JP2005348270A - 光分岐挿入装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 制御が簡単で、高速切り替えが出来、ネットワーク構成に制限を与えない光分岐挿入装置を提供する。
【解決手段】 挿入される光信号の波長と同じ波長の光信号をスルー信号から取り除く構成として、ドロップ型AOTFを使用する。ドロップ型AOTFは、常に全波長を選択するように、RF信号を入力しておき、リジェクトしたい波長に対してのみ、RF信号を入力しないようにする。これにより、RF信号が停止された波長の光信号は、ドロップ型AOTFにより選択されなくなり、スルー出来なくなる。入力を停止するRF信号が1つのみとなるので、「引き寄せ効果」が生じず、光分岐挿入装置の制御が簡単化される。また、高速な切り替えが可能であると共に、挿入する波長を可変にできるので、ネットワーク構成に対する制限ともならない。
【選択図】図1

Description

本発明は、光通信ネットワークに使用される光通信機器において、任意の波長の光信号を分岐・挿入することができる光分岐挿入装置に関する。
将来のマルチメディアネットワークの構築を目指し、超長距離、かつ、大容量の光通信装置が要求されている。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)方式があり、光ファイバの光帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点が存在することから、この方式の研究開発が進められている。
特に、光通信ネットワークにおいては、ネットワーク上の各地点において、必要において光信号を通過・分岐・挿入する機能、光伝送路を選択する光ルーティング・クロスコネクト機能が必要である。このため、光信号を通過・分岐・挿入する分岐挿入(OADM:Optical Add/Drop Multiplexing)装置が研究開発されている。このOADM装置は、固定波長の光信号のみを分岐・挿入することができる波長固定型のOADM装置と任意波長の光信号を分岐・挿入することが出来る任意波長型のOADM装置がある。
一方、音響光学型チューナブルフィルタ(AOTF:Acousto-Optic Tunable Filter)は、選択する波長の光のみ抽出するように動作するため、選択する波長が固定であるファイバグレーティングと異なり、任意に波長を選択することができる。更に、可変波長選択フィルタでもあるので、端局間において光信号を分岐・挿入する局であるトリビュータリ局における可変波長選択フィルタとしても使用することができる。このような理由により、AOTFを使用したOADM装置が研究開発されている。
図8は、AOTFの動作原理を説明するための構成図である。
図8において、AOTFは、強誘電体結晶の一種であり圧電作用を示すニオブ酸リチウム(LiNbO3)基板7にチタン(Ti)拡散法で2本の光導波路1、2を形成する。
これら光導波路1、2は、互いに2箇所で交差しており、これら2つの交差する部分に導波路型の偏光ビームスプリッタ(PBS:Polarization Beam Splitter)3、4が設けられている。また、2つの交差する部分の間において、2本の光導波路1、2の上には、金属膜のSAWガイド6が形成されている。このSAWガイド6には、櫛を交互にかみ合わせた電極(IDT:Inter Digital Transducer)5が設けられ、これに160〜180MHz帯の制御信号(以下、RF信号)を印加することによって発生する弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)がSAWガイド6に沿って伝搬する。
図8において、波長λ1、λ2、λ3の光をAOTFのポート11に入力した場合、PBS3によって、TEモードとTMモードの偏波モードが混合された入力光はTEモードとTMモードに分かれて光導波路1、2を伝搬する。ここで、RF信号発生回路10によって生成される特定の周波数のRF信号f1をIDT5に印加することによって弾性表面波が発生し、これがSAWガイド6に沿って伝播すると、SAWガイド6と交差している部分の光導波路1、2において、音響光学(AO:Acousto-Optic)効果により2つの光導波路1、2の屈折率が周期的に変化するようになる。
このため、入力光のうち、この屈折率の周期的な変化と相互作用する特定の波長の光のみ偏波モードが回転し、TEモードとTMモードとが入れ替わる。回転量は、TEモードとTMモードの光が屈折率の変化と相互作用する作用長及びRF信号のパワーに比例する。作用長は、IDT5を挟んで光導波路1、2上に形成される、表面弾性波を吸収する吸収体8、9の間隔によって調整される。従って、作用長とRF信号のパワーとを最適化することによって、光導波路1の中で、その波長のTMモード光は、TEモード光に変換され、光導波路2の中で、その波長のTEモード光は、TMモード光に変換される。そして、この変換されたTEモード光とTMモード光は、PBS4によって進行方向が変えられ、相互作用をした波長の光のみが、分岐光として選択され、相互作用をしなかった波長の光は、透過して出力光となる。
図8では、RF信号f1によって、それぞれ波長λ1の光信号が作用を受け、分岐光として選択されたことを示している。
このように、AOTFは、RF信号の周波数に応じた波長の光のみを選択して分岐させることができ、更に、このRF信号の周波数を変化させることによって選択される光の波長を変えることができる。
また、このとき、ポート12から出射される出力光は、ポート11に入射される入力光からRF信号の周波数に対応する波長の光のみが除去された光信号(波長λ2とλ3)であるので、AOTFは、リジェクション機能を持つと考えることが出来る。
図9は、ドロップ型AOTFの構成を説明するための図である。
同図のドロップ型AOTFは、2種類のサイドローブ低減法を併用した構造をもち、2段接続かつ斜め薄膜SAWガイドの構成となっており、1波を高消光比かつ低損失に選択できる。100GHz間隔の隣接サイドローブで−25dB以下、非隣接サイドローブで−35dB以下という高消光比を挿入損失3dB以下の特性を実現しており、実用レベルに達している。RF信号周波数の変化に対する選択波長の変化は線形関係にある。スイッチング速度は、制御回路内での切り替え信号遅延も含め12μsと高速で切り替えできることが確認されている。
