JP2000174704A - 重複波長光遠隔通信システムから光信号を抽出し、および/または重複波長光遠隔通信システムに光信号を挿入するモジュラ―・フィルタ - Google Patents

重複波長光遠隔通信システムから光信号を抽出し、および/または重複波長光遠隔通信システムに光信号を挿入するモジュラ―・フィルタ

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JP2000174704A
JP2000174704A JP11337520A JP33752099A JP2000174704A JP 2000174704 A JP2000174704 A JP 2000174704A JP 11337520 A JP11337520 A JP 11337520A JP 33752099 A JP33752099 A JP 33752099A JP 2000174704 A JP2000174704 A JP 2000174704A
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Aurelio Pianciola
アウレリオ・ピアンチョーラ
Simona Scotti
シモーナ・スコッティ
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Pirelli Cavi e Sistemi SpA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光遠隔通信ネットワークにおいて、WDM信
号を構成するチャネル全てに対して損失の均衡化および
クロストーク・ノイズの最小化を可能とし、所望数のチ
ャネルの抽出/再挿入あるいは処理を行うモジュラー・
フィルタを提供する。 【解決手段】 重複波長光遠隔通信システムにおいて、
光信号の抽出および/または挿入または処理を行うモジ
ュラー・フィルタは、重複波長信号を受信するN個の第
1ポートと、前記波長を分割するN個の第2ポートとを
有する波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイ
スと、前記波長を分割する前記N個の第2ポートを相互
接続するN/2個のブランチとを備えている。前記ブラ
ンチの各々には、ブランチ内を巡回する波長を抽出およ
び挿入する信号プロセッサ・デバイスがある。このデバ
イスは、波長選択フィルタを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、WDMとも呼ばれ
る波長分割多重型信号伝送用光遠隔通信システムに関す
る。WDMにおいては、この信号は、遠隔通信経路に沿
って位置する複数の中間局の少なくとも1つにおいて、
その波長成分の一部の形態でラインから抽出することが
でき、必要であれば、同じ波長を有する成分と置換する
ことができ、あるいは処理し(増幅、等化等)次いで再
度ラインに挿入し、新たなWDM信号が発生し直される
ように多重化する。これら信号上での動作は、端末局に
おいても行うことができる。
【0002】
【従来の技術】波長分割多重化即ちWDM伝送では、互
いに独立した複数の伝送信号を光波長領域において多重
化することによって、光ファイバから成る同一ラインに
沿って送信する必要がある。伝送される信号はディジタ
ルでもアナログでもよく、その各々が、他の信号とは異
なる特定の波長を有することから、互いに区別される。
【0003】このWDM伝送の実現には、異なる波長を
有する信号の各々に、所定幅の特定の波長帯(wave
band)を割り当てることが必要である。この波長帯
を以下の説明では「チャネル」と呼ぶ。これらのチャネ
ル各々の識別は、以下の説明ではチャネルの中心波長と
呼ぶ波長値によって識別する。チャネルは、中心波長値
を中心とする所定のスペクトル振幅を有する信号を搬送
しする。スペクトル振幅は、特に、信号のレーザ源の特
性、およびデータ項目を信号に関連付けるために行われ
る変調に左右される。変調を行わない場合、レーザが発
信する信号の典型的なスペクトル振幅値は約10MHz
となり、例えば2.5Gビット/sで外部変調を行う場
合、スペクトル振幅は約5GHzとなる。
【0004】光ファイバの第3伝送窓(third t
ransmission window)と呼ばれるも
のおよび光増幅器のパス・バンドを利用して、多数のチ
ャネルに信号を伝送するには、信号間の波長分離はナノ
メートル単位とすると都合が良い。
【0005】本発明の目的上、WDM即ち重複波長(m
ultiple−wavelength)信号とは、単
一光ファイバに沿って伝達され、異なる波長を有する少
なくとも2つの成分から成る信号と定義することにす
る。
【0006】重複波長遠隔通信ネットワークでは、前述
のWDM信号は、特に、伝送ラインの中間局において、
例えば、信号増幅局において抽出することができるとい
う利点がある。情報内容は異なるが同じ波長を有する信
号は、それらの適所に挿入することができる。このよう
に、これらの局はノードとなり、ラインに沿って通過す
る情報の抽出、修正および/または置換を、端末機器に
よって行ったり、またはかかるノードと通信する異なる
ネットワークによって行うことができる。
【0007】一般に、通信ラインでは、ラインから光信
号を抽出したりラインに光信号を挿入するこの種のデバ
イスは中間局内に接続されており、回線内にノードを形
成し、その中でデータの再分配および修正を行うことが
できる。
【0008】遠隔通信ラインからこれらの信号を抽出す
る動作を実行するための第1の技法は、WDM信号多重
分離デバイスを用いて種々のチャネルを分離し、その各
々をそれ自体のファイバに沿って送信する。目的に適し
た光スイッチまたは結合デバイスによる光チャネルの抽
出および挿入が、これら複数本のファイバの中で行われ
る。
【0009】欧州特許第651528号(Siemen
s(ジーメンス社))は、WDM信号を多重分離する第
1デバイスを備えた挿入および抽出フィルタについて記
載している。このフィルタは、種々のチャネルを互いに
分離し、それらの各々を1本の光ファイバに沿って送出
する。この1本のファイバにおいて、各々1つのチャネ
ルに含まれる信号を光スイッチング・デバイスによって
個別に抽出することができ、同時に、同じ波長の信号を
同じファイバに再度注入することができる。加えて、い
ずれの信号も、修正を受けることなく、1本の光ファイ
バを単純に通過することも可能である。全てのチャネル
は、WDM信号を再生する多重化デバイスを通過した
後、フィルタの出力に到達する。
【0010】本出願人は、この種の技術には、信号の抽
出および挿入に続く多重分離デバイスおよび多重化デバ
イス間に、スペクトル適合性を備えることの困難によっ
て主に生ずる問題があることに注目した。これは、多重
分離された信号が、各々特定の波長を有する一連の信号
を発生し、抽出され必要に応じて対応する波長の信号で
置換された後、多重化されてWDM信号を再生しなけれ
ばならないからである。この記載した動作は、多重化デ
バイスおよび多重分離デバイスが完全に一致する波長応
答を有する場合にのみ効率的である。一致度(matc
hing)は、多くの要因によって低下する可能性があ
る。例えば、異なる設計特性や、2つのコンポーネント
間の相対的な温度変動の差があげられる。実際には、多
重化および多重分離という2つの機能を実行する2つの
コンポーネントの分離は、この構成では非常に重要であ
る。
【0011】前述の機能双方を、「アレイ状波長格子
(arrayed waveguide gratin
g)」型の波長マルチプレクサ/デマルチプレクサと呼
ばれる単一のコンポーネントに統合する、第2の技術が
ある。アレイ状波長格子のことを以下の説明では、AW
G(Arrayed Waveguide Grati
ng)と呼ぶことにする。これは、複数の入力ファイバ
の内の1本に挿入した重複波長信号を多重分離し、前記
信号を構成する波長の数に対応する本数の出力ファイバ
間に分配することを可能にする。複数の波長を備えれ
ば、このデバイスは、異なるチャネルおよび異なる波長
を単一の出力ファイバに多重化することも可能である。
これらのデバイスの動作モードは、例えば、H.Tak
ahashiet al.(H.タカハシその他)によ
る論文”TransmissionCharacter
istics of Arrayed Wavegui
de N×N Wavelength Multipl
exer”(アレイ状導波路N×N波長マルチプレクサ
の伝送特性)(J.of Light. Tech
n.,vol.13、No.3,1995年3月、p
p.447−455)に記載されている。
【0012】前述のコンポーネントは、当該コンポーネ
ントが分離可能な波長の性質および数を定義する特性パ
ラメータを有する。これらのパラメータは、入力および
出力の数だけあり、それらを分離できるように、2つの
隣接するチャネル間には波長間隔をとる必要がある。更
に、パラメータには、コンポーネントが処理可能なチャ
ネルの帯域の中心チャネルの波長がある。
