JP6427992B2 - 光伝送システム、送信機、受信機、及び、光伝送方法 - Google Patents

光伝送システム、送信機、受信機、及び、光伝送方法 Download PDF

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Description

本発明は、光伝送システム、送信機、受信機、及び、光伝送方法に関する。
シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重した多重光信号を伝送する光伝送システムが知られている（例えば、特許文献１乃至４を参照）。例えば、光伝送システムは、シリコンフォトニクス技術を用いて実現される。
例えば、光伝送システムは、ＣＰＵ又はＬＳＩ等の電気回路間で光信号を伝送する。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略記である。ＬＳＩは、Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎの略記である。例えば、光伝送システムは、光インターコネクトとも呼ばれる。
光導波路を用いて光信号を伝送する場合、金属配線を用いて電気信号を伝送するよりも信号の波形が劣化しにくい。従って、光信号の伝送は、電気信号の伝送よりも伝送路容量を大きくすることができる。
特開２０１３−０４１１４３号公報 特開２００９−１３９７３４号公報 特表２０１３−５１３８２５号公報 特開２０１３−１５７７２２号公報
ところで、上記光伝送システムにおいて、光源は、例えば、ガリウムヒ素等の化合物半導体により形成されることがある。また、光源は、他の光素子の近傍に配置されることがある。このため、光源は、温度が高くなりやすいので、熱応力等に起因して劣化しやすい。その結果、光源からの光の出力レベルが低下する。例えば、ある波長の光を出力する光源からの光の出力レベルが小さくなるほど、その波長の光信号により単位時間あたりに伝送される情報量である伝送速度は低下する。従って、多重光信号により単位時間あたりに伝送される情報量である伝送速度も低下する。
一つの側面として、本発明の目的の一つは、伝送速度の低下を抑制することにある。
一つの側面では、光伝送システムは、シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重した多重光信号を伝送する。光伝送システムは、上記複数の波長のうちの第１の波長の光を出力する第１の光源と、上記第１の波長と同じ又は異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、上記第１の光源からの光の異常を検出する第１の検出部と、入力された光のうちの、前記複数の波長の少なくとも一部の光を変調することにより前記複数の波長の光信号を生成するとともに、上記異常が検出された場合、上記第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、上記第２の光源からの光を変調した光信号を含む上記多重光信号を伝送する変調部と、前記変調部の温度を検出する第２の検出部と、印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含むとともに、前記異常が検出された場合、前記変調部に含まれるリング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御する第１の制御部と、を備えるとともに、前記第１の制御部は、前記第２の検出部によって検出された温度と、前記変調部に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する。
伝送速度の低下を抑制できる。
第１実施形態に係る光伝送システムの構成例を表すブロック図である。 図１の送信機の構成例を表すブロック図である。 図１の受信機の構成例を表すブロック図である。 図１の送信機が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る送信機の構成例を表すブロック図である。 第２実施形態に係る受信機の構成例を表すブロック図である。 図５の送信機が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図６の受信機が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る送信機の構成例を表すブロック図である。 第３実施形態に係る受信機の構成例を表すブロック図である。 第３実施形態の第１変形例に係る送信機の構成例を表すブロック図である。 第３実施形態の第１変形例に係る受信機の構成例を表すブロック図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明される実施形態は例示である。従って、以下に明示しない種々の変形や技術が実施形態に適用されることは排除されない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一の符号を付した部分は、変更又は変形が明示されない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
＜第１実施形態＞
（構成）
図１に示すように、第１実施形態に係る光伝送システム１は、例示的に、第１の伝送装置３０と、光伝送路４０と、第２の伝送装置５０と、を備える。第１の伝送装置３０と第２の伝送装置５０とは、光伝送路４０を介して通信可能に接続されている。例えば、光伝送路４０は、光ファイバである。
第１の伝送装置３０は、複数の配線２０を介して第１の電気回路１０と電気的に接続されている。同様に、第２の伝送装置５０は、複数の配線６０を介して第２の電気回路７０と電気的に接続されている。
本例では、第１の電気回路１０及び第２の電気回路７０のそれぞれは、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。ＩＣは、例えば、ＣＰＵであってよい。なお、第１の電気回路１０及び第２の電気回路７０のそれぞれは、ＬＳＩ等であってもよい。
本例では、光伝送システム１は、複数の電気回路１０及び７０を通信可能に接続する光インターコネクトとして用いられる。
本例では、光伝送システム１は、第１の伝送装置３０と第２の伝送装置５０との間で双方向に通信を行なうが、第１の伝送装置３０と第２の伝送装置５０との間で一方向のみの通信を行なってもよい。
以下においては、説明の便宜上、第１の伝送装置３０から第２の伝送装置５０へ信号を伝送する機能に係る、光伝送システム１の構成及び動作について説明する。なお、第２の伝送装置５０から第１の伝送装置３０へ信号を伝送する機能については、同様に説明されるため、その説明を省略する。
また、理解を容易にするため、第１の伝送装置３０、第２の伝送装置５０、第１の電気回路１０、及び、第２の電気回路７０は、送信機３０、受信機５０、送信側ＩＣ１０、及び、受信側ＩＣ７０、とそれぞれ呼ばれてよい。
送信機３０には、送信側ＩＣ１０からのＮ個の送信電気信号が、複数の配線２０を介してそれぞれ入力される。本例では、Ｎは、４を表す。なお、Ｎは、４と異なる２以上の整数を表してもよい。また、Ｎは、レーン数と呼ばれてよい。送信機３０は、入力されたＮ個の送信電気信号を、Ｎ個の異なる波長の光信号にそれぞれ変換する。送信機３０は、Ｎ個の波長の光信号を多重した多重光信号を光伝送路４０を介して受信機５０へ送信する。本例では、送信電気信号は、差動信号である。
受信機５０は、送信機３０から多重光信号を受信する。受信機５０は、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長のそれぞれの光信号を分離する。受信機５０は、Ｎ個の波長の光信号をＮ個の受信電気信号に変換する。受信機５０は、Ｎ個の受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ、複数の配線６０を介してそれぞれ出力する。本例では、受信電気信号は、差動信号である。
ここで、送信機３０について説明を加える。
送信機３０は、図２に示すように、例示的に、第１の光源部３１１と、第２の光源部３１２と、光スイッチ３２０と、合波器３３０と、導波路３４０と、変調部３５０と、制御部３６０と、を備える。
第１の光源部３１１は、Ｎ個の異なる波長のそれぞれの光を出力する。本例では、第１の光源部３１１は、Ｎ個の異なる波長のそれぞれにて発振するレーザである。レーザは、例えば、アレイレーザ、又は、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）である。レーザは、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、又は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の結晶を含む化合物半導体により形成されてよい。
なお、「光源」は、「光源部」のうちの、１つの波長の光を出力する部分を表す。従って、本例では、第１の光源部３１１は、Ｎ個の異なる光源を含む。
第２の光源部３１２は、第１の光源部３１１と同様に、Ｎ個の異なる波長のそれぞれの光を出力する。本例では、第２の光源部３１２が出力する光のＮ個の波長は、第１の光源部３１１が出力する光のＮ個の波長とそれぞれ同じである。
