JP2010141680A - Optical multiplexing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる波長の光信号を多重化する技術に関する。 The present invention relates to a technique for multiplexing optical signals having different wavelengths.
異なる波長の光信号を多重するために、アレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)が主に使用されているが、更なる多重化数の増加のためにAWGと光インタリーバを組み合わせた構成が提案されている(例えば、非特許文献1、参照。)。 In order to multiplex optical signals of different wavelengths, an arrayed waveguide grating (AWG) is mainly used, but a configuration in which AWG and an optical interleaver are combined to further increase the number of multiplexing. Has been proposed (see Non-Patent Document 1, for example).
図4は、AWGと光インタリーバを組み合わせた多重化装置のブロック図である。図4において、AWG21は、波長λ1、λ5及びλ9の3つの波長の光信号を多重化して図5(a)の光スペクトラムを持つ信号を出力し、AWG22は、波長λ3、λ7及びλ11の3つの波長の光信号を多重化して図5(b)の光スペクトラムを持つ信号を出力し、インタリーバ1は、図5(a)及び(b)に示す信号をインタリーブして図5(c)に示す光スペクトラムを持つ信号を出力している。 FIG. 4 is a block diagram of a multiplexing apparatus combining an AWG and an optical interleaver. In FIG. 4, the AWG 21 multiplexes the optical signals of the three wavelengths λ 1 , λ 5 and λ 9 and outputs a signal having the optical spectrum of FIG. 5A, and the AWG 22 has the wavelengths λ 3 , λ 7 and λ 11 are multiplexed to output a signal having the optical spectrum shown in FIG. 5B, and the interleaver 1 interleaves the signals shown in FIGS. 5A and 5B. A signal having an optical spectrum shown in FIG. 5C is output.
インタリーバ1は、2つの入力端子と1つの出力端子とを備えており、各入力端子から見た透過帯域特性が図6に示す特性となる様に構成されている。なお、図6において、実線で示す特性はAWG21が接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、点線で示す特性は、AWG22が接続されている入力端子から見た透過帯域特性である。図6に示す様に、透過帯域特性は、櫛形状、つまり、透過帯域と阻止帯域が、波長多重通信に使用する帯域内において交互に周期的に出現する様に構成されており、ある透過帯域の中心周波数と、その隣の透過帯域の中心周波数との間隔を、チャネル光周波数間隔と呼んでいる。 The interleaver 1 includes two input terminals and one output terminal, and is configured such that the transmission band characteristics viewed from each input terminal are the characteristics shown in FIG. In FIG. 6, the characteristic indicated by the solid line is the transmission band characteristic viewed from the input terminal to which the AWG 21 is connected, and the characteristic indicated by the dotted line is the transmission band characteristic viewed from the input terminal to which the AWG 22 is connected. . As shown in FIG. 6, the transmission band characteristics are comb-shaped, that is, the transmission band and the stop band are configured to appear alternately and periodically in a band used for wavelength multiplexing communication. The interval between the center frequency of each and the center frequency of the adjacent transmission band is called the channel optical frequency interval.
図6に示す様に、インタリーバ1の一方の入力端子から見た透過帯域特性は、他方の入力端子から見た透過帯域特性に対して、チャネル光周波数間隔の半分の間隔だけずらした、つまり、波長方向に移動させたものとなっている。なお、以後の説明において、チャネル光周波数間隔の半分の間隔に相当する帯域幅を、“基準帯域幅”と呼び、各透過帯域の中心波長を、つまり、図6の波長λ1やλ3の波長を“チャネル波長”と呼び、波長多重通信に利用する最短波長から最長波長までの帯域を“通信用帯域”と呼ぶものとする。 As shown in FIG. 6, the transmission band characteristic viewed from one input terminal of the interleaver 1 is shifted by half the channel optical frequency interval from the transmission band characteristic viewed from the other input terminal. It is moved in the wavelength direction. In the following description, the bandwidth corresponding to half the channel optical frequency interval is referred to as “reference bandwidth”, and the center wavelength of each transmission band, that is, the wavelengths λ 1 and λ 3 in FIG. A wavelength is referred to as a “channel wavelength”, and a band from the shortest wavelength to the longest wavelength used for wavelength multiplexing communication is referred to as a “communication band”.