【0013】AWGの更に別のパラメータとして、AW
Gの周期性を表わすFSR(自由スペクトル範囲:Fr
ee Spectral Range)がある。何故な
ら、このデバイスは、個々の各出力において、特定の波
長λを有する信号、および波長λ+nFSRを有する信
号を抽出することができるからである。ここで、nは正
または負の整数である。これは、各出力で行われ、その
結果、フィルタはFSRによって定義される周期性を有
する。
【0014】この種のコンポーネントは、市場で入手可
能である(例えば、NEL、PIRI、Hitach
i、Lucent等によって生産されている)。例え
ば、AWGについては、米国特許第5600742号に
おいて記載されている。AWGは、通常、N本の入力フ
ァイバおよびN本の出力ファイバを信号のために備えて
いる。このコンポーネントは、双方向であり、したがっ
て入力ファイバの各々は出力ファイバとしても用いるこ
とができ、その逆も可能である。
【0015】このコンポーネントの性能を決定する主要
なパラメータは、挿入損失(IL:insertion
loss)、ならびに「帯域外クロストーク」(ou
t−of−band crosstalk)および「帯
域内クロストーク」(in−band crossta
lk)として定義される2種類のノイズ寄与(nois
e contribution)である。前者は、公称
上出力に結合されない他の全帯域の出力に対する寄与を
表わす。一方、帯域内クロストークは、前述の信号と同
じ波長を有する干渉系である。これは、例えば、デバイ
ス内部の多数の経路を用いる信号の存在に起因する場合
がある。
【0016】米国特許第5,414,548号は、AW
Gの特性を利用した挿入および抽出デバイスについて記
載する。これは、複数の入力ファイバの内の1本に挿入
された重複波長信号を多重分離し、前述の重複波長信号
を構成する波長の数に対応する数の出力ファイバにそれ
を分配するために用いることができる。
【0017】前述のデバイスは、複数の入力および複数
の出力を有するAWGを備えている。WDM信号は、対
応する出力の各々において単一の波長を有する信号を発
生するように、AWGの出力の1つに挿入される。前記
出力の各々は、1本の光ファイバに接続され、信号はこ
れを通過する。また、この光ファイバ内には、当該1本
のファイバにおいて公称上同じ波長を有する信号を抽出
および再注入するスイッチが配置されている。前記複数
本のファイバは、信号をAWGの入力に再注入し、「ル
ープバック」として記述される構成を形成する。何故な
ら、AWGの出力信号は入力に再挿入されるからであ
る。入力に再再注入される全ての信号は、AWGの出力
の1つにおいて、WDM信号を再生する。
【0018】本出願人は、N本の入力を有するAWGを
用いたループバック型の構成による光チャネル抽出およ
び挿入デバイスは、N−1個のチャネルを処理可能であ
る(結果的に、N−1個のループバック・チャネルが存
在する)ことに注目した。AWGは、異なる入力に挿入
される同一の信号に対して、同一の伝達特性を有さな
い。これは、AWGにおける最高の動作効率、言い換え
ると最小のILは、当該コンポーネントが処理可能な範
囲全体の中心波長を有する信号に対して得られ、したが
って、1からNまで順に付番した入力においてN/2に
最も近い信号であるからである。
【0019】本出願人は、これらの入力に挿入される信
号に対してコンポーネントが混入する減衰による損失
は、他の入力に挿入される信号に影響を及ぼすものより
も小さいことに注目した。結果的に、ループバック型の
構成では、対応する同一の出力および入力に信号を分離
し再注入する場合、経路の非均一性が倍加することにな
る。本出願人は、ループバック型の構成を用いると、均
一性を最大化するために適した方法で入力−出力の組み
合わせを選択できるという利点があることが分かった。
これは、FSR=N・Δλであれば可能である。Nは、
出力数に等しく、Δλは、デバイスが分離可能な波長
(チャネル)間の間隔である。したがって、非均一性を
低く抑えて使用可能な組み合わせは限られており、クロ
ストーク性能を最適化する目的では最良のものではない
可能性がある。後者のパラメータは、実際には、ループ
バック構成に対するかなりの制限を表わす。本質的に、
この構造は、システムの性能にとっては最も重要な要因
である、帯域内クロストークに非常に敏感である。
【0020】従来技術によるループバック構成のAWG
を示す図1の図は、WDM信号の他の全チャネルと共に
ポートiに入射し、ポートkから射出する、チャネルλ
kの全体的な経路を示す。この信号は、公称上経路j−
k内を伝搬し、次いでループバック構成内のブランチk
−hに進み、その後ポートhから再度入射し、最終的に
はポートjから射出する。αik,hjが、AWGを通過す
る信号に影響を与える減衰を示すとすると、即ち、αik
をポートiから入射しポートkから射出する信号に影響
を与える減衰、αhjをポートhから入射しポートjから
射出する信号に影響を与える減衰とすると、望ましくな
い寄与Xij(λk)によって発生する帯域内クロストー
クのレベル、言い換えると、ポートiからポートjに直
接伝送される、波長λkの信号の公称上相殺される部分
は、以下の式に等しい。
【0021】
【数1】
【0022】これは、ループバック経路p−q内を伝搬
する残留信号によるクロストークの寄与全ては、直接的
な寄与Xijと比較すると無視し得るためである。簡略化
のため、αik=αkj=αij=α、およびXij(λk)=
Xと仮定すると、市販のデバイスでは、(X/α)dB
25dBおよび(α)dB=5dBとすることが可能であ
ることを念頭に入れれば、図1の構成に対する帯域内ク
ロストークは、(X/α2dB=20dBに等しくなる
ことに着目した。これは、良好な信号対ノイズ比での伝
送を確保するには不十分な値である。
【0023】Photonics Technolog
y Letters、vol.6、No.10に発表さ
れたO.Ishida et al.(O.イシダその
他)による論文(1994年10月、pp1219〜1
221)は、「折り返し」(foldback)と呼ば
れる構成にAWGを用いた多元選択スイッチ(mult
iple−selection switch)につい
て記載している。言い換えると、他の出力からの信号、
したがって波長に関して既に選択された信号をAWGの
いくつかの出力に再挿入する。これは、複数本のファイ
バから成るブランチによって行い、ファイバ間でスイッ
チングを実行することにより、波長分割によって動作す
る2×2スイッチを得ることができる。各スイッチは、
一方の状態において、それが接続されているブランチで
はループバック構成を形成し、他のブランチでは折り返
し構成を形成する。折り返し構成における性能の方が、
ループバック構成によるそれよりも良かったことが、実
験によって証明された。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、光遠隔通
信ネットワークのノードにおいて、WDM信号を構成す
るチャネル全てに対して、損失の均衡化を可能としかつ
クロストーク・ノイズの最小化を可能とする構成で、所
望数のチャネルの抽出および/または再挿入あるいは処
理を行うモジュラー・フィルタを提供するという課題に
挑戦した。
【0025】即ち、N×N AWGを用い、「折り返
し」として先に記述した形式の効率的な構成を発明し
た。この構成では、N個の入力および出力を有し、した
がって各々少なくとも1つの波長を含むN個の信号を分
離可能なAWGにおいて、Q≦N/2個の出力を、各々
少なくとも1本のファイバから成るQ個のブランチによ
って残りのQ個の出力に接続する。前記ブランチを公称
上通過する波長または複数の波長の信号を透過させ、他
の波長の寄与を相殺するようなスペクトル応答を有する
少なくとも1つのフィルタを備えた信号プロセッサ・デ
バイスを、ブランチの少なくとも1つに接続する。
【0026】本出願人は、このようにすれば、AWGの
クロストークの大幅な低減が、特にその帯域内クロスト
ークにおいて得られることが分かった。再結合されたW
DM信号を等化する減衰器も、対象のブランチ内に備え
ることが可能である。必要であれば、信号プロセッサ
は、対応するブランチに信号を挿入および/または抽出
するデバイスを備える。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
光遠隔通信システムに関し、 −少なくとも2つの所定の波長から成る重複波長光信号
を送信可能な、少なくとも1つの送信局と、 −前記送信信号を光ファイバ伝送ラインに送出する波長
分割マルチプレクサと、 −前記送信信号を受信する少なくとも1つの受信局と、 −前記光ファイバ・ラインが、前記送信局および受信局
を接続し、 光信号を抽出および/または挿入し、および/または処
理するモジュラー・フィルタであって、 −前記ラインへの接続のための少なくとも2つの第1ポ
ートと、前記波長を分割するN個の第2ポートとを有す
る波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイス
と、 −前記N個の第2ポートの内2Q個を相互接続し、そこ
に前記波長を分割する、N/2以下の数Qのブランチ
と、を備えるモジュラー・フィルタと、から成り、前記
ブランチの少なくとも1つが、前記ブランチ内を巡回す
る波長の少なくとも1つのために、信号プロセッサ・デ
バイスを備えることを特徴とする。
【0028】具体的には、前記モジュラー・フィルタ
は、40dB未満の前記重複波長光信号の帯域内クロス
トークを混入させる。本発明の別の態様は、光信号の抽
出および/または挿入、および/または処理を行うモジ
ュラー・フィルタに関し、 −重複波長信号のための少なくとも2つの第1ポート
と、前記波長を分割するN個の第2ポートとを有する波
長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスと、 −前記N個の第2ポートの内2Q個を相互接続し、そこ
に前記波長を分割する、N/2以下の数Q個のブランチ
と、を備え、前記ブランチの少なくとも1つにおいて前
記ブランチ内を巡回する波長の少なくとも1つのため
に、信号プロセッサ・デバイスを備えることを特徴とす
る。
【0029】好ましくは、前記信号プロセッサ・デバイ
スは、波長選択フィルタを備える。あるいは、前記信号
プロセッサ・デバイスは、アッテネータを備える。特
に、前記信号プロセッサ・デバイスは、スイッチを備え
る。
【0030】好ましくは、前記信号プロセッサ・デバイ
スは、 −前記第2ポートの1つから少なくとも2つのブランチ
に前記信号の波長を分離可能な第1信号マルチプレクサ
/デマルチプレクサと、 −前記第2ポートの別の1つにおいて、前記2つのブラ
ンチおよびからの信号の前記波長を結合可能な第2マル
チプレクサ/デマルチプレクサと、 −前記2つのブランチおよびの少なくとも一方に接続さ
れたスイッチと、を備える。
【0031】あるいは、前記信号プロセッサ・デバイス
は、 −前記第2ポートの1つに注入された信号を、第1ブラ
ンチおよび第2ブランチに分割可能な第1信号分割デバ
イスと、 −前記第1ブランチにおいて、直列に接続された、第1
波長に同調させたフィルタおよびスイッチと、 −前記第2ブランチにおいて接続され、前記第1波長と
は異なる第2波長に同調させたフィルタと、 −前記第2ポートの別の1つに注入された信号を、2つ
のブランチおよびに分割し、外信号を再結合可能な第2
信号分割デバイスと、を備える。
【0032】好ましくは、前記N/2個のブランチは、
N/2個の遠隔第2ポートを相互接続するように、前記
デバイスに接続されている。具体的には、前記スイッチ
は、2つの入力ポートと、2つの出力ポートを備え、動
作信号に応答して、前記2つの入力の各々を通過した信
号を、選択的に前記2つの出力のいずれかに送出可能で
ある。
【0033】具体的には、前記波長マルチプレクサ/デ
マルチプレクサ・デバイスは、少なくとも2つの入力ポ
ートとN個の出力ポートとを有するAWGを備える。あ
るいは、前記信号プロセッサ・デバイスは、少なくとも
2つの入力ポートとN個の出力ポートとを有する追加の
AWGを備える。
【0034】本発明の更に別の態様は、重複波長遠隔通
信システムに光信号を発生するモジュラー・フィルタに
関し、 −広帯域信号を受信する少なくとも1つの第1ポート
と、前記信号を少なくともN個の波長に分割するN個の
第2ポートと、前記光チャネルの出力のための第3ポー
トとを有する波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ
と、前記波長マルチプレクサ/デマルチプレクサよりも
大きなスペクトル振幅を有する送信機と、を備え、前記
波長を分割し、前記N/2個の遠隔ポートを互いに関連
付けるように接続された、前記N個の第2ポートを相互
接続するN/2個のブランチを有することを特徴とす
る。
【0035】好ましくは、前記ブランチの少なくとも1
つにおいて、波長選択フィルタを接続する。あるいは、
前記ブランチの少なくとも1つにおいて、アッテネータ
を接続する。
【0036】具体的には、前記ブランチの少なくとも1
つにおいて、無線周波数変調器を接続する。具体的に
は、前記変調器は、光電変調器または音光変調器であ
る。
【0037】本発明の更に別の態様は、重複波長信号の
処理方法に関し、 −波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスの
入力ポートにある前記重複波長信号の波長を、N個の中
間ポート間で分割し、1つ以上の公称波長を各ポートに
関連付けるようにする段階と、 −前記分割した波長を、N/2以下の数のブランチに送
出する段階と、 −前記ブランチの少なくとも1つから、当該ブランチ内
で巡回する前記信号の少なくとも1つを抽出する段階
と、 −各ブランチにおいて、当該ブランチ内で巡回する前記
公称波長の信号を選択的にフィルタする段階と、 −これらの信号を、前記マルチプレクサ/デマルチプレ
クサ・デバイスの異なる中間ポートに再注入する段階
と、 −前記マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスの
出力において、前記信号を再度多重化する段階と、から
成ることを特徴とする。
【0038】具体的には、各ブランチに選択的にフィル
タする前記段階は、更に、前記ブランチ内で巡回する前
記信号を、各信号毎に所定量だけ減衰させる段階を含
む。具体的には、これらの信号を再注入する前記段階
は、これらの信号を合計N/2個の遠隔中間ポートに再
注入する段階を含む。
【0039】本発明の更に別の態様は、重複波長信号を
処理するN×N AWGにおいてクロストークを低減す
る方法に関し、 −重複波長信号を前記AWGの入力に送出する段階と、 −前記WDM信号の成分を、前記AWGのN個の出力ポ
ートに分割する段階と、 −前記分割した波長をN/2個のブランチに送出する段
階と、 −各ブランチにおいて、当該ブランチ内で巡回する公称
波長の信号を選択的にフィルタする段階と、前記N/2
個のブランチによって、これらの信号を同じAWGに再
注入する段階と、 −同じAWGによって、前記信号を多重化する段階と、 −前記AWGの出力から、前記再度多重化した重複波長
信号を抽出する段階と、から成ることを特徴とする。
【0040】更なる詳細は、添付図面を参照することに
より、以下の説明から得ることができよう。
【0041】
【発明の実施の形態】図2は、一例として、N個の入力
およびN個の出力を有する、AWG2を備えたモジュラ
ー・フィルタを示す。本発明の一例を提示するために、
FSR=N・Δλを有するN×N AWGを選択した。
Δλは、隣接するチャネル間の分離である。尚、本発明
によるフィルタは、あらゆる数の入力および出力を有す
るAWG型のデバイスを用いても、作成可能であること
を注記しておく。入力および出力の数は、フィルタによ
って処理すべき波長の数に関連する。即ち、ここでは一
例として、N×N AWGに基づき、互いに異なるN/
2ないしN個の波長を含むWDM信号上で動作可能なフ
ィルタの検討を行う。加えて、このフィルタは双方向性
であり、したがって入力は出力としても用いることがで
き、その逆も可能である。
【0042】本発明の目的上、重複波長光遠隔通信シス
テムにおいて光チャネルを抽出および/または挿入す
る、あるいは処理するモジュラー・フィルタは、少なく
とも2つのポート、重複波長信号の入力に1つおよび出
力に1つ、を有する波長マルチプレクサ/デマルチプレ
クサ、ならびに前記波長を分割するN個のポートを備え
ている。この動作は、AWGによって実行するが、同じ
機能を実行する他のデバイスも同様の方法で使用可能で
ある。
【0043】WDM信号は、このAWGの入力Aiの1
つに挿入され、それが含む波長に応じて、N個の入力の
内M個の間で分配される。ここでM=AWGのN/
2...Nである。
【0044】ブランチの各々は、光経路、例えば、光フ
ァイバで作った光経路から成る。ブランチBとAWGと
の間の光接続は、光ファイバで作ったブランチの場合、
「ピッグテーリング」(pigtailing)として
知られている公知の技法によって行う。同様に、AGW
の入力は、例えば、適切な「ピッグテーリング」によっ
て、AWGに接続されている光ファイバAj,Auのよう
な、光入力経路に光学的に接続されている。
【0045】コンポーネントの出力U1,U2...UN
は、N/2個のブランチB1,B2...BN/2によって
相互接続されている。その結果、「折り返し」構成と先
に定義したものを形成する。FSR=N・ΔλであるN
×N AWGの周期性のため、N個の可能な入力から入
力Aiを選択すると、出力間の波長の分配が決定され
る。限定としてではなく一例として提示する図2の構成
では、出力U1はブランチB1を通じて出力UN/2+1に接
続され、出力U2はブランチB2を通じて出力UN/ 2+2
接続され、出力UN/2はブランチBN/2を通じて出力UN
に接続されている。前記ブランチの各々には、信号プロ
セッサ・デバイスP1...PN/2がある。これは、WD
M信号を形成する個々の成分を抽出および/または挿入