図9においては、所望の波長の光信号を分岐するAOTFが2段に直列に接続されているのみであり、動作原理は図9と同様なので、対応する構成部分に対応する符号を付すのみで、動作の説明は省略する。
図10は、5ch集積型ドロップ型AOTFモジュールの構成を説明するための図である。
同図に示すようにAOTFは、導波路型デバイスであるため、アレイ化・集積化が容易である。同図では5ch集積型ドロップ型AOTFを用いた例を示しているが、更に多チャネル化することも容易である。本モジュールは、5ch集積ドロップ型AOTF20、RF信号発生回路21、信号処理回路22及び光モニタ回路23から構成されており、100GHz間隔のWDM信号の中から任意の4波長を同時に選択可能である。制御はAOTFからの各選択光を光タップ24で分岐し、光モニタ回路23においてPDモニタ値を取得し、PDモニタ値を基に信号処理回路22で演算を行い、RF信号発生回路21を制御する。波長選択時の波長サーチ、選択後のAOTF透過特性と信号波長を一致させるRF周波数トラッキングは信号処理回路22とファームウェアで制御する。同図のように同一基板上の5ch目を選択基準用に用いることも可能である。こうすることで、温度、部品等の環境による偏差の影響をなくすことができるため、5ch目のAOTFで選択された基準光源波長とRF信号間の関係を他のチャネル制御に用いて制御の精度を向上させることが可能となる。
図11は、リジェクト型AOTFの構成を説明するための図である。
AOTFの非選択光出力ポートを用いると、特定の波長をブロックするリジェクト型フィルタとして機能する。
図11は、実用レベルの高いリジェクト比を実現するため、3つの同じ特性のAOTFを端面で導波路型反射器によって折り返して接続した3段構成となっている。RF信号を印加することにより、波長間隔200GHzの異なる波長を同時にリジェクトできる。ただし、3段構成のため図8のような2段接続ドロップ型AOTFと比べ、挿入損失が大きい。
図11においては、AOTFの非選択光出力ポートを使って、3段に直列接続している以外は、図8で説明した動作と同様の動作を行うので、動作の説明は省略する。
図12は、リジェクト型AOTFモジュールの動作を説明するための図である。
図12は、4波長をリジェクトできる構成となっている。ネットワークから流れてくるWDM信号の光を予め認識するために、リジェクト型AOTF30と同一基板上にドロップ型AOTF31を構成し、RF信号発生回路32から出力されるRF信号周波数を160MHzから180MHzまで変化させ、選択光のスペクトルを選択光モニタ回路32でモニタする。そのモニタ結果から、リジェクトする所望の波長に対応するRF信号をRF信号発生回路33−1〜33−4で生成してリジェクト型AOTF30に与える。2つの波長を同時にリジェクトする場合は、2つのRF信号周波数を発生させ、ミキサ34にて混合してから印加する。4つの波長を同時にリジェクトする場合は、4つのRF信号周波数を発生させ、ミキサにて混合してから印加する。非選択光モニタ回路35は、リジェクト型AOTF30が所望の波長を正しくリジェクトできているかをモニタするための回路である。選択光モニタ回路36、非選択光モニタ回路35のモニタ信号の検出及び処理、及び、RF信号発生回路32、33−1〜33−4への命令信号の入力は、信号処理回路36が行う。
図13は、リジェクト型AOTFの引き寄せ効果を説明するための図である。
同図において、(a)は、図12に示すリジェクト型AOTFモジュールへ入力するWDM信号を示している。波長間隔200GHzのλ1〜λ32からなるC、Lバンド32波長がWDM信号を構成する。(b)は、リジェクト型AOTFモジュールの出力WDM信号を示す。λ2、λ3の点線表示はリジェクトされた状態を示す。(c)は、WDM入力信号の中からλ2、λ3をリジェクトするためにリジェクト型AOTFモジュールに与えられるRF信号を示す。f2がλ2、f3がλ3に対応する。点線は未使用のRF信号を示す。(c)において、各RF信号周波数間隔をΔf1で示す。通常、約100kHzである。(d)は、WDM入力信号の中からλ2〜λ4をリジェクトした場合を示し、(e)は、(d)を実現するためにリジェクト型AOTFモジュールに与えられるRF信号を示す。(e)は、2つの波長リジェクトから4つの波長リジェクトにすることで、RF信号周波数間隔がΔf1からΔf2(Δf2<Δf1)に変化していることを示している。リジェクトする波長数が増えることにより、RF信号周波数間隔がΔf1からΔf2(Δf2<Δf1)に変化する現象を本明細書では、「引き寄せ効果」と呼ぶ。リジェクトする波長数が増えるときに起こる「引き寄せ効果」は、波長をリジェクトする制御を煩雑にする要因となっており、制御上における大きな課題の1つである。「引き寄せ効果」や実用レベルの波長リジェクト間隔が200GHzであることから、リジェクト型AOTFをOADMに適用するのは難しく、現在では、誘電体多層膜などを用いた固定のバンドリジェクションフィルタが用いられている。従って、挿入機能は固定型となっている。
図14は、光分岐挿入(OADM)装置の機能概念を説明するための図である。
光波長λ1、λ2、λ3、λ4を含むWDM入力光が光分岐挿入装置のポートaに入射された場合、装置内で分岐された波長λ1、λ2、λ3、λ4はポートcに出射される。また、光の挿入はポートdから行われ、同図の例では、波長λ5、λ6、λ7、λ8が挿入され、ポートbの出力光にアドされて出射されていることを示している。
リジェクト型AOTFを用いたOADM装置の説明
図15は、リジェクト型AOTFモジュールを用いた光分岐挿入装置の動作を説明する図である。
図15において、ネットワークから流れてくるWDM信号を、挿入部で挿入する際に、挿入する波長に対応するネットワーク光の中の波長をリジェクトするために、リジェクト型AOTFモジュール40が用いられている。この装置では、「引き寄せ効果」による制御の煩雑さや波長リジェクト間隔の200GHzが実用レベルという制限を持つ。分岐部のドロップ型AOTFモジュール41−1〜41−4では、波長間隔100GHzで分岐が可能であり、「引き寄せ効果」による制御の煩雑さはない。
ポートaから入力されたWDM光は、例えば、Cバンド16波、Lバンド16波で構成されている。光分岐カプラ42は、入力されたWDM光を単純に分岐する。WDMアンプ43では、分岐されたWDM光が増幅され、光分岐カプラ44において、更に、ドロップする波長数に分岐される。そして、各ドロップ型AOTFモジュール41−1〜41−4に入力されたWDM光から各波長λ1〜λ4の光信号が出力される。
