JP3865407B2 - 挿入／抽出マルチプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重化用の挿入／抽出（ＡＤＤ／ＤＲＯＰ）マルチプレクサに関する。本発明は詳細には、光ファイバケーブルの使用に関し、特に、光ファイバネットワーク内で使用できるように構成された分岐装置としての使用に関する。本発明は更に、特に、光ファイバケーブルを使用した海底ケーブルシステムにおける、上記のような光ファイバネットワークに関する。
波長分割多重化は、ＷＤＭと呼ばれ（例えば、Ｈｉｌｌ、Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｏｕｒｎａｌ ６（３）：２４〜３１ページに記載されている）、光ファイバネットワークを介する信号の伝送を最適化するうえでかなりの利益を与える技術である。波長分割多重化では、ステーションから送出されたトラフィック信号が、それぞれの異なる所定の搬送波長のいくつかの搬送波信号上に変調される。所定の各搬送波長は、送信ステーションのＩＤ及び目的とする受信ステーションのＩＤに応じて割り振られる。所定の搬送波長は、光ファイバシステムの構成要素によって互いに区別できるように波長が十分に離されるが、多くのネットワークでは、全ての搬送波長をリピータ内の同じ増幅器によって十分に増幅できるように十分に密にグループ化する必要がある（あるいは非リピータシステムでは、それほどの損失なしに長距離にわたって搬送する必要がある）。単一のファイバの搬送容量はＷＤＭによって増加され、ファイバは単一の信号を搬送するのではなく、それぞれ異なる波長のいくつかの信号を同時に搬送する。
大部分の上記のような伝送ネットワークは、一つ又は複数の分岐がメイントランク又はリングから離れた位置に形成されるいくつかのノードを有する。通常、これらのノードでは、一つ又は複数の搬送波長が分岐の一本のファイバに沿って抽出され、一つ又は複数の搬送波長（トランク又はリングから抽出された波長と同じ波長でも、あるいは異なる波長でもよい）が分岐の他のファイバからトランク又はリングに挿入される。このような機能を実行する構成要素は挿入／抽出マルチプレクサ（ＡＤＭ）である。
ＷＤＭは特に、送信ステーションと受信ステーションとの間で信号を効率的に経路指定するように構成される。それぞれの異なる信号がそれぞれの異なる搬送波長を有するので、光学構成要素を使用して、信号を、その搬送波長に応じて送ることによって適切に経路指定することができる。
これは、信号を、プリズム又は同様の要素を用いて成分搬送波長に分割し、分割した信号を能動的に処理し所望の出力へ経路指定することによって、能動的に行うことができる。この解決策は集積デバイスで使用するのに適している。この種のマルチプレクサの基本構成は、Ｄｒａｇｏｎｅ等によってＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３（１０）：８９６〜８９９ページに記載されており、アレイ化ウェーブガイド格子を使用した構成は、ＡＤＭに関してはオカモト等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３１（９）：７２３〜７２４ページで開示されており、光学スプリッタ／ルータに関してはイノウエ等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３１（９）：７２６〜７２７ページに開示されている。このようなシリコンベースの構成要素に関する難点は融通性に欠けることである。特定の波長に対する特定の挿入−抽出機能を実行するには、特定の装置を製造する必要がある。ネットワークでは、それぞれの異なるノードが搬送波長のそれぞれの異なる組合せを挿入又は抽出し、あるいは送る必要がある。前述のタイプの集積構成要素を用いた場合、各ノード毎にそれぞれの異なる構成要素を製造する必要がある。この場合、各構成要素毎に異なるマスクを準備する必要があり、その結果、カスタマイズネットワークでは過度に費用がかかる可能性が高い。
別法として、それぞれの異なる搬送波長に対して異なるように応答する実質的に受動的光学構成要素を使用することができる。これによって、実質的に受動的ネットワークを構築することができる。
適切な波長感知光学構成要素の例はファイバブラグ格子である。ファイバブラグ格子は、Ｂｅｎｎｉｏｎ等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第２２巻、３４１〜３４３ページ（１９８６年）に記載されている。ブラグ格子とはノッチ反射フィルタである。光は、狭波長帯域内の波長から離れた全ての波長で格子を通過する。帯域内の光はほぼ完全に反射される。ＷＤＭシステムにおいて適切な間隔の搬送波長を用いる場合、一つの搬送波長のみを反射させ他の搬送波長を通過させるようにファイバブラグ格子を構成することができる。
ファイバブラグ格子を使用して実際的なＡＤＭを製造する代替手法は、Ｊｏｈｎｓｏｎ等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２３（１３）：６６８〜６６９ページに提案されている。改良手法は、Ｃｕｌｌｅｎ等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第３０巻、２１６０〜２１６２ページ（１９９４年）に示され、Ｂｉｌｏｄｅａｕ等によってＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７巻、３８８〜３９０ページ（１９９５年）に示されている。このＡＤＭは、マッハ・ツェンダー干渉計を備える光学トラップである。この光学トラップを第１図に示す。この光学トラップは、二本の入力ファイバ１０１、１０２及び二本の出力ファイバ１０３、１０４と、入力光を出力経路間で均等に分割する二つの３ｄＢ方向性結合器１０５と、結合器どうしをリンクする同じ経路長の二つの干渉計アームとを備える。各アームに、波長λ₁、λ₂、λ₃を通過させるがλ₀の光を反射させるブラグ反射フィルタ１０６がある。波長λ₁、λ₂、λ₃の光は、入力１０１から両方のアームを通過する。光は次いで、出力１０３で構造的に結合され、出力１０３を介して透過する。しかし、光は入力１０２では非構造的に結合され（位相シフトが導入されるため）、透過しない。波長λ₀の光は両方のブラグ反射フィルタによって反射され、同様に構造的に結合され、出力１０４を介して伝送されるが、入力１０１では非構造的に結合される。この種の全ファイバマルチプレクサ／デマルチプレクサはＢｉｌｏｄｅａｕ等によってＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｍｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ ７（４）：３８８〜３９０ページに開示されている。この種のＡＤＭが機能するには、両方のブラグ反射フィルタが同じであり、干渉計分岐内の両方の光経路が同じであることが重要である。従って、この構成は非常に不安定であり、単一の波長を挿入し、あるいは単一のトランクファイバから単一の波長を抽出すること以上のものが要求される場合には更に不安定になる。
干渉計の両方の「アーム」の光学経路をバランスさせるには、上記で指摘したように装置を適切に操作する必要がある。この場合、例えば温度の変動を補償する調整手段を設けることができる。光学経路をバランスさせる一つの手段は、格子をファイバ上に刻み込むことを含め、デバイスを準備し、次いで一方のアームを一様なＵＶ光に当ててファイバコア内で平均屈折率変化を光誘導させる（ＵＶトリミング）ことによるものである。この結果得られる装置は、マッハツェンダー干渉計の形の挿入／抽出マルチプレクサである。このデバイスを第２図に概略的に示す。マッハツェンダー干渉計挿入／抽出マルチプレクサ２５５は、トランク入力２５１及び分岐挿入ファイバ２５３用の二つの入力と、トランク出力２５２及び分岐抽出ファイバ２５４用の二つの出力とを有する。第一の入力から第一の出力へと第二の入力から第二の出力への二つの「通常経路」があり、二つの出力のうちの他方の出力に再経路指定される搬送波長λ₁の信号を除く全ての信号がこれらの経路をたどる。この装置は、簡単で有用な挿入／抽出機能を与えるが、各トランクファイバ毎に分岐に二本のファイバ（挿入ファイバ及び抽出ファイバ）が必要であるという点で不利である。この構成では、メイントランク上の増幅器二倍の数の増幅器をスパー上で使用する必要がある。
システム内で使用される波長のうちの所与の一つの波長を反射させるファイバ格子フィルタを使用したリングシステムが、Ｃｈａｗｋｉ等によってＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３１（６）：４７６〜４７７ページに開示されている。システム内の各ＡＤＭノードは、非方向性であり、二ファイバ対一ファイバ結合器と、ＡＤＭで抽出され挿入される波長λ₁を反射させるが、使用される他の波長を透過させるファイバ格子フィルタと、第二の二ファイバ対一ファイバ結合器とを備える。第一の二ファイバ対一ファイバ結合器の入力側にはリングからの入力ファイバ及び分岐への出力ファイバがあり、出力側にはファイバ格子フィルタがある。リングファイバからの信号は結合器を通過してファイバに達するが、λ₁の信号は、反射され出力ファイバを介して分岐に達する。伝送された信号は、第二の二ファイバ対一ファイバ結合器の入力へ送られる。他方の入力は、波長λ₁の新しい信号を挿入できるように分岐からの入力ファイバに接続される。この構成はＡＤＭを形成するが、抽出され挿入される各搬送波長毎にファイバ対が必要なので、このような構成をより複雑なシステムで使用する場合、多数の構成要素が必要になる。
三ポート光学循環とＷＤＭシステムにおけるブラグ格子とを組み合わせて使用することはＧｉｌｅｓ＆ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ、ＴｈＤ１２：７６〜７９ページに開示されている。光学循環装置とは、一つのポートに入射した光がそれに続く特定のポートを介して透過し（他のポートからは透過しない）、従って循環装置のポートがシーケンスを形成する装置である。この手法を使用したＡＤＭは、Ｇｉｌｅｓ ＆ Ｍｉｚｒａｈｉ ＩＯＯＣ９５、ＴｈＣ２−１ ６６〜６７ページに開示され、第３図に示されている。搬送波長λ₁、λ₂、λ₃を有する入力１１１での透過光はまず、第一の循環装置１１５に入る。この透過光全体が循環装置の第二のポートを通過して格子１１６に達し、格子１１６はλ₁成分を反射させるが、λ₂成分及びλ₃成分を通過させる。従って、λ₁成分は第一の循環装置１１５の第二のポートに戻り、シーケンス内の次のポート、すなわち第三のポートに達し、従って抽出分岐１１３に沿って進む。挿入分岐１１４から挿入された搬送波長λ₁の信号は第二の循環装置１１７の第一のポートに進入し、第二のポートから出て格子１１６の方へ進み、格子１１６がこの信号を反射させる。従って、挿入λ₁信号は、第二の循環装置１１７の第二のポートに進入する際に主透過光のλ₂信号とλ₃信号を結合し、従って、全ての三つの搬送波長が第二の循環装置１１７の第三のポートを通過する。このようなＡＤＭは、所与の波長の信号を信号ラインに挿入し抽出する場合に有効であるが、複雑なネットワークでは多数の上記のようなＡＤＭを使用する必要がある。
実際の通信システムで使用することが可能であり、最小限の構成要素を有するＡＤＭが必要である。これらの構成要素が極めて安定であり、システムの構成要素同志を整合させる必要をできるだけ少なくすることが望ましい。特に、信号を分岐から挿入し分岐に抽出することができるように、一対のファイバが信号を互いに反対の方向へ搬送する実際の双方向光ファイバシステムで使用できるように構成されたＡＤＭを提供することが望ましい。
