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目 次 第 章 光の特性概要 第 章 光通信の概要 第 章 通信ネットワークの概要 第 章 光ファイバ 第 章 光通信用部品 第 章 光伝送技術 第 章 光増幅器 第 章 ＷＭＤ用部品 第 章 光ネットワーク 光通信の概要 1-1 損失光 イバ開発以前 光通信 困雑 点 ン 列 定性 振動 薄膜光導波路 空間光伝送 光 イバ 敷設 保 弱い 困雑 ン 正しく並 ガ 管理等 損失化 困雑 有望 候 損失 大 く光通信 困雑 左右さ ｄ ／ｋｍ 光通信の概要 1-2 ぜ 光通信 研究し ● 9 年 ビ う ？ ザ 発明 ザ光 いうすば しい光源 世 出まし ● 9 年代 将来 情報化社会 備え 9 年 通信衛星 バ RP NET 構築 インタ ネッ し 行わ ●マイ 波 っ 高周波 電磁波 あ 光 大容量 通信 出来 し う います 超高 ●光 ば電磁誘導 雑音 い いう優 特性 あ さ 電波 使用し い 空間 導波路 す 不 定 要因 ェ イン 等 克服す こ 望ま います こ 事 光通信 実現 期待 高ま まし 光通信の概要 1-3 メタ 線 ペ 線 電話 線 メ ッ ： 細 い 価格 い メ ッ ：雑音 弱い 帯域 狭い 同軸 ＴＶ 使用さ い 線 メ ッ ： 雑音 強い 帯域 広い メ ッ ：価格高い い 導波管 マイ 波 使用 水道管 う メ ッ ： 雑音 強い 帯域 広い メ ッ ：価格高い い 曲 くい 光通信の概要 1-4 光通信用部品 4-1 量子力学 エネ 結果： ー E = hf h 運動量 P= プ ン 定数 h = 6.626 × 10 −34 [ J sec] 光 放出 λ 別 軌道 落ち 次式 与え 周波数 f 光 放出 ま E2 − E1 = hf 場合 LD 既 存在 遷移 PD 準位 い 準位 遷移 トン 存在 い く 誘導放出 呼ば 自然放出 呼ば 現象 準位 いま 準位 現象 存在 ま 場合 入射 吸 た光 周波数 準位差 エネ ー 差 対応 こ 準位 遷移させ電流 流 ま 光通信用部品 4-2 ーザ動作 重要 準位 存在 数 転分布 原子数 半導体 ーザ 時 電子数 熱平衡状態 時 N 2 = N 1 exp( − ここ kB あ こ 分 準位 遷移 ば 方法 体 ーザ 時 温度 T 負 い 図 用い 説明 ま N1 N2 転分布 段 示 様 N1 準位 原子数 電子 ツ ン分布 表せま ∆E ) k BT ま 数 N2 関係 次式 ツ ン定数 k B = 1.38 × 10 ま 図 準位 多く 段図 −23 [ J / deg] 熱平衡状態 時 N2＜N1 準位 遷移 数 方 光 増幅 誘導放出 作 ま ャ ア 注入 電流 流 ンピン 行わ ま ませ こ た 準位 ンピン 気体 ーザ 時 放電 転分布 形成さ 呼 半導 式 ま 光通信用部品 4-3 E1 基底準位 E2 励起準位 呼びま 2-level system 2準位系 いいま 物質 電子状態 図 吸 励起準位 遷移 2 エネ ー準位 考え 事 う 基底準位 あ 光 照射 そ 結果光 消滅(減衰) ま 材料系 電子状態 そ 光 そ 物質 電子状態 図 う 励起準位 あ 同 光 照射 励 起準位 あ 電子 存在 た光 同 位相 光 放出 た後 基底準位 遷移 入 射 た光 増幅作用 受け こ ま こ 誘導放出 (stimulated emission) 呼びま 半導体 ーザ等 ま ーザ光 誘導放出さ た光 利用 い た 性質 そ た光 放出 光通信用部品 4-4 光ネットワーク 8-1 光中継網 高 TDM信号 光 タ 変換し 長距 伝送 ネッ ワ PCM 再生中継器 ３R： タイ ン ン ネ イン 用い 伝送 最初 実用化さ し 再生中継器 ３R機能 実現 光通信 PD やAPD 電気信号 変換し 後 従来通 電子回路 実現 集積回路 ICやLSI素子 ３R 機能 実現し 光中継網 伝送路 し ン モ 光 イ 初期 無 EDFA う 優 特性 光 ン う 光増幅 長距 伝送 こ 可能 し 中継器 挿入 構成 通常用い 光中継網構築 実現し 図 段 示 数段 光 ン 後 再生 当初 32Mb/sや100Mb/s 実用化さ し 高 化 検討 進 2.5Gb/sや 10Gb/s 高 実用さ い 高 化 目指し 100Gb/s程度 検討さ い こ う 高 電子回路 ICやLSI 各種処理 実現 事 困 い 光中継網 陸 開発さ い 海底 開発さ し 海底 厳しい長期信頼性 要求さ こ 克服し 光 ン 用い 数万km 長距 伝送 大陸間横断 海底光 実用化さ い 光 イ 非線形性 光ソ ン伝送 研究 進 い こ 1心 光 イ 高 伝送 加え 波 長多重 WDM 使い 数波 100波位 多重化 超高 伝送 行わ い EDFA 波長多重し 複数 波長 時 一括増幅 共通増幅 事 経済 的 構築 可能 あ 光ネットワーク 8-2 セ 網 加入者 距 日 や く 中継網 比べ 短距 1 地域 中 集約 中継網 比べ 多重し くい部分 あ 地域 中 個々 しく 小さ 動向 直接網 形態 影響 与え ッ 10km以 面的 広 集合 対し 網 張 あ 事 多 い 情報 地域内 光ネットワーク 8-3 光 セ 網 各種構築形態 図 示し FTTH(Fiber To The Home) 呼 い ッ ネッ ワ あ 従来 金属 線 交換機能 持 装置 介し Star)方式 あ イ 事 由来し こ 各家庭 局 直接光 イ 結ぶ形態 対し 光通信方式 他 方式 イ 電話網 活用し 途中 光 用い 光‐電気 線 金属 電線 家庭 伝送 ADS (Active Double active いう 称 光/電気変換 電気 ネ 必要 主 し 画像 配送 CATV網 用い 用い 光 軸 イ ッ さ 光 無線 ワイヤ こ イ 割多重 TDM 無線 信号 伝送 光 無線 イ ッ ッ 光 区間 複数 加入者 信号 伝送 軸 セ 網 構築 ン BS 光 こ 活用し 途中 光 伝送し BS 携帯端 セ 網 構築 イ 広帯域性 利用し 時分 経済化 図 い FTTH う ン タ SS 呼ば ネッ ワ 単純 局 加入者 1 しく 2 光 イ 結ば 1 光 イ 場合 双方向光伝送 色々 方式 い 用い SS方式 対し ッ 素子 あ タ カ ッタ 用い 光 分岐 PDS (Passive Double Star)方式 あ こ 局 タ カ SC 部分 共有さ SS方式 比べ イ 数 減少 し 共有さ 伝送 度 光ネットワーク 8-4