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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166328
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】光バースト送信機
(51)【国際特許分類】
H04B 10/50 20130101AFI20241121BHJP
H01S 5/042 20060101ALI20241121BHJP
H01S 5/50 20060101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
H04B10/50
H01S5/042 630
H01S5/50 610
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024158566
(22)【出願日】2024-09-12
(62)【分割の表示】P 2022548279の分割
【原出願日】2020-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中西 泰彦
(72)【発明者】
【氏名】金澤 慈
(72)【発明者】
【氏名】吉松 俊英
(72)【発明者】
【氏名】神田 淳
(57)【要約】
【課題】高効率な光バースト送信機を提供する。
【解決手段】一実施態様は、データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、データ信号により変調された光データ信号を、バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、制御回路と半導体光増幅器とを接続し、バースト制御信号を伝送する電気線路と、電気線路の特性インピーダンスと半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と、を備えたことを特徴とする光バースト送信機であって、インピーダンス整合回路は、電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、半導体光増幅器と並列にＺ０の抵抗値となることを特徴とする。
【選択図】図７
【解決手段】一実施態様は、データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、データ信号により変調された光データ信号を、バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、制御回路と半導体光増幅器とを接続し、バースト制御信号を伝送する電気線路と、電気線路の特性インピーダンスと半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と、を備えたことを特徴とする光バースト送信機であって、インピーダンス整合回路は、電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、半導体光増幅器と並列にＺ０の抵抗値となることを特徴とする。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＺ０の抵抗値となることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＺ０の抵抗値となることを特徴とする光バースト送信機。
【請求項2】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ１の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と直列にＲＳ１の抵抗値となる第２抵抗とを含み、
となるように設定されていることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ１の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と直列にＲＳ１の抵抗値となる第２抵抗とを含み、
【数1】
【請求項3】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ１の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と直列にＲＳ１の抵抗値となる第２抵抗とを含み、ＲＰ１＝Ｚ０となるように設定されていることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ１の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と直列にＲＳ１の抵抗値となる第２抵抗とを含み、ＲＰ１＝Ｚ０となるように設定されていることを特徴とする光バースト送信機。
【請求項4】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ２の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と前記第１抵抗とからなる並列回路と直列にＲＳ２の抵抗値となる第２抵抗とを含み、
となるように設定されていることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列にＲＰ２の抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と前記第１抵抗とからなる並列回路と直列にＲＳ２の抵抗値となる第２抵抗とを含み、
【数2】
