JP2008227556A - 波長多重光伝送装置および波長多重光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャネル間隔が拡大された波長多重伝送システムに低速のチャネルを混在させる場合に、帯域利用効率が低下すること、すなわち総伝送容量が低減することを回避する。
【解決手段】 光ファイバ伝送路３の両端に配置される第１の波長合波器１および第１の波長分波器２のポートに、複数または任意のポートに接続可能で、かつ第１の波長合波器１および第１の波長分波器２が規定するスロットを複数に分割し、スロットに複数のチャネルを配置可能な第２の波長合波器６１および第２の波長分波器７１を接続する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ファイバ伝送路を使用して大量の情報を伝送する波長多重光伝送装置および波長多重光伝送方法に関する。

１本の光ファイバに、それぞれ異なる波長を持つチャネルを複数多重して伝送させることにより大幅に伝送容量を向上させられる波長多重光伝送技術（ＷＤＭ光伝送技術）が実用化されている。波長多重光伝送システムでは、総伝送容量は、確保するチャネルの数（スロット数）に依存する。従って、信号光の合分波を行う光合分波器の波長精度と、フィルタ形状および信号光源の波長安定性とを向上させることによってチャネル間隔の縮小を図り、それにともなうスロット数の増大が進められてきた。現在では、チャネル間隔が５０ＧＨｚまで縮小されたシステムが商用化されている。そして、図９に示すように、各帯域に伝送速度１０Ｇｂ／ｓや２．５Ｇｂ／ｓの信号がそれぞれ１チャネルずつ割り当てられている。

最近の通信トラフィックの制御を行うルータのインターフェース高速化に伴って、ＷＤＭ光伝送システムにはさらに高速なシリアル信号、例えば４０Ｇｂ／ｓ信号の収容が望まれるようになっている。現状の技術では、５０ＧＨｚの帯域で４０Ｇｂ／ｓ信号の長距離伝送を行うことは難しい。そこで、４０Ｇｂ／ｓ信号の伝送に重点をおくのであれば、チャネル間隔の拡大、例えば１００ＧＨｚ化が必要になると考えられる。

波長多重伝送システムに求められる重要な要件の一つに、トランスポンダ（送受信器）のカラーレス化がある。すなわち、光源に波長可変特性を持たせ、かつ、トランスポンダ内の全ての光部品を波長無依存化することによって、トランスポンダを、複数のスロットで、できれば任意のスロットで使用可能にすることが要求される。一つの波長多重伝送システムは数１０を越える非常に多数の波長スロットを持つ。各トランスポンダが有する光源が特定の波長しか出力できず、その結果として特定のスロットでしか使用できないことになると、スロットの数だけ異なる種類のトランスポンダを用意する必要がある。よって、波長多重伝送システムの開発時および利用時ともに管理に苦労することになる。そこで、波長多重伝送システムをカラーレス化することが強く望まれ、多くのシステムで実現されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−３０４１９７号公報（段落０００６，００２４、図６）

４０Ｇｂ／ｓ信号の伝送に重点をおいて、チャネル間隔を現状の５０ＧＨｚから１００ＧＨｚへと拡大した場合には様々な問題が発生する可能性がある。最も重要な問題は、チャネル間隔を拡大したことにより確保可能なチャネル数が低減することである。チャネル間隔が２倍になると、使用する波長帯域が同じであれば、必然的にチャネル数は半減する。１００ＧＨｚのスロットに４０Ｇｂ／ｓ信号を配置した場合は問題ないが、仮に１０Ｇｂ／ｓや２．５Ｇｂ／ｓの信号を配置すると、周波数の利用効率は従来システムより劣化する。こうした低速チャネルの数が多くなると、伝送システム全体の総伝送容量も低減するという問題がある。

その問題は、基本的に全てのスロットに４０Ｇｂ／ｓの信号を割り当てれば生じない。しかし、４０Ｇｂ／ｓ信号は、伝送時に伝送路に対して高い特性を要求する。光増幅器の利得平坦性や伝送路ファイバの特徴により、システム内において４０Ｇｂ／ｓ信号を使用可能なスロットと使用不可能なスロットが混在する可能性がある。よって、全てのスロットに４０Ｇｂ／ｓ信号を割り当てるということは必ずしも現実的ではない。

その問題に対して、４０Ｇｂ／ｓ伝送に十分である良好な伝送特性を与える帯域を１００ＧＨｚ間隔にし、そうではない帯域を５０ＧＨｚ間隔にするといった非対称なチャネル配置を行うという解決策も考えられる。しかし、非対称なチャネル配置の実現は、合分波の光フィルタ構成を複雑化させる。また、伝送路の特性はシステム毎に異なるため、その光フィルタ構成を一様化することは困難である。

