JP2004297560A - 光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置 - Google Patents
光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】レーザの発振波長を安定させるための温度制御を不要にし、低コストで低消費電力の光波長分割多重伝送を実現可能にする。
【解決手段】Ｎ本の入力ポートと、Ｎ本の出力ポートとを有する波長ルータ１０９と、波長ルータ１０９の所定の入出力ポートと光学的に接続されたＭ台の送受信装置１０１〜１０４とから構成される光波長分割多重伝送ネットワーク装置であって、波長ルータ１０９、前記送受信装置１０１〜１０４の光分波器１０７および光合波器１０８の透過帯域が送受信装置１０１〜１０４の送信回路１０６の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらした。
【選択図】 図１
【解決手段】Ｎ本の入力ポートと、Ｎ本の出力ポートとを有する波長ルータ１０９と、波長ルータ１０９の所定の入出力ポートと光学的に接続されたＭ台の送受信装置１０１〜１０４とから構成される光波長分割多重伝送ネットワーク装置であって、波長ルータ１０９、前記送受信装置１０１〜１０４の光分波器１０７および光合波器１０８の透過帯域が送受信装置１０１〜１０４の送信回路１０６の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長分割多重された複数の光信号を複数の送受信装置間において伝送する光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光信号を異なる光周波数に割り当てて、これらを１本の光ファイバで伝送するものに光波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムがある。この光波長分割多重伝送システムは、伝送容量を大幅に増大するだけでなく、波長自体に信号の行き先情報を割り当てられる波長アドレッシングが可能である。さらに、Ｎ個の送受信装置を周期的な入出力関係の分波特性を有する波長ルータを中心に配置接続するものに、スター型波長分割多重システムがある。この光波長分割多重伝送システムでは、Ｎ波長の光信号を用いるだけで装置間を相互接続するＮ×Ｎの信号路を独立に、フルメッシュ接続することが可能な光波長分割多重伝送ネットワーク装置を実現できる。
【０００３】
図４は、このような従来の光波長分割多重伝送ネットワーク装置を示す概略図である。図中、符号３０１〜３０７は波長多重信号λ１’〜λＮ’を送受信する送受信装置、３０８はＮポートの入出力を持つ周期的な入出力関係の分波特性を有するＮ×Ｎ波長ルータである。この波長ルータとして例えばアレイ導波路回折格子型合分波回路（ＡＷＧ）が用いられている。
【０００４】
このような従来の光波長分割多重ネットワーク装置では、例えば送受信装置３０１から一方の光ファイバを介して送信された所定波長の光信号は、波長ルータ３０８の入力ポートに導かれる。波長ルータ３０８はこの光信号を波長に応じてスイッチし、出力ポートから例えば送受信装置３０２へ送信する。一方、この送受信装置３０２から送信された返信信号は、波長ルータ３０８および他方の光ファイバを経由して送受信装置３０１に送られる。また、送受信装置３０１から送信された別の波長の光信号は、対応する例えば他の送受信装置３０３、３０５などへ自動的に配信される。
【０００５】
図５は、図４に示す光波長分割多重伝送ネットワーク装置の具体的なブロック図である。同図において、４０１〜４０４は送受信装置、４０５は波長多重信号λ１’〜λＮ’を受信する受信回路、４０６は波長多重信号をλ１’〜λＮ’を送信する送信回路、４０７は１本の光ファイバに波長多重された波長多重信号を分波するための光分波器、４０８は送信回路４０６からの波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバに合波するための光合波器である。
【０００６】
また、符号４０９はＮ×Ｎ波長ルータ（ＡＷＧ）、４１０〜４１３は送受信装置４０１〜４０４とＮ×Ｎ波長ルータ４０９の入出力ポートとを光学的に接続する光ファイバである。また、符号４１４は送信回路４０６、光合波器４０８、光分波器４０７、Ｎ×Ｎ波長ルータ４０９の素子温度を一定の値に保つための温度調整器である。なお、送受信装置４０２〜４０４の構成は送受信装置４０１と同じである。
【０００７】
このネットワーク装置では、例えば送受信装置４０１の送信回路４０６から出力された異なる波長の光信号を光合波器４０８で合波し、これを波長多重信号として１本の光ファイバ４１０を通して波長ルータ４０９へ送信する。一方、波長ルータ４０９を介して、他方の例えば送受信装置４０４から送信された波長多重信号は、別の１本の光ファイバ４１０を通して送受信装置４０１へ送られる。この送受信装置４０１ではその波長多重信号を光分波器４０７で分波し、分波された各波長の信号を受信回路４０５で受信する。
【０００８】
図６は、波長ルータ４０９の周期的な入出力関係の分波特性と、フルメッシュ波長分割多重伝送ネットワーク装置における各送受信装置と波長ルータとのポート接続関係を、Ｎ＝８の場合について示した図である。周期的な入出力関係の分波特性を有する波長ルータは、例えば、非特許文献１に記載の構成により実現できる。ここでは、説明を簡単にするために８×８波長ルータの場合について示している。
【０００９】
８入力、８出力の波長ルータのポート間では、８×８＝６４通りのパスが設定されるが、図に示したような分波特性の周回性により最小限の波長数８で６４通りのパスを独立に設定することができる。波長ルータの入出力ポートを各送受信装置に接続することにより、８台の送受信装置間で設定できる全てのパスで独立に信号を送ることができる。
