JP2009065434A - 光周波数分配装置、光周波数収集装置および光周波数分配装置の設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分岐損失を抑制し、組合せ光周波数資源を任意の組合せで自由に分配できる光周波数分配装置と光周波数収集装置および光周波数分配装置の設定方法を提案する。
【解決手段】 異なる周波数帯の光信号が多重され入力端に入力した光周波数多重信号を、アレー導波路格子などの光周波数合分波器で分波して、単数あるいは複数を光マトリックススイッチなどの光経路変換器で選択して合波し、出力することで光信号を複数の出力端に分配する光周波数分配装置とする。また、その鏡像に相当する構成を光周波数収集装置とする。つまり、光周波数分配装置の出力端に光信号を入射し、その入力端から出射する。また、上記光マトリックススイッチを用いる場合の光周波数分配装置で、指定された分配形態を実現するための、上記光マトリックススイッチの配列決定方法を提案している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光周波数資源の分配または収集に関するものであり、波長分割多重伝送方式などの光周波数成分を任意の組合せで配分する光周波数分配装置、光周波数収集装置および光周波数分配装置の設定方法に関するものである。

光周波数資源の分配については、一般に、光帯域フィルタを用いて注目するチャネルを選択する方法、光遮断フィルタを用いて不必要なチャネルを遮断する方法、非線形光学効果によって周波数変換を行なった上で分離する方法などが考えられる。

ユーザとネットワークとをつなぐアクセスネットワーク用には、例えば、１）波長分割多重（ＷＤＭ）信号をビームスプリッタなどで分岐して各分岐の最終端で各分配先ごとに所望する波長成分のみを取り出す方法、２）アレー導波路格子（ＡＷＧ）を用いた波長分岐を行う方法、３）ファイバーブラッググレーディング（ＦＢＧ）と光サーキュレータの組合せによる光アドドロップマルチプレクサ、などが挙げられる。その他、フォトニックネットワークのノードなどでは、四光波混合による波長変換の後に光周波数資源の再配分なども分配法の一つとしてあげられる。

従来方式は、分岐損失が発生する、波長割り当てが固定されている、などの制限があり、光周波数資源を任意の組合せで自由に分配できるものではなかった。

本発明は上記に鑑みて提案されたものであり、分岐損失を抑制し、組合せ光周波数資源を任意の組合せで自由に分配できる光周波数分配装置と光周波数収集装置および光周波数分配装置の設定方法を提案する。

本発明により、光周波数資源を任意の組合せで自由に分配あるいは収集することが実現できるようになる。特に、一つの光周波数合分波器と１つの光経路変換器とで構成でき、部品数が少なく、かつ、光経路変換器には小型化、軽量化、低消費電力化の可能な光スイッチを用いることができることから、全体の、小型化、軽量化、低消費電力化が期待できる。

本発明は、概略では、異なる周波数帯の光信号が多重され入力端に入力した光周波数多重信号を、分波して、単数あるいは複数を選択して合波し、出力することで光信号を複数の出力端に分配する光周波数分配装置である。

より詳しくは、２以上のＮについて、Ｎ個の入力とＮ個の出力を有する光周波数合分波器と、上記光周波数合分波器からの光を入射する光経路変換器と、から成り、１個の入力端とＮ個の出力端を有する光周波数分配器である。
上記の光周波数合分波器は、Ａ₁からＡ_Nの入力端、と、Ｂ₁からＢ_Nの出力端を備え、上記光周波数多重信号で用いる光波長を波長の長い方から順にλ１、λ２、・・・、λＮとし、 光周波数合分波器は、Ａ₁からＡ_Nの入力端、と、Ｂ₁からＢ_Nの出力端を備え、上記光周波数多重信号で用いる光波長を波長の長い方から順にλ１、λ２、・・・、λＫとし、
Ａｍ入力端にλｋ波長の光を入射し、Ｂｎ出力端に出力するとき、ｍ、ｎ、ｋは、予め与えられた整数Ｃについて、ｍ＋ｎ−ｋ＝Ｃ、を満たす組み合わせである。
また、上記の光経路変換器は、Ｎ−１個の入力端と、該入力端のそれぞれに対応する出力端であるＮ−１個の独立出力端と、それぞれが該入力端から選択されたいずれかひとつ出力するＮ−１個の共通出力端と、それぞれの入力端から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端、または、上記のＮ−１個の共通出力端のいずれか一つに出力する光路に切り換える切換え手段と、を備えるものである。
その構成は、該光周波数合分波器の第２から第Ｎ入力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１共通出力のそれぞれとを、光学的に接続し、該光周波数合分波器の第１から第Ｎ−１出力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１入力端のそれぞれとを接続し、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１独立出力のそれぞれを、該光周波数分配器の第１から第Ｎ−１出力のそれぞれとし、該光周波数合分波器の第Ｎ出力を該光周波数分配器の第Ｎ出力とし、
光周波数多重信号を上記入力端から入力し、より多重度の低い複数の光周波数多重信号をそれぞれの出力端に出力する。ここで、該光周波数多重信号を構成するチャネルについて、それぞれの出力には共通のチャネルをもたない。

