JPH04132427A - 光通信システム及びそこに用いられる送、受信装置 - Google Patents

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、送信側の光変調方式及び受信側の復調方式に
特徴を有する光通信システム及びそこに用いられる先送
、受信装置に関する。

［従来の技術］ 近年、光通信システムの高度化に伴い、１本の光伝送路
に多数の信号を波長多重方式により多重化する技術が実
用に供されている。波長多重数が多くなると、１つの信
号が占有できる波長帯域幅が狭くなり、光受信機側でよ
り狭帯域の光フィルタを用いることが必要となる。また
、波長多重されて伝送されてきた光信号の中から任意の
一波を選び出す為には、この光フィルタの透過波長を可
変とすることが必要となる。このような要求を満たす光
フィルタとして分布帰還型（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　
　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）フィルタ（以下ＤＦＢフィルタと
略す）のようなフィルタが好適に用いられる。ＤＦＢフ
ィルタに関しては、沼井貴陽：　−半導体可変波長フィ
ルタの現状−９電子情報通信学会論文誌Ｃ，Ｖｏ１．Ｊ
７３−Ｃ−Ｉ、ＮＯ，５，ｐｐ、３４７−３５３゜１９
９０年５月、 に詳しく述べられているのでここでは説明を省略する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、光受信機に上記の様な光フィルタを用いた場合
、次の様な欠点がある。

光送信機では、半導体レーザ等の発光素子を用いて光を
送イ３信号で変調して信号を送り出すが、半導体レーザ
の発光光量をその注入電流によって変調した場合、半導
体レーザの発光波長にはチャーピングと呼ばれる変動が
発生する。この波長変動は、半導体レーザへの注入電流
の変化の周期に対応する送信信号の１ビツト毎に対応し
て生じ、その変動量は前述のＤＦＢフィルタの透過帯域
幅よりも、通常、大きいので、光受信機側でＤＦＢフィ
ルタを通過した後の信号波形は送信信号と異なってしま
い、正常な受信ができなくなる。

このようなチャーピングによる影響を回避する為、従来
、光送信機側では、半導体レーザを一定電流で定常発光
させておき、外部変調器によって変調を行なう方式がと
られており、この為に光吸収型あるいは光回折型等の光
変調器が不可欠であった。

従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、チャーピ
ングの様な現象が生じても正常な受信が出来ると共に、
外部光変調器を不要とした構成を有する光通信システム
及びそこに用いられる先送、受信装置を提供することに
ある。

［課題を解決する為の手段１ 上記目的を達成する本発明による光伝送路を介してディ
ジタル信号の光伝送を行なう光通信システムでは、光送
信側は、少なくとも、発光波長が可変で発振スペクトル
が適当な狭さを持った半導体レーザなどの光源を備え、
光受信側は、少なくとも、上記発光波長の可変幅よりも
狭い透過帯域幅を持ちこの発光波長の可変領域内に透過
帯域が存在する光フィルタを備えている。

また、本発明による光伝送路を介してディジタル信号の
光伝送を行なう光通信システムに用いられる送信装置で
は、発光波長が可変で発振スペクトルが適当な狭さを持
った半導体レーザなどの光源と送信信号に応じてこの光
源を直接変調してその発振波長を変化せしめる手段が具
備されている更に、本発明による光伝送路を介してディ
ジタル信号の光伝送を行なう光通信システムに用いられ
る受信装置では、十分な狭さの透過帯域幅を持つＤＦＢ
フィルタなどの光フィルタとフリップフロップ回路や光
フリップフロップ素子などのフリップフロップ素子が具
備されている。

以上の構成の本発明のシステムでは、光送信側に外部変
調器を設けることを不要とし、光源を直接変調して通信
を行なうことを可能としていると共に、受信…りに狭帯
域の光フィルタとフリップフロップ素子を設けて、光源
のチャーピングなどによる発光波長の変動を積極的に利
用して送信信号波形の正常な再生を可能としている。

