JP2008172738A - 光波長ルータ - Google Patents

Abstract

【課題】 将来のフレキシブルで経済的な光ネットワークを構成する上で必要な安価で高信頼の光波長ルータを提供する。
【解決手段】 上記の目的を達成するために本発明に係わる光波長ルータは従来法で使用されている光スイッチの代わりに可変光減衰器アレイを用いその入出力側にそれぞれ光分岐器と光コンバイナを用いそれぞれの光コンバイナの入力に各光分岐器の出力から１芯ずつ接続されるように光パスを構成し異なった波長のＷＤＭ入力信号を可変光減衰器の各チャンネルの減衰量を制御することによって所望の出力端子に切り替えるように工夫した。
【選択図】図１

Description

本発明は光ネットワーキングに必要なＷＤＭ（波長多重）信号の波長を複数の出力ポートにルーティングする光波長ルータに関するものである。

インターネットの急速な普及による今後の通信トラフィックの増大に対応するため光伝送システムの大容量化が必要になっている。このためＷＤＭシステムの波長チャンネルの高密度化が進んでいる。またメトロネットワークは長距離回線とアクセス系に繋がる地域系との中継的な役割をになっておりネットワークをフレキシブルに構成する必要が出てきている。特にノードにおいては遠隔操作で自動的に任意の入力ＷＤＭ信号を任意の出力ポートに出力するいわゆるＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）またはＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）が運用コスト、設備コストを低減する上で重要な光部品となっている。

従来の波長選択スイッチの例として非特許文献１があり、基本構成を図４に示す。すなわち任意のＷＤＭ信号を任意の出力ポートにスイッチングする場合には初段で分波器１で分波し各波長成分ごとに光スイッチ２ａ〜２ｍで出力ポートにスイッチングし最終段でポートごとに波長合波器３ａ〜３ｎで合波するのが普通のやり方である。
すなわちスイッチの個数はＷＤＭ波長数ｍだけ、合波器は出力ポート数ｎだけ必要であり、初段の分波器とスイッチ間、スイッチと合波器間に多数の光接続部４が必要となる。従って従来のＲＯＡＤＭは部品点数が多く組み立て工数も多いので高価で挿入損失も大きかった。

光スイッチ２の部分は機械的なファイバ可動式、ＭＥＭＳミラー式、導波路型の熱光学式、液晶式などが検討されている。しかし基本構成は図４に示された構成となっている。一般に光ファイバを移動させる機械的光スイッチやＭＥＭＳミラースイッチは稼動部があるので信頼性に難点がある。ＭＥＭＳミラー式、液晶スイッチは複雑な空間光学系を必要とする。また導波路型は一つの基板に分波器、多数の光スイッチと合波器を集積化するので歩留まり、挿入損失の点に難点があった。

従来の波長選択スイッチのもう一つの難点は製品のコードが使用する合分波器によって異なる点である。３０チャンネル以上のＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を使用すれば問題ないがチャンネル数が少ないときは使用する波長にコンパティブルな合分波器を使用しなければならない。
既にＩＴＵでＷＤＭ信号の波長は規格化されているが従来の波長選択スイッチはいわゆるシングルコード（部品コードが単一）ではなく使用する波長ごとに在庫が必要であった。

従来の波長選択スイッチのもう一つの難点は光スイッチを使うため一つのＷＤＭ信号を同時に出力ポートに分岐するいわゆる放送モードのスイッチングができなかったことである。

Ｔｈｏｍａｓ Ｓｔｒａｓｓｅｒ "ＲＯＡＤＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｋ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"ＯＦＣＮＦＯＥＣ２００６，Ｓｈｏｒｔ Ｃｏｕｒｓｅ ＳＣ２６１

本発明の目的は上記の従来技術の問題点を解決し低価格で任意の入力ＷＤＭ信号を任意の出力ポートに切り替えることができるシングルコードの光波長ルータを提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明に係わる光波長ルータは従来法で使用されている光スイッチの代わりに可変光減衰器（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）アレイを用いその入出力側にそれぞれ光分岐器と光コンバイナを用いそれぞれの光コンバイナの入力に各光分岐器の出力から１芯ずつ接続されるように接続し、異なった波長のＷＤＭ入力信号を可変光減衰器の各チャンネルの減衰量を制御することによって所望の出力端子に切り替えるように工夫した。