また、上記の光周波数分配器で、
λ１、λ２、・・・、λＮの光が波長多重化された入力光を第１の入力端に入力する場合に、λ１、λ２、・・・、λＮの光が分波されて出力する出力端をそれぞれＢ₁からＢ_Nの出力端とし、第ｋの入力端Ａ_kに上記入力光を入力した場合に、第１の出力端には、λｋの光が出力され、以下順次、第２の出力端には、λｋ+1の光が出力され、右添え字がＮを超えるようであれば、改めて１から順次増加する右添え字の波長の光が出力されるものであり、
該光経路変換器は、Ｎ−１個の入力端と、該入力端のそれぞれに対応する出力端であるＮ−１個の独立出力端と、それぞれが該入力端から選択されたいずれかひとつ出力するＮ−１個の共通出力端と、それぞれの入力端から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端、または、上記のＮ−１個の共通出力端のいずれか一つに出力する光路に切り換える切換え手段と、を備えるものであり、
該光周波数合分波器の第２から第Ｎ入力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１共通出力のそれぞれとを、光学的に接続し、該光周波数合分波器の第１から第Ｎ−１出力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１入力端のそれぞれとを接続し、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１独立出力のそれぞれを、該光周波数分配器の第１から第Ｎ−１出力のそれぞれとし、該光周波数合分波器の第Ｎ出力を該光周波数分配器の第Ｎ出力とし、
光周波数多重信号を上記入力端から入力し、より多重度の低い複数の光周波数多重信号をそれぞれの出力端に出力してもよい。

上記の光周波数分配装置において、光周波数合分波器をアレー導波路格子で構成し、光経路変換器を光マトリックススイッチで構成することができる。

上記の光周波数分配装置において、光マトリックススイッチは、Ｎ−１入力（入力端は、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ−１共通出力（共通出力端は、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ−１独立出力（独立出力端は、Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、を備える構成で、
Ｃ_j入力端から入力した光を、Ｅ_j独立出力端またはＤ_k共通出力端のいずれか１つに出力する光路に切り換える光スイッチＳ_j、kをＳ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列したものである。

また、上記の光周波数分配装置において、光マトリックススイッチは、Ｎ入力（入力端は、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ共通出力（共通出力端は、Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ独立出力（独立出力端は、Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、を備える構成で、
該行列状に配列した光スイッチの配列は、Ｓ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列し、
Ｃ₁とＥ₁とは光路で直接接続し、
Ｓ_j、kの光スイッチを用いて、第ｊ入力端から入力した光を、該入力端に対応した第ｊ独立出力端または第ｋ共通出力端のいずれか１つに出力する光路に切り換えるものである。

さらに、上記の光周波数分配装置の光周波数合分波器のＡ₁からＡ_Nの入力端、Ｂ₁からＢ_Nの出力端、光経路変換器のＣ₁からＣ_Nの入力端、Ｄ₁からＤ_Nの共通出力端、および、Ｅ₁からＥ_Nの独立出力端について、
それぞれ、添え字（１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）を、添え字（２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ、１）に変換する操作を任意回数行なった置換を施した光周波数合分波器の入力端、出力端、光経路変換器の入力端、共通出力端、および、独立出力端とし、
光スイッチの配列については、上記置換による添え字についてのＳ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列するようにしてもよい。

また、上記の光周波数分配装置の第１から第Ｎ出力のそれぞれに、上記の光信号の複数（Ｎ）のそれぞれを入射し、上記の第１の入力端から出射することで、Ｎ個以下の異なる光周波数の信号から選択した１つもしくは複数の光周波数信号から成る光組合せ光信号の複数（Ｎ）を、１つの光周波数多重信号に収集する光周波数収集装置を構成することができる。

