JP2000224108A - 波長分割多重合分波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に信号光の増設が可能な波長分割多重合
分波装置を提供する。 【解決手段】 光信号を、２ｆｇ周期のマッハ・ツェン
ダー型の光フィルタ１０によってＮ／２（Ｎは２のべき
乗）波の偶数チャンネル波長群とＮ／２波の奇数チャン
ネル波長群との２つの波長群に分割し、各波長群を４ｆ
ｇ周期のマッハ・ツェンダー型の光フィルタ１２ａ、１
２ｂによってＮ／４波の４つの波長群に分割し、同様の
分割をＭｆｇ（Ｍは２のべき乗，Ｍ＜Ｎ）周期の周期性
光フィルタまで繰り返すことにより、Ｎ／Ｍ波からなる
Ｍ個の波長群に分割し、Ｎ／Ｍ波の波長多重信号を波長
分波回路１４−１〜１４−ｋにより個別の信号光に分割
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重合分
波装置に係り、特に波長分割多重型光通信ネットワーク
における信号光の多重・分離を行って経路制御等を行う
波長分割多重合分波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットの発達やコンピュ
ータの処理能力の向上に伴ってネットワークを介して送
受信される情報量が増大している。情報通信量の増大に
伴い、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送技術及び任意の波長
の信号光の分岐・挿入、光クロスコネクト等の波長ルー
ティング技術を用いた光通信ネットワークシステムの開
発が盛んに行われている。

【０００３】ＷＤＭネットワークにおいては、波長の異
なる複数の信号光が多重化され、多重化された信号光は
一つの光ファイバを介して伝送される。このため、送信
側で波長の異なる複数の信号光を合波し、波長多重信号
光として送出する。一方、受信側では波長多重信号光を
波長毎に複数の信号光に分波して検出する。また、伝送
経路中に設けられる各ノードでは伝送されてきた波長多
重信号光を波長毎に複数の信号光に分波し、信号光の波
長に応じて経路切り替え等の処理を行い、それぞれ処理
された信号光を合波して波長多重信号光として送出す
る。このようにＷＤＭネットワークでは複数の異なる波
長の信号光の合分波を行う波長多重合分波装置が極めて
重要な役割を果たしている。

【０００４】ＷＤＭネットワークに用いられる信号光の
波長（光周波数）についてはＩＴＵ−Ｔで標準化が進め
られている（Correspondence Group Leader for G.mcs,
Draft Recommendation G.mcs: Optical interface for
multichannel systems withoptical amplifiers, Inte
rnational Telecommunications Union, Geneva,Switzer
land, No.COM15-282-E 1996）。具体的には、基準光周
波数（１９３．１ＴＨｚ，波長１５５２．５２ｎｍ）を
中心に等間隔の光周波数グリッドを設定し、この光周波
数グリッドの中から各信号光の波長（光周波数）を選択
する方法が標準となっている。

【０００５】これまでＷＤＭ用の信号光（チャンネル）
としては光ファイバ増幅器の利得帯域に合った波長１５
５０ｎｍ帯の１００ＧＨｚ又は２００ＧＨｚ間隔の８
波，１６波が用いられている。しかし、通信需要の急激
な増大に伴い、より多くのチャンネル数が求められてい
る。チャンネル数を増す方法としては、新たな波長帯を
開拓していく方法と、チャンネル間隔を狭くして同じ波
長対に詰め込む方法とがある。近年、１５８０ｎｍ帯の
光ファイバ増幅器が開発され新たな波長帯として研究開
発が進められている。また、各波長帯においてチャンネ
ル間隔を狭くした高密度化の検討が進められている。

