JP2000295201A - 光周波数多重装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光周波数間隔制御を用いることなく、コヒー
レント光伝送で期待されるような分波が困難な狭い周波
数間隔で、光変調波信号を配列する。 【解決手段】 単一の光源から多波長化により等周波数
間隔Λの多波長光を発生させる多波長光源と、多波長化
された等周波数間隔Λの多波長光を各光波に分波する第
１光分波器２と、分波された各光波毎にそれぞれ多波長
化を行って等周波数間隔λ（λ≠Λ）の多波長光を生成
する多波長化装置３と、多波長化を施して得られた等周
波数間隔λの多波長光を各光波にそれぞれ分波する第２
光分波器と、分波された各光波を光搬送波としてそれぞ
れ送信信号で変調する光変調器５と、変調によって得ら
れた光変調波信号を合成してそれぞれの光波が前記光周
波数間隔Ｆで交互に光波多重された光信号を生成する光
合波器６及び合分配器７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長の変動によっ
て隣接する光変調波間の妨害が問題となるような高密度
な光周波数多重光伝送システムにおいて、二重の多波長
化技術を駆使することで、送信用光源の数を減らし、光
周波数間隔制御を不要にした光周波数多重装置に関す
る。

【０００２】［発明の概要］本発明は、光周波数分割多
重（以下単に「光周波数多重」とする）により複数の信
号が伝送される光伝送システムで、複数の光波の中から
１つの光波を選択受信する際にコヒーレント光検波を必
要とする程度に光分波が困難な狭い周波数間隔Ｆで光波
が光周波数多重される場合において、単一光源から光周
波数間隔∧の光側波帯もしくはそれに類する多波長の光
波（以下、この光側波帯あるいは多波長光波を発生させ
るために施す光位相変調などの操作を「多波長化」とい
い、多波長化された光源を「多波長光源」とする）を発
生させて分波し、それぞれの光波から別の多波長化によ
り光周波数間隔λの光側波帯を発生させて分波し、それ
ぞれの光波を送信対象となる電気信号で変調した後、全
ての光変調波信号を合成するようにしたもので、周波数
間隔Λとλを適切に選ぶことにより、光フィルタや光分
波器では分離の困難である狭く、かつ等しい光周波数間
隔の光変調波信号を、光周波数間隔制御を用いることな
く配列した光信号を生成するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、図３に示すような光周波数多重を
用いた信号分配システムが知られている。

【０００４】この信号分配システムでは、光送信機（第
１光送信機１０１-1〜第ｋ光送信機１０１-k）のそれぞ
れが光合成分配器１０２に接続される一方、光受信機
（第１光受信機１０３-1〜第ｎ光受信機１０３-n）のそ
れぞれも光合成分配器１０２に接続される構成となって
いる。各光送信機１０１は、光源と外部光変調器とを備
え、光源光を送信信号で変調して光信号を生成して光合
成分配器１０２に出力する。また、各光受信機１０３は
光波選択器と受光器とを備え、光合成分配器１０２から
供給される光信号のうち所望の光信号を選択して受光
し、受信信号を再生する。

【０００５】上記信号分配システムにおいて、波長多重
方式を採用した場合には、各光受信機１０３で希望の光
波を選択する前記光波選択器としてチューナブル光フィ
ルタが用いられる。この波長多重方式では、波長間隔が
広いので、厳しい波長管理は要求されない。これに対
し、上記信号分配システムにおいて、局発光源を用いた
コヒーレント受信方式を採用した場合には、波長多重よ
りも狭い波長、つまり、光周波数間隔で配列した光波を
選択受信できる。但し、この場合には、光波間で妨害が
発生しないようにするため、各光送信機１０１の光周波
数の厳しい管理が必要である。

【０００６】光送信機の光周波数を管理する一手法とし
て、図４に示すように、送信光源の光周波数を絶対光周
波数標準（アセチレンガスなど）等を基準に個別に制御
する方法が既知である（例えば、Electron.Lett.,Vol.2
5,No.9,pp.574-576(1989)）。