［実施例］ 第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を説明した
ものであり、第１図は本実施例の光通信システムの構成
を示す図面、第２図（ａ）、（ｂ）は半導体レーザのチ
ャーピングとＤＦＢフィルタの透過帯域との関係を夫々
示す図面、第３図■〜■は信号が送信されてから受信さ
れるまでの信号波形もしくは波長を表わした図面である
。

千１区において、ｌ！は送信端末、１２は半導体レーザ
を直接変調する為の駆動・変調回路、１３は半導体レー
ザ、１４は先に述べた狭帯域のＤＦＢフィルタ、１５は
ＰＩＮフォトダイオードあるいはアバランシェフォトダ
イオード等の光検出器、１６はフリップフロップ回路、
１７け受信端末、ｉ８は光ファイバ伝通路、１９は光フ
ァイバである。

第２図（ａ）に示す様に、第１図の半導体レザ１３は、
送信端末１１からの送イニ（Ｕ号の“Ｏ−と”１”に対
応して、駆動・変調回路１２からのン王入電流によって
直接変調されている。この変調に伴って、先述したよう
にチャーピングにより、主導体レーザ１３の発振波長は
え、からえ２まで変動し、信号が′０″のときには波長
λ１で、信号が”１”の時には波長えうで発光する。ま
た、ＤＦＢフィルタ１４の透過波長帯域は、第２図（ｂ
）に示した様に、波長え１と波長え、の間（え。）に設
定され、しかもこの透過帯域内にえ、あるいは２，２が
含まれない様に設定される。ＤＦＢフィルタ１４は、そ
の電流注入量により透過波長が制御できるので、波長え
。をこのように設定することは容易である。

送信端末１１が、第３図■に示す様に、°゛〇−°１“
によって構成される送信信号を出力すると、半導体レー
ザ駆動・変調回路１２は、この信号にＫＣ，じて、半導
体レーザ１３を直接変調する。

すると、第２図（ａ）で説明した様に半導体レザ１３は
、その出力光強度が変調されると共に、波長も変動する
。第３図■は、送信信号波形（同図■）に対応して半導
体レーザ１３の波長が変動する様子を示したものである
。

送信側の半導体レーザ１３からの出力光は、第１図に示
す様に、光フアイバ伝送路１８を通って伝巡され、光受
信機側のＤＦＢフィルタ１４に入力される。ＤＦＢフィ
ルタ１４・＼の入力光は、変調信号に応じて上述の如く
波長がえ、とえ２の間を変動しており、え、からえ２へ
、あるいはえ２からえ、へ変化する間に必ずＤＦＢフィ
ルタ１４の透過波長え。を通るので、第３図■に示した
様にＤＦＢフィルタ１４からの出力光、即ち光検出器１
５への人力光は、送信信号が°°０”から“１へ、ある
いは°“１”からＯ″へ変化する時のパルス光となる。

人実施例では、このパルス光を光検出器１５により電気
信号に変換し、フリップフロップ回路１６に人力する。

フリップフロップ回路１６は、大力パルスが入るごとに
、その出力が°゛Ｏ°°と−１−の間を変化するので、
第３図■に示したように、フリップフロップ回路の出力
は、送信信号（第３図■）の波形と同一のものとなる。

第４区は、本発明の第２の実施例を示したものであり、
第１図に示した第１の実施例と同一の部位は同じ番号で
示しである。第１図の実施例においては、ＤＦＢフィル
タ１４を通過し光検出器１５によって電気信号に変換さ
れたパルス光を、フリップフロップ回路１６に入力して
、送信信号と同一の信号波形を得ていたのに対し、本実
施例では、ＤＦＢフィルタ１４を通過したパルス光を光
フリップフロップ素子４１に入力した後、光検出器１５
によって電気信号に変換している。

