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JP7740968B2 - Optical Transmission System - Google Patents
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JP7740968B2 - Optical Transmission System - Google Patents

Optical Transmission System

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JP7740968B2 JP2021195399A JP2021195399A JP7740968B2 JP 7740968 B2 JP7740968 B2 JP 7740968B2 JP 2021195399 A JP2021195399 A JP 2021195399A JP 2021195399 A JP2021195399 A JP 2021195399A JP 7740968 B2 JP7740968 B2 JP 7740968B2
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Description

本発明は、光伝送システムに関する。 The present invention relates to an optical transmission system.

特許文献1に開示される技術によれば、複数の波長の光を用いてデータを送信する波長分割多重方式による光伝送を行う際に、波長チャネルごとに、送信側では光学フィルタを介して光パルスを送出し、受信側では光学フィルタを介して光信号を受信、検波する。 According to the technology disclosed in Patent Document 1, when optical transmission is performed using wavelength division multiplexing, which transmits data using light of multiple wavelengths, optical pulses are sent out for each wavelength channel on the transmitting side via an optical filter, and optical signals are received and detected on the receiving side via an optical filter.

特開2005-45415号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-45415

しかしながら、特許文献1に開示される技術によれば、送信側で用いる光学フィルタの他に、受信側においても所定の波長の光を抽出するための光学フィルタが必要になる。また、波長チャネルごとに受光素子が必要になる。そのため、特許文献1に開示される技術によれば、光学フィルタ及び受光素子を設けるためのコストが増加する恐れがある。 However, with the technology disclosed in Patent Document 1, in addition to the optical filter used on the transmitting side, an optical filter is also required on the receiving side to extract light of a specific wavelength. Furthermore, a photodetector is required for each wavelength channel. Therefore, with the technology disclosed in Patent Document 1, there is a risk that the costs of providing optical filters and photodetectors will increase.

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、複数の信号を重畳して光伝送する際に、信号ごとに光学フィルタ及び受光素子を設けるためのコストを抑制することができる光伝送システムを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the problems inherent in conventional technology. The object of the present invention is to provide an optical transmission system that can reduce the cost of providing an optical filter and a photodetector for each signal when multiple signals are superimposed and optically transmitted.

本発明の態様に係る光伝送システムは、第1発光部と、第2発光部と、送信部と、受光部と、抽出部と、を備える。第1発光部は、第1周波数帯の第1信号が重畳された第1光信号を出力する。第2発光部は、第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の第2信号が重畳された第2光信号を出力する。送信部は、第1光信号と第2光信号を合波して得られる搬送光を光ファイバに入力する。受光部は、光ファイバを通過した後の搬送光を受光して出力信号に変換する。抽出部は、出力信号に基づいて第1信号及び第2信号を抽出する。 An optical transmission system according to an aspect of the present invention comprises a first light emitter, a second light emitter, a transmitter, a light receiver, and an extractor. The first light emitter outputs a first optical signal on which a first signal in a first frequency band is superimposed. The second light emitter outputs a second optical signal on which a second signal in a second frequency band different from the first frequency band is superimposed. The transmitter inputs the carrier light obtained by multiplexing the first optical signal and the second optical signal into an optical fiber. The light receiver receives the carrier light after passing through the optical fiber and converts it into an output signal. The extractor extracts the first signal and the second signal based on the output signal.

本発明によれば、複数の信号を重畳して光伝送する際に、信号ごとに光学フィルタ及び受光部を設けるためのコストを抑制することができる光伝送システムを提供することができる。 The present invention provides an optical transmission system that can reduce the cost of providing an optical filter and light receiving unit for each signal when multiple signals are superimposed and optically transmitted.

本実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission system according to an embodiment of the present invention; 本実施形態に係る光伝送システムの光信号における周波数と振幅との関係の一例を説明するための図である。3 is a diagram for explaining an example of the relationship between frequency and amplitude in an optical signal of the optical transmission system according to the present embodiment. FIG. 本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第1の例を説明するための図である。3A and 3B are diagrams for explaining a first example of the relationship between frequency and amplitude in a carrier light of the optical transmission system according to the present embodiment. 本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第2の例を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a second example of the relationship between frequency and amplitude in the carrier light of the optical transmission system according to the present embodiment. 本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第3の例を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a third example of the relationship between frequency and amplitude in the carrier light of the optical transmission system according to the present embodiment.

以下、図面を用いて本実施形態に係る光伝送システムについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。 The optical transmission system according to this embodiment will be described in detail below using the drawings. Note that the dimensional proportions in the drawings have been exaggerated for the sake of explanation and may differ from the actual proportions. In addition, in the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

[光伝送システムの構成例]
図1は、本実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。光伝送システムは、発光部140(第1発光部、第2発光部)、光カプラ150(送信部)、光ファイバ300、受光部210、抽出部220を備える。
[Configuration example of optical transmission system]
1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmission system according to this embodiment. The optical transmission system includes a light emitting unit 140 (first light emitting unit, second light emitting unit), an optical coupler 150 (transmitting unit), an optical fiber 300, a light receiving unit 210, and an extracting unit 220.