上記の光周波数分配装置における指定された出力端での分配形態を実現するための光周波数分配装置の設定方法であって、上記の行列状に配列した光スイッチＳ_n、mのオンあるいはオフの決定方法については、以下の様にする。但し、上記のＣについて、Ｃ＝１とする。

まず、上記の出力端での周波数成分の組合せが与えられているものとする。
（１）上記組合せの中で、周波数成分（ｆ₁からｆ_N）を昇順に並べる。
（２）上記組合せの中で、周波数成分の最小番号を得る。
（３）該最小番号と同じ出力番号に、上記組合せを割り当てる。
（４）Ｓ_n、mのオン、オフは、次の手順で決定する。
イ．ｆ₁の場合、
（１）ＯＵＴ₁に接続する。
ロ．ｆ_k（２≦ｋ≦Ｎ）の場合、
（１）出力先がＯＵＴ_kならば、Ｓ_k、m（∀ｍ＝２、・・・、ｋ）はオフとする。
（２）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1（∀ｎ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-m+1のみをオンとする。
（３）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1がオンとなるｎ（２≦ｎ≦ｋ−１）が存在し、かつ、Ｓ_h、k-n+1（∀ｈ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-n+1のみをオンとする。
（４）上記（３）で、Ｓ_h、k-n+1がオンであるｈ（２≦ｈ≦ｋ−１）が存在する場合、ｈ→ｎとして、上記（３）を繰り返すという手順に従い、周波数成分の昇順に決める。

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。

本発明の光周波数分配装置１の構成を図１に示す。これは、概略では、２以上のＮ個以下の異なる周波数帯の光信号が多重され入力端に入力した光周波数多重信号を、分波して、それぞれの出力端に１つの周波数帯からなる光信号と複数の周波数帯からなる光信号とから単数あるいは複数をそれぞれ選択した光信号を合波して出力することで光信号を複数の出力端に分配する光周波数分配装置である。

図１に示す様に、１入力（ＩＮ）、Ｎ出力（ＯＵＴ₁、ＯＵＴ₂、・・・、ＯＵＴ_N）構成であって、光周波数合分波器２としてアレー導波路格子（ＡＷＧ）を用い、光経路変換器３ａとして行列状に配列した光スイッチを用いている。ＡＷＧは、Ｎ入力（Ａ₁、Ａ₂、・・・、Ａ_N）、Ｎ出力（Ｂ₁、Ｂ₂、・・・、Ｂ_N）構成である。

この光周波数合分波器２での入力端と出力端との関係の例を図７に示す。用いる光波長を波長の長い（あるいは短い）方から順にλ１、λ２、・・・、λＮとする。これらλ１、λ２、・・・、λＮのすべての光が波長多重化された入力光を、光周波数合分波器の第１の入力端に入力する場合に、λ１、λ２、・・・、λＮの光が分波されて出力する出力端をそれぞれ第１の出力端、第２の出力端、・・・、第Ｎの出力端とする。

λ１からλＮのそれぞれの波長帯に対応する光信号としては、図７（ａ）に示す様に、側帯波を伴う光搬送波であってもよい。また、それぞれの波長帯の濾波特性は、ガウシアン特性であるよりもフラット特性であるほうが望ましい。

このとき、ＡＷＧの特性として、これらλ１、λ２、・・・、λＮのすべての光が波長多重化された入力光を、光周波数合分波器の第ｋの入力端に入力する場合に、図７（ｂ）に示す様に、これらの入力光をλ（ｋ、１）、λ（ｋ、２）、・・・、λ（ｋ、Ｎ）とすると、第１の出力端には、λ（ｋ、ｋ）の光が出力され、以下順次、第２の出力端には、λ（ｋ、ｋ＋１）の光が出力され、右添え字がＮを超えるようであれば、改めて１から順次増加する右添え字の波長の光が出力される。

特に、図７（ｃ）に示す様に、第ｋの入力端に上記入力光を入力した場合には、第１の出力端にλｋの光が出力され、第ｋの出力端には、Ｙ＝（（２ｋ−１）ｍｏｄ Ｎ）、を添え字とする波長λＹの光が出力され、第Ｎの出力端には、Ｚ＝（（Ｎ＋ｋ−２）ｍｏｄ Ｎ）＋１、を添え字とする波長λＺの光が出力される。