なお、第１の光源部３１１及び第２の光源部３１２に含まれる光源のそれぞれが出力する光の波長は、個体差、及び、温度により変動することがある。
第１の光源部３１１に含まれる光源は、第１の光源の一例である。第２の光源部３１２に含まれる光源は、第２の光源の一例である。
光スイッチ３２０には、第１の光源部３１１からのＮ個の波長の光と、第２の光源部３１２からのＮ個の波長の光と、が入力される。光スイッチ３２０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、第１の光源部３１１から入力された光と、第２の光源部３１２から入力された光と、のいずれか一方を合波器３３０へ出力する。換言すると、光スイッチ３２０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、合波器３３０へ出力する光を、第１の光源部３１１から入力された光と、第２の光源部３１２から入力された光と、の間で切り替える。
本例では、光伝送システム１の起動時において、光スイッチ３２０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、第１の光源部３１１から入力された光を合波器３３０へ出力する。
光スイッチ３２０は、第１の切替器の一例である。
合波器３３０は、光スイッチ３２０から入力されたＮ個の波長の光を合波し、合波された光を導波路３４０へ出力する。
導波路３４０は、合波器３３０から入力された光を光伝送路４０へ伝搬する。合波器３３０からの光は、Ｎ個の波長の、変調されていない光が多重された多重光である。多重は、合波又は結合と表されてもよい。
変調部３５０は、Ｎ個の変調器３５１〜３５４を備える。
Ｎ個の変調器３５１〜３５４は、導波路３４０に沿って並ぶように形成される。Ｎ個の変調器３５１〜３５４は、送信側ＩＣ１０から入力されたＮ個の送信電気信号に応じて、導波路３４０が伝搬する光に含まれるＮ個の波長＃１〜＃Ｎの光をそれぞれ変調する。
変調器３５１は、リング共振器３５１１と、駆動回路３５１２と、検出器３５１３と、加熱器３５１４と、を備える。なお、変調器３５１は、加熱器３５１４に加えて、又は、加熱器３５１４に代えて、例えば、ペルチェ素子等の冷却器を備えてもよい。加熱器３５１４は、温度調整器の一例である。
変調器３５２〜３５４も、変調器３５１と同様に、リング共振器３５２１〜３５４１と、駆動回路３５２２〜３５４２と、検出器３５２３〜３５４３と、加熱器３５２４〜３５４４と、をそれぞれ備える。変調器３５２〜３５４については、変調器３５１と同様に説明されるため、説明を省略する。
リング共振器３５１１は、環状に形成された導波路である。例えば、リング共振器３５１１は、円形、又は、楕円形の導波路であってよい。リング共振器３５１１は、導波路の長さに応じた波長の光を共振させる。導波路の長さに応じた波長は、共振波長と表されてよい。
駆動回路３５１２は、入力された送信電気信号を増幅し、増幅した送信電気信号をリング共振器３５１１へ供給する。本例では、送信電気信号は、電圧信号である。本例では、駆動回路３５１２の増幅率は、変調器３５１の特性に応じて予め設定される。
リング共振器３５１１には、ｐｎ接合が形成されている。本例では、送信電気信号の供給は、ｐｎ接合への電圧の印加である。ｐｎ接合に電圧が印加されることにより、ｐｎ接合に電流が流れる。ｐｎ接合を流れる電流により屈折率が変化するため、送信電気信号に応じて共振波長の光の強度が変調される。例えば、光の強度は、光の振幅により表されてもよい。
検出器３５１３は、リング共振器３５１１が伝搬する光の強度を検出する。本例では、検出器３５１３は、リング共振器３５１１が伝搬する光の強度に応じた電流を出力する。例えば、検出器３５１３は、フォトダイオードである。例えば、フォトダイオードは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又は、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）等の結晶を含む化合物半導体により形成されてよい。
検出器３５１３〜３５４３は、第１の検出部の一例である。
加熱器３５１４は、印加される電圧に応じて温度が変化する。本例では、加熱器３５１４は、印加される電圧が大きくなるほど温度が高くなる。加熱器３５１４の温度の変化に伴って、リング共振器３５１１の温度も変化する。リング共振器３５１１は、リング共振器３５１１の温度が高くなるほど膨張する。従って、リング共振器３５１１の共振波長は、加熱器３５１４の温度の変化に伴って変化する。
制御部３６０は、検出器３５１３により検出された光の強度に基づいて、リング共振器３５１１の共振波長が波長＃１に一致するように、加熱器３５１４に印加する電圧を制御する。なお、制御部３６０は、変調器３５２〜３５４のそれぞれに対しても、変調器３５１と同様の制御を行なう。
これにより、変調器３５１〜３５４の共振波長が、合波器３３０により出力される光のＮ個の波長＃１〜＃Ｎとそれぞれ一致する状態が維持される。
このようにして、Ｎ個の変調器３５１〜３５４は、入力されたＮ個の送信電気信号に応じて、導波路３４０が伝搬する光に含まれるＮ個の波長＃１〜＃Ｎの光をそれぞれ変調する。Ｎ個の波長＃１〜＃Ｎのそれぞれの変調された光は、光信号と表されてよい。また、導波路３４０のうちの、変調部３５０よりも光伝送路４０側の部分においては、Ｎ個の光信号が多重されている。多重された光信号は、多重光信号と表されてよい。
なお、制御部３６０は、リング共振器３５１１〜３５４１のｐｎ接合にバイアス電流を供給するとともにバイアス電流の量を調整することにより、リング共振器３５１１〜３５４１の共振波長を制御してもよい。
本例では、合波器３３０、導波路３４０、及び、変調器３５１〜３５４のそれぞれは、シリコンを含む材料により形成される光素子である。本例では、送信機３０は、シリコンフォトニクス技術を用いて実現される。
制御部３６０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、検出器３５１３〜３５４３により検出された光の強度に基づいて、光の異常を検出する。本例では、制御部３６０は、検出された光の強度が所定の閾値よりも小さい場合、光が異常であることを検出する。本例では、制御部３６０は、検出された光の強度が上記閾値よりも大きい場合、光が正常であることを検出する。
制御部３６０は、波長＃ｉに対する光の異常が検出された場合、波長＃ｉに対する光源の切り替えを指示する切替指示を光スイッチ３２０へ出力する。ｉは、１からＮまでの整数を表す。本例では、切替指示は、波長＃ｉを識別する識別子を含む。
光スイッチ３２０は、制御部３６０から切替指示が入力された場合、切替指示により識別される波長＃ｉに対して合波器３３０へ出力する光を、第１の光源部３１１から入力された光から第２の光源部３１２から入力された光へ切り替える。
次に、受信機５０について説明を加える。
受信機５０は、図３に示すように、例示的に、導波路５１０と、分波部５２０と、制御部５３０と、を備える。
導波路５１０は、光伝送路４０からの多重光信号を伝搬する。
分波部５２０は、Ｎ個の分波器５２１〜５２４を備える。
Ｎ個の分波器５２１〜５２４は、導波路５１０に沿って並ぶように形成される。Ｎ個の分波器５２１〜５２４は、Ｎ個の波長＃１〜＃Ｎに対して、導波路５１０が伝搬する多重光信号から光信号をそれぞれ分離する。Ｎ個の分波器５２１〜５２４は、Ｎ個の波長＃１〜＃Ｎに対して、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へそれぞれ出力する。
分波器５２１は、リング共振器５２１１と、検出器５２１２と、変換器５２１３と、加熱器５２１４と、を備える。なお、分波器５２１は、加熱器５２１４に加えて、又は、加熱器５２１４に代えて、例えば、ペルチェ素子等の冷却器を備えてもよい。
分波器５２２〜５２４も、分波器５２１と同様に、リング共振器５２２１〜５２４１と、検出器５２２２〜５２４２と、変換器５２２３〜５２４３と、加熱器５２２４〜５２４４と、をそれぞれ備える。分波器５２２〜５２４については、分波器５２１と同様に説明されるため、説明を省略する。
検出器５２１２〜５２４２は、第１の検出部の一例である。
リング共振器５２１１、検出器５２１２、及び、加熱器５２１４は、リング共振器３５１１、検出器３５１３、及び、加熱器３５１４とそれぞれ同様に構成される。
変換器５２１３は、検出器５２１２により出力された電流を電圧に変換する。変換器５２１３は、変換された電圧を所定の増幅率に従って増幅する。変換器５２１３は、増幅した電圧の変化を受信電気信号として受信側ＩＣ７０へ出力する。本例では、変換器５２１３は、ＴＩＡ（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。
制御部５３０は、制御部３６０と同様に、検出器５２１２により検出された光の強度に基づいて、リング共振器５２１１の共振波長が波長＃１に一致するように、加熱器５２１４に印加する電圧を制御する。なお、制御部５３０は、分波器５２２〜５２４のそれぞれに対しても、分波器５２１と同様の制御を行なう。
これにより、分波器５２１〜５２４の共振波長が、合波器３３０により出力される光のＮ個の波長＃１〜＃Ｎとそれぞれ一致する状態が維持される。
