2025-24780 通信システム、光通信装置及び制御信号送信方法

(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】P2025024780

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】通信システム、光通信装置及び制御信号送信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/50 20130101AFI20250214BHJP

   H04B 10/077 20130101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

H04B10/50

H04B10/077

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129035

(22)【出願日】2023-08-08

(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

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原 一貴

(72)【発明者】

【氏名】胡間 遼

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 稜

(72)【発明者】

【氏名】可児 淳一

(72)【発明者】

【氏名】永妻 忠夫

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA11

5K102AD01

5K102AH02

5K102LA01

5K102LA11

5K102LA21

5K102LA33

5K102LA52

5K102PB15

5K102PB18

5K102PC11

5K102PD11

5K102PH01

5K102PH15

5K102PH21

5K102PH31

5K102PH47

5K102PH48

5K102PH49

5K102PH50

5K102RB02

5K102RD28

(57)【要約】

【課題】光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築すること。
【解決手段】光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムであって、光通信装置は、多波長の光を出力する光源と、光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択する波長選択部と、制御信号用の波長の光を、加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成する制御信号生成部と、波長選択部によって選択された複数波長の光をテラヘルツ波発生装置に転送し、制御信号生成部が生成した前記制御信号を加入者装置に転送する光振分部と、を備え、テラヘルツ波発生装置は、光振分部から転送された複数波長の光に基づいて、テラヘルツ波の信号を生成するテラヘルツ波生成部、を備える通信システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムであって、
前記光通信装置は、
多波長の光を出力する光源と、
前記光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択する波長選択部と、
前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記波長選択部によって選択された前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、前記制御信号生成部が生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する光振分部と、
を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、
前記光振分部から転送された前記複数波長の光に基づいて、テラヘルツ波の信号を生成するテラヘルツ波生成部、
を備える通信システム。

【請求項2】

前記波長選択部は、
前記光源から出力される多波長の光のうち、前記光通信装置に接続される加入者装置が制御信号を送信するために利用する上り制御信号用の波長の光をさらに選択し、
前記加入者装置は、
前記上り制御信号用の波長の光を、前記制御信号で変調することによって上り用の制御信号を生成する変調部、
を備える、
請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記光振分部は、
前記波長選択部によって選択された前記上り制御信号用の波長の光を変調せずに前記制御信号とともに前記加入者装置に転送する、
請求項２に記載の通信システム。

【請求項4】

前記加入者装置は、
入力された信号を合波又は分波する波長合分波器と、
前記波長合分波器に入力された前記制御信号を分岐する分岐部と、
前記分岐部によって分岐された前記制御信号を電気信号に変換して外部に出力するとともに、送信対象の制御信号を外部から入力する管理制御部と、
前記分岐部によって分岐された前記制御信号に基づく連続信号で、前記管理制御部に入力された前記送信対象の制御信号を変調することによって上り制御信号を生成する反射型の光増幅器と、
をさらに備える、
請求項１に記載の通信システム。

【請求項5】

前記反射型の光増幅器は、変調された光信号が入力されると、入力された変調された光信号が飽和された信号である前記連続信号に変換する特性を持ち、前記連続信号で前記送信対象の制御信号を変調することによって前記上り制御信号を生成する、
請求項４に記載の通信システム。

【請求項6】

光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムにおける前記光通信装置であって、
多波長の光を出力する光源と、
前記光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択する波長選択部と、
前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記波長選択部によって選択された前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、前記制御信号生成部が生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する光振分部と、
を備える光通信装置。

【請求項7】

光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムにおける前記光通信装置が行う制御信号送信方法であって、
多波長の光を出力する光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択し、
前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成し、
選択した前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、
生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する、
制御信号送信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信システム、光通信装置及び制御信号送信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、テラヘルツ波と呼ばれる周波数帯の電磁波の発生や応用研究が盛んである。テラヘルツ波は、約１００ＧＨｚ～１０ＴＨｚまでの周波数帯を示し、この周波数帯は電波法で周波数の割り当てがされておらず、高いキャリア周波数と広い周波数帯から高速無線通信が期待できる。テラヘルツ波は、光波の特性である指向性と、電波の特性である透過性の性質を備えている。さらに、テラヘルツ波は、電波と比較して波長が短いためイメージング検査（Ｘ線を用いない非破壊検査）や、近年ではこの周波数帯に固有の吸収スペクトルを持つ物質も発見され、物質検査の観点からも各分野への応用可能性が広がりつつある。