仮にインタリーバの透過帯域特性が、各チャネル波長を中心とした基準帯域幅に相当する帯域を損失なく通過させ、それ以外の帯域を完全に阻止するものであれば、インタリーバ1を用いることで、通信用帯域の総てを通信に利用することが可能になる。しかしながら、非特許文献1にも記載されている様に、実際のインタリーバ1において、各透過帯域幅は、基準帯域幅の約60%程度であり、各チャネル当たり約40%の領域については、通信に使用することができないという問題がある。なお、透過帯域とは、挿入損失が、インタリーバ1の挿入損失の最小値に対して0.5dB以内の帯域、より具体的には、最小損失がx(dB)である場合に、損失がx+0.5(dB)以内の帯域である。 If the transmission band characteristic of the interleaver allows the band corresponding to the reference bandwidth centered on each channel wavelength to pass without loss and completely blocks the other bands, the interleaver 1 can be used for communication. It becomes possible to use the entire bandwidth for communication. However, as described in Non-Patent Document 1, in the actual interleaver 1, each transmission bandwidth is about 60% of the reference bandwidth, and about 40% for each channel, communication is performed. There is a problem that can not be used. Note that the transmission band is a band whose insertion loss is within 0.5 dB with respect to the minimum value of the insertion loss of the interleaver 1, more specifically, when the minimum loss is x (dB), the loss is x + 0. The bandwidth is within 5 (dB).
したがって、本発明は上記問題を解決し、通信用帯域内において、通信に使用できない帯域を極力減らす光多重化装置及び方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical multiplexing apparatus and method that solves the above-described problems and reduces the band that cannot be used for communication within the communication band as much as possible.
本発明における光多重化装置によれば、
第1から第Nの光インタリーバ(Nは2以上の整数)と、第1から第Nの光インタリーバの出力信号を合波する光カップラとを備えており、通信に使用する帯域内において、第Kの光インタリーバ(Kを1からNのいずれかの整数)の阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第1から第Nの光インタリーバの中に存在することを特徴とする。
According to the optical multiplexing device of the present invention,
1st to Nth optical interleavers (N is an integer of 2 or more) and an optical coupler for multiplexing the output signals of the 1st to Nth optical interleavers, and within the band used for communication, An optical interleaver whose transmission band is a stop band of K optical interleavers (K is an integer from 1 to N) is present in the first to Nth optical interleavers.
本発明における光多重化装置の他の実施形態によれば、
各光インタリーバの各透過帯域幅のチャネル光周波数間隔に対する比が2N分の1以上1未満であることが好ましい。また、各光インタリーバのチャネル光周波数間隔は同一であり、各光インタリーバの透過帯域特性は、チャネル光周波数間隔の2N分の1だけ波長方向に順にずれていることが好ましく、特にN=2であることが好ましい。ここで、透過帯域は、損失が光インタリーバの最小損失に対して0.5dB以内の帯域であることが好ましい。
According to another embodiment of the optical multiplexing device of the present invention,
It is preferable that the ratio of each transmission bandwidth of each optical interleaver to the channel optical frequency interval is not less than 1 / 2N and less than 1. Further, the channel optical frequency interval of each optical interleaver is the same, and it is preferable that the transmission band characteristics of each optical interleaver are sequentially shifted in the wavelength direction by 1 / 2N of the channel optical frequency interval, particularly when N = 2. Preferably there is. Here, the transmission band is preferably a band whose loss is within 0.5 dB with respect to the minimum loss of the optical interleaver.
本発明における光多重化方法によれば、
第1から第Nの光インタリーバ(Nは2以上の整数)それぞれにおいて、光インタリーブを行い、第1から第Nの光信号を出力するステップと、光カップラにより第1から第Nの光信号を合波するステップとを備えており、通信に使用する帯域内において、第Kの光インタリーバ(Kを1からNのいずれかの整数)の阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第1から第Nの光インタリーバの中に存在することを特徴とする。
According to the optical multiplexing method of the present invention,
Each of the first to Nth optical interleavers (N is an integer of 2 or more) performs optical interleaving, outputs the first to Nth optical signals, and the first to Nth optical signals are output by the optical coupler. An optical interleaver whose transmission band is a stop band of a Kth optical interleaver (K is an integer from 1 to N) within a band used for communication. It exists in the Nth optical interleaver.