さらに一般には、図９に示す光周波数合分波器を用いることができる。この 光周波数合分波器は、それぞれ２４の入力端と出力端とを備える市販品で、中心はλ１２で、入力端と出力端はそれぞれ等波長間隔で並んでいるものである。縦軸は入力端番号、横軸は出力端番号である。図９は、例えば入力端１５にλ６を入力すると出力端３に出力される、と読む。この構成で、Ａｍ入力端に、λｋ波長の光を入射し、Ｂｎ出力端に出力するとき、ｍ、ｎ、ｋは、予め与えられた整数Ｃについて、ｍ＋ｎ−ｋ＝Ｃ、を満たす組み合わせであり、図９の場合は、Ｃ＝１２である。入力端Ａ１２にλ１からλ２４までを入力すると、出力端Ｂ１からＢ２４にそれぞれが分波されて出力される。

また、逆に、入力端Ａ１からＡ２４にそれぞれλ１からλ２４の光を入射すると、出力端１２から全ての光が合波されて出力される。光の伝搬については、時間反転が可能であるから、上記の出力端から光を入力して、上記の入力端から出力する場合は、上記で入力端と出力端とを入換ることが可能であり、上記と同様の議論が成り立つ。

また、図１０は、図９の特殊な場合で、入力端Ａ０１にλ０１からλ１６までを入力すると、出力端Ｂ０１からＢ１６にそれぞれが分波されて出力される。図１０の場合は、Ｃ＝１である。

また、図１の光経路変換器３ａは、Ｎ入力（Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ共通出力（Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ独立出力（Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、の構成である、行列状に配列した光スイッチの配列は、Ｓ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列し、それ以外には配置する必要が無い。

この行列状に配列した光スイッチＳ_j、kを用いて、それぞれの入力端（ｊ）から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端（ｊ）、または、上記のＮ−１個の共通出力端（ｋ）のいずれか１つに出力する光路に切換る。

ここで、光スイッチＳ_n、mは以下のように光路の切り換えを行う。
オフ ：Ｃ_n→Ｅ_n
オン ：Ｃ_n→Ｄ_m

光周波数合分波器２、光経路変換器３ａ、および、入力端と出力端との接続については、上記光周波数合分波器２の第２から第Ｎ入力端のそれぞれと、該光経路変換器３の第１から第Ｎ−１共通出力のそれぞれとを、光学的に接続し、該光周波数合分波器２の第１から第Ｎ出力端のそれぞれと、該光経路変換器３の第１から第Ｎ入力端のそれぞれとを接続し、該光経路変換器３の第１から第Ｎ独立出力のそれぞれを、該光周波数分配器２の第１から第Ｎ出力のそれぞれとする。

一般に、光周波数合分波器２あるいは光経路変換器３ａなどに於いて、光強度は減衰するので、その減衰分を補償する程度の増幅率をもった光増幅器を、いずれの光路に設けることが望ましい。例えば、図１では、光周波数合分波器２に入射する直前で増幅するようにしている。図１に示す光増幅器で、点線で示すものは、出力端全体に利得を与えるためのものであり、省略することも可能である。

ここで、１からＮの並びを、Ｎから１の並びと見ることもできるので、上記の入力端あるいは出力端については、図２における１からＮの並びのそれぞれを、Ｎから１の並びのそれぞれへと言い換ることができるのは明らかである。

また、図１の光経路変換器３ａでは、入力Ｃ₁は、直接、独立出力Ｅ₁に接続されるので、図３に示す様に、上記の光経路変換器３ａは行列状に配列した光スイッチで、Ｎ−１入力（Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ−１共通出力（Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ−１独立出力（Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、の構成である、としてもよいことは明らかである。この場合も、行列状に配列した光スイッチの配列は、Ｓ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列し、それ以外には配置する必要が無い。

図８に３波長（つまり３チャネル）の光信号を多重化した光周波数多重信号を入力し、それぞれの出力端に、チャネルの組み合わせを出力した測定例を示す。
ケース１は、図１の光スイッチＳ_2、2、Ｓ_3、2、Ｓ_3、3がすべてオフの場合であり、（ａ）チャネル１を出力端１へ、（ｂ）チャネル２を出力端２へ、（ｃ）チャネル３を出力端３へ、出力する。
ケース２は、Ｓ_3、2のみがオンの場合であり、（ｄ）チャネル１を出力端１へ、（ｅ）チャネル２と３を出力端２へ、出力する。
ケース３は、Ｓ_3、3のみがオンの場合であり、（ｆ）チャネル１と３を出力端１へ、（ｇ）チャネル２を出力端２へ、出力する。
ケース４では、Ｓ_2、2のみがオンの場合であり、（ｈ）チャネル１と２を出力端１へ、（ｉ）チャネル３を出力端３へ、出力する。
ケース５では、Ｓ_2、2、Ｓ_3、3がオンの場合であり、（ｊ）チャネル１と２と３を出力端１へ、出力する。