【0003】

具体的なテラヘルツ波の応用先としては、電波に代わる高速無線通信、イメージング検査では空港のセキュリティチェック、郵便物の危険物検査、生産ラインでの内部欠陥検査による品質確認、美肌診断が挙げられ、物質検査では、閉鎖空間内での有毒ガス検知、水分含有量検査、医薬品の混入不純物検出などがあり、情報通信、工業、生体・医療、セキュリティなど応用先は多岐に渡る。

【0004】

一方で、今後、通信量のさらなる増加、ネットワークのさらなる複雑化、輻輳などによる遅延の増加などの重大な課題が予想され、この課題に対して次世代情報基盤の１つであるＩＯＷＮ（Innovative Optical and Wireless Network）構想が提唱されている。ＩＯＷＮ構想は、ネットワークから端末まで、すべてにフォトニクス技術を導入したオールフォトニクス・ネットワーク（ＡＰＮ：All-Photonics Network）、実世界とデジタル世界の掛け合わせによる未来予測等を実現するデジタルツインコンピューティング（ＤＴＣ：Digital Twin Computing）、あらゆるものをつなぎ、その制御を実現するコグニティブ・ファウンデーション（ＣＦ：Cognitive Foundation（登録商標））で構成される。特に、ＡＰＮでは、光バックボーンネットワーク及び無線区間を含む光アクセスネットワークをＰｈ－ＧＷ(Photonic Gateway)と呼ばれる光ノードで中継し、光パスをＥｎｄ－ｔｏ－Ｅｎｄ（Ｅ２Ｅ）で提供する。Ｅ２Ｅでの光パスを実現するためには、ユーザ毎に波長の指定及び制御、その信号の波長を監視する波長制御及び監視機能が必要である。

【0005】

遠隔での波長制御及び監視機能は、アウトチャネル制御とインチャネル制御の２つに大別される。アウトチャネル制御は、例えば別の監視制御網を介しての制御であり、制御信号のためのネットワークのリーチャビリティ（回線の提供）が必要である。一方で、インチャネル制御は、データ信号と同一の回線で制御信号をやり取りする。インチャネル制御の一番簡易な方法は、主信号（波長λ_１）と制御信号（波長λ_２）を波長分割多重により同一芯線で用いる方法が考えられる。この場合は、主信号となる波長λ_１の光信号を生成する光源と制御信号である波長λ２の光信号を生成する光源が必要となる。

【0006】

特許文献１には、テラヘルツ波を生成するための光源をセンタ側に設置し、センタ側に設置された光源から出力された光をリモート側で受信し、リモート側において選択的に受信した２波長から非線形光学効果の差周波発生、もしくは光ビートによりテラヘルツ領域へ変換することで、リモート側において所望のテラヘルツ波を選択可能な柔軟性を備えるシステムが提案されている。特許文献１に示す構成は、広帯域なテラヘルツ帯の利用による無線区間の高速化、フォトニクス技術を活用し、光信号を直接無線信号に変換可能なことから上記で述べたＡＰＮとも整合性が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２３－２００８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に示す構成は、センタ側において複数の波長を出力可能な光源（例えば、光コム光源、ＬＤ（Laser Diode）アレイ）を搭載し、光ファイバを介して、リモート側へテラヘルツ波を生成するための基本波を送信し、リモート側で選択的に受信した２波長からテラヘルツ領域へ変換する構成である。この構成では、センタ側に設置される光源からは、利用用途に応じて所望のテラヘルツ波を生成するために複数の光波長（例えばｎ個の波長）の光が出力され、リモート側ではｎ個の波長の光から所望の２波長を選択するため_ｎＣ_２通りの柔軟性の高いテラヘルツ波を生成できる。一方で、テラヘルツ波生成に利用されなかった波長は余剰となってしまう。そのため、従来の方法では、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することができないという問題があった。

【0009】

上記事情に鑑み、本発明は、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムであって、前記光通信装置は、多波長の光を出力する光源と、前記光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択する波長選択部と、前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成する制御信号生成部と、前記波長選択部によって選択された前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、前記制御信号生成部が生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する光振分部と、を備え、前記テラヘルツ波発生装置は、前記光振分部から転送された前記複数波長の光に基づいて、テラヘルツ波の信号を生成するテラヘルツ波生成部、を備える通信システムである。

【0011】

本発明の一態様は、光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムにおける前記光通信装置であって、多波長の光を出力する光源と、前記光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択する波長選択部と、前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成する制御信号生成部と、前記波長選択部によって選択された前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、前記制御信号生成部が生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する光振分部と、を備える光通信装置である。

