JP2000115134A - 広帯域高密度波長分割多重システムに対するスケ―ラブル光デマルチプレキシング装置 - Google Patents

広帯域高密度波長分割多重システムに対するスケ―ラブル光デマルチプレキシング装置

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JP2000115134A
JP2000115134A JP11244522A JP24452299A JP2000115134A JP 2000115134 A JP2000115134 A JP 2000115134A JP 11244522 A JP11244522 A JP 11244522A JP 24452299 A JP24452299 A JP 24452299A JP 2000115134 A JP2000115134 A JP 2000115134A
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リン ウエンフア
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高密度波長分割多重システムのクロストーク
の大幅な低減および多数のチャネルをサポートする改善
されたスケーラビリィティを得る。 【解決手段】 光デマルチプレクサ装置は、全数の入力
光チャネルをより小さなグループの光チャネルに分割し
て別個のデマルチプレクサモジュールに供給し、これら
別個のデマルチプレクサモジュールで、これらより小さ
なグループの光チャネルをデマルチプレキシング（分
離）し、各デマルチプレクサモジュールの出力の所で個
々の光チャネルをフィルタリングする。光デマルチプレ
クサ装置がモジュール化してより小さなデバイスフット
プリントを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、光波
通信網、より詳細には、広帯域高密度波長分割多重（wi
de band dense wavelength division multiplexed、DWD
M）システムに用いる光デマルチプレキシングユニット
に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（WDM）は、光波通信シス
テムの容量を、異なる波長の多数の光チャネルを光ファ
イバを通じて伝送するために、複合信号として多重化す
ることで増加する。現状では、通信網内に展開されてい
る殆どのWDMシステムは、通常は、４−、 ８−、あるい
は１６−チャネルの低容量システムである。ただし、最
近の光ネットワーキング技術の進歩により、システム製
造業者は、現在、例えば、８０−チャネルという多数の
チャネルを持つ高密度波長分割多重（DWDM）システムを
展開することを視野に入れている。DWDMシステム内のチ
ャネルの個数を増加するための一つの技法は、隣接チャ
ネル間のチャネル間隔を縮小する方法であり、例えば、
従来は１００Ｇｈｚのチャネル間隔が用いられた所を、
DWDMシステム内により多数のチャネルを詰め込むために
５０Ｇｈｚのチャネル間隔を用いることが考えられてい
る。
【０００３】WDMシステムにおいては、通常、光デマル
チプレクサが、マルチ波長複合信号を異なる波長の個々
の光チャネルに分離するために用いられる。光デマルチ
プレクサの一例としては、1991年3月26日付けでDragone
に交付された合衆国特許第5,002,350号において開示さ
れる導波路格子ルータがある。ただし、一般的には、現
在のWDMシステムにおいて用いられている導波路格子ル
ータや他のタイプの光デマルチプレクサは、多数の狭い
間隔にて配置された光チャネルを持つDWDMシステムの技
術的要件を満たすための十分な能力を有するとは言えな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】DWDMシステム内のチャ
ネルを分離することと関連する幾つかの問題として、ク
ロストークの増加、大きなデバイスサイズ要件、大きな
自由スペクトルレンジ（free spectral range、FSR）、
光チャネル内のランダムな電力発散等が含まれる。より
詳細には、DWDMシステム内のチャネルの個数の関数とし
て総システムクロストークが増加する問題がある。クロ
ストークの増加は、主に、非隣接チャネルからのクロス
トーク寄与の増加による。例えば、８−チャネルシステ
ムのチャネルの一つが受けるクロストークは、２個の隣