【０００６】複数の異なる波長の信号光を合分波する手
段として、空間分割型波長フィルタ等の波長合分波回路
が用いられている。図５，６は、アレイ導波路回折格子
を用いてｎ（ｎは自然数）波の信号を合分波する空間分
割型波長フィルタの例を示す図である。図５は、波長合
波回路５０により波長λ１，λ２，…，λｎのそれぞれ
の信号光が多重化されて出力される場合の動作を説明す
る図であり、図６は、波長分波回路５２により多重化さ
れた信号光が波長ごとに分波されてそれぞれのポートに
出力される場合の動作を説明する図である。図５におい
て、波長合波回路５０及び波長分波回路５２は例えばｎ
×１アレイ導波路回折格子が用いられる。また、図６に
おける波長分波回路５２はｎ×１アレイ導波路回折格子
の入出力端を逆にしたものである。

【０００７】上記のアレイ導波路回折格子等の空間分割
型波長フイルタの場合は信号光の波長によって、入力ポ
ートと出力ポートの関係が一意に定まる。このため、適
切な入出力ポートを選択することで異なるポートから入
力された異なる波長の信号光を同一のポートに出力した
り、波長多重された信号光を波長に対応した異なるポー
トにそれぞれの波長の信号光として出力することがで
き、波長合分波回路として機能する。

【０００８】つまり、図５を参照すると、波長合波回路
５０は入力ポートＩＰ１〜ＩＰｎと出力ポートＯＰとを
備えており、入力ポートＩＰ１〜ＩＰｎ各々から入力さ
れる波長λ１，λ２，…，λｎを波長多重して出力ポー
トＯＰ１から出力する。また、図６を参照すると、波長
分波回路５２は入力ポートＩＰと出力ポートＯＰ１〜Ｏ
Ｐｎとを備えており、入力ポートＩＰから入力される波
長多重された信号光を波長分離して波長λ１，λ２，
…，λｎ毎に出力ポートＯＰ１〜ＯＰｎ各々へ出力す
る。この詳細は、例えば、高橋 浩等、“ＷＤＭ用アレ
イ導波路回折格子”NTT R&D, Vol.46, No.7, p693, 199
7を参照されたい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、使用する波
長帯を拡大してチャネル数を増加させる場合は、ＷＤＭ
カプラ等で各波長帯に分波した後、それぞれの波長帯を
アレイ導波路回析格子等の波長合分波回路で各波長の信
号光に分波したり又はその逆の過程で合波する。この場
合は各波長帯に対応する波長合分波回路を増設すること
で波長帯単位でチャネルを増設していくことができる。

【００１０】一方、チャネル間隔を狭くしてチャネル数
を増加させる場合は、そのチャネル間隔に応じた波長合
分波回路の置き換えが必要となる。上記の様な単一の波
長合分波回路を用いる方法では使用するチャネルを増設
しようとした場合、波長合分波回路自体を置き換える必
要があり、拡張性に乏しい。このためチャネルを増設す
る場合は、サービスに使用中のチャネルを停止して波長
分離多重装置の置き換えをする必要がある。将来のチャ
ネルの増加を考え、最初から多チャネルのアレイ導波路
回折格子等の大規模な空間分割型波長フィルタを波長合
分波回路として用いることが考えられるが初期投資費用
の増大を招き、過剰な設備投資となる可能性がある。