通信に使用する帯域内において、総ての光インタリーバが阻止する帯域を作らないように、各光インタリーバの透過帯域特性をずらし、各光インタリーバの出力光信号を、透過帯域特性が波長に依存しない光カップラにより合波することで、利用できない帯域を削減することができる。 The transmission band characteristics of each optical interleaver are shifted so that no band is blocked by all optical interleavers within the band used for communication, and the output optical signal of each optical interleaver is independent of wavelength. Bands that cannot be used can be reduced by multiplexing with an optical coupler.
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本発明による光多重化装置1の概略的な構成図である。なお、図1は、本発明の説明に必要な部分のみを示すものである。図1に示す様に、光多重化装置1は、AWG21〜24と、光インタリーバ11及び12と、光カップラ3とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical multiplexing apparatus 1 according to the present invention. FIG. 1 shows only the portions necessary for explaining the present invention. As shown in FIG. 1, the optical multiplexing apparatus 1 includes
AWG21は、波長λ1、λ5及びλ9の3つの波長の光信号を多重化し、AWG22は、波長λ3、λ7及びλ11の3つの波長の光信号を多重化し、インタリーバ11は、AWG21及びAWG22が多重化した光信号をインタリーブして出力する。同様に、AWG23は、波長λ2、λ6及びλ10の3つの波長の光信号を多重化し、AWG24は、波長λ4、λ8及びλ12の3つの波長の光信号を多重化し、インタリーバ12は、AWG23及びAWG24が多重化した光信号をインタリーブして出力する。なお、波長は添え字である数字が小さいほど短いものとする。
The AWG 21 multiplexes optical signals having three wavelengths λ 1 , λ 5, and λ 9 , the AWG 22 multiplexes optical signals having three wavelengths λ 3 , λ 7, and λ 11 , and the
図2は、インタリーバ11及び12の透過帯域特性を示す図であり、上段がインタリーバ11の、下段がインタリーバ12の特性である。なお、上段の実線がAWG21に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、上段の点線がAWG22に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、下段の実線がAWG23に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、下段の点線がAWG24に接続されている入力端子から見た透過帯域特性である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the transmission band characteristics of the
図2の上段に示すインタリーバ11の透過帯域特性は、図6に示すものと同一であり、図2の下段に示すインタリーバ12の透過帯域特性は、上段に示すインタリーバ11の透過帯域特性を基準帯域幅の半分だけ、波長方向にずらしたものとしている。
The transmission band characteristic of the
図2から明らかなように、インタリーバ12は、インタリーバ11の実線及び点線で示す透過帯域特性の両方が落ち込む部分、つまり、λ2n−1とλ2n+1(nは整数)の中間の領域を通過させるものであり、インタリーバ11は、インタリーバ12の実線及び点線で示す透過帯域特性の両方が落ち込む部分、つまり、λ2nとλ2n+2(nは整数)の中間の領域を通過させるものである。
As is clear from FIG. 2, the
カップラ3は、インタリーバ11及び12の出力を合波することで図3に示すスペクトラムを持つ光信号を出力する。本発明においては、互いに透過帯域特性をシフトさせたインタリーバ11及び12の出力を、透過帯域特性が波長に依存しないカップラ3にて合波することで、図3に示す様に、通信用帯域内において通信に利用できない帯域を削減することができる。
The coupler 3 combines the outputs of the
例えば、光直交周波数多重(OFDM)技術により変調された光OFDM信号は、その光スペクトラムが方形状になるため、図3に示す各波長の光信号として、光OFDM信号を使用した場合、通信用帯域のほぼ全体帯域を情報伝送に利用できるという利点がある。 For example, since an optical OFDM signal modulated by optical orthogonal frequency multiplexing (OFDM) technology has a rectangular optical spectrum, when an optical OFDM signal is used as an optical signal of each wavelength shown in FIG. There is an advantage that almost the entire band can be used for information transmission.