接チャネルからのクロストークと、５個の非隣接チャネ
ルからのクロストーク寄与の関数として与えられるが、
これとは対照的に、８０−チャネルシステムのチャネル
の一つが受けるクロストークは、２個の隣接チャネルか
らのクロストークと、７７個の非隣接チャネルからのク
ロストーク寄与の関数として与えられる。このように、
非隣接チャネルの個数の増加と共に、これら非隣接チャ
ネルからの寄与がDWDMシステムの総クロストークの大き
な部分を占めることとなる。
【０００５】光デマルチプレクサのクロストークは、光
チャネル間の電力発散にも敏感である。一般的には、低
容量システム、例えば、８−チャネルシステムでは、電
力発散は比較的容易に補償することができるが、より高
い容量のDWDMシステム、例えば、８０−チャネルシステ
ムでは、ランダム電力発散の補償はより困難となる。DW
DMシステムに用いるための光デマルチプレクサに対して
克服されるべきもう一つの問題として、追加のチャネル
を収容するために、より大きなデバイスサイズが必要と
なる。ただし、現時点では、デバイスサイズは、フィル
タ技術等の今日の技術が持つ限界を持つ。加えて、DWDM
システムの多数のチャネルをサポートするために、光デ
マルチプレクサには、現存のデバイスによって提供され
るよりもさらに大きな自由スペクトルレンジ（FSR）を
必要とされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】高密度波長分割多重（DW
DM）システムのクロストークの大幅な低減および多数の
チャネルをサポートするための改善されたスケーラビリ
ィティが、本発明の原理による光デマルチプレクサ装置
によって達成される。本発明による光デマルチプレクサ
装置は、全数の入力光チャネルをより小さなグループの
光チャネルに分割して別個のデマルチプレクサモジュー
ルに供給し、これら別個のデマルチプレクサモジュール
にて、これらより小さなグループの光チャネルをデマル
チプレキシング（多重分離）し、これら別個のデマルチ
プレクサモジュールの出力の所でこれら個々の光チャネ
ルをフィルタリングする。全数のチャネルがより小さな
デマルチプレキシンググループに分割され、少数の分割
された光チャネルがポストフィルタリングされるため
に、総クロストークレベルに寄与する非隣接チャネルの
数が低減される。こうして、クロストークが従来の装置
と比較して大幅に低減される。さらに、光デマルチプレ
クサ装置がモジュール化されるために、各デマルチプレ
クサモジュールに対してより小さなデバイスフットプリ
ントを用いることができ、加えて、各デマルチプレクサ
モジュールと関連する自由スペクトルレンジを小さくす
ることができる。さらに、このモジュール性のために、
再設計の必要や、現存のサービスへの妨害無しに、シス
テムを将来グレードアップすることが可能となる。
【０００７】一つの実施例において、本発明による光デ
マルチプレクサ装置は、マルチ波長入力光信号を少なく
とも２個のデマルチプレクサモジュールに向けるための
スプリッタあるいはフィルタを含む。デマルチプレクサ
モジュールのおのおのには、受信されたマルチ波長光信
号を個別の波長チャネルに多重分離（デマルチプレキシ
ング）するための導波路格子ルータあるいは他の適当な
光デマルチプレクサが用いられる。個々の波長チャネル
は、次に、デマルチプレクサモジュールの各出力に結合
された帯域通過ポストフィルタに供給される。一つの実
施例においては、一つのフィルタが、複数のチャネルを
受信およびフィルタするために複数の出力に結合され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下では、本発明の原理をより完
全な理解を期すために、本発明を図面を用いて詳細に説
明する。尚、図面中、類似の要素は類似の参照符号にて
示す。図１は、複合マルチ波長光信号を受信し、この複
合信号を異なる波長の、例えば、λ1、λ2、...λn-1、λn
の、別個の光チャネルに分離する典型的なｎ−チャネル
光デマルチプレクサユニット１００を示す。上述のよう
に、従来の技術による導波路格子ルータ等の光デマルチ
プレクサは、多数の狭い間隔に配置されたチャネルを持
つ広帯域DWDMシステムに対しては十分でない。
【０００９】図２は、WDMシステムにおける総クロスト
ークをチャネルの数の関数として示す。より詳細には、
図２は、より多くのチャネル数を持つDWDMシステム、例