このようにして、Ｎ個の分波器５２１〜５２４は、Ｎ個の波長＃１〜＃Ｎに対して、導波路５１０が伝搬する多重光信号から光信号をそれぞれ分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へそれぞれ出力する。
なお、制御部５３０は、リング共振器５２１１〜５２４１のｐｎ接合にバイアス電流を供給するとともにバイアス電流の量を調整することにより、リング共振器５２１１〜５２４１の共振波長を制御してもよい。
本例では、導波路５１０、及び、分波器５２１〜５２４のそれぞれは、シリコンを含む材料により形成される光素子である。本例では、受信機５０は、シリコンフォトニクス技術を用いて実現される。
（動作）
次に、光伝送システム１の動作について図４を参照しながら説明する。
本例では、光伝送システム１の起動時において、光スイッチ３２０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、第１の光源部３１１から入力された光を合波器３３０へ出力する。従って、光伝送システム１の起動時において、第１の光源部３１１に含まれる光源は、現用光源と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、第２の光源部３１２に含まれる光源は、予備光源又は冗長光源と呼ばれてよい。
先ず、送信機３０の動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、送信機３０は、第１の光源部３１１からのＮ個の波長＃１〜＃４の光を変調し、変調された光信号を多重した多重光信号を送信する。
更に、光伝送システム１が起動されると、送信機３０は、図４に例示する処理を実行する。
制御部３６０は、Ｎ個の波長の少なくとも１つの光の異常を検出するまで待機する（図４のステップＳ１０１の「Ｎｏ」ルート）。ここでは、波長＃ｉの光の異常が検出された場合を想定する。
この場合、制御部３６０は、「Ｙｅｓ」と判定し、異常を検出した光の波長＃ｉに対する予備光源が存在するか否かを判定する（図４のステップＳ１０２）。
本例では、制御部３６０は、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、予備光源の数を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０は、光伝送システム１の起動時に、Ｎ個の波長のそれぞれに対して、予備光源の数として「１」を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０は、後述するように、波長＃ｉに対して光源の切り替えを行なった場合、波長＃ｉに対して保持している情報が表す予備光源の数を「１」だけ減算する。
従って、この時点では、制御部３６０は、異常を検出した光の波長＃ｉに対する予備光源の数として「１」を表す情報を保持している。従って、制御部３６０は、「Ｙｅｓ」と判定し、波長＃ｉに対する光源の切り替えを指示する切替指示を光スイッチ３２０へ出力する。これにより、光スイッチ３２０は、切替指示により識別される波長＃ｉの、合波器３３０へ出力する光を、第１の光源部３１１からの光から第２の光源部３１２からの光へ切り替える（図４のステップＳ１０３）。
そして、送信機３０は、波長＃ｉの光の異常が発生したことにより、受信機５０により正常に受信されなかった光信号を再送信する（図４のステップＳ１０４）。例えば、送信機３０は、所定のサイズのデータに対応する光信号、所定の時間にて送信される光信号、又は、トランザクション処理の単位に対応する光信号を再送信してよい。
その後、送信機３０は、ステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を繰り返し実行する。
なお、異常を検出した光の波長＃ｉに対する予備光源が存在しない場合、制御部３６０は、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０１へ戻る。
次に、受信機５０の動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、受信機５０は、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を多重した多重光信号を受信する。更に、受信機５０は、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
以上、説明したように、第１実施形態に係る光伝送システム１によれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号を伝送する。本例では、第１の光源は、第１の光源部３１１に含まれるとともに、第２の光源は、第２の光源部３１２に含まれる。
これによれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号が伝送される。これにより、第１の光源からの光の異常が発生した場合に、多重光信号により単位時間あたりに伝送される情報量である伝送速度の低下を抑制できる。
更に、第１実施形態に係る光伝送システム１は、第１の光源からの光の異常が検出された場合、変調部３５０へ出力される光を、第１の光源からの光から、第２の光源からの光へ切り替える光スイッチ３２０を備える。
これによれば、光の経路を切り替えるので、例えば、電気信号の経路を切り替える場合よりも経路の切り替えを迅速に行なうことができる。この結果、第１の光源からの光の異常が発生した場合に、伝送速度が低下することを抑制できる。
加えて、第１実施形態に係る光伝送システム１は、複数の波長の任意の１つの波長に対して光の異常が検出された場合、変調部３５０へ出力される波長の光を、第１の光源部３１１からの光から、第２の光源部３１２からの光へ切り替える。
これによれば、光の経路を切り替えるので、例えば、電気信号の経路を切り替える場合よりも経路の切り替えを迅速に行なうことができる。この結果、第１の光源部３１１からの光の異常が発生した場合に、伝送速度が低下することを抑制できる。例えば、複数の波長のいずれに対して異常が発生した場合であっても、伝送速度が低下することを抑制できる。
なお、光伝送システム１は、各波長に対して、予備光源を１つだけ備えているが、複数の予備光源を備えていてもよい。また、光伝送システム１は、Ｎ個の波長のすべてに対して予備光源を備えているが、Ｎ個の波長の一部の波長に対する予備光源を備えていなくてもよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る光伝送システムについて説明する。第２実施形態に係る光伝送システムは、第１実施形態に係る光伝送システムに対して、異常が検出された場合に予備の波長の光を変調する予備変調器を用いる点において相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。
（構成）
図５に示すように、第２実施形態に係る送信機３０Ａは、図２の第１の光源部３１１、変調部３５０及び制御部３６０に代えて、例示的に、第１の光源部３１１Ａ、変調部３５０Ａ及び制御部３６０Ａを備える。
第１の光源部３１１Ａは、Ｎ＋１（本例では、５）個の異なる波長＃１〜＃５のそれぞれの光を合波器３３０へ出力する。
合波器３３０は、第１の光源部３１１Ａから入力されたＮ＋１個の波長＃１〜＃５の光を合波し、合波された光を導波路３４０へ出力する。
導波路３４０は、合波器３３０から入力された光を光伝送路４０へ伝搬する。合波器３３０からの光は、Ｎ＋１個の波長＃１〜＃５の、変調されていない光が多重された多重光である。
変調部３５０Ａは、図２の変調部３５０に加えて、変調器３５５及びスイッチ３７１を備える。変調器３５５は、変調器３５１と同様に、リング共振器３５５１と、駆動回路３５５２と、検出器３５５３と、加熱器３５５４と、を備える。
変調器３５５は、共振波長が変調器３５１と異なる点を除いて、変調器３５１と同様の機能を有する。変調器３５１は、第１の変調器の一例である。変調器３５５は、第２の変調器の一例である。
制御部３６０Ａは、検出器３５５３により検出された光の強度に基づいて、リング共振器３５５１の共振波長が波長＃５に一致するように、加熱器３５５４に印加する電圧を制御する。
スイッチ３７１には、送信側ＩＣ１０からの送信電気信号が配線２０を介して入力される。スイッチ３７１は、入力された送信電気信号を、変調器３５１と変調器３５５とのいずれか一方へ出力する。換言すると、スイッチ３７１は、入力された送信電気信号の出力先を、変調器３５１と変調器３５５との間で切り替える。
本例では、光伝送システム１の起動時において、スイッチ３７１は、入力された送信電気信号を変調器３５１へ出力する。スイッチ３７１は、第２の切替器の一例である。
従って、光伝送システム１の起動時において、変調器３５１は、現用変調器と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、変調器３５５は、予備変調器又は冗長変調器と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、波長＃１〜＃４は、現用波長と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、波長＃５は、予備波長と呼ばれてよい。
これにより、光伝送システム１の起動時において、送信機３０Ａは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。波長＃１は、第１の波長の一例である。波長＃５は、第２の波長の一例である。