以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明の例としての第１の発明（以下、発明１という）による光波長ルータは、Ｍ個の１×Ｎ光分岐器とその出力がＭ×Ｎチャンネルの可変光減衰器アレイに接続され該可変光減衰器アレイの出力がＮ個のＭ×１光コンバイナに接続されるような光分岐器アレイと、該可変光減衰器アレイと、光コンバイナアレイがシリーズに接続される光サブシステムにおいて、該各光コンバイナのＭ個の入力にＭ個の該光分岐器の出力のどれかが１芯ずつ繋がるように光パスを構成し、Ｍ個の該光分岐器に入力されたＭ個の異なった波長のＷＤＭ入力信号を該可変光減衰器アレイの各チャンネルの減衰量を制御することによってＮ個の該光コンバイナの出力端子に切り替えることを特徴とする光波長ルータである。

本発明の例としての前記発明１を展開した第２の発明（以下、発明２という）は、発明１に記載の光波長ルータにおいて、該光分岐器および光コンバイナが光導波路型であることを特徴とする光波長ルータである。

本発明の例としての前記発明２を展開した第３の発明（以下、発明３という）は、発明２に記載の光波長ルータにおいて、該可変光減衰器アレイの入出力光ファイバの先端がそれぞれＮ芯、Ｍ芯ごとガラスＶ溝に固定された光ファイバアレイ化されそれぞれＭ個の光分岐器、Ｎ個の光コンバイナと直接結合され内部にスプライス部を有しないことを特徴とする光波長ルータである。

本発明の例としての前記発明３を展開した第４の発明（以下、発明４という）は、発明３に記載の光波長ルータにおいて、該可変光減衰器アレイの入出力光ファイバの先端部分がそれぞれＭ個のＮ芯テープ化、Ｎ個のＭ芯テープ化されていることを特徴とする光波長ルータである。

なお、本発明は前記の例に狭く限定されず、本発明の技術思想に基づいて多くのバリエーションを可能とするものである。

以上説明したように、本発明の光波長ルータは現在すでに商用化されている標準の波長依存性のない光部品を使って構成できるため低コストでしかもシングルコード化できるので光ネットワークに実用されればその設備費、在庫管理などの点において経済効果が大きい。また従来の波長選択スイッチで難点があった放送モードを含む任意のＷＤＭ信号の任意の出力ポートへの切り替えが高速にできるためダイナミックな光ネットワークが経済的に構成できるので今後の急増するトラフィックに対応できる。

以下の図を用いて本発明光波長ルータの構造および製造方法の実施例を説明する。図１は本発明光波長ルータの基本構成図である。ここでは４つの入力ＷＤＭ信号５ａ−５ｄを４つの出力ポート１０ａ−１０ｄに切り替える光波長ルータを検討した。ここでは簡単のためＭ＝Ｎ＝５の場合の実施例を示す。各入力のＷＤＭ信号は４分岐器６ａ−６ｄによってそれぞれ４分岐される。４つの４分岐器の１６本の光ファイバ出力を図のように可変光減衰器（ＶＯＡ）アレイ７の入力端子と接続する。８はＶＯＡの制御電子回路部である。

ＶＯＡアレイ７の出力は４つの光コンバイナと図１のように接続した。ここで用いた可変光減衰器アレイはチャンネル数が１６の市販品である。たとえば米国Ｇｅｍｆｉｒｅ社の１６ポートＶａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ Ａｒｒａｙなどが使える。減衰量の可変速度は数ｍｓと機械的スイッチより高速であった。ここでＶＯＡアレイの各チャンネルの減衰量を０から最大減衰量、約４０ｄＢ、まで変化させることによって入力の４つのＷＤＭ信号を任意のポートに所望の光レベルで切り替えることができる。なおここでは減衰量のダイナミックレンジが４０ｄＢのＶＯＡアレイを用いたが減衰量を４０ｄＢに設定すると実質的にＷＤＭ信号をブロックすることができる。

図２は構成部品間の光ファイバの接続方法を示す説明図である。ＶＯＡアレイの入出力部のそれぞれ１６本の光ファイバを同図のように４芯ずつ束ね４芯テープ化部１１ａ−１１ｄ，１５ａ−１５ｄで部分的に４芯テープ化し、４芯ファイバアレイ部１２ａ−１２ｄ，１６ａ−１６ｄでガラスＶ溝に固定し端面を研磨し４芯のファイバアレイを作った。また１芯ガラスＶ溝ブロック１４ａ−１４ｄ，１８ａ−１８ｄと分岐およびコンバイナチップ１３ａ−１３ｄ，１７ａ−１７ｄをそれぞれ予め調芯固定しておいた。その後入出力部の８個のファイバアレイと８個の分岐およびコンバイナチップをそれぞれ調芯固定した。このように組み立てることによって内部にスプライス部を含まない光波長ルータを構成することができた。