えば、８０−チャネルシステムでは、いかに、クロスト
ークの問題が重大になるかを示す。さらに、図２は後に
詳細に説明するスペクトル電力の発散がない場合の理想
的なケースを表すことに注意する。より詳細には、図２
は総システムクロストークの一例としての３つの曲線を
チャネルの個数の関数として示し、各曲線は、それぞ
れ、−３０ｄＢ、−３２ｄＢ、−３４ｄＢの異なるチャ
ネルクロストークレベルの設計を持つデマルチプレクサ
に対応する。図２から分かるように、総システムクロス
トークはチャネルの個数と共に増加する。さらに、総シ
ステムクロストークは、デマルチプレクサのチャネルク
ロストークレベルが低い所で、より急速に劣化し、この
ことは、チャネルの数の増加と共にこれら３つの曲線の
間の間隔が大きくなることから分かる。これは、非隣接
チャネルからのクロストーク寄与の増加による。
【００１０】図３Ａは、本発明の原理によるデマルチプ
レクサモジュールと関連する帯域通過ポストフィルタモ
ジュールを示す。より詳細には、デマルチプレクサ／フ
ィルタ部分３００は、デマルチプレクサモジュール３１
０と複数の帯域通過ポストフィルタ３２０を含み、一つ
の帯域通過ポストフィルタがデマルチプレクサモジュー
ル３１０の複数の出力ポートの一つに結合される。
【００１１】図３Ａに示すように、デマルチプレクサモ
ジュール３１０は、入力として複合マルチ波長光信号を
受信し、この複合信号を、その成分光チャネルにデマル
チプレキシング（分離）する。ここで、各光チャネル
は、特定の波長、例えば、λ1、λ2、...λn-1、λnと関連
する。当業者においては様々なタイプの光デマルチプレ
クサおよびそれらの動作が周知であり、本発明にはこれ
らを用いることができる。例えば、本発明の一つの実施
例においては、光デマルチプレクサとして、1991年3月2
6日付けでDragoneに交付された合衆国特許第5,002,350
号に開示される導波路格子ルータが用いられる。導波路
格子ルータの詳細についてはこの特許を参照されたい。
デマルチプレクサモジュール３１０は、個々の光チャネ
ルを対応する帯域通過ポストフィルタ３２０に供給す
る。適当な帯域通過ポストフィルタの選択は、当業者に
おいては明らかであると考える。帯域通過ポストフィル
タ３２０としては、例えば、薄膜フィルタ、透過格子フ
ィルタ、その他を用いることができる。デマルチプレク
サモジュール３１０の各出力ポートに結合される帯域通
過ポストフィルタ３２０は、後により詳細に説明するよ
うに、隣接／非隣接チャネルからの総クロストーク寄与
を低減するため、およびデマルチプレクサモジュール３
１０と関連する自由スペクトルレンジの周期性に起因す
る干渉を除去するために用いられる。
【００１２】図３Ｂは、本発明の原理によるデマルチプ
レクサモジュールとフィルタモジュールのもう一つの実
施例を示す。より詳細には、デマルチプレクサ／フィル
タ部分３５０は、デマルチプレクサモジュール３１０と
複数の帯域通過ポストフィルタ３２０を含み、各帯域通
過ポストフィルタ３２０は、３個の対応する光チャネル
を受信およびフィルタリングするために、デマルチプレ
クサモジュール３１０の３個の出力ポートに結合され
る。デマルチプレクサ／フィルタ部分３５０の他の全て
の点は、上述のデマルチプレクサ／フィルタ部分３５０
（図３Ａ）のそれと類似する。
【００１３】図３Ｂに示す実施例は、単に、解説のため
のものであり、限定を意図するものではない。例えば、
帯域通過ポストフィルタ３２０は、必ずしも３個ではな
く、これ以下あるいはこれ以上の光チャネルをフィルタ
リングするように設計することもできる。ある特定の波
長の一つの光チャネルのみではなく、複数の光チャネル
をフィルタリングする帯域通過ポストフィルタ３２０を
用いることで、本発明の原理による光デマルチプレクサ
装置を、コストや、性能面で、より適切な設計とするこ
とができる。例えば、クロストークの最適な抑圧は、一
つの帯域通過ポストフィルタにてデマルチプレクサモジ
ュールの一つの出力ポートのみをカバーする場合に達成
されるが、ただし、このような一対一の実現では、より
多数の帯域通過ポストフィルタが必要となる。
【００１４】図４は、本発明の原理によるスケーラブル
光デマルチプレクサ装置を示す。より詳細には、スケー
ラブル光デマルチプレクサ装置４００は、波長分割多重
光信号を複数の出力ポートの間に分配するための光ルー
タデバイス３７５を含む。より詳細には、光ルータデバ
イス３７５は、ここでは、それぞれ、波長λ1、λ2、...