【請求項5】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列に逆向き挿入されたダイオードと、前記半導体光増幅器と前記ダイオードとからなる並列回路と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗とを含み、前記ダイオードは、順方向および逆方向の抵抗分が前記半導体光増幅器の抵抗値と同一であることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と並列に逆向き挿入されたダイオードと、前記半導体光増幅器と前記ダイオードとからなる並列回路と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗とを含み、前記ダイオードは、順方向および逆方向の抵抗分が前記半導体光増幅器の抵抗値と同一であることを特徴とする光バースト送信機。
【請求項6】
データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、前記データ信号により変調された光データ信号を、前記バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と並列に逆向き挿入されたダイオードおよびＺ０－Ｒｆの抵抗値となる第２抵抗からなる直列回路とを含み、前記ダイオードは、順方向および逆方向の抵抗分が前記半導体光増幅器の抵抗値と同一であることを特徴とする光バースト送信機。
前記制御回路と前記半導体光増幅器とを接続し、前記バースト制御信号を伝送する電気線路と、
前記電気線路の特性インピーダンスと前記半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と
を備え、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体光増幅器の順方向の抵抗値をＲｆ、前記電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、前記半導体光増幅器と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる第１抵抗と、前記半導体光増幅器と並列に逆向き挿入されたダイオードおよびＺ０－Ｒｆの抵抗値となる第２抵抗からなる直列回路とを含み、前記ダイオードは、順方向および逆方向の抵抗分が前記半導体光増幅器の抵抗値と同一であることを特徴とする光バースト送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光バースト送信機の高効率化に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、映像サービス等によりインターネットトラフィックが急増しており、それを支える光アクセスシステムの高速化・高度化が急務となっている。光アクセスシステムの多くでは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）と呼ばれるトポロジーを用いたシステムによって構築されている。
【0003】
図１は、従来のＰＯＮシステムの概念を示す図である。ＰＯＮシステムは、光ファイバ伝送路中に設置された光スプリッタ２を介して、収容局に設置された１台の終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１に対して、複数の加入者宅に設置された宅内装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）３1－３Nを収容する。光ファイバ伝送路４、光スプリッタ２、およびＯＬＴ１を、複数の加入者間で共有する光アクセスシステムである。ＯＬＴ１からＯＮＵ３1－３Nへの下り信号（ＤＮ０）は、時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）され、光スプリッタ２で分岐されて（ＤＮ１－ＤＮＮ）各加入者に伝送される。ＯＮＵ３1－３Nからの上り信号（ＵＰ１－ＵＰＮ）は、各加入者から時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）により多重化されて（ＵＰ０）ＯＬＴ１に伝送される。このとき、各ＯＮＵのからの上り信号の干渉を防ぐために、ガードタイムＴを設定している。
【0004】
ＰＯＮシステムは、ＩＴＵ－Ｔにおいては、Ｂ－ＰＯＮ、Ｇ－ＰＯＮ、ＸＧ－ＰＯＮ、ＮＧ－ＰＯＮ２が標準化されており、ＩＥＥＥにおいては、ＧＥ－ＰＯＮ、１０ＧＥ－ＰＯＮが標準化されている。それぞれ、１波長あたりの伝送レートは１０Ｇｂｐｓまで高速化されている。さらなるＰＯＮシステムの高速化、および高度化を目指し、次世代ＰＯＮシステムの検討がされており、ＩＴＵ－Ｔでは５０Ｇ－ＰＯＮ、ＩＥＥＥでは２５Ｇ－ＥＰＯＮと呼ばれるシステムの議論が始まっている。これらのＰＯＮシステムでは、１波長あたりの伝送レートが従来の１０Ｇｂｐｓを超えた、２５Ｇｂｐｓ、５０Ｇｂｐｓにて検討されている。
【0005】
このような高速な伝送レートを実現するためには、光送受信機の高速化が必要である。ＰＯＮシステムにおいては、１台のＯＬＴに複数台のＯＮＵを収容するため、各ＯＮＵから任意のタイミングで光信号を発生または消光する必要があり、それを実現するための光バースト送信機の高速化が欠かせない。また、高速化に伴い受信機での受信感度が劣化することから、１０Ｇｂｐｓ級のシステムと同様のバジェットを確保するために、光バースト送信機の高出力化も欠かせない。
【0006】
図２に、従来の光バースト送信機の構成を示す。光バースト送信機１０は、バースト信号用ＭＡＣチップ１１、バースト信号用直接変調用レーザドライバ１２、および直接変調用レーザ１３が順に接続されている。バースト信号用ＭＡＣチップ１１からデータ信号およびバースト制御信号が出力される。このデータ信号およびバースト制御信号は、バースト信号用直接変調用レーザドライバ１２に入力される。バースト信号用直接変調用レーザドライバ１２に、バースト制御信号のＯＮ信号が入力されたとき、バースト信号用直接変調用レーザドライバ１２はＯＮとなりバーストデータ信号が出力される。このバーストデータ信号が直接変調用レーザ１３に入力され、光バーストデータ信号が発生する。バースト信号用直接変調用レーザドライバ１２に、バースト制御信号のＯＦＦ信号が入力されたとき、バースト信号用直接変調用レーザドライバはＯＦＦとなりバーストデータ信号は出力されない。