波長λ5〜λ8の挿入光は、後述するAOTF型チューナブルトランスポンダ45−1〜45−4で波長が変換され、光アンプ46−1〜46−4で増幅された後、光合波カプラ47で合波され、光合波カプラ48でスルー光と合波される。このとき、リジェクト型AOTFモジュール40では、挿入される光信号の波長と同じ波長の光信号をリジェクトしている。光合波カプラ48から出力されるWDM光は、WDMアンプ49によって増幅され、伝送路に送出される。
図16は、固定のバンドリジェクションフィルタを用いた光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
なお、図16においては、図15と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
図16の構成にすれば、「引き寄せ効果」による制御の煩雑さや波長リジェクト間隔が最小で200GHzに限定されるという課題は解決できる。しかしながら、挿入機能が固定型であるため、柔軟性が失われている。例えば、固定のバンドリジェクションフィルタ51を用いたOADM装置により光ネットワークを構成した場合、Add機能側が4波長固定であるため、最大64波長のWDM信号を考えた場合、ノード数が16に制限されてしまう。
図16の固定型光分岐挿入装置では、挿入する(Addする)波長が固定なので、トランスポンダ45’−1〜45’−4の波長変換機能は固定でよく、可変光減衰器(Variable Optical Attenuator)50を介して、固定のバンドリジェクションフィルタ51に入力され、スルー光と合波されて伝送路に送出される。
光通信ネットワークにおいて、従来の光ストリーム伝送方式から新しく光バーストスイッチング伝送方式への移行が期待されている。これは、バースト性の高いインターネットトラフィックの統計的性質に着目し、ミリ秒オーダ以下の時間間隔で、バーストデータ伝達に必要な時間だけ、ある波長を割り当て、ネットワークリソースの使用効率を高めた光伝達網である。光バーストスイッチング伝送方式にすることで、ネットワークリソースの使用効率を高めることが可能となる。このためには、ミリ秒オーダ以下での波長切り替えを行うことが求められており、AOTFはマイクロ秒オーダの波長切り替えが可能であることから光バーストスイッチング伝送のコアデバイスとして有効であることが知られている。
上記従来技術の内容は、下記、特許文献1〜8、及び、非特許文献1〜4に記載されている。
特開2003−344817号公報 特願2003−053335号の明細書 国際出願 PCT JP 03 04793号の明細書 特願2003−51741号の明細書 特開平11−218790号公報 特開平11−289296号公報 特開2000−241782号公報 特願2003−316973号の明細書 論文名:「音響光学型チューナブルフィルタ(AOTF)制御の高速化」論文番号:B−10−40 学会名:電子情報通信学会 2002年ソサイエティ大会 著者名:野口雅司、甲斐雄高、上野智弘、宮田英之、尾中寛 論文名:AO素子の最近の技術進展 電子情報通信学会論文誌 C Vol J86−CNo12、p1236−1243 著者名:中澤忠雄、宮田宏志、宮田英之、甲斐雄高、角田有紀人、尾中寛 論文名:Photonic Gateway with μs-order Wavelength Path Control for Metro Access Networks.学会名:ECOC2003 著者名:甲斐雄高、曽根恭介、野口雅司、上野智弘、中澤忠雄、宮田宏志、宮田英之、尾中寛 論文名:「高速波長選択小型4チャンネル集積型AOTFサブシステムの開発」論文番号:B_10_61 学会名:電子情報通信学会 2003年ソサイエティ大会 著者名:野口雅司、甲斐雄高、上野智弘、宮田英之、尾中寛、中澤忠雄、宮田宏志
前述したように、AOTFを用いた光波長分岐挿入装置において、光を挿入する際に、ネットワークから流れてくる、挿入される波長に対応する波長をリジェクトしておく必要がある。
従来技術では、リジェクト型AOTFを用いて構成していたが、リジェクトする波長に対応したRF信号をAOTFに与える仕組みになっており、複数の波長をリジェクトするには、複数のRF信号を混合して与える必要があった。しかしながら、波長数の増減により、RF周波数間隔が変わってしまい(いわゆる引き寄せ効果)、制御が煩雑になるという問題があった。
また、従来では、RF信号を混合しているためD/U特性(望まれる信号と望まれない信号との比)が劣化するという問題もあった。
更に、従来では、スペクトルアナライザ機能によりWDM信号をモニタしておく必要があり高速切り替えに対応できないという問題があった。
更に、リジェクト型AOTFでは、波長間隔が200GHz間隔以上でなければ、実使用ができないなどの問題があった。このような問題から、現状ではダイナミックなリジェクト機能は、事実上採用されておらず、固定のバンドリジェクションフィルタが用いられている。固定のバンドリジェクションフィルタを用いたOADM装置により光ネットワークを構成した場合、Add機能側が4波長固定であるため、最大64波長のWDM信号で考えた場合、ノード数が16に制限されてしまうという問題があった。
本発明の課題は、制御が簡単で、高速切り替えが出来、ネットワーク構成に制限を与えない光分岐挿入装置を提供することである。
本発明の第1の光分岐挿入装置は、ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、入力された波長多重光信号を分岐する分岐手段と、該分岐手段によって分岐された第1の光信号から所定の波長の光信号を分離する分離手段と、音響光学チューナブルフィルタからなり、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトするように構成され、該分岐手段によって分岐された第2の光信号から挿入されるべき光信号と同じ波長の光信号をリジェクトするリジェクト手段と、該リジェクト手段をスルーしてきた光信号に、所定の波長の光信号を挿入する挿入手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第2の光分岐挿入装置は、ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、