JP3996749B2 - Optical add / drop device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の信号光波長から任意の波長成分を分岐(Drop)したり、信号光に任意の波長成分を挿入(Add)するための光分岐挿入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
波長多重(WDM)光通信の分野において、信号光から任意の波長成分を分岐したり、信号光に任意の波長成分を挿入する光分岐挿入装置(Add-Drop Multiplexer)が注目されており、文献「“ファイバグレーティングを用いた光ADM実験とその制限要因”、1996年電子情報通信学会総合大会、SB-11-7,p747-748」に開示されたものが知られている。
【0003】
この文献に開示された光分岐挿入装置ADMは、図17に示すように、通信網の光ファイバ本線MF中に直列に設けられる、2個の光サーキュレータOC1,OC2と透過形の光ファイバグレーティングFGで構成されている。光ファイバグレーティングFGは、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光のうち、特定の波長成分λiのみを反射させ、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを透過させる分波特性を有している。
【0004】
波長成分λ1〜λnを含む信号光が光ファイバ本線MFの上流側から入射すると、光サーキュレータOC1のポートP1からポートP2へ伝播し、光ファイバグレーティングFGで波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを透過して、光サーキュレータOC2のポートP4ないしポートP5を通して光ファイバ本線MFの下流側へ出射する。更に、光ファイバグレーティングFGで波長成分λiを反射して分岐ポートP3へ分岐(Drop)する。
【0005】
一方、λiと同波長の波長成分λIを光サーキュレータOC2の挿入ポートP6に挿入(Add)すると、この波長成分λIをポートP4へ伝播し、光ファイバグレーティングFGで反射してポートP4ないしポートP5へ伝播することにより、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含めた信号光にして光ファイバ本線MFの下流側へ出射する。
【0006】
このように、従来の光分岐挿入装置ADMは、2個の光サーキュレータOC1,OC2及び透過形の光ファイバグレーティングFGを光ファイバ本線MF中に直列接続することで、任意の波長成分の分岐(Drop)及び挿入(Add)を実現している。なお、特開平9−275374号公報、特表平9−507313号公報、特開平6−252890号公報、国際公開第97/34379号パンフレット、国際公開第97/08574号パンフレット、特表平11−511568号公報、国際公開第97/28475号パンフレット、特表平11−503537号公報、特開平6−160655号公報には従来の光分岐挿入装置に関連する技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光分岐挿入装置は、光ファイバ本線MFに透過形の光ファイバグレーティングFGを直列接続する構成となっているため、分岐及び挿入するための分波特性の変更や追加を行う場合には、光ファイバ本線MFを物理的に切断し、別個の光分岐挿入装置を敷設する必要がある。このように通信網を断線状態にしなければならないため、分波特性の変更や追加を容易に行うことができず、また、大容量の波長多重光通信網を構築する上で、拡張性などに大きな制限があった。更に、分波特性の変更や追加を行うためには、高価且つ複雑な構造の光サーキュレータ等を多数個敷設する必要がある。
【0008】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、優れた拡張性と簡便性及び低コスト性を有する光分岐挿入装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光分岐挿入装置は、複数波長の信号光を伝送する光伝送路の途中に挿入される光分岐挿入装置であって、光反射器と方向性結合器とを備えて構成され、光反射器として、複数波長の信号光のうちの任意に選択される波長の信号光を透過させ他の波長の信号光を反射させる光反射器を備え、方向性結合器として、光伝送路の途中において上流側に接続される第1のポートと、光伝送路の途中において下流側に接続される第2のポートと、光反射器に光学的に接続されている第3のポートとを有し、第1のポートに入力される信号光を第3のポートから光反射器へ出力し、光反射器から第3のポートに入力される信号光を第2のポートから出力する方向性結合器とを備えて構成した。
そして、光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の周期が徐々に変化するファイバグレーティングによって構成されていることを特徴とする。或いは、光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の平均屈折率が徐々に変化するファイバグレーティングによって構成されていることを特徴とする。或いは、光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の平均屈折率が段階的に変化するファイバグレーティングによって構成されていることを特徴とする。