【0012】

本発明の一態様は、光通信装置と、テラヘルツ波発生装置とを備える通信システムにおける前記光通信装置が行う制御信号送信方法であって、多波長の光を出力する光源から出力される多波長の光のうち、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する複数波長の光と、前記光通信装置に接続される加入者装置宛ての制御信号用の波長の光とを選択し、前記制御信号用の波長の光を、前記加入者装置宛ての制御信号で変調することによって制御信号を生成し、選択した前記複数波長の光を前記テラヘルツ波発生装置に転送し、生成した前記制御信号を前記加入者装置に転送する、制御信号送信方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態における通信システムの構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態におけるテラヘルツ波発生装置の第１構成を示す図である。

【図3】第１の実施形態におけるテラヘルツ波発生装置の第２構成を示す図である。

【図4】第１の実施形態における通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。

【図5】第２の実施形態における通信システムの構成を示す図である。

【図6】第２の実施形態における加入者装置の構成例を示す図である。

【図7】第３の実施形態における加入者装置の構成例を示す図である。

【図8】第３の実施形態における反射型ＳＯＡの飽和特性と入力信号との関係性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における通信システム１００の構成を示す図である。通信システム１００は、複数の光通信装置１０と、管理制御装置１５と、１台以上のテラヘルツ波発生装置２０とを備える。図１では、光通信装置１０の台数が３台であり、テラヘルツ波発生装置２０の台数が１台の場合を例に示しているが、光通信装置１０及びテラヘルツ波発生装置２０の台数は特に限定されない。図１において光通信装置１０－１には、複数台の加入者装置３０－１,３０－２が光ファイバ等の光伝送路を介して接続されている。各光通信装置１０の間、光通信装置１０－１とテラヘルツ波発生装置２０－１との間は、光伝送路を介して接続される。光通信装置１０－１と管理制御装置１５との間は電気信号を伝送するための電気線を介して接続される。

【0016】

なお、図１では、説明の都合上、管理制御装置１５が光通信装置１０－１のみに接続されている構成を示しているが、管理制御装置１５は各光通信装置１０に接続される。図１に示すように、光通信装置１０－１はシステムを統括するセンタ側に設けられ、テラヘルツ波発生装置２０は光通信装置１０の設置位置とは離れた場所（リモート側）に設けられる。

【0017】

光通信装置１０は、多波長の光を出力可能な光源から出力される多波長の光のうち、テラヘルツ波発生装置２０において所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する２波長の光を選択してテラヘルツ波発生装置２０に送信する。所望のテラヘルツ波の信号とは、テラヘルツ波発生装置２０が設置されている環境で、必要となるテラヘルツの周波数の信号である。すなわち、テラヘルツ波発生装置２０が設置されている環境に応じて、所望のテラヘルツ波の信号は異なる。光通信装置１０は、所望のテラヘルツ波の信号を生成するために利用する２波長の光の情報をテラヘルツ波発生装置２０毎に保持していてもよいし、テラヘルツ波発生装置２０から通知されてもよい。これにより、テラヘルツ波発生装置２０は、テラヘルツ波発生装置２０が設置されている環境に応じて必要となるテラヘルツの周波数の信号を生成することができる。

【0018】

さらに、光通信装置１０は、多波長の光のうち、管理制御装置１５から受信した制御信号の宛先となる加入者装置３０に割り当てられた波長の光に基づいて、加入者装置３０宛ての制御信号を生成する。制御信号は、加入者装置３０を制御するための信号である。光通信装置１０は、生成した制御信号を宛先となる加入者装置３０に送信する。このように、光通信装置１０は、多波長の光を出力可能な光源から出力される少なくとも１つの波長を、制御信号を送信するための波長として割り当てる。

【0019】

管理制御装置１５は、光通信装置１０及び加入者装置３０を制御する。管理制御装置１５は、例えば加入者装置３０からの要求に応じて加入者装置３０に対して通信に利用するための波長を割り当てる。管理制御装置１５は、例えば制御信号を宛先の加入者装置３０に送信させるように光通信装置１０に指示する。

【0020】

テラヘルツ波発生装置２０は、光通信装置１０から送信された２波長の光に基づいてテラヘルツ波の信号を生成する。

【0021】

加入者装置３０は、光通信装置１０を介して他の装置との間で通信を行う。加入者装置３０は、管理制御装置１５により割り当てられた波長の光を利用して通信を行う。光通信装置１０－１に接続されている加入者装置３０－１,３０－２は異なる波長の光を利用して通信を行う。

【0022】

次に光通信装置１０の具体的な構成について説明する。光通信装置１０は、光源１１と、波長選択部１２と、制御信号生成部１３と、光振分部１４とを備える。光源１１は、多波長の光信号を出力可能な光源である。例えば、光源１１は、光コム光源１１１又はＬＤアレイ１１２である。