【００１０】
また、個々のパスには特定の波長λｉ’が割り当てられるため、各送受信装置側で受信回路に対応する波長を選択すれば、自動的に信号を目的の受信回路に送られる波長アドレッシング機能を実現できる。なお、レーザの発振波長、あるいは波長ルータの中心波長をλ１’〜λＮ’として、周波数間隔１００ＧＨｚのＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長が用いられる。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，ｅｔ ａｌ．，“３２×３２ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ−ｌｏｓｓ ａｎｄ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，”ＩＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３７，１９７７，ｐｐ．１８６５−１８６６
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光波長分割多重伝送ネットワーク装置にあっては、波長をアドレスとして使用しており、また全てのノードで同じ波長を使うため、ネットワーク全体で使う波長数（レーザの数）は、例えばＮ×Ｎ個（Ｎ＝８の場合６４個）必要になる。波長ルータ４０９や光分波器４０７、光合波器４０８の透過帯域が０．２ｎｍ程度と狭いために、全てのレーザ、光分波器４０７、光合波器４０８、波長ルータ４０９において厳密な波長管理が必要になる。
【００１３】
例えば、送信装置に用いられる半導体レーザは、材料であるインジウムリン系化合物半導体の性質から、０．１ｎｍ／℃の温度係数を有する。このような波長管理を実現するためには０．０１℃程度の素子温度管理が必要になる。
【００１４】
これを実現するため、半導体レーザのパッケージの中にサーミスタを配置して素子温度をモニタし、ペルチェ素子を配置し、これら部品を組み込んだ装置内に制御回路を設けて素子の温度制御を行い、発振波長を制御している。また、波長ルータ４０９や、光合波器４０８、光分波器４０７に用いられるアレイ導波路回折格子型の合分波回路も温度依存性を持ち、±１℃程度の温度管理を行っていた。この結果、これら光部品自体のコストが高くなると共に、制御回路を組み込む必要があるため、装置のコストが高くなり、消費電力が大きくなるという問題があった。
【００１５】
なお、温度制御なしで動作するレーザを使った波長分割多重ネットワークの従来例として、特開２００１−３６５５７号公報に記載の「リング型波長分割多重ネットワークシステム」がある。この従来例では、波長多重チャネルが設けられた光ファイバ伝送リングネットワークにおいて、構成する各ノードでは、１つのブロードバンドフィルタを備えた装置を１台または２台備えている。ブロードバンドフィルタにより、波長多重チャネルから１波長分離することにより情報を抽出し、同じ１波長を加えることにより波長多重チャネルに情報を加えている。従って、各ノードでは通常１波長、多くても２波長しか扱わず、全ての波長を扱うのはハブ装置１つに限られる。その結果、ネットワーク全体で用いることのできる波長数（＝レーザの数）は、８ノードの場合、高々１６個（８種類×２）に過ぎない。このような従来技術を用いて、６４個の波長を扱って波長ルーティング機能を実現し、波長ルータを作成することは困難であり、さらには温度制御機能のないフルメッシュネットワークを実現することは困難であった。
【００１６】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、波長ルータや送受信装置に用いる光部品の温度制御を不要にし、装置から温度制御機構を取り除いた、低コストで低消費電力の光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、Ｎ本の入力ポートとＮ本の出力ポートとを有する波長ルータと、波長ルータの所定の入出力ポートと光学的に接続されたＭ台の送受信装置とから構成される光波長分割多重伝送ネットワーク装置であって、前記波長ルータが周期的な入出力関係の分波特性を有し、前記送受信装置が、前記波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、光分波器からのＭ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、送信回路のＭ本の出力ポートから出力されたＭ波長の光信号を合波して、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とで構成され、前記波長ルータ、光分波器、光合波器の透過帯域が前記送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の上昇とによって、発振波長が長波長側にシフトするのを、光分波器、光合波器、波長ルータの透過帯域の中心波長を長波側にずらして所定の透過帯域幅以上とすることによりカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に維持できる。
【００１９】
また、請求項２の発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、波長ルータを、アレイ導波路回折格子で構成したことを特徴とする。これにより、簡単な構成にて周期的な合分波機能を確実に実現できる。