従って、第一の形態では、本発明は、光学波長分割多重化で使用可能な挿入／抽出マルチプレクサを提供する。この挿入／抽出マルチプレクサは、第一のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第一のトランク入力ポート、第二のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第二のトランク入力ポート、トラフィック信号を第一のトランクファイバの第二の部分へ出力する第一のトランク出力ポート、トラフィック信号を第二のトランクファイバの第二の部分へ出力する第二のトランク出力ポート、分岐入力ファイバからトラフィック信号を受信する分岐入力、及び／又はトラフィック信号を分岐出力ファイバへ出力する分岐出力を有し、更に、信号を第一のトランクファイバから分岐ステーションへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第一のセットのトラフィック信号を第一のトランク入力から分岐出力へ経路指定し、信号を第二のトランクファイバから分岐ステーションへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第二のセットのトラフィック信号を第二のトランク入力から分岐出力へ経路指定する手段、第一のセットのトラフィック信号と第二のセットのトラフィック信号を分岐出力で出力できるよう結合する手段、及び／又は分岐入力で受信されたトラフィック信号を、信号を分岐ステーションから第一のトランクファイバへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第三のセットのトラフィック信号と信号を分岐ステーションから第二のトランクファイバへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第四のセットのトラフィック信号とに分離する手段、第三のセットのトラフィック信号を第一のトランク出力へ、第四のセットのトラフィック信号を第二のトランク出力へそれぞれ経路指定する手段とを備える。
分岐入力及び分岐出力は共通の入出力分岐ファイバとの間で使用することができる。
本発明は、システム内の異なるステーション間での伝送用に特定の搬送波長が割り当てられる光学波長分割多重化システムで使用可能な、上記で定義した挿入／抽出マルチプレクサを提供し得る。この挿入／抽出マルチプレクサは、各入力ポートから入力されたトラフィック信号を、トラフィック信号の搬送波長によって決定される経路指定に応じて、選択された出力ポートに与えられる信号に分割する信号分割手段と、各出力ポートで出力トラフィック信号を与える信号結合手段とを備え、各トランク出力ポートでは、該トランク出力ポートへ経路指定される搬送波長として選択された搬送波長の、対応するトランク入力ポート及び分岐入力ポートからのトラフィック信号を、そのトランクファイバに出力できるように結合し、分岐出力ポートでは、分岐ステーションへ経路指定される搬送波長として選択された搬送波長の、トランク入力ポートからのトラフィック信号が、分岐出力ファイバ上で出力できるように結合される。
本発明は、先に定義した挿入／抽出マルチプレクサを備える光ファイバネットワークで使用可能な分岐装置も提供する。本発明は更に、二つの端末ステーションと、二つの端末ステーションを接続する二つ以上のトランクファイバと、それぞれ、二つ以上のトランクファイバで規定されたファイバトランクにスパーファイバによって接続された、一つ又は複数の分岐ステーションと、それぞれ、ファイバトランク上に、上記の一つ又は複数の分岐装置とを備え、トランクファイバと一つ又は複数のスパーファイバとの間でトラフィック信号を交換できるようにする光ファイバネットワークを提供する。有利には、このような光ファイバネットワークは、ファイバトランクのかなりの部分が海底ケーブルを備えるように構成され、一つ又は複数の分岐装置は海底用途向けに構成される。
下記に、本発明の特定の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１図は、各アームにブラグ反射フィルタを含むマッハツェンダー干渉計を備える従来技術の光学タップを示す図である。
第２図は、マッハツェンダー干渉計マルチプレクサ装置の入力及び出力の概略図である。
第３図は、光学循環装置及びブラグ反射フィルタを使用した従来技術の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第４図は、本発明の第一の実施形態から第四の実施形態で使用される結合方式の基本例を示す図である。
第５図は、本発明の第一の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第６図は、本発明の実施形態で使用し得る経路指定方式を示す図である。
第７図は、本発明の第二の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第８図は、本発明の第三の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第９図は、本発明の第四の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第１０図は、本発明の第五の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第１１図は、本発明の第六の実施形態で使用し得る経路指定方式を示す図である。
第１２図は、本発明の第六の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第１３図は、本発明の第七の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第１４図は、基本マルチプレクサ装置のリング構成を備える挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第１５図は、挿入／抽出マルチプレクサが適応される他の経路指定方式を示す図である。
第１６図は、基本マルチプレクサ装置の線形構成を示す図である。
第１７図は、損失バランス装置を含む第１６図に示した基本マルチプレクサ装置の構成を示す図である。
第１８図は、第３図に示した基本マルチプレクサ装置の線形構成を示す図である。
第１９図は、他の経路指定方式を示す図である。
第２０図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第２１図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第２２図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第２３図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第２４図は、双方向スパーが使用されるバランス装置内の代替経路指定オプションを示す図である。
第２５図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第２６図は、別の挿入／抽出マルチプレクサを示す図である。
第４図は、本発明の第一から第四の実施形態に使用される基本結合方式を示す。第一の光ファイバ線は第一の入力ポート１から入り、第一の出力ポート１１から出る。第二の光ファイバ線は、第一の光ファイバ線と対であるが信号を反対方向へ搬送し、第二の入力ポート２から入り、第二の出力ポート１２から出る。第４図に示した構成では、図の分岐点はチェーンの端部にあり、従って第一の入力ポート１及び第二の出力ポート１２からのファイバはシステムの分岐に至り、それに対して第一の出力ポート１１及び第二の入力ポート２からのファイバはシステムの次のノードに至る。
信号は、分岐出力ポート１３に抽出され、分岐入力ポート３から挿入される。入力ポートから適切な出力ポートへの信号の経路指定は二組の構成要素によって行われる。まず、各入力ポートからの信号は各部分に分割され、その入力ポートに関連付けられた出力ポート以外の出力ポートの方へ送られる。これは、この場合、３ｄＢ光ファイバ結合器２１、２２、２３によって行われる。例えば、信号は第一の入力ポート１から光ファイバ結合器２１の第一の側へ伝送される。結合器のこの第一の側には一本のファイバしか接続されていない。結合器２１の第二の側には二本の中間ファイバがあり、これらのファイバはそれぞれ、前述の各出力ポート１１、１３へ方向付けられている。第二のステップでは、各出力毎に信号を提供するため関連する中間ファイバ対内の信号を結合させる。これは、この場合、３ｄＢ光ファイバ結合器３１、３２、３３を用いて行われる。例えば、結合器２３からの一本の中間ファイバと結合器２１からの他の中間ファイバは光ファイバ結合器３１の第一の側に結合される。結合器３１の第二の側には、第一の出力ポート１１に接続された単一のファイバしかなく、従って（結合器２１を介した）第一のポートからの信号と（結合器２３を介した）分岐入力ポートからの信号が結合され、第一の出力ポート１１を介して伝送される。
第４図に示したような構成では、システム上の各ステーションから他のあらゆるステーションへの伝送に対して固有の波長が必要である。二つのステーション間の伝送において、順方向及び逆方向の伝送に対して同じ搬送波長を使用することができない場合もある。第４図の構成では、従って、各ステーションは、それぞれの異なる伝送を分離し検出することができるように各搬送波長を選択する適切な回路を備える必要がある。
そのような構成では、セキュリティ上の問題がある。全ての信号は分岐に沿って分岐の端部にあるステーションへ伝送され、従って分岐ステーションは、メイントランクに沿って送信された全ての伝送を、受信する必要がないときでも受信することが可能である。分岐ステーションが、該ステーションに割り当てられた波長上の信号しか検出しないように構成された電子回路を備える場合でも、他のステーション間で送信されるトラフィックへのアクセスをイネーブルするために設けられた回路を再調整し、あるいはそのような回路に置き換わる可能性が存在する。損失も極めて高くなる。従って、この構成は実際の用途が限られている。
従って、このようなセキュリティ上の問題を有さない構成を開発する必要がある。海底ケーブルシステムでは、分岐ステーションのためのものではない信号を分岐抽出ファイバ上で伝送できるようにすることが、該分岐に関するＡＤＭによって許可されない場合に、セキュリティを与えることができる。海底ケーブルは通常、分岐装置（従って、ＡＤＭ）が通常、海岸から３０マイルないし５０マイル（５０７９ｍないし８４６５ｍ）の位置に配置されるように海底に敷設される。従って、ネットワークのメイントランクは基本的にアクセス不能であり、第三者が他の二者間の伝送にアクセスする可能性はほとんどない。
本発明の第一の実施形態は、第５図に示されており、信号を送信する必要のないステーションへ信号が伝送されるのを防止することが可能な一方法を示している。大部分のシステム要素は第４図に示したとおりであり、従って同じ参照符号を用いて示される。動作の基本原理も同じである。第４図で、分岐出力ポート１３と第二の出力ポート１２（メイントランクの端部の場合と同様に）は共に分岐ステーションに至る。第４図の構成で、メイントランクは第一の出力ポート１１及び第二の入力ポート２から、二つのステーション（分岐に沿ったステーションとトランクの端部にある他方のステーション）に接続された他のＡＤＭへ延びるが、システムはより多い数のステーションに容易に拡張することができる。従って、この四ステーションシステムでは、それぞれ、他の三つのステーションのうちの一つからの通信を搬送する、三つの搬送波長が各分岐ステーションによって送受信される。これらの波長は、所与のステーションに抽出される搬送波長が全て波長に関してグループ化されるように選択され、そのため、これらの搬送波長を含む波長範囲が存在するが、他の搬送波長がシステムで使用されることはない。この場合、ステーションに至る出力の前に帯域フィルタ４１、４２が設けられ、該ステーションが受信すべき信号の搬送波長のみを通過させる。従って、分岐出力ポート１３に接続された分岐抽出ファイバと第二の出力ポート１２に接続されたステーション抽出ファイバは、関連するステーションが受信すべき信号のみを搬送する。
この構成は、かなり安全であるが、波長の使用に関しては非効率である。使用される搬送波長の数を最小限に抑え、必要な装置群を簡略化すると共に、大形のシステムでも搬送波長間に適切な波長間隔が存在するようにすることが望ましい。