その困難さを緩和する手法として、特許文献１に記載されているように、光フィルタを多段に接続し、段階的に波長群、波長スロットというように分配していく方法がある。波長群から波長スロットへの分割の際に適切に光フィルタを選択することによって、任意の帯域幅の波長スロットを提供することが可能になる。

しかし、特許文献１に記載されているような方法では、段階的に、きめ細かく波長スロットを管理することによって任意の帯域幅の波長スロットを実現できるが、合分波光フィルタのサイズとコストが大幅に上昇してしまう。

４０Ｇｂ／ｓと１０Ｇｂ／ｓ以下の低速信号とが混在する大容量波長多重光伝送方法を実現するには、まず使用波長帯域を全て１００ＧＨｚ毎のスロットに分割し、その後、４０Ｇｂ／ｓ伝送には不十分なスロットや低速信号を使いたいスロットについては、例えば５０ＧＨｚスロットを２つというようにさらに分割を進めるという方法をとることが好ましいと考えられる。

本発明は、そのような考え方のもとに、チャネル間隔が拡大された波長多重伝送システムに低速のチャネルを混在させる場合に、帯域利用効率が低下すること、すなわち総伝送容量が低減することを回避することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、現状の波長多重光伝送システムで実現されている経済性を損なうことがないよう、上記の帯域利用効率の低下を防ぐ手法をカラーレス化することである。

本発明による波長多重光伝送装置は、送信端においてそれぞれ異なる波長を有する複数のチャネルを合波する第１の波長合波器と、受信端において前記複数のチャネルを分離する第１の波長分波器とを含む波長多重光伝送装置であって、前記第１の波長合波器および前記第１の波長分波器が規定する連続する波長帯域を、当該波長多重光伝送装置が提供する最高の信号速度に対応するスロットとし、前記第１の波長合波器の入力ポートに接続された第２の波長合波器と、前記第１の波長分波器の出力ポートに接続された第２の波長分波器とを備え、前記第２の波長合波器と前記第２の波長分波器とによってスロットを複数に分割して、スロット内に波長が異なる複数の低速チャネルを伝送させることを特徴とする。そのような構成によって、スロット内に波長が異なる複数の低速チャネルを配置することが可能になり、複数の低速チャネルを伝送させることが可能になる。よって、例えば、４０Ｇｂ／ｓなどの高速信号とそれ以下の低速の信号とを混載させる際に、帯域利用効率の劣化を極力緩和することが可能になる。

また、第２の波長合波器および第２の波長分波器の光フィルタ特性に、第１の波長合波器および第１の波長分波器が提供するスロットに等しい波長周期特性を持たせることによって、第１の波長合波器および第１の波長分波器が提供するスロットのうちの複数、または全てにおいて同一の第２の波長合波器および第２の波長分波器を使用できるようにする。そのような構成によって、必要とされる第２の波長合波器および第２の波長分波器の種類を低減させることが可能になる。

また、第２の波長合波器および第２の波長分波器によって分割された各帯域を使用して伝送される低速チャネル用の光源に、第２の波長合波器のフィルタ特性の波長周期性に同期した波長可変機能を持たせる。そのような構成によって、第１の波長合波器の入力ポートに接続させる、信号光源から第２の波長合波器までの送信部分は、第１の波長合波器が規定する複数、または全てのスロットにおいて使用することが可能になる。つまりカラーレス化される。

また、信号光源そのもの、または信号光源から第２の波長合波器の入力ポートまでに配置された光デバイスのうちの一つ以上に、切断を含む光強度を調整可能な機能を持たせる。そのような構成によって、波長合波後のチャネル間のレベルを揃える、またはチャネル毎に伝送に最適な信号光強度を設定することが可能になる。

また、単一波長を出力する信号光源と、信号光源の出力に接続され、信号光源から出力された単一波長の光を、第２の波長合波器の波長周期性に同期した輝線スペクトルを持つ多波長光に変換するスペクトル拡散光処理器と、スペクトル拡散光処理器の出力光を複数に分割する分波器と、分波器から出力される光にそれぞれ信号を重畳するための光変調器と、光変調器から出力された各信号を多重する第２の波長合波器とを有する光送信器を構築する。そのような構成によって、第１の波長合波器が規定するスロット内に収容させる複数のチャネルに対して、一つの信号光源で信号光を提供することが可能になる。

さらに、単一波長を出力する信号光源に、第１の波長合波器の波長周期性と同期した波長可変機能を持たせる。そのような構成によって、第１の波長合波器の各ポートに接続される、光源から第２の波長合波器までの送信部分は、第１の波長合波器が規定する複数、または全てのスロットにおいて使用することが可能になる。つまりカラーレス化される。