ここで、発光部140は、光信号を発光する発光素子を備える。発光素子には、バイアスティー130(Bias-Tee)を介して、直流電源であるDC電源110から電力が供給される。すなわち、バイアスティー130は、高周波の回路において発光素子などの能動素子にDC電源110からの電源を供給するために使用される。 Here, the light-emitting unit 140 includes a light-emitting element that emits an optical signal. Power is supplied to the light-emitting element from the DC power supply 110, which is a direct current power source, via the bias-tee 130. In other words, the bias-tee 130 is used to supply power from the DC power supply 110 to active elements such as the light-emitting element in a high-frequency circuit.

例えば、発光部140が備える発光素子は、例えばVCSEL(垂直共振器型面発光レーザ、Vertical Cavity Surface Emitting Laser)で構成される。なお、発光素子の構成は本実施形態を限定するものではない。例えば、発光素子は、分布帰還型(Distributed Feedback:DFB)レーザ、又は、LED(Light Emitting Diode)で構成されてもよい。 For example, the light-emitting element provided in the light-emitting unit 140 is configured as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Note that the configuration of the light-emitting element is not limited to this embodiment. For example, the light-emitting element may be configured as a distributed feedback (DFB) laser or an LED (Light Emitting Diode).

発光部140には、入力部120から所定の周波数帯の信号が入力され、発光部140は、所定の周波数帯の信号が重畳された光信号が出力される。例えば、図1に示すように、発光部140が備える発光素子に対して、バイアスティー130(Bias-Tee)を介して、所定の周波数帯の信号が重畳された電気信号が供給されるものであってもよい。そして、発光素子自体が所定の周波数帯の信号が重畳された光信号を出力するものであってもよい。 A signal in a predetermined frequency band is input to the light-emitting unit 140 from the input unit 120, and the light-emitting unit 140 outputs an optical signal on which the signal in the predetermined frequency band is superimposed. For example, as shown in FIG. 1, an electrical signal on which the signal in the predetermined frequency band is superimposed may be supplied to the light-emitting element provided in the light-emitting unit 140 via a bias tee 130. The light-emitting element itself may then output an optical signal on which the signal in the predetermined frequency band is superimposed.

また、発光素子から出力される光信号を変調することで所定の周波数帯の信号が重畳された光信号を生成し、発光部140が所定の周波数帯の信号が重畳された光信号を出力するものであってもよい。変調は、電界吸収型変調器(Electro Absorption Modulator:EAM)やマッハツェンダなどの、外部変調器を用いて行ってもよい。 Alternatively, an optical signal output from a light-emitting element may be modulated to generate an optical signal on which a signal of a predetermined frequency band is superimposed, and the light-emitting unit 140 may output the optical signal on which the signal of the predetermined frequency band is superimposed. Modulation may be performed using an external modulator such as an electroabsorption modulator (EAM) or a Mach-Zehnder.

図1では、入力部120として入力部120a~120dが示され、バイアスティー130としてバイアスティー130a~130dが示され、発光部140として、発光部140a~140dが示されている。このように、図1では、入力部120から発光部140に至る4系統の信号線が示されているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、入力部120から発光部140に至る信号線は、2系統以上の複数系統であってもよい。 In FIG. 1, input units 120a to 120d are shown as input unit 120, bias tees 130a to 130d are shown as bias tees 130, and light-emitting units 140a to 140d are shown as light-emitting unit 140. While FIG. 1 shows four signal lines extending from input unit 120 to light-emitting unit 140, this embodiment is not limited to this. For example, there may be two or more signal lines extending from input unit 120 to light-emitting unit 140.

以下では、複数の入力部120のうち一の入力部から入力される信号を第1信号、他の入力部から入力される信号を第2信号、として参照する。また、第1信号の周波数帯を第1周波数帯、第2信号の周波数帯を第2周波数帯、として参照する。さらに、第1信号が重畳された光信号を第1光信号、第2信号が重畳された光信号を第2光信号、として参照する。また、第1光信号を出力する発光部140を第1発光部、第2光信号を出力する発光部140を第2発光部、として参照する。なお、複数の入力部120から入力される複数の信号は、互いに異なる周波数帯の信号である。 In the following, a signal input from one of the multiple input units 120 will be referred to as a first signal, and a signal input from another input unit will be referred to as a second signal. Furthermore, the frequency band of the first signal will be referred to as the first frequency band, and the frequency band of the second signal will be referred to as the second frequency band. Furthermore, an optical signal on which the first signal is superimposed will be referred to as a first optical signal, and an optical signal on which the second signal is superimposed will be referred to as a second optical signal. Furthermore, the light-emitting unit 140 that outputs the first optical signal will be referred to as a first light-emitting unit, and the light-emitting unit 140 that outputs the second optical signal will be referred to as a second light-emitting unit. Note that the multiple signals input from the multiple input units 120 are signals in different frequency bands.