するため、および/または処理するために用いることが
できる。例えば、このデバイスは、スイッチ、フィル
タ、1対の光ファイバ終端、減衰器、または更に別のA
WGを備える。かかるデバイスの例については、図3,
図5および図6に示す3つの対応する実施形態にしたが
って、以下の説明において詳細に記載する。
【0046】WDM信号は、残りの入力Auの1つにお
いて、AWGにおける二重通過の後に、全体的に再生さ
れる。入力ファイバAiおよびAuの選択、そして結果
的に出力間の接続の選択は、コンポーネントの特性に応
じて行えるという利点がある。その際、WDM信号を構
成する個々の波長における信号全てのAWG内部の経路
を計算し、フィルタの減衰全体を最適化し、かつこの減
衰を等しく全ての経路間で分配するように行う(最大の
均一性)。即ち、等距離出力Ai,Ai-N/2の対を相互接
続することが可能であるという利点がある。デマルチプ
レクサとして用いられるAWGコンポーネント(FSR
=N×Δλ。Nはポート数であり、Δλはチャネル間の
間隔である)は、例えば、2〜3dBの場合もある非均
一性を含む損失分布を有する。先に示した等距離出力の
対を有する構成は、処理すべきチャネル数がN/2以下
であってもN/2より多くても、適切にポートAiおよ
びAuを選択することによって、出力ポートにおける挿
入損失ILの非均一性を、デマルチプレクサのみとして
用いられるAWGコンポーネントのそれに対して、少な
くとも半分に減少させることができる。
【0047】加えて、接続ブランチB1,B2...B
N/2において適切なILを有する固定アッテネータを用
いることにより、異なる経路における挿入損失を保証す
ることも可能である(0.5dB未満まで)。当該ブラ
ンチに必要な波長のみ伝搬させるようにスペクトル応答
を有し、かつ較正されたILを有するデバイスを用いる
ことによって、損失を等化するだけでなく、クロストー
クの寄与を抑制することも可能である。
【0048】これを達成するために、以下から成る手順
を用いる。−AWGの完全なスペクトル特性決定(例え
ば、N×N型の場合、N2スペクトル応答が得られ
る)、およびコンポーネント(例えば、スイッチ、アッ
テネータ、およびフィルタ)の特性決定。
【0049】−AWGの出力ポートを接続することによ
って(ブランチ内には他のコンポーネントは全く存在し
ない)、ILおよび帯域内クロストークに対する寄与に
関して、1対のポートAiおよびAuに応じて得ること
ができる、可能な構成全てのシミュレーション。
【0050】−ILおよびクロストークに対する寄与に
関する、最適な構成の選択。1対のポートAiおよびA
uは、最小の非均一性で最小のチャネル間損失(cha
nnel−by−channel insertion
loss)を与えるものである。また、クロストーク
に対する寄与が、モジュールを接続するシステムが許容
する値を超過しないことを確認するチェックも行う(例
えば、ホモダイン帯域内クロストークでは、最悪の場合
(同相の寄与の和)は<−35dBである)。
【0051】−選択したコンポーネントのループ経路に
沿った挿入。どのチャネルがILの最大値を有するかに
ついて判定することが必要であり、それに対して、他の
各チャネルにおけるILの差を計算する。
【0052】モジュラー・フィルタの性能が、クロスト
ークの寄与を抑制することも必要な場合、ブランチ
1,B2...BN/2に沿って、AWGのチャネル帯域
幅以上の帯域幅を有するフィルタを接続することが可能
である。これは、フィルタのスペクトル特性が、AWG
の二重通過のために得られる性能に対して、Auの出力
におけるチャネルの帯域を減少させないようにしなけれ
ばならないからである。最大帯域幅および帯域外プロフ
ァイルは、要求されるクロストーク寄与の抑制によって
異なる。
【0053】例えば、各波長毎に、チャネル間間隔が1
00GHzのモジュラー・フィルタに200GHz格子
干渉フィルタを用いる場合、排除できないクロストーク
に対する寄与(言い換えると、ポートAiからAuへの
直接クロストークによるもの、および信号とは逆方向に
同じブランチBiに沿って伝搬する、同じ波長の寄
与)、および隣接するブランチBj-1およびBj+1に沿っ
て伝搬する寄与があり、約10dB更に減衰されること
を考慮する必要がある。この選択によって、フィルタの
帯域幅は、100GHz間隔の隣接する波長が中心波長
に対して9〜10dB減衰され、200GHz間隔の隣
接する波長が約35dB減衰するというようになる。し
たがって、残りのブランチに沿って伝搬する帯域内クロ
ストークに対する寄与は、完全に無視することができ
る。
【0054】前述のようなフィルタは、一方が送信用そ
して他方が受信用の2つの端末局を備える重複波長遠隔
通信システムに接続することができる利点がある。即
ち、送信局は、1つの波長毎に1つの光信号送信機をN
>1個備えている。
【0055】各送信局の信号に用いられる独立した波長
の数Nは、送信に使用可能な光チャネルの数に対応し、
遠隔通信システムの特性に応じて選択することができ
る。送信局に含まれる光送信機は、システム要件に応じ
て、直接変調または外部変調を行う送信機である。これ
らの要件は、特に、システムの光ファイバの色分散、そ
れらの波長、および指定された伝送速度に関係付けるこ
とができる。
【0056】送信局の各送信機の出力は、対応するマル
チプレクサに接続され、マルチプレクサは、対応する光
信号を結合し、それらを光パワー増幅器の入力に接続さ
れた単一の出力に送出する。一般に、マルチプレクサは
受動光デバイスであり、これによって、対応する光ファ
イバに沿って伝送される光信号は単一のファイバに重畳
される。この種のデバイスは、例えば、融解ファイバ、
平面光学部品、微小光学部品、および同様のカプラで構
成される。
【0057】適したカプラの一例として、米国カリフォ
ルニア州サンホセ、Lundy Ave1885のE−
Tek Dynamics Inc.(イーテック・ダ
イナミックス社)がSMTC2D00PH210という
製品名で販売するカプラがある。
【0058】パワー増幅器は、送信局が発生した信号の
レベルを、受信局の前、または端末において十分なパワ
ー・レベルを維持する増幅手段の前に介挿された次の光
ファイバを通過するのに十分な値にまで高め、要求され
た伝送品質を保証する。
【0059】本発明の目的上、および前述の用途には、
適切なパワー増幅器は、例えば、13.5ないし−3.
5dBmの入力パワー、および少なくとも13dBmの
出力パワーを有する市販型の光ファイバ増幅器である。
【0060】適切な型番の例には、エルビウムをドープ
したアクティブ光ファイバを用いたTPA/E−MWが
あり、本出願人が販売している。パワー増幅器の各々
は、次に、対応する1本の光ラインに接続される。この
光ラインは、通常、適切な光ケーブル内に挿入された、
ステップ・インデックス型の単一モード光ファイバから
成り、数十(または数百)キロメートルの長さを有す
る。例えば、以下で説明する増幅手段および先に示した
パワー・レベルでは、約100キロメートルである。
【0061】前記複数本の光ラインの各々の終端には、
光信号を増幅するための1つ以上の中間局がある。各局
は、ライン増幅器を備えており、このライン増幅器は、
ファイバに沿って伝達中に減衰した信号を受信し、複数
本の対応する後続の光ラインに供給するのに十分なレベ
ルにそれを増幅し、適宜前置増幅器または更に別の増幅
局に到達するまでに必要な全伝送距離をカバーすること
ができる。「前置増幅器(preamplifie
r)」という用語は、本発明の関連においては、最後の
光ラインにおける損失、および後続のデマルチプレクサ
段における挿入損失を補償し、受信局に入る信号がデバ
イスの感度に適したパワー・レベルを有するように設計
された増幅器を意味することとする。また、前置増幅器
は、信号のダイナミックスを制限する機能も有し、受信
機に入ってくる信号のパワー・レベルの変動を、伝送ラ
インから到達する信号のパワー・レベルの変動に対して
減少させる。この前置増幅器としての使用に適した前置
増幅器の一種は、例えば、−20ないし−9dBmの全
入力パワー、および0〜6dBmの出力パワーを有す
る、市販型のエルビウム・ドープ・アクティブ光ファイ
バを用いた光増幅器である。
【0062】適切な型番の例は、本出願人が市販するR
PA/E−MWである。前置増幅器の出力において多重
化された光信号は、対応するデマルチプレクサに到達す
る。デマルチプレクサは、これらの信号を分離し、対応
する波長に応じてこれらをN本の出力光ファイバに送出
する。次に、信号は、受信局内にある、対応するN個の
受信機に伝送される。本発明の伝送システムにおける使
用に適したデマルチプレクサの一例は、本出願人が出願
した欧州特許出願第854601号に記載されているデ
マルチプレクサである。
【0063】送信する光信号が、記載した接続に対して
指定されている伝送特性とは異なるそれ自体の伝送特性
(波長、変調形式、パワー等)を有する信号源によって
発生された場合、各送信局は、送信局が発生した光信号