光スイッチの配列に関しては、上記の条件、ｊ≧ｋ、によって指定される三角領域とは別の条件、ｊ≦ｋによって指定される三角領域にある配列を用いても、上記の光周波数分配装置と同様のものを構成することは容易である。さらに、配列、ｊ、ｋについて、上記のような特別な制限を加えずに、上記の光周波数分配装置と同様のものを構成することも容易である。

次に、指定された分配形態を実現するための、光スイッチの配列決定方法について説明する。

ここで、ＡＷＧは周波数成分ｆ_k（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ）がＡ_nポートに入力されたとき、同周波数成分ｆ_kはＢ_k-n+1ポートから出力される特性を有するものとする。また、光周波数分配器の内部は以下のように配線されているものとする。
ＩＮ→Ａ₁
Ｂ₁→Ｏ₁
Ｂ_n→Ｃ_n（ｎ＝２、３、・・・、Ｎ）
Ｄ_n→Ａ_n（ｎ＝２、３、・・・、Ｎ）
Ｅ_n→Ｏ_n（ｎ＝２、３、・・・、Ｎ）

以上の構成において、任意の所望の周波数成分の組合せは以下の手順により一意に決めることができる。

１．所望の周波数成分の組合せを得る。
２．各組合せの中で、周波数成分を昇順に並べ替える。
３．各組合せの中で、周波数成分の最小番号を得る。
４．その最小番号を、各組合せの番号とする。
５．組合せ番号と同じ出力番号に、組合せを割り当てる。
６．Ｓ_n、mのオン、オフは以下に従い、周波数成分の昇順に決める。
イ．ｆ₁の場合
（１）ＯＵＴ₁に接続する。
ロ．ｆ_k（２≦ｋ≦Ｎ）の場合
（１）出力先がＯＵＴ_kならば、Ｓ_k、m（∀ｍ＝２、・・・、ｋ）はオフとする。
（２）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1（∀ｎ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-m+1のみをオンとする。
（３）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1がオンとなるｎ（２≦ｎ≦ｋ−１）が存在し、かつ、Ｓ_h、k-n+1（∀ｈ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-n+1のみをオンとする。
（４）上記（３）で、Ｓ_h、k-n+1がオンであるｈ（２≦ｈ≦ｋ−１）が存在する場合、ｈ→ｎとして、上記（３）を繰り返す。

光周波数収集装置４の実施例を図２あるいは図４に示す。これは、図１あるいは図３の場合の鏡像に相当している。図２あるいは図４に示す様に、上記図１あるいは図３の場合の光周波数分配装置１の第１から第Ｎ出力端のそれぞれに、上記の光信号の複数（Ｎ）のそれぞれを入射し、上記の第１の入力端から出射することで、収集した光周波数多重信号を出力する光周波数収集装置４を実現することができる。図２あるいは図４の場合は、Ｎ個以下の異なる光周波数の信号から選択した１つもしくは複数の光周波数信号から成る光組合せ光信号の複数（Ｎ）を、１つの光周波数多重信号に収集する光周波数収集装置４であり、Ｎ個の入力と２組のＮ個の出力を有する光経路変換器５ａあるいは５ｂと、Ｎ個の入力とＮ個の出力を有する光周波数合分波器２と、から成る。

光経路変換器５ａの場合は、Ｎ個の入力端と、該入力端のそれぞれに対応する出力端であるＮ個の独立出力端と、それぞれが該入力端から選択されたいずれかひとつ出力するＮ個の共通出力端と、それぞれの入力端から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端、または、上記のＮ個の共通出力端のいずれか一つに出力する光路に切換る切換え手段と、を備えるものである。