また、スペクトル拡散光処理器に接続される分波器に、第２の光合波器と同様の波長周期性を持つ光フィルタを持たせ、かつ、光変調器を挟んで、それぞれ同じ波長を通過するポート同士を接続する。そのような構成によって、分波器で分波の際に発生する過剰損失を低減することができ、かつ、不要な漏れ込み光による信号品質劣化の影響を低減させることが可能になる。

また、スペクトル拡散光処理器を用いる場合には、分波器の出力から、第２の光合波器の入力の間までに配置される光デバイスの一つ以上に切断を含む光強度を調整可能な機能を持たせる。そのような構成によって、波長合波後のチャネル間のレベルを揃える。また、チャネル毎に伝送に最適な信号光強度を設定することが可能になる。

また、信号を重畳するための光変調器に、入力される信号光の波長に無依存で動作するデバイスを使用する。その場合には、光送信部において、光変調器の波長依存性により制限される適用可能波長範囲の制限がなくなり、構成部品の品種低減が実現される。

また、光送信部において、信号光に信号を重畳するための光変調器、光変調器に入力される信号が必要とする電気データ処理機能、および電気データ処理機能と外部入力とを結ぶインタフェース機能を、信号光源や第２の波長合波器などの他の送信部分構成品から分離可能になるように構成する。また、光受信部において、光電変換器、その後に続く電気データ処理機能、および電気データ処理機能と外部出力とを結ぶインタフェース機能を、第２の波長分波器などの他の受信部分構成品から分離可能になるように構成する。そのような構成によって、求められる信号フォーマットや伝送速度に応じた機能変更が簡単に実現できるようになる。

本発明の第１の効果は、高速信号の収容のためにスロット数が減らされた波長多重伝送システムにおいて、低速信号を収容する場合においても帯域利用効率の低減が従来システムと比較して小さく抑えられることである。その理由は、拡大されたスロットを複数の低速チャネルで共有させることができるからである。
第２の効果は、帯域利用効率の低減を防ぐ手段が経済的に実現されることである。その理由は、複数の低速チャネルを収容する複雑な構成の光送信部および光受信部が、第１の波長合波器および第１の波長分波器が規定する任意のスロットにおいて使用可能になるようにカラーレス化されるため、不要な品種の増大を防ぐことができるためである。

実施の形態１．
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の波長多重光伝送装置を用いて実現される波長多重光伝送システムを模式的に示す模式図である。図１に例示する波長多重光伝送システムでは、第１の波長合波器１には４０Ｇｂ／ｓ送信器４１，４２，４３が直接接続され、第１の波長分波器２には４０Ｇｂ／ｓ受信器５１，５２，５３が直接接続されている。第１の波長合波器１と第１の波長分波器２とは、光ファイバ伝送路（伝送路ファイバ）３で接続されている。なお、４０Ｇｂ／ｓは、この実施の形態の波長多重光伝送装置の最高の信号速度である。

送信側において、４０Ｇｂ／ｓのチャネル以外の低速のチャネルは、第２の波長合波器６１，６２によって一つのスロットに複数収容される。また、受信側において、４０Ｇｂ／ｓのチャネル以外の低速のチャネルは、第２の波長分波器７１，７２によって一つのスロットに複数収容される。

具体的には、２．５Ｇｂ／ｓ送信器６１１と１０Ｇｂ／ｓ送信器６１２とが第２の波長合波器６１に収容され、１０Ｇｂ／ｓ送信器６２１と１０Ｇｂ／ｓ送信器６２２とが第２の波長合波器６２に収容される形態が例示されている。また、２．５Ｇｂ／ｓ受信器７１１と１０Ｇｂ／ｓ受信器７１２とが第２の波長分波器７１に収容され、１０Ｇｂ／ｓ受信器７２１と１０Ｇｂ／ｓ受信器７２２とが第２の波長分波器７２に収容される形態が例示されている。

図２は、送信側の構成例を示すブロック図である。ここでは、第２の波長合波器６１に関する構成を例にする。図２に例示する構成において、「光送信部」は、図中の波長可変光源８１１，８１２から第２の波長合波器６１までの部分であるとする。

信号光は、まず波長可変光源８１１，８１２において、単一周波数の光として発生される。波長可変光源８１２，８２２は、第２の波長合波器６１に同期した波長可変特性（すなわち、第２の波長合波器６１のフィルタ特性におけるそれぞれの通過帯域の中心周波数に応じた波長の光を出力可能）をもち、その様子が図中の「波長可変光源の可変特性」に示されている。なお、この実施の形態では、波長可変光源８１１，８１２は、図２に示されているように、第１の波長合波器１と第２の波長合波器６１との組み合わせで決定される信号光波長のうちの複数（この例では全て）を出力可能である。