を受信し、それらを検出し、伝送システムに適した新た
な特性を有する信号を発生し直し、それらをマルチプレ
クサに送出することができるインターフェース・ユニッ
トを備えている。
【0064】本出願人名義の米国特許第5,267,0
73号は、特に、着信光信号を光伝送ラインに適した形
態に変換可能な送信アダプタと、送信信号を受信ユニッ
トに適した形態に再変換可能な受信アダプタとを備え
た、インターフェース・ユニットについて記載してい
る。
【0065】本システムにおける使用では、送信アダプ
タは、出力信号発生源として、外部変調レーザを備える
ことが望ましい。本光ファイバ遠隔通信システムは、通
信信号を対象としユーザに使用可能としたチャネルに加
えて、サービス信号の伝送に独立したチャネルを備えて
いる。サービス信号を対象とするチャネルを備えたシス
テムは、本出願人名義の米国特許第5113459号に
記載されている。
【0066】これらのサービス信号は、様々な種類があ
り得る。例えば、警報システム用の信号、リピータや増
幅器のようなラインに沿って配置されている機器の監視
または動作のための信号、またはラインの一点およびラ
インの中間または端末局において作業する保守要員間の
通信のための信号がある。
【0067】したがって、これらの場合、通信ライン内
に更に多くの信号を導入する必要がある。これらの信号
は、中間局または端末局において受信し、注入すること
ができる。これらのサービス信号は、通信波長とは著し
く異なる波長で伝送される。言い換えると、適切なダイ
クロイック・カプラによって分離可能な波長である。
【0068】サービス信号の光ラインへの注入およびサ
ービス信号の光ラインからの抽出は、前述のように、ラ
インの端末局およびライン増幅器において実行すると都
合が良いが、ダイクロイック・カプラおよび対応するサ
ービス信号受信および送信局を、光ファイバラインのい
ずれか他の必要とされる位置に導入することも可能であ
る。
【0069】光増幅器は、通常、希土類をドープした少
なくとも1本のアクティブ・ファイバから成り、ポンピ
ング波長の放射光線の供給に応答して、重複波長伝送信
号を増幅することができる。
【0070】このポンピング波長は、伝送信号の波長と
は異なり、前記アクティブ・ファイバの少なくとも1つ
のポンピング源によって生成される。ポンピング源が有
する光パワーは、増幅器が配置されている局の制御ユニ
ットによって制御することができる。一例として、この
ポンピング源はレーザとすることができる。また、増幅
器は、前記ポンピング光線および前記伝送信号をアクテ
ィブ・ファイバ内に送出する結合デバイスも備えてい
る。
【0071】本発明によるモジュラー・フィルタは、中
間増幅局において、前記ラインに沿って接続することが
でき、1つ以上の光チャネルに対する抽出および/また
は挿入を可能にするという利点がある。図3は、信号プ
ロセッサ・デバイスPの一実施形態を示す。信号プロセ
ッサ・デバイスPは、2つの入力I1,I2および2つの
出力E1,E2を有するスイッチSを備えている。スイッ
チSは、適切な動作信号に応答して、2つの入力I1
2の各々を通って出力E1,E2にそれぞれ信号を選択
的に送出することができる。入力I1は、データ・エレ
メントによって変調された光信号(図には示されていな
い)の信号源、例えば、光変調器と連動可能なレーザ・
ダイオード、に接続するのに適している。出力E2は、
光信号を、同じ情報を搬送する電気信号に変換可能な光
受信機に接続するように設計されている。したがって、
このスイッチは2つの動作状態を有する。その一方の場
合では、指定された動作信号によって決定され、入力I
1に挿入された波長λiの信号が出力E2に送られ、入力
2に挿入された信号λi’が出力E1に送られる。第2
の場合では、異なる動作信号により、同じ入力信号が出
力において反転される。また、このスイッチは、選択的
フィルタ4に直列に接続されている。フィルタ4は、対
象のブランチに必要な波長を伝搬できるようなスペクト
ル応答を有し、更に、WDM信号の成分の等化について
前述したように較正された減衰を有する。この目的に適
したフィルタは、波長選択フィルタであり、例えば、特
定の波長を透過しそれ以外の全てを反射するファイバ内
格子(in−fiber grating)である。こ
の目的に適した更に別の形式のフィルタは、例えば、微
小光学技術および干渉フィルタによって作成したフィル
タである。
【0072】これらのデバイスは、最小のILを有する
スイッチを最大のILを有するチャネルの波長に割り当
てるように選択するとよい。この経路は、AiからAu
に挿入損失ILmaxをもたらす。残りの各波長毎に、I
maxと、AWG内の伝達による挿入損失との差にでき
るだけ近いILを有するコンポーネントを接続する。ス
イッチSは、アッテネータAに直列に接続する。アッテ
ネータAのIL値は、前述の手順によって選択する。あ
るいは、スイッチSは、公称上(nomimally)
ブランチ内を巡回する波長以外の波長における寄与を排
除するような帯域幅を有するように選択されたフィルタ
Fに接続する。
【0073】記載中の例では、スイッチは、チャネルに
対するWDM信号の抽出および挿入の機能を実行するた
めに用いられる利点がある。この場合、抽出される波長
λiは、再挿入される波長λi’と公称上等しくなければ
ならない。
【0074】この機能に適したスイッチは、フィルタを
接続するシステムの具体的な特性に適合しなければなら
ず、したがってスイッチング・レートは、システムが異
常を検出する前に許される、ライン内の信号割込の最大
期間に直接依存する。例えば、SDH通信規格では、こ
の期間は最大50msecであり、したがってスイッチ
は、非常に高いスイッチング・レートを有さなければな
らない。例えば、熱光スイッチ(thermal−op
tical switch)は、約2msecのスイッ
チング・レート、および0.5dB未満の挿入損失を与
えるが、その分離はさほど高くなく、15ないし27d
Bである。
【0075】光機械型スイッチでは、約10msのスイ
ッチング時間、約0.5dBの挿入損失、および50d
Bよりも高い分離が得られる。図4は、ブランチの各々
に、図3に示した形式の信号プロセッサ・デバイスを備
えた実施形態におけるモジュラー・フィルタの動作回路
を示す。
【0076】このフィルタは、最大N/2個の波長(各
チャネル毎に1チャネルのみ)を有するWDM信号を処
理することができる。異なるチャネル・プロセッサを用
いることにより、「折り返し(fold back)」
構成のN×N AWGを使用を拡張し、Nチャネルまで
処理可能とする。尚、WDM信号の波長数をMとし、N
/2<M≦Nとすると、「折り返し」経路を形成するブ
ランチBiのM−N/2において逆方向に伝搬する、異
なる波長λiおよびλi+N/2のチャネルが2つあることを
注記しておく。
【0077】図5は、モジュラー・フィルタの容量をN
/2からNチャネルに拡張可能な利点を有する信号プロ
セッサ・デバイスPの一実施形態を示す。このプロセッ
サは、ポートH1からの異なる波長λiおよびλi+N/2
1およびR2信号を、2つのブランチに分離する第1波
長マルチプレクサ/デマルチプレクサM1と、2つのブ
ランチR1,R2の信号をポートH2において再結合する
第2波長マルチプレクサ/デマルチプレクサM2とを備
えている。図3に示し先に説明した形式のスイッチS
は、所与の波長の信号をブランチから抽出することおよ
びブランチに再挿入することができ、2つのブランチR
1,R2の各々に配置されている。
【0078】したがって、このデバイスでは、逆方向に
伝達し、第1の場合にはポートH1において挿入され、
第2の場合ではポートH2において挿入される、異なる
波長λiおよびλi+N/2の2つの対応する光信号を有する
2つの信号が、第1の場合(λi)ではブランチR1に沿
って送出され、第2の場合(λi+N/2)ではブランチR2
に沿って送出される。前記ブランチの各々では、対応す
るスイッチSによって信号の抽出および挿入が行われ
る。処理された信号は、対応するポートH2(λ1)およ
びH1(λi+N/2)に送出される。
【0079】尚、図5の信号プロセッサ・デバイスの動
作は双方向であることを注記しておく。即ち、AWGは
本質的にこの特性を有するコンポーネントであるので、
これらのプロセッサを用いるモジュラー・フィルタも必
ず双方向性となる。これは、波長λiおよびλi+N/2の信
号は互いに逆方向に伝達するからである。第1波長マル
チプレクサ/デマルチプレクサM1は波長λiの信号をブ
ランチR1に沿って送出し、存在し得る他の全成分を抑
制する。逆方向では、第2波長マルチプレクサ/デマル
チプレクサM2が、信号λiとは逆方向に、ブランチR2
に沿って波長λi +N/2の信号を送出し、存在し得る他の
全成分を抑制する。
【0080】図6は、図5における信号プロセッサ・デ
バイスPの代替実施形態を示す。この信号プロセッサ・
デバイスPは、2つの信号分割/結合デバイスD1,D2
を備えており、それぞれ、ブランチR1,R2に沿ってポ
ートH1から到達する信号およびポートH2から逆方向か