【００２０】
また、請求項３の発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、波長ルータを、送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器と、から構成したことを特徴とする。これにより、光ファイバに光分波器と光合波器とを組み付けるのみで、周期的な合分波機能を持つ波長ルータを簡単に構成できる。
【００２１】
また、請求項４の発明にかかる波長ルータは、光波長分割多重伝送ネットワーク装置内で複数の送受信装置に光学的に接続される入出力ポートを持った波長ルータであって、周期的な入出力関係の分波特性を有し、透過帯域が前記送受信装置内の送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上とされ、かつ前記透過帯域の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらされることを特徴とする。これにより、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の上昇とによって、光の発振波長が長波長側にシフトするのを、光分波器、光合波器、波長ルータの透過中心波長を透過帯域幅以上に設定することによりカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に保持できる。
【００２２】
また、請求項５の発明にかかる波長ルータは、送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器とから構成されてことを特徴とする。これにより、光ファイバに光分波器と光合波器とを組み付けることで簡単かつ安価に波長ルータを構成できる。
【００２３】
また、請求項６の発明にかかる送受信装置は、波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、Ｍ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、Ｍ本の入力ポートから入力されたＭ波長の光信号を合波し、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とを備えたことを特徴とする。これにより、簡単で基本的な光波長の送受信機能を波長ルータを介して実現することができる。
【００２４】
また、請求項７の発明にかかる送受信装置は、光分波器、光合波器の透過帯域が送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心ＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことを特徴とする。これにより光の発振波長のシフトを光分波器および光合波器の透過中心波長を透過帯域幅以上に設定することでカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に維持できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
【００２６】
図１は、本発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置の実施の形態を示すブロック図である。図中、符号１０１〜１０４は送受信装置、１０５は波長多重信号λ１〜λＮを受信する受信回路、１０６は波長多重信号λ１〜λＮを送信する送信回路である。
【００２７】
また、符号１０８は波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバに合波するための光合波器、１０７は１本の光ファイバに波長多重された波長多重信号を分波するための光分波器、１０９は波長ルータ、１１０〜１１３は送受信装置１０１〜１０４と波長ルータ１０９の入出力ポートとを光学的に接続する光ファイバである。波長ルータ１０９としては例えばＮ×Ｎアレイ導波路回折格子型合分波回路（ＡＷＧ）が用いられる。なお、送受信装置１０２〜１０４の構成は、送受信装置１０１と同様である。
【００２８】
波長ルータ１０９の周期的な入出力関係の分波特性と、本実施の形態のフルメッシュ波長分割多重伝送ネットワーク装置における各送受信装置１０１〜１０４と波長ルータ１０９の入力出力ポートとの接続関係は、図４および図５に示した従来例の波長λ１’〜λＮ’を波長λ１〜λＮに置き換えたものに等しい。ここで、波長λ１〜λＮは、間隔２０ｎｍのＣＷＤＭ用ＩＴＵ−Ｔグリッド波長を選ぶことができる。
【００２９】
本実施の形態で用いている送信回路１０６の半導体レーザや光合波器１０８、光分波器１０７、波長ルータ１０９は、従来例で用いられている部品と違って、サーミスタ素子やペルチェ素子などの温度モニタ／調整素子をパッケージ内に備えていない。また、各送受信装置１０１〜１０４、および波長ルータ１０９は温度制御機構を備えていない。
【００３０】
この光波長分割多重伝送ネットワーク装置では、例えば送受信装置１０１の送信回路１０６から出力された異なる波長の光信号を光合波器１０８で合波し、これを波長多重信号として１本の光ファイバ１１０を通して波長ルータ１０９へ送信する。一方、波長ルータ１０９を介して、他方の例えば送受信装置１０４から送信された波長多重信号は、別の１本の光ファイバ１１０を通して送受信装置１０１へ送られる。この送受信装置１０１ではその波長多重信号を光分波器１０７で分波し、各波長の信号を受信回路１０５で受信する。
【００３１】
