JPS63318833A - Optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、先周波数分割多重（光ＦＤＭ）技術を使用し
た光スター形通信方式に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical star communication system using frequency forward division multiplexing (optical FDM) technology.
光スターカプラを用いた光通信は、情報を非同期でかつ
高速で伝送できる方式でありＬＡＮを中心に用いられて
いる。Optical communication using optical star couplers is a method that allows information to be transmitted asynchronously and at high speed, and is mainly used in LANs.
しかし、各ノードの情報を全ノードに分配するため、情
報パケット同士の衝突が、成る確率でおこる。この確率
は、ファイルの転送等の艮パケット伝送時に高くなり、
ＬＡＮ以外の一般の市内網等への適用が困難である。こ
のパケット衝突の問題を解決する方法としで、先周波数
分割多重（光ＦＤＭ）技術を使用した光スター形通信方
式があり、市内網等への応用が考えられている。However, since information from each node is distributed to all nodes, collisions between information packets occur with high probability. This probability increases during packet transmission such as file transfer,
It is difficult to apply to general local networks other than LAN. As a method for solving this packet collision problem, there is an optical star communication system using frequency division multiplexing (optical FDM) technology, and its application to local networks is being considered.
従来の光スター形通信網の一例をｆＰＪ１図に示す。An example of a conventional optical star communication network is shown in Fig. fPJ1.
第１図において、５０は“固定”発振周波数光源、５１
は外部変調器、５２は光７アイバ伝送路、５３は光スタ
ーカプラ、５４は光分波器、５５は多チヤネル分波器（
幾を表わしている。In FIG. 1, 50 is a "fixed" oscillation frequency light source, 51
is an external modulator, 52 is an optical 7-eye fiber transmission line, 53 is an optical star coupler, 54 is an optical demultiplexer, and 55 is a multichannel demultiplexer (
It represents the number.
各ノードは“固定”発振周波数光源５０の固有の発振周
波数の光により情報伝送をする。Each node transmits information using light at a unique oscillation frequency from a "fixed" oscillation frequency light source 50.
送るべき電気信号は外部変調器５１によＱｍ送波を変調
する。スターカプラ５３は、これら全ノードの光信号を
均等に全ノードに分配する。The electrical signal to be sent modulates the Qm transmission wave by an external modulator 51. The star coupler 53 equally distributes the optical signals of all these nodes to all the nodes.
受信側では、光分波器５４により分配された全ノードの
光信号をその先周波数毎に分離して光検波する。On the receiving side, the optical signals of all the nodes distributed by the optical demultiplexer 54 are separated for each destination frequency and optically detected.
上述１．たような従来の方式においては、通信網内のノ
ード数が増えると分波器のチャネル数も増える。今まで
実現されでいる分波器のチャネル数は、高々１０程度で
ある。Above 1. In such conventional systems, as the number of nodes in the communication network increases, the number of duplexer channels also increases. The number of channels of duplexers that have been realized so far is about 10 at most.
従って、メート数も１０程度に制限されるという問題点
があった。Therefore, there was a problem in that the number of meters was also limited to about 10.
本発明は、このような従来の方式の欠点である、光分波
器の多重数により／−ド数に制限を受けるという欠点を
解決することのできる、光スター形通信方式を提供する
ことを目的としている。The present invention aims to provide an optical star type communication system that can solve the drawback of the conventional system in that the number of nodes is limited by the number of multiplexed optical demultiplexers. The purpose is
本発明によれば、上述の目的は、前記特許請求の範囲に
記載した手段により達成される。According to the invention, the above-mentioned object is achieved by the means specified in the claims.
すなわち、本発明は各ノードごとに固有周波数を割り当
て、送信先に応じて情報を運ぶ光の周波数を換えること
をｖｆ徴とするもので、従来の技術とは多チヤネル分波
器を付ける必要のないことが異なる。In other words, the present invention allocates a unique frequency to each node and changes the frequency of light carrying information depending on the transmission destination as a VF feature. The difference is that there isn't one.