【0007】
光バースト送信機の高速化には、これらのすべての部品の高速化が欠かせない。しかしながら、実用レベルの高速な直接変調レーザの速度は、高速化の研究がなされているが、現在２５Ｇｂｐｓ級レベルまでとなっている。また、直接変調用レーザを高速化するために、レーザの共振器長を短くする必要がある。これに伴って、出力光のパワーが低下するので、高速化と高出力化の両立が課題である。
【0008】
図３に、従来の外部変調器と半導体光増幅器を用いた光バースト送信機の構成を示す。上述した課題を解決する方法として、直接変調用レーザの代わりに外部変調器と半導体光増幅器を使用した方法がある（例えば、非特許文献参照）。光バースト送信機２０は、外部変調器２４によって高速化を、半導体光増幅器２５によって高出力化を実現している。光バースト送信機２０においては、バースト信号用ＭＡＣチップ２１から発生しているデータ信号は、ドライバ２２を介して外部変調器２４へ入力される。外部変調器２４にはレーザ２３から無変調の光信号も入力されており、外部変調器２４から、変調された光データ信号が半導体光増幅器２５へ入力される。バースト信号用ＭＡＣチップ２１から出力されているバースト制御信号は、半導体光増幅器２５に入力され、バースト制御信号がＯＮのとき半導体光増幅器２５から光バーストデータ信号が出力され、バースト制御信号がＯＦＦのとき半導体光増幅器２５では光データ信号が消光され、光バーストデータ信号は出力されない。光バースト送信機２０は、バースト信号専用のデバイスはＭＡＣチップのみとなっており、その他は、通常の連続信号用のデバイスを使用可能である．従って、光バースト送信機の低コストが可能である。
【0009】
図４を参照して、従来の光バースト送信機の課題を説明する。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦへ遷移するとき、光バーストデータ信号の立ち下りにおいて、数１０ｎｓｅｃ～数１００ｎｓの遅延ｄDNが生じる。同様に、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮへ遷移するとき、光バーストデータ信号の立ち上がりにおいても遅延ｄUPが生じる。図１に示したように、各ＯＮＵからの上り信号を切り替える時の干渉を防ぐために、ガードタイムが設定されている。光バーストデータ信号の立ち下りの遅延および立ち上りの遅延が生じている場合、このガードタイムを長くとる必要があり、データ伝送が非効率となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】Katsuhisa Taguchi, et al., "High Output Power and burst extinction ratio ONU using a simple configuration booster SOA with gain peak detuning for WDM/TDM-PON", OFC 2014 (C) OSA 2014, W3G.7.pdf
【発明の概要】
【0011】
本発明の目的は、高効率な光バースト送信機を提供することにある。
【0012】
本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路と、データ信号により変調された光データ信号を、バースト制御信号により制御された光バーストデータ信号として出力する半導体光増幅器とを有する光バースト送信機において、制御回路と半導体光増幅器とを接続し、バースト制御信号を伝送する電気線路と、電気線路の特性インピーダンスと半導体光増幅器とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス整合回路と、を備えたことを特徴とする光バースト送信機であって、インピーダンス整合回路は、電気線路の特性インピーダンスをＺ０としたとき、半導体光増幅器と並列にＺ０の抵抗値となることを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延および立ち上りの遅延を抑制し、高効率な光バースト送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0016】
［光バースト送信機］
図５に、本発明の一実施形態にかかる光バースト送信機の構成を示す。光バースト送信機３０は、データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路であるバースト信号用ＭＡＣ（Media Access Control）チップ３１と、データ信号を増幅するドライバ３２と、レーザ３３から無変調光が入力され、無変調光をデータ信号によって変調し光データ信号を出力する外部変調器３４と、バースト制御信号に従い光データ信号を増幅ならびに消光する半導体光増幅器３５とが順に接続されている。バースト制御信号を伝送する電気線路３６は、インピーダンス整合するためのインピーダンス整合回路３７を介して、バースト信号用ＭＡＣチップ３１と半導体光増幅器３５とを接続している。
図５に、本発明の一実施形態にかかる光バースト送信機の構成を示す。光バースト送信機３０は、データ信号およびバースト制御信号を出力する制御回路であるバースト信号用ＭＡＣ（Media Access Control）チップ３１と、データ信号を増幅するドライバ３２と、レーザ３３から無変調光が入力され、無変調光をデータ信号によって変調し光データ信号を出力する外部変調器３４と、バースト制御信号に従い光データ信号を増幅ならびに消光する半導体光増幅器３５とが順に接続されている。バースト制御信号を伝送する電気線路３６は、インピーダンス整合するためのインピーダンス整合回路３７を介して、バースト信号用ＭＡＣチップ３１と半導体光増幅器３５とを接続している。
【0017】
レーザ３３と外部変調器３４とが一体的に集積された構成としてもよく、加えて半導体光増幅器３５も一体的に集積してもよい。インピーダンス整合回路３７は、半導体光増幅器と同一のパッケージに実装してもよい。