図２は、本実施の形態の動作を説明するための説明図である。温度制御機構の無いＣＷＤＭ用半導体レーザは、一般に、２０ｎｍ間隔のＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対し、一定の波長ばらつきを持つ状態で製造検査されて出荷される。図２ではその波長ばらつきを±２ｎｍとした。ところが、実際の使用状態では、これら半導体レーザを駆動回路と共に装置に組み込み、信号を入力して動作状態にするため、ドライバ回路や半導体レーザに数十〜数百ｍＡの電流を流す。
【００３２】
その結果、素子温度が１０〜１５℃程度上昇し、半導体レーザの発振波長は１〜１．５ｎｍ長波長側にシフトする。さらに装置の設置環境温度が５０℃まで上昇した場合、素子温度は６５℃程度まで上昇するため、レーザの発振波長は、初期波長のばらつきを考慮すると最大６ｎｍ長波長側にシフトすることがわかる。同様に、装置の設置環境温度が０℃程度まで下降した場合、半導体レーザの発振波長は最大３ｎｍ短波長側にシフトする。
【００３３】
従って、図に示すように光分波器１０５、光合波器１０６や波長ルータ１０９の透過帯域の中心波長を長波長側に１ｎｍずらし、透過帯域幅を９ｎｍ以上に設定することにより、波長シフトをカバーできる。その結果、装置の設置場所の環境温度が０〜５０℃の間で変化し、半導体レーザの発振波長がシフトしても、波長ルータ１０９において波長ルーティング機能を保持することが可能になる。このように、この波長ルーティング機能を実現するのに、半導体レーザに素子温度モニタ用の温度センサや温度制御素子を設ける必要がなくなり、装置のローコスト化と省電力化を実現できる。
【００３４】
図３は本発明の他の実施の形態を示す波長ルータのブロック図であって、光分波器６０１、光合波器６０２、およびそれらを接続する光ファイバ６０３とから構成されている。この図では説明の簡略化のため、λ１〜λ４までの４波長を使う、４チャネルの波長ルータを示している。符号６０４は入力光ファイバ、６０５は出力光ファイバである。
【００３５】
この波長ルータでは、波長多重信号が入力光ファイバ６０４から入力され、光分波器６０１で分波される。各光分波器６０１の波長の光は、光ファイバ６０３を通じて光合波器６０２に送られ、他の各光分波器６０１のポートからきた別の波長の光と合波され、出力光ファイバ６０５から出力される。ここで、光分波器６０１および光合波器６０２の透過特性を、図２に示したものと同様の特性にすることにより、温度無調整の波長ルータを前記同様に実現することができる。また、波長ルータを独立した３つの部材、すなわち光分波器６０１、光合波器６０２、光ファイバ６０３の組み合わせで簡単に構成することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば波長ルータ、光分波器、光合波器の透過帯域が送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことで、透過帯域を必要最小限とすることができるとともに、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の変動とによって、発振波長が長波長側にシフトするのを、許容できる。これにより、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に保持できる。また、半導体レーザ、光分波器、光合波器、波長ルータには、レーザの発振波長を安定化するために必要とされた温度管理および温度制御のための手段を施す必要なくなり、構成の簡素化とローコスト化とともに、省電力化を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光波長分割多重伝送ネットワーク装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態の動作を示す動作説明図
【図３】本発明の実施の他の形態による波長ルータを示すブロック図
【図４】従来の波長分割多重伝送ネットワーク装置を示す概略図
【図５】従来の波長分割多重伝送ネットワーク装置を示すブロック図
【図６】従来の波長ルータの周期的な入出力関係の分波特性、および従来装置における各送受信装置と波長ルータとのポート接続関係を示す説明図
【符号の説明】
１０１〜１０４：送受信装置、１０５：受信回路、１０６：送信回路、１０７：光分波器、１０８：光合波器、１０９：波長ルータ、１１０〜１１３：光ファイバ、６０１：光分波器、６０２：光合波器、６０３：光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長分割多重された複数の光信号を複数の送受信装置間において伝送する光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光信号を異なる光周波数に割り当てて、これらを１本の光ファイバで伝送するものに光波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムがある。この光波長分割多重伝送システムは、伝送容量を大幅に増大するだけでなく、波長自体に信号の行き先情報を割り当てられる波長アドレッシングが可能である。さらに、Ｎ個の送受信装置を周期的な入出力関係の分波特性を有する波長ルータを中心に配置接続するものに、スター型波長分割多重システムがある。この光波長分割多重伝送システムでは、Ｎ波長の光信号を用いるだけで装置間を相互接続するＮ×Ｎの信号路を独立に、フルメッシュ接続することが可能な光波長分割多重伝送ネットワーク装置を実現できる。
【０００３】
図４は、このような従来の光波長分割多重伝送ネットワーク装置を示す概略図である。図中、符号３０１〜３０７は波長多重信号λ１’〜λＮ’を送受信する送受信装置、３０８はＮポートの入出力を持つ周期的な入出力関係の分波特性を有するＮ×Ｎ波長ルータである。この波長ルータとして例えばアレイ導波路回折格子型合分波回路（ＡＷＧ）が用いられている。