ら到達する信号のパワーを分割する。波長λi+N/2に同
調させたフィルタFi+N/2および図3に示した形式のス
イッチSが、ブランチR1に直列に接続されている。図
3に示した形式のスイッチSおよび波長λiに同調させ
たフィルタFiを、ブランチR2に直列に接続する。次
に、デバイスD1,D2は、R1,R2からの信号を、それ
ぞれ、出力H1,H2において再結合するように動作す
る。その結果、ポートH1において挿入された波長λ1
有する信号は双方のブランチR1,R2に分割される。ブ
ランチR1には、信号λi+N/2の波長に同調させたフィル
タがあり、したがって、信号λiがスイッチSiに到達す
る前に、この信号を抑制する。ブランチR2では、信号
λiが前述のようにスイッチSによって処理され、無変
化のままフィルタFiを通過し、D2を介して出力H2
ら現れる。λi+N/2の信号は、経路R1に沿って同様に処
理され、経路R2において抑制される。信号分割/結合
デバイスD1,D2は、例えば、融解ファイバまたは平面
光学部品のデバイダ(planar optics d
ivider)である。
【0081】フィルタFi,Fi+N/2は、例えば、ファイ
バ内格子を用いた波長選択型であり、特定の波長を透過
させ、残りの全てを反射する。この目的に適した他の形
式のフィルタには、例えば、微小光学技術および干渉フ
ィルタによって製作したフィルタがある。
【0082】図5および図6に示した前述の実施形態で
は、本発明にしたがってクロストークを抑制するフィル
タ(図5ではM1,M2、図6ではFi,Fi+N/2)があ
る。図5に示した実施形態では、波長マルチプレクサ/
デマルチプレクサM1,M2が、各々その伝搬方向でこの
ブランチ内を巡回する2つの波長を分離し、他の全てを
大幅に抑制する。同様に、図6に示す実施形態では、フ
ィルタFi,Fi+N/2は、公称上ブランチ内を巡回する波
長、即ち、λi+N/2,λi以外の波長の信号全てを抑制
し、その結果、クロストークを大幅に削減し、AWGへ
の挿入の後再度多重化された信号を等化する。
【0083】図7は、図5における形式の信号プロセッ
サ・デバイスを備え、N個の波長上で動作する実施形態
におけるモジュラー・フィルタの動作回路を示す。この
場合も、入力および出力は、λiが出力Uiにおいて得ら
れるように選択する。図5に示した形式の信号デバイス
をj個<N/2用いることによって、そして図3に示し
た形式の別の信号処理デバイスを、例えば、N/2−j
個用いることによって、同様に、N/2+j個の所定の
波長で動作可能なモジュラー・フィルタを構築すること
が可能である。
【0084】これまでの構成全てにおいて、チャネルを
抽出しそれらをラインに再挿入する動作が、ラインに沿
って伝達する全チャネル上で実行されず、その結果信号
プロセッサPがブランチB全てに接続されていない場
合、または減衰率が互いに異なる複数のプロセッサPが
いずれかのブランチに存在する場合、抽出されるチャネ
ルに生ずる損失をパワーに関して平衡させるためには、
プロセッサ・デバイスPを含まないブランチに、アッテ
ネータを接続し、出力チャネルを均衡させた状態に維持
するようにその減衰を決定することができる。また、同
様のアッテネータは、抽出されるチャネルまたは挿入さ
れるチャネルと関連付け、後の使用に応じてそれらのパ
ワーを適応化させることも可能である。
【0085】図5および図6に示しこれまでに説明した
1つ以上のブランチに存在する信号プロセッサ
1...PN/2は、当該ブランチ内を両方向に伝達する
信号を抽出および挿入することができる。
【0086】記載中の構成は、N×N AWGを用い、
AWGのポート数Nよりも大きな数Mのチャネルを処理
する場合にも拡張可能であるという利点がある。これ
は、本発明によるフィルタの有利な特徴がそのモジュー
ル性にあることによる。「折り返し」構成は、重複段
(multiple−stage)構成に接続したカス
ケード状AWGを使用することを可能にする。各折り返
し経路(図2のBi)毎に個々にまたは対になって互い
に分離され、したがって図3、図5または図6における
プロセッサ・ユニットと同様の1つ以上のプロセッサ・
ユニットによって処理されたチャネル全てが、折り返し
状に出力が接続された最終段において得られるまで、各
段において、チャネルはサブ重複(sub−multi
ple)チャネルを含むグループに分割され、このAW
G段に入る。分離は徐々にある段から次の段に行われて
いく。この実施形態では、異なる波長のN個の成分を有
するWDM信号を処理するためには、ポート数がNi
AWGを用いる必要がある。この数Niは、チャネルの
数Mよりもかなり小さく(<=M/2)、したがってこ
の構成は、任意に大きな数のチャネルを有するWDM信
号にも拡張可能である。
【0087】図8は、8個の異なる成分λ1...λ8
ら成るWDM信号を用いて、一例として例示するこの形
式の構成を示す。この構成では、出力Ni=4を有する
AWGが3つあり、更に図5による信号プロセッサ・デ
バイスが4つある。即ち、第1段は、FSR=4・Δλ
4のAWG4を含み、Δλ4は、前記AWGの入力におけ
るWDM信号のチャネル間の間隔である。WDM信号
は、このAWGの入力A 1に送られ、再処理され、挿入
および抽出の後、ポートA3から射出する。このAWG
はチャネルを出力U1...U4の各々において、N/2
対のチャネルに分離する。最初の2対の信号λ1,λ5
よびλ3,λ7の各々は、第2AWG6の入力に送られ、
AWG6は、AWG4の2倍の間隔を有するビームに作
用する。この第2AWGは、FSR2=4xΔλ6を有
し、Δλ6=2・Δλ4である。同様に、信号対λ2,λ6
およびλ4,λ8の各々は、更に別のAWG8の入力に送
られる。AWG8の間隔特性およびSFRは、AWG6
のそれと同様である。2つのAWG6,8はフィルタの
第2段を形成し、それらの出力において、「折り返し」
型の接続を有し、これらに沿って2つのチャネルが逆方
向に伝搬し、次いで図5または図6に示したような信号
プロセッサ・デバイスによって処理される。信号プロセ
ッサ・デバイスは、図7におけるフィルタを参照しなが
ら説明したのと同様にチャネルの抽出および挿入を行
う。
【0088】本発明による「折り返し」型構成は、前述
の「ループバック」型構成と比較して、単にチャネル損
失の均一性が高いフィルタを得るだけでなく、クロスト
ーク性能についてもかなりの利点を提供することができ
る。
【0089】図9は、「折り返し」型構成のチャネルの
概略的な経路を示す。ここでは、WDM信号はポートi
において挿入され、最初にAWG2に入射し、その後、
波長λkを有する信号はポートkから射出し、ブランチ
k−hによって、ポートhにおいてAWGに再挿入され
る。再生されたWDM信号は、次にポートjから射出
し、帯域内クロストークによって発生したノイズ寄与全
ても含む。
【0090】図1と比較すると、重大性が大きい帯域内
クロストーク寄与の全ては二次であること、言い換える
と、信号が公称上相殺される経路に沿った二重通過によ
って発生されたものであることが証明できる。加えて、
図5または図6に示す形式の信号プロセッサ・デバイス
を用いることにより、図9に示す寄与Xjp,qj(λk)を
全て防止するように、図5に示す波長マルチプレクサ/
デマルチプレクサM1,M2および図6に示すフィルタF
iおよびFi+N/2のスペクトル応答を選択することができ
る。Xjp,qj(λk)は、ポートiから別の汎用ポートp
に送られ、ブランチp−qによってポートqにおいてA
WGに再挿入されるとき、同じ波長の信号に出力ポート
jにおいて重畳される波長λkにおけるノイズ寄与を表
わす。
【0091】したがって、「折り返し」型回路における
帯域内クロストークの支配的な寄与は、次の式で表わさ
れる。
【0092】
【数2】
【0093】第1の寄与は、「逆経路(inverse
path)」と呼ばれるものによると定義される。逆
経路とは、言い換えると、ブランチBにおける同じ波長
の信号と逆方向の、波長λkの信号の一部が辿る経路で
ある。第2の寄与は、入力−出力の方向性によるもので
ある。言い換えると、公称上相殺され、入力ポートから
出力に直接結合される、波長λkの信号の一部である。
【0094】一般に、xih(λ),Dij(λ)およびα
jkは、AWGの動作帯域におけるインデックスや波長の
変動には無関係に、ほぼ均一である。典型値を、それぞ
れx,Dおよびαで表わす。
【0095】市販のデバイスにおいてD,αおよびX/
αの典型値を仮定すると、双方の寄与が30dB大き
く、したがってそれらの効果は無視し得ることが分か
る。何故なら、本システムの限界(critical
limit)は約25dBと推定されるからである。
【0096】図10に示す構成を有するモジュラー・フ
ィルタを、実験の目的で作成した。これは、図4および
図7に示す回路の組み合わせの一実施形態である。この
モジュラー・フィルタは、PIRI(米国)が製造し
た、狭帯域型8×8AWG2(3dBにおける帯域が、
チャネル間隔の40%に等しい)から成り、間隔が1.