制御部３６０Ａは、検出器３５１３により検出された光の強度に基づいて、波長＃１の光の異常を検出する。本例では、制御部３６０Ａは、検出された光の強度が所定の閾値よりも小さい場合、波長＃１の光が異常であることを検出する。本例では、制御部３６０Ａは、検出された光の強度が上記閾値よりも大きい場合、光が正常であることを検出する。
制御部３６０Ａは、波長＃１の光の異常が検出された場合、波長の切り替えを指示する切替指示をスイッチ３７１へ出力する。
スイッチ３７１は、制御部３６０Ａから切替指示が入力された場合、入力された送信電気信号の出力先を、変調器３５１から変調器３５５へ切り替える。これにより、送信機３０Ａは、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号と、波長＃１の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
図６に示すように、第２実施形態に係る受信機５０Ａは、図３の分波部５２０及び制御部５３０に代えて、例示的に、分波部５２０Ａ及び制御部５３０Ａを備える。
分波部５２０Ａは、図３の分波部５２０に加えて、分波器５２５及びスイッチ５４１を備える。分波器５２５は、分波器５２１と同様に、リング共振器５２５１と、検出器５２５２と、変換器５２５３と、加熱器５２５４と、を備える。
分波器５２５は、共振波長が分波器５２１と異なる点を除いて、分波器５２１と同様の機能を有する。分波器５２１は、第１の分波器の一例である。分波器５２５は、第２の分波器の一例である。
制御部５３０Ａは、検出器５２５２により検出された光の強度に基づいて、リング共振器５２５１の共振波長が波長＃５に一致するように、加熱器５２５４に印加する電圧を制御する。
スイッチ５４１には、受信電気信号が、分波器５２１と分波器５２５とのいずれか一方から入力される。換言すると、スイッチ５４１は、受信電気信号の入力元を、分波器５２１と分波器５２５との間で切り替える。
スイッチ５４１は、入力された受信電気信号を配線６０を介して受信側ＩＣ７０へ出力する。換言すると、スイッチ５４１は、受信電気信号として出力する電気信号を、分波器５２１により分離された光信号に応じた電気信号と、分波器５２５により分離された光信号に応じた電気信号と、の間で切り替える。
本例では、光伝送システム１の起動時において、スイッチ５４１は、分波器５２１から入力された受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。スイッチ５４１は、第３の切替器の一例である。
従って、光伝送システム１の起動時において、分波器５２１は、現用分波器と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、分波器５２５は、予備分波器又は冗長分波器と呼ばれてよい。
これにより、光伝送システム１の起動時において、受信機５０Ａは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
制御部５３０Ａは、検出器５２１２により検出された光の強度に基づいて、波長＃１の光の異常を検出する。本例では、制御部５３０Ａは、検出された光の強度が所定の閾値よりも小さい場合、波長＃１の光が異常であることを検出する。本例では、制御部５３０Ａは、検出された光の強度が上記閾値よりも大きい場合、波長＃１の光が正常であることを検出する。
制御部５３０Ａは、波長＃１の光の異常が検出された場合、波長の切り替えを指示する切替指示をスイッチ５４１へ出力する。
スイッチ５４１は、制御部５３０Ａから切替指示が入力された場合、受信電気信号の入力元を、分波器５２１から分波器５２５へ切り替える。これにより、受信機５０Ａは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
（動作）
次に、第２実施形態に係る光伝送システム１の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。
本例では、光伝送システム１の起動時において、スイッチ３７１は、入力された送信電気信号を変調器３５１へ出力する。更に、本例では、光伝送システム１の起動時において、スイッチ５４１は、分波器５２１から入力された受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
先ず、送信機３０Ａの動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、送信機３０Ａは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
更に、光伝送システム１が起動されると、送信機３０Ａは、図７に例示する処理を実行する。
制御部３６０Ａは、波長＃１の光の異常を検出するまで待機する（図７のステップＳ２０１の「Ｎｏ」ルート）。ここでは、波長＃１の光の異常が検出された場合を想定する。
この場合、制御部３６０Ａは、「Ｙｅｓ」と判定し、予備波長が存在するか否かを判定する（図７のステップＳ２０２）。
本例では、制御部３６０Ａは、予備波長の数を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０Ａは、光伝送システム１の起動時に、予備波長の数として「１」を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０Ａは、後述するように、波長の切り替えを行なった場合、保持している情報が表す予備波長の数を「１」だけ減算する。
従って、この時点では、制御部３６０Ａは、予備波長の数として「１」を表す情報を保持している。従って、制御部３６０Ａは、「Ｙｅｓ」と判定し、波長の切り替えを指示する切替指示をスイッチ３７１へ出力する。
これにより、スイッチ３７１は、入力された送信電気信号の出力先を、変調器３５１から変調器３５５へ切り替える（図７のステップＳ２０３）。従って、送信機３０Ａは、波長＃１の光に代えて、波長＃５の光を変調する。これにより、送信機３０Ａは、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号と、波長＃１の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
そして、送信機３０Ａは、波長＃１の光の異常が発生したことにより、受信機５０Ａにより正常に受信されなかった光信号を再送信する（図７のステップＳ２０４）。例えば、送信機３０Ａは、所定のサイズのデータに対応する光信号、所定の時間にて送信される光信号、又は、トランザクション処理の単位に対応する光信号を再送信してよい。
その後、送信機３０Ａは、ステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４の処理を繰り返し実行する。
なお、予備波長が存在しない場合、制御部３６０Ａは、ステップＳ２０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２０１へ戻る。
次に、受信機５０Ａの動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、受信機５０Ａは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を受信する。更に、受信機５０Ａは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
更に、光伝送システム１が起動されると、受信機５０Ａは、図８に例示する処理を実行する。
制御部５３０Ａは、波長＃１の光の異常を検出するまで待機する（図８のステップＳ３０１の「Ｎｏ」ルート）。ここでは、波長＃１の光の異常が検出された場合を想定する。
この場合、制御部５３０Ａは、「Ｙｅｓ」と判定し、予備波長が存在するか否かを判定する（図８のステップＳ３０２）。
本例では、制御部５３０Ａは、制御部３６０Ａと同様に、予備波長の数を表す情報を保持する。
従って、この時点では、制御部５３０Ａは、予備波長の数として「１」を表す情報を保持している。従って、制御部５３０Ａは、「Ｙｅｓ」と判定し、波長の切り替えを指示する切替指示をスイッチ５４１へ出力する。
これにより、スイッチ５４１は、受信電気信号の入力元を、分波器５２１から分波器５２５へ切り替える（図８のステップＳ３０３）。この結果、受信機５０Ａは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
その後、受信機５０Ａは、ステップＳ３０１へ戻り、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３の処理を繰り返し実行する。
なお、予備波長が存在しない場合、制御部５３０Ａは、ステップＳ３０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３０１へ戻る。
以上、説明したように、第２実施形態に係る光伝送システム１によれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号を伝送する。本例では、第１の光源は、第１の光源部３１１Ａのうちの波長＃１の光を出力する部分であるとともに、第２の光源は、第１の光源部３１１Ａのうちの波長＃５の光を出力する部分である。
これによれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号が伝送される。これにより、第１の光源からの光の異常が発生した場合に、多重光信号により単位時間あたりに伝送される情報量である伝送速度の低下を抑制できる。
更に、第２実施形態に係る分波部５２０Ａは、波長＃１の光の異常が検出された場合、受信電気信号として出力される電気信号を、波長＃１に対して分離した光信号に応じた電気信号から、波長＃５に対して分離した光信号に応じた電気信号へ切り替える。
これによれば、波長＃１の光の異常が検出された場合、波長＃５に対して分離した光信号に応じた電気信号が受信電気信号として出力される。この結果、波長＃１の光の異常が発生した場合に、伝送速度が低下することを抑制できる。
なお、第２実施形態に係る光伝送システム１は、予備波長を１つだけ備えているが、複数の予備波長を備えていてもよい。また、光伝送システム１は、１つの波長＃１に対して予備変調器及び予備分波器を備えているが、Ｎ個の波長＃１〜＃４のすべてに対して予備変調器及び予備分波器を備えていてもよい。また、光伝送システム１は、Ｎ個の波長＃１〜＃４の一部に対して予備変調器及び予備分波器を備えていてもよい。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る光伝送システムについて説明する。第３実施形態に係る光伝送システムは、第１実施形態に係る光伝送システムに対して、異常が検出された場合に予備の波長の光を変調するように変調器の温度を制御する点において相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。なお、第３実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。
（構成）
図９に示すように、第３実施形態に係る送信機３０Ｂは、図２の第１の光源部３１１及び制御部３６０に代えて、例示的に、第１の光源部３１１Ｂ及び制御部３６０Ｂを備える。制御部３６０Ｂは、第１の制御部の一例である。
第１の光源部３１１Ｂは、Ｎ＋１（本例では、５）個の異なる波長＃１〜＃５のそれぞれの光を合波器３３０へ出力する。
合波器３３０は、第１の光源部３１１Ｂから入力されたＮ＋１個の波長＃１〜＃５の光を合波し、合波された光を導波路３４０へ出力する。
導波路３４０は、合波器３３０から入力された光を光伝送路４０へ伝搬する。合波器３３０からの光は、Ｎ＋１個の波長＃１〜＃５の、変調されていない光が多重された多重光である。
本例では、光伝送システム１の起動時において、制御部３６０Ｂは、Ｎ個の変調器３５１〜３５４の共振波長がＮ個の波長＃１〜＃４に一致するように、加熱器３５１４〜３５４４に印加する電圧をそれぞれ制御する。従って、光伝送システム１の起動時において、Ｎ個の変調器３５１〜３５４は、入力されたＮ個の送信電気信号に応じて、導波路３４０が伝搬する光に含まれるＮ個の波長＃１〜＃４の光をそれぞれ変調する。本例では、光伝送システム１の起動時において、波長＃１〜＃４は、現用波長と呼ばれてよい。また、光伝送システム１の起動時において、波長＃５は、予備波長と呼ばれてよい。
これにより、光伝送システム１の起動時において、送信機３０Ｂは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。波長＃１〜＃４は、第１の波長の一例である。波長＃５は、第２の波長の一例である。
制御部３６０Ｂは、Ｎ個の波長＃１〜＃４のそれぞれに対して、検出器３５１３〜３５４３により検出された光の強度に基づいて、光の異常を検出する。本例では、制御部３６０Ｂは、検出された光の強度が所定の閾値よりも小さい場合、光が異常であることを検出する。本例では、制御部３６０Ｂは、検出された光の強度が上記閾値よりも大きい場合、光が正常であることを検出する。
制御部３６０Ｂは、波長＃ｉに対する光の異常が検出された場合、波長＃ｉが共振波長であるリング共振器３５１１〜３５４１の温度を、共振波長が波長＃５に一致するように制御する。ｉは、１からＮまでの整数を表す。これにより、波長＃ｉに対する光の異常が検出される前の期間において波長＃ｉの光を変調していた変調器３５１〜３５４は、波長＃５の光を変調するようになる。
この結果、例えば、波長＃１に対する光の異常が検出された場合、送信機３０Ｂは、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号と、波長＃１の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
図１０に示すように、第３実施形態に係る受信機５０Ｂは、図３の制御部５３０に代えて、例示的に、制御部５３０Ｂを備える。制御部５３０Ｂは、第２の制御部の一例である。
本例では、光伝送システム１の起動時において、制御部５３０Ｂは、Ｎ個の分波器５２１〜５２４の共振波長がＮ個の波長＃１〜＃４に一致するように、加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧をそれぞれ制御する。従って、光伝送システム１の起動時において、Ｎ個の分波器５２１〜５２４は、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へそれぞれ出力する。
制御部５３０Ｂは、Ｎ個の波長＃１〜＃４のそれぞれに対して、検出器５２１２〜５２４２により検出された光の強度に基づいて、光の異常を検出する。本例では、制御部５３０Ｂは、検出された光の強度が所定の閾値よりも小さい場合、光が異常であることを検出する。本例では、制御部５３０Ｂは、検出された光の強度が上記閾値よりも大きい場合、光が正常であることを検出する。
制御部５３０Ｂは、波長＃ｉに対する光の異常が検出された場合、波長＃ｉが共振波長であるリング共振器５２１１〜５２４１の温度を、共振波長が波長＃５に一致するように制御する。ｉは、１からＮまでの整数を表す。これにより、波長＃ｉに対する光の異常が検出される前の期間において波長＃ｉの光信号を分離していた分波器５２１〜５２４は、波長＃５の光信号を分離するようになる。
この結果、例えば、波長＃１に対する光の異常が検出された場合、受信機５０Ｂは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
（動作）
次に、第３実施形態に係る光伝送システム１の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。
本例では、光伝送システム１の起動時において、制御部３６０Ｂは、Ｎ個の変調器３５１〜３５４の共振波長がＮ個の波長＃１〜＃４に一致するように、加熱器３５１４〜３５４４に印加する電圧をそれぞれ制御する。更に、本例では、光伝送システム１の起動時において、制御部５３０Ｂは、Ｎ個の分波器５２１〜５２４の共振波長がＮ個の波長＃１〜＃４に一致するように、加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧をそれぞれ制御する。
先ず、送信機３０Ｂの動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、送信機３０Ｂは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
更に、光伝送システム１が起動されると、送信機３０Ｂは、図７に例示する処理を実行する。
制御部３６０Ｂは、Ｎ個の波長の少なくとも１つの光の異常を検出するまで待機する（図７のステップＳ２０１の「Ｎｏ」ルート）。ここでは、波長＃１の光の異常が検出された場合を想定する。
この場合、制御部３６０Ｂは、「Ｙｅｓ」と判定し、予備波長が存在するか否かを判定する（図７のステップＳ２０２）。
本例では、制御部３６０Ｂは、予備波長の数を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０Ｂは、光伝送システム１の起動時に、予備波長の数として「１」を表す情報を保持する。本例では、制御部３６０Ｂは、後述するように、波長の切り替えを行なった場合、保持している情報が表す予備波長の数を「１」だけ減算する。
従って、この時点では、制御部３６０Ｂは、予備波長の数として「１」を表す情報を保持している。従って、制御部３６０Ｂは、「Ｙｅｓ」と判定し、波長＃１が共振波長であるリング共振器３５１１の温度を、共振波長が波長＃５に一致するように制御する（図７のステップＳ２０３）。これにより、送信機３０Ｂは、波長＃１の光に代えて、波長＃５の光を変調する。この結果、送信機３０Ｂは、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号と、波長＃１の変調されていない光と、を多重した多重光信号を送信する。
そして、送信機３０Ｂは、波長＃１の光の異常が発生したことにより、受信機５０Ｂにより正常に受信されなかった光信号を再送信する（図７のステップＳ２０４）。例えば、送信機３０Ｂは、所定のサイズのデータに対応する光信号、所定の時間にて送信される光信号、又は、トランザクション処理の単位に対応する光信号を再送信してよい。
その後、送信機３０Ｂは、ステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４の処理を繰り返し実行する。