【０００４】
このような従来の光波長分割多重ネットワーク装置では、例えば送受信装置３０１から一方の光ファイバを介して送信された所定波長の光信号は、波長ルータ３０８の入力ポートに導かれる。波長ルータ３０８はこの光信号を波長に応じてスイッチし、出力ポートから例えば送受信装置３０２へ送信する。一方、この送受信装置３０２から送信された返信信号は、波長ルータ３０８および他方の光ファイバを経由して送受信装置３０１に送られる。また、送受信装置３０１から送信された別の波長の光信号は、対応する例えば他の送受信装置３０３、３０５などへ自動的に配信される。
【０００５】
図５は、図４に示す光波長分割多重伝送ネットワーク装置の具体的なブロック図である。同図において、４０１〜４０４は送受信装置、４０５は波長多重信号λ１’〜λＮ’を受信する受信回路、４０６は波長多重信号をλ１’〜λＮ’を送信する送信回路、４０７は１本の光ファイバに波長多重された波長多重信号を分波するための光分波器、４０８は送信回路４０６からの波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバに合波するための光合波器である。
【０００６】
また、符号４０９はＮ×Ｎ波長ルータ（ＡＷＧ）、４１０〜４１３は送受信装置４０１〜４０４とＮ×Ｎ波長ルータ４０９の入出力ポートとを光学的に接続する光ファイバである。また、符号４１４は送信回路４０６、光合波器４０８、光分波器４０７、Ｎ×Ｎ波長ルータ４０９の素子温度を一定の値に保つための温度調整器である。なお、送受信装置４０２〜４０４の構成は送受信装置４０１と同じである。
【０００７】
このネットワーク装置では、例えば送受信装置４０１の送信回路４０６から出力された異なる波長の光信号を光合波器４０８で合波し、これを波長多重信号として１本の光ファイバ４１０を通して波長ルータ４０９へ送信する。一方、波長ルータ４０９を介して、他方の例えば送受信装置４０４から送信された波長多重信号は、別の１本の光ファイバ４１０を通して送受信装置４０１へ送られる。この送受信装置４０１ではその波長多重信号を光分波器４０７で分波し、分波された各波長の信号を受信回路４０５で受信する。
【０００８】
図６は、波長ルータ４０９の周期的な入出力関係の分波特性と、フルメッシュ波長分割多重伝送ネットワーク装置における各送受信装置と波長ルータとのポート接続関係を、Ｎ＝８の場合について示した図である。周期的な入出力関係の分波特性を有する波長ルータは、例えば、非特許文献１に記載の構成により実現できる。ここでは、説明を簡単にするために８×８波長ルータの場合について示している。
【０００９】
８入力、８出力の波長ルータのポート間では、８×８＝６４通りのパスが設定されるが、図に示したような分波特性の周回性により最小限の波長数８で６４通りのパスを独立に設定することができる。波長ルータの入出力ポートを各送受信装置に接続することにより、８台の送受信装置間で設定できる全てのパスで独立に信号を送ることができる。
【００１０】
また、個々のパスには特定の波長λｉ’が割り当てられるため、各送受信装置側で受信回路に対応する波長を選択すれば、自動的に信号を目的の受信回路に送られる波長アドレッシング機能を実現できる。なお、レーザの発振波長、あるいは波長ルータの中心波長をλ１’〜λＮ’として、周波数間隔１００ＧＨｚのＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長が用いられる。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，ｅｔ ａｌ．，“３２×３２ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ−ｌｏｓｓ ａｎｄ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，”ＩＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３７，１９７７，ｐｐ．１８６５−１８６６
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光波長分割多重伝送ネットワーク装置にあっては、波長をアドレスとして使用しており、また全てのノードで同じ波長を使うため、ネットワーク全体で使う波長数（レーザの数）は、例えばＮ×Ｎ個（Ｎ＝８の場合６４個）必要になる。波長ルータ４０９や光分波器４０７、光合波器４０８の透過帯域が０．２ｎｍ程度と狭いために、全てのレーザ、光分波器４０７、光合波器４０８、波長ルータ４０９において厳密な波長管理が必要になる。
【００１３】
例えば、送信装置に用いられる半導体レーザは、材料であるインジウムリン系化合物半導体の性質から、０．１ｎｍ／℃の温度係数を有する。このような波長管理を実現するためには０．０１℃程度の素子温度管理が必要になる。
【００１４】
これを実現するため、半導体レーザのパッケージの中にサーミスタを配置して素子温度をモニタし、ペルチェ素子を配置し、これら部品を組み込んだ装置内に制御回路を設けて素子の温度制御を行い、発振波長を制御している。また、波長ルータ４０９や、光合波器４０８、光分波器４０７に用いられるアレイ導波路回折格子型の合分波回路も温度依存性を持ち、±１℃程度の温度管理を行っていた。この結果、これら光部品自体のコストが高くなると共に、制御回路を組み込む必要があるため、装置のコストが高くなり、消費電力が大きくなるという問題があった。
【００１５】