本発明の第二の実施形態は、第７図に示されており、使用される波長の数を５０％削減できるようにする。この構成は、いくつかの点で第４図の構成に類似しており、同じ参照符号を使用して両方の構成に共通する構成要素が示されている。
第６図は、本発明の第二の実施形態及びそれに続く実施形態と共に使用するのに適した光ファイバネットワークの望ましい構成である。このネットワークは、ファイバトランクのそれぞれの対向端部に二つの主端末ステーション２０、３０を有する。ファイバトランクは、それぞれの対向方向へ信号を搬送する二本のファイバを有する。ファイバ１、１１は端末ステーション２０から端末ステーション３０の方へ信号を搬送し、ファイバ２、１２は端末ステーション３０から端末ステーション２０の方へ信号を搬送する。このネットワークは、ファイバトランクから離れたスパー上に配置された第三の端末ステーション４０も有する。トランクファイバ１、２からスパーステーション４０への信号の抽出と、スパーステーション４０からトランクファイバ１１、１２への信号の挿入は、分岐ステーションにある挿入／抽出マルチプレクサ１０によって行われる。システムは、それぞれ、他のスパーステーションへのスパーに接続される挿入／抽出マルチプレクサをファイバトランク上に備える、他の分岐ステーションを挿入することによって容易に拡張することができる。
本発明の第二の実施形態と第４図の構成との顕著な違いは、信号分割光ファイバ結合器２１、２２、２３が、光ファイバ結合器５１、５２、５３とノッチ反射フィルタ５４、５５、５６の組合せの対で置き換えられていることにある。
光ファイバ結合器とノッチ反射フィルタの組合せは、入力ポートを介した信号入力を二つの成分に分割するために使用される。二つの成分の一方は、第一の経路用の搬送波長のみからなり、他方は第二の経路用の搬送波長のみからなる。入力ポートがメイントランク上の一方のポートである場合、この第一の経路は、信号がトランクに沿って進めるようにする経路であり、第二の経路は信号が分岐で抽出できるようにする経路である。入力ポートが分岐からのポートであるとき、第一の経路は信号をトランクに沿って一方向に伝送できるようにする経路であり、第二の経路は信号をトランクに沿った対向方向へ伝送できるようにする経路である。
これをどのように行うかの一例として、結合器５１とノッチ反射フィルタ５４の結合器・フィルタ対を考える。搬送波長λ₁、λ₂、λ₃は第一のステーションから第一の入力ポート１を介して入力される。λ₁は、分岐ステーションへ伝送される信号を搬送し、それに対してλ₂及びλ₃は、更にメイントランクに沿ってステーションへ伝送される信号を含む。第一の入力ポート１は光ファイバ結合器５１の第一の側に接続される。光ファイバ結合器５１の第二の側には一本の中間ファイバしかなく、従って、入力信号はこの点で分割されないが、結合器を通過して中間ファイバへ送られる。中間ファイバ上には、λ₁を反射させるがλ₂及びλ₃を通過させるノッチ反射フィルタ５４がある。従って、λ₂信号及びλ₃信号は中間ファイバに沿って結合器３１及び第一の出力ポート１１の方へ送られる。しかし、λ₁搬送波長信号は結合器５１の方へ反射される。第一の入力ポート１からのファイバだけでなく、光ファイバ結合器５１の第一の側に接続された第二のファイバがある。この第二のファイバは、結合器３３に至り、従って分岐出力ポート１３に至る中間結合器である。従って、λ₁搬送波長の信号は、ノッチ反射フィルタ５４で反射した後、この中間ファイバを介して再び結合器５１から結合器３３へ送られ、従って分岐出力ポート１３を介して抽出される。
第７図に示した各結合器／フィルタの対の等価構成を案出することができる。例えば、λ₁を反射するノッチ反射ファイバ５４の代わりに、一方がλ₂を反射させ他方がλ₃を反射させる二つの反射フィルタを使用することができる。この場合、ノッチ反射フィルタを含む中間ファイバは結合器３３に接続され、結合器５１の第一の側に接続された中間ファイバは結合器３１に接続される。この場合、同じ信号の分割が行われる。しかし、トランクファイバに沿った信号が反射されず、それに対して分岐ファイバに沿って出力される信号がある点で反射される、第７図に示した構成は、トランクファイバに沿った損失を最小限に抑え、分岐出力ポートに不適切な信号が達しないようにするという点で有利である。
上述したように、第７図の構成では、使用される波長の数を５０％削減することができる。この構成では、二つのステーションの間の順方向伝送用の搬送波長がリターン伝送にも使用され、従って前述の削減が達成される。
バルク光学構成要素の形で適切なノッチ反射フィルタを設けることができる。しかし、好ましいノッチ反射フィルタはファイバブラグ格子である。この構成要素の使用法については、従来技術に関し、既に述べた。この構成要素の製造及び最適化は特に、Ｂｅｎｎｉｏｎ等のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２２（６）：３４１〜３４３ページ、Ｄｙｅｒ等のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３０（１４）：１１３３〜１１３４ページ、Ｍａｌｏ等のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３１（３）：２２３〜２２５ページ、Ａｌｂｅｒｔ等のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３１（３）：２２２〜２２３ページに記載されている。
ファイバブラグ格子を使用することの利点は、どの信号もバルク光学構成要素を通過させる必要なしにＡＤＭに関する全ファイバ構成が可能になることである。このような構成要素は特に損失は大きくはなく、損失は通常、０．３ｄＢ〜０．５ｄＢの範囲である。
前述の構成要素は、この目的に対して特に好都合な形のフィルタを与えるが当業者には、選択された波長を反射させ、選択された他の波長をＡＤＭ内の適切な点で通過させるためにファイバブラグ格子（あるいは場合によってはノッチ反射フィルタ）の代替手段を利用することができることは自明であろう。
第７図の配置では、従来の５０：５０光ファイバ結合器を使用する場合には、全てのチャネル上で損失がバランスされることはない。しかし、必要に応じてシステム全体にわたって損失をバランスさせることは簡単である。これは、光ファイバ結合器を適切（非５０：５０）に選択しシステムに適切な増幅器を挿入することによって行うことができる。
第７図に示した本発明の第二の実施形態は搬送波長の使用に関して比較的効率的であるが、光ファイバ結合器を設けて信号の必要な分割を行うと損失が大きくなる。第８図は、本発明の第三の実施形態を示し、この実施形態では、光学分離器を導入することによって一つの光ファイバ結合器を除去できるようにし、それによって、ある搬送波長（図の実施形態の形態ではλ₄、λ₅）の損失が著しく低減される。
第三の実施形態のシステムは第二の実施形態のシステムにかなり類似しており、両方の実施形態で同じ構成要素を使用する場合、図において同じ参照符号が使用されている。第８図に示した構成と第７図に示した構成との違いは、分岐出力ポート１３で抽出されるトランクファイバからタップされる信号を結合させる機構にある。λ₁信号は、前述のように、光ファイバ結合器５１とノッチ反射フィルタ５４を組み合わせることによって、第一入力ポート１で、結合された信号入力から抽出される。しかし、この場合、タップされたこの信号を分岐出力ポート１３の方へ搬送する中間ファイバ上に光学分離器５９が含まれる。この構成要素は、１８８５ Ｌｕｎｄｙ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ９５１３１ ＵＳＡのＥ−ＴＥＫ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｉｎｃ．などの会社から市販されており、光をある方向へ伝送できるようにし、他の方向へは伝送できないようにする。この中間ファイバはこの場合、結合器３３には至らず、第５図の実施形態の光ファイバ結合器５２に代わる光ファイバ結合器５８に至る。結合器５８は、光ファイバ結合器の第二の（ノッチ反射フィルタ）側に、結合器３２への中間ファイバと共に、分離器５９を介して結合器５１から延びる中間ファイバからの入力があることを除いて、基本的に結合器５２に類似している。結合器５８の第一の側で、接続されているファイバの一方は第二の入力ポート２からのファイバであり、他方は分岐出力ポート１３に至る。この構成は、システムに不要なフィードバック信号を導入せずに必要な信号を分岐出力ポート１３へ経路指定する場合に有効である。第一の入力ポート１から送信されたλ₁信号は光ファイバ結合器５８を通過して分岐出力１３へ送られる。第二の入力ポート２へ送り返されるこの信号の一部のために問題が生じることはない。第二の入力ポート２から入力される信号を中間ファイバに沿って結合器５１の方へ送ることができるが、このような信号が光学分離器５９を越えることはできない。光学分離器の許容される方向へ通過する際に伴う損失は光ファイバ結合器を通過する際の損失よりもずっと少ないので、λ₄搬送波長及びλ₅搬送波長に関する損失は第７図の構成よりもずっと少ない。この場合も、第５図の実施形態を、光結合器５２からの分岐出力ポート１３のためにタップされる信号を「搬送する」中間ファイバ上に分離器を設け、２：２結合器を使用することにより適切な光ファイバ結合器５１を修正することによって等価構成を生成することは容易である。この場合も、図示の構成では損失はバランスされないが、適切な構成要素を選択し必要に応じて増幅器を挿入することによって損失をバランスさせることは容易である。
本発明の第四の実施形態を第９図に示す。この実施形態は、光学循環装置を含む前述の実施形態の全ての光ファイバ結合器に代わるものである。光学循環装置は、特に前述のいくつかの従来技術文献で述べられており、シーケンス内の次のポートから出力できるように一つのポートに進入する信号に対する光透過度が高く、逆方向では同じ経路に対する絶縁度が非常に高い、少なくとも三つのポートを含む構成要素である。光学循環装置も前述のＥ−ＴＥＫ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｉｎｃ．から得ることもできる。循環装置は光ファイバ結合器と比べて損失がずっと少なく、その損失は１ｄＢ程度である。これに対して、光ファイバ結合器の損失は３ｄＢである。第９図に示した構成では、第７図の構成とは異なり、入力信号を分割する各光ファイバ結合器５１、５２、５３が三ポート光学分離器で置き換えられており、適切な一対の分割入力信号を結合する各光ファイバ結合器３１、３２、３３が三ポート光学循環装置とノッチ反射フィルタの組合せで置き換えられている。光ファイバ結合器３１、３２、３３を三ポート光学循環装置６１、６２、６３で置き換えることは比較的容易である。例えば、光学循環装置６１では、入力信号は第一の入力ポート１から前述と同様に到着する。信号のほぼ全てが、第一の入力ポートの後に続く光学循環装置のポートを通過して中間ファイバ上に達し、前述のように、λ₁搬送波長がノッチ反射フィルタ５４によって反射され、同時に残りの波長が第一の出力ポート１１の方向へ送られる。反射されたλ₁成分は光学循環装置６１の第二のポートに戻り、ほぼ完全に第三のポートを通過し分岐出力ポート１３の方へ経路指定される。関連する一対の分割信号を結合させるために結合器３１、３２、３３を置き換えることはやや複雑である。例えば、光ファイバ結合器３１を三ポート光学循環装置６４及びノッチ反射フィルタ６７で置き換えることについて考える。二つの信号、すなわちλ₄搬送波長及びλ₅搬送波長を分岐入力ポート３から搬送する信号と、λ₂搬送波長及びλ₃搬送波長を第一の入力ポート１から搬送する信号が結合される。分岐入力ポート３からの信号は、ノッチ反射フィルタ５３を介して三ポート光学循環装置６３から、関連する中間ファイバに沿って現れる。光学循環装置６４で、この信号のほぼ全てが、循環装置の次のポートを介し中間ファイバに沿って光学循環装置６１の方へ伝送される。しかし、分岐入力ポート３から送信された両方の搬送波長λ₄及びλ₅を反射させるノッチ反射フィルタ６７が設けられる。従って、分岐入力ポート３からのこの信号は循環装置６４の方へ反射され、そこで、後に続く循環装置ポートを通過して第一の出力ポート１１へ伝わる。ノッチ反射フィルタ５４を通過した第一の入力ポート１からの信号は、搬送波長λ₂と搬送波長λ₃とを有する。従って、この信号はノッチ反射フィルタ６７も通過し、分岐入力ポート３から循環装置６４を通過して第一の出力ポート１１から出る信号と一緒になる。この構成は、ノッチ反射フィルタ及び光学循環装置しか使用しないので、全ての搬送波長に対して損失が少ない。