波長可変光源８１１，８１２から出力された光は各変調器（光変調器）８１３，８１４に送られる。変調器８１３，８１４によってそれぞれ信号が重畳された各低速チャネルは、それぞれの変調器８１３，８１４に接続されたレベル調整器８１５，８１６に送られる。レベル調整器８１５，８１６は、多重後の各チャネルの相対的な強度を調整する（光の遮断（切断）を含む）ために使用される。なお、そのような調整手段は複数存在してもよく、また、波長可変光源８１１，８１２がそのような調整機能を有していてもよい。

その後、各低速チャネルは、第２の波長合波器６１によって多重される。第２の波長合波器６１は、各低速チャネルを低損失に多重することができるようなフィルタ特性を持つ。なお、このフィルタ特性は、光送信部８１のカラーレス化のために第１の波長合波器１のフィルタ特性に同期している必要がある。

また、図２では２対１（二波を一波に合波）の第２の波長合波器６１が示され、そのフィルタ特性が「第２の波長分波器のフィルタ特性と出力スペクトル」の中に示されている。図２に示されているように、第２の波長合波器６１は、波長周期性のあるフィルタ特性（波長に関して周期的に通過領域が現れるような特性）を持つ。また、その周期が、第１の波長合波器１のフィルタ特性の波長に関する周期に同期している。よって、第２の波長合波器６１を、第１の波長合波器１のいずれの入力ポートでも使用可能にすることができるようになる。なお、２対１の波長合波器は、「波長インターリーバ」などの製品名で既に広く使用されているデバイスである。

第２の波長合波器６１からの出力光は、第１の波長合波器１の入力ポート１３に接続される。なお、図２には、他の入力ポート１１，１２，１４，１５も示されている。当然のことであるが、入力ポート１３が提供するスロットの中心周波数に、波長可変光源の発信周波数が設定される。第１の波長合波器１では、入力ポート１３に入力された信号光が他のスロットの信号光と多重され、光ファイバ伝送路３に送り出される。光送信部８１を、第１の波長合波器１の他の入力ポートと接続させたい場合には、単に各波長可変光源８１１，８１２の発信周波数の設定を変更することにより実現可能である。

図３は、受信側の構成例を示すブロック図である。ここでは、第２の波長分波器７１に関する構成を例にする。図３に例示する構成において、「光受信部」は図に示すとおり第２の波長分波器７１と各低速チャネル用の受信器９１１，９１２とを組み合わせたものとする。送信側と同様に、第１の波長合波器１と第１の波長分波器２とが規定するスロットを、２つの低速チャネルで共有する場合について説明する。

図３に示す第１の波長分波器２は、図２に示す第１の波長合波器１と同じ光フィルタ特性を持ち、図３に示す第２の波長分波器７１は、図２に示す第２の波長合波器６１と同じ光フィルタ特性を持つ。よって、第２の波長分波器７１は、第１の波長分波器２のいずれの出力ポートでも使用可能になるように、波長周期性のあるフィルタ特性を持っていることになる。光ファイバ伝送路３から入力された波長多重光は、第１の波長分波器２によってスロット毎に分けられ、それぞれに対応した出力ポート２１，２２，２３，２４，２５に出力される。第１の波長分波器２の出力ポート２３に接続された第２の波長分波器７１は、信号光を、スロット内の短波長成分と長波長成分の２つに分離する。よって、それぞれ分離された低速チャネルは別々に受信器９１１，９１２で受信される。光受信部９１には波長依存性のあるものが含まれないので、そのままで第１の波長分波器２の任意の出力ポート２１，２２，２３，２４，２５に接続可能である。

以上のように、第２の波長合波器６１と第２の波長分波器７１とによってスロットを複数に分割して、スロット内に波長が異なる複数の低速チャネルを伝送させる。なお、図２に示された光送信部８１の第２の波長合波器６１は、単純な光カプラでも問題はない。その場合でも、図３に示される光受信部９１の第２の波長分波器７１には、上記の光フィルタ特性が必要である。

図４は、上記のような波長多重光伝送装置による波長多重光伝送方法を示すフローチャートである。上述したように、第１の波長合分波器（第１の波長合波器１および第１の波長分波器２）が規定する連続するそれぞれの波長帯域を、波長多重光伝送装置が提供する最高の信号速度（この例では、４０Ｇｂ／ｓ）に対応するスロットとする（ステップＳ１）。また、第１の波長合波器１の複数の入力ポートで使用可能になるように第２の波長合波器６１として波長周期性のあるフィルタ特性のものを使用し、第１の波長分波器２の複数の出力ポートで使用可能になるように第２の波長分波器７１として波長周期性のあるフィルタ特性のものを使用する（ステップＳ２）。