6nm(200GHz)で波長を処理することができ、
AWGのFSRは、8×1.6=12.8nmである。
このように作成したモジュラー・フィルタの入力および
出力に選択したポート数は、それぞれ2および6であ
る。入力および出力と同じ側に位置するAWGのその他
のポートは、望ましくない反射を防止するために、アダ
プタ3で終端させてある。
【0097】実験に用いたWDM信号は、1.6nm離
間した5つのチャネルから成り、以下の波長を有する
(単位はnm)。 λ1:1550.92 λ2:1552.52 λ3:1554.13 λ4:1555.75 λ5:1557.36 入力および出力をこのように選択すると、図10に示す
ように、AWGの出力において、次の接続が形成され
る。
【0098】U5−U1(λ1,λ5);U6−U
2(λ2);U7−U3(λ3);U8−U4(λ4) 折り返しブランチの1つには、それを相対する伝搬方向
に通過する2つのチャネルを有するものがあるので、図
5に示した形式のプロセッサ・デバイスをこのブランチ
に用い、一方他のブランチ全てには、図3に示した形式
のデバイスで十分である。
【0099】即ち、ブランチ5−1は、ポート5からポ
ート1に伝搬する波長λ1、および逆方向に伝搬する波
長λ5を有する。他の波長は、以下に示すように他のブ
ランチによって処理される。
【0100】λ2:U6からU2 λ3:U7からU3 λ4:U8からU4 2つの波長を有するブランチに用いるプロセッサ・デバ
イスP’は、図11に示すように構成する。用いるWD
Mユニット5,7(マルチプレクサ/デマルチプレク
サ)は、JDSが販売する干渉デバイスである。即ち、
図12は、中央波長がλ1のマルチプレクサ/デマルチ
プレクサ・デバイス5の伝達関数を示す。反射挿入損失
(IL)を曲線121で示し、伝送挿入損失を曲線12
2で示す。
【0101】モジュラー・フィルタの他のブランチに用
いられている、図10におけるスイッチ13と同様の光
スイッチ9,11は、同様にJDSが販売する2×2光
機械型のスイッチである。通過ブランチにおいて測定し
た信号の光学損失(図11において、λ1に対してR1
λ5に対してR2)は、2.3dBである。
【0102】公称上分離されたブランチを信号が通過す
ることによって発生する帯域内クロストーク(図11に
おいて、λ5に対してR1,λ1に対してR2)は、4
0.7dBである。
【0103】図10を参照すると、2dBの値を有し、
TELE.S(イタリア)が生産する固定アッテネータ
15を、単一波長を有するブランチに、スイッチに直列
に導入し、図5に示した形式のプロセッサを含むブラン
チに対する、これらのブランチの損失を均衡化する。
【0104】モジュラー・フィルタについて測定した性
能を、以下の表1に纏める。表において、ILは光入力
−出力経路の損失、XTLは図9に示す「逆経路」と呼
ばれるものによる2次の帯域内クロストーク寄与、DX
Tは入力および出力間の方向性によるものである。
【0105】
【表1】
【0106】全てのチャネルにおいて損失は均一であ
り、帯域内クロストーク寄与はシステムの限界よりもか
なり良いことが分かるであろう。代替構成では、本発明
によるモジュラー・フィルタは、N/2個の折り返しブ
ランチBIをN個の出力上に有し、N/2離れて位置す
る遠隔ポートに相互接続するように配置してもよい。こ
の場合、ブランチには、信号プロセッサ・デバイスはな
い。これらのブランチは、1つのポートから離れた信号
を、対応するブランチによってそれに接続されたポート
に戻す。広帯域光源をAWGの入力ポートの1つに接続
する場合、この光源は、AWGよりも大きなスペクトル
幅を有することが好ましく、重複波長信号が残りの入力
ポート上で発生する。この信号の成分は、AWGのスペ
クトル応答によって決定される。
【0107】この構成を図13に示す。この図では、広
帯域送信機Tは、N×N AWG2の入力ポートに接続
されており、N×N AWG2のN個の出力ポート
1...UNは先に説明した折り返し構成に接続され
て、N/2個のブランチB1...BN/2を形成する。本
発明によれば、これらのブランチの各々において、信号
プロセッサ・デバイスP1...PN/2がある。信号プロ
セッサ・デバイスは、当該ブランチに必要な波長が伝搬
することができるようなスペクトル応答、および損失の
等化に加えて、クロストーク寄与の抑制が可能となるよ
うに較正された挿入損失アッテネータまたはフィルタを
備えている。したがって、AWGを折り返し構成に用
い、更に広帯域光源を用いることによって、重複波長信
号を発生することが可能となる。
【0108】加えて、無線周波数のデータ・エレメント
をブランチ内で巡回する信号に重畳する変調器を各折り
返しブランチBi内または代わりにブランチの一部のみ
に、有利な方法で接続すれば、遠隔通信ライン用の重複
波長信号送信機が得られる。前記変調器は、外部変調器
である。言い換えると、既存の光信号上に情報が重畳さ
れる変調器である。この場合、信号はブランチ内を巡回
する。この目的に適した形式の公知の変調器には、例え
ば、光電変調器、特に、マッハ・ツエンダー型変調器、
あるいは光吸収変調器、または音光変調器がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による、クロストーク経路を示す、
「ループバック」型の構成におけるAQGの概略的な回
路を示す図である。
【図2】本発明による、個々の光チャネルを処理するモ
ジュラー・フィルタの概略的な回路を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態による、光チャネルを抽出
および/または挿入する信号プロセッサ・デバイスを示
す図である。
【図4】図3に示す信号プロセッサ・デバイスを備え
た、図2に示すモジュラー・フィルタの動作回路を示す
図である。
【図5】本発明による別の実施形態による、光チャネル
を抽出および/または挿入する信号プロセッサ・デバイ
スを示す図である。
【図6】本発明の別の実施形態による、光チャネルを抽
出および/または挿入する信号プロセッサ・デバイスを
示す図である。
【図7】図5に示す信号プロセッサ・デバイスを備え
た、図2に示すモジュラー・フィルタの動作回路を示す
図である。
【図8】本発明の更に別の実施形態による、複数の段を
有する、光チャネルを抽出および/または挿入するモジ
ュラー・フィルタを示す図である。
【図9】クロストーク経路を示す、「折り返し」型構成
のAWGの概略的な回路を示す図である。
【図10】本発明による、光チャネルを抽出および/ま
たは挿入するモジュラー・フィルタの実験的実施形態の
回路を示す図である。
【図11】図5の回路による、光チャネルを抽出および
/または挿入する信号プロセッサ・デバイスの実験的実
施形態の回路を示す図である。
【図12】図11の回路に用いる波長結合(分割)デバ
イスのスペクトル応答を示す図である。
【図13】本発明によるモジュラー・フィルタを用いた
WDM信号の送信機を示す図である。
【符号の説明】
2,4,6,8 AWG 3 アダプタ 5,7 WDMユニット(マルチプレクサ/デマルチ
プレクサ) 9,11 光スイッチ 13 スイッチ 15 固定アッテネータ 121 反射挿入損失(IL) 122 伝送挿入損失を曲線 A 入力(光ファイバ) B ブランチ D 信号分割/結合デバイス E 出力 F フィルタ H ポート I 入力 M 波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ N 出力 p 汎用ポート P 信号プロセッサ・デバイス R ブランチ信号 S スイッチ U コンポーネント出力 λ 波長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591011856 Pirelli Cavi e Sist emi S.p.A (72)発明者 シモーナ・スコッティ イタリア共和国パヴィーア,27058 ヴォ ゲーラ,ヴィア・ピ・ミッカ 8

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光遠隔通信システムであって、 −少なくとも2つの所定の波長から成る重複波長光信号
    を送信可能な、少なくとも1つの送信局と、 −前記送信信号を光ファイバ伝送ラインに送出する波長
    分割マルチプレクサと、 −前記送信信号を受信する少なくとも1つの受信局と、 −前記光ファイバ・ラインが、前記送信局および受信局
    を接続し、 −光信号を抽出および/または挿入し、および/または
    処理するモジュラー・フィルタであって、 −前記ラインへの接続のための少なくとも2つの第1ポ
    ートと、前記波長を分割するN個の第2ポートとを有す
    る波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイス
    と、 −前記N個の第2ポートの内2Q個を相互接続し、そこ
    に前記波長を分割する、N/2以下の数Qのブランチ
    と、を備えるモジュラー・フィルタと、から成り、前記
    ブランチの少なくとも1つが、前記ブランチ内を巡回す
    る波長の少なくとも1つのために、信号プロセッサ・デ
    バイスを備えることを特徴とする光遠隔通信システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシステムにおいて、前記
    モジュラー・フィルタが、40dB未満の前記重複波長
    光信号の帯域内クロストークを混入させることを特徴と
    するシステム。
  3. 【請求項3】 重複波長光遠隔通信システムにおいて、
    光信号の抽出および/または挿入、あるいは処理を行う