【0018】
［第１の実施形態］
図６を参照して、第１の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。
図６を参照して、第１の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。
【0019】
一般的に、高速のデータ信号を伝送する電気線路の特性インピーダンスは、５０Ωに設定される。これに対して、半導体光増器３５の順方向の抵抗は、数Ω程度（Ｒｆ）と非常に低い値である。そこで、バースト制御信号を伝送する電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となるインピーダンス整合回路３７を挿入する。このような構成により、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。
【0020】
［第２の実施形態］
図７を参照して、第２の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。
図７を参照して、第２の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。
【0021】
半導体光増幅器の逆方向の抵抗分は、一般に大きな値を有しており、実効的に無限大と考えられる。そこで、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と並列にＺ０の抵抗値となるインピーダンス整合回路３７を挿入する。このような構成により、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延を抑制して消光することが可能となる。
【0022】
［第３の実施形態］
第１の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが直列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は、立ち下りの遅延が発生する。
第１の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが直列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は、立ち下りの遅延が発生する。
【0023】
第２の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが並列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は立ち下りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号は、立ち上りの遅延が発生する。従って、立ち上りの遅延と立ち下りの遅延の双方を抑制するためには、半導体光増幅器３５に対して、直列と並列双方に抵抗分が挿入されたインピーダンス整合回路が必要となる。
【0024】
図８を参照して、第３の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦとなったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。半導体光増幅器の逆方向の抵抗分は、一般に大きな値を有しており、実効的に無限大と考えられる。そこで、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と並列にＲＰ１の抵抗値となる抵抗Ｐ１を挿入する。
【0025】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮとなったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。半導体光増幅器３５の順方向の抵抗は、数Ω程度（Ｒｆ）と非常に低い値である。そこで、バースト制御信号を伝送する電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と直列にＲＳ１の抵抗値となる抵抗Ｓ１を挿入する。このように、第３の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、抵抗Ｐ１と抵抗Ｓ１とから構成される。
【0026】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５とを合わせたインピーダンスＺｏｎは、
【0027】
【数1】
【0028】
となる。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５を合わせたインピーダンスＺｏｆｆは、ＲＰ１となる。
【0029】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときのインピーダンスＺｏｎと、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったときのインピーダンスＺｏｆｆとが一致するためには、
【0030】
【数2】
【0031】
となる必要があるが、これを満たすＲＳ１とＲＰ１の抵抗値はない。そのため、ＺｏｎとＺｏｆｆはどちらか一方を電気線路の特性インピーダンスＺ０と一致する値とし、立ち上りまたは立ち下りの一方の遅延を抑制し、他方の遅延は許容される値となるようにする。
【0032】
抵抗Ｓ１，Ｐ１の値を、
【0033】
【数3】
【0034】
となるように設定した場合、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５とを合わせたインピーダンスＺｏｎが電気回路３６の特性インピーダンスＺ０と一致する。このことから、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。
【0035】