そして、出力光の波長を可変する機能を有する波長可変光源８１１，８１２に、第１の波長合分波器と第２の波長合分波器との組み合わせで決定される信号光波長を出力させる（ステップＳ３）。その後、変調器８１３，８１４により変調処理を行い（ステップＳ４）、変調器８１３，８１４の出力光を第２の波長合波器６１で合波して（ステップＳ５）第１の波長合波器１に出力する。以上のようにして、第１の波長合波器１の入力ポートに接続された第２の波長合波器６１によって、スロットが複数に分割して使用される。また、第１の波長分波器２の出力ポートに接続された第２の波長分波器７１によって、スロットが複数に分割して使用される。

次に、図２に示す光送信部８１および図３に示す光受信部９１が提供するサービスを経済的に多様化するための方策について説明する。波長多重光伝送システムでは、異なる波長を持つ各チャネルはそれぞれ独立に扱うことができる。そのため、一つの伝送システムにおいて、異なる伝送速度、異なるサービス（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ系、Ｅｔｈｅｎｅｔ（登録商標）系など）、異なる変調フォーマット（強度変調（その中でもさらにＮＲＺ，ＲＺ，Ｄｕｏ−ｂｉｎａｒｙなど）、位相変調、周波数変調など）の信号を混在させることが可能である。従って、多用なトランスポンダが用意されている。

一つのスロットを複数の低速チャネルで共有する本発明においても、それぞれの低速チャネルが異種の伝送速度やサービスを持つことは可能である。図２に示される光送信部８１の構成において、それぞれの低速チャネルが異種の伝送速度やサービスを持つことによって影響を受けるのは、実際に信号を光に重畳する変調器８１３，８１４の部分だけであり、それ以外の部分は影響を受けない。

図５は、図２に示す光送信部８１においてこの影響を強く受ける変調器周辺を強調して示すブロック図である。図５には、光源部分８１０からの光を受ける変調器８１３および変調器８１４を駆動するにあたり、伝送速度、サービス、変調フォーマット毎に仕様が異なりフォーマット変換および誤り訂正処理等を行う電気データ処理部８１７，８１８、および外部装置との接続を実現するためのインタフェース８１９，８２０が示されている。それら３つの機能を含むセット８３０，８４０を、用途に応じて取り外しおよび交換可能な構成にする。例えば、３つの機能を一パッケージとして実現する。これにより、光送信部８１の品種の大幅な低減、およびそれに伴う作製時の無駄の少ない部品調達が実現される。なお、変調器８１３および変調器８１４は、マッハツェンダー干渉系型強度変調器など波長に無依存な部品である。

受信側も当然送信側に応じた受信機能の組み替えが必要である。図６には、光受信部９１において、受信器としての光電変換器９１３，９１４、電気データ処理部９１７，９１８、外部装置とのインタフェース９１９，９２０が示されている。それら３つの機能を含むセット９３０，９４０を取り外しおよび交換可能な形態とすることにより、光受信部９１の品種の大幅な低減、およびそれに伴う作製時の無駄の少ない部品調達が実現される。

第１の実施の形態では、高速信号の収容のためにスロット数が減らされた波長多重伝送システムにおいて、拡大されたスロットを複数の低速チャネルで共有させることによって、低速信号を収容する場合においても、帯域利用効率の低減を、従来システムと比較して、抑制することができる。また、複数の低速チャネルを収容する複雑な構成の光送信部８１および光受信部９１が、第１の波長合波器１および第１の波長分波器２が規定する任意のスロットにおいて使用可能となるようにカラーレス化されるので、すなわち、波長無依存化されるので、帯域利用効率の低減を抑制するための手段を経済的に実現できる。

実施の形態２．
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照して説明する。
第２の実施の形態の模式的な構成は図１に示されたようであるが、第１の実施の形態との違いは、本実施の形態では、光送信部の中の波長可変光源の数を一つとし、その代わりに、入力光を第２の波長合波器６１の波長周期性に同期した輝線スペクトルを持つ多波長光に変換するスペクトル拡散器（スペクトル拡散光処理器）を用いることによって複数の信号波長を発生させる点である。

図７は、送信側の構成例を示すブロック図である。ここでは、第２の波長合波器６１に関する構成を例にする。図７に例示する構成において、「光送信部」は図中の波長可変光源８５１から第２の波長合波器６１までの部分であるとする。