さらに、光反射器は、上記所定範囲に含まれる複数の反射領域それぞれにおける反射波長が異なり、複数の反射領域のうちいずれかの反射領域における屈折率分布を変化させて該反射領域の元々の反射波長を透過波長とする制御機構を有することを特徴とする。
【0010】
制御機構は、熱,歪み,光のいずれかを複数の反射領域のうちいずれかの反射領域に対して付与する手段であるのが好適であり、また、熱,歪み,光のいずれかを複数の反射領域それぞれに対して個別に付与する手段を有するのも好適である。
【0014】
【作用】
本発明の光分岐挿入装置は、方向性結合器の第1のポートと第2のポートに光伝送路が光学的に接続され、第3のポートに光反射器が光学的に接続される構成を有する。よって、光反射器は、光伝送路中に直列接続されず、方向性結合器を介して光伝送路に接続される。この構成によると、光伝送路の上流側から第1のポートに入力した信号光が方向性結合器の第3のポートを通して光反射器に入力し、光反射器が、この入力した信号光のうち、選択された波長の信号光を透過し、他の波長の信号光を反射して第3のポートを通じて方向性結合器へ戻す。方向性結合器で、この反射されてきた信号光を第2のポートより光伝送路の下流側へ出射する。
【0015】
このように、本発明の光分岐挿入装置は、光反射器を光伝送路中に直列接続するという構成を採ることなく、光伝送路中の信号光波長を任意に選択することができる構成となっているため、光伝送路を断線状態にすることなく所望の信号光波長を分岐又は挿入することができ、優れた拡張性と簡便性及び低コスト性を発揮する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図16を参照して説明する。尚、これらの図において、同一又は相当する構成要素を同一符号で示している。
【0017】
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態の光分岐挿入装置を図1〜図3に基づいて説明する。図1において、この光分岐挿入装置ADMは、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光を伝播するための光伝送路(以下、光ファイバ本線という)MF等に光学的に接続される方向性結合器2と、特定の波長成分λiを透過し且つ残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射する分波特性を有した光ファイバグレーティング等から成る、双方向性の光反射器FGを備えている。
【0018】
方向性結合器2の第1のポート(入射用のポート)Pinに設けられた光コネクタCinと、第2のポート(出射用のポート)Poutに設けられた光コネクタCoutに光ファイバ本線MF等が接続され、第3のポート(中間のポート)Paに設けられた光コネクタCaに光反射器FGが接続され、光反射器FGの他端のポートPbに設けられた光コネクタCbに、受信機や送信機などが接続される構成となっている。
【0019】
方向性結合器2は、ポートPinに入射する信号光をポートPaへ伝播し、ポートPaに入射する信号光をポートPoutへ伝播する多段のポートを有する構成となっている。例えば、方向性結合器2は、図2に示すような、信号光をポートPinからPa、Poutの順に非相反的に導波する光サーキュレータ4や、図3に示すような光ファイバカプラ6などが用いられている。
【0020】
かかる構造の光分岐挿入装置ADMにおいて、複数チャンネル分の波長成分λ1〜λnを含む信号光が方向性結合器2のポートPinに入射すると、ポートPinからポートPaを介して光反射器FGへ伝播する。光反射器FGで波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射し、これをポートPout及び光コネクタCoutを通して光ファイバ本線MFへ出射する。更に、光反射器FGで波長成分λiを透過してポートPbへ分岐(Drop)する。
【0021】
一方、λiと同波長の波長成分λIを、光コネクタCbを介してポートPbに挿入(Add)すると、光反射器FGでこれを透過し、ポートPaを通してポートPoutへ伝播することにより、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含んだ信号光にして出射する。
【0022】
このように、この光分岐挿入装置ADMは、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光から、所望の波長成分を分岐したり挿入することが可能である。更に、光コネクタCa,Cb間に着脱自在に設けられた光反射器FGを、他の分波特性を有する光反射器に代えるだけで、分岐又は挿入しようとする波長成分の変更や追加を容易に行うことができる。特に、光反射器FGが光ファイバ本線MF等に直列に接続されない構成となっているため、光ファイバ本線MF等を物理的に切断してなくとも、上記の波長成分の変更や追加を行うことができることから、極めて優れた拡張性を有している。更に、簡素な構成であるため、製造コストの大幅な低減などが可能となっている。
【0023】
尚、光反射器FGは、光ファイバグレーティングに限らず、各種の光導波路に形成したグレーティングや、誘電体多層膜光フィルタ等を適用してもよい。
【0024】
また、方向性結合器2と光反射器FGの間で信号光を導波するために、光ファイバや平面光導波路等の各種の光導波路を用いることが可能である。
【0025】
また、特定の波長成分λiを透過させる分波特性を有する光反射器FGの代わりに、前記の信号光の波長成分を全て反射する特性を有する光反射器を設けることにより、入射ポートPinに入射する信号光をそのまま出射ポートPoutへ出射することができる。