【0023】

光コム光源１１１は、波長間隔「Δλ＝λ_０ ^２ｆ_０／Ｃ」の多波長（例えば、λ_１～λ_ｍ）の光信号を生成する。ここで、「λ_０」は、任意の基準波長を表す。「ｆ_０」は、光コム光源１１１のクロック周波数によって定まる周波数を表す。「Ｃ」は、光速を表す。「ｍ」は２以上の整数を表す。光源１１が光コム光源１１１である場合、光コム光源１１１は、波長間隔「Δλ」の多波長の光信号を波長選択部１２に出力する。光コム光源１１１から出力される多波長の光信号の出力スペクトルを図１に示している。

【0024】

ＬＤアレイ１１２は、アレイ上に設置された複数のＬＤで構成される。各ＬＤは、互いに異なる波長（例えば、λ_１～λ_ｍ）のレーザ光を出力する。ＬＤアレイ１１２は、各ＬＤから出力される多波長の光信号を波長選択部１２に出力する。ＬＤアレイ１１２から出力される多波長の光信号の出力スペクトルを図１に示している。

【0025】

波長選択部１２は、特定の波長を抽出するための波長フィルタである。波長選択部１２は、例えばテラヘルツ波発生装置２０において所望のテラヘルツ波を生成するための２波長を抽出する。これにより、波長選択部１２は、所定の波長の光を、波長間隔「Δλ」の多波長の光信号のうちから選択することができる。波長選択部１２で選択された（波長選択部１２を透過した）２波長の光は、光振分部１４を介してテラヘルツ波発生装置２０に転送される。例えば、波長選択部１２で選択された（波長選択部１２を透過した）２波長の光が、λ_２の光とλ_５の光であるとする。なお、λ_２の光とλ_５の光の組み合わせは、一例であり、その他の組み合わせであってもよい。

【0026】

さらに波長選択部１２は、管理制御装置１５から受信した制御信号を送信するための波長（以下「制御用波長」という。）の光を抽出する。波長選択部１２は、例えば管理制御装置１５から受信した制御信号の宛先となる加入者装置３０に割り当てられた波長の光を制御用波長として抽出する。これにより、波長選択部１２は、制御信号を加入者装置３０に送信するための制御用波長の光を、波長間隔「Δλ」の多波長の光信号のうちから選択することができる。図１では、制御用波長の光が、λ_１ｄｏｗｎの光であるものとする。波長選択部１２で選択された（波長選択部１２を透過した）制御用波長の光は、制御信号生成部１３に出力される。

【0027】

制御信号生成部１３は、管理制御装置１５から受信した制御信号と、波長選択部１２から出力された制御用波長の光とを入力とする。制御信号生成部１３は、制御用波長の光を、制御信号で変調することによって制御信号（光信号）を生成する。

【0028】

光振分部１４は、複数の第１ポートと、複数の第２ポートとを有する。光振分部１４は、あるポートから入力された光信号を他のポートから出力する。光振分部１４の第１ポートには波長選択部１２及び制御信号生成部１３が接続され、光振分部１４の第２ポートには複数の加入者装置３０－１,３０－２と、テラヘルツ波発生装置２０が接続される。光振分部１４は、波長選択部１２から出力された２波長の光を宛先となるテラヘルツ波発生装置２０に転送し、制御信号生成部１３から出力された制御信号（光信号）を宛先となる加入者装置３０に転送する。

【0029】

次に、図２及び図３を用いて、テラヘルツ波発生装置２０の具体的な構成について説明する。図２は、第１の実施形態におけるテラヘルツ波発生装置２０の第１構成を示す図である。図２に示すテラヘルツ波発生装置２０は、光増幅部２２と、ポラライザ２３と、テラヘルツ波生成部２４とを備える。

【0030】

光増幅部２２は、光通信装置１０－１から出力された２波長の光信号を入力とする。光増幅部２２は、入力した２波長の光信号を増幅する。光増幅部２２による増幅は、非線形光学効果を効率よく発生させるためである。なお、光通信装置１０から送信された２波長の光の強度が、テラヘルツ波発生装置２０で受信した際に十分に高い光強度である場合には、光増幅部２２は備えられなくてもよい。

