
第２の分岐回路３１．第１の光分波器１５を介して光フ
アイバ伝送路１４中に送出している。光フアイバ伝送路
１４を伝搬した上りチャンネル信号光３５は局側４０に
戻り、第１の光分岐回路３０で分岐されて、第２の分波
器３６に入射する。

第２の光分波器３６は、第１の光分波器１５とほぼ同一
の波長分波特性を有しており、上りチャンネル信号光３
５を各チャンネルごとに分波して出力し、第１〜第４の
局側受信回路３７〜３９．２８に入射させる。第１の局
側受信回路３７は上りチャンネル信号光３５を検出後、
適切な低減ろ波器を用いることにより、例えば第２図（
ｇ）に示すような復調波形２９を得ている。

このようにして、上り４チヤンネル、下り４チヤンネル
の双方向通信を行うことができる。

このような双方向通信において、この第１の実施例にお
いては、１個の半導体レーザ１１が、４チャンネル分、
上り、下り計８個の光源の働きをしたことになる。従来
例に比べると、多重化回路９や波形変換回路１０等の電
気回路系が新たに必要になるが、ＧａＡｓ−ＩＣ等の高
速電気回路技術を使えば、これらの回路の実現は容易で
あり、送信側について言えば、４チヤンネルの場合、従
来方式に従えば４個の駆動回路と４個の波長の異なる光
源が必要となるのに比べ、大きさ、コスト面での改善度
は大きい。また、受信側についても、従来波長がそれぞ
れ異なる個別の光源が４個必要となるものが必要なくな
るのでコスト面、保守面での改善度が大きい。なお、第
１の実施例を適用するシステムとしては、光フアイバ伝
送路１４として数ｋｍ〜ｌＱｋｍ、受信側光ファイバ１
６〜１９として数１００ｍ〜数Ｉｎ＋ある加入者系通信
システム等が有効である。また、第１〜第４のチャンネ
ル信号５〜８としては各々伝送速度１００　Ｍ　ｂ　／
ｓ以上までの信号が容易に伝送できた。

第５図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第６
図は各部の信号波形等を示す図である。

第２の実施例は、上り２チャンネル下り２チヤンネルの
双方向通信で、しかも上り下りともほぼ同伝送速度の通
信ができるところに特徴がある。

局側４０において、第１．第２のチャンネル端子１．２
に入力した下りの第１．第２のチャンネル信号５，６　
（各波形は第６図（ａ）に示す）は、多重化回路９によ
って第６図中）に示す信号波形に時分割多重された後、
波形変換回路１０によって半導体レーザ１１の駆動出力
１２に変換される。なお、この際、上りの第１．第２チ
ヤンネル信号５０．５１用のピントが、第６図中）のよ
うに、全部ｌの符号（オール・マーク）で挿入されてい
る点が第１の実施例とは異なる。

すなわち、このようにして、後述のように、半導体レー
ザ１１の出力光１３に上りの第１．第２のチャンネル信
号光５２．５３用にオール・マークの符号を含ませるよ
うにしており、これにより、上りチャンネルについても
、下りチャンネルの伝送速度と同じ速度まで変調が可能
となるようにしている。

駆動出力１２による半導体レーザ１１の変調は第１の実
施例と同様であり、第６図（Ｃ）のような駆動波形並び
に第６図（ｄｌのような出力光１３が得られる。

この出力光１３は、光分岐回路３０を介して光フアイバ
伝送路１４に結合して伝搬し、加入者側４１において、
第１．第３．第４の光分波器１５．５４．５５で、第６
図（ｅ）に示すように、それぞれ波長別に分離される。

この場合、第１．第３の分波出力光２０．２２はそれぞ
れ第１．第２の光受信部２４．２５に入射して局側４０
の第１．第２のチャンネル信号５．６が復調される。

一方、第２．第４の分波出力光２１．２３は、第１゜第
２の加入者側光変調器５６．５７で変調され、上りの第
１．第２チヤンネル信号光５２．５３として、第２、第
３の分岐回路３１．３２を介して光フアイバ伝送路１４
中を局側４０に向けて送信される。加入者側光変調器５
６．５７としては半導体光増幅器を用い、この光増幅器
の注入電流を上りのチャンネル信号５０、５１でｏｎ−
ｏｆｆすることによって光強度変調器として作動させた
。