【０００７】図４に示すように、この従来例は、それぞ
れ波長λ1〜λkの光波を生成する半導体レーザ１１１-1
〜１１１-kと、これらの半導体レーザ１１１-1〜１１１
-kの駆動制御及び光周波数制御を実行する各別のドライ
バ及び光周波数制御器１１２-1〜１１２-kと、半導体レ
ーザ１１１-1〜１１１-kで発光された波長λ1〜λkの各
レーザ光をそれぞれ入力して光を生成する光周波数標準
装置１１３-1〜１１３-kと、半導体レーザ１１１-1〜１
１１-kから出力される波長λ1〜λkの光波を入力して所
定の送信信号で変調する外部変調器１１４-1〜１１４-k
と、各外部変調器１１４-1〜１１４-kから出力される光
変調波信号を合成した光信号を光伝送系へ出力する光合
波器１１５とを備えている。そして、光に基づき半導体
レーザ１１１-1〜１１１-kを制御して波長λ1〜λkの光
波を生成し、これら波長λ1〜λkの光波を所定の送信信
号で変調して光変調波信号を生成した後、これら光変調
波信号を合成した光信号を生成して光伝送系へ出力す
る。

【０００８】しかしながら、この方法は、各波長毎に光
源となる半導体レーザが必要であり、また、各光源に対
し光周波数標準装置１１３と光周波数制御器１１２とに
よる光周波数制御を必要とし、装置構成が複雑で大掛か
りになるという欠点を有している。

【０００９】一方、一つの光源から周波数間隔の等しい
複数の光波を発生させる多波長光源の技術も知られてい
る。この技術は、モードロックレーザ（例えば、K．Sat
o，K．Wakita,I.Kotaka,I.Kondo,and M.Yamamoto,“Mon
olithic strained−InGaAsPmultiple-quantum-well las
ers with integrated electroabsorption modulators f
or active mode locking,”Appl.Phys.Lett.,Vol.65,N
o.1,pp.1-3(1994)）あるいは光周波数コム発生器（例え
ば，M.Kourogi,K.Nakagawa,and M.ohtsu,“Wide-span o
ptical frequency comb generator for accurate optic
al frequency differency measurement,”IEEE J.Quant
um Electron.,Vol.29,No.10,pp.2693−2701(1993))によ
り実現されている。

【００１０】これらのモードロックレーザあるいは光周
波数コム発生器によって得られる多波長光を分波して、
それぞれの光波を送信信号で変調した後に合波すること
により、ひとつの光源から複数の信号を送出でき、かつ
周波数間隔制御を不要とすることができる。

【００１１】例えば、モードロックレーザを使用した例
としては、図５に示すように、基準レーザ１２１の注入
同期により固有の発振光周波数が基準レーザ１２１に同
調した状態にあるモードロックレーザ１２２の出力光
（光側波帯信号）をアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１
２３により５０ＧＨｚ間隔の１６波に分波して、各波長
λ1〜λ16毎に設けられたＬＮ光強度変調器１２４-1〜
１２４-16で変調して送出する伝送実験が行われている
（八坂洋、手島光啓、三条広明、吉国裕三、“光波ネッ
トワーク用基準波長・等光周波数間隔多波長光源、”１
９９７年電子情報通信学会総合大会ＳＣ−４−３）。

【００１２】また、１つの多波長光源の光波を各送信点
に分配し、それぞれの送信点で異なる波長を抜き出して
送信信号で変調した後に合波する方法も提案されている
（岩下克、石田修、高知尾昇、“波長多重技術を用いた
光波ネットワーク、”電子情報通信学会光通信システム
研究会ＯＣＳ９５−３３（１９９５））。

【００１３】しかしながら、１段階の多波長光源を利用
した場合、送信信号で外部変調を施せるように１光波の
抽出が必要であるが、上記の方法では光分波器の選択度
よりも狭い周波数間隔で光波を配列することはできな
い。

【００１４】周波数利用効率を倍にする試みとして、２
つの光源を用意し、等しい周波数間隔で多波長化し、２
つの多波長光源の出力波長が多重後にインタリーブする
ように配列する報告がある（R.Monnard,A.K.Srivastav
a,C.R.Doerr,R.-J.Essiambre,C.H.Joyner,L.W.Stulz,M.
Zirngibl,Y．Sun,J.W.Sulhoff,J.L.Zyskind,and C.Wol
f,“Demonstration of A 16×10Gb/s Long-Haul Transm
ission with 50-GHz Channel Spacing Using Two Multi
frequency Lasers,”ECOC'98,20-24 September 1998,Ma
drid,Spain, pp.193-194))。