【0031】

ポラライザ２３は、光増幅部２２によって増幅された２波長の光において特定の偏光状態のみの光を透過させる。

【0032】

テラヘルツ波生成部２４は、ポラライザ２３を透過した２波長の光を用いてテラヘルツ波の光信号を生成する。テラヘルツ波生成部２４は、例えば、非線形光学結晶である。非線形光学結晶内では、二次の非線形光学効果の差周波発生により光周波数（図２では、λ_２＝ω_２，λ_５＝ω_５）の差周波に相当する光（ω_３＝｜ω_５－ω_２｜）が発生する。非線形光学結晶に入力する２波長を選ぶことで、テラヘルツ領域の光（テラヘルツ波）を発生することが可能である。

【0033】

図３は、第１の実施形態におけるテラヘルツ波発生装置２０の第２構成を示す図である。図３に示すテラヘルツ波発生装置２０は、複数の波長選択部２１－１，２１－２と、テラヘルツ波生成部２４と、カプラ２５と、カプラ２６とを備える。

【0034】

カプラ２５は、光通信装置１０から送信された２波長の光を分岐させる。カプラ２５は、例えば３ｄＢ光カプラであり、入力された２波長の光を第１経路及び第２経路に出力する。第１経路には波長選択部２１－１が接続されており、第２経路には波長選択部２１－２が接続されている。

【0035】

波長選択部２１－１は、波長フィルタである。波長選択部２１－１は、例えば波長λ_２の光を抽出する。波長選択部２１－１で抽出された波長の光は、カプラ２６に入力される。

【0036】

波長選択部２１－２は、波長フィルタである。波長選択部２１－２は、例えば波長λ_５の光を抽出する。波長選択部２１－２で抽出された波長の光は、カプラ２６に入力される。

【0037】

上記のように、第２構成では、波長選択部２１－１，２１－２により、所望のテラヘルツ波を生成するための２波長が抽出される。

【0038】

カプラ２６は、波長選択部２１－１から出力された波長の光（例えば、波長λ_２の光）と、波長選択部２１－２から出力された波長の光（例えば、波長λ_５の光信号）とを合波する。カプラ２６は、例えば３ｄＢ光カプラである。カプラ２６により複数の光信号を合波することで、入力された２波長（λ_２＝ｆ_２、λ_５＝ｆ_５，ｆ_２＞ｆ_５と仮定）の光ビート（ｆ_２－ｆ_５）信号が発生する。

【0039】

テラヘルツ波生成部２４は、カプラ２６により発生した光ビート信号を用いてテラヘルツ波の光信号を生成する。テラヘルツ波生成部２４は、例えば、ＵＴＣ－ＰＤである。テラヘルツ波生成部２４は、入力した光ビート信号を光電変換することによりテラヘルツ領域の光（テラヘルツ波）を発生することが可能である。

【0040】

図４は、第１の実施形態における通信システム１００の処理の流れを示すシーケンス図である。図４の説明では、テラヘルツ波発生装置２０が図２に示す第１構成を備えているものとする。
光通信装置１０は、管理制御装置１５から送信された制御信号を受信する（ステップＳ１０１）。光通信装置１０において受信された制御信号は、制御信号生成部１３に入力される。光源１１は、多波長の光を出力する（ステップＳ１０２）。波長選択部１２は、所望のテラヘルツ波を生成するための２波長の光と、制御信号の制御用波長の光とを透過させることで波長を選択する（ステップＳ１０３）。なお、波長選択部１２において透過させる２波長の光は、波長選択部１２においてあらかじめ設定されていてもよいし、テラヘルツ波発生装置２０から通知されてもよい。波長選択部１２において透過させる制御信号の制御用波長の光は、管理制御装置１５から制御信号と同時に通知されていてもよいし、光通信装置１０が各加入者装置３０に割り当てられた波長の情報を保持している場合には保持している波長の情報を参照して選択されてもよい。

【0041】

波長選択部１２は、選択した制御用波長の光を制御信号生成部１３に出力する。制御信号生成部１３は、入力された制御用波長の光を制御信号に基づいて変調することで制御信号（光信号）を生成する（ステップＳ１０４）。波長選択部１２は、生成した制御信号（光信号）を光振分部１４に出力する。光振分部１４では、管理制御装置１５からの指示、又は、光通信装置１０が備える不図示の制御部からの指示により、制御信号生成部１３が接続されている第１ポートと、宛先となる加入者装置３０が接続されている第２ポートとを接続している。そのため、光振分部１４は、制御信号生成部１３が接続されている第１ポートから入力された制御信号（光信号）を、宛先となる加入者装置３０が接続されている第２ポートから出力する。このように、光振分部１４は制御信号（光信号）を転送する（ステップＳ１０５）。光振分部１４から転送された制御信号（光信号）は、加入者装置３０で受信される（ステップＳ１０６）。加入者装置３０は、受信した制御信号（光信号）に基づいて設定を行う（ステップＳ１０７）。