なお、温度制御なしで動作するレーザを使った波長分割多重ネットワークの従来例として、特開２００１−３６５５７号公報に記載の「リング型波長分割多重ネットワークシステム」がある。この従来例では、波長多重チャネルが設けられた光ファイバ伝送リングネットワークにおいて、構成する各ノードでは、１つのブロードバンドフィルタを備えた装置を１台または２台備えている。ブロードバンドフィルタにより、波長多重チャネルから１波長分離することにより情報を抽出し、同じ１波長を加えることにより波長多重チャネルに情報を加えている。従って、各ノードでは通常１波長、多くても２波長しか扱わず、全ての波長を扱うのはハブ装置１つに限られる。その結果、ネットワーク全体で用いることのできる波長数（＝レーザの数）は、８ノードの場合、高々１６個（８種類×２）に過ぎない。このような従来技術を用いて、６４個の波長を扱って波長ルーティング機能を実現し、波長ルータを作成することは困難であり、さらには温度制御機能のないフルメッシュネットワークを実現することは困難であった。
【００１６】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、波長ルータや送受信装置に用いる光部品の温度制御を不要にし、装置から温度制御機構を取り除いた、低コストで低消費電力の光波長分割多重伝送ネットワーク装置、波長ルータおよび送受信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、Ｎ本の入力ポートとＮ本の出力ポートとを有する波長ルータと、波長ルータの所定の入出力ポートと光学的に接続されたＭ台の送受信装置とから構成される光波長分割多重伝送ネットワーク装置であって、前記波長ルータが周期的な入出力関係の分波特性を有し、前記送受信装置が、前記波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、光分波器からのＭ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、送信回路のＭ本の出力ポートから出力されたＭ波長の光信号を合波して、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とで構成され、前記波長ルータ、光分波器、光合波器の透過帯域が前記送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の上昇とによって、発振波長が長波長側にシフトするのを、光分波器、光合波器、波長ルータの透過帯域の中心波長を長波側にずらして所定の透過帯域幅以上とすることによりカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に維持できる。
【００１９】
また、請求項２の発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、波長ルータを、アレイ導波路回折格子で構成したことを特徴とする。これにより、簡単な構成にて周期的な合分波機能を確実に実現できる。
【００２０】
また、請求項３の発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置は、波長ルータを、送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器と、から構成したことを特徴とする。これにより、光ファイバに光分波器と光合波器とを組み付けるのみで、周期的な合分波機能を持つ波長ルータを簡単に構成できる。
【００２１】
また、請求項４の発明にかかる波長ルータは、光波長分割多重伝送ネットワーク装置内で複数の送受信装置に光学的に接続される入出力ポートを持った波長ルータであって、周期的な入出力関係の分波特性を有し、透過帯域が前記送受信装置内の送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上とされ、かつ前記透過帯域の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらされることを特徴とする。これにより、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の上昇とによって、光の発振波長が長波長側にシフトするのを、光分波器、光合波器、波長ルータの透過中心波長を透過帯域幅以上に設定することによりカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に保持できる。
【００２２】
また、請求項５の発明にかかる波長ルータは、送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器とから構成されてことを特徴とする。これにより、光ファイバに光分波器と光合波器とを組み付けることで簡単かつ安価に波長ルータを構成できる。
【００２３】
また、請求項６の発明にかかる送受信装置は、波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、Ｍ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、Ｍ本の入力ポートから入力されたＭ波長の光信号を合波し、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とを備えたことを特徴とする。これにより、簡単で基本的な光波長の送受信機能を波長ルータを介して実現することができる。
【００２４】