【００１５】しかしながら、この方法でも、２組の多波
長光源の周波数間隔を制御しなければならないという欠
点がある。

【００１６】周波数間隔制御が不要で、かつ、光分波器
を用いずに変調した光波を配列する方式として、副搬送
波多重伝送技術（例えば、R.Olshansky,V.A.Lanzisera,
andP.M.HiIl,“ Subcarrier multiplexed lightwave sy
stems for broadband distribution,”J.Lightwave.Tec
hnol.,Vol.7,No.9,pp.1329-1342(1989))が利用できる。

【００１７】図６に示す従来例では、光周波数ｆOのレ
ーザ光源１３１の出力光を光変調器１３２により周波数
ｆl及びｆ2の正弦波電気信号を多重した変調信号で光変
調するとともに生成された変調側波帯の片側を利用する
ようにしている。正弦波に電気信号による変調を施して
おけば、光側波帯をそのまま光周波数多重された光変調
波とみなすことができる。この例として、電気段で変調
されたＱＰＳＫ変調波２波を周波数多重した信号で光位
相変調した信号波を局発光とヘテロダイン同期検波を施
した事例（例えば、P.M.Hill,and R.Olshansky,“8Gb/s
Subcarrier multiplexed coherent lightwave syste
m,”IEEE Photon.Technol.Lett.,Vol.3,No.8,pp.764-76
6(1991))がある。

【００１８】しかしながら、光源または外部光変調器の
変調帯域による制限のため広波長域の光周波数多重がで
きないことや、変調ひずみの発生を抑える必要から光変
調度の大きさに制限があるため、光周波数や光波エネル
ギーの利用効率が悪い欠点がある。

【００１９】さらに、複数の光波を用いて光周波数多重
を拡張する場合、図６に示すように、片側の光側波帯
（例えば、上側波帯）のみを光フィルタ等で抜出して利
用する必要があるので、限られた周波数帯域の中で信号
多重数を増やすと急峻な分波特性を有する光フィルタを
新たに必要とする。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
各従来技術では、厳しい周波数制御を必要としたり、多
数の光源を必要としたり、あるいは、光周波数や光波エ
ネルギーの利用効率が悪いなどといった不具合を有して
おり、本発明と類似する公知技術は存在しない。

【００２１】本発明は上記事情に鑑み、光周波数間隔制
御を用いることなく、コヒーレント光伝送で期待される
ような分波が困難な狭い周波数間隔で、光変調波信号を
配列することを可能とする光周波数多重光伝送装置を提
供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、光周波数多重された複数の光波の中から
１つの光波を選択受信する際にコヒーレント光検波が必
要となる程度に光分波が困難な狭い周波数間隔Ｆで多重
された光信号を生成する光周波数多重装置であって、単
一の光源から多波長化により等周波数間隔Λの多波長光
を発生させる第１多波長化手段と、多波長化された等周
波数間隔Λの多波長光を各光波に分波する第１分波手段
と、分波された各光波毎にそれぞれ多波長化を行って等
周波数間隔λ（λ≠Λ）の多波長光を生成する第２多波
長化手段と、多波長化を施して得られた等周波数間隔λ
の多波長光を各光波にそれぞれ分波する第２分波手段
と、分波された各光波を送信信号で変調する変調手段
と、変調によって得られた光変調波信号を合成してそれ
ぞれの光波が前記光周波数間隔Ｆで交互に光波多重され
た光信号を生成する光信号生成手段とを備えたことを特
徴としている。

【００２３】上記の構成によれば、単一光源に対して多
波長化と分波を２重に行って、送信したい電気信号で変
調した後に合成することにより、光周波数間隔制御を用
いることなく、コヒーレント光伝送で期待されるような
分波が困難な狭い周波数間隔で光変調波信号を配列す
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明による光周波数多重
装置の実施の形態を示すブロック図である。

【００２５】この光周波数多重装置は、多波長光源１
と、第１光分波器２と、多波長化装置３（３-1，３-2，
…，３-k）と、第２光分波器４（４-1，４-2，…，４-
k）と、光変調器５（５-11，５-12，…，５-km）と、光
合波器６（６-1，６-2，…，６-k）と、合分配器７とを
備えている。また、多波長化装置３と、第２光分波器４
と、光変調器５と、光合波器６とはこれらを一式として
全部でｋ式が設けられており、これらは各送信点毎に配
設されているものとする。そして、光周波数多重により
複数の信号を伝送する光伝送システムで、光波多重され
た複数の光波の中から1つの光波を選択受信する時にコ
ヒーレント光検波が必要となる程度に光分波が困難な狭
い周波数間隔Fで光波が多重される場合において、単一
の光源から多波長化により発生させた等周波数間隔Λの
光側波帯を第１光分波器２で分波し、それぞれの抜出し
た光波に対して多波長化装置３によって追加の多波長化
を施し、得られた等周波数間隔λ（λ≠Λ）の光側波帯
を第２光分波器４で分波し、送信したい電気信号を変調
する光搬送波として利用することにより、すべての光変
調波信号を合成したときにそれぞれの光側波帯が光周波
数間隔Ｆで交互に光波多重されるように適切な周波数間
隔∧及びλで二重の多波長化を施すようにしている。