また、抵抗Ｐ１の値をＲＰ１＝Ｚ０となるように設定した場合、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５とを合わせたインピーダンスＺｏｆｆが電気回路３６の特性インピーダンスＺ０と一致する。このことから、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延を抑制して消光することが可能となる。
【0036】
［第４の実施形態］
第１の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが直列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は、立ち下りの遅延が発生する。
第１の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが直列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は、立ち下りの遅延が発生する。
【0037】
第２の実施形態の光バースト送信機は、インピーダンス整合回路３７である抵抗と半導体光増幅器３５とが並列に並んでいるため、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号は立ち下りの遅延を抑制することが可能となる。一方で、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号は、立ち上りの遅延が発生する。従って、立ち上りの遅延と立ち下りの遅延の双方を抑制するためには、半導体光増幅器３５に対し、直列と並列双方に抵抗分が挿入されたインピーダンス整合回路が必要となる。
【0038】
図９を参照して、第４の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦとなったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。半導体光増幅器の逆方向の抵抗分は、一般に大きな値を有しており、実効的に無限大と考えられる。そこで、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と並列にＲＰ２の抵抗値となる抵抗Ｐ２を挿入する。
【0039】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮとなったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。半導体光増幅器３５の順方向の抵抗は、数Ω程度（Ｒｆ）と非常に低い値である。そこで、バースト制御信号を伝送する電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と抵抗Ｐ２からなる並列回路と直列にＲＳ２の抵抗値となる抵抗Ｓ２を挿入する。このように、第４の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、抵抗Ｐ２と抵抗Ｓ２とから構成される。
【0040】
抵抗Ｐ２と抵抗Ｓ２の抵抗値は、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と整合するようにする必要がある。バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５とを合わせたインピーダンスＺｏｎは、
【0041】
【数4】
【0042】
となる。バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったときのインピーダンス整合回路３７と半導体光増幅器３５を合わせたインピーダンスＺｏｆｆは、ＲＳ２＋ＲＰ２となる。
【0043】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときのインピーダンスＺｏｎと、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったときのインピーダンスＺｏｆｆとが一致するためには、
【0044】
【数5】
【0045】
となる必要があるが、これを満たすＲＳ１とＲＰ１の抵抗値はない。そのため、ＺｏｎとＺｏｆｆは、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０とおおよそ一致する値にする必要がある。このとき、高周波回路では、反射減衰量ＲＬが２０ｄＢ以上であることが一つの指標となる。反射減衰量は、特性インピーダンスをＺ０、入力インピーダンスをＺＬとしたとき、
【0046】
【数6】
【0047】
と表現される。ＺＬの範囲は、０．８２×Ｚ０＜ＺＬ＜１．２２×Ｚ０となり、以下の式（１）と式（２）を境界線とする範囲で表現することできる。
【0048】
【数7】
【0049】
図１０に、第４の実施形態のインピーダンス整合回路の抵抗値の範囲を示す。Ｒｆ＝５Ω、Ｚ０＝５０Ωのとき、式（１）と式（２）を満たす範囲を図示している。任意のＲｆに応じて式（１）、式（２）を満たす、ＲＰ２，ＲＳ２の値を選択することにより、反射減衰量２０ｄＢ以上を有し、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０にほぼ整合したインピーダンス整合回路３７を構成することが可能となる。このことから、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったときの双方で、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延と立ち上りの遅延とを、ほぼ抑制することが可能となる。
【0050】
［第５の実施形態］