波長可変光源８５１において、信号光は、単一周波数の光として発生される。波長可変光源８５１は、第１の波長合波器１に同期した波長可変特性を持ち、その様子が図中の「波長可変光源の可変特性」に示されている。波長可変光源８５１から出力された光は、スペクトル拡散器８５２に入力される。スペクトル拡散器８５２は、第１の波長合波器１および第１の波長分波器２が規定するスロット内を共有する複数の低速チャネルに、それぞれ異なる波長の信号光を提供するために使われる。図７では、２つの低速チャネルで共有される場合が示されている。

ここでは、一例として、第１の波長合波器１および第１の波長分波器２が規定するスロットの帯域を１００ＧＨｚとし、２つの低速チャネルの波長を５０ＧＨｚ離す場合を考える。入力された単一波長の光を、５０ＧＨｚ間隔で輝線を持つ多波長光にスペクトル拡散するために、例えばスペクトル拡散器として位相変調器や強度変調器を用い、それをチャネル間隔（ここでは５０ＧＨｚ）またはそれを整数で割った周波数の繰り返し信号で変調を行う。入力されたオリジナルの単一周波数光の成分を十分に抑圧し、かつ、２つの低速チャネルで使用される±２５ＧＨｚ成分を効率良く発生させる手段として、「Y. Miyamoto et. al. ，Electronics Letters ，Vol. 35 ，No. 23，pp.2041 − 2042，1999」に記載されているようなＣＳＲＺ（Carrier Suppressed Return Zero）変調方式で使用されるパルス列発生方法が知られている。

この場合、駆動信号（正弦波）の周波数は２５ＧＨｚである。スペクトル拡散器８５２の出力光は、分波器８５３によって低速チャネルの数だけ分岐され、それぞれの低速チャネル用の変調器８１３，８１４に提供される。変調器８１３，８１４によってそれぞれ信号が重畳された各低速チャネルは、それぞれの変調器８１３，８１４に接続されたレベル調整器８１５，８１６に送られる。レベル調整器８１５，８１６は、多重後の各チャネルの相対的な強度を調整するために使用される。

その後、各低速チャネルは、第２の波長合波器６１によって多重される。このとき、第２の波長合波器６１は、各低速チャネルを低損失に多重し、かつ、その他のチャネルから漏れこんでくる不要な同一周波数成分を除去することができるようなフィルタ特性を持つ。なお、このフィルタ特性は、光送信部８２のカラーレス化のために第１の波長合波器１のフィルタ特性に同期している必要がある。図７では２対１の第２の波長合波器６１が示され、そのフィルタ特性が「第２の波長分波器のフィルタ特性と出力スペクトル」の中に示されている。

また、分波器８５３として、第２の波長合波器６１と同等のフィルタ特性を持つ分波器を用いれば、スロット内を共有する複数（図７では２つ）の低速チャネル間の、それぞれ漏れ込みによる干渉、それによる信号品質劣化を低減させることができる。分波器８５３と第２の波長合波器６１との間では、変調器８１３，８１４を挟んで、それぞれ同じ波長を通過するポート同士が接続される。

第２の波長合波器６１からの出力光は、第１の波長合波器１の入力ポート１３に接続される。入力ポート１３が提供するスロットの中心周波数に、波長可変光源８６１の発信周波数が設定される。第１の波長合波器１では、他のスロットの信号光と多重され、光ファイバ伝送路３に送り出される。

スロットの幅が１００ＧＨｚである場合、第１の波長合波器１を通過できる光の成分は、中心波長に対して±５０ＧＨｚまでのものである。スペクトル拡散器８５２は、±２５ＧＨｚ成分の他に不要な高調波として±７５ＧＨｚ、±１２５ＧＨｚ成分などを強く発生させるが、それらの不要波は第１の波長合波器１および第１の波長分波器２によって除去される、よって、不要な高調波が他のスロットの信号光に対して悪影響を及ぼすことにはならない。光送信部８２を、第１の波長合波器１の他の入力ポート１１，１２，１４，１５と接続させたい場合には、波長可変光源８５１の発信周波数を、その入力ポートが提供するスロットの中心波長に設定するだけでよい。

図８は、上記のような波長多重光伝送装置による波長多重光伝送方法を示すフローチャートである。上述したように、第１の波長合分波器（第１の波長合波器１および第１の波長分波器２）が規定する連続するそれぞれの波長帯域を、波長多重光伝送装置が提供する最高の信号速度（この例では、４０Ｇｂ／ｓ）に対応するスロットとする（ステップＳ１）。また、第１の波長合波器１の複数の入力ポートで使用可能になるように第２の波長合波器６１として波長周期性のあるフィルタ特性のものを使用し、第１の波長分波器２の複数の出力ポートで使用可能になるように第２の波長分波器７１として波長周期性のあるフィルタ特性のものを使用する（ステップＳ２）。