ネットワークを流れてくる波長多重光信号を受信し、光信号の分岐挿入を行う、光信号の分岐挿入の動作が固定された波長に限定された固定分岐挿入手段と、音響光学チューナブルフィルタからなり、該固定分岐挿入手段から分岐された波長の光信号を入力し、スルーしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号を印加してスルーさせ、リジェクトしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号の印加を停止してリジェクトするリジェクト手段と、該リジェクトされた光信号と同じ波長の光信号を該固定分岐挿入手段に入力して、光信号を挿入する挿入手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、制御が簡単で、高速切り替えが出来、リジェクト型AOTFの場合のようなネットワーク構成の制限がない光分岐挿入装置を提供することができる。
本発明の実施形態では、ドロップ型AOTF機能を挿入部(Add部)の波長リジェクト用途に使用する。
ネットワークから流れてくるWDM信号を光分岐器又は光分波器又はその組み合わせにより分波・分岐し、分波・分岐したそれぞれの信号ポートに対し、ドロップ型AOTFの入力ポートに接続する。ドロップ型AOTFの出力ポートを光結合器又は光合波器又はその組み合わせにより結合・合波する構成にする。スルー時は波長選択を行い、挿入時は、ネットワークを流れてくるWDM信号の特定の波長をリジェクトするためにドロップ型AOTFの選択動作を停止することによりリジェクト機能を実現する。このようにドロップ型AOTFを用いることで、WDM信号の中から任意の波長をリジェクトできるようになる。波長間隔も100GHzを利用できるようになる。また、各ドロップ型AOTFがリジェクトする波長は1つとなり、従って、ドロップ型AOTFに印加するRF信号も混合して印加する必要が無いので引き寄せ効果が起こらず、制御の煩雑さが解消される。また、RF信号を混合しないため混合によるD/U特性の劣化をなくすことができる。制御に当たっては、アレイ状に構成したドロップ型AOTFの中から運用回線に使用しないAOTFを用意し、これに基準光を入射させ、常時選択しつづける。この選択信号のRF周波数を基準にして、運用回線のAOTFに与えるRF信号周波数を計算し、与えることで、高速波長リジェクションが可能となり、光バーストスイッチングへの適用が可能となる。従って、従来技術におけるスペクトルモニタが不要になる。
更に、光ネットワークを構成した場合、Add機能側への波長数及び波長を任意に設定できる。最大64波長のWDM信号で考えた場合、ノード数が16に制限されてしまうという問題は解消される。
分岐部は、従来どおりドロップ型AOTF機能を適用する。挿入部には、ドロップ型AOTFを用いたトランスポンダを適用する。こうすることで、装置の分岐機能,挿入機能、波長リジェクト(ブロック)機能を全て、ドロップ型AOTFを用いて実現できることになり、マイクロ秒オーダの波長制御により、光バーストスイッチング伝送も可能になる。
図1は、本発明の第1の実施形態による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。また、図2に、17ch集積型ドロップAOTFモジュールの構成を説明するための図を示す。更に、図3に、AOTF型チューナブルトランスポンダを説明するための図を示す。
図1において、ネットワークから流れてくるWDM伝送信号は、ポートaに入射される。同図においては、WDM伝送信号は、100GHz間隔のCバンド32波長(λ1〜λ32)、100GHz間隔のLバンド32波長λ33〜λ64)での構成例を示す。ポートaに入射されたWDM伝送信号は、光分岐カプラ42において、ポートcに分岐するための光信号と、ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号に分岐する。ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号は、誘電体多層膜などにより構成されたCLバンド分波器58によりCバンドとLバンドに分波される。更に、それぞれのC,Lバンド波長は、誘電体多層膜などにより構成された光分波器59、60によって16波長を1まとめとするグループに分波される。分波された16波長単位の信号は、光分岐カプラ61によって16分岐される。16分岐された分岐光は、17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の各ドロップ型AOTFに接続される。17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の各ドロップ型AOTFにて選択された波長は、光結合カプラ63により結合され、誘電体多層膜などにより構成された光合波器64、65、誘電体多層膜などにより構成されたCLバンド合波器66により合波され、光結合カプラ48により挿入光と結合されWDMアンプ49を経由して、ポートbに送出される。
17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の17ch目のドロップ型AOTFは、基準光モニタ用に用いられており、基準光源56から出力される基準光としては、1波長又は2波長が最短波長側、及び/又は、最長波長側に設けられたWDM伝送信号を含む信号が用いられる。基準光源56からの基準光は、光結合カプラ55、光分岐カプラ44を介して、ドロップ型AOTF41に入力されると共に、光分岐カプラ57を介して、各17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4に入力される。また、これらとは別に、基準光源56からの基準光は、AOTF型チューナブルトランスポンダ45にも入力される。