λn-1、λn、波長λ'1,λ'2、...λ'n-1、λ'n、および波
長λ"1、λ"2、...λ"n-1、λ"nとして表される複数の特定
の波長の光チャネルを持つマルチ波長信号を受信する。
光ルータデバイス３７５は、対応するデマルチプレクサ
／フィルタ部分３５０〜３５２に結合されたＭ個の出力
ポートを含む。より詳細には、光ルータデバイス３７５
のこれらＭ個の出力ポートは、デマルチプレクサモジュ
ール３１０〜３１２に結合される。デマルチプレクサモ
ジュール３１０〜３１２は、複数の出力ポートを含み、
これら各出力ポートは対応する帯域通過ポストフィルタ
３２０〜３２２に結合される。
【００１５】動作においては、デマルチプレクサモジュ
ール３１０〜３１２は、複合信号を、おのおのが特定の
波長を持つ成分光チャネルに分離する。例えば、デマル
チプレクサ３１０は、波長λ1、λ2、...λn-1、λnに対応
する光チャネルを分離し、デマルチプレクサ３１１は、
波長λ'1、λ'2、...λ'n-1、λ'nに対応する光チャネルを
分離し、デマルチプレクサ３１２は、波長λ"1、
λ"2、...λ"n-1、λ"nに対応する光チャネルを分離す
る。帯域通過ポストフィルタ３２０〜３２２は、図３Ｂ
との関連で上で説明されたのと同様に構成され、各帯域
通過ポストフィルタ３２０〜３２２はデマルチプレクサ
３１０〜３１２の複数の出力ポートに結合される。図４
に示すように、デマルチプレクサ３１０と関連する帯域
通過ポストフィルタ３２０は、デマルチプレクサ３１０
の３個の出力ポートに結合され、デマルチプレクサ３１
０によって供給される３個の分離された光チャネルを受
信およびフィルタリングする。帯域通過ポストフィルタ
３２１〜３２２も同様に動作する。帯域通過ポストフィ
ルタ３２０からは、出力として波長λ1、λ2、...λn-1、
λnを持つ個々の光チャネルが供給され、帯域通過ポス
トフィルタ３２１からは、出力として波長λ'1、
λ'2、...λ'n-1、λ'nを持つ光チャネルが供給され、帯
域通過ポストフィルタ３２２からは、出力として波長
λ"1、λ"2、...λ"n-1、λ"nを持つ光チャネルが供給され
る。
【００１６】これら光信号を分配するための適当な光ル
ータデバイス３７５の選択は、当業者においては明らか
である。例えば、光ルータデバイス３７５として、Ｍ−
ポート電力スプリッタや、Ｍ−ポートWDM帯域フィルタ
を用いることができる。ここで、Ｍは、デマルチプレク
サモジュール３５０〜３５２と、後にシステムのグレー
ドアップの一部として追加されることが期待されるデマ
ルチプレクサモジュール（図示せず）への結合のための
出力ポートの総数に対応する。Ｍ−ポート電力スプリッ
タあるいは同等なデバイスを用いた場合は、帯域通過フ
ィルタは必要な“波長クリーンアップ（wavelength cle
an-up）”を達成する。つまり、不要な波長をフィルタ
リング除去するが、これについては、後により詳細に説
明する。より詳細には、Ｍ−ポート電力スプリッタを用
いた場合は、保護帯域は必要とされず、このため、広い
連続な波長帯域を達成することができる。他方、M-ポー
トWDM帯域フィルタあるいは同等なデバイスを用いた場
合は、帯域通過フィルタ技術に基づく保護帯域が必要と
なり、このため、この広い波長帯域は不連続となる。
【００１７】図４は、本発明の重要な特徴、すなわち、
スケーラブル光デマルチプレクサ装置４００のモジュー
ル性およびスケーラビリィテを示す。より詳細には、ス
ケーラブル光デマルチプレクサ装置４００は、将来のシ
ステムのグレードアップを収容する。例えば、追加の光
チャネルを収容するために、再設計の必要性あるいは現
在のサービスに対する妨害無しに、デマルチプレクサモ
ジュールおよび帯域通過ポストフィルタを追加すること
ができる。この構成では、DWDMシステムの全数のチャネ
ルが、数個のデマルチプレクサモジュールに分割された
上でポストフィルタリングされるために、本発明の原理
による光デマルチプレクサ装置においては、低レベルの
クロストークを、システムの成長に関係なく、達成する
ことが可能となる。より詳細には、全数のチャネルがデ
マルチプレキシング（分離）のためにより小さなグルー
プに分割され、帯域通過ポストフィルの通過帯域内のチ
ャネルの数が低減されるために、クロストークレベルに
寄与する非隣接チャネルの数が低減される。クロストー
クには帯域通過ポストフィルタの帯域幅内のチャネルの
みが寄与する。さらに、後により詳細に説明するよう
に、各デマルチプレクサモジュールの自由スペクトルレ
ンジは、デマルチプレキシング機能が分割されない場合
は大きくなるが、デマルチプレキシング機能が分割され
た場合は、全数のチャネルの一部のみがカバーされるた
めに小さくなる。
【００１８】光デマルチプレクサ装置のスケーラビィリ
ティ（モジュール性）も重要である。つまり、単一の光
デマルチプレクサデバイスの場合と比較して、モジュー