各信号線を通過する信号の周波数帯は互いに異なる。例えば、入力部120aからは、中心周波数が2.5GHz、帯域幅Δが5GHzの信号が出力されているものとする。そのため、図2に示されるように、発光部140aからは、中心周波数が2.5GHz、帯域幅Δが5GHzの信号が重畳された光信号が出力されているものとする。 The frequency bands of the signals passing through each signal line are different. For example, assume that input unit 120a outputs a signal with a center frequency of 2.5 GHz and a bandwidth Δ of 5 GHz. Therefore, as shown in Figure 2, emitter 140a outputs an optical signal in which signals with a center frequency of 2.5 GHz and a bandwidth Δ of 5 GHz are superimposed.

発光部140bからは、中心周波数が7.5GHz、帯域幅Δが5GHzの信号が重畳された光信号が出力されているものとする。また、発光部140cからは、中心周波数が12.5GHz、帯域幅Δが5GHzの信号が重畳された光信号が出力されているものとする。さらに、発光部140dからは、中心周波数が17.5GHz、帯域幅Δが5GHzの信号が重畳された光信号が出力されているものとする。 Let us assume that light-emitting unit 140b outputs an optical signal on which a signal with a center frequency of 7.5 GHz and a bandwidth Δ of 5 GHz is superimposed. Let us also assume that light-emitting unit 140c outputs an optical signal on which a signal with a center frequency of 12.5 GHz and a bandwidth Δ of 5 GHz is superimposed. Let us also assume that light-emitting unit 140d outputs an optical signal on which a signal with a center frequency of 17.5 GHz and a bandwidth Δ of 5 GHz is superimposed.

その他、各信号線を通過する信号の変調方式が異なるものであってもよい。例えば、信号の変調方式には、位相偏移変調(phase shift keying:PSK)、周波数偏移変調 (frequency shift keying:FSK)、振幅偏移変調(amplitude shift Keying:ASK)、直角位相振幅変調(quadrature amplitude modulation:QAM)などが挙げられる。 In addition, the signals passing through each signal line may use different modulation methods. For example, signal modulation methods include phase shift keying (PSK), frequency shift keying (FSK), amplitude shift keying (ASK), and quadrature amplitude modulation (QAM).

また、各信号線を通過する信号の変調における変調多値数が異なるものであってもよい。例えば、信号の変調にPSKを用いる場合、BPSK(binary phase shift keying)、QPSK(quadrature phase shift keying)、8PSK(8 phase shift keying)、OQPSK(offset QPSK)、π/4シフトQPSK、PLL-QPSK、π/2シフトBPSKのいずれを使用してもよい。また、さらに大きな変調多値数を有するPSKを用いてもよい。 The modulation levels of the signals passing through each signal line may also be different. For example, if PSK is used to modulate the signals, any of BPSK (binary phase shift keying), QPSK (quadrature phase shift keying), 8PSK (8 phase shift keying), OQPSK (offset QPSK), π/4 shift QPSK, PLL-QPSK, and π/2 shift BPSK may be used. PSK with even greater modulation levels may also be used.

また、信号の変調にQAMを用いる場合、多値度は限定されるものではなく、例えば、16QAM、64QAM、256QAMのいずれを使用してもよい。また、さらに大きな変調多値数を有するQAMを用いてもよい。 Furthermore, when QAM is used to modulate a signal, the modulation level is not limited; for example, 16QAM, 64QAM, or 256QAM may be used. QAM with an even higher modulation level may also be used.

その他、各信号線を通過する信号の変調における変調多値数は、光ファイバ300を通過する際の光信号の信号対雑音比に基づいて設定されるものであってもよい。例えば、光ファイバ300を通過する際の第1光信号の信号対雑音比が、光ファイバ300を通過する際の第2光信号の信号対雑音比よりも小さい場合、第1信号の変調多値数が、第2信号の変調多値数よりも小さく設定されるものであってもよい。 In addition, the modulation level for modulating the signal passing through each signal line may be set based on the signal-to-noise ratio of the optical signal when passing through the optical fiber 300. For example, if the signal-to-noise ratio of the first optical signal when passing through the optical fiber 300 is smaller than the signal-to-noise ratio of the second optical signal when passing through the optical fiber 300, the modulation level for the first signal may be set to be smaller than the modulation level for the second signal.