図１１を参照して、第５の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。第５の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、第４の実施形態のインピーダンス整合回路３７の抵抗Ｐ２を、ダイオードＤ１に置き換えた構成とする。ダイオードＤ１は、半導体光増幅器３５と並列に逆向きに挿入される。ダイオードＤ１は、順方向および逆方向の抵抗分が、半導体光増幅器３５の抵抗値と同一である。インピーダンス整合回路３７は、半導体光増幅器３５とダイオードＤ１からなる並列回路と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ３が挿入されている。
図１１を参照して、第５の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。第５の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、第４の実施形態のインピーダンス整合回路３７の抵抗Ｐ２を、ダイオードＤ１に置き換えた構成とする。ダイオードＤ１は、半導体光増幅器３５と並列に逆向きに挿入される。ダイオードＤ１は、順方向および逆方向の抵抗分が、半導体光増幅器３５の抵抗値と同一である。インピーダンス整合回路３７は、半導体光増幅器３５とダイオードＤ１からなる並列回路と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ３が挿入されている。
【0051】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮとなったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。半導体光増幅器３５の順方向の抵抗は、数Ω程度（Ｒｆ）と非常に低い値である。一方、インピーダンス整合回路３７のダイオードＤ１の逆方向の抵抗は、実効的に無限大と考えられる。そこで、バースト制御信号を伝送する電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ３を挿入する。このような構成により、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。
【0052】
バースト制御信号がＯＮからＯＦＦとなったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。半導体光増幅器３５の逆方向の抵抗分は、一般に大きな値を有しており、実効的に無限大と考えられる。一方、インピーダンス整合回路３７のダイオードＤ１の順方向の抵抗Ｒｄは、数Ω程度である。そこで、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と並列に逆向きにダイオードＤ１を挿入している。このような構成により、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延を抑制して消光することが可能となる。
【0053】
［第６の実施形態］
図１２を参照して、第６の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。第６の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、半導体光増幅器３５と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ４と、半導体光増幅器３５と並列に逆向きに挿入されたダイオードＤ２および抵抗値Ｚ０－Ｒｆとなる抵抗Ｓ５からなる直列回路とを含む。ダイオードＤ２は、順方向および逆方向の抵抗分が、半導体光増幅器３５の抵抗値と同一である。
図１２を参照して、第６の実施形態の光バースト送信機の動作を説明する。バースト信号用ＭＡＣチップ３１から出力されたバースト制御信号は、電気線路３６を通じて半導体光増幅器３５に入力される。第６の実施形態のインピーダンス整合回路３７は、半導体光増幅器３５と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ４と、半導体光増幅器３５と並列に逆向きに挿入されたダイオードＤ２および抵抗値Ｚ０－Ｒｆとなる抵抗Ｓ５からなる直列回路とを含む。ダイオードＤ２は、順方向および逆方向の抵抗分が、半導体光増幅器３５の抵抗値と同一である。
【0054】
バースト制御信号がＯＦＦからＯＮとなったとき、半導体光増幅器３５は、光データ信号を増幅する。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して順方向の電流を入力することにより、光データ信号を増幅させる。半導体光増幅器３５の順方向の抵抗は、数Ω程度（Ｒｆ）と非常に低い値である。一方、インピーダンス整合回路３７のダイオードＤ２の逆方向の抵抗は、実効的に無限大と考えられる。そこで、バースト制御信号を伝送する電気線路３６の特性インピーダンスＺ０と半導体光増幅器３５とをインピーダンス整合させるために、半導体光増幅器３５と直列にＺ０－Ｒｆの抵抗値となる抵抗Ｓ４を挿入する。このような構成により、バースト制御信号がＯＦＦからＯＮになったとき、光バーストデータ信号の立ち上りの遅延を抑制することが可能となる。
【0055】
バースト制御信号がＯＮからＯＦＦとなったとき、光データ信号を半導体光増幅器３５にて、消光する必要がある。このとき、バースト制御信号は、半導体光増幅器３５に対して逆方向の電流を入力することにより、光データ信号を吸収させる。半導体光増幅器３５の逆方向の抵抗分は、一般に大きな値を有しており、実効的に無限大と考えられる。一方、インピーダンス整合回路３７のダイオードＤ２の順方向の抵抗Ｒｄは、数Ω程度である。そこで、電気線路３６の特性インピーダンスＺ０とインピーダンス整合するために、半導体光増幅器３５と並列に逆向きにダイオードＤ２を挿入している。このような構成により、バースト制御信号がＯＮからＯＦＦになったとき、光バーストデータ信号の立ち下りの遅延を抑制して消光することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明は、光バースト送信機に適用することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】