ル型のデマルチプレクサを用いた場合は、個々の要素、
例えば、個々のデマルチプレクサモジュールや、帯域通
過ポストフィルタパックを物理的に小さくすることがで
き、コストも安価になる。例えば、単一の光デマルチプ
レクサにて８０個のチャネルを分離するためには、現在
の製造技術、例えば、シリコン光ベンチ（つまり、シリ
コン・オン・シリコン）で可能なものより大きなサイズ
のデバイスが必要となる。
【００１９】図５は、本発明の原理による総システムク
ロストークの一例としての３つの曲線をチャネルの数の
関数として示す。これらの内の２つの曲線は、帯域通過
ポストフィルタを組み込む光デマルチプレクサ装置によ
って達成することができる総システムクロストークの低
減を示し、残りの１つの曲線は、比較の目的で、帯域通
過ポストフィルタが使用されない場合の総システムクロ
ストークを示す。Nchは、帯域通過ポストフィルタに結
合されたデマルチプレクサポートの数、従って、各帯域
通過ポストフィルタによってフィルタリングされるべき
波長チャネルの数を表す。つまり、Nch＝４に対応する
曲線は、図３Ｂおよび図４に示す場の合ように、１個の
帯域通過ポストフィルタがデマルチプレクサの複数の出
力ポートに結合された光デマルチプレクサ装置によって
達成することができるクロストークレベルの低減を示
し、Nch＝１に対応する曲線は、図３Ａに示す場合のよ
うに、帯域通過ポストフィルタが一対一の対応で用いら
れる場合に達成することができるクロストークレベルの
低減を示す。図５に示す全てのケースにおいて、デマル
チプレクサモジュールは、−３０ｄＢなるチャネルクロ
ストークレベル設計を持つものと想定された。
【００２０】一般的には、帯域通過ポストフィルタに対
するフィルタ帯域幅BWfは、帯域通過ポストフィルタに
よってフィルタリングされるべき光チャネルの数、並び
に実現のために選択される帯域通過フィルタ技術に基づ
いて選択される。一般的には、フィルタ帯域幅BWfは、
Δf＜BFf＜Nch・Δfなる範囲内であることを必要とされ
る。ここで、Δfは、DWDMシステムの光チャネルの間の
チャネル間隔を表し、Nchは、帯域通過ポストフィルタ
に供給される光チャネルの数を表す。
【００２１】図５は、本発明の原理による光デマルチプ
レクサ装置のもう一つの重要な特徴を示す。より詳細に
は、図５に示すように、本発明の原理による光デマルチ
プレクサ装置では、総システムクロストークは、チャネ
ル数の成長と実質的に独立となる。つまり、DWDMシステ
ムのチャネルの数が増加されても、総システムクロスト
ークはあまり変化しない。ポストフィルタリングを行な
わない場合の曲線では、総システムクロストークは、図
２に示すそれと類似する。ただし、本発明の原理による
ポストフィルタリングを用いて達成される総システムク
ロストークは、比較的一定なレベルに維持される。これ
は、本発明の原理によりチャネルが分割された上でポス
トフィルタリングされるために、より少数のチャネル、
例えば、ポストフィルタの通過帯域内のチャネルのみが
総システムクロストークに寄与することとなるためであ
る。この特徴のために、システムを、光デマルチプレク
サ装置を再設計したり、現存の設備を破棄したり、ある
いは、現存のサービスを妨害を与えたりすることなく、
成長させることが可能となる。
【００２２】図６は、光チャネル間の電力発散が総シス
テムクロストークレベルに及ぼす影響を示す。より詳細
には、上述の議論は、電力発散が全く存在しないか、あ
るいは、電力発散が、当業者において周知の技法、例え
ば、利得平坦化フィルタやインライン光可変減衰器を用
いて補償することが可能な比較的固定されたプロフィル
を持つことが想定された。ただし、実際には、クロスト
ークレベルは、チャネル間の電力発散に敏感である。よ
り詳細には、チャネル間の電力発散が、増幅器利得の平
坦さ、散乱損失、ファイバ損失等の幾つかの要因によっ
て発生し、これらの全ては、必ずしも完全には補償する
ことができない。電力発散がクロストークレベルに与え
る影響は、チャネルの電力発散の振幅および形状に依存
する。さらに、電力発散の影響は、大きなチャネル個数
を持つDWDMシステムでは、より重大な問題となり得る。
このため、現存の光デマルチプレクサは、この点でも、
最適な設計であるとは言えない。
【００２３】ここでの説明の目的に対しては、チャネル
間の電力変動は、少なくとも一部は利得平坦化技法およ
び減衰技法を用いて補償することができ、未補償の電力
変動は、一様な、つまり、ガウスランダム分布に従うも
のと想定される。この未補償の電力変動が一様なランダ
ム分布を持つという想定は、光モニタリング技法および
光可変減衰器技法を用いて電力発散を大規模DWDMシステ
ムの一次まで修正した場合は、妥当なものである。
【００２４】図６は、本発明の原理による８０−チャネ
ルDWDMシステムの総システムクロストークを一様なラン
ダム分布の電力発散の関数として示す。より詳細には、