例えば、中心周波数が2.5GHz、7.5GHz、12.5GHz、17.5GHzの4種類の周波数帯の信号が重畳された光信号を検討する。この場合、中心周波数が最も小さい2.5GHzの周波数帯の信号は、その他の全ての周波数帯からの影響を受けて2次相互変調歪が大きくなる。また、中心周波数が最も大きい17.5GHzの周波数帯の信号は、システムの周波数応答特性の影響を受ける。 For example, consider an optical signal in which signals in four frequency bands with center frequencies of 2.5 GHz, 7.5 GHz, 12.5 GHz, and 17.5 GHz are superimposed. In this case, the signal in the 2.5 GHz frequency band, which has the lowest center frequency, will be affected by all the other frequency bands and will suffer from large second-order intermodulation distortion. Furthermore, the signal in the 17.5 GHz frequency band, which has the highest center frequency, will be affected by the system's frequency response characteristics.

すなわち、中心周波数が2.5GHz、17.5GHzの2種類の周波数帯の信号の信号対雑音比は、中心周波数が7.5GHz、12.5GHzの2種類の周波数帯の信号の信号対雑音比よりも小さくなる。そのため、中心周波数が2.5GHz、17.5GHzの2種類の周波数帯の信号については、変調多値数の小さい16QAMの信号を用いるものであってもよい。そして、中心周波数が7.5GHz、12.5GHzの2種類の周波数帯の信号については、より変調多値数の大きい64QAMの信号を用いるものであってもよい。 In other words, the signal-to-noise ratio of signals in the two frequency bands with center frequencies of 2.5 GHz and 17.5 GHz is smaller than the signal-to-noise ratio of signals in the two frequency bands with center frequencies of 7.5 GHz and 12.5 GHz. Therefore, 16QAM signals with a smaller modulation level may be used for signals in the two frequency bands with center frequencies of 2.5 GHz and 17.5 GHz. Furthermore, 64QAM signals with a larger modulation level may be used for signals in the two frequency bands with center frequencies of 7.5 GHz and 12.5 GHz.

その他、各発光部140が備える発光素子からの光の波長が異なるものであってもよい。環境変化による影響を考慮すると、複数の波長の光を合波させる際に、光の干渉で生じた光のビート信号によるノイズを小さくする観点から、複数の発光素子の間の波長の差は大きいほうがよい。 In addition, the wavelengths of the light emitted from the light-emitting elements provided in each light-emitting unit 140 may be different. Considering the effects of environmental changes, it is better for the difference in wavelength between the multiple light-emitting elements to be large, in order to reduce noise caused by optical beat signals generated by optical interference when multiple wavelengths of light are combined.

しかしながら、後述する受光部210が受光感度を有する範囲は決まっており、さらに、光ファイバ300が長い場合は、光ファイバ300の色分散の影響を受ける。これらの影響が小さい範囲で、各発光部140が備える発光素子からの光の波長を選択する必要がある。以下、説明のため、第1周波数帯又は第2周波数帯の最大周波数をf、第1光信号の光の波長をλ1、第2光信号の光の波長をλ2、光の速度をcとする。この場合、「(f・λ1・λ2)/c>|λ1-λ2|」の関係が満たされるものであってもよい。 However, the range in which the light receiving unit 210 (described below) has light receiving sensitivity is fixed, and if the optical fiber 300 is long, it will be affected by chromatic dispersion of the optical fiber 300. It is necessary to select the wavelength of the light from the light emitting element provided in each light emitting unit 140 within a range in which these effects are small. For the sake of explanation, let f be the maximum frequency of the first frequency band or the second frequency band, λ1 be the wavelength of the light of the first optical signal, λ2 be the wavelength of the light of the second optical signal, and c be the speed of light. In this case, the relationship "(f λ1 λ2)/c > |λ1 - λ2|" may be satisfied.

例えば、最大の周波数20GHzの信号を850nm帯の波長のVCSELを用いて伝送する場合においては、上記の関係により、0.1nm以上の間隔の波長差の複数のVCSELを用いればよいことが分かる。 For example, when transmitting a signal with a maximum frequency of 20 GHz using a VCSEL with a wavelength in the 850 nm band, the above relationship indicates that it is sufficient to use multiple VCSELs with wavelength differences of 0.1 nm or more.

その他、各発光部140が備える発光素子からの強度は、光ファイバ300内を通過する光の利得に基づいて設定されるものであってもよい。例えば、光ファイバ300を通過する際の第1光信号の利得が、光ファイバ300を通過する際の第2光信号の利得よりも小さい場合、第1光信号の強度が、第2光信号の強度よりも大きく設定されるものであってもよい。 In addition, the intensity from the light-emitting element provided in each light-emitting unit 140 may be set based on the gain of light passing through the optical fiber 300. For example, if the gain of the first optical signal passing through the optical fiber 300 is smaller than the gain of the second optical signal passing through the optical fiber 300, the intensity of the first optical signal may be set to be greater than the intensity of the second optical signal.