第２図は、本発明の第１の実施例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
第２図において、１は半導体レーザ発振周波数制御回路
、２は周波数可変の半導体レーザ、３は外部変調器、４
は変調器駆動回路、５は光フアイバ伝送路、６は光スタ
ーカプラ、７は周波数１’＋の光波のみを分離する固定
先周波数分離フィルタ、８は可変先周波数分離フィルタ
、９は送信信号チェック用光受信回路、１０は送信先周
波数制御回路、１１は光受信回路を表わしている。In FIG. 2, 1 is a semiconductor laser oscillation frequency control circuit, 2 is a frequency variable semiconductor laser, 3 is an external modulator, and 4 is a semiconductor laser with variable frequency.
is a modulator drive circuit, 5 is an optical fiber transmission line, 6 is an optical star coupler, 7 is a fixed frequency separation filter that separates only light waves with a frequency of 1'+, 8 is a variable frequency separation filter, 9 is a transmission signal check 10 is a destination frequency control circuit, and 11 is an optical receiving circuit.
この／−ドには、ｆｌ という周波数が割り当゛Ｃられ
ておりこの／−ドに情報を送りたい時は他のノードはｆ
ｌ という周波数の光波で情報伝送を行なう。このノー
ド宛のパケットは固定先周波数分離フィルタ７を介して
受信する。This /- card is assigned a frequency fl, and when you want to send information to this /- card, other nodes must
Information is transmitted using light waves with a frequency of l. Packets addressed to this node are received via the fixed destination frequency separation filter 7.
いま、このノードから＃Ｒノードへ情報を転送する時を
考える。Now, consider transferring information from this node to node #R.
送信先周波数制御回路１０により可変先周波数分＃１フ
ィルタ８の抽出先周波数は、＃Ｒノード固有周波数であ
る ｆＲに設定される。同時に（周波数可変）半導体レ
ーザ２の発振周波数もｆＲに設定される。情報パケット
を送出するまえに可変先周波数分離フィルタ８の出力を
監視し、他のノードが＃Ｒノードへ情報を送出中である
かどうかをチェックする。The destination frequency control circuit 10 sets the extraction destination frequency of the variable destination frequency #1 filter 8 to fR, which is the #R node natural frequency. At the same time, the oscillation frequency of the (frequency variable) semiconductor laser 2 is also set to fR. Before sending the information packet, the output of the variable destination frequency separation filter 8 is monitored to check whether another node is sending information to the #R node.
もし、送出中であればパケット送出をあきらめ、しばら
く待つ。もし、パケット送出中でなければ、外部変調器
３を駆動し情報を送出する。If the packet is being sent, give up on sending the packet and wait for a while. If the packet is not being sent, the external modulator 3 is driven to send out information.
この信号は、全ノードに分配されるためパケットを送出
したこのノードでも可変先周波数分離フィルタ８を介し
て受信される。Since this signal is distributed to all nodes, even this node which sent the packet is received via the variable destination frequency separation filter 8.
もし、同時に他のメートがパケットを送出した時は、送
出信号と異なるものが受信される。If another mate sends a packet at the same time, a different signal will be received.
この場合は、送信をただちに中止し、しばらくしてから
再送信を開始する。In this case, stop transmission immediately and start retransmission after a while.
ｔｌＳ３図は、本発明に使用する光導波路形二重リング
共振器の構成法を示す図であって、１２は光導波路、１
３．．１３□はリング形光導波路、１４は熱電極、１５
はリード線、１６は光方向性結合器を表わしている。Figure tlS3 is a diagram showing the configuration method of the optical waveguide type double ring resonator used in the present invention, in which 12 is an optical waveguide, 1
3. ．． 13□ is a ring-shaped optical waveguide, 14 is a thermal electrode, 15
1 represents a lead wire, and 16 represents an optical directional coupler.
本二重リング共振器では、リング形光導波路１３、．１
３□の直径が互いに異なっており、共振周波数間隔は各
々のリングの共振周波数間隔の最小公倍数となる。In this double ring resonator, ring-shaped optical waveguides 13, . 1
The diameters of the three rings are different from each other, and the resonant frequency interval is the least common multiple of the resonant frequency intervals of each ring.
また、共振周波数の周期は、導波路の伝搬定ｉｔ（等衛
屈折率）を変化−ｆることにより可能であり、実際には
第３図に示すように、導波路上に熱変調、あるいは電気
光学効果による変調等を行なうための電極を設定するこ
とにより実現できる。In addition, the period of the resonant frequency can be changed by changing the propagation constant it (isomorphic refractive index) of the waveguide, and in fact, as shown in Figure 3, thermal modulation or This can be achieved by setting electrodes for modulation using electro-optic effects.
ｆｊＳ４図は、ｆｆ１３ｔＮに示した二重リング共Ｉ！
Ｉｉ器の透過損失の周波数依存性を模式的に示したもの
である。The fjS4 diagram shows both the double ring shown in ff13tN and I!
This figure schematically shows the frequency dependence of the transmission loss of the Ii device.