フィルタリングを行なわない場合に対応する曲線は、電
力発散が増加すると、クロストークレベルがかなり高く
なることを示す。これとは対照的に、本発明の原理によ
るポストフィルタリングが用いられた場合は、クロスト
ークレベルはかなり低くなり、このレベルは、チャネル
の間の電力発散の増加に対しても、特に電力発散がラン
ダムなプロフィルを持つ場合は、あまり敏感でない。本
発明のこの特徴は、これも、本発明の原理によりチャネ
ルがより少数のチャネルに分割された上でポストフィル
タの通過帯域内のチャネルのみがポストフィルタリング
されることによる。
【００２５】本発明のもう一つの特徴として、本発明の
光デマルチプレクサ装置では、導波路格子ルータ等のデ
マルチプレクサモジュールと関連する自由スペクトルレ
ンジの周期性に起因する干渉を実質的に除去することが
できる。より詳細には、全数のチャネルが分割され、こ
れらが別個のデマルチプレクサモジュールによってデマ
ルチプレキシングされるために、各別個のデマルチプレ
クサモジュールと関連する自由スペクトルレンジが考慮
の対象となる。自由スペクトルレンジの周期性は、デマ
ルチプレクサモジュールの出力ポートの所に干渉を生成
する原因となり得る。例えば、これら出力ポートは、所
望の波長チャネルに加えて、所望の波長チャネルから整
数倍の自由スペクトルレンジだけ離れた波長チャネルを
含むこととなる。
【００２６】より詳細には、図７に示すように、全数の
チャネルをより小さなチャネルのグループに分割するこ
とで、より小さなサイズのデバイスにてデマルチプレク
サ３１０〜３１１を実現し、デマルチプレクサの自由ス
ペクトルレンジをより小さくすることができる。ただ
し、デマルチプレクサの自由スペクトルレンジを小さく
すると、結果として、デマルチプレクサの自由スペクト
ルレンジの外側の波長（例えば、Δi±ｍFSR、ここで、
ｍは整数であり、ｍ≠０である）が、デマルチプレクサ
３１０と３１１の同一の出力ポートに結合されることと
なる。換言すれば、他の格子次数の波長が、各デマルチ
プレクサの同一の出力ポートから出ることとなる。例え
ば、デマルチプレクサ３１０の第一の出力ポートは、λ
1、λ1±FSR、λ1±FSR等を持つこととなる。ただし、
このタイプの干渉は、帯域通過ポストフィルタ３２０、
３２１を用いて望ましくない波長をフィルタリング除去
することで、効果的に除去することができる。図７に示
すように、デマルチプレクサ３１０の第一の出力ポート
と関連する帯域通過ポストフィルタ３２０によってλ1
±FSR、λ1±FSR等がフィルタリング除去され、λ1のみ
が残される。
【００２７】図８は、本発明の原理による帯域通過ポス
トフィルタによってデマルチプレクサの自由スペクトル
レンジの外側の波長がフィルタリングされる様子を簡略
的に示す。要約すると、“DEMUX#1後のスペクトル”
は、DEMUX#1の自由スペクトルレンジを超える波長がDEM
UX#1の自由スペクトルレンジ内のチャネルと干渉する様
子を示す。図８に示すように、自由スペクトルレンジ1
は、自由スペクトルレンジの一部のみが使用可能な帯域
幅を表すという事実のために、DEMUX#1に対する入力波
長帯域を超えて広がる。DEMUX#1に対応するポストフィ
ルタは、“ポストフィルタのスペクトル”によって示さ
れるように、DEMUX#1の使用可能な帯域幅の外側の波長
をフィルタリングするように設計される。このため、
“DEMUX#1の出力スペクトル”は、DEMUX#1の入力スペク
トルからの望ましい波長のみを含む。同様の原理がDEMU
X#2およびDEMUX#3にも適用する。FSR2AおよびFSR2Bは、
単に、DEMUX#2の自由スペクトルレンジに対する２つの
可能な設計選択を示す。
【００２８】本発明の原理によるポストフィルタリング
は、さらに、他の望ましくない波長、例えば、上述の波
長以外の波長との関連でも、“スペクトル純化（spectr
al purification）”を提供する。例えば、他の光チャ
ネルと共に各デマルチプレクサに供給される監視波長チ
ャネル（例えば、ITUにおける１５１０ｎｍの波長）
を、その波長がポストフィルタの通過帯域内でないこと
を条件に、ポストフィルタによってフィルタリング除去
することができる。本発明のポストフィルタリングのも
う一つの長所は、波長整合が容易に達成できるために温
度変動に耐えることができ、温度制御が不要なことであ
る。
【００２９】要約すると、本発明の原理による光デマル
チプレクサ装置は、DWDMシステムに対するモジュール性
と高度のスケーラビィリティに対する要請を解決できる
ことに加え、総システムクロストークを低減することが
できる。さらに、導波路格子ルータと関連する自由スペ
クトルレンジの周期性に起因する干渉を排除できること
に加え、より小さなデバイスフットプリントを用いるこ
とができるために、現在の技術にて容易に実現すること
ができる。
【００３０】上述の幾つかの実施例は、単に本発明の原