光カプラ150は、発光部140から出力される複数の光信号を合波して搬送光を生成し、生成した搬送光を光ファイバ300に入力する。例えば、光カプラ150は、発光部140a~140dから出力される複数の光信号を合波して得られる搬送光を光ファイバ300に入力する。 The optical coupler 150 combines multiple optical signals output from the light emitters 140 to generate carrier light, and inputs the generated carrier light into the optical fiber 300. For example, the optical coupler 150 combines multiple optical signals output from the light emitters 140a to 140d, and inputs the resulting carrier light into the optical fiber 300.

なお、光カプラ150の代わりに、複数の光信号を合波して搬送光を生成可能な、アレイ導波路グレーティング(Arrayed-Waveguide Grating:AWG)フィルタなどを用いてもよい。 Instead of the optical coupler 150, an arrayed-waveguide grating (AWG) filter, which can combine multiple optical signals to generate carrier light, may also be used.

図3は、本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第1の例を説明するための図である。図3では、搬送光に、帯域幅Δが5GHzであって、中心周波数が2.5GHz、7.5GHz、12.5GHz、17.5GHz、の4種類の周波数帯の信号が重畳されている様子が示されている。 Figure 3 is a diagram illustrating a first example of the relationship between frequency and amplitude in the carrier light of the optical transmission system according to this embodiment. Figure 3 shows a state in which signals with a bandwidth Δ of 5 GHz and center frequencies of four frequency bands, namely 2.5 GHz, 7.5 GHz, 12.5 GHz, and 17.5 GHz, are superimposed on the carrier light.

図4は、本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第2の例を説明するための図である。図3では、搬送光に重畳される信号の強度が同程度である様子を示したが、図4に示すように、搬送光に重畳される信号の強度は異なっていてもよい。特に、光ファイバ300内を通過する光の利得に基づいて、搬送光に重畳される信号ごとに異なる強度が設定されていてもよい。 Figure 4 is a diagram illustrating a second example of the relationship between frequency and amplitude in the carrier light of the optical transmission system according to this embodiment. While Figure 3 shows a state in which the intensities of the signals superimposed on the carrier light are approximately the same, as shown in Figure 4, the intensities of the signals superimposed on the carrier light may be different. In particular, different intensities may be set for each signal superimposed on the carrier light based on the gain of light passing through the optical fiber 300.

図4では、中心周波数が17.5GHzの周波数帯の信号の強度が、中心周波数が2.5GHz、7.5GHz、12.5GHz、の3種類の周波数帯の信号の強度よりも大きく設定されている。このように強度を設定することで、中心周波数が17.5GHzの周波数帯の信号の利得が小さい場合であっても、利得が小さいことに起因して生じるノイズなどを低減することができる。 In Figure 4, the signal strength in the frequency band with a center frequency of 17.5 GHz is set to be greater than the signal strength in the three frequency bands with center frequencies of 2.5 GHz, 7.5 GHz, and 12.5 GHz. By setting the strength in this way, even if the signal gain in the frequency band with a center frequency of 17.5 GHz is small, noise and other issues caused by the small gain can be reduced.

図5は、本実施形態に係る光伝送システムの搬送光における周波数と振幅との関係の第3の例を説明するための図である。図3及び図4では、搬送光に重畳される複数の信号の帯域が連続する様子を示したが、図5に示すように、搬送光に重畳される複数の信号の帯域が連続していなくてもよい。 Figure 5 is a diagram illustrating a third example of the relationship between frequency and amplitude in the carrier light of the optical transmission system according to this embodiment. While Figures 3 and 4 show that the bands of multiple signals superimposed on the carrier light are continuous, as shown in Figure 5, the bands of multiple signals superimposed on the carrier light do not have to be continuous.

光ファイバ300は、入力された搬送光を伝送して、後述する受光部210に導く。例えば、発光部140から出力される光の波長が単一である場合、光ファイバ300として、シングルモード光ファイバを用いてもよい。また、発光部140から出力される光の波長が単一ではない場合、光ファイバ300として、マルチモード光ファイバを用いてもよい。 The optical fiber 300 transmits the input carrier light and guides it to the light receiving unit 210, which will be described later. For example, if the light output from the light emitting unit 140 has a single wavelength, a single-mode optical fiber may be used as the optical fiber 300. Also, if the light output from the light emitting unit 140 does not have a single wavelength, a multi-mode optical fiber may be used as the optical fiber 300.