【0026】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の光分岐挿入装置を図4〜図7に基づいて説明する。図4において第1の実施の形態との相違点を述べると、熱や光または機械的応力を光反射器FGに付与することにより、その分波特性を外部から可変制御する制御機構CNTが設けられている。
【0027】
光反射器FGには光ファイバグレーティングが用いられている。光ファイバグレーティングは、制御機構CNTによる制御が行われない静的状態では、波長成分λ1〜λnの全てを反射し、制御機構CNTにより制御されると、波長成分λ1〜λnのうちの特定波長成分λiを透過させ且つ残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射させるように分波特性を変化させる構造となっている。
【0028】
図5〜図7は、このような光ファイバグレーティングの構造例とその分波特性を示している。
【0029】
図5(a)に示す光ファイバグレーティングは、光ファイバのコア中において、その長手方向(光導波路の軸方向)に沿って屈折率分布の周期が徐々に変化した構造のチャープグレーティングであり、同図(b)に示すように、静的状態では波長成分λ1〜λnの全てを反射する分波特性を有している。
【0030】
図6(a)に示す光ファイバグレーティングは、長手方向の屈折率分布の周期は一定であるが、その屈折率が徐々に変化した構造のチャープグレーティングであり、同図(b)に示すように、静的状態では波長成分λ1〜λnの全てを反射する分波特性を有している。
【0031】
図7(a)に示す光ファイバグレーティングは、屈折率分布の周期は一定であるが、夫々の屈折率が段階的に変化した複数のグレーティングをカスケードにアレイした構造のチャープグレーティングであり、同図(b)に示すように、静的状態では波長成分λ1〜λnの全てを反射する分波特性を有している。
【0032】
図4において、光反射器FGを熱的に制御する制御機構CNTにあっては、前記のチャープグレーティングの長手方向に沿って配列された複数個の微細なサーマルヘッドやペルチェ素子などの発熱体を備えた熱源部8と、発熱体毎に電力を供給する駆動部10を備えている。マイクロコンピュータシステムから駆動部10へ各発熱体の電力量を指定するための制御信号SDを供給すると、指定された発熱体の発熱(又は冷却)でチャープグレーティングを部分的に伸縮及び屈折率を変化させて、屈折率分布を部分的に変化させる。このように部分的に屈折率分布を変化させると、波長成分λ1〜λnを全反射する特性を有していたチャープグレーティングが、制御信号SDで指定された波長成分λiのみ透過して、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射する分波特性に変化する。
【0033】
図6(a)(b)に示したチャープグレーティングでは、同図(c)に示すように、加熱された部位及びその部位の屈折率の変化に応じて、同図(d)に示すように、特定波長を透過する分波特性を発揮する。
【0034】
また、図7(a)(b)に示したチャープグレーティングでは、同図(c)に示すように、加熱された部位及びその部位の屈折率の変化に応じて、同図(d)に示すように、特定波長を透過する分波特性を発揮する。
【0035】
光反射器FGに機械的応力を付与する制御機構CNTにあっては、前記熱源部8に代えて、チャープグレーティングの各部位を機械的に伸縮させるピエゾ素子やアクチュエータが用いられる。そして、ピエゾ素子やアクチュエータにより光ファイバグレーティングの各部位を機械的に伸縮させ、この伸縮により光ファイバグレーティングの各部位の屈折率を変化させて、特定の波長成分を透過させるようにする。
【0036】
また、光反射器FGに光を照射する制御機構CNTにあっては、チャープグレーティングの各部位にレーザ光などを照射する光源を備え、レーザ光で熱膨張あるいは収縮する部位の屈折率を変化させて、特定の性波長成分を透過させるようにする。
【0037】
尚、これらの制御機構CNTにより、チャープグレーティングの複数の部位を制御することにより、複数の波長成分を透過させることも可能である。
【0038】
次に、かかる構造の光分岐挿入装置ADMの動作を説明する。制御機構CNTによる制御を行わない場合には、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光が方向性結合器2のポートPinに入射すると、これをポートPaから光反射器FGへ伝播し、光反射器FGで波長成分λ1〜λnを全て反射してポートPaからPoutへ出射する。
【0039】
一方、制御機構CNTにより光反射器FGを制御すると、チャープグレーティングは、制御信号SDで指定された波長成分λiを透過する分波特性を生じる。これにより、光反射器FGは、方向性結合器2のポートPaより入射する波長成分λ1〜λnのうち、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射して、ポートPaからPoutへ出射させる。更に、光反射器FGで波長成分λiを透過し、ポートPbへ分岐(Drop)する。
【0040】
更に、制御機構CNTにより光反射器FGを制御した状態のままで、λiと同波長の波長成分λIを光コネクタCbを介してポートPbに挿入(Add)すると、光反射器FGでこれを透過してポートPoutへ伝播することにより、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含んだ信号光にして出射する。