光フリップフロップ素子４１には、例えば、双安定半導
体レーザなどが好適に用いられる。双安定半導体レーザ
のフリップフロップ動作は、例えば。

小田用哲史、他：　“双安定半導体レーザの光ホ１１１
！Ｉ！”、電子情報通信学会技術研究報告、０ＱＥ８８
−１４！、１９８８年 に詳しく述べらｎでいる様に、人力光パルスによって出
力の０Ｎ１０ＦＦが制御されるもので、第１の実施例に
用いたフリップフロップ回路１６の入・出力をすべて光
信号に置き換えたものである第４図に示した様な構成に
よっても、前記第１の実施例と同様の動作が得られ、受
信端末１７において送信信号と同一の波形が得られる。

第５図は本発明の第３の実施例を示す図面である。第５
図において、５１１〜５１ＮはＮ台の送信端末、５３１
〜５３Ｎはそれぞれ発振波長の異なる半導体レーザ、５
８は光合法素子、５９は光分岐素子、５４１〜５４ｎは
前記第１の実施例に示したものと同様のＤＦＢフィルタ
、５７１〜５７ｎはｎ台の受イ８端宋であり、その他第
１図と同一の部位は同一の番号で示しである。

本実出側は、いわゆる波長多重によって、Ｎ台の送信端
末５１１〜５１Ｎとｎ台の受信端末５７１〜５７ｒ１の
間で、１本の光フアイバ伝送路１８を用いて同時に通１
３を行なうものである。

送信端末５１１、・・・、５１Ｎは、各々、必要に応じ
て信号を送信する。この時、半導体レーザ５３１、・・
・、５３Ｎの発振波長え８、・・え、ばあらかしめ各端
末に割り当てられている。前述の様に、これらの発振波
長は、変調に応じてチャーピングにより変動するが（第
２区（ａ））、これらの変動幅は互いに重なり合わない
ように設定されている。

各受信端末５７１〜５７ｎは、各々、送信端末５１１〜
５１Ｎのうちから、その信号を受信したいものを選び出
し、その送信端末に割り当てられた半導体レーザの波長
に、ＤＦＢフィルタ５４１〜５４ｎの透過波長を合わせ
る。このようにして得られるＤＦＢフィルタ５４１〜５
４ｎの出力光は、所望の信号の立ち上がり立ち下がりに
対応したパルス光となるので（第３図■参照）、光検出
器１５で電気信号に変換した後（第３図■参μｓ）フリ
ップフロップ回路１６で所望の信号を得る（第３図■参
！１ＩＯ）。

前述の様にＤＦＢフィルタ５４１〜５４ｎは、注入電流
によって、その透過波長が制御できるので、各受信端末
５７１〜５７ｎは送信端末５１１〜５１Ｎの信号の中か
ら任意のものを選び出して受信することが出来る。

以上、第１実施例から第３実施例を用いて不発明の詳細
な説明したが、本発明の適用はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

前記実施例では、光フアイバ伝送路の一端に送信端末を
、他の一端に受信端末を接続したいわゆる片方向通信の
場合を説明したが、光ファイバの両端に送、受信両機能
をもつ端末を接続したいわゆる双方向通信の場合にも本
発明は適用出来る。

また、１対１、あるいはＮ対ｎの場合のみでなく、バス
型光ネットワーク等の光通信ネットワークにおいても本
発明は有効に実施可能である。

また、前記実施例の中では、光源として半導体レーザ、
光フィルタとしてＤＦＢフィルタを用いた場合について
説明したが、使用出来る光源、光フィルタはこれらに限
られる訳ではな（、波長が可変で且つ発振スペクトルが
好適な狭さをもった光源と、この光源の波長可変幅より
も狭い透過帯域をもった光フィルタであれば、本発明に
使用できることは明らかである。

更に、第２の実施例において、光フリップフロップ素子
として双安定半導体レーザを用いた場合を示したが、入
力光パルスによって出力光の０Ｎ１０ＦＦが制御出来る
光素子ならばどのようなものでも代用可能である。

第３実施例では、第１の実施例と同様、光検出器によっ
て受信した光パルスを電気信号に変換した後、フリップ
フロップ回路に入力する場合を示したが、第２の実施例
の様に光フリップフ口ップ素子によって送信信号と同一
の光波形を得た後、光検出器で電気信号に変換しても良
い。