本発明の第五の実施形態を第１０図に示す。第１０図の実施形態では、前述の実施形態と同様に、トランクの第一のファイバに関する第一の入力ポート１及び第一の出力ポート１１と、トランクの第二のファイバに関する第二の入力ポート２及び第二の出力ポート１２と、分岐に対して信号を挿入し抽出する分岐入力ポート３及び分岐出力ポート１３がある。しかし、この構成は四ポート循環装置を使用する。このような循環装置も、Ｅ−ＴＥＫ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であり、あるポートに入力された信号がほぼ完全にシーケンス内の次のポートを介して出力されるという点で、前述の三ポート循環装置に類似している。図のシステムは三つのこのような四ポート循環装置７１、７２、７３を使用する。各循環装置において、一つのポートが三つの入力ポートのうちの一つに接続され、他のポートが三つの出力ポートのうちの一つに接続され、他の二つのポートがそれぞれ、中間ファイバによって他の二つの循環装置のうちのそれぞれの異なる循環装置に接続される。各循環装置でのポートの順序は、入力ポート、他の循環装置のうちの第一の循環装置との接続、他の循環装置のうちの第二の循環装置との接続、出力ポートの順序である。それぞれの異なる搬送波長の成分が適切な出力ポートへ経路指定されるように所与の入力ポートからの信号を分割することは、前述の循環装置とノッチ反射フィルタ７４、７５を中間ファイバ上で組み合わせることによって行われる。ノッチ反射フィルタ７４、７５と循環装置７１、７２、７３をこのように組み合わせることは、出力ポート１１、１２、１３のうちの適切なポートを介して伝送され、異なる搬送波長の組を結合する上でも有効である。
第１０図に示したネットワークでは、第二の実施形態から第四の実施形態とは異なり、同じ搬送波長を所与の一対のステーション間の順方向及び逆方向通信に使用するのではなく、特定の搬送波長をトランクから分岐に抽出し、次いで同じ搬送波長の新しい信号を挿入し、同じトランクファイバに沿って順方向に伝送することによって、波長が再使用される。このような構成は、スパーステーションとの間で信号を送受信する際に使用するのにより適している。前述の実施形態における波長再使用構成はメイントランク上のステーション間の通信により適している。例えば、第１０図の実施形態では、搬送波長λ₁、λ₂、λ₃、λ₄を有する信号が第一の入力ポート１に入る。この信号は、完全に中間分岐７４に循環され、そこでλ₁成分及びλ₂成分がノッチ反射フィルタ７８によって反射される。しかし、λ₃成分及びλ₄成分は光学循環装置７２に進み、第一の出力ポート１１を介して伝送できるように循環される。しかし、λ₁成分及びλ₂成分は再び循環装置７１へ反射され、更に中間ファイバ７５へ循環され、そこでノッチ反射フィルタ７７を通過し循環装置７３へ伝わる。循環装置７３で、λ₁信号及びλ₂信号は分岐出力ポート１３へ循環され、分岐出力ファイバ上に抽出される。同様に、信号λ₁’、λ₂’、λ₃’、λ₄’は、他方のトランクファイバに沿って対向方向へ移動し、第二の入力ポート２を介してシステムに入る。λ₁’成分及びλ₂’成分は循環装置７２、７３、７１を順次循環され、第二の出力ポート１２から出る。しかし、λ₃’信号及びλ₄’信号は、循環装置７２及び７３を通過した後、ノッチ反射フィルタ７７によって反射され、中間ファイバ７５に沿って循環装置７３に戻り、そこで出力分岐ポート１３へ循環される。この構成では、同じファイバに沿って順方向へ伝送される（すなわち、第一の入力ポートに進入し第一の出力ポートから出て、あるいは第二の入力ポートを通過して第二の出力ポートから出る）信号は、単にシステムによって循環され、信号が移動する中間ファイバ上のノッチ反射フィルタを介して反射されずに通過し、それに対して分岐出力ポート１３を介して抽出すべき信号は全て、ノッチ反射フィルタ７７、７８のうちの一方によって反射される。この構成は、分岐ステーションで受信される信号として指定された信号のみが分岐出力ポート１３を介して出力されるようにする働きをする。信号λ₁”、λ₂”、λ₃”、λ₄”は、分岐入力ポート３を介して入力される。これらの信号は光学循環装置７３を通過して中間ファイバ７６上に達し、次いで光学循環装置７２によって中間ファイバ７４上に循環される。この点で信号が分割される。λ₁”及びλ₂”はノッチ反射フィルタ７８によって反射され、循環装置７２によって循環され、第一の出力ポート１１から出る。従って、、λ₁”及びλ₂”は第一のトランクファイバ上でλ₁及びλ₂に置き換わる。しかし、λ₃”及びλ₄”はノッチ反射フィルタ７８を通過し、光学循環装置７１によって中間ファイバ７５上へ循環される。これらの信号は次いで、ノッチ反射フィルタ７７によって再び光学循環装置７１に反射され、第二の出力ポート１２へ循環される。従って、λ₃”及びλ₄”は第二のトランクファイバ上でλ₃’及びλ₄’に置き換わる。
第１０図の構成は、一つ又は複数の他の分岐を同じ分岐点に接続できるように容易にスケーリングすることができる。挿入分岐は、抽出された信号を二本のトランクファイバから受信し、抽出されたこの信号を同じ搬送波長の挿入信号で置き換えることもできる。第二の分岐入力ポート４と第二の分岐出力ポート１４とを含むそのような挿入／抽出マルチプレクサの一般的な構成を第１１図に示す。
本発明の第六の実施形態による挿入／抽出マルチプレクサは、第１２図に示されており、第１１図に示した分岐構成を与える。下記の表１は、これらのポートのそれぞれで入力され出力される搬送波長を示す。

第１０図の実施形態に関して示した原理を使用して、システム内で各搬送波長ごとの経路を追跡することができる。この構成は、他の四ポート光学循環装置及び適切なノッチ反射フィルタを挿入して他の分岐を接続できるようにすることによって拡張することが可能であり、第１０図の実施形態と共通する顕著な特徴を有する。全ての循環装置において、ポートシーケンスは、入力ポート、他の循環装置のうちの一つに接続された中間ファイバ、他の循環装置のうちの別の循環装置に接続された中間ファイバ、出力ポートである。循環装置と中間ファイバはリング構成を形成する。所与のトランクファイバに沿って順方向へ伝送される信号は、ノッチ反射フィルタで反射されることなしに循環され、それに対して分岐出力ポート１３、１４の一方又は他方で抽出すべき信号は一つ又は複数のノッチ反射フィルタ８９、９０、９１、９２で反射される。ノッチ反射フィルタ８９、９０、９１、９２は、所与の入力ポートからの信号を分割すると共に、それぞれの異なる入力ポートからの信号を結合させ、共通の出力ポートを介して伝送する機能を有する。
第１２図に示した実施形態では、分岐は二本のトランクファイバと信号を交換するに過ぎない。しかし、フィルタ及び波長が適切に選択された場合、信号が分岐間を通過することもできる。
前述の全ての実施形態の有利な特徴は、使用される全ての光学構成要素が受動的であることである。関連する挿入抽出マルチプレクサが、特定の入力ポートを介して入力された特定の搬送波長入力を、関連する構成要素の特性に応じた所定の方式に応じて適切な出力ポートを介して経路指定するに過ぎないので、構成要素はシステムのどんな形態の能動制御も必要としないことに留意されたい。これは、敷設されたケーブルが通常は海底にある海岸から何マイルも離れているため、ケーブル上の構成要素を交換又は修理するのが極めて困難であり、かつそれに時間がかかる、海底ケーブルの分野で特に有利である。このため、この分野で使用し得る構成要素を「検定」することも望ましい。この場合、これは、使用される構成要素が２５年以上使用されても安定なままであることを保証することを意味する。
しかし、上述のシステムのようなシステムを開発した後の一つの実際的な可能性は、あるノッチ反射フィルタを切り換えて挿入／抽出マルチプレクサ内の経路指定を変更することにある。これによって、ネットワーク内の構成と、所与のシステム内の経路指定を容易に変更し得るより一般的なモジュール式構成要素を製造することができる。この結果得られる光学システムは、使用される光学構成要素が全て受動的であるという点で依然として受動的である。しかし、構成要素の切り換え、好ましくは個別のノッチ反射フィルタ又はノッチ反射フィルタ群のリモート切換を行うことによって、より一般的なモジュール構成の装置を製造することができる。ノッチ反射フィルタを使用した前述の実施形態に適用できるこのような切換の一例を、本発明の第七の実施形態を示す第１３図に示す。この実施形態では、λ₁、λ₂、λ₃、λ₄を有する信号が第一の入力ポート１から入り、信号λ₁’、λ₂’、λ₃’、λ₄’が第二の入力ポート２から入る。信号λ₂”、λ₃”は分岐入力ポート３を介してシステムに入る。切り換え可能な格子９３、９４が図示の位置にある場合、信号λ₂は分岐出力ポート１３を介して抽出され、第一の出力ポート１１を介して送出される信号中のλ₂”で置き換えられる。同様に、λ₃’は分岐出力ポート１３を介して第二のファイバ信号から抽出され、第二の出力ポート１２を介して放出される信号中の分岐入力ポート３からのλ₃”で置き換えられる。しかし、切り換え可能なノッチ反射フィルタ９３、９４を、中間ファイバ７４上にも、あるいは中間ファイバ７５上にもノッチ反射ファイバが存在しない図示の別の位置に切り換えた場合、結果は異なるものとなる。第一の入力ポート１からの信号全体が第一の出力ポート１１を介して第一のファイバに沿って進み、第二の入力ポート２からの信号全体が第二の出力ポート１２を介して第二のファイバに沿って進む。分岐入力ポートからの信号λ₂”及びλ₃”は、分岐出力ポート１３を介して送り返される前に各循環装置を順次通過する。上述したように、異なる切換構成を使用することによって異なる経路指定を行うことができる。
第６図に示したネットワークでは、スパーステーション４０からの信号をトランクファイバ１１、１２に挿入するために一本のファイバ３のみが設けられ、トランクファイバ１、２からの信号をスパーステーション４０に抽出するために一本のファイバ１３のみが設けられる。この構成は例えば、第２図に示した機能を各トランクファイバ１、２上に有する一つのマッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサを使用することによっては得ることができない。これによって、各トランクファイバ毎に一本の挿入ファイバ及び一本の抽出ファイバが使用され、この場合、スパーステーション４０とファイバトランクとの間での通信に四本のファイバが必要である。挿入トランクファイバを設ける場合は、更にスパーファイバが必要である。
第６図に示した光ファイバネットワークは、第１４図に示した挿入／抽出マルチプレクサを用いて得ることができる。この挿入／抽出マルチプレクサ１は、相互接続された複数の基本マルチプレクサ装置２１１、２１２、２１３、２１４を備える。これらの基本マルチプレクサ装置はそれぞれ、第２図に関して説明したマッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサの機能を有する。即ち、第一の入力及び第一の出力と、第二の入力及び第二の出力があり、信号が第一の入力から第一の出力へ送られ、第二の入力から第二の出力へ送られ、但し、ある所定の搬送波長では、第一の入力から第二の出力へ経路指定され、第二の入力から第一の出力へ経路指定されるように経路指定手段が設けられる。