【００１１】また、大規模な波長合分波回路を単一の光
部品で構成しようとした場合はチャネル数の増加により
光部品の規模が増大し、製作時において歩留まりが低下
したり、価格が上昇したりする問題点がある。波長帯を
拡張してチャネル数を増設する場合でも、各波長帯の有
限の帯域幅を効率的に使用するためにはチャネル間隔を
狭くすることが有効であり、よってそれぞれの波長帯の
波長合分波回路に拡張性が求められ、上述と同様の問題
点を解決する必要がある。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、容易に信号光の増設が可能な波長分割多重合分
波装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ＷＤＭネットワークの中で信号光の分離
・多重を行うノードに適用する波長分割多重合分波装置
における波長合分波回路を異なる周期を有する複数の周
期性光フィルタと複数の空間分割型波長フィルタから構
成するものである。より具体的には、信号光の波長（光
周波数）がＮ波（Ｎは２のべき乗）利用可能に設計さ
れ、Ｎ波の信号光が光周波数間隔ｆｇで配置される波長
分割多重伝送技術と波長ルーティング技術とを適用した
光ネットワークの中で信号光の分離・多重を行うノード
に適用する波長分割多重合分波装置であって、光周波数
間隔ｆｇの２倍（２ｆｇ）、４倍（４ｆｇ）、…、Ｍ
（Ｍｆｇ、Ｍは２のべき乗，Ｍ＜Ｎ）の周期を有する複
数の周期性光フィルタと複数の空間分割型波長フィルタ
とから構成され、前記光信号を、２ｆｇ周期の周期性光
フィルタによってＮ／２波の偶数チャンネル波長群とＮ
／２波の奇数チャンネル波長群との２つの波長群に分割
し、各波長群を４ｆｇ周期の周期性光フィルタによって
Ｎ／４波の４つの波長群に分割し、同様の分割をＭｆｇ
周期の周期性光フィルタまで繰り返すことにより、Ｎ／
Ｍ波からなるＭ個の波長群に分割し、Ｎ／Ｍ波の波長多
重信号を空間分割フィルタにより個別の信号光に分割す
る波長分波回路、又は、上記と逆の過程でそれぞれの信
号光を合波する波長合波回路によってＮ／Ｍ波を単位と
して増設されることを特徴とする。本発明においては利
用可能なＮ波のうち、当初必要なチャネル数で回路を構
成することで過剰な設備投資をすることなく、必要に応
じてＮ／Ｍｘ１空間分割型波長フィルタを増設すること
でＮ／Ｍ波を単位としてチャネルの増設を最初に使用し
ているチャネルの接続を切ることなく効率的に最大Ｎ波
まで行うことが可能である。また．上記に示したように
単一の素子でＮチャネル分の波長合分波回路を構成しよ
うとするとＮｘ１空間分割型波長フィルタ等の大規模な
光部品の実現が必要とされるが．本発明は周期性光フィ
ルタとＮ／Ｍｘ１空間分割型波長フィルタは構成される
ため．大規模な光部品を必要とせず容易に入手できる光
部品のみで効率的に構成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態による波長分割多重合分波装置について説明す
る。本実施形態においては周期性光フィルタとしてはマ
ッハ・ツェンダー型の光フィルタを、空間分割型波長フ
ィルタとしてはアレイ導波路回折格子をそれぞれ用いて
いる。

【００１５】図１は、マッハ・ツェンダー型の光フィル
タの概略構成を示す図であり、図２は、マッハ・ツェン
ダー型の光フィルタの透過特性を示す図である。マッハ
・ツェンダー型の光フィルタは図１に示すように、例え
ば透明な基板２上に２本の光導波路４ａ，４ｂを形成し
てなる。この２本の光導波路４ａ，４ｂは基板２上にお
いて光結合器６，８によって光学的に結合され、その光
路長は所定の干渉条件を満足するよう設定されている。

【００１６】マッハ・ツェンダー型の光フィルタは、２
つの導波路の内の一方の一端を入力ポートに使用し、各
々の導波路の他端を出力ポートとして用いる。マッハ・
ツェンダー型の光フィルタは図２に示すように周期的な
透過特性を有しており、一方の出力ポートの出力（透過
率）が最大となる光周波数において他方の出力ポートの
出力（透過率）は最小となっている。このような特性を
利用することで一定の光周波数間隔で配置された信号光
から一つおきに選択することができる。アレイ導波路回
折格子は前述したように適切な入出力ポートを選択する
ことで異なる波長の信号光を合分波することができる。