そして、第１の波長合波器１に同期した単一波長を出力する波長可変光源８５１から出力された単一波長の光を、スペクトル拡散器８５２で第２の波長合波器の波長周期性に同期した輝線スペクトルを持つ多波長光に変換する（ステップＳ３１）。また、分波器８５３で、スペクトル拡散器８５２の出力光を複数に分割する（ステップＳ３２）。

その後、変調器８１３，８１４により変調処理を行い（ステップＳ４）、変調器８１３，８１４の出力光を第２の波長合波器６１で合波して（ステップＳ５）第１の波長合波器１に出力する。

本実施の形態の光受信部の構成は、第１の実施の形態の場合と同じでよい。また、光送信部８２および光受信部９１が提供するサービスを経済的に多様化するための方策も第１の実施の形態の場合と同じである。従って、本実施の形態でも、高速信号の収容のためにスロット数が減らされた波長多重伝送システムにおいて、低速信号を収容する場合においても、帯域利用効率の低減を抑制することができる。また、帯域利用効率の低減を抑制するための手段を経済的に実現できる。

なお、上記の各実施の形態では、第１の波長合波器１および第１の波長分波器２によって分割される波長スロットを複数に分ける場合の数が２の場合について説明を行った。基本的には分割数を４または８に拡大しても同様のことを実現可能である。その場合、第２の波長合波器６１および第２の波長分波器７１として、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating ）のような多波長合分波を可能とするデバイスを使用することになる。ただし、４以上に分ける場合には、低速チャネル側も高速信号と同レベルの伝送困難性が発生する上、一般に電気的な多重・分離を行って高速信号の状態で伝送させた場合の方が経済的である。従って、第２の波長合波器６１および第２の波長分波器７１により行うスロット分割数は２が好ましい。

本発明は、４０Ｇｂ／ｓなどの高速信号伝送への要求が最初に発生すると考えられる幹線系大容量光伝送システムに適用可能である。

本発明の波長多重光伝送装置を用いることにより実現される波長多重光伝送システムを模式的に示す模式図である。 第１の実施の形態の波長多重光伝送システムにおける送信側の構成例を示すブロック図である。 波長多重光伝送システムにおける受信側の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の波長多重光伝送方法を示すフローチャートである。 変調器周辺を強調して示すブロック図である。 受信器周辺を強調して示すブロック図である。 第２の実施の形態の波長多重光伝送システムにおける送信側の構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態の波長多重光伝送方法を示すフローチャートである。 一般的な波長多重光伝送システムを模式的に示す模式図である。

符号の説明

１ 第１の波長合波器
２ 第１の波長分波器
３ 光ファイバ伝送路（伝送路ファイバ）
１１〜１５ 入力ポート
２１〜２５ 出力ポート
４１〜４３ ４０Ｇｂ／ｓ送信器
５１〜５３ ４０Ｇｂ／ｓ受信器
６１，６２ 第２の波長合波器
７１，７２ 第２の波長分波器
８１，８２ 光送信部
９１ 光受信部
６１１ ２．５Ｇｂ／ｓ送信器
６１２，６２１，６２２ １０Ｇｂ／ｓ送信器
７１１ ２．５Ｇｂ／ｓ受信器
７１２，７２１，７２２ １０Ｇｂ／ｓ受信器
８１０ 光源部分
８１１，８１２ 波長可変光源
８１３，８１４ 変調器
８１５，８１６ レベル調整器
８１７，８１８ 電気データ処理部
８１９，８２０ インタフェース
８３０，８４０ 取り外しおよび交換可能なセット
８５１ 波長可変光源
８５２ スペクトル拡散器
８５３ 分波器
９１１，９１２ 受信器
９１３，９１４ 光電変換器
９１７，９１８ 電気データ処理部
９１９，９２０ インタフェース
９３０，９４０ 取り外しおよび交換可能なセット

Claims (14)