この場合、相互接続された複数の基本マルチプレクサ装置２１１、２１２、２１３、２１４はリングネットワークを備える。一つの基本マルチプレクサ装置２１１では、第一の入力及び第一の出力は第一のトランクファイバ１、１１用のものである。同様に、他の基本マルチプレクサ装置２１２では、第一の入力及び第一の出力は第二のトランクファイバ２１２用のものである。これらの基本マルチプレクサ装置２１１、２１２のそれぞれの第二の出力はそれぞれ、第三の基本マルチプレクサ装置２１４の第一の入力及び第二の入力へ送られる。この第三の基本マルチプレクサ装置２１４では、二つの出力の一方は、信号をスパーステーションに抽出するために抽出ファイバ１３に接続される。他方の出力は、信号が、不要な経路上に送られる可能性をなくすために、反射防止終端２１５に接続される。同様にして、第一の二つの基本マルチプレクサ装置２１１、２１２それぞれの第二の入力は、それぞれ第四の基本マルチプレクサ装置２１３の第一及び第二の出力に接続される。この第四の基本マルチプレクサ装置２１３では、二つの入力のうちの一方が挿入ファイバ３に接続されて、スパーステーション４０からの信号を挿入できるようになり、二つの入力のうちの他方は反射防止終端２１５に接続される。
この構成は、第６図に示した経路指定を行う。例えば、λ₂の信号を考える。この搬送波長の信号は、トランクファイバ１から挿入／抽出マルチプレクサ１０にあるスパーステーション４０に抽出され、トランクファイバ１１上で、スパーステーション４０からの同じ搬送波長の新しい信号で置き換えられる。しかし、他のトランクファイバ２上のこの搬送波長の信号は、挿入／抽出マルチプレクサ１０を通過し、トランクファイバ上に残る。各トランクファイバ１、２及び挿入ファイバ３から挿入／抽出マルチプレクサに進入するこの搬送波長の信号について以下に説明する。
ファイバ１上に進入したλ₂と呼ばれる信号は、基本マルチプレクサ装置２１１１の第一の入力で挿入／抽出マルチプレクサに進入する。基本マルチプレクサ装置２１１は、この波長用のノッチ反射フィルタを有し、従って、信号が他方の出力へ経路指定されるようにこの搬送波長の信号を通常の経路（第一の入力から第一の出力へ、第二の入力から第二の出力へ）から切り換えるように構成される。従って、λ₂信号は、トランクファイバ１上の信号入力の残りの部分の場合とは異なり、基本マルチプレクサ装置２１１の第一の出力へ経路指定され、そこから再びトランクファイバ１１へ経路指定されるのではなく、基本マルチプレクサ装置２１１の第二の出力へ、従って基本マルチプレクサ装置２１４の第一の入力へ経路指定される。基本マルチプレクサ装置２１４はλ₂搬送波長用のノッチ反射フィルタを有さず、従ってこの搬送波長の信号が通常の経路に沿って通過できるようにし、従って信号はこの基本マルチプレクサ装置の第一の出力を通過し分岐出力ファイバ１３上へ送られ、そこからスパーステーション４０へ進む。
これに対して、同じ搬送波長のファイバ２上のλ₂’と呼ばれる信号は、挿入／抽出マルチプレクサ１０の基本マルチプレクサ装置２１２の第二の入力に進入する。この基本マルチプレクサ装置によって、この搬送波長の信号は通常の経路に沿って進み、従ってλ₂’信号は単に基本マルチプレクサ装置２１２の第二の出力から出てトランクファイバ１２上に戻る。
この搬送波長のスパーステーション４０からのλ₂”と呼ばれる信号は、挿入／抽出マルチプレクサ１０の基本マルチプレクサ装置２１３の第二の入力に進入する。この基本マルチプレクサ装置は、λ₂”信号が第一の出力を通過し基本マルチプレクサ装置２１１の第二の入力へ送られるようにこの搬送波長の信号を通常の経路から再経路指定する。この基本マルチプレクサ装置はまた、信号が基本マルチプレクサ装置２１１の第一の出力へ送られトランクファイバ１１から出て、従って、λ₂”信号が第一のトランクファイバ１１上のλ₂信号に置き換わるように、この搬送波長の信号を再経路指定する。
λ₃の信号に関して同様な解析を行うことができる。これは、第６図と第１４図の両方で説明した結果を有するものとみなすことができる。当業者であれば、同じ基本原理を使用し、場合によっては、信号を挿入スパーステーション又は分岐ファイバのために経路指定できるようにする拡張リングネットワークを含む、いくつかの異なる経路指定構成を使用することが可能であろう。本発明は、第６図に関して説明した経路指定を含む構成に限定されない。
本発明の挿入／抽出マルチプレクサの利点は、損失が非常に小さくなるように構成できることである。これは特に、マッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサを使用する場合に当てはまる。このようなマルチプレクサは、通常、各経路毎に０．５ｄＢないし１ｄＢの損失を有する。更に、上記のような装置の損失が対称的であるという利点がある。マッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサを基本マルチプレクサ装置として使用する場合、挿入／抽出マルチプレクサの損失は通常、トランクファイバでは１ｄＢ程度であり、トランクへの挿入及びトランクからの抽出では２ｄＢ程度である。これは、スパー部に沿った挿入／抽出マルチプレクサ１から第一のスパーリピータへの距離をわずかに短くすることによってスパーの挿入損失に対処することができるので、システムにとって利点となる。システムが対称的であるため、挿入／抽出マルチプレクサ内の透過経路に対する損失も対称的になり、これは一般にシステム構成において利点となる。
マッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサを基本マルチプレクサ装置として使用すると別の利点がある。この場合、挿入／抽出マルチプレクサ１は、能動構成要素を含まない（場合によっては、光学分離器及び光学循環装置に使用される磁石及びファラデー回転子も含まない）全ファイバ装置として形成することができる。組立も非常に簡単であり、四つのファイバスプライスしか必要とされない。構成は全体的に極めてコンパクトであり、単純であると共に受動的であるので非常に高いレベルの信頼性を与える。しかし、同じ機能を有するが異なる構成を有し、且ついくつかの異なる光学構成要素を有する基本マルチプレクサ装置を使用することによって、本発明の装置を作ることができる。これについては後で詳しく述べる。
第１５図は、挿入／抽出マルチプレクサが用いられる他のネットワーク構成を示す。このネットワーク構成には、トランクファイバ１、１１と同じ方向へ信号を搬送する第三のトランクファイバ１’、１１’と、トランクファイバ２、１２と同じ方向へ信号を搬送する第四のトランクファイバ２’、１２’がある。このような構成は、ネットワーク上に多数のステーションがある場合に有利である。このようなケースでは、信号を単一のトランクファイバにより各方向へ搬送するためには許容されないほどの時間がかかり、あるいは非常に非効率的に波長が使用され、従って十分なネットワーク性能を得ることができない。
特に、第１５図に示したネットワーク構成で使用できるように構成された、挿入／抽出マルチプレクサが第１６図に示されている。この場合、相互接続された複数の基本マルチプレクサ装置は、整合された基本マルチプレクサ装置の対２２１、２２２；２２３、２２４；２２５、２２６；２２７、２２８からなる線形ネットワークを備える。各対の基本マルチプレクサ装置は、通常の経路から再経路指定される同じ波長を有する。対２２１、２２２の場合、これはλ₁である。対の第一の基本マルチプレクサ装置２２１の第一の入力及び第一の出力は所与のトランクファイバ、この場合はトランクファイバ１、１１の入力ファイバ及び出力ファイバに接続される。従って、トランクファイバ１、１１から再経路指定される唯一の信号は搬送波長がλ₁の信号であり、他の信号は単に同じトランクファイバ上を進み続ける。
対の第一の基本マルチプレクサ装置２２１の第二の入力及び第二の出力と、対の第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第一の入力及び第一の出力はリング状に接続される。第二の基本マルチプレクサ装置２２２が第一の基本マルチプレクサ装置２２１と同じ搬送波長を再経路指定するので、その結果、第一の基本マルチプレクサ装置によって通常の経路から再経路指定される信号は第二の基本マルチプレクサ装置によっても再経路指定され、逆もまた同様になる。従って、第一の基本マルチプレクサ装置２２１の第一の入力から再経路指定された信号は、第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の出力へ送られ、第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の入力から再経路指定された信号は、第一の基本マルチプレクサ装置２２１の第一の出力へ送られる。（整合リングではなく単一の基本マルチプレクサ装置を使用することによって同じ一般的な機能を達成することができる。しかし、後述のように、これは損失バランスさせるには好ましくない）。
第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の出力は、信号を、スパーステーション４０の抽出ファイバへ経路指定されるように伝送するように接続される。従って、トランクファイバ１から抽出されたλ₁の信号は、対の第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の出力を介して抽出ファイバ１３上のスパーステーション４０に抽出されるように経路指定される。しかし、第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の入力は、挿入ファイバ３を介して挿入／抽出マルチプレクサ１０で受信されるスパーステーション４０からの信号を受信するように接続される。従って、挿入ファイバ３からのλ₁の信号は対の第二の基本マルチプレクサ装置２２２の第二の入力で受信され、リングを介して第一の基本マルチプレクサ装置２２１の第一の出力へ経路指定され、第一のトランクファイバ１１上に達し、基本マルチプレクサ装置対２２１、２２２を介して抽出ファイバ１３に抽出されたλ₁の信号と置き換わる。
整合された基本マルチプレクサ装置対間の接続は、それぞれの整合された基本マルチプレクサ装置対の第二の基本マルチプレクサ装置２２８、２２６、２２４、２２２の第二の入力及び第二の出力を介して挿入ファイバ３から抽出ファイバ１３に至る挿入／抽出ライン２０３によって行われる。図示の実施形態の挿入／抽出ラインは最初、λ₁、λ₂、λ₃、λ₄の信号をスパーステーション４０から挿入ファイバ３に沿って搬送する。基本マルチプレクサ装置２２８では、λ₄の信号がトランクファイバ１２に抽出され、トランクファイバ２’からのλ₄の新しい信号で置き換えられる。挿入／抽出ラインは次いで、トランクファイバに挿入される（λ₁、λ₂、λ₃の）信号と、次の基本マルチプレクサ装置２２６へのスパーステーション４０に（λ₄で）抽出される信号との組合せを搬送する。この場合、λ₃の信号が置き換えられ、基本マルチプレクサ装置２２４及び２２２での同様な処理の後、挿入／抽出ラインは、スパーステーション４０に抽出される信号のみを含む。これらは、スパーファイバ１３に沿って抽出される。
各基本マルチプレクサ装置内に損失が生じるので、このシステム内の損失は非対称的である。すなわち、トランクファイバ１から抽出ファイバ１３へのλ₁信号の損失は、トランクファイバ２から抽出ファイバ１３へのλ₄信号の損失と同じではなく、同様に、挿入ファイバ３からトランクファイバ１１及び１２’への同じそれぞれの波長の信号の損失はそれぞれ異なる。システム構成を効率的なものにするには、これらの損失を等しくすることが望ましい。第１６図の構成は、各基本マルチプレクサ装置対内のリングに固定光学減衰器を挿入することによってこのような損失等化を容易に行うことができる。第１６図の挿入／抽出マルチプレクサの損失等化構成例を第１７図に示す。基本マルチプレクサ装置を１回通過する度に損失１ｄＢが発生すると仮定する。トランクファイバと挿入ファイバ又は抽出ファイバとの間の各経路の抽出が５ｄＢになるように、固定光学減衰器２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の損失の値が適切に選択される。単一のリング上の減衰器の値の非対称性は、チェーンの端部対よりもチェーンの中央の方が低い。これは、このネットワーク構成の特徴であり、チェーンを拡張した場合、更に顕著になる。