【００１７】図３は、本発明の一実施形態による波長分
割多重合分波装置の内の波長分波回路の構成を示す図で
ある。本発明の一実施形態による波長分割多重合分波装
置の内の波長分波回路は、図３に示されたように、図１
に示したマッハ・ツェンダー型の光フィルタを多段接続
して構成されている。つまり、マッハ・ツェンダー型の
光フィルタ１０の入力ポートは波長多重された信号光の
入力端として用いられる。また、マッハ・ツェンダー型
の光フィルタ１０の一方の出力ポートにはマッハ・ツェ
ンダー型の光フィルタ１２ａが接続され、他方の出力ポ
ートにはマッハ・ツェンダー型の光フィルタ１２ｂが接
続される。以下、同様に、マッハ・ツェンダー型の光フ
ィルタ１２ａ，１２ｂの各出力ポートにマッハ・ツェン
ダー型の光フィルタ（図示省略）が接続される。また、
多段接続されたマッハ・ツェンダー型の光フィルタ各々
の後段には図６に示した波長分波回路１４−１〜１４−
ｋ（ｋ＝Ｎ／Ｍ：Ｎは例えば６４であり、Ｍは例えば４
である）が接続される。マッハ・ツェンダー型の光フィ
ルタ１０の周波数分離間隔は２ｆｇ（１００ＧＨｚ）で
あり、マッハ・ツェンダー型の光フィルタ１２ａ，１２
ｂの周波数分離間隔は４ｆｇ（２００ＧＨｚ）である。

【００１８】信号光の波長（光周波数）が光周波数ｆｇ
（例えば、ここではｆｇ＝５０ＧＨｚとする）の間隔で
Ｎ波（本実施形態ではＮ＝６４とする）λ１，λ２，
…，λＮが利用可能に設計されているとする。この信号
光がマッハ・ツェンダー型の光フィルタ１０の入力ポー
トから入力されると、Ｎ波の信号光はマッハ・ツェンダ
ー型の光フィルタ１０により光周波数間隔２ｆｇのＮ／
２波（６４／２＝３２波）ずつに分割される。つまり、
一方の出力ポートからは波長λ１，λ３，…の信号光が
出力され、他方の出力ポートからは波長λ２，λ４，…
の信号光が出力される。

【００１９】マッハ・ツェンダー型の光フィルタ１０の
一方の出力ポートから出力された信号光はマッハ・ツェ
ンダー型の光フィルタ１２ａへ出力され、他方の出力ポ
ートから出力された信号光はマッハ・ツェンダー型の光
フィルタ１２ｂへ出力される。マッハ・ツェンダー型の
光フィルタ１２ａ，１２ｂに入力された信号光は光周波
数間隔４ｆｇの（Ｎ／２）／２＝Ｎ／４波（６４／４＝
１６波）ずつに分割される。つまり、マッハ・ツェンダ
ー型の光フィルタ１２ａの一方の出力ポートからは波長
λ１，λ５，λ９，…の信号光が出力され、他方の出力
ポートからは波長λ３，λ７，λ１１，…の信号光が出
力される。また、マッハ・ツェンダー型の光フィルタ１
２ｂの一方の出力ポートからは波長λ２，λ６，λ１
０，…の信号光が出力され、他方の出力ポートからは波
長λ４，λ８，λ１２，…の信号光が出力される。以
下、同様にマッハ・ツェンダー型の光フィルタの段数だ
け繰り返してＮ／Ｍ波（例えばここではＭ＝４，６４／
４＝１６波）に分割する。その後、Ｎ／Ｍ×１アレイ導
波路回折格子（１６ｘ１）１４−１〜１４−ｋによりそ
れぞれの信号光に分波する。

【００２０】この場合、最初に必要なチャネル数に見合
った数のＮ／Ｍｘ１アレイ導波路回折格子（１６ｘ１）
にて回路を構成し、必要に応じてＮ／Ｍｘ１アレイ導波
路回折格子（１６ｘ１）を増設することで、使用中のチ
ャネルの接続を切ることなく、Ｎ／Ｍ波（１６波）を単
位としてチャネルの増設を行うことが可能である。ま
た、狭いチャネル間隔で大規模なＮｘ１アレイ導波路回
折格子（６４ｘ１）を用いることなく、チャネル間隔の
広いＮ／Ｍｘ１アレイ導波路回折格子（１６ｘ１）とマ
ッハ・ツェンダー型の光フィルタとで回路を構成するこ
とができる。このとき，マッハ・ツェンダー型の光フィ
ルタの直列接続の段数を調節することで回路設計の自由
度を増すことができる。