【0042】

波長選択部１２は、ステップＳ１０３の処理で選択された２波長の光を光振分部１４に出力する。光振分部１４では、光通信装置１０が備える不図示の制御部からの指示により、波長選択部１２が接続されている第１ポートと、テラヘルツ波発生装置２０が接続されている第２ポートとを接続している。そのため、光振分部１４は、波長選択部１２が接続されている第１ポートから入力された２波長の光を、テラヘルツ波発生装置２０が接続されている第２ポートから出力する。このように、光振分部１４は２波長の光を転送する（ステップＳ１０８）。光振分部１４から転送された２波長の光は、テラヘルツ波発生装置２０で受信される。

【0043】

テラヘルツ波発生装置２０の光増幅部２２は、受信された２波長の光を増幅する（ステップＳ１０９）。光増幅部２２は、増幅後の２波長の光をポラライザ２３に出力する。ポラライザ２３は、光増幅部２２によって増幅された２波長の光において特定の偏光状態のみの光信号を透過させる（ステップＳ１１０）。ポラライザ２３を透過した２波長の光は、テラヘルツ波生成部２４に入力される。テラヘルツ波生成部２４は、ポラライザ２３を透過した２波長の光を用いて非線形光学効果を利用することで、テラヘルツ波の光信号を生成する（ステップＳ１１１）。

【0044】

以上のように構成された通信システム１００によれば、センタ側に設置される光源１１から出力される多波長の光のうち、一部の波長（スペクトル）を制御用波長として利用する。これにより、従来では、必要であった制御用信号となる光源を備えなくてよい。そのため、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することが可能になる。

【0045】

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、光通信装置内に設置される光源から出力される波長（スペクトル）を、加入者装置から管理制御装置宛に送信する制御信号用の波長に割り当てる構成について説明する。

【0046】

図５は、第２の実施形態における通信システム１００ａの構成を示す図である。通信システム１００ａは、複数の光通信装置１０ａと、管理制御装置１５と、１台以上のテラヘルツ波発生装置２０とを備える。図５では、光通信装置１０ａの台数が３台であり、テラヘルツ波発生装置２０の台数が１台の場合を例に示しているが、光通信装置１０ａ及びテラヘルツ波発生装置２０の台数は特に限定されない。図５において光通信装置１０ａ－１には、複数台の加入者装置３０ａ－１,３０ａ－２が光ファイバ等の光伝送路を介して接続されている。各光通信装置１０ａの間、光通信装置１０ａ－１とテラヘルツ波発生装置２０－１との間は、光伝送路を介して接続される。光通信装置１０－１と管理制御装置１５との間は電気信号を伝送するための電気線を介して接続される。

【0047】

光通信装置１０ａは、光源１１と、波長選択部１２ａと、制御信号生成部１３ａと、光振分部１４とを備える。波長選択部１２ａは、特定の波長を抽出するための波長フィルタである。波長選択部１２ａは、テラヘルツ波発生装置２０において所望のテラヘルツ波を生成するための２波長を抽出する点と、制御用波長の光を抽出する点は第１の実施形態と同様である。

【0048】

さらに波長選択部１２ａは、加入者装置３０ａから管理制御装置１５へ制御信号を送信するために用いる波長（以下「上り制御用波長」という。）の光を抽出する。図５では、上り制御用波長の光が、λ_１ｕｐの光であるものとする。λ_１ｄｏｗｎとλ_１ｕｐとは、異なる波長である。例えば、波長λ_１ｄｏｗｎは１５５０ｎｍであり、波長λ_１ｕｐは１３１０ｎｍである。なお、波長λ_１ｄｏｗｎと波長λ_１ｕｐの値は一例であり、他の波長であってもよい。波長選択部１２ａで選択された（波長選択部１２ａを透過した）制御用波長の光及び上り制御用波長の光は、制御信号生成部１３ａに出力される。

【0049】

制御信号生成部１３ａは、管理制御装置１５から受信した制御信号と、波長選択部１２ａから出力された制御用波長の光と、上り制御用波長の光とを入力とする。制御信号生成部１３ａは、制御用波長の光を、制御信号で変調することによって制御信号（光信号）を生成する。制御信号生成部１３ａは、生成した制御信号（光信号）と、入力した上り制御用波長の光とを合波して制御信号として光振分部１４に出力する。この際、制御信号生成部１３ａは、入力した上り制御用波長の光を変調せずに制御信号（光信号）と合波する。上り制御用波長の光は、無変調のＣＷ（Continuous wave）光である。これにより、制御信号（光信号）と上り制御用波長の光とが、宛先となる加入者装置３０ａに転送される。