また、光周波数合分波器２は、上記光周波数多重信号で用いる光波長を、例えば、波長の長い方から順にλ１、λ２、・・・、λＮとし、λ１、λ２、・・・、λＮの光が波長多重化された入力光を第１の入力端に入力する場合に、λ１、λ２、・・・、λＮの光が分波されて出力する出力端をそれぞれ第１の出力端、第２の出力端、・・・、第Ｎの出力端とし、第Ｐの入力端に上記入力光を入力した場合に、第Ｐの出力端にλ１の光が出力され、第Ｘの出力端には、Ｙ＝（（Ｎ＋Ｘ−Ｐ）mod Ｎ）＋１、を添え字とする波長λＹの光が出力されるものである。また、波長の短い順にλ１、λ２、・・・、λＮとしてもよい。

また図２で、上記光周波数収集装置４の第１から第Ｎ入力をそれぞれ該光経路変換器５ａの第１から第Ｎ入力とし、該光周波数収集装置４の第１入力を該光周波数合分波器２の第１入力とし、該光経路変換器５ａの第１から第Ｎ出力をそれぞれ該光周波数合分波器２の第１から第Ｎ入力と接続し、該光経路変換器５ａの第１から第Ｎ共通入力をそれぞれ該光周波数合分波器２の第１から第Ｎ出力と接続し、該光周波数合分波器２の第１出力を該光周波数収集装置４の出力とする。

１からＮの並びを、Ｎから１の並びと見ることもできるので、上記の入力端あるいは出力端については、図２における１からＮの並びのそれぞれを、Ｎから１の並びのそれぞれへと言い換ることができるのは明らかである。

また、図２の光経路変換器５ａは、図４の光経路変換器５ｂに示すように、光スイッチを配置しない第１行と第１列を除くことによって、Ｎ−１入力（Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ−１共通出力（Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ−１独立出力（Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、の構成である、と見ることもできる。

ここで、光周波数合分波器２のそれぞれの入力端と出力端との関係は、上記のように、（１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）についての循環置換について、変わらないので、光経路変換器３の構成を、上記の循環置換に対応した構成にすることによって、上記の光周波数分配装置の出力端の設定を変えることができる。

このためには、上記の光周波数合分波器のＡ₁からＡ_Nの入力端、Ｂ₁からＢ_Nの出力端、光経路変換器のＣ₁からＣ_Nの入力端、Ｄ₁からＤ_Nの共通出力端、および、Ｅ₁からＥ_Nの独立出力端について、それぞれ、添え字（１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）を、添え字（２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ、１）に変換する操作を任意回数行なった置換を施した光周波数合分波器の入力端、出力端、光経路変換器の入力端、共通出力端、および、独立出力端とし、光スイッチの配列については、上記置換による添え字についてのＳ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列する。

図５に、光周波数分配装置１で各入力端および各出力端に付した１からＮまでの添え字を循環置換した場合で、特にＮ＝７の場合のを示す。光周波数合分波器２は、上記の動作特性をもつので、上記の循環置換を行なっても実質的な変化が無いことは明らかである。また、光経路変換器３ｃに用いる光スイッチについては、入力端の並び、共通出力端の並び、独立出力端の並びについて、上記の循環置換を行なって、実施例１に記載の添え字の配列と同様の配列にすればよい。

図６に、上記の光周波数収集装置４における、各入力端および各出力端に付した１からＮまでの番号を循環置換した場合で、例としてＮ＝７の場合の例を示す。この場合も、光周波数合分波器２は、上記の動作特性をもつので、上記の循環置換を行なっても実質的な変化が無いことは明らかである。さらにまた、光経路変換器５ｃに用いる光スイッチについては、入力端の並び、共通出力端の並び、独立出力端の並びについて、上記の循環置換を行なって、実施例１に記載の添え字の配列と同様の配列にすればよい。

本発明の応用先として、フォトニックネットワークなどの基幹網における光周波数資源の分集配、ＦＴＴＨやＣＡＴＶ、光ファイバ無線などの光アクセス網における光周波数資源の分集配、ホームネットワークや車内ＬＡＮなどのパーソナル光ネットワークにおける光周波数資源の分集配、光コンピュータ内部の光周波数資源の分集配などへの適用が考えられる。