【００２１】また、図４に示したように、図３とは逆の
構成、つまり波長合波回路２０−１〜２０−ｋの後段に
マッハ・ツェンダー型の光フィルタ２２ａ，２２ｂを配
置し、その後段にマッハ・ツェンダー型の光フィルタ２
４を配置した構成とすることで、本実施形態の波長分割
多重合分波装置の内の波長合波回路を構成することがで
きる。図４は、本発明の一実施形態による波長分割多重
合分波装置の内の波長合波回路の構成を示す図である。
従って、上述の波長分割回路と波長合波回路との組み合
わせにより、大規模な光部品を必要とせず容易に入手で
きる光部品のみで効率的にチャネルを増やすことができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ＷＤＭネットワークにおける波長分割多重合分波装
置を、使用中のチャネルのサービスを停止することなく
増設可能であり、大規模な光部品を必要とせずに容易に
入手可能な光部品を用いて効率的に構成することが可能
となり、ＷＤＭネットワークにおける拡張性のあるノー
ドを初期投資費用を抑えて効率的に構成することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 マッハ・ツェンダー型の光フィルタの概略構
成を示す図である。

【図２】 マッハ・ツェンダー型の光フィルタの透過特
性を示す図である。

【図３】 本発明の一実施形態による波長分割多重合分
波装置の内の波長分波回路の構成を示す図である。

【図４】 本発明の一実施形態による波長分割多重合分
波装置の内の波長分波回路の構成を示す図である。

【図５】 波長合波回路５０により波長λ１，λ２，
…，λｎのそれぞれの信号光が多重化されて出力される
場合の動作を説明する図である。

【図６】 波長分波回路５２により多重化された信号光
が波長ごとに分波されてそれぞれのポートに出力される
場合の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１０，２４…マッハ・ツェンダー型の光フィルタ（２ｆ
ｇ周期の周期性光フィルタ）、１２ａ，１２ｂ，２２
ａ，２２ｂ…マッハ・ツェンダー型の光フィルタ（４ｆ
ｇ周期の周期性光フィルタ）、１４−１〜１４−ｋ…波
長分波回路（空間分割フィルタ）、２０−１〜２０−ｋ
…波長合波回路（空間分割フィルタ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光の波長（光周波数）がＮ波（Ｎは
   ２のべき乗）利用可能に設計され、Ｎ波の信号光が光周
   波数間隔ｆｇで配置される波長分割多重伝送技術と波長
   ルーティング技術とを適用した光ネットワークの中で信
   号光の分離・多重を行うノードに適用する波長分割多重
   合分波装置であって、 光周波数間隔ｆｇの２倍（２ｆｇ）、４倍（４ｆｇ）、
   …、Ｍ（Ｍｆｇ、Ｍは２のべき乗，Ｍ＜Ｎ）の周期を有
   する複数の周期性光フィルタと複数の空間分割型波長フ
   ィルタとから構成され、 前記光信号を、２ｆｇ周期の周期性光フィルタによって
   Ｎ／２波の偶数チャンネル波長群とＮ／２波の奇数チャ
   ンネル波長群との２つの波長群に分割し、各波長群を４
   ｆｇ周期の周期性光フィルタによってＮ／４波の４つの
   波長群に分割し、同様の分割をＭｆｇ周期の周期性光フ
   ィルタまで繰り返すことにより、Ｎ／Ｍ波からなるＭ個
   の波長群に分割し、Ｎ／Ｍ波の波長多重信号を空間分割
   フィルタにより個別の信号光に分割する波長分波回路、
   又は、上記と逆の過程でそれぞれの信号光を合波する波
   長合波回路によって Ｎ／Ｍ波を単位として増設されることを特徴とする波長
   分割多重合分波装置。