第１．第２の上りチャンネル信号光５２．５３は、第１
の分岐回路３０で分岐されて第２の分波器３６に入射し
、第１．第２の局側受信回路でそれぞれ受信、復調され
る。

この第２の実施例では、１個の半導体レーザ１１が上り
、下り２チャンネル計４個の光源の働きをしていること
になる。出力光１３には上りの第１゜第２チヤンネル信
号光５２．５３用にオール・マークの符号が含まれてい
るので、加入者側４１でこれを変調すれば最大下りチャ
ンネルの伝送速度と同じ速度まで変調が可能である。

なお、本発明は、以上の実施例の他にもさまざまな変形
が可能である。まず、半導体レーザ１１の変調方法とし
ては、マークがλ、〜λ４、スペースがλ、となるよう
に半導体レーザ１１を変調したが、これに限られること
はない。例えば、マーク（１）をλ、〜λ４の中心波長
に、スペース（０）を隣り合うチャンネルの中間の波長
、即ち第１の光分波器１５の遮断波長域に設定すること
も可能である。また、λ１〜λ４の各中心波長から長波
長側、あるいは短波長側にそれぞれマーク波長とスペー
ス波長を設定して、いわゆる２値周波数偏移変調的な出
力光１３を得ることも可能である。なお、この場合、各
光受信部ではマーク、スペースの波長差を弁別するため
の光弁別器あるいは、光ヘテロゲイン形検波回路の使用
が望ましい。

更に、加入者側光変調器３３．５６．５７としては、ニ
オブ酸すチューム製変調器や半導体光増幅器の例を示し
たが、その他にも吸収形半導体スイッチ等光スィッチで
あればあらゆるものが適用可能である。また、実施例の
システムは同時双方向通信が可能な例であるが、時分割
双方向通信であっても良い。この場合非送信時の局側４
０の出力光１３はオール・マークで送出するのが望まし
い。

更に、光源としては分布反射構造形の半導体レーザ１１
の例を示したが、これ以外のものでも、変調が容易で、
しかも十分な波長偏移の得られるものであれば使用可能
である。また、波長多重数としては４チャンネル程度の
ものを示したが、信号伝送速度や伝送距離等に応じてチ
ャンネル数を増減することは当然可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、波長の異なる多
数の光源を使う必要がなく、従ってこれら光源及び光源
部モジュール、駆動回路部等を必要としないために、伝
送装置のコストの低減、小形化が可能な波長分割多重双
方向光通信装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の各部の信号波形等を示す図、第３図は本発明
で使用される光源の一例を示す構造図、第４図はその出力光の波長特性を示す図、第５図は本発
明の第２実施例を示すブロック図、第６図は第２図の各
部の信号波形等を示す図、第７図は従来例の構成を示す
図である。１〜４・・・チャンネル端子５〜８・・・チャンネル信号９・・・多重化回路１０・・・波形変換回路１１・・・半導体レーザ１２・・・駆動出力１３・・・出力光１４・・・光フアイバ伝送路１５、３６．５４．５５・・・光分波器１６〜１９・・
・加入者側光ファイバ２０〜２３・・・分波出力光２４〜２７・・・光受信部２８、３７〜３９・・・局側受信回路３０〜３２・・・分岐回路３３、５６．５７・・・加入者側光変調器３４、５０．
５１・・・上りチャンネル信号３５、５２．５３・・・
上りチャンネル信号光６０・・・ＩｎＰ基板６１・・・活性層領域６２・・・回折格子領域６３、６６・・・電極６４・・・直流電流６５・・・信号電流１０１〜１０４・・・個別部代理人弁理士　　　岩　　佐　　義　　幸１）々　周　
岨

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の第１の信号を時分割多重化する多重化回路
及びこの多重化回路により得られる時分割多重化信号に
応じて波長変調可能な光源を備えた第１の送信部と、この第１の送信部からの出力光を分岐回路を介した後伝
送する光伝送路と、この光伝送路を伝搬した光を各波長別に波長分波する第
１の分波手段と、この第１の分波手段の出力端側に設けられ、分波された
各分波出力光の一部を受光する第１の光受信部と、前記各分波出力光の他の一部を第２の信号で再変調する
と共に、その再変調出力を前記光伝送路を伝搬させ前記
第１の送信部側へ送信する複数の第２の送信部と、前記複数の再変調出力を前記分岐回路で分岐した後各波
長別に分波する第２の分波手段と、この第２の分波手段
の出力端に接続された複数の第２の受信部とを有するこ
とを特徴とする波長分割多重双方向通信装置。