なお、光ファイバ300の長さは、光ファイバの長さが100m以下であってもよい。光ファイバ300の長さが小さいほど、光ファイバ300内を通過する搬送光が受ける色分散の影響を小さくすることができ、ノイズを抑えることができる。 The length of the optical fiber 300 may be 100 m or less. The shorter the length of the optical fiber 300, the less the effect of chromatic dispersion on the carrier light passing through the optical fiber 300, and the more noise can be suppressed.

受光部210は、光ファイバを通過した後の搬送光を受光して出力信号に変換する。例えば、受光部210は、フォトトランジスタ、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどである。 The light receiving unit 210 receives the carrier light after it has passed through the optical fiber and converts it into an output signal. For example, the light receiving unit 210 is a phototransistor, photodiode, avalanche photodiode, etc.

抽出部220は、受光部210からの出力信号に基づいて、所定の周波数帯の信号を抽出する。例えば、図3に示すように、中心周波数が2.5GHz、7.5GHz、12.5GHz、17.5GHz、の4種類の周波数帯の信号が搬送光に重畳されている場合、周波数帯毎に、信号を抽出する。 The extraction unit 220 extracts signals in a predetermined frequency band based on the output signal from the light receiving unit 210. For example, as shown in Figure 3, if signals in four frequency bands with center frequencies of 2.5 GHz, 7.5 GHz, 12.5 GHz, and 17.5 GHz are superimposed on the carrier light, the extraction unit 220 extracts signals for each frequency band.

抽出部220は、出力信号の離散フーリエ変換を行って、各周波数帯の信号を抽出するものであってもよいし、所定周波数帯ごとの電気信号を透過させるフィルタによって信号を抽出するものであってもよい。 The extraction unit 220 may perform a discrete Fourier transform of the output signal to extract signals in each frequency band, or it may extract signals using a filter that transmits electrical signals in each specified frequency band.

[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る光伝送システムは、第1発光部と、第2発光部と、送信部と、受光部と、抽出部と、を備える。第1発光部は、第1周波数帯の第1信号が重畳された第1光信号を出力する。第2発光部は、第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の第2信号が重畳された第2光信号を出力する。送信部は、第1光信号と第2光信号を合波して得られる搬送光を光ファイバに入力する。受光部は、光ファイバを通過した後の搬送光を受光して出力信号に変換する。抽出部は、出力信号に基づいて第1信号及び第2信号を抽出する。
[Effects of the embodiment]
As described above in detail, the optical transmission system according to this embodiment includes a first light emitter, a second light emitter, a transmitter, a light receiver, and an extractor. The first light emitter outputs a first optical signal on which a first signal in a first frequency band is superimposed. The second light emitter outputs a second optical signal on which a second signal in a second frequency band different from the first frequency band is superimposed. The transmitter inputs a carrier light obtained by multiplexing the first optical signal and the second optical signal into an optical fiber. The light receiver receives the carrier light after passing through the optical fiber and converts it into an output signal. The extractor extracts the first signal and the second signal based on the output signal.

これにより、複数の信号を重畳して光伝送する際に、信号ごとに光学フィルタ及び受光部を設けるためのコストを抑制することができる。特に、信号の個数よりも少ない1つの受光部で、簡易かつ低コストで、広帯域の信号を伝送することができる。 This reduces the cost of providing an optical filter and light-receiving unit for each signal when multiple signals are superimposed and optically transmitted. In particular, wideband signals can be transmitted easily and at low cost using a single light-receiving unit, which is fewer than the number of signals.

また、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、第1光信号の光の周波数と、第2光信号の光の周波数と、が異なるものであってもよい。これにより、それぞれの発光素子間の光の干渉により発生するビート信号によるノイズの影響を低減することができる。その結果、高品質な信号伝送が可能となる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, the optical frequency of the first optical signal and the optical frequency of the second optical signal may be different. This reduces the influence of noise due to beat signals generated by optical interference between the respective light-emitting elements. As a result, high-quality signal transmission is possible.