1. 送信端においてそれぞれ異なる波長を有する複数のチャネルを合波する第１の波長合波器と、受信端において前記複数のチャネルを分離する第１の波長分波器とを含む波長多重光伝送装置において、
   前記第１の波長合波器および前記第１の波長分波器が規定する連続する波長帯域を、当該波長多重光伝送装置が提供する最高の信号速度に対応するスロットとし、
   前記第１の波長合波器の入力ポートに接続された第２の波長合波器と、前記第１の波長分波器の出力ポートに接続された第２の波長分波器とを備え、
   前記第２の波長合波器と前記第２の波長分波器とによってスロットを複数に分割して、スロット内に波長が異なる複数の低速チャネルを伝送させる
   ことを特徴とする波長多重光伝送装置。
2. 第２の波長合波器が第１の波長合波器の複数の入力ポートで使用可能であり、かつ、第２の波長分波器が第１の波長分波器の複数の出力ポートで使用可能であるように、前記第２の波長合波器および前記第２の波長分波器が波長周期性のあるフィルタ特性を持つ
   請求項１記載の波長多重光伝送装置。
3. 第２の波長合波器により分割された各帯域を使用して伝送される信号光用の信号光源が、出力光の波長を可変する機能を有し、第１の波長合波器と第２の波長合波器との組み合わせで決定される信号光波長のうちの複数を出力可能である
   請求項２記載の波長多重光伝送装置。
4. 信号光源そのもの、または信号光源から第２の波長合波器の入力ポートまでに配置された光デバイスのうちの一つ以上が、切断を含む光強度を調整可能な機能を有する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の波長多重光伝送装置。
5. 単一波長を出力する信号光源と、
   前記信号光源の出力に接続され、前記信号光源から出力された単一波長の光を、第２の波長合波器の波長周期性に同期した輝線スペクトルを持つ多波長光に変換するスペクトル拡散光処理器と、
   前記スペクトル拡散光処理器の出力光を複数に分割する分波器と、
   前記分波器から出力される光のそれぞれに信号を重畳するための光変調器とを有し、
   第２の波長合波器は、前記光変調器から出力された各信号を多重する
   請求項２記載の波長多重光伝送装置。
6. 信号光源が、第１の波長合波器の波長周期性と同期した波長可変機能を有する
   請求項５記載の波長多重光伝送装置。
7. 分波器が、第２の光合波器と同様の波長周期性を持つ光フィルタであり、
   光変調器を挟んで、それぞれ同じ波長を通過するポート同士が接続される
   請求項５または請求項６記載の波長多重光伝送装置。
8. 分波器の出力から、第２の光合波器の入力の間までに配置される光デバイスの一つ以上が、切断を含む光強度を調整可能な機能を有する
   請求項５から請求項７のうちのいずれか１項に記載の波長多重光伝送装置。
9. 信号を重畳するための光変調器が、入力される信号光の波長に無依存で動作するものである
   請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の波長多重光伝送装置。
10. 送信側において、信号を重畳するための光変調器、光変調器への入力信号を処理する電気データ処理機能、および入力信号に関する装置外部とのインタフェースをセットにしたものが、その他の構成部品から取り外しおよび取り替え可能である
    請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の波長多重光伝送装置。
11. 受信側において、信号光を電気信号に変換する光電変換器、光電変換器の出力信号を処理する電気データ処理機能、および出力信号に関する装置外部とのインタフェースをセットにしたものが、その他の構成部品から取り外しおよび取り替え可能である
    請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の波長多重光伝送装置。
12. 送信端においてそれぞれ異なる波長を有する複数のチャネルを合波する第１の波長合波器と、受信端において前記複数のチャネルを分離する第１の波長分波器とを含む波長多重光伝送装置を用いる波長多重光伝送方法において、
    前記第１の波長合波器および前記第１の波長分波器が規定する連続する波長帯域を、前記波長多重光伝送装置が提供する最高の信号速度に対応するスロットとし、
    スロット内に波長の異なる複数の低速チャネルを伝送させるために、前記第１の波長合波器の入力ポートに接続された第２の波長合波器と、前記第１の波長分波器の出力ポートに接続された第２の波長分波器とによってスロットを複数に分割する
    ことを特徴とする波長多重光伝送方法。
13. 第１の波長合波器の複数の入力ポートで使用可能になるように、第２の波長合波器に波長周期性のあるフィルタ特性を与え、
    第１の波長分波器の複数の出力ポートで使用可能になるように、第２の波長分波器に波長周期性のあるフィルタ特性を与え、
    信号光源として、出力光の波長を可変する機能を有する信号光源を用い、
    前記信号光源に、第１の波長合波器と第２の波長合波器との組み合わせで決定される信号光波長を出力させる
    請求項１２記載の波長多重光伝送方法。
14. 信号光源として、単一波長を出力する信号光源を用い、
    前記信号光源から出力された単一波長の光を、第２の波長合波器の波長周期性に同期した輝線スペクトルを持つ多波長光に変換し、
    前記多波長光を複数に分割し、
    分割された出力光のそれぞれに信号を重畳して多重する
    請求項１２記載の波長多重光伝送方法。

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