この構成は二つの波長又はトランクファイバ（すなわち、第６図と同様な構成）から、波長の数にスケーリングすることができる。損失は、波長の数が増加するたびに単純に漸進的に増加する。従って、この構成は特に、モジュール式構成の光ファイバシステムに良く適応し、モジュール式構成の個別の挿入／抽出マルチプレクサ自体にも良く適応し、従って装置をより簡単に製造することを可能にする。
上述の第１６図の挿入／抽出マルチプレクサと、第１４図の挿入／抽出マルチプレクサは共に、マッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサではない同じ機能を有する基本マルチプレクサ装置を使用して製造することができる。マッハツェンダー干渉計の代わりに、光学循環装置を使用する、この機能を有する基本マルチプレクサ装置は、で第３図に示すものである。
この構成は基本的に、マッハツェンダー挿入／抽出マルチプレクサよりも損失が大きいが、前述の挿入／抽出マルチプレクサ構造内の基本マルチプレクサ装置として容易に使用することができる。第１８図は、このような光学循環装置基本マルチプレクサ装置を使用するように構成された第１６図の挿入／抽出マルチプレクサの２トランクファイババージョンを示す。同じ機能が達成され、整合された一対の基本マルチプレクサ装置は、光学循環装置２６１、２６２、２６３、２６４と、ノッチ反射フィルタ２８１、２８２と、ファイバ２７１、２７２、２７３、２７４とを備える。損失はより大きくなるが、ファイバ２７２及び２７４上の減衰器、ならびに整合された他の基本マルチプレクサ装置対の等価ファイバ上の減衰器を適切に選択することによって、第１７図に示したもののと同じ損失バランス原理を使用することができる。
本発明の基本マルチプレクサ装置の代替構成では他の代替構成要素を使用することができる。結合器及び光学循環装置を使用した代替構成だけでなく、格子を用いる結合器などの代替光学構成要素に基づく構成が考えられる。ファイバブラグ格子は、受動ファイバ構成要素であり、従って簡単で安定な構成で使用し得るので、ノッチ反射ファイバとして好ましい。これらの構成要素は特に、本発明の好ましい使用分野、すなわち海底光ファイバネットワークの分野に適している。このようなケースでは、分岐ステーションはしばしば、海岸から数マイル離れた海底に配置される。修理を行うことが困難になり、また修理に時間がかかるようになるので、このような環境で使用される全ての構成要素は、かなりの期間（通常、２５年）にわたって安定であることが強く望まれる。しかし、必要に応じて、例えば、ファイバブラグ格子が所望の温度安定レベルを持たない場合、代替構成要素を使用して所望の機能を達成することができる。しかし、格子を歪ませて屈折率の温度変化を補償することによって得られる温度格子を使用し、あるいは負温度係数のセラミック上に格子を取り付け固定し代替の物理的補償機構を与えることによって温度補償を行うことが可能である。しかし、本発明の基本マルチプレクサ装置は必ずしも、ファイバブラグ格子や他の形のノッチ反射フィルタを構成要素として必要とするわけではない。これらの格子やフィルタは特に有利であるが、当業者であれば、他の公知の光学構成要素から同じ機能の代替基本マルチプレクサ装置を容易に使用できるであろう。
第１９図は、挿入／抽出マルチプレクサを有する分岐装置を使用するように構成された光ファイバネットワークを示す。光ファイバネットワークは、第一のトランクファイバ１、１１及び第二のトランクファイバ２、１２を含むトランクと、端末ステーション２０及び３０と、分岐ステーション４０と、第６図に関して説明した分岐装置１０とを有する。しかし、挿入／抽出マルチプレクサ１０は、第一及び第二の分岐入出力３０３、３０４も有し、分岐装置１０は一つ又は複数の入力信号を入力すると共に、これらの各入出力で一つ又は複数の分岐出力信号を出力するように構成される。
スパーファイバは、双方向伝送に使用されるので、リピータを備えていない。光ファイバ結合器又は光学循環装置を使用することによって、チャネルとも呼ばれる所与の搬送波長の関連信号を分岐ステーション４０で単に結合させ、あるいは分離し、あるいはその両方を行うことができる。光学循環装置を使用すると、損失が小さくなるので有利である。このような構成では、双方向伝送に関する特性を用いて、チャネルをどこに経路指定するかを決定し、余分なファイバの使用を避けることができる。
これは、いくつかの素子の構成を変えることによって達成することができる。本発明の第十の実施形態を第２０図に示す。この場合、複数の光学ファイバ結合器及び波長経路指定手段が使用される。好ましい波長経路指定手段はノッチ反射フィルタ、特にファイバブラグ格子であるが、同じ機能又は等価の機能を有する代替構成要素を使用することもできる。
第２０図の構成は、第１９図で分岐装置１０として使用できるように構成される。この構成は、六つの光ファイバ結合器３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６と二つのファイバブラグ格子３１７、３１８とを備える。第一のトランクファイバ１、１１では、光ファイバ結合器３１１の第一の左側接続部で入力信号が受信され、光ファイバ結合器３１２の第一の右側接続部で出力信号が与えられる。同様に、第二のトランクファイバ２、１２では、結合器３１６の第二の右側接続部で入力信号が与えられ、結合器３１５の第二の左側接続部で出力信号が与えられる。第一の分岐装置双方向スパー３０３は結合器３１３の左側に接続され、第二の分岐装置双方向スパー３０４は結合器３１４の右側に接続される。結合器はリング状に接続される。結合器３１３の右側接続部は、結合器３１１及び３１５の自由な左側接続部にそれぞれ接続され、結合器３１４の左側接続部は、結合器３１２及び３１６の自由な右側接続部にそれぞれ接続される。残りのリンクは、結合器３１１の右側と結合器３１２の左側との間に設けられるリンクと、結合器３１５の右側と結合器３１６の左側との間に設けられるリンクである。これらの接続はそれぞれ、一つ又は複数のファイバブラグ格子を有するファイバによって行われる。結合器３１１と結合器３１２との間のファイバ上にはファイバブラグ格子３１７があり、結合器３１５と結合器３１６との間のファイバ上にはファイバブラグ格子３１８がある。
図示の構成は、同じ波長、この場合はλ_iが、トランクファイバ１、１１及びトランクファイバ２、１２の両方で挿入／抽出されるときに有利である。他の全ての波長は、第一のトランクに沿って進み、更に、第二のトランクに沿って進む。しかし、結合器３１１を通過した第一のトランク上のλ_iの信号は、格子３１７で反射され、結合器３１１及び３１３を通過しスパーファイバ３０３に沿って進む。同様に、第二のトランクファイバ２上に到達したこの波長の信号は、スパーファイバ３０４に沿って進む。スパーファイバ３０３上到達したこの波長の信号は、結合器３１３及び３１５を通過した後に格子３１８で反射され、再び結合器３１５を通過し第二のトランクファイバ１２へ送られる。同様に、スパーファイバ３０３に到達したこの波長の信号は第一のトランクファイバ１１に沿って送られる。
この構成は、光学分離器を含めることによって、それぞれの異なるファイバからのそれぞれの異なる波長を挿入又は抽出することができるように修正することができる。すなわち、光学分離器はクロストークを許容可能なレベルに低下させる働きをする。
光学循環装置及びファイバブラグ格子を使用することによって、同じ波長しか抽出し得ない制限をなくすことができる。下記の実施形態では、同じ波長又はそれぞれの異なる波長を使用してそれぞれの異なるファイバ用の信号を挿入し抽出することが可能である。
第２１図は、三ポート光学循環装置を使用した構成を示す。この場合も、第２１図の構成は、第１９図の構成に分岐装置１０を設けたものである。第２１図の構成では、入力信号、出力信号、分岐入力信号、分岐出力信号は、夫々が、三ポート光学循環装置と、一つの波長経路指定手段、この場合はファイバブラグ格子とを有するように一つの入力信号と、一つの出力信号と、一つの分岐入力信号と、一つの分岐出力信号とを夫々有する、二つのセットからなる。
第一のセットは、光学循環装置３２１、３２２、３２３とファイバブラグ格子３２４とを備える。第一の三ポート光学循環装置は、その第一のポートで第二の「セット」から信号を受信するように構成され、第二のポートを介し波長経路指定手段３２４を介して該セットの第二の光学循環装置３２２の第二のポートと通信し、第三のポートから、この場合は第一のトランクファイバ１１用の出力信号を与える。第二の光学循環装置３２２の残りのポートは、第一のポートが、この場合も第一のトランクファイバ１から入力信号を受信するように接続され、第三のポートは該セットの第三の光学循環装置３２３の第一のポートに接続される。光学循環装置３２３の第二のポートはスパーファイバ３０３に接続され、光学循環装置３２３の第三のポートは他方のセットの循環装置に信号を与えるように構成される。
図示のケースでは、第一のトランクファイバ１に入力された信号は全て、循環装置３２２を通過しファイバブラグ格子３２４に達する。λ₂以外の全ての波長の信号は、格子３２４と循環装置３２１を真っ直ぐ通過し、第一のトランクファイバに沿って進む。λ₂の信号は格子３２４で反射され、再び循環装置３２２を通過して循環装置３２３に達し、次いでスパーファイバ３０３へ送られる。スパーファイバ３０３から到達した信号は、循環装置３２３を介して循環され、第二のセットの第一の循環装置、すなわち循環装置３２５に進入する。同様に、他方のセットのスパーファイバ３０４からの信号は、（循環装置３２７を介して）光学循環装置３２１の第一のポートに現れる。この信号は格子３２４へ送られ、λ₂の信号は循環装置３２１を介して反射され、第一のトランクファイバ上に送られ、スパーファイバ３０３に抽出された信号に置き換わる。λ₃以外の波長の信号が直接、第二のトランクファイバに沿って進み、λ₃の信号がスパーファイバ３０４に抽出されスパーファイバ３０３から置き換えられることにより、第二のセットの循環装置によって同様な結果が得られる。
第２２図は、一対の三ポート光学循環装置を四ポート光学循環装置で置き換えることによって構成要素の数を削減し、その二結果、接続を再構成する、この構成の変形例を示す。第１９図の構成を得るには、第一及び第二の四ポート循環装置と、第一及び第二の三ポート循環装置と、第一及び第二の波長経路指定手段が必要である。各四ポート循環装置は、一つのポートでトランク入力又はトランク出力に接続され、他のポートで分岐入出力に接続され、他のポートで一つの三ポート循環装置に接続され、他のポートを介し波長経路指定手段３３５を介して他の四ポート循環装置に接続される。この場合、第一のトランクの入力は第一の四ポート循環装置３３１の第一のポートに進入し、循環装置３３１の第二のポートは、波長経路指定手段３３５、この場合はλ₂を中心とするブラグ反射フィルタを介して第二の四ポート循環装置３３２と通信し、循環装置３３１の第三のポートは第一の分岐入出力３０３に接続され、循環装置３３１の第四のポートは第一の三ポート循環装置３３３の第一のポートに接続される。第二の四ポート循環装置３３２との接続は、この逆である。第一のポートは第二の三ポート循環装置３３４の第三のポートに接続され、第二のポートは他の分岐入出力３０４に接続され、第三のポートは波長経路指定手段３３５を介して他の四ポート循環装置３３１に接続され、最後のポートは第一のファイバ出力用の信号を与える。二つの三ポート循環装置３３３及び３３４は、他の波長経路指定手段３３６、この場合はλ₃で反射するファイバブラグ格子によって第二のポートを介して互いに接続される。この場合も、この種の第一の循環装置とこの種の第二の循環装置は実質上、鏡像化され、循環装置３３３の三ポートは第二のトランク出力ファイバ用の信号を与え、第二の三ポート循環装置３３４の第一のポートは第二のトランク入力ファイバから信号を受信する。