なお、予備波長が存在しない場合、制御部３６０Ｂは、ステップＳ２０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２０１へ戻る。
次に、受信機５０Ｂの動作について説明する。
光伝送システム１が起動されると、受信機５０Ｂは、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号と、波長＃５の変調されていない光と、を多重した多重光信号を受信する。更に、受信機５０Ｂは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃１〜＃４の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
更に、光伝送システム１が起動されると、受信機５０Ｂは、図８に例示する処理を実行する。
制御部５３０Ｂは、Ｎ個の波長の少なくとも１つの光の異常を検出するまで待機する（図８のステップＳ３０１の「Ｎｏ」ルート）。上記仮定に従えば、波長＃１の光の異常が検出される。
従って、制御部５３０Ｂは、「Ｙｅｓ」と判定し、予備波長が存在するか否かを判定する（図８のステップＳ３０２）。
本例では、制御部５３０Ｂは、制御部３６０Ｂと同様に、予備波長の数を表す情報を保持する。
従って、この時点では、制御部５３０Ｂは、予備波長の数として「１」を表す情報を保持している。従って、制御部５３０Ｂは、「Ｙｅｓ」と判定し、波長＃１が共振波長であるリング共振器５２１１の温度を、共振波長が波長＃５に一致するように制御する（図８のステップＳ３０３）。これにより、受信機５０Ｂは、波長＃１の光信号に代えて、波長＃５の光信号を、受信した多重光信号から分離する。
この結果、受信機５０Ｂは、受信した多重光信号から、Ｎ個の波長＃２〜＃５の光信号を分離し、分離した光信号に応じた受信電気信号を受信側ＩＣ７０へ出力する。
その後、受信機５０Ｂは、ステップＳ３０１へ戻り、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３の処理を繰り返し実行する。
なお、予備波長が存在しない場合、制御部５３０Ｂは、ステップＳ３０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３０１へ戻る。
以上、説明したように、第３実施形態に係る光伝送システム１によれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号を伝送する。本例では、第１の光源は、第１の光源部３１１Ｂのうちの波長＃１の光を出力する部分であるとともに、第２の光源は、第１の光源部３１１Ｂのうちの波長＃５の光を出力する部分である。
これによれば、第１の光源からの光の異常が検出された場合、第２の光源からの光が変調された光信号を含む多重光信号が伝送される。これにより、第１の光源からの光の異常が発生した場合に、多重光信号により単位時間あたりに伝送される情報量である伝送速度の低下を抑制できる。
更に、第３実施形態に係る制御部３６０Ｂは、波長＃１の光の異常が検出された場合、リング共振器３５１１の温度を、リング共振器３５１１が共振する波長が波長＃５に一致するように制御する。
これによれば、波長＃１の光の異常が検出された場合、信号の経路を切り替えずに、変調される光の波長を波長＃１から波長＃５へ迅速に切り替えることができる。この結果、波長＃１の光の異常が発生した場合に、伝送速度が低下することを抑制できる。
加えて、第３実施形態に係る制御部５３０Ｂは、波長＃１の光の異常が検出された場合、リング共振器５２１１の温度を、リング共振器５２１１が共振する波長が波長＃５に一致するように制御する。
これによれば、波長＃１の光の異常が検出された場合、信号の経路を切り替えずに、分離される光信号の波長を波長＃１から波長＃５へ迅速に切り替えることができる。この結果、波長＃１の光の異常が発生した場合に、伝送速度が低下することを抑制できる。
なお、第３実施形態に係る光伝送システム１は、予備波長を１つだけ備えているが、複数の予備波長を備えていてもよい。
＜第３実施形態の第１変形例＞
次に、本発明の第３実施形態の第１変形例に係る光伝送システムについて説明する。第３実施形態の第１変形例に係る光伝送システムは、第３実施形態に係る光伝送システムに対して、受信機が温度を検出し検出した温度に基づいて加熱器に印加する電圧を決定する点において相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。なお、第３実施形態の第１変形例の説明において、第３実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。
（構成）
図１１に示すように、第３実施形態の第１変形例に係る送信機３０Ｃは、図９の制御部３６０Ｂに代えて、例示的に、制御部３６０Ｃ及び温度センサ３８０Ｃを備える。制御部３６０Ｃは、第１の制御部の一例である。
第１の光源部３１１Ｂにより出力される光の波長は、第１の光源部３１１Ｂの温度に応じて変化する。第１の光源部３１１Ｂの温度は、送信機３０Ｃの温度と相関が強い。従って、送信機３０Ｃの温度と、各変調器３５１〜３５４の共振波長が予備波長と一致する場合において加熱器３５１４〜３５４４に印加される電圧と、の関係を予め求め、その関係に基づいて加熱器３５１４〜３５４４に印加する電圧を決定できる。
温度センサ３８０Ｃは、送信機３０Ｃの温度を検出する。
制御部３６０Ｃは、温度センサ３８０Ｃにより検出された温度と、各変調器３５１〜３５４の共振波長が予備波長と一致する場合において加熱器３５１４〜３５４４に印加される電圧と、の第１の関係を保持する。
例えば、第１の関係は、予め保持されていてもよい。また、制御部３６０Ｃは、例えば、光伝送システム１の製造時、光伝送システム１の出荷時、又は、光伝送システム１が稼働する前の所定の時点等において、第１の関係を取得してもよい。例えば、第１の関係は、複数の異なる温度と、各温度に対する電圧と、を表す。例えば、第１の関係は、テーブル形式の情報、及び、電圧を算出する数式を表す情報の一方、又は、組み合わせとして保持されてよい。
制御部３６０Ｃは、波長＃ｉに対する光の異常が検出された場合、保持している第１の関係と、当該異常が検出された時点にて温度センサ３８０Ｃにより検出された温度と、に基づいて、波長＃ｉに対する加熱器３５１４〜３５４４に印加する電圧を決定する。
図１２に示すように、第３実施形態の第１変形例に係る受信機５０Ｃは、図１０の制御部５３０Ｂに代えて、例示的に、制御部５３０Ｃ及び温度センサ５４０Ｃを備える。制御部５３０Ｃは、第２の制御部の一例である。温度センサ５４０Ｃは、第２の検出部の一例である。
受信機５０Ｃは、送信機３０Ｃの温度を検出できない。受信機５０Ｃの温度は、送信機３０Ｃの温度と相関が強い。従って、受信機５０Ｃの温度に基づいて、加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧を決定できる。
温度センサ５４０Ｃは、分波部５２０の温度を検出する。
制御部５３０Ｃは、所定の第１の時点にて温度センサ５４０Ｃにより検出された第１の温度を保持する。例えば、第１の時点は、光伝送システム１の製造時、光伝送システム１の出荷時、又は、光伝送システム１が稼働する前の所定の時点等であってよい。
更に、制御部５３０Ｃは、第１の時点にて、各分波器５２１〜５２４の共振波長が予備波長と一致する場合において加熱器５２１４〜５２４４に印加される電圧を取得し、取得した電圧を保持する。
制御部５３０Ｃは、波長＃ｉに対する光の異常が検出された場合、異常が検出された第２の時点にて温度センサ５４０Ｃにより検出された第２の温度と、数式１と、に基づいて、波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧Ｖｒ（ｔ２）を決定する。
Figure 0006427992
ｔ１、及び、ｔ２は、第１の時点、及び、第２の時点をそれぞれ表す。Ｔ（ｔ１）、及び、Ｔ（ｔ２）は、第１の温度、及び、第２の温度をそれぞれ表す。Ｖｒ（ｔ１）は、第１の時点にて、波長＃ｉに対する分波器５２１〜５２４の共振波長が予備波長と一致する場合において、波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加される電圧を表す。Ｆは、分波器５２１〜５２４の温度と、加熱器５２１４〜５２４４に印加される電圧と、の第２の関係を表すとともに、温度を電圧に変換する関数を表す。
Ｆを表す情報は、制御部５３０Ｃにより予め保持されていてよい。また、制御部５３０Ｃは、例えば、光伝送システム１の製造時、光伝送システム１の出荷時、又は、光伝送システム１が稼働する前の所定の時点等において、Ｆを表す情報を取得してもよい。この場合、分波器５２１〜５２４の温度として温度センサ５４０Ｃにより検出される温度が用いられてよい。
従って、第３実施形態の第１変形例に係る光伝送システム１によれば、例えば、波長＃１に対する光の異常が検出された場合、変調器３５１に含まれるリング共振器３５１１の共振波長を予備波長に迅速に一致させることができる。
更に、第３実施形態の第１変形例に係る光伝送システム１によれば、例えば、波長＃１に対する光の異常が検出された場合、分波器５２１に含まれるリング共振器５２１１の共振波長を予備波長に迅速に一致させることができる。
この結果、伝送速度が低下することを抑制できる。