なお、上述した実施形態はインタリーバを2つ用いるものであるが、3つ以上を用いる構成であっても良い。例えば、インタリーバをN個用いる場合、各インタリーバの各透過帯域幅の基準帯域幅に対する比が、1/N以上1未満のものを使用することで、あるインタリーバの阻止帯域を透過帯域とするインタリーバが必ず存在する様にすることができる。なお、各インタリーバの各透過帯域幅の基準帯域幅に対する比は同一であり、かつ、できるだけ値が小さいことが好ましい。 Although the above-described embodiment uses two interleavers, a configuration using three or more interleavers may be used. For example, when N interleavers are used, the ratio of the transmission bandwidth of each interleaver to the reference bandwidth is 1 / N or more and less than 1, so that an interleaver having a stopband of a certain interleaver as a transmission band can be obtained. It can be made to exist. In addition, it is preferable that the ratio of each transmission bandwidth of each interleaver to the reference bandwidth is the same, and the value is as small as possible.
より簡単には、チャネル光周波数間隔が同一のインタリーバであって、各インタリーバの透過帯域特性が順に基準帯域幅のN分の1だけ波長方向にシフトさせたものを使用すれば良い。また、カップラ3は、2入力1出力のものではなく、N入力1出力のものとなる。しかしながら、N入力1出力のカップラにおける損失により、各インタリーバからの出力は1/Nとなるため、インタリーバの数は実施形態に示す2つとすることが好ましく、この場合にはカップラでの損失は、十分許容可能である3dBに抑えることができる。 More simply, an interleaver having the same channel optical frequency interval and having the transmission band characteristics of each interleaver sequentially shifted in the wavelength direction by 1 / N of the reference bandwidth may be used. Further, the coupler 3 is not an input with 2 inputs and an output but an output with N inputs and an output. However, since the output from each interleaver becomes 1 / N due to the loss in the coupler with N inputs and 1 output, the number of interleavers is preferably two as shown in the embodiment. In this case, the loss in the coupler is It can be suppressed to 3 dB, which is sufficiently acceptable.
1、11、12 光インタリーバ
21、22、23、24 AWG
3 光カップラ
1, 11, 12
3 Optical coupler
Claims (6)
第1から第Nの光インタリーバの出力信号を合波する光カップラと、
を備えており、
Kを1からNのいずれかの整数としたとき、通信に使用する帯域内において、第Kの光インタリーバの阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第1から第Nの光インタリーバの中に存在する、
光多重化装置。 1st to Nth optical interleavers, where N is an integer greater than or equal to 2,
An optical coupler for multiplexing the output signals of the first to Nth optical interleavers;
With
When K is an integer from 1 to N, an optical interleaver whose transmission band is the stop band of the Kth optical interleaver is included in the first to Nth optical interleavers within the band used for communication. Exists,
Optical multiplexer.
請求項1に記載の光多重化装置。 The ratio of each transmission bandwidth of each optical interleaver to the channel optical frequency interval is not less than 1 / 2N and less than 1.
The optical multiplexing device according to claim 1.
各光インタリーバの透過帯域特性は、チャネル光周波数間隔の2N分の1だけ波長方向に順にずれている、
請求項1又は2に記載の光多重化装置。 The channel optical frequency interval of each optical interleaver is the same,
The transmission band characteristics of each optical interleaver are sequentially shifted in the wavelength direction by 1 / 2N of the channel optical frequency interval.
The optical multiplexing apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光多重化装置。 The transmission band is a band whose loss is within 0.5 dB with respect to the minimum loss of the optical interleaver.
The optical multiplexing device according to any one of claims 1 to 4.
光カップラにより第1から第Nの光信号を合波するステップと、
を備えており、
Kを1からNのいずれかの整数としたとき、通信に使用する帯域内において、第Kの光インタリーバの阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第1から第Nの光インタリーバの中に存在する、
光多重化方法。 First to Nth optical interleavers, where N is an integer equal to or greater than 2, and performing optical interleaving and outputting first to Nth optical signals;
Combining the first to Nth optical signals by an optical coupler;
With
When K is an integer from 1 to N, an optical interleaver whose transmission band is the stop band of the Kth optical interleaver is included in the first to Nth optical interleavers within the band used for communication. Exists,
Optical multiplexing method.
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