また、請求項７の発明にかかる送受信装置は、光分波器、光合波器の透過帯域が送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心ＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことを特徴とする。これにより光の発振波長のシフトを光分波器および光合波器の透過中心波長を透過帯域幅以上に設定することでカバーできる。これにより、従来のように送信回路の温度補償のために温度センサや温度制御素子を設けることなく、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に維持できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
【００２６】
図１は、本発明にかかる光波長分割多重伝送ネットワーク装置の実施の形態を示すブロック図である。図中、符号１０１〜１０４は送受信装置、１０５は波長多重信号λ１〜λＮを受信する受信回路、１０６は波長多重信号λ１〜λＮを送信する送信回路である。
【００２７】
また、符号１０８は波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバに合波するための光合波器、１０７は１本の光ファイバに波長多重された波長多重信号を分波するための光分波器、１０９は波長ルータ、１１０〜１１３は送受信装置１０１〜１０４と波長ルータ１０９の入出力ポートとを光学的に接続する光ファイバである。波長ルータ１０９としては例えばＮ×Ｎアレイ導波路回折格子型合分波回路（ＡＷＧ）が用いられる。なお、送受信装置１０２〜１０４の構成は、送受信装置１０１と同様である。
【００２８】
波長ルータ１０９の周期的な入出力関係の分波特性と、本実施の形態のフルメッシュ波長分割多重伝送ネットワーク装置における各送受信装置１０１〜１０４と波長ルータ１０９の入力出力ポートとの接続関係は、図４および図５に示した従来例の波長λ１’〜λＮ’を波長λ１〜λＮに置き換えたものに等しい。ここで、波長λ１〜λＮは、間隔２０ｎｍのＣＷＤＭ用ＩＴＵ−Ｔグリッド波長を選ぶことができる。
【００２９】
本実施の形態で用いている送信回路１０６の半導体レーザや光合波器１０８、光分波器１０７、波長ルータ１０９は、従来例で用いられている部品と違って、サーミスタ素子やペルチェ素子などの温度モニタ／調整素子をパッケージ内に備えていない。また、各送受信装置１０１〜１０４、および波長ルータ１０９は温度制御機構を備えていない。
【００３０】
この光波長分割多重伝送ネットワーク装置では、例えば送受信装置１０１の送信回路１０６から出力された異なる波長の光信号を光合波器１０８で合波し、これを波長多重信号として１本の光ファイバ１１０を通して波長ルータ１０９へ送信する。一方、波長ルータ１０９を介して、他方の例えば送受信装置１０４から送信された波長多重信号は、別の１本の光ファイバ１１０を通して送受信装置１０１へ送られる。この送受信装置１０１ではその波長多重信号を光分波器１０７で分波し、各波長の信号を受信回路１０５で受信する。
【００３１】
図２は、本実施の形態の動作を説明するための説明図である。温度制御機構の無いＣＷＤＭ用半導体レーザは、一般に、２０ｎｍ間隔のＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対し、一定の波長ばらつきを持つ状態で製造検査されて出荷される。図２ではその波長ばらつきを±２ｎｍとした。ところが、実際の使用状態では、これら半導体レーザを駆動回路と共に装置に組み込み、信号を入力して動作状態にするため、ドライバ回路や半導体レーザに数十〜数百ｍＡの電流を流す。
【００３２】
その結果、素子温度が１０〜１５℃程度上昇し、半導体レーザの発振波長は１〜１．５ｎｍ長波長側にシフトする。さらに装置の設置環境温度が５０℃まで上昇した場合、素子温度は６５℃程度まで上昇するため、レーザの発振波長は、初期波長のばらつきを考慮すると最大６ｎｍ長波長側にシフトすることがわかる。同様に、装置の設置環境温度が０℃程度まで下降した場合、半導体レーザの発振波長は最大３ｎｍ短波長側にシフトする。
【００３３】
従って、図に示すように光分波器１０５、光合波器１０６や波長ルータ１０９の透過帯域の中心波長を長波長側に１ｎｍずらし、透過帯域幅を９ｎｍ以上に設定することにより、波長シフトをカバーできる。その結果、装置の設置場所の環境温度が０〜５０℃の間で変化し、半導体レーザの発振波長がシフトしても、波長ルータ１０９において波長ルーティング機能を保持することが可能になる。このように、この波長ルーティング機能を実現するのに、半導体レーザに素子温度モニタ用の温度センサや温度制御素子を設ける必要がなくなり、装置のローコスト化と省電力化を実現できる。
【００３４】
図３は本発明の他の実施の形態を示す波長ルータのブロック図であって、光分波器６０１、光合波器６０２、およびそれらを接続する光ファイバ６０３とから構成されている。この図では説明の簡略化のため、λ１〜λ４までの４波長を使う、４チャネルの波長ルータを示している。符号６０４は入力光ファイバ、６０５は出力光ファイバである。
【００３５】