ドロップ型AOTFの制御としては、この基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、WDM信号の中からリジェクトする動作が必要な場合、17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の各ドロップ型AOTFの選択動作の内、対応する各ドロップ型AOTFの選択動作を停止するように制御する。こうすることで、特定波長のリジェクト制御が実現できる。挿入部においては、AOTF型チューナブルトランスポンダ45により、外部からのAdd信号波長は必要に応じて波長変換され、光アンプ46−1〜46−4により増幅され、光結合カプラ47にて結合され、VOA(Variable Optical Attenuator)50により出力調整されて、光結合カプラ48に入射される。AOTF型チューナブルトランスポンダ45には、基準光が入射されており、リジェクト部に適用された17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4と同様に基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、LDバンクの中から選択する。LDバンクは、複数の波長の光を出力する複数のLDからの光を合波して、多波長光源としたものである。
一方、ポートcへの分岐制御については、光分岐カプラ42から分岐されたWDM信号は、WDMアンプ43に光増幅され、光結合カプラ55にて基準光と結合し、光分岐カプラ44にて、6分岐される。ドロップ型AOTF41の1つにて、基準光を選択し続けるように制御し、分岐制御に応じて、各波長の光信号がドロップ型AOTFの他の4つから出射される。
基準光は、主信号の最長波長の長波長側あるいは、最短波長の短波長側などにもうける。基準光が1つだけもうけられる場合には、基準光を選択しているRF周波数からどの間隔分波なれたRF周波数の信号を与えれば、所望の波長が選択できるかを計算して、RF信号をAOTFに与える。基準光が最短波長側と最長波長側の両側にある場合には、最短波長の基準光を選択しているRF周波数と最長波長の基準光を選択しているRF周波数を取得し、間に何波長はいっているかによって、これらのRF周波数差を等分して、選択RF周波数を得るようにする。
図2は、17ch集積ドロップ型AOTFモジュールの構成を説明する図である。
この構成は、図10の5ch集積ドロップ型AOTFモジュールと基本的に同じであり、ただ、集積されたAOTFが17個あるという点が異なるのみなので、説明を省略する。
図3は、AOTF型チューナブルトランスポンダを説明するための図である。
各光信号入力は、光電気変換器O/Eに入力されて電気信号に変換され、光変調器76−1〜76−4へ駆動信号として与えられる。LDバンク70−1〜70−4は、複数の波長を含んだ光を出力する多波長光源であり、各LDバンク70−1〜70−4は、異なる波長の光源である。LDバンク70−1〜70−4からの光を光結合カプラ71−1〜71−4が合波し、更に、この合波された光が光結合カプラ72で合波される。そして、光結合カプラ73で基準光が合波され、光分岐カプラ74において、5分割される。ドロップ型AOTF75−5は、基準光を選択するフィルタとして動作し、他のドロップ型AOTF75−1〜75−4は、それぞれ異なる4波長を選択するフィルタとして動作する。ドロップ型AOTF75−1〜75−4の波長選択は、ドロップ型AOTF75−5が基準光を選択した時に使用したRF信号の周波数を基に行われる。ドロップ型AOTF75−1〜75−4からの各波長の光は、各光変調器76−1〜76−4に入力され、変調されて、各波長の光信号として出力される。
図4は、本発明の第2の実施形態の光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
図4において、ネットワークから流れてくるWDM伝送信号は、ポートaに入射される。同図において、WDM伝送信号は、100GHz間隔のCバンド32波長(λ1〜λ32)、100GHz間隔のLバンド32波長(λ33〜λ64)での構成例を示す。ポートaに入射されたWDM伝送信号は、光分岐カプラ42により、ポートcに分岐するための光信号と、ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号に分岐する。ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号は、AWG(Arrayed Waveguide Grating)などにより構成される光分波器80により64波長に分波される。分波された64波長は、17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の各ドロップAOTFに接続される。17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の各ドロップ型AOTFにて選択された波長は、AWGなどにより構成される光合波器81により合波され、光結合カプラ48により挿入光と結合されWDMアンプ49を経由してポートbに送出される。17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4の17ch目のドロップ型AOTFは、基準光モニタ用に用いられており、基準光として、1波長又は2波長が最短波長側又は最長波長側に設けられたWDM伝送信号を含む信号が用いられる。ドロップ型AOTFの制御としては、この基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、WDM信号の中からリジェクトする動作が必要な場合、17ch集積ドロップ型AOTFの選択動作を停止するように制御する。こうすることで、特定波長のリジェクト制御が実現できる。挿入部においては、AOTF型チューナブルトランスポンダ45により、外部からのAdd信号波長は必要に応じて波長変換され光アンプ46−1〜46−4により増幅され、光結合カプラ47にて結合され、VOA50により出力調整されて、光結合カプラ48に入射される。AOTF型チューナブルトランスポンダ45には、基準光が入射されており、リジェクト部に適用された17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62−1〜62−4と同様に基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、LDバンクの中から選択する。
一方、ポートcへの分岐制御については、光結合カプラ42から分岐されたWDM信号は、WDMアンプ43において光増幅され、光結合カプラ55にて基準光と結合し、光分岐カプラ44にて、6分岐される。ドロップ型AOTF41の1つにて、基準光を選択し続けるように制御し、分岐制御に応じて、ドロップ型AOTF41の他の4つから出射される。