また、第３の芙施例で送信端末にあらかじめ半導体レー
ザのａｌを割り当てた例を用いたが、チューナプル（、
残長可変）レーザを用いて他端末に使用されていない波
長で送信を行なうことも可能である。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、発振波長の可変な
光源によって信号を送信し、その可変幅よりも狭い透過
波長帯域幅を持った光フィルタによってその信号を受信
した後、例えば、フリップフロップ回路などを用いて送
信信号波形を再生するので、狭帯域光通信においても外
部光変調器を不要とし、むしろ光源の発振波長の変動を
積極的に利用して正常な受信を可能としている。

こうして、波長多重数が多い多波長多重光通信システム
も、送信側に外部変調器を設けることなく構築すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成図、第２図（ａ
）、（ｂ）は、夫々、半導体レーザのチャーピングとＤ
ＦＢフィルタの透過波長の設定を説明する為の図、第３
図は第１図における信号の変形ないし波長の変化の様子
を示す図、第４図と第５図は、夫々、本発明の第２、及
び第３実施例の構成を示す図である。 １１．５１１、・・・、５１Ｎ・・・・送信端末１２・
・・・・半導体レーザ駆動・変調回路、１３．５３１、
・・・、５３Ｎ・・・・・半導体レーザ、１５・・・・
・光検出器、１６・・・・・フリップフロップ回路、１
７．５７１、・・・５７Ｎ・・・・・受信端末、１８．
１９・・・・・光ファイバ、４１・・・・光フリップフ
ロップ素子、５８・・・・・光合沃素子、５９・・・・
・光分岐素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光伝送路を介してディジタル信号の光伝送を行なう
   光通信システムにおいて、光送信側は少なくとも発光波
   長が可変で発振スペクトルが適当な挟さを持った光源を
   備え、光受信側は少なくとも前記発光波長の可変幅より
   も狭い透過帯域幅を持ちこの可変領域に透過帯域が存在
   する光フィルタを備えることを特徴とする光通信システ
   ム。 ２、前記光源は半導体レーザであり、光送信側は送信信
   号に応じて該半導体レーザを直接変調してその発振波長
   を変化せしめる請求項１記載の光通信システム。 ３、光受信側は、前記光フィルタを透過した光を光検出
   器で電気信号に変換した後に、フリップフロップ回路を
   用いて信号の検出を行なう請求項１記載の光通信システ
   ム。 ４、光受信側は、前記光フィルタを透過した光を光フリ
   ップフロップ素子へ入力し、その出力を光検出器によっ
   て電気信号に変換して信号の検出を行なう請求項１記載
   の光通信システム。 ５、複数の光送信機と複数の光受信機が、少なくとも１
   本の光伝送路を介して波長多重方式によって多重伝送を
   行なう請求項１記載の光通信システム。 ６、光伝送路を介してディジタル信号の光伝送を行なう
   光通信システムに用いられる送信装置において、発光波
   長が可変で発振スペクトルが適当な狭さを持った光源と
   送信信号に応じて該光源を直接変調してその発振波長を
   変化せしめる手段を具備することを特徴とする光送信装
   置。 ７、光伝送路を介してディジタル信号の光伝送を行なう
   光通信システムに用いられる受信装置において、十分な
   狭さの透過帯域幅を持つ光フィルタとフリップフロップ
   素子を具備することを特徴とする光受信装置。 ８、前記フリップフロップ素子はフリップフロップ回路
   であり、前記光フィルタを透過した光を光検出器で電気
   信号に変換した後、該フリップフロップ回路を用いて信
   号に検出を行なう請求項７記載の光受信装置。 ９、前記フリップフロップ素子は光フリップフロップ素
   子であり、前記光フィルタを透過した光を該光フリップ
   フロップ素子へ入力しその出力を光検出器によって電気
   信号に変換して信号の検出を行なう請求項７記載の光受
   信装置。