本発明の光周波数分配装置の基本構成を示す図である。 本発明の光周波数収集装置の基本構成を示す図である。 より一般化した光経路変換器を用いた光周波数分配装置の基本構成を示す図である。 より一般化した光経路変換器を用いた光周波数収集装置の基本構成を示す図である。 各入出力端の添え字番号を循環置換した場合の光周波数分配装置の例を示す図である。 各入出力端の添え字番号を循環置換した場合の光周波数分配装置の例を示す図である。 光周波数合分波器の入出力特性を示す図である。 ３波長（つまり３チャネル）の光信号を多重化した光周波数多重信号を入力し、それぞれの出力端に、チャネルの組み合わせを出力した測定例を示す図である。 ２４×２４の光周波数合分波器の入出力特性を示す図である。 １６×１６の光周波数合分波器の入出力特性を示す図である。

符号の説明

１ 光周波数分配装置
２ 光周波数合分波器
３ａ、３ｂ、３ｃ 光経路変換器
４ 光周波数収集装置
５ａ、５ｂ、５ｃ 光経路変換器

Claims (8)

1. ２以上のＮについて、
   Ｎ個の入力とＮ個の出力を有する光周波数合分波器と、
   上記光周波数合分波器からの光を入射する光経路変換器と、から成り、１個の入力端とＮ個の出力端を有する光周波数分配器で、
   光周波数合分波器は、Ａ₁からＡ_Nの入力端、と、Ｂ₁からＢ_Nの出力端を備え、上記光周波数多重信号で用いる光波長を波長の長い方から順にλ１、λ２、・・・、λＫとし、
   Ａｍ入力端にλｋ波長の光を入射し、Ｂｎ出力端に出力するとき、ｍ、ｎ、ｋは、予め与えられた整数Ｃについて、ｍ＋ｎ−ｋ＝Ｃ、を満たす組み合わせであり、
   該光経路変換器は、Ｎ−１個の入力端と、該入力端のそれぞれに対応する出力端であるＮ−１個の独立出力端と、それぞれが該入力端から選択されたいずれかひとつ出力するＮ−１個の共通出力端と、それぞれの入力端から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端、または、上記のＮ−１個の共通出力端のいずれか一つに出力する光路に切り換える切換え手段と、を備えるものであり、
   該光周波数合分波器の第２から第Ｎ入力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１共通出力のそれぞれとを、光学的に接続し、該光周波数合分波器の第１から第Ｎ−１出力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１入力端のそれぞれとを接続し、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１独立出力のそれぞれを、該光周波数分配器の第１から第Ｎ−１出力のそれぞれとし、該光周波数合分波器の第Ｎ出力を該光周波数分配器の第Ｎ出力とし、
   光周波数多重信号を上記入力端から入力し、より多重度の低い複数の光周波数多重信号をそれぞれの出力端に出力するが、該光周波数多重信号を構成するチャネルについて、それぞれの出力には共通のチャネルをもたないことを特徴とする光周波数分配装置。
2. 請求項１に記載の光周波数分配装置で、
   λ１、λ２、・・・、λＮの光が波長多重化された入力光を第１の入力端に入力する場合に、λ１、λ２、・・・、λＮの光が分波されて出力する出力端をそれぞれＢ₁からＢ_Nの出力端とし、第ｋの入力端Ａ_kに上記入力光を入力した場合に、第１の出力端には、λｋの光が出力され、以下順次、第２の出力端には、λｋ+1の光が出力され、右添え字がＮを超えるようであれば、改めて１から順次増加する右添え字の波長の光が出力されるものであり、
   該光経路変換器は、Ｎ−１個の入力端と、該入力端のそれぞれに対応する出力端であるＮ−１個の独立出力端と、それぞれが該入力端から選択されたいずれかひとつ出力するＮ−１個の共通出力端と、それぞれの入力端から入力した光を、該入力端に対応した上記の独立出力端、または、上記のＮ−１個の共通出力端のいずれか一つに出力する光路に切り換える切換え手段と、を備えるものであり、
   該光周波数合分波器の第２から第Ｎ入力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１共通出力のそれぞれとを、光学的に接続し、該光周波数合分波器の第１から第Ｎ−１出力端のそれぞれと、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１入力端のそれぞれとを接続し、該光経路変換器の第１から第Ｎ−１独立出力のそれぞれを、該光周波数分配器の第１から第Ｎ−１出力のそれぞれとし、該光周波数合分波器の第Ｎ出力を該光周波数分配器の第Ｎ出力とし、
   光周波数多重信号を上記入力端から入力し、より多重度の低い複数の光周波数多重信号をそれぞれの出力端に出力するが、該光周波数多重信号を構成するチャネルについて、それぞれの出力には共通のチャネルをもたないことを特徴とする光周波数分配装置。
3. 請求項１あるいは２のいずれか１つに記載の光周波数分配装置において、
   光周波数合分波器をアレー導波路格子とし、光経路変換器を光マトリックススイッチとした光周波数分配装置。