【0050】

なお、図５では、上り制御用波長の光も制御信号生成部１３ａに入力される構成を示しているが、波長選択部１２ａの別のポートから上り制御用波長の光を出力して、制御信号生成部１３ａから出力される制御信号（光信号）と合波した後に光振分部１４を介して加入者装置３０ａへ伝送するように構成されてもよい。

【0051】

図６は、第２の実施形態における加入者装置３０ａの構成例を示す図である。加入者装置３０ａは、主信号送受信器３１と、ＭＡＣ３２と、ＷＤＭフィルタ３３と、制御信号受信器３４と、管理制御部３５と、変調器３６とを備える。

【0052】

主信号送受信器３１は、ＭＡＣ３２から出力された主信号を、ＷＤＭフィルタ３３を介して送信、又は、ＷＤＭフィルタ３３により分離された主信号を受信する。

【0053】

ＭＡＣ３２は、主信号送受信器３１により受信された主信号に対してＭＡＣ（Media Access Control）レイヤにおける処理を行う。ＭＡＣ３２は、処理後の主信号を外部に出力する。ＭＡＣ３２は、外部から入力した主信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行って主信号送受信器３１に出力する。

【0054】

ＷＤＭフィルタ３３は、入力された光信号を合波又は分波する波長合分波器である。ＷＤＭフィルタ３３は、例えばある波長の主信号の光と、制御信号の光とを分離する。より具体的には、ＷＤＭフィルタ３３は、ある波長の主信号の光と、制御用波長（図６では、波長λ_１ｄｏｗｎ）の制御信号の光と、上り制御用波長（図６では、波長λ_１ｕｐ）の光とを分離する。ＷＤＭフィルタ３３により分離されたある波長の主信号の光は主信号送受信器３１に入力され、分離された制御用波長の制御信号の光は制御信号受信器３４に入力され、分離された上り制御用波長の光は折り返して変調器３６に入力される。

【0055】

制御信号受信器３４は、制御信号（光信号）を受信する。制御信号受信器３４は、受信した制御信号（光信号）を制御信号（電気信号）に変換して管理制御部３５に出力する。

【0056】

管理制御部３５は、制御信号受信器３４から出力された制御信号（電気信号）に基づいて、制御信号の内容を解釈する。管理制御部３５は、制御信号（電気信号）を外部に出力する。管理制御部３５は、外部から管理制御装置１５宛ての上り制御信号を入力する。管理制御部３５は、入力した上り制御信号を変調器３６に出力する。

【0057】

変調器３６は、ＷＤＭフィルタ３３から出力された上り制御用波長の光と、管理制御部３５から出力された上り制御信号とを入力とする。変調器３６は、入力した上り制御用波長の光を、管理制御部３５から出力された上り制御信号で変調することによって上り制御信号（光信号）を生成する。変調器３６は、生成した上り制御信号（光信号）を、ＷＤＭフィルタ３３を介して光通信装置１０に送信する。

【0058】

以上のように構成された通信システム１００ａによれば、光通信装置１０ａ内に設置される光源１１から出力される波長（スペクトル）を、加入者装置３０ａから管理制御装置１５宛に送信する制御信号用の波長に割り当てることで、これまで必要であった光通信装置１０と加入者装置３０ａの制御用信号となる光源を排除することができる。そのため、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することが可能になる。

【0059】

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、光通信装置内に設置される光源から出力される波長（スペクトル）を、光通信装置から加入者装置に送信する制御用波長として割り当て、かつ、その制御用波長の光を加入者装置から光通信装置へ送信する制御信号光として再利用する構成について説明する。第３の実施形態におけるシステム構成は、第１の実施形態と同様である。以下、第３の実施形態において第１の実施形態との差分を例に説明する。

【0060】

図７は、第３の実施形態における加入者装置３０ｂの構成例を示す図である。加入者装置３０ｂは、主信号送受信器３１と、ＭＡＣ３２と、ＷＤＭフィルタ３３と、制御信号受信器３４と、管理制御部３５と、カプラ３７と、反射型ＳＯＡ３８とを備える。加入者装置３０ｂは、変調器３６を備えず、カプラ３７及び反射型ＳＯＡ３８を新たに備える点で加入者装置３０ａと構成が異なる。加入者装置３０ｂは、他の構成については加入者装置３０ａと同様である。以下、加入者装置３０ａとの相違点を中心に説明する。