【００２６】多波長光源１は、モードロックレーザで構
成され、周波数間隔Λ＝７０ＧＨｚの多波長光λ1，λ
2，…，λkを生成し、この多波長光を光ファイバを介し
て第１分波器２に出力する。

【００２７】第１光分波器２は、アレイ導波路回折格子
（ＡＷＧ）で構成され、多波長光源１から光ファイバを
介して供給される多波長光（λ1，λ2，…，λk）を波
長λ1、波長λ2、波長λkの光波にそれぞれ分波して各
別の多波長化装置３（３-1，３-2，…，３-k）に供給す
る。

【００２８】多波長化装置３は、それぞれ光周波数コム
発生器で構成され、多波長化装置３-1は、波長λ1を中
心として、その前後に周波数間隔がλ＝２５ＧＨｚであ
る多波長化された多波長光を生成し、多波長化装置３-k
は波長λkを中心として、その前後に周波数間隔がλ＝
２５ＧＨｚである多波長化された多波長光を生成する。
多波長化された各多波長光は、各別に設けられた第２分
波器４（４-1，４-2，…，４-k）に供給される。

【００２９】各第２光分波器４は、第１光分波器２と同
様、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧで構成され、第２光
分波器４-1は、多波長化装置３-1で多波長化された光波
を周波数間隔λの光波に分波して各分波別に設けられた
光変調器５-11，…，５-1mに出力する。また、第２光分
波器４-2は、多波長化装置３-2で多波長化された光波を
周波数間隔λの光波に分波して各分波別に設けられた光
変調器５-21，…，５-2mに出力する。さらに、第２光分
波器４-kは、多波長化装置３-kで多波長化された光波を
周波数間隔λの光波に分波して各分波別に設けられた光
変調器５-k1，…，５-kmに出力する。

【００３０】光変調器５-11，…，５-1mは、第２光分波
器４-1から供給される波長λ1を中心とした各光波を入
力するとともに電気信号で変調して光変調波信号を生成
するもので、生成された光変調波信号は光合波器６-1に
供給される。また、光変調器５-21，…，５-2mは、第２
光分波器４-2から供給される波長λ2を中心とした各光
波を入力するとともに電気信号で変調して光変調波信号
を生成するもので、生成された光変調波信号は光合波器
６-2に供給される。さらに、光変調器５-k1，…，５-km
は、第２光分波器４-kから供給される波長λkを中心と
した各光波を入力するとともに電気信号で変調して光変
調波信号を生成するもので、生成された光変調波信号は
光合波器６-kに供給される。

【００３１】各光合波器６-1は、各光変調器５-11，
…，５-1mから供給される各光変調波信号を入力して合
成し、その合成光信号を合分配器７に出力する。また、
光合波器６-2は、各光変調器５-21，…，５-2mから供給
される各光変調波信号を入力して合成し、その合成光信
号を合分配器７に出力する。さらに、光合波器６-kは、
各光変調器５-k1，…，５-kmから供給される各光変調波
信号を入力して合成し、その合成光信号を合分配器７に
出力する。

【００３２】合分配器７は、各合波器６-1，６-2，…，
６-kから供給される合成光信号を全て多重し、多重され
た光信号を光ネットワークに出力する。なお、この合分
配器７に代えてこれを合波器と分配器とで構成すること
もできる。

【００３３】次に、この実施の形態の作用について説明
する。

【００３４】多波長光源１では、周波数間隔∧、波長λ
1，λ2，…，λkの光波が生成され、この多波長光源１
の各出力光波は第１光分波器２に供給される。第１光分
波器２では、多波長光（λ1，λ2，…，λk）が波長λ
1、波長λ2、波長λkの光波にそれぞれ分波されて各別
の多波長化装置３に供給される。