理を解説するためのものであり、当業者においては容易
に理解できるように、本発明の精神および範囲から逸脱
することなく様々な修正を加えることができる。例え
ば、本発明の原理による光デマルチプレクサ装置は、デ
マルチプレクサモジュールとして様々なタイプの光デマ
ルチプレクサを用い、かつ、帯域通過ポストフィルタと
して様々なタイプのフィルタ技法を用いて実現すること
もできる。さらに、本発明による光デマルチプレクサ装
置は、他の用途して、双方向ポイント・ツウ・ポイトン
DWDMシステムや、追加／脱落用途に用いることもでき
る。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって
のみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的なｎ−チャネル光デマルチプレクサユニ
ットを示す図である。
【図２】WDMシステムにおける総クロストークとチャネ
ルの個数との間の一例としての関係を示すグラフであ
る。
【図３Ａ】本発明の原理によるデマルチプレクサモジュ
ールと帯域通過ポストフィルタモジュールの実施例を示
す図である。
【図３Ｂ】本発明の原理によるデマルチプレクサモジュ
ールと帯域通過ポストフィルタモジュールの実施例を示
す図である。
【図４】本発明の原理によるスケーラブル光デマルチプ
レクサ装置の実施例を示す図である。
【図５】本発明の原理によって達成されるDWDMシステム
におけるクロストークの低減をチャネルの個数の関数と
して示すグラフである。
【図６】本発明の原理を用いた場合のクロストークレベ
ルの一例を光チャネル内の電力発散の関数として示すグ
ラフである。
【図７】本発明の原理に従って処理される光チャネルの
スペクトルを簡略的に示す図である。
【図８】本発明の原理によるスケーラブル光デマルチプ
レクサ装置の一つの実施例において他の自由スペクトル
レンジからの対応する波長がフィルタリング除去される
様子を示す図である。
【符号の説明】
４００ スケーラブル光デマルチプレクサ装置 ３１０〜３１１ デマルチプレクサモジュール ３２０〜３２１ 帯域通過ポストフィルタ ３７５ 光ルータデバイス ３５０〜３５２デマルチプレクサ／フィルタ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テック−ミン シェン アメリカ合衆国 07090 ニュージャーシ ィ，ウエストフィールド，ウエストブルッ ク ロード 15

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも第一の波長帯域内に複数の光
    チャネルを持つ波長分割多重光信号をデマルチプレキシ
    ング（多重分離）するための装置であって、 前記波長分割多重光信号を複数の出力ポートの間に分配
    するための光ルータ；および前記複数の出力ポートの対
    応する一つに結合された少なくとも一つの光デマルチプ
    レクサを含み、この少なくとも一つの光デマルチプレク
    サが前記第一の波長帯域内の前記複数の光チャネルを分
    離し、この装置がさらに前記少なくとも一つの光デマル
    チプレクサの選択された出力ポートに結合された複数の
    光フィルタを含み、これら複数の光フィルタのおのおの
    が前記第一の波長帯域内の少なくとも一つの選択された
    波長に対して透過的であり、他の波長に対しては反射的
    であり；この装置の構成のために、他の波長帯域内の追
    加の光チャネルを分離するために、追加の光デマルチプ
    レクサおよび関連する光フィルタを、クロストークを大
    きく増加することなく、追加することが可能なことを特
    徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記波長分割多重光信号がさらに少なく
    とも第二の波長帯域内の複数の光チャネルを含み、 前記光ルータの前記複数の出力ポートの他の一つに結合
    された第二の光デマルチプレクサを含み、この第二の光
    デマルチプレクサが前記第二の波長帯域内の前記複数の
    光チャネルを分離し；この装置がさらに前記第二の光デ
    マルチプレクサの複数の選択されたポートに結合された
    複数の光フィルタを含み、これら第二の光デマルチプレ
    クサと関連する複数の光フィルタのおのおのが前記第二
    の波長帯域内の少なくとも一つの選択された波長に対し
    て透過的であり、他の波長に対しては反射的であること
    を特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記光ルータが、Ｍ−ポート光スプリッ
    タから成り、ここで、Ｍは、前記出力ポートの個数に対
    応する整数を表し、前記光スプリッタのこれらＭ個の出
    力ポートのおのおのが前記波長分割多重光信号を一つの