【0061】

主信号送受信器３１は、ＭＡＣ３２から出力された主信号を、ＷＤＭフィルタ３３を介して送信、又は、ＷＤＭフィルタ３３により分離された主信号を受信する。

【0062】

ＭＡＣ３２は、主信号送受信器３１により受信された主信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行う。ＭＡＣ３２は、処理後の主信号を外部に出力する。ＭＡＣ３２は、外部から入力した主信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行って主信号送受信器３１に出力する。

【0063】

ＷＤＭフィルタ３３は、入力された光信号を合波又は分波する波長合分波器である。ＷＤＭフィルタ３３は、例えばある波長の主信号の光と、制御信号の光とを分離する。より具体的には、ＷＤＭフィルタ３３は、ある波長の主信号の光と、制御用波長（図７では、波長λ_１ｄｏｗｎ）の制御信号の光とを分離する。ＷＤＭフィルタ３３により分離されたある波長の主信号の光は主信号送受信器３１に入力され、分離された制御用波長の制御信号の光はカプラ３７に入力される。

【0064】

制御信号受信器３４は、制御信号（光信号）を受信する。制御信号受信器３４は、受信した制御信号（光信号）を制御信号（電気信号）に変換して管理制御部３５に出力する。

【0065】

管理制御部３５は、制御信号受信器３４から出力された制御信号（電気信号）に基づいて、制御信号の内容を解釈する。管理制御部３５は、制御信号（電気信号）を外部に出力する。管理制御部３５は、外部から管理制御装置１５宛ての上り制御信号を入力する。管理制御部３５は、入力した上り制御信号を反射型ＳＯＡ３８に出力する。

【0066】

カプラ３７は、ＷＤＭフィルタ３３から出力された制御用波長の制御信号の光を分岐する。カプラ３７により分岐された制御用波長の制御信号の光は、制御信号受信器３４及び反射型ＳＯＡ３８に出力される。

【0067】

反射型ＳＯＡ３８は、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）の端面に反射多層膜を形成した光増幅器である。反射型ＳＯＡ３８は、図８に示すように注入電流に対して出力の光強度が飽和する特性を持っている。図８は、第３の実施形態における反射型ＳＯＡ３８の飽和特性と入力信号との関係性を示す図である。図８に示すような特性に対して、変調された光信号が入力されると、その出力光信号は図８のように、変調された光信号が飽和された信号になる。このような特性を持つ反射型ＳＯＡ３８を利用すると、反射型ＳＯＡ３８に入力される“１”、“０”のビットパターンである変調された光信号が飽和され（均されて）、“１”、“０”のビットパターンではない連続信号となる。この連続信号が出力光信号である。反射型ＳＯＡ３８は、この出力光信号に上り制御信号を変調することによって上り制御信号（光信号）を生成する。反射型ＳＯＡ３８は、生成した上り制御信号（光信号）を、ＷＤＭフィルタ３３を介して光通信装置１０に送信する。

【0068】

以上のように構成された第３の実施形態における通信システム１００によれば、光通信装置１０内に設置される光源１１から出力される波長（スペクトル）を、光通信装置１０から加入者装置３０ｂに送信する制御用波長として割り当て、かつ、その制御用波長の光を加入者装置３０ｂから光通信装置１０へ送信する制御信号光として再利用する。これにより、加入者装置３０ｂに割り当てる制御信号の波長数を１/２に削減することができる。したがって、波長利用効率を高めることが可能になる。さらに、これまで必要であった光通信装置１０ａと加入者装置３０ｂの制御用信号となる光源を排除することができる。そのため、光と無線を組み合わせた経済的なシステムを構築することが可能になる。

【0069】

なお、上述した実施形態において、上記のような形態で実施されるプログラムは、単一の装置に依存するものではなく、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行することによって画像処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

【0070】

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は、テラヘルツ波を発生させて利用するシステムに適用可能である。

【0072】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0073】

１０、１０ａ…光通信装置， １１…光源， １２、１２ａ…波長選択部， １３、１３ａ…制御信号生成部， １４…光振分部， １５…管理制御装置， ２０…テラヘルツ波発生装置， ２１、２１－１～２１－２…波長選択部， ２２…光増幅部， ２３…ポラライザ， ２４…テラヘルツ波生成部， ２５、２６…カプラ， ３０、３０－１～３０－２、３０ａ、３０ａ－１～３０ａ－２…加入者装置， ３１…主信号送受信器， ３２…ＭＡＣ， ３３…ＷＤＭフィルタ， ３４…制御信号受信器， ３５…管理制御部， ３６…変調器， ３７…カプラ， ３８…反射型ＳＯＡ， １００、１００ａ…通信システム， １１１…光コム光源， １１２…ＬＤアレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】