さらに、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、第1周波数帯又は第2周波数帯の最大周波数をf、第1光信号の光の波長をλ1、第2光信号の光の波長をλ2、光の速度をc、とする。2つの異なる波長の光で発生するビート信号の周波数fbは二つの光の周波数の差fb=│f1-f2│となる。このビート信号の周波数が信号と重なると信号品質に影響を及ぼすこととなるため、fbを用いる信号の最大の周波数fよりも高くすることでその影響をなくすことが可能となる。それぞれの光の周波数はf1=cλ1、f2=cλ2で表されるため、(f・λ1・λ2)/c<|λ1-λ2|の関係が満たされるものであってもよい。これにより、発光素子間の光の干渉により発生するビート信号が、用いる信号の周波数帯より高い周波数となる。そのため、ビート信号によるノイズの影響を低減することができる。その結果、高品質な信号伝送が可能となる。なお、λ1及びλ2は、受光部の受光感度の範囲内で、かつ、光ファイバによる色分散の影響を受けない範囲内であることが望ましい。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, the maximum frequency of the first or second frequency band is f, the wavelength of the light of the first optical signal is λ1, the wavelength of the light of the second optical signal is λ2, and the speed of light is c. The frequency fb of a beat signal generated by two different wavelengths of light is the difference between the frequencies of the two lights, fb = |f1 - f2|. Since overlapping of this beat signal frequency with the signal can affect signal quality, this effect can be eliminated by making fb higher than the maximum frequency f of the signal used. Since the frequencies of the respective lights are expressed as f1 = cλ1 and f2 = cλ2, the relationship (f λ1 λ2)/c < |λ1 - λ2| may be satisfied. This allows the beat signal generated by the interference of light between the light-emitting elements to have a higher frequency than the frequency band of the signal being used. This reduces the effect of noise due to the beat signal. As a result, high-quality signal transmission is possible. It is desirable that λ1 and λ2 be within the range of the light-receiving sensitivity of the light-receiving unit and within a range that is not affected by chromatic dispersion due to the optical fiber.

また、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、第1信号の変調多値数と、第2信号の変調多値数と、が異なるものであってもよい。これにより、複数の周波数帯の信号を用いた光伝送において、システムの周波数応答特性を考慮して、変調多値数を設定でき、大容量の情報を伝送することができる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, the modulation level of the first signal may be different from the modulation level of the second signal. This allows the modulation level to be set taking into account the frequency response characteristics of the system in optical transmission using signals in multiple frequency bands, making it possible to transmit large volumes of information.

さらに、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、光ファイバを通過する際の第1光信号の信号対雑音比が、光ファイバを通過する際の第2光信号の信号対雑音比よりも小さい場合を検討する。この場合に、第1信号の変調多値数が、第2信号の変調多値数よりも小さく設定されるものであってもよい。例えば、低周波数側においては、2次の相互変調歪の影響が大きくノイズレベルが他の周波数帯より高くなり信号対雑音比が低下する。また、高周波数側において、システムの周波数応答特性の影響を受けて信号対雑音比が低下する場合がある。信号対雑音比に基づいて変調多値数が設定されるため、高品質な信号伝送が可能となる。特に、信号対雑音比の大きな周波数帯においてより多くのデータ通信を行うよう設定できる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, consider a case where the signal-to-noise ratio of the first optical signal passing through the optical fiber is smaller than the signal-to-noise ratio of the second optical signal passing through the optical fiber. In this case, the modulation multi-level of the first signal may be set to be smaller than the modulation multi-level of the second signal. For example, on the low-frequency side, the influence of second-order intermodulation distortion is large, resulting in a higher noise level than in other frequency bands and a lower signal-to-noise ratio. Furthermore, on the high-frequency side, the signal-to-noise ratio may be lowered due to the influence of the system's frequency response characteristics. Because the modulation multi-level is set based on the signal-to-noise ratio, high-quality signal transmission is possible. In particular, it is possible to set up frequency bands with high signal-to-noise ratios to perform more data communication.

また、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、光ファイバを通過する際の第1光信号の利得が、光ファイバを通過する際の第2光信号の利得よりも小さい場合、第1光信号の強度が、第2光信号の強度よりも大きく設定されるものであってもよい。これにより、光ファイバを通過した後の利得が小さいことに起因して生じるノイズなどを低減することができる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, if the gain of the first optical signal when passing through the optical fiber is smaller than the gain of the second optical signal when passing through the optical fiber, the intensity of the first optical signal may be set to be greater than the intensity of the second optical signal. This makes it possible to reduce noise and other issues caused by the small gain after passing through the optical fiber.

さらに、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、光ファイバはマルチモード光ファイバであってもよい。これにより、発光部から出力される光の波長が単一ではない場合であっても、より精度よく光伝送を行うことができ、高品質な信号伝送ができる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, the optical fiber may be a multimode optical fiber. This allows for more accurate optical transmission and higher-quality signal transmission even when the wavelength of the light output from the light-emitting unit is not single.

また、本実施形態に係る光伝送システムにおいて、光ファイバの長さが100m以下であってもよい。これにより、ノイズを抑えることができる。光ファイバが短いほど、光ファイバ内を通過する搬送光が受ける色分散の影響を小さくすることができるため、ノイズを抑えることができる。 Furthermore, in the optical transmission system according to this embodiment, the length of the optical fiber may be 100 m or less. This allows noise to be suppressed. The shorter the optical fiber, the less the effect of chromatic dispersion on the carrier light passing through it, thereby suppressing noise.

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 The present embodiment has been described above, but it is not limited to this, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present embodiment.