この構成内の信号の通過は、第２１図の実施形態の通過に類似している。第一のトランクファイバでは、λ₂以外の全ての波長の信号が、循環装置３３１、波長経路指定手段３３５、循環装置３３２を直接通過して第一のトランクファイバ出力１１に達する。λ₂の信号は、波長経路指定手段３３５によって反射され、第一の分岐入出力ファイバ３０３に沿って進む。同様に、第二のトランクファイバ上では、λ₃以外の波長の信号が、対応する出力ファイバ１２へ直接送られ、これに対し、λ₃の信号は波長経路指定手段３３６によって反射され、循環装置３３４によって循環装置３３２へ再循環され、次いで第二の分岐入出力ファイバ３０４へ送られる。第一の分岐入出力ファイバ３０３からのλ₃の信号は、循環装置３３１及び循環装置３３３を介して波長経路指定手段３３６へ循環され、そこで反射され循環装置３３３によって第二のトランクファイバ出力１２に再び循環されて、分岐入出力３０４に抽出された信号と置き換わる。同様に、第二の分岐入出力３０４からのλ₂の置換信号は循環装置３３２を通過し、波長経路指定手段３３５から反射し、再び循環装置３３２によって循環され、第一のトランクファイバ出力に沿って進む。
この構成はいくつかの点で、第２１図に示した構成よりも有利である。構成要素の数が削減されるだけでなく、抽出されたチャネル上の信号が通過する構成要素の数が少なくなるので、上述の信号の損失も低減される。
第２３図に示した構成では構成要素の数が更に少なくなる。この場合、第１９図の構成を得るために、１つのトランクファイバ及び分岐ファイバ毎に二つの光学構成要素しか使用しない。これらの光学構成要素の一方は五ポート光学循環装置である。これらは実際には、例えばＮｅｐｅａｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ，ＣａｎａｄａのＪＤＳ Ｆｉｔｅｌ Ｉｎｃ．から市販されているような六ポート循環装置の五つのポートを使用することによって可能である。他の構成要素は波長経路指定手段、この場合はファイバブラグ格子である。
この場合、第一の五ポート光学循環装置３４１と第二の五ポート光学循環装置３４２との間にほぼ対称的な構成が存在する。各ケースにおいて、トランク入力ファイバは第一のポートに信号を入力する。第二のポートは波長経路指定手段３４３、３４４を介して他の五ポート光学循環装置の第五のポートに接続される。第三のポートは分岐入出力ファイバ３０３、３０４に接続される。第五のポートはトランクファイバ出力に接続される。この場合、所与の五ポート光学循環装置について、第一のポートに接続されたトランクファイバ入力は一方のトランクファイバに関係付けられるが、第五のポートに接続されたトランクファイバ出力は他方のトランクファイバに関係付けられる。
この装置の機能は基本的に、第２１図及び第２２図に示した構成の機能である。λ₂以外の波長の、第一のトランクファイバからの信号は、波長経路指定手段３４３を介して循環装置３４１の第一のポートに進入し、次いで第四のポートに進入し、循環装置３４２の第五のポートを通過して第一のトランクファイバ出力１１上へ送られる。λ₂の信号は循環装置３４１の第二のポートに反射され、第三のポートを通過して分岐入出力ファイバ３０３に達する。λ₂のこれらの信号は、第一のトランク出力ファイバで、第二の分岐入出力３０４から受信された信号で置き換えられる。これらの信号は、循環装置３４２の第三のポートに進入し、この循環装置の第四のポートを通過し、次いで波長経路指定手段３４３によって再び循環装置３４２の第四のポートに反射され、従って循環装置３４２の第五のポートも通過する。同様に、λ₃以外の波長の信号は直接第二のトランクファイバに沿って進み、これに対し、λ₃の信号は第二の分岐入出力３０４に抽出され、第一の分岐入出力３０３から置き換えられる。
この構成の利点は、ポート間の成分損失が等しい場合に損失がバランスすることである。この場合、光学循環装置の一循環当たり損失が１ｄＢであり、波長経路指定手段、この場合はファイバブラグ格子の反射と透過の両方における損失が０．５ｄＢであると仮定した場合、この構成のポート間損失は２．５ｄＢである。これは、循環装置と格子構成の最小損失を表し、三ポート構成及び四ポート構成を改善する。従って、この構成では、構成要素数が非常に少なく、損失が小さくかつバランスされ、それぞれの異なる方向のトランクファイバからの同じ波長又はそれぞれの異なる波長を挿入し抽出することが可能になるという顕著な利点を有する。
第２３図に示した構成は、所与の分岐入出力を使用して一方のトランクからのある波長の信号を抽出し、他方のトランク上で異なる波長の信号と置き換える。これは、第２４図に示された「オプション１」に従って行われる。しかし、所与の分岐入出力を使用して、同じファイバに信号を抽出し置き換える代替経路指定オプションを使用することができる。これは第２４図の「オプション２」で示されている。
オプション２の経路指定は、第２３図に示した構成と同様な五ポート循環装置構成を使用することによって行うことができる。その構成を第２５図に示す。この構成は、各循環装置毎に、それぞれ、第一のポート及び第五のポートに接続された、トランクファイバ入力及びトランクファイバ出力が、同じトランクファイバに関係付けられるという点で、第２３図の構成とは異なる。また、第二のポートと第四のポートとの間の接続が異なり、一方の循環装置の第二のポートが他方の循環装置の第四のポートに接続されるのではなく、同じ循環装置の第二のポートと第四のポートが接続され、その間に波長経路指定手段３５３、３５４が接続される。これによって、オプション２の経路指定構成が得られる。第一の五ポート循環装置３５１では、信号は第一のトランクファイバから第一のポートに入力される。λ₂以外の波長の信号は第二のポートを通過し、直接、波長経路指定手段３５３を通過して第四のポートへ伝送され、第五のポートを介して第一の出力ファイバへ循環される。しかし、λ₂の信号は波長経路指定手段３５３によって反射され、第三のポートを通過し第一の分岐入出力３０３へ送られる。信号は次いで、分岐入出力３０３からの同じ波長の信号で置き換えられる。この置換信号は第四のポートを介して循環され、波長経路指定手段３５３によって循環され第四のポートに戻り、従って第五のポートへ送られ第一のトランクファイバに達する。第二の五ポート循環装置３５２の構成は同様であり、λ₃の信号が第二の分岐入出力３０４に抽出され、同じ波長の新しい挿入信号で置き換えられる。
第２３図の構成の損失性能と第２５図の構成の損失性能は、装置公差内であり、ほぼ同じである。第１９図の構成では、この二つの構成の選択が特に重要になる可能性は低い。しかし、アクティブ切換を使用する修正経路指定構成では、いずれかの経路指定が所与の環境に適合するであろう。
第１９図に関して示した構成のような双方向スパー構成は、分岐ステーションに関係する信号をそれほど劣化させずに分岐装置の性能を高めることができるので、分岐ステーション４０へのファイバの長さが比較的短い場合に有利である。光ファイバ結合器又は光学循環装置を使用することによって、双方向スパーとの間の信号を分岐ステーション４０で分離し、あるいは結合することが可能である。光学循環装置を使用すると損失が低減されるので、一般に光学循環装置を使用することが好ましい。しかし、分岐ステーションまでの距離が長く、信号を増幅しなければ分岐ステーションと分岐装置との間の伝送が不可能になる場合があるので、全てのケースでこのような構成を使用することが適切であるとは限らない。このような場合、適切な交換装置を挿入して端末ステーションではなく分岐装置で信号を結合させ分割することによって、既存の構成に代えて、ほぼ同じ形態の分岐装置を使用することができる。この結果、前に第６図に示した機能が得られる。
第６図の経路指定方式は、第１０図の装置による構成要素の使用の際に、非常に効率的に実行される。しかし、この装置は、各循環ごとの損失を１ｄＢと仮定し、格子の透過又は格子からの反射に関する損失を０．５ｄＢと仮定すると、ポート間の損失が２．５ｄＢから５ｄＢまで変動するという欠点を有する。伝送性能を最適化する上で重要な、各波長分割多重化チャネルのパワーの平衡化が困難になるので、このような損失のバランスの欠如はシステムの観点からは好ましくない。交換装置を挿入して一方向スパーを与えることによる双方向スパー構成の変形例を第２６図に示す。図２６の基本構成は第２５図の構成と同じであるが、上述の他の双方向スパー構成を使用することが可能である。
第２６図の構成は、第三のポートが、直接、分岐入出力に接続されるのではなく交換装置に接続される、という点でのみ第２５図の構成とは異なる。分岐との間で交換されない信号の経路指定は影響を受けない。第一のトランクファイバからのλ₂の信号は第一の五ポート循環装置３６１の第三のポートから交換装置３７０に抽出される。交換装置３７０は、二つの四ポート循環装置３７１、３７２と、二つの波長経路指定手段３７３、３７４、この場合はλ₂及びλ₃のファイバブラグ格子を備える。第一の五ポート循環装置から受信されたλ₂の信号は交換装置の第一の四ポート循環装置３７１の第三のポートに進入し、第四のポートへ循環される。この信号は、λ₃を中心とする第二の波長経路指定手段３７４へ進み、従ってこの構成要素を直接通過し、第二の四ポート循環装置３７２の第三のポートに達する。この信号は第四のポートへ循環され、分岐出力ファイバ１３に達する。λ₂のこの置換信号は分岐入力ファイバ３に沿って交換装置３７０の第一の四ポート循環装置３７１の第一のポートに与えられる。信号は第二のポートを介して循環され、λ₂を中心とする第一の波長経路指定手段３７３で反射され、第一の四ポート循環装置３７１に戻り、第三のポートを介して第一の五ポート循環装置３６１の第三のポートに達する。第二のトランクファイバの動作は、λ₃の信号に関してほぼ同様である。この信号は第二の五ポート循環装置３６２の第三のポートを介してトランクから抽出され、第二のポートに進入し、交換装置の第二の四ポート循環装置３７２の第三のポートを通過し、次いで波長経路指定手段３７４によって反射され、最後に第二の四ポート循環装置３７２の第四の出力から分岐出力ファイバ１３へ送られる。同様に、λ₃の信号は分岐入力ファイバ３によって、循環装置３７１、格子３７３、循環装置３７２を介して循環装置３６２の第三のポートに与えられる。
この構成は、損失をバランスさせるので有利である。第１０図の構成の損失と第２６図の構成の損失の比較を下記の表２に示す。

この場合、各循環ごとの損失が１ｄＢであり、格子からの反射又は格子の透過に関する損失が０．５ｄＢであると仮定する。表から分かるように、トランクファイバに沿った直接通過の場合、損失は小さく２．５ｄＢであり、信号を分岐ファイバに抽出し、あるいは分岐ファイバから信号を挿入する場合、より高いが一定の損失５．０ｄＢが得られる。第１０図よりも多くの構成要素が使用されるが、損失が改善されるために、補償的利点が得られる。
上記から分かるように、波長分割多重化光ファイバシステムの分岐装置に双方向スパーを使用することは、損失を低減させ簡単なシステムを与えるのに特に有利である。五ポート光学循環装置を使用することによって特に簡単で使い易いシステムが得られる。双方向スパー構成を分岐ステーション内の適切なハードウェアと共に使用して、必要に応じて信号を分割し結合することができる。これに代え、分岐装置内に交換装置を設けて、双方向スパー分岐装置、特に五ポート時を使用した装置の有利な構成を、信号を分岐ステーションから分岐装置へ、あるいは分岐装置から分岐ステーションへ搬送する一方向スパーファイバと共に使用できるように修正することができる。

Claims (19)

1. 第一のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第一のトランク入力ポート（１）、第二のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第二のトランク入力ポート（２）、トラフィック信号を第一のトランクファイバの第二の部分へ出力する第一のトランク出力ポート（１１）、トラフィック信号を第二のトランクファイバの第二の部分へ出力する第二のトランク出力ポート（１２）、分岐入力ファイバからトラフィック信号を受信する分岐入力ポート（３）、及びトラフィック信号を分岐出力ファイバへ出力する分岐出力ポート（１３）を有する、光学波長分割多重化で使用可能な挿入／抽出マルチプレクサであって、