図5は、本発明の第3の実施形態による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
図5において、ネットワークから流れてくるWDM伝送信号は、ポートaに入射される。同図において、WDM伝送信号は、100GHz間隔のCバンド16波長(λ1〜λ16)での構成例を示す。ポートaに入射されたWDM伝送信号は、光分岐カプラ42よりポートcに分岐するための光信号と、ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号に分岐する。ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号は、誘電体多層膜などにより構成される光分岐器80により16波長に分岐される。分岐された16波長は、17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62の各ドロップ型AOTFに接続される。17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62の各ドロップAOTFにて選択された波長は、誘電体多層膜などにより構成される光結合器81により結合され、光結合カプラ48により挿入光と結合されWDMアンプ49を経由して、ポートbに送出される。17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62の17ch目のドロップ型AOTFは、基準光モニタ用に用いられており、基準光として、1波長又は2波長が最短波長側及びまたは最長波長側に設けられたWDM伝送信号を含む信号が用いられる。ドロップ型AOTFの制御としては、この基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、WDM信号の中からリジェクトする動作が必要な場合、17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62の各ドロップ型AOTFの選択動作の内、対応する各ドロップ型AOTFの選択動作を停止するように制御する。こうすることで、特定波長のリジェクト制御が実現できる。挿入部においては、AOTFチューナブルトランスポンダ45により、外部からのAdd信号波長は必要に応じて波長変換され光アンプ46−1〜46−4により増幅され、光結合カプラ47にて結合され、VOA50により出力調整されて、光結合カプラ48に入射される。AOTF型チューナブルトランスポンダ45には、基準光が入射されており、リジェクト部に適用された17ch集積ドロップ型AOTFモジュール62と同様に基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、LDバンクの中から選択する。
一方、ポートcへの分岐制御については、光分岐カプラ42から分岐されたWDM信号は、WDMアンプ43に光増幅され、光結合カプラ55にて基準光と結合し、光分岐カプラ44にて、6分岐される。ドロップ型AOTF41の1つにて、基準光を選択しつづけるように制御し、分岐制御に応じて、ドロップ型AOTF41の他の4つから出射される。
図6は、本発明による第4の実施形態の光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
図6において、ネットワークから流れてくるWDM伝送信号は、ポートaに入射される。同図において、WDM伝送信号は、100GHz間隔のCバンド32波長(λ1〜λ32)、100GHz間隔Lバンド32波長(λ33〜λ64)での構成例を示す。ポートaに入射されたWDM伝送信号は、光分岐カプラ42より、ポートcに分岐するための光信号と、ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号に分岐する。ポートdからの挿入光と結合してポートbからネットワーク上に送出するための光信号は、誘電体多層膜などにより構成される固定型のOADMデバイス70によりλ5〜λ8がWDM信号の中から固定リジェクトされ、固定リジェクトされたλ5〜λ8の波長はDropポートに出力される。Dropポートに出力されたλ5〜λ8の波長は、光結合カプラ72にて基準光と結合され、光分岐カプラ73に入射される。光分岐カプラ73において、5分岐された光信号は、5ch集積ドロップ型AOTFモジュール74に入射される。5ch集積ドロップ型AOTFモジュール74のドロップ型AOTFの1つにより、基準光を選択しつづけるように制御し、それをもとにドロップ型AOTFFの他の4つにてλ5〜λ8が選択制御され、それぞれ出射される。ドロップ型AOTFの他の4つの選択動作を停止することで、リジェクトを行い光挿入する。光結合カプラ71−1〜71−4から出射された光信号は、光アンプ46−1〜46−4にて増幅され、光結合カプラ47にて結合され、VOA50により出力調整されて、固定OADMデバイス70のAddポートに入射される。入射されたAdd信号は、Inポートの信号とAddされてOutポートに出射される。
AOTF型チューナブルトランスポンダ45には、基準光が入射されており、リジェクト部に適用された5ch集積ドロップ型AOTFモジュール74と同様に基準光を選択しつづけるように制御し、挿入する波長に対応して、LDバンクの中から選択する。
一方、ポートcへの分岐制御については、光分岐カプラ42から分岐されたWDM信号は、WDMアンプ43に光増幅され、光結合カプラ55にて基準光と結合し、光分岐カプラ44にて、6分岐される。ドロップ型AOTF41の1つにて、基準光を選択しつづけるように制御し、分岐制御に応じて、ドロップ型AOTF41の他の4つから出射される。
図7は、本発明の第5の実施携帯による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
図7は、基本構成は、図6と同様である。図6においては、固定のOADMデバイス70の出力を光分岐カプラ73にて、5ch集積ドロップ型AOTFモジュール74への入射信号を生成しているのに対して、図7では、AWGなどにより構成される光分波器80を用いて分波している点が異なる。また、基準光源の取り方が、光分岐カプラ44の出力から5ch集積ドロップ型AOTFモジュール74のドロップ型AOTFの1つに入射して基準光モニタ用に使用できる点が異なる。その他の動作は図6と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明の実施形態によれば、ドロップ型AOTFのみで、ダイナミックOADMを構成することが可能であり、