透過損失は、一定の周波数間隔ΔＦで繰り返し零となる
。従って、周波数多重を行なうために使用可能な周波数
帯域は最大ΔＦとなる。The transmission loss repeatedly becomes zero at constant frequency intervals ΔF. Therefore, the maximum frequency band available for frequency multiplexing is ΔF.
また、低透過損失領域の幅をΔｒとすれば周波数多重可
能なチャネル数ＮはＮ＝ΔＦ／Δｆとなる。Furthermore, if the width of the low transmission loss region is Δr, the number N of channels that can be frequency multiplexed is N=ΔF/Δf.
第５図はΔＦ”４０ＧＨｚで設計した二重リング共振器
の透過損失の周波数依存性の計算例を示したものである
。FIG. 5 shows an example of calculating the frequency dependence of the transmission loss of a double ring resonator designed with ΔF'' of 40 GHz.
本計算例では、屈析率１．４６の石英系光導波路を仮定
しており、リング導波路の半径は、各々５７３６．８μ
ｍ、６５５６．３μｍ１各々のリング導波路と入出力光
導波路の電力結合係数に１は０．１２、 リング導波路
面の電力結合係数に２はｏ、ｏ ｏ ａである。In this calculation example, a silica-based optical waveguide with a refractive index of 1.46 is assumed, and the radius of each ring waveguide is 5736.8μ.
m, 6556.3 μm 1 is 0.12 for the power coupling coefficient of each ring waveguide and input/output optical waveguide, and 2 is o, o o a for the power coupling coefficient of the ring waveguide surface.
本計算例では、クロストークの最悪値は、−１４ｄＢで
あり、クロストークによる劣化は、殆ど生じないものと
考えられる。In this calculation example, the worst value of crosstalk is -14 dB, and it is considered that almost no deterioration due to crosstalk occurs.
また、３ｄＢ透過帯域幅Δｆは １９０ＭＨｚであり、
周波数多重可能なチャネル数は２１０となる。Also, the 3dB transmission bandwidth Δf is 190MHz,
The number of channels that can be frequency multiplexed is 210.
このことは、従来の光バス方式と比較して、／−ド数が
２０倍以上となることを示している。This indicates that the number of /- codes is 20 times or more compared to the conventional optical bus system.
また、本質的には分岐・挿入器による損失の増加はなく
、ノード数の制限要因とはならない。In addition, there is essentially no increase in loss due to the drop/add device, and it does not become a limiting factor for the number of nodes.
一方、可同調形の光合分波器は、波長分離素子として可
動形の回折格子を使用したり、−重リング共振器により
構成することができる。しかし、回折格子を用いた光合
分波器ではチャネル数が光ファイバと回折格子との結合
損失で制限され、現在試作されているものでは、最大２
０チヤネルである。On the other hand, a tunable optical multiplexer/demultiplexer can use a movable diffraction grating as a wavelength separation element, or can be configured with a double ring resonator. However, in optical multiplexers/demultiplexers using diffraction gratings, the number of channels is limited by the coupling loss between the optical fiber and the diffraction grating, and currently prototypes have a maximum of 2 channels.
0 channel.
また、−重リング共振器で、上記二重リング共振器と同
一のΔＦを有するものを作製するためには、リングの半
径を約半分にする必要があり、導波路の曲がりによる放
射損失が者しく増加する可能性がある。したがって、−
重リング共振器でも、チャネル数を多くとることが難し
ν１゜
第６図は本発明の第２の実施例を示す図であって、光ヘ
テロダイン検波を用いて光Ｆ Ｄ Ｍ多重信号を分離す
る構成例を（、）に示している。In addition, in order to fabricate a double ring resonator with the same ΔF as the double ring resonator described above, the radius of the ring must be approximately halved, and radiation loss due to bending of the waveguide will be reduced. There is a possibility that it will increase significantly. Therefore, −
Even with a double ring resonator, it is difficult to increase the number of channels ν1゜ Figure 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which optical heterodyne detection is used to separate optical FDM multiplexed signals. A configuration example is shown in (,).
同図（ａ）において、１〜６および１０は第２図に記し
たものと同じであり、２０は光結合器、２１は発振周波
数ｆ０の光ローカル発振器、２２は光検波回路、２３は
周波数（ｆｌ−ｆ、）の中間周波信号を分離する固定Ｉ
Ｆ帯フィルタ、２４は可変ＩＦ帯フィルタ、２５は送信
信号チェック回路を表わしでいる。このノード宛のパケ
ットは、固定ＩＦ帯フィルタ２３を介して受信する。In the same figure (a), 1 to 6 and 10 are the same as those shown in FIG. A fixed I that separates the intermediate frequency signal of (fl-f,)
24 represents a variable IF band filter, and 25 represents a transmission signal check circuit. Packets addressed to this node are received via the fixed IF band filter 23.