【００３５】多波長化装置３では、再度の多波長化が実
行される。このとき波長λ1の光波から周波数間隔λで
発生した波長λxの光波は、波長λ2の光波から同様に発
生した波長λyの光波との位置関係が合分配器７の出力
時に、図２（ｄ）に示すスペクトルのように隣り合い、
周波数間隔Ｆで配列される。これは、多波長化装置３の
各出力のプロファイルが重なり合うことを利用してい
る。同様に波長λ3から発生した波長λzの光波は、さら
に波長λyの光波に周波数間隔Ｆで隣接する。このた
め、各光波は光フィルタで分波可能でありながら、光周
波数多重後はより狭い光周波数間隔で多重される。

【００３６】この実施の形態では、前述したように、初
段の多波長光源１をモードロックレーザ、２段目の多波
長化装置３を光周波数コム発生器を使用するものとし
て、以下に具体例を挙げて説明する。

【００３７】第１光分波器２及び第２光分波器４をＡＷ
Ｇで構成した場合、現在のＡＷＧ技術を考慮して２段目
の周波数間隔λを２５ＧＨｚとする。例えば、図２に示
すように、初段の周波数間隔Λを７０ＧＨｚとした場
合、光波の重なり合わせを考慮して２段目の多波長化装
置３で発生させる光波数は最大１４波ずつとすることが
できる。ここで、周波数間隔∧及びλは第１、第２光分
波器２、４により分波可能な光周波数間隔である。図２
は、初段を３波として示した例である。分波された波長
λx、λy及びλzの各光波は、第２光分波器４により分
波できない光周波数間隔Ｆ（＝５ＧＨｚ）で隣接多重さ
れるのである。

【００３８】なお、この場合、初段を３２波（約１７ｎ
ｍの範囲）まで出力できるとすると、最終段で最大４４
８波の光波を周波数間隔５ＧＨｚに各波長を管理した状
態で使用できる。これらの光波は、ハイビジョン１チャ
ンネル相当、１．４８５Ｇｂｐｓの伝送速度を持つ光Ｄ
ＢＰＳＫ波を光周波数多重する光搬送波に適用できる
（前田幹夫ほか「位相ダイバーシティ方式ＤＰＳＫコヒ
ーレント光伝送実験」、電子情報通信学会光通信システ
ム研究会、ＯＣＳ９６−１２６、１９９７）。

【００３９】ところで、上記実施形態ではλ＜Λの場合
について説明したが、λ＞Λの場合についても同様の目
的を達成できることは明らかである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
周波数間隔制御を用いることなく、コヒーレント光伝送
で期待されるような分波が困難な狭い周波数間隔で、光
変調波信号を配列することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光周波数多重装置の実施の形態を
示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態で生成される光波の配列例
を示す説明図である。

【図３】従来から知られている光伝送システムの構成を
示すブロック図である。

【図４】従来の光周波数多重装置の一例を示すブロック
図である。

【図５】モードロックレーザを用いて多波長光源を実現
する従来例の光周波数多重装置を示すブロック図であ
る。

【図６】副搬送波多重伝送技術を用いた光周波数多重装
置の従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 多波長光源 ２ 第１光分波器 ３（３-1〜３-k） 多波長化装置 ４（４-1〜４-k） 第２光分波器 ５（５-11〜５-km） 光変調器 ６（６-1〜６-k） 光合波器 ７ 合分配器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光周波数多重された複数の光波の中から
   １つの光波を選択受信する際にコヒーレント光検波が必
   要となる程度に光分波が困難な狭い周波数間隔Ｆで多重
   された光信号を生成する光周波数多重装置であって、 単一の光源から多波長化により等周波数間隔Λの多波長
   光を発生させる第１多波長化手段と、 多波長化された等周波数間隔Λの多波長光を各光波に分
   波する第１分波手段と、 分波された各光波毎にそれぞれ多波長化を行って等周波
   数間隔λ（λ≠Λ）の多波長光を生成する第２多波長化
   手段と、 多波長化を施して得られた等周波数間隔λの多波長光を
   各光波にそれぞれ分波する第２分波手段と、 分波された各光波を送信信号で変調する変調手段と、 変調によって得られた光変調波信号を合成してそれぞれ
   の光波が前記光周波数間隔Ｆで交互に光波多重された光
   信号を生成する光信号生成手段と、 を備えたことを特徴とする光周波数多重装置。