この波長ルータでは、波長多重信号が入力光ファイバ６０４から入力され、光分波器６０１で分波される。各光分波器６０１の波長の光は、光ファイバ６０３を通じて光合波器６０２に送られ、他の各光分波器６０１のポートからきた別の波長の光と合波され、出力光ファイバ６０５から出力される。ここで、光分波器６０１および光合波器６０２の透過特性を、図２に示したものと同様の特性にすることにより、温度無調整の波長ルータを前記同様に実現することができる。また、波長ルータを独立した３つの部材、すなわち光分波器６０１、光合波器６０２、光ファイバ６０３の組み合わせで簡単に構成することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば波長ルータ、光分波器、光合波器の透過帯域が送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらしたことで、透過帯域を必要最小限とすることができるとともに、出荷時の波長ばらつきと、使用状況でのドライバ回路や半導体レーザに流す電流による素子温度の変動とによって、発振波長が長波長側にシフトするのを、許容できる。これにより、波長ルータの波長ルーティング機能を安定に保持できる。また、半導体レーザ、光分波器、光合波器、波長ルータには、レーザの発振波長を安定化するために必要とされた温度管理および温度制御のための手段を施す必要なくなり、構成の簡素化とローコスト化とともに、省電力化を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光波長分割多重伝送ネットワーク装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態の動作を示す動作説明図
【図３】本発明の実施の他の形態による波長ルータを示すブロック図
【図４】従来の波長分割多重伝送ネットワーク装置を示す概略図
【図５】従来の波長分割多重伝送ネットワーク装置を示すブロック図
【図６】従来の波長ルータの周期的な入出力関係の分波特性、および従来装置における各送受信装置と波長ルータとのポート接続関係を示す説明図
【符号の説明】
１０１〜１０４：送受信装置、１０５：受信回路、１０６：送信回路、１０７：光分波器、１０８：光合波器、１０９：波長ルータ、１１０〜１１３：光ファイバ、６０１：光分波器、６０２：光合波器、６０３：光ファイバ。
Claims (7)
- Ｎ本（Ｎは複数）の入力ポートと、Ｎ本の出力ポートとを有する波長ルータと、波長ルータの所定の入出力ポートと光学的に接続されたＭ台（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）の送受信装置とから構成される光波長分割多重伝送ネットワーク装置であって、
前記波長ルータが周期的な入出力関係の分波特性を有し、
前記送受信装置が、
前記波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、
光分波器からのＭ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、
Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、
送信回路のＭ本の出力ポートから出力されたＭ波長の光信号を合波し、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とで構成され、
前記波長ルータ、光分波器、光合波器の透過帯域が前記送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらした
ことを特徴とする光波長分割多重伝送ネットワーク装置。 - 前記波長ルータが、
アレイ導波路回折格子で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長分割多重伝送ネットワーク装置。 - 前記波長ルータが、
前記送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、
光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器とから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長分割多重伝送ネットワーク装置。 - 光波長分割多重伝送ネットワーク装置内で複数の送受信装置に光学的に接続される入出力ポートを持った波長ルータであって、
周期的な入出力関係の分波特性を有し、透過帯域が前記送受信装置内の送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上とされ、かつ前記透過帯域の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらされる
ことを特徴とする波長ルータ。 - 前記送受信装置から出力される光多重信号を複数波長に分波する複数の光分波器と、
光分波器で分波された光信号を他の光分波器で分波された光信号とともに光ファイバを通して合波する光合波器とを備えた
ことを特徴とする請求項４に記載の波長ルータ。 - 光波長分割多重伝送ネットワーク装置内で波長ルータの入出力ポートに光学的に接続された送受信装置であって、
前記波長ルータの所定の１本の出力ポートから入力された光信号をＭ波長に分波し、分波した光信号をＭ本の出力ポートから出力する光分波器と、
Ｍ波長の光信号をＭ本の入力ポートに受信する受信回路と、
Ｍ波長の光信号をＭ本の出力ポートから送信する送信回路と、
Ｍ本の入力ポートから入力されたＭ波長の光信号を合波し、前記波長ルータの所定の１本の入力ポートへ出力する光合波器とを備えた
ことを特徴とする送受信装置。 - 前記波長ルータ、前記光分波器、前記光合波器の透過帯域が前記送信回路の温度変動による発振波長シフト幅以上であり、かつ前記透過帯域の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリッド波長より長波長側にずらされる
ことを特徴とする請求項６に記載の送受信装置。
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-
2003
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