    対応する光デマルチプレクサに供給することを特徴とす
    る請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 前記光ルータが、Ｍ−ポートフィルタか
    ら成り、ここで、Ｍは、前記出力ポートの個数に対応す
    る整数を表し、前記Ｍ−ポートフィルタのこれらＭ個の
    出力ポートのおのおのがある選択された波長帯域内の波
    長に対して透過的であり、他の波長帯域内の他の波長に
    対しては反射的であり、こうして前記Ｍ−ポートフィル
    タのＭ個の出力ポートのおのおのがある特定の波長帯域
    内の光チャネルを対応する光デマルチプレクサに供給す
    ることを特徴とする請求項１の装置。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも一つの光デマルチプレク
    サが波長格子ルータから成ることを特徴とする請求項１
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記複数の光フィルタが前記少なくとも
    一つの光デマルチプレクサの選択された出力ポートに一
    対一の対応関係にて結合され、前記複数の光フィルタの
    おのおのが一つの波長に対して透過的であり、他の全て
    の波長に対しては反射的であることを特徴とする請求項
    １の装置。
  7. 【請求項７】 前記複数の光フィルタのおのおのが前記
    少なくとも一つの光デマルチプレクサの所定の個数の選
    択された出力ポートに結合され、前記複数の光フィルタ
    のおのおのが前記所定の個数の波長に対して透過的であ
    り、他の波長に対しては反射的であることを特徴とする
    請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 前記所定の個数の選択された出力ポート
    および前記所定の個数の波長が３個であることを特徴と
    する請求項７の装置。
  9. 【請求項９】 前記所定の個数の選択された出力ポート
    および前記所定の個数の波長が４個であることを特徴と
    する請求項７の装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数の光フィルタが薄膜フィルタ
    および透過格子から成る一群から選択されることを特徴
    とする請求項１の装置。
  11. 【請求項１１】 前記装置がスケーラブルであり、他の
    波長帯域内の追加の光チャネルを現存のサービスに妨害
    を与えることなく収容できることを特徴とする請求項１
    の装置。
  12. 【請求項１２】 ある特定の波長帯域内のある与えられ
    た光チャネルに対するクロストークがその特定の波長帯
    域内の隣接チャネルおよび非隣接チャネルからのクロス
    トーク寄与の関数として表され、前記装置が前記特定の
    波長帯域内の前記複数の光チャネルの一部のみをフィル
    タリングすることで前記非隣接チャネルからのクロスト
    ーク寄与を大幅に低減することを特徴とする請求項１の
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも一つの光デマルチプレ
    クサが対応する自由スペクトルレンジを持ち、前記少な
    くとも一つの光デマルチプレクサの前記自由スペクトル
    レンジを超える波長を持つ光チャネルが自由スペクトル
    レンジの周期性に起因して前記少なくとも一つの光デマ
    ルチプレクサの自由スペクトルレンジ内の波長を持つ光
    チャネルと干渉し、前記少なくとも一つの光デマルチプ
    レクサと関連する前記複数の光フィルタが前記少なくと
    も一つの光デマルチプレクサの前記自由スペクトルレン
    ジを超える波長をフィルタリング除去することで前記干
    渉を低減することを特徴とする請求項１の装置。
  14. 【請求項１４】 前記複数の光フィルタのおのおのに対
    するフィルタ帯域幅がフィルタリングされるべき光チャ
    ネルの個数およびこれら光チャネル間のチャネル間隔の
    関数として選択されることを特徴とする請求項１の装
    置。
  15. 【請求項１５】 異なる波長の複数の光チャネルを持つ
    複合マルチ波長光信号をデマルチプレキシング（多重分
    離）するための方法であって、 前記複数の光チャネルを複数の波長帯域に分割（スプリ
    ット）するステップ；前記複数の波長帯域のおのおの内
    の複数の光チャネルを独立に分離するステップ；および
    前記分離された光チャネルのおのおのをフィルタリング
    するステップを含むことを特徴とする方法。
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