1)リジェクト型AOTFが不要となる。
2)引き寄せ効果による制御に煩雑さが解消される。
3)RF信号の混成によるD/U特性が劣化が無くなる。
4)光スペクトルアナライザが不要となるため、高速波長リジェクションが可能となる。そのことによって、光バーストスイッチングへの適用が可能となる。
5)波長間隔が100GHzを実現できる。
6)ダイナミックOADMを容易に構成できる。
7)Add部の挿入波長が可変になるため、光ネットワークを構成した場合のノード数を増やすことが可能となる。
などの効果がある。
(付記1)ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、
入力された波長多重光信号を分岐する分岐手段と、
該分岐手段によって分岐された第1の光信号から所定の波長の光信号を分離する分離手段と、
音響光学チューナブルフィルタからなり、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトするように構成され、該分岐手段によって分岐された第2の光信号から挿入されるべき光信号と同じ波長の光信号をリジェクトするリジェクト手段と、
該リジェクト手段をスルーしてきた光信号に、所定の波長の光信号を挿入する挿入手段と、
を備えることを特徴とする光分岐挿入装置。
(付記2)
前記挿入される光を生成するトランスポンダ手段を更に備え、
該トランスポンダ手段は、
挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換手段と、
多波長光源と、
多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択手段と、
該選択され多波長の光を、該光電気変換手段によって得られた電気信号で変調する変調手段と、
を備えることを特徴とする付記1に記載の光分岐挿入装置。
(付記3)
前記選択手段は、ドロップ型の音響光学チューナブルフィルタであることを特徴とする付記2に記載の光分岐挿入装置。
(付記4)
ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、
ネットワークを流れてくる波長多重光信号を受信し、光信号の分岐挿入を行う、光信号の分岐挿入の動作が固定された波長に限定された固定分岐挿入手段と、
音響光学チューナブルフィルタからなり、該固定分岐挿入手段から分岐された波長の光信号を入力し、スルーしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号を印加してスルーさせ、リジェクトしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号の印加を停止してリジェクトするリジェクト手段と、
該リジェクトされた光信号と同じ波長の光信号を該固定分岐挿入手段に入力して、光信号を挿入する挿入手段と、
を備えることを特徴とする光分岐挿入装置。
(付記5)
前記挿入される光を生成するトランスポンダ手段を更に備え、
該トランスポンダ手段は、
挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換手段と、
多波長光源と、
多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択手段と、
該選択され多波長の光を、該光電気変換手段によって得られた電気信号で変調する変調手段と、
を備えることを特徴とする付記4に記載の光分岐挿入装置。
(付記6)
前記選択手段は、ドロップ型の音響光学チューナブルフィルタであることを特徴とする付記5に記載の光分岐挿入装置。
(付記7)
音響光学チューナブルフィルタからなり、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトするように構成された光学デバイス。
(付記8)ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置における光分岐挿入方法において、
入力された波長多重光信号を分岐する分岐ステップと、
該分岐手段によって分岐された第1の光信号から所定の波長の光信号を分離する分離ステップと、
音響光学チューナブルフィルタを用い、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトすることにより、該分岐ステップによって分岐された第2の光信号から挿入されるべき光信号と同じ波長の光信号をリジェクトするリジェクトステップと、
該リジェクト手段をスルーしてきた光信号に、所定の波長の光信号を挿入する挿入ステップと、
を備えることを特徴とする光分岐挿入方法。
(付記9)
前記挿入される光を生成するトランスポンダステップを更に備え、
該トランスポンダステップは、
挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換ステップと、
多波長光源を設けるステップと、
多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択ステップと、
該選択され多波長の光を、該光電気変換ステップによって得られた電気信号で変調する変調ステップと、
を備えることを特徴とする付記8に記載の光分岐挿入方法。
(付記10)
前記選択ステップは、ドロップ型の音響光学チューナブルフィルタを用いて行うことを特徴とする付記9に記載の光分岐挿入方法。
(付記11)
ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置における光分岐挿入方法において、
ネットワークを流れてくる波長多重光信号を受信し、光信号の分岐挿入を行う、光信号の分岐挿入の動作が固定された波長に限定された固定分岐挿入ステップと、
音響光学チューナブルフィルタを用い、該固定分岐挿入手段から分岐された波長の光信号を入力し、スルーしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号を印加してスルーさせ、リジェクトしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号の印加を停止してリジェクトするリジェクトステップと、
該リジェクトされた光信号と同じ波長の光信号を挿入する挿入ステップと、