なお、制御部５３０Ｃは、数式１に代えて、数式２に基づいて、異常が検出された波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧Ｖｒ（ｔ２）を決定してもよい。
Figure 0006427992
Ｆ−１は、Ｆの逆関数を表す。Ｖｋ（ｔ１）は、第１の時点にて、波長＃ｉに対する分波器５２１〜５２４の共振波長が現用波長（換言すると、波長＃ｉ）と一致する場合において、波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加される電圧を表す。Ｖｋ（ｔ２）は、第２の時点にて、波長＃ｉに対する分波器５２１〜５２４の共振波長が現用波長（換言すると、波長＃ｉ）と一致する場合において、波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加される電圧を表す。なお、Ｖｋ（ｔ１）及びＶｋ（ｔ２）は、制御部５３０Ｃにより取得され、取得された値が制御部５３０Ｃにより保持されてよい。
これによれば、第１の光源部３１１Ｂにより出力される光の波長が第１の光源部３１１Ｂの温度の変化に伴って変化する場合においても、リング共振器５２１１〜５２４１の共振波長を予備波長に迅速に一致させることができる。
また、制御部５３０Ｃは、数式２に代えて、数式３に基づいて、異常が検出された波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧Ｖｒ（ｔ２）を決定してもよい。
Figure 0006427992
ｄλｒ／ｄＴは、冗長波長の光として第１の光源部３１１Ｂにより出力される光の波長の温度に対する変化率を表す。ｄλｋ／ｄＴは、波長＃ｉの光として第１の光源部３１１Ｂにより出力される光の波長の温度に対する変化率を表す。
なお、ｄλｒ／ｄＴ、及び、ｄλｋ／ｄＴは、送信機３０Ｃの制御部３６０Ｃにより取得され、取得された値が制御部３６０Ｃにより保持されてよい。例えば、ｄλｒ／ｄＴ、及び、ｄλｋ／ｄＴは、光伝送システム１の製造時、光伝送システム１の出荷時、又は、光伝送システム１が稼働する前の所定の時点等に取得されてよい。また、ｄλｒ／ｄＴ、及び、ｄλｋ／ｄＴを表す情報は、光伝送システム１の起動時等の所定の時点にて、送信機３０Ｃから受信機５０Ｃへ送信されてよい。例えば、ｄλｒ／ｄＴ、及び、ｄλｋ／ｄＴを表す情報の送信は、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）通信により実現されてよい。
これによれば、第１の光源部３１１Ｂにより出力される光の波長の温度に対する変化率が波長毎に異なる場合においても、リング共振器５２１１〜５２４１の共振波長を予備波長に迅速に一致させることができる。
また、制御部５３０Ｃは、数式３に代えて、数式４に基づいて、異常が検出された波長＃ｉに対する加熱器５２１４〜５２４４に印加する電圧Ｖｒ（ｔ２）を決定してもよい。
Figure 0006427992
Ｆｋは、複数の分波器５２１〜５２４のうちの、異常が検出された波長＃ｉに対する分波器５２１〜５２４に対する第２の関係を表すとともに、温度を電圧に変換する関数を表す。
Ｆｋを表す情報は、制御部５３０Ｃにより予め保持されていてよい。また、制御部５３０Ｃは、例えば、光伝送システム１の製造時、光伝送システム１の出荷時、又は、光伝送システム１が稼働する前の所定の時点等において、Ｆｋを表す情報を取得してもよい。この場合、分波器５２１〜５２４の温度として温度センサ５４０Ｃにより検出される温度が用いられてよい。
これによれば、分波器毎に第２の関係が異なる場合においても、リング共振器５２１１〜５２４１の共振波長を予備波長に迅速に一致させることができる。
ところで、第１実施形態に係る光伝送システム１においては、第１の光源部３１１により出力される光の波長と、第２の光源部３１２により出力される光の波長と、が僅かに相違することがある。この場合、光源の切り替え後に波長を調整するために、第３実施形態の第１変形例に係る温度の制御が用いられてもよい。
また、各実施形態に係る光伝送システム１は、他の実施形態に係る光伝送システム１の少なくとも１つと組み合わせられてもよい。
また、各実施形態に係る光伝送システム１は、光インターコネクトに用いられているが、光通信に用いられてもよい。
１ 光伝送システム
１０ 第１の電気回路（送信側ＩＣ）
２０ 配線
３０，３０Ａ〜３０Ｃ 第１の伝送装置（送信機）
３１１，３１１Ａ，３１１Ｂ 第１の光源部
３１２ 第２の光源部
３２０ 光スイッチ
３３０ 合波器
３４０ 導波路
３５０，３５０Ａ 変調部
３５１〜３５５ 変調器
３５１１〜３５５１ リング共振器
３５１２〜３５５２ 駆動回路
３５１３〜３５５３ 検出器
３５１４〜３５５４ 加熱器
３６０，３６０Ａ〜３６０Ｃ 制御部
３７１ スイッチ
３８０Ｃ 温度センサ
４０ 光伝送路
５０，５０Ａ〜５０Ｃ 第２の伝送装置（受信機）
５１０ 導波路
５２０，５２０Ａ 分波部
５２１〜５２５ 分波器
５２１１〜５２５１ リング共振器
５２１２〜５２５２ 検出器
５２１３〜５２５３ 変換器
５２１４〜５２５４ 加熱器
５３０，５３０Ａ〜５３０Ｃ 制御部
５４０Ｃ 温度センサ
５４１ スイッチ
６０ 配線
７０ 第２の電気回路（受信側ＩＣ）

Claims (20)

  1. シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重した多重光信号を伝送する光伝送システムであって、
    前記複数の波長のうちの第１の波長の光を出力する第１の光源と、
    前記第１の波長と同じ又は異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、
    前記第１の光源からの光の異常を検出する第１の検出部と、
    入力された光のうちの、前記複数の波長の少なくとも一部の光を変調することにより前記複数の波長の光信号を生成するとともに、前記異常が検出された場合、前記第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、前記第２の光源からの光を変調した光信号を含む前記多重光信号を伝送する変調部と、
    前記変調部の温度を検出する第２の検出部と、
    印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含むとともに、前記異常が検出された場合、前記変調部に含まれるリング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御する第１の制御部と、
    を備えるとともに、
    前記第１の制御部は、前記第２の検出部によって検出された温度と、前記変調部に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する、光伝送システム。
  2. 請求項１に記載の光伝送システムであって、
    前記第２の波長は、前記第１の波長と同じであり、
    前記光伝送システムは、
    前記異常が検出された場合、前記変調部へ出力される光を、前記第１の光源からの光から、前記第２の光源からの光へ切り替える第１の切替器を備える、光伝送システム。
  3. 請求項２に記載の光伝送システムであって、
    前記第１の光源を含むとともに、前記複数の波長のそれぞれの光を出力する第１の光源部と、
    前記第２の光源を含むとともに、前記複数の波長のそれぞれの光を出力する第２の光源部と、を備えるとともに、
    前記第１の検出部は、前記第１の光源部からの前記複数の波長のそれぞれの光の異常を検出し、
    前記第１の切替器は、前記複数の波長の任意の１つの波長に対して前記異常が検出された場合、前記変調部へ出力される前記波長の光を、前記第１の光源部からの光から、前記第２の光源部からの光へ切り替える、光伝送システム。
  4. 請求項１に記載の光伝送システムであって、
    前記第２の波長は、前記複数の波長のうちの、前記第１の波長と異なる波長であり、
    前記第１の光源からの光、及び、前記第２の光源からの光は、前記変調部に入力され、
    前記光伝送システムは、
    前記複数の波長の少なくとも一部のそれぞれに対して、前記伝送された多重光信号から光信号を分離し前記分離した光信号に応じた受信電気信号を出力するとともに、前記異常が検出された場合、前記受信電気信号として出力される電気信号を、前記第１の波長に対して分離した光信号に応じた電気信号から、前記第２の波長に対して分離した光信号に応じた電気信号へ切り替える分波部を備える、光伝送システム。
  5. 請求項４に記載の光伝送システムであって、
    前記変調部は、
    入力された送信電気信号に応じて前記第１の波長の光を変調する第１の変調器と、
    入力された送信電気信号に応じて前記第２の波長の光を変調する第２の変調器と、
    前記異常が検出された場合、前記送信電気信号が入力される変調器を、前記第１の変調器から前記第２の変調器へ切り替える第２の切替器と、
    を含む、光伝送システム。
  6. 請求項４又は請求項５に記載の光伝送システムであって、
    前記分波部は、
    前記伝送された多重光信号から前記第１の波長の光信号を分離する第１の分波器と、
    前記伝送された多重光信号から前記第２の波長の光信号を分離する第２の分波器と、