同図（ｂ）は、ＩＦ帝倍信号周波数配置を示す図で、こ
の図に示すように、このメートから＃Ｒノードへ情報を
転送する時は、送信先周波数制御回路１０により可変Ｉ
Ｆ帯フィルタ２４の抽出周波数は、＃Ｒ／−どの固有周
波数に対応する （ｆ＊ −Ｌ ）に設定される。同時
に（周波数可変）半導体レーザ２の発振周波数も「Ｒに
設定される。FIG. 6(b) is a diagram showing the IF Teibe signal frequency arrangement. As shown in this diagram, when information is transferred from this mate to the #R node, the destination frequency control circuit 10 controls the variable I
The extraction frequency of the F-band filter 24 is set to #R/-(f*-L) corresponding to which natural frequency. At the same time, the oscillation frequency of the (variable frequency) semiconductor laser 2 is also set to "R".
本実施例は光ヘテロダイン検波のＩＦ帯回路で受信信号
の分離が行なわれる以外は、第２図の例と同じである。This embodiment is the same as the example shown in FIG. 2, except that the received signals are separated in the IF band circuit of optical heterodyne detection.
第７図は本発明の第３の実施例を示す図であって、光ホ
モダイン検波を用いて光ＦＤＭ多重信号を分離する構成
の例を示している。FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and shows an example of a configuration in which optical FDM multiplexed signals are separated using optical homodyne detection.
同図において、１〜６おより１０は第２図に記したもの
と同じであり、２６は入力信号を２等分する光分岐回路
、２７．２９は光結合回路、２８は可変周波数の光ロー
カル発振器、３０は固定発振周波数ｆ、の光ローカル発
振器、３１は光受信回路を表わしている。In the same figure, 1 to 6 and 10 are the same as those shown in FIG. A local oscillator 30 is an optical local oscillator with a fixed oscillation frequency f, and 31 is an optical receiving circuit.
このノード宛のパケットは、固定発振周波数ｒ、の光ロ
ーカル発振器３０により 光フィルタ３２を介して受信
する。Packets addressed to this node are received via an optical filter 32 by an optical local oscillator 30 with a fixed oscillation frequency r.
この／−ドから＃Ｒノードへ情報を転送する時は、送信
先周波数制御回路１０により可変周波数の光ローカル発
振器２８の発振周波数を＃Ｒノードの固有周波数のｒＲ
に設定する。When transferring information from this /- node to #R node, the destination frequency control circuit 10 changes the oscillation frequency of the variable frequency optical local oscillator 28 to rR of the natural frequency of the #R node.
Set to .
本実施例は、光ローカル発振器の発振周波数が異なる二
つ光ホモゲイン検波回路で受信信号の分離が行なわれる
以外は第２図と同じである。This embodiment is the same as FIG. 2 except that the received signals are separated by two optical homogain detection circuits whose optical local oscillators have different oscillation frequencies.