   信号を第一のトランクファイバから分岐ステーション（４０）へ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第一のセットのトラフィック信号（λ₄、λ₇、λ₁₀）を第一のトランク入力（１）から分岐出力（１３）へ経路指定し、且つ信号を第二のトランクファイバから分岐ステーション（４０）へ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第二のセットのトラフィック信号（λ₂、λ₅、λ₁₂）を第二のトランク入力（２）から分岐出力（１３）へ経路指定する手段（２１、２２）、第一のセットのトラフィック信号と第二のセットのトラフィック信号を分岐出力で出力できるよう結合させる手段（３３）、及び、
   分岐入力（３）で受信されたトラフィック信号（λ₁、λ₈、λ₁₁）を、信号を分岐ステーション（４０）から第一のトランクファイバへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第三のセットのトラフィック信号（λ₁、λ₈、λ₁₁）と信号を分岐ステーションから第二のトランクファイバへ伝送するための搬送波長として予め決定された搬送波長の第四のセットのトラフィック信号（λ₁、λ₈、λ₁₁）とに分離する手段（２３）、第三のセットのトラフィック信号（λ₁、λ₈、λ₁₁）を第一のトランク出力（１１）へ、第四のセットのトラフィック信号（λ₁、λ₈、λ₁₁）を第二のトランク出力（１２）へそれぞれ経路指定する手段（３１、３２）とを備える挿入／抽出マルチプレクサ。
2. 分岐入力及び分岐出力が共通の入出力分岐ファイバに結合される請求の範囲第１項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
3. システム内のそれぞれの異なるステーション間の伝送に特定の搬送波長が割り当てられる光学波長分割多重化システムで使用可能な挿入／抽出マルチプレクサであって、
   各入力ポートから入力されたトラフィック信号を、前記トラフィック信号の搬送波長によって決定された経路指定に応じて選択される出力ポートに与える信号に分割する信号分割手段と、
   各出力ポートで出力トラフィック信号を与える信号結合手段とを備え、各トランク出力ポート毎に、該トランク出力ポートへ経路指定される搬送波長として選択された搬送波長の、対応するトランク入力ポート及び分岐入力ポートからのトラフィック信号が、トランクファイバへの出力のために結合され、分岐出力ポートにおいて、分岐ステーションへ経路指定される搬送波長として選択された搬送波長の、トランク入力ポートからのトラフィック信号が、分岐出力ファイバへの出力のために結合される請求の範囲第１項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
4. 信号結合手段（３１、３２、３３）が、前記信号分割手段（２１、２２、２３）から受信した信号を前記出力ポート（１１、１２、１３）の一つへ経路指定した後に結合するために前記各出力ポート（１１、１２、１３）毎に光ファイバ結合器を備える請求の範囲第３項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
5. 信号分割手段（２１、２２、２３）が、各入力ポート（１、２、３）毎に光ファイバ結合器を備え、前記入力ポートのうちの所与の一つの入力ポート用の光ファイバ結合器が、該結合器の第一の側に該一つの入力ポート（１、２、３）からの入力ファイバを有し、該結合器の第二の側に二本の出力ファイバを有し、前記二本の出力ファイバが、トランク入力ポート（１、２）の場合には、対応するトランク出力ポート（１１、１２）及び分岐出力ポート（１３）へ信号を経路指定し、分岐入力ポート（３）の場合には、第一及び第二のトランク出力ポート（１１、１２）へ信号を経路指定する請求の範囲第３項又は第４項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
6. 信号を分岐出力ファイバへ伝送するための搬送波長として割り当てられた搬送波長（λ₄、λ₅、λ₆）を伝送するように構成され、信号を分岐出力ファイバ（１３）へ伝送するための搬送波長として割り当てられていない搬送波長は伝送しないように構成されるフィルタ（４１）が、分岐出力ポート（１３）へ経路指定される信号のために設けられる請求の範囲第５項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
7. 信号分割手段が、前記一つの入力ポート（１、２、３）から信号を受信する入力経路と、それぞれ、前記第一の出力ポート及び前記第二の出力ポート（１１、１２、１３）へ信号を経路指定する第一及び第二の出力経路とを含む、一つ又は一セットの構成要素を前記各入力ポート（１、２、３）毎に備え、前記第一の出力経路上に、前記第二の出力ポート（１２）へ伝送される搬送波長として割り当てられた搬送波長の信号を反射させ、前記第一の出力ポートへ伝送される搬送波長として割り当てられた搬送波長の信号を伝送する一つ又は複数のノッチ反射フィルタ（５４）が設けられ、前記第二の出力ポート（１２）へ伝送される搬送波長として割り当てられた搬送波長の信号が、前記ノッチ反射フィルタで前記第二の出力経路上に反射された後に経路指定される請求の範囲第３項又は第４項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
8. 構成要素又は一セットの構成要素が光ファイバ結合器（５１、５２、５３）を備え、入力経路及び第二の出力経路が、該結合器の第一の側に接続されたファイバに設けられ、第一の出力経路が、該結合器の第二の側に接続されたファイバ上に設けられる請求の範囲第７項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
9. 更に、第一の入力ポート（１）が入力を与える光ファイバ結合器（５１）の第二の出力経路に、前記光ファイバ結合器からの信号の伝送を許容し、該光ファイバ結合器の方への信号の伝送は許容しない光アイソレータ（５９）を備え、前記第二の出力経路が、信号を第二の入力ポートから分離させるために光ファイバ結合器（５８）に入力を与え、第一の入力ポート用の光ファイバ結合器（５１）からの第二の出力経路が、第二の入力ポート（２）用の光ファイバ結合器（５８）の第二の側に接続され、これによって、第二の入力ポート（２）用の光ファイバ結合器が分岐出力ポート（１３）用の信号結合手段として働く請求の範囲第４項に従属する請求の範囲第８項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
10. 前記一つ又は一セットの構成要素が、シーケンス内の第一のポートが入力経路に接続され、シーケンス内の第二のポートが第一の出力経路に接続され、シーケンス内の第三のポートが第二の出力経路に接続された光サーキュレータ（６１、６２、６３）を備える請求の範囲第７項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
11. 信号結合手段が、各出力ポート毎に、光サーキュレータ（６４、６５、６６）と、前記入力ポート（１、２、３）のうちの第一の入力ポートから経路指定された信号を受信する光サーキュレータのシーケンス内の第一のポートと、前記入力ポート（１、２、３）のうちの第二の入力ポートから経路指定された信号を受信する前記光サーキュレータのシーケンス内の第二のポートと、前記出力ポート（１１、１２、１３）に信号を与える前記光サーキュレータのシーケンス内の第三のポートとを備え、信号を前記第一の入力ポートから前記出力ポートへ伝送するための搬送波長として割り当てられた搬送波長の信号を反射させるためにシーケンス内の第二のポートに接続されたファイバに一つ又は複数のノッチ反射フィルタ（５４、６７、６８、６９）が設けられる請求の範囲第１０項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
12. 第一のトランク入力ポート（１）へ伝送される搬送波長として割り当てられる搬送波長が、信号を第二のトランク出力ポートから伝送するための搬送波長として割り当てられる搬送波長と同じであり、第二のトランク入力ポート（２）へ伝送される搬送波長として割り当てられる搬送波長が、第一のトランク出力ポートから伝送するための搬送波長として割り当てられる搬送波長と同じであり、分岐入力ポート（３）へ伝送される搬送波長として割り当てられる搬送波長が、分岐出力ポートから伝送される搬送波長として割り当てられる搬送波長と同じである請求の範囲第７項から第１１項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
13. 前記マルチプレクサが三個以上の四ポート光サーキュレータ（７１、７２、７３）を備え、該光サーキュレータが、各四ポート光サーキュレータ毎に、入力ポート（１、２、３）の一つがサーキュレータの前記四つのポートの一つに接続され、前記出力ポート（１１、１２、１３）の一つが前記四つのポートの他のポートに接続され、前記四つのポートの他の二つのポートがそれぞれ、前記光サーキュレータ（７１、７２、７３）のそれぞれの異なる光サーキュレータに接続されるように構成され、前記一つ又は複数のノッチ反射フィルタ（７７、７８）が前記光サーキュレータの対同志を接続する経路に設けられる請求の範囲第７項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
14. 各四ポートサーキュレータ（７１、７２、７３）毎に、シーケンス内の第一のポートが前記入力ポート（１、２、３）の一つに接続され、シーケンス内の第二のポートが他の四ポートサーキュレータの一つに接続され、シーケンス内の第三のポートが他の四ポートサーキュレータの他のサーキュレータに接続され、シーケンス内の第四のポートが前記出力ポート（１２、１１、１３）の一つに接続される請求の範囲第１３項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
15. 挿入／抽出マルチプレクサが四個以上の四ポート光サーキュレータを備え、四ポート光サーキュレータが互いにリング状に接続され、追加の分岐入力ポート及び分岐出力ポートが、第三の光サーキュレータを超える各四ポート光サーキュレータ毎に設けられる請求の範囲第１３項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
16. 前記ノッチ反射フィルタがファイバブラグ格子である請求の範囲第７項から第１５項のいずれか一項に記載の挿入／抽出マルチプレクサ。
17. 第一のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第一のトランク入力ポート（１）、第二のトランクファイバの第一の部分からトラフィック信号を受信する第二のトランク入力ポート（２）、第一のトランクファイバの第二の部分にトラフィック信号を出力する第一のトランク出力ポート（１１）、第二のトランクファイバの第二の部分にトラフィック信号を出力する第二のトランク出力ポート（１２）、分岐入力ファイバからトラフィック信号を受信する分岐入力ポート（３）、及び分岐出力ファイバにトラフィック信号を出力する分岐出力ポート（１３）、を備え、請求の範囲第１項から第１６項のいずれか一項に記載の挿入／抽出マルチプレクサを含む光ファイバネットワークで使用可能な分岐装置。
18. 二つの端末ステーションと、該二つの端末ステーションを接続する二本以上のトランクファイバと、それぞれ、前記二本以上のトランクファイバによって規定されるファイバトランクにスパーファイバによって接続される一つ又は複数の分岐ステーションと、前記トランクファイバと一本又は複数本の前記スパーファイバとの間のトラフィック信号の交換を許容するファイバトランク上の、請求の範囲第１７項に記載の一つ又は複数の分岐装置とを備える光ファイバネットワーク。
19. 前記ファイバトランクの大部分が海底ケーブルを備え、前記一つ又は複数の分岐装置が海底用途向けに構成される請求の範囲第１８項に記載の光ファイバネットワーク。

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