    前記異常が検出された場合、前記受信電気信号として出力される電気信号を、前記第１の分波器により分離された光信号に応じた電気信号から、前記第２の分波器により分離された光信号に応じた電気信号へ切り替える第３の切替器と、
    を含む、光伝送システム。
  7. 請求項４又は請求項６に記載の光伝送システムであって、
    前記分波部は、前記第１の波長に共振するリング共振器を含むとともに、前記伝送された多重光信号から前記第１の波長の光信号を分離する分波器を含み、
    前記光伝送システムは、前記異常が検出された場合、前記分波器に含まれる前記リング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御する第２の制御部を備える、光伝送システム。
  8. 請求項７に記載の光伝送システムであって、
    前記分波部の温度を検出する第２の検出部を備え、
    前記第２の制御部は、印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含み、
    所定の第１の時点にて前記検出された第１の温度と、前記異常が検出された第２の時点にて前記検出された第２の温度と、前記第１の時点にて前記分波器に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する、光伝送システム。
  9. 請求項８に記載の光伝送システムであって、
    前記電圧は、前記第１の時点及び前記第２の時点のそれぞれにて前記分波器に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第１の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧に基づいて決定される、光伝送システム。
  10. 請求項８又は請求項９に記載の光伝送システムであって、
    前記第２の制御部は、前記温度調整器に印加される電圧と、前記分波部の温度と、の関係を予め保持し、
    前記電圧は、前記保持している関係に基づいて決定される、光伝送システム。
  11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光伝送システムであって、
    前記電圧は、前記第１の光源により出力される光の波長の温度に対する変化率と、前記第２の光源により出力される光の波長の温度に対する変化率と、に基づいて決定される、光伝送システム。
  12. シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重し
    た多重光信号を送信する送信機であって、
    前記複数の波長のうちの第１の波長の光を出力する第１の光源と、
    前記第１の波長と同じ又は異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、
    前記第１の光源からの光の異常を検出する第１の検出部と、
    入力された光のうちの、前記複数の波長の少なくとも一部の光を変調することにより前記複数の波長の光信号を生成するとともに、前記異常が検出された場合、前記第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、前記第２の光源からの光を変調した光信号を含む前記多重光信号を送信する変調部と、
    前記変調部の温度を検出する第２の検出部と、
    印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含むとともに、前記異常が検出された場合、前記変調部に含まれるリング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御する第１の制御部と、
    を備えるとともに、
    前記第１の制御部は、前記第２の検出部によって検出された温度と、前記変調部に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する、送信機。
  13. 請求項１２に記載の送信機であって、
    前記第２の波長は、前記第１の波長と同じであり、
    前記送信機は、
    前記異常が検出された場合、前記変調部へ出力される光を、前記第１の光源からの光から、前記第２の光源からの光へ切り替える第１の切替器を備える、送信機。
  14. 請求項１２に記載の送信機であって、
    前記第２の波長は、前記複数の波長のうちの、前記第１の波長と異なる波長であり、
    前記第１の光源からの光、及び、前記第２の光源からの光は、前記変調部に入力される、送信機。
  15. 請求項１４に記載の送信機であって、
    前記変調部は、
    入力された送信電気信号に応じて前記第１の波長の光を変調する第１の変調器と、
    入力された送信電気信号に応じて前記第２の波長の光を変調する第２の変調器と、
    前記異常が検出された場合、前記送信電気信号が入力される変調器を、前記第１の変調器から前記第２の変調器へ切り替える第２の切替器と、
    を含む、送信機。
  16. シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重した多重光信号を受信する受信機であって、
    前記複数の波長のうちの第１の波長の光の異常を検出する第１の検出部と、
    前記第１の波長に共振するリング共振器を含むとともに、前記受信された多重光信号から前記第１の波長の光信号を分離する分波器を含む分波部と、
    前記分波部の温度を検出する第２の検出部と、
    印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含むとともに、前記異常が検出された場合、前記分波部に含まれる前記リング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が第２の波長に一致するように制御する制御部と、
    を備えるとともに、
    前記分波部は、前記異常が検出された場合、前記第１の波長の光が変調された光信号に代えて、前記複数の波長のうちの前記第１の波長と異なる前記第２の波長の光が変調された光信号を含む前記多重光信号を受信し、
    前記制御部は、所定の第１の時点にて前記第２の検出部によって検出された第１の温度と、前記異常が検出された第２の時点にて前記第２の検出部によって検出された第２の温度と、前記第１の時点にて前記分波部に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する、受信機。
  17. 請求項１６に記載の受信機であって、
    前記分波部は、
    前記複数の波長の少なくとも一部のそれぞれに対して、前記受信された多重光信号から光信号を分離し前記分離した光信号に応じた受信電気信号を出力するとともに、前記異常が検出された場合、前記受信電気信号として出力される電気信号を、前記第１の波長に対して分離した光信号に応じた電気信号から、前記第２の波長に対して分離した光信号に応じた電気信号へ切り替える、受信機。
  18. 請求項１７に記載の受信機であって、
    前記分波部は、
    前記受信された多重光信号から前記第１の波長の光信号を分離する第１の分波器と、
    前記受信された多重光信号から前記第２の波長の光信号を分離する第２の分波器と、
    前記異常が検出された場合、前記受信電気信号として出力される電気信号を、前記第１の分波器により分離された光信号に応じた電気信号から、前記第２の分波器により分離された光信号に応じた電気信号へ切り替える第３の切替器と、
    を含む、受信機。
  19. 請求項１７に記載の受信機であって、
    前記分波部は、前記第１の波長に共振するリング共振器を含むとともに、前記受信された多重光信号から前記第１の波長の光信号を分離する分波器を含み、
    前記受信機は、前記異常が検出された場合、前記分波器に含まれる前記リング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御する第２の制御部を備える、受信機。
  20. シリコンを含む材料により形成される光素子により複数の異なる波長の光信号を多重した多重光信号を伝送する光伝送方法であって、
    前記複数の波長のうちの第１の波長の光を出力する第１の光源からの光の異常を検出し、
    変調部によって、入力された光のうちの、前記複数の波長の少なくとも一部の光を変調することにより前記複数の波長の光信号を生成するとともに、前記異常が検出された場合、前記第１の光源からの光が変調された光信号に代えて、前記第１の波長と同じ又は異なる第２の波長の光を出力する第２の光源からの光を変調した光信号を含む前記多重光信号を伝送し、
    前記変調部の温度を検出し、
    印加される電圧に応じて温度が変化する温度調整器を含むとともに、前記異常が検出された場合、前記変調部に含まれるリング共振器の温度を、前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致するように制御し、
    検出された前記変調部の温度と、前記変調部に含まれる前記リング共振器が共振する波長が前記第２の波長に一致する場合において前記温度調整器に印加される電圧と、に基づいて前記温度調整器に印加する電圧を決定する、光伝送方法。
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