4. 請求項３の光周波数分配装置において、光マトリックススイッチは、Ｎ−１入力（入力端は、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ−１共通出力（共通出力端は、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ−１独立出力（独立出力端は、Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、を備える構成で、
   Ｃ_j入力端から入力した光を、Ｅ_j独立出力端またはＤ_k共通出力端のいずれか１つに出力する光路に切り換える光スイッチＳ_j、kをＳ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列したものであることを特徴とする光周波数分配装置。
5. 請求項３の光周波数分配装置において、光マトリックススイッチは、Ｎ入力（入力端は、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_N）、Ｎ共通出力（共通出力端は、Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_N）、およびＮ独立出力（独立出力端は、Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、・・・、Ｅ_N）、を備える構成で、
   該行列状に配列した光スイッチの配列は、Ｓ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列し、
   Ｃ₁とＥ₁とは光路で直接接続し、
   Ｓ_j、kの光スイッチを用いて、第ｊ入力端から入力した光を、該入力端に対応した第ｊ独立出力端または第ｋ共通出力端のいずれか１つに出力する光路に切り換えるものであることを特徴とする光周波数分配装置。
6. 請求項５の光周波数分配装置の光周波数合分波器のＡ₁からＡ_Nの入力端、Ｂ₁からＢ_Nの出力端、光経路変換器のＣ₁からＣ_Nの入力端、Ｄ₁からＤ_Nの共通出力端、および、Ｅ₁からＥ_Nの独立出力端について、
   それぞれ、添え字（１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）を、添え字（２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ、１）に変換する操作を任意回数行なった置換を施した光周波数合分波器の入力端、出力端、光経路変換器の入力端、共通出力端、および、独立出力端とし、
   光スイッチの配列については、上記置換による添え字についてのＳ_j、k（ｊ、ｋ＝２、３、・・・、Ｎ、ただし、ｊ≧ｋ）に配列する、
   ことを特徴とする光周波数分配装置。
7. Ｎ個以下の異なる光周波数の信号から選択した１つもしくは複数の光周波数信号から成る光組合せ光信号の複数（Ｎ）を、１つの光周波数多重信号に収集する光周波数収集装置であって、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の光周波数分配装置の第１から第Ｎ出力のそれぞれに、上記の光信号の複数（Ｎ）のそれぞれを入射し、
   上記の第１の入力端から出射することで、収集した光周波数多重信号を出力することを特徴とする光周波数収集装置。
8. 請求項４に記載の光周波数分配装置でＣ＝１の場合における指定された出力端での分配形態を実現するための、上記の行列状に配列した光スイッチＳ_n、mのオンあるいはオフの決定方法であって、上記の出力端での周波数成分の組合せが与えられているものとするとき、
   １）上記組合せの中で、周波数成分（ｆ₁からｆ_N）を昇順に並べるステップと、
   ２）上記組合せの中で、周波数成分の最小番号を得るステップと、
   ３）該最小番号と同じ出力番号に、上記組合せを割り当てるステップと、
   ４）Ｓ_n、mのオン、オフは、
   イ．ｆ₁の場合、
   （１）ＯＵＴ₁に接続し、
   ロ．ｆ_k（２≦ｋ≦Ｎ）の場合、
   （１）出力先がＯＵＴ_kならば、Ｓ_k、m（∀ｍ＝２、・・・、ｋ）はオフとし、
   （２）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1（∀ｎ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-m+1のみをオンとし、
   （３）出力先がＯＵＴ_m（ｍ＜ｋ）であり、かつ、Ｓ_n、k-m+1がオンとなるｎ（２≦ｎ≦ｋ−１）が存在し、かつ、Ｓ_h、k-n+1（∀ｈ＝２、・・・、ｋ−１）がオフならば、Ｓ_k、k-n+1のみをオンとし、
   （４）上記（３）で、Ｓ_h、k-n+1がオンであるｈ（２≦ｈ≦ｋ−１）が存在する場合、ｈ→ｎとして、上記（３）を繰り返すという手順に従い、周波数成分の昇順に決めるステップと、
   を、含むことを特徴とする光周波数分配装置の設定方法。

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