140 発光部(第1発光部、第2発光部)
150 光カプラ(送信部)
210 受光部
220 抽出部
300 光ファイバ
140 Light emitting unit (first light emitting unit, second light emitting unit)
150 Optical coupler (transmitter)
210 Light receiving unit 220 Extraction unit 300 Optical fiber

Claims (7)

第1周波数帯の第1信号が重畳された第1光信号を出力する第1発光部と、
前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の第2信号が重畳された第2光信号を出力する第2発光部と、
前記第1光信号と前記第2光信号を合波して得られる搬送光を光ファイバに入力する送信部と、
前記光ファイバを通過した後の前記搬送光を受光して出力信号に変換する受光部と、
前記出力信号に基づいて前記第1信号及び前記第2信号を抽出する抽出部と、
を備え
前記第1信号の変調多値数と、前記第2信号の変調多値数と、が異なる
光伝送システム。
a first light emitting unit that outputs a first optical signal on which a first signal in a first frequency band is superimposed;
a second light emitting unit that outputs a second optical signal on which a second signal in a second frequency band different from the first frequency band is superimposed;
a transmitter that inputs a carrier light obtained by multiplexing the first optical signal and the second optical signal into an optical fiber;
a light receiving unit that receives the carrier light after passing through the optical fiber and converts it into an output signal;
an extractor that extracts the first signal and the second signal based on the output signal;
Equipped with
The modulation multi-level number of the first signal is different from the modulation multi-level number of the second signal.
Optical transmission system.
第1周波数帯の第1信号が重畳された第1光信号を出力する第1発光部と、
前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の第2信号が重畳された第2光信号を出力する第2発光部と、
前記第1光信号と前記第2光信号を合波して得られる搬送光を光ファイバに入力する送信部と、
前記光ファイバを通過した後の前記搬送光を受光して出力信号に変換する受光部と、
前記出力信号に基づいて前記第1信号及び前記第2信号を抽出する抽出部と、
を備え
前記光ファイバを通過する際の前記第1光信号の信号対雑音比が、前記光ファイバを通過する際の前記第2光信号の信号対雑音比よりも小さい場合、前記第1信号の変調多値数が、前記第2信号の変調多値数よりも小さく設定される
光伝送システム。
a first light emitting unit that outputs a first optical signal on which a first signal in a first frequency band is superimposed;
a second light emitting unit that outputs a second optical signal on which a second signal in a second frequency band different from the first frequency band is superimposed;
a transmitter that inputs a carrier light obtained by multiplexing the first optical signal and the second optical signal into an optical fiber;
a light receiving unit that receives the carrier light after passing through the optical fiber and converts it into an output signal;
an extractor that extracts the first signal and the second signal based on the output signal;
Equipped with
When the signal-to-noise ratio of the first optical signal when passing through the optical fiber is smaller than the signal-to-noise ratio of the second optical signal when passing through the optical fiber, the modulation multilevel number of the first signal is set to be smaller than the modulation multilevel number of the second signal.
Optical transmission system.
前記第1光信号の光の周波数と、前記第2光信号の光の周波数と、が異なる、請求項1又は2に記載の光伝送システム。 3. The optical transmission system according to claim 1, wherein the optical frequency of the first optical signal is different from the optical frequency of the second optical signal. 前記第1周波数帯又は前記第2周波数帯の最大周波数をf、
前記第1光信号の光の波長をλ1、
前記第2光信号の光の波長をλ2、
光の速度をc、として、
(f・λ1・λ2)/c<|λ1-λ2| の関係が満たされる、請求項1から3のいずれか一項に記載の光伝送システム。
The maximum frequency of the first frequency band or the second frequency band is f,
The wavelength of the light of the first optical signal is λ1,
The wavelength of the light of the second optical signal is λ2,
Let the speed of light be c,
4. The optical transmission system according to claim 1 , wherein the relationship (f·λ1·λ2)/c<|λ1−λ2| is satisfied.
前記光ファイバを通過する際の前記第1光信号の利得が、前記光ファイバを通過する際の前記第2光信号の利得よりも小さい場合、前記第1光信号の強度が、前記第2光信号の強度よりも大きく設定される、請求項1からのいずれか一項に記載の光伝送システム。 5. The optical transmission system according to claim 1, wherein when a gain of the first optical signal passing through the optical fiber is smaller than a gain of the second optical signal passing through the optical fiber, the intensity of the first optical signal is set to be greater than the intensity of the second optical signal. 前記光ファイバはマルチモード光ファイバである、請求項1からのいずれか一項に記載の光伝送システム。 6. The optical transmission system according to claim 1, wherein the optical fiber is a multimode optical fiber. 前記光ファイバの長さが100m以下である、請求項1からのいずれか一項に記載の光伝送システム。 7. The optical transmission system according to claim 1, wherein the length of the optical fiber is 100 m or less.
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