ここで使用した光分岐器と光コンバイナは部品としては同一で入出力を逆向きに使用している。光分岐器、光コンバイナは平面光導波路型を用いた。これらの光部品は波長特性がないので入力のＷＤＭ信号は波長が互いに異なってさえいればよいので光源波長への制約がなくまた光波長ルータの部品としてシングルコード化できた。

本発明の光波長ルータは部品的には内部に２つの分岐器、ひとつの可変光減衰器アレイを含む。したがってその挿入損失は理論的な分岐損失１２ｄＢとこれらの光部品の挿入損失、および部品相互の結合損失の和となる。挿入損失の実験結果はおよそ１６ｄＢであった。

本発明の光波長ルータの一つの応用例を図３に示す。図３は本発明光波長ルータの挿入損失を補償するために光ファイバアンプを用いた応用例である。同図では波長合波器１を用いている。この場合にはもはや部品としてはシングルコードではなくなるが最近メトロ系、加入者系で普及しつつあるＣＷＤＭの規格化波長８波の内の４波を用いることができる。

以上説明したように、本発明の光波長ルータは低コストでしかもシングルコード化できるので、光ネットワークに実用されればその経済効果が大きく、また従来の波長選択スイッチで難点があった放送モードを含む任意のＷＤＭ信号の任意の出力ポートへの切り替えが高速にできるためダイナミックな光ネットワークが経済的に構成でき、今後の急増するトラフィックに対応できる。したがって、本発明は光通信分野の発展に大きく貢献することができるものである。

本発明の光波長ルータの基本構成図である。 本発明の光波長ルータの構成部品間の光ファイバの接続方法を示す説明図である。 本発明の光波長ルータの光ファイバアンプと分波器を使った応用例について説明する図である。 従来の標準的な波長選択スイッチの基本構成図である。

符号の説明

１：波長分波器
２ａ〜２ｍ：光スイッチ
３ａ〜３ｎ：波長合波器
４：接続部
５ａ〜５ｄ：入力ＷＤＭ信号
６ａ〜６ｄ：光分岐器
７：可変光減衰器アレイ
８：可変光減衰器アレイの制御電子回路部
９ａ〜９ｄ：光コンバイナ
１０ａ〜１０ｄ：出力ポート
１１ａ，１１ｄ，１５ａ，１５ｄ：４芯テープ化部
１２ａ，１２ｄ，１６ａ，１６ｄ：４芯ファイバアレイ部
１３ａ，１３ｄ：４分岐チップ
１４ａ，１４ｄ，１８ａ，１８ｄ：１芯ファイバＶ溝ブロック
１７ａ，１７ｄ：光コンバイナチップ
１９：本発明の光波長ルータ
２０：光ファイバアンプ

Claims (4)

1. Ｍ個の１×Ｎ光分岐器とその出力がＭ×Ｎチャンネルの可変光減衰器アレイに接続され該可変光減衰器アレイの出力がＮ個のＭ×１光コンバイナに接続されるような光分岐器アレイ、該可変光減衰器アレイ、光コンバイナアレイがシリーズに接続される光サブシステムにおいて、該各光コンバイナのＭ個の入力にＭ個の該光分岐器の出力のどれかが１芯ずつ繋がるように光パスを構成し、Ｍ個の該光分岐器に入力されたＭ個の異なった波長のＷＤＭ入力信号を該可変光減衰器アレイの各チャンネルの減衰量を制御することによってＮ個の該光コンバイナの出力端子に切り替えることを特徴とする光波長ルータ。
2. 請求項１に記載の光波長ルータにおいて、該光分岐器および光コンバイナが光導波路型であることを特徴とする光波長ルータ。
3. 請求項２に記載の光波長ルータにおいて、該可変光減衰器アレイの入出力光ファイバの先端がそれぞれＮ芯、Ｍ芯ごとガラスＶ溝に固定された光ファイバアレイ化されそれぞれＭ個の光分岐器、Ｎ個の光コンバイナと直接結合され内部にスプライス部を有しないことを特徴とする光波長ルータ。
4. 請求項３に記載の光波長ルータにおいて、該可変光減衰器アレイの入出力光ファイバの先端部分がそれぞれＭ個のＮ芯テープ化、Ｎ個のＭ芯テープ化されていることを特徴とする光波長ルータ。

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