以上説明したように、本方式ではノードのアドレスを先
周波数に対応させるので送信信号に送り先のアドレスを
つける必要がないこと、簡単な光回路で効率良く多数の
７一ド間の通信を実現できる等の利点がある。As explained above, in this method, the address of the node corresponds to the destination frequency, so there is no need to attach the destination address to the transmitted signal, and communication between multiple 71 nodes can be realized efficiently with a simple optical circuit. There are advantages such as
ｔＪＳ１図は従来の光スター形通信網の一例を示す図、
第２図は本発明の第１の実施例を示す図、第３図は本発
明に使用する光導波路形二重リング共振器の枯成法を示
す図、第４図は二重リング共振器の透過特性の模式図、
第５図は二重リング共振器の透過損失の周波数依存性の
計算例を示す図、第６図は本発明の第２の実施例を示す
図、ｆ５７図は本発明の第３の実施例を示す図である。
１ ・・・・・・半導体レーザ発振周波数制御回路、２
・・・・・・周波数可変の半導体レーザ、 ３ ・・
・・・・外部変調器、 ４ ・・・・・・変調器駆動
回路、５ ・・・・・・光７アイバ伝送路、 ６
・・・・・・尤スターカプラ、 ７ ・・・・・・
固定先周波数分離フィルタ、 ８ ・・・・・・可
変先周波数分難フィルタ、 ９ ・・・・・・光受
信回路、 １０・・・・・・送信先周波数制御回路、
１１ ・・・・・・光受信回路、 １２ ・・・
・・・光導波路、 １３１゜１３１・・・・・・ リン
グ形光導波路、 １４ ・・・・・・熱電極、 １
５ ・・・・・・ リード線、 １６ ・・・・・
・光方向性結合器、 ２０ ・・・・・・光結合器、
２１ ・・・・・・光ローカル発振器、 ２２ ・
・・・・・光検波回路、 ２３ ・・・・・・固定
ＩＦ帯フィルタ、 ２４ ・・・・・・可変ＩＦ帯フ
ィルタ、２５ ・・・・・・送信信号チェック回路、
２６ ・・・・・・ 光分岐回路、 ２７．２９
・・・・・・光結合回路、 ２８ ・・・・・・可
変周波数の光ローカル発振器、 ３０ ・・・・・・
固定発振周波数ｆ１の光ローカル発振器、 ３１ ・
・・・・・光受信回路、３２ ・・・・・・ 光フィル
タ
代理人 弁理士 本 間 崇第 ｌ 図
′＄ ２ 図tJS1 is a diagram showing an example of a conventional optical star communication network.
Fig. 2 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing a drying method for the optical waveguide type double ring resonator used in the present invention, and Fig. 4 is a diagram showing the drying method of the double ring resonator used in the present invention. Schematic diagram of the transmission characteristics of
Fig. 5 is a diagram showing an example of calculation of frequency dependence of transmission loss of a double ring resonator, Fig. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and Fig. f57 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 1... Semiconductor laser oscillation frequency control circuit, 2
... Frequency variable semiconductor laser, 3...
...external modulator, 4 ...modulator drive circuit, 5 ...optical 7-eye fiber transmission line, 6
・・・・・・Yu star coupler, 7 ・・・・・・
Fixed destination frequency separation filter, 8...Variable destination frequency separation filter, 9...Optical receiving circuit, 10...Transmission destination frequency control circuit,
11... Optical receiving circuit, 12...
...Optical waveguide, 131゜131... Ring-shaped optical waveguide, 14 ...Thermal electrode, 1
5 ・・・・・・Lead wire, 16 ・・・・・・
・Optical directional coupler, 20... Optical coupler,
21... Optical local oscillator, 22 ・
...Photodetection circuit, 23 ...Fixed IF band filter, 24 ...Variable IF band filter, 25 ...Transmission signal check circuit,
26... Optical branch circuit, 27.29
...... optical coupling circuit, 28 .... variable frequency optical local oscillator, 30 ......
Optical local oscillator with fixed oscillation frequency f1, 31 ・
...Optical receiving circuit, 32 ... Optical filter agent Patent attorney Takashi Honma l Figure'$2 Figure
Claims (4)
周波数が異なる光波の信号を分離し受信できる分波受信
回路から構成されるノードと、複数の上記ノードの光信
号を全ノードに均等に分配する手段とで構成され、各ノ
ードごとに宛て先周波数を割り当て、送信先に応じて情
報を運ぶ光の周波数を変えることを特徴とする光通信方
式。(1) A node consisting of an oscillation optical frequency variable light source, a demultiplexing receiving circuit that can separate and receive light wave signals with at least two or more different frequencies, and a node that distributes the optical signals of the multiple nodes mentioned above equally to all nodes. An optical communication system characterized by assigning a destination frequency to each node and changing the frequency of light carrying information depending on the destination.
る手段として光スターカプラを使用する特許請求の範囲
第（１）項記載の光通信方式。(2) The optical communication system according to claim (1), wherein an optical star coupler is used as a means for equally distributing optical signals from a plurality of nodes to all nodes.
光フィルタを用いる特許請求の範囲第（１）項または第
２項記載の光通信方式。(3) An optical communication system according to claim 1 or 2, in which an optical filter is used as a means for separating light wave signals having different frequencies.
光ヘテロダイン検波を用いる特許請求の範囲第（１）項
または第（２）項記載の光通信方式。(4) The optical communication system according to claim (1) or (2), which uses optical heterodyne detection as means for separating light wave signals having different frequencies.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153459A JPS63318833A (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153459A JPS63318833A (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318833A true JPS63318833A (en) | 1988-12-27 |
Family
ID=15563019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62153459A Pending JPS63318833A (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63318833A (en) |
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1987
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