    モジュラー・フィルタであって、 −重複波長信号のための少なくとも2つの第1ポート
    と、前記波長を分割するN個の第2ポートとを有する波
    長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスと、 −前記N個の第2ポートの内2Q個を相互接続し、そこ
    に前記波長を分割する、N/2以下の数Qのブランチ
    と、 を備え、前記ブランチの少なくとも1つにおいて、前記
    ブランチ内を巡回する波長の少なくとも1つのために、
    信号プロセッサ・デバイスを備えることを特徴とするモ
    ジュラー・フィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のモジュラー・フィルタに
    おいて、前記信号プロセッサ・デバイスが、波長選択フ
    ィルタを備えることを特徴とするモジュラー・フィル
    タ。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のモジュラー・フィルタに
    おいて、前記信号プロセッサ・デバイスが、アッテネー
    タを備えることを特徴とするモジュラー・フィルタ。
  6. 【請求項6】 前出の請求項のいずれか1項記載のモジ
    ュラー・フィルタにおいて、前記信号プロセッサ・デバ
    イスが、スイッチ(S)を備えることを特徴とするモジ
    ュラー・フィルタ。
  7. 【請求項7】 請求項3ないし5のいずれか1項記載の
    モジュラー・フィルタにおいて、前記信号プロセッサ・
    デバイスが、 −前記第2ポートの1つ(H1)から少なくとも2つの
    ブランチ(R1)および(R2)に前記信号の波長を分離
    可能な第1信号マルチプレクサ/デマルチプレクサ(M
    1)と、 −前記第2ポートの別の1つ(H2)において、前記2
    つのブランチ(R1)および(R2)からの信号の前記波
    長を結合可能な第2マルチプレクサ/デマルチプレクサ
    (M2)と、 −前記2つのブランチ(R1)および(R2)の少なくと
    も一方に接続されたスイッチ(S)と、を備えることを
    特徴とするモジュラー・フィルタ。
  8. 【請求項8】 請求項3ないし5のいずれか1項記載の
    モジュラー・フィルタにおいて、前記信号プロセッサ・
    デバイスが、 −前記第2ポートの1つ(H1)に注入された信号を、
    第1ブランチ(R1)および第2ブランチ(R2)に分割
    可能な第1信号分割デバイス(D1)と、 −前記第1ブランチ(R1)において、直列に接続され
    た、第1波長に同調させたたフィルタ(Fi)およびス
    イッチ(S)と、 −前記第2ブランチ(R2)において接続され、前記第
    1波長とは異なる第2波長に同調させたフィルタ
    (Fj)と、 −前記第2ポートの別の1つ(H2)に注入された信号
    を、2つのブランチ(R1)および(R2)に分割し、外
    信号を再結合可能な第2信号分割デバイス(D 2)と、
    を備えることを特徴とするモジュラー・フィルタ。
  9. 【請求項9】 前出の請求項のいずれか1項記載のモジ
    ュラー・フィルタにおいて、前記N/2個のブランチ
    が、N/2個の遠隔第2ポートを相互接続するように、
    前記デバイスに接続されていることを特徴とするモジュ
    ラー・フィルタ。
  10. 【請求項10】 前出の請求項のいずれか1項記載のモ
    ジュラー・フィルタにおいて、前記スイッチ(S)が、
    2つの入力ポート(I1)および(I2)と、2つの出力
    ポート(E1)および(E2)を備え、動作信号に応答し
    て、前記2つの入力の各々(I1)または(I2)を通過
    した信号を、選択的に、前記2つの出力(E1)および
    (E2)のいずれかに送出可能であることを特徴とする
    モジュラー・フィルタ。
  11. 【請求項11】 請求項3記載のモジュラー・フィルタ
    において、前記波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ
    ・デバイスが、少なくとも2つの入力ポートとN個の出
    力ポートとを有するAWGを備えることを特徴とするモ
    ジュラー・フィルタ。
  12. 【請求項12】 請求項3記載のモジュラー・フィルタ
    において、前記信号プロセッサ・デバイスが、少なくと
    も2つの入力ポートとN個の出力ポートとを有する追加
    のAWGを備えることを特徴とするモジュラー・フィル
    タ。
  13. 【請求項13】 重複波長遠隔通信システムに光信号を
    発生するモジュラー・フィルタであって、 −広帯域信号を受信する少なくとも1つの第1ポート
    と、前記信号を少なくともN個の波長に分割するN個の
    第2ポートと、前記光チャネルの出力のための第3ポー
    トとを有する波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・
    デバイスと、 前記波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイス
    よりも大きなスペクトル振幅を有する送信機と、を備
    え、 前記波長を分割し、前記N/2個の遠隔ポートを互いに
    関連付けるように接続された、前記N個の第2ポートを
    相互接続するN/2個のブランチを有することを特徴と
    するモジュラー・フィルタ。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の光信号発生用モジュ
    ラー・フィルタにおいて、前記ブランチの少なくとも1
    つにおいて、波長選択フィルタを接続することを特徴と
    する光信号発生用モジュラー・フィルタ。
  15. 【請求項15】 請求項13記載の光信号発生用モジュ
    ラー・フィルタにおいて、前記ブランチの少なくとも1
    つにおいて、アッテネータを接続することを特徴とする
    光信号発生用モジュラー・フィルタ。
  16. 【請求項16】 請求項13記載の光信号発生用モジュ
    ラー・フィルタにおいて、前記ブランチの少なくとも1
    つにおいて、無線周波数変調器を接続することを特徴と
    する光信号発生用モジュラー・フィルタ。
  17. 【請求項17】 重複波長信号の処理方法であって、 −波長マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスの
    入力ポートにある前記重複波長信号の波長を、N個の中
    間ポート間で分割し、1つ以上の公称波長を各ポートに
    関連付けるようにする段階と、 −前記分割した波長を、N/2以下の数のブランチに送
    出する段階と、 −前記ブランチの少なくとも1つから、当該ブランチ内
    で巡回する前記信号の少なくとも1つを抽出する段階
    と、 −各ブランチにおいて、当該ブランチ内で巡回する前記
    公称波長の信号を選択的にフィルタする段階と、 −これらの信号を、前記マルチプレクサ/デマルチプレ
    クサ・デバイスの異なる中間ポートに再注入する段階
    と、 −前記マルチプレクサ/デマルチプレクサ・デバイスの
    出力において、前記信号を再度多重化する段階と、から
    成ることを特徴とする重複波長信号の処理方法。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の重複波長信号の処理
    方法において、各ブランチに選択的にフィルタする前記
    段階が、更に、前記ブランチ内で巡回する前記信号を、
    各信号毎に所定量だけ減衰させる段階を含むことを特徴
    とする重複波長信号の処理方法。
  19. 【請求項19】 請求項17記載の重複波長信号の処理
    方法において、これらの信号を再注入する前記段階が、
    これらの信号を合計N/2個の遠隔中間ポートに再注入
    する段階を含むことを特徴とする重複波長信号の処理方
    法。
  20. 【請求項20】 重複波長信号を処理するN×N AW
    Gにおいてクロストークを低減する方法であって、 −重複波長信号を前記AWGの入力に送出する段階と、 −前記WDM信号の成分を、前記AWGのN個の出力ポ
    ートに分割する段階と、 −前記分割した波長をN/2個のブランチに送出する段
    階と、 −各ブランチにおいて、当該ブランチ内で巡回する公称
    波長の信号を選択的にフィルタする段階と、 前記N/2個のブランチによって、これらの信号を同じ
    AWGに再注入する段階と、 −同じAWGによって、前記信号を多重化する段階と、 −前記AWGの出力から、前記再度多重化した重複波長
    信号を抽出する段階と、から成ることを特徴とする方
    法。
JP11337520A 1998-11-27 1999-11-29 重複波長光遠隔通信システムから光信号を抽出し、および/または重複波長光遠隔通信システムに光信号を挿入するモジュラ―・フィルタ Pending JP2000174704A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079460A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Tama Tlo Kk アレイ導波路型回折格子、光通信デバイスおよび光通信システム

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