を備えることを特徴とする光分岐挿入方法。
(付記12)
前記挿入される光を生成するトランスポンダステップを更に備え、
該トランスポンダステップは、
挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換ステップと、
多波長光源を設けるステップと、
多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択ステップと、
該選択され多波長の光を、該光電気変換ステップによって得られた電気信号で変調する変調ステップと、
を備えることを特徴とする付記11に記載の光分岐挿入方法。
(付記13)
前記選択ステップは、ドロップ型の音響光学チューナブルフィルタを用いて行うことを特徴とする付記12に記載の光分岐挿入方法。
本発明の第1の実施形態による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。 17ch集積型ドロップAOTFモジュールの構成を説明するための図である。 AOTF型チューナブルトランスポンダを説明するための図である。 本発明の第2の実施形態の光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。 本発明の第3の実施形態による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。 本発明による第4の実施形態の光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。 本発明の第5の実施携帯による光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。 AOTFの動作原理を説明するための構成図である。 ドロップ型AOTFの構成を説明するための図である。 5ch集積型ドロップ型AOTFモジュールの構成を説明するための図である。 リジェクト型AOTFの構成を説明するための図である。 リジェクト型AOTFモジュールの動作を説明するための図である。 リジェクト型AOTFの引き寄せ効果を説明するための図である。 光分岐挿入(OADM)装置の機能概念を説明するための図である。 リジェクト型AOTFモジュールを用いた光分岐挿入装置の動作を説明する図である。 固定のバンドリジェクションフィルタを用いた光分岐挿入装置の動作を説明するための図である。
符号の説明
41 5ch集積ドロップ型AOTFモジュール
42 光分岐カプラ
43 WDMアンプ
44 光分岐カプラ
45 AOTF型チューナブルトランスポンダ
46−1〜46−4 光アンプ
47 光結合カプラ
48 光結合カプラ
49 WDMアンプ
50 VOA
55 光結合カプラ
56 基準光源
57 光分岐カプラ
58 CLバンド光分波器
59、60 光分波器
61 光分岐カプラ
62 17ch集積ドロップ型AOTFモジュール
63 光結合カプラ
64、65 光合波器
66 CLバンド光合波器

Claims (5)

  1. ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、
    入力された波長多重光信号を分岐する分岐手段と、
    該分岐手段によって分岐された第1の光信号から所定の波長の光信号を分離する分離手段と、
    音響光学チューナブルフィルタからなり、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトするように構成され、該分岐手段によって分岐された第2の光信号から挿入されるべき光信号と同じ波長の光信号をリジェクトするリジェクト手段と、
    該リジェクト手段をスルーしてきた光信号に、所定の波長の光信号を挿入する挿入手段と、
    を備えることを特徴とする光分岐挿入装置。
  2. 前記挿入される光を生成するトランスポンダ手段を更に備え、
    該トランスポンダ手段は、
    挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換手段と、
    多波長光源と、
    多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択手段と、
    該選択され多波長の光を、該光電気変換手段によって得られた電気信号で変調する変調手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の光分岐挿入装置。
  3. ネットワークを流れてくる波長多重光信号に対し、所定の波長の光信号を分岐し、所定の波長の光信号を挿入する光分岐挿入装置において、
    ネットワークを流れてくる波長多重光信号を受信し、光信号の分岐挿入を行う、光信号の分岐挿入の動作が固定された波長に限定された固定分岐挿入手段と、
    音響光学チューナブルフィルタからなり、該固定分岐挿入手段から分岐された波長の光信号を入力し、スルーしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号を印加してスルーさせ、リジェクトしたい波長の光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに対応するRF信号の印加を停止してリジェクトするリジェクト手段と、
    該リジェクトされた光信号と同じ波長の光信号を該固定分岐挿入手段に入力して、光信号を挿入する挿入手段と、
    を備えることを特徴とする光分岐挿入装置。
  4. 前記挿入される光を生成するトランスポンダ手段を更に備え、
    該トランスポンダ手段は、
    挿入すべき光信号を入力し、電気信号に変換する光電気変換手段と、
    多波長光源と、
    多波長光源からの光から、必要な波長の光を選択する選択手段と、
    該選択され多波長の光を、該光電気変換手段によって得られた電気信号で変調する変調手段と、
    を備えることを特徴とする請求項3に記載の光分岐挿入装置。
  5. 音響光学チューナブルフィルタからなり、スルーする光信号は、対応するRF信号を該音響光学チューナブルフィルタに印加することによって選択し、リジェクトする光信号は、該音響光学チューナブルフィルタに印加されているRF信号を停止することによってリジェクトするように構成された光学デバイス。
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