【0041】
このように、この光分岐挿入装置ADMは、制御機構CNTにより光反射器FGの分波特性を可変制御することができるため、光反射器FGの取り替えなどを必要とせずに、容易に所望の波長成分を分岐又は挿入することができる。特に、制御機構CNTに所望の透過波長を指示するだけで、光反射器FGの分波特性を変化させることができるため、遠隔システムや自動制御システムなどの機能を備えた通信網を構築することができる等、極めて優れた拡張性を有している。
【0042】
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態の光分岐挿入装置を図8〜図12に基づいて説明する。
【0043】
図8において、この光分岐挿入装置ADMは、図2の光分岐挿入装置と同様に、光ファイバ本線MF等に光学的に接続される光サーキュレータ4と、光反射器FGを有している。更に、他の方向性結合器12が、ポートPcを介して光反射器FGに光学的に接続されている。
【0044】
方向性結合器12は、挿入(Add)用ポートPdに入射する信号光をポートPcへ、ポートPcに入射する信号光をポートPeへ伝播する構成を有し、夫々のポートPd,Peには、受信機や送信機等を接続するための光コネクタCd,Ceが設けられている。
【0045】
方向性結合器12は、図9に示すような、挿入ポート用Pdに入射する信号光をPc、Peの順に非相反的に導波する光サーキュレータ14や、図10に示すような光ファイバカプラ16などが用いられている。
【0046】
かかる構造の光分岐挿入装置ADMにおいて、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光が、光サーキュレータ4のポートPinに入射すると、これをポートPaを通して光反射器FGへ伝播する。特定の波長成分を透過する分波特性を有する光反射器FGでは、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射し、これをポートPaを通してポートPoutへ出射する。更に、光反射器FGでは、波長成分λiを透過して方向性結合器12へ伝播し、分岐ポートPeへ分岐(Drop)させる。
【0047】
また、λiと同波長の波長成分λIを光コネクタCdを介して挿入用ポートPdに挿入(Add)すると、方向性結合器12がポートPcを介して光反射器FGへ伝播し、光反射器FGでこの波長成分λIを透過する。更に、光サーキュレータ4がポートPaを通してポートPoutへ伝播することにより、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含んだ信号光にして出射する。
【0048】
このように、この実施の形態によれば、簡素な構造で所望の波長成分を分岐するための分岐用ポートPdと、所望の波長成分を挿入するための挿入用ポートPeを備えた光分岐挿入装置を提供することができる。また、コネクタCa,Cb間に着脱自在の接続される光反射器FGを、他の分波特性を有する光反射器に取り替えるだけで、所望の波長成分を分岐又は挿入することができる。また、図4に示した制御機構CNTと光反射器FGを適用することでができる。
【0049】
図11は、より簡素な構造を実現した光分岐挿入装置の変形例を示している。この光分岐挿入装置ADMは、光ファイバカプラ18を備え、そのポートPaと分岐用ポートPe間に光ファイバグレーティング等の光反射器FGが光学的に接続された構造となっている。更に、ポートPdが挿入用ポートであり、ポートPinとPoutに通信網の光ファイバ本線FL等が接続される。
【0050】
かかる構造の光分岐挿入装置ADMは、ポートPinに入射する複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光を、光ファイバカプラ18の結合部を通して光反射器FGへ伝播し、光反射器FGで特定の波長成分λiを透過して分岐用ポートPeへ分岐(Drop)する。更に、光反射器FGで残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射し、再び光カプラ18を通してポートPoutへ出射する。
【0051】
一方、λiと同波長の波長成分λIを、光コネクタCdを介して挿入用ポートPdに挿入(Add)すると、光ファイバカプラ18を通してポートPoutへ伝播することにより、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含んだ信号光にして出射する。
【0052】
このように、この変形例によれば、極めて簡素な構造で、所望の波長成分の分岐又は挿入が可能な光分岐挿入装置を提供することができる。
【0053】
図12は、更に他の変形例を示している。この光分岐挿入装置ADMは、光ファイバカプラ20を備え、その中間ポートPaと分岐用ポートPe間に、光ファイバグレーティング等の光反射器FGが光学的に接続され、他の中間ポートPa'と挿入用ポートPd間に、光反射器FGと同じ分波特性を有する光反射器FG’が光学的に接続された構成を有している。更に、光ファイバカプラ20の光結合部から光反射器FGまでの光路長L1と、光ファイバカプラ20の光結合部から光反射器FG’までの光路長L2との比L1/L2が整数倍に設定されている。
【0054】
かかる構造の光分岐挿入装置ADMは、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光がポートPinに入射すると、光ファイバカプラ20を通して光反射器FG,FG’へ伝播する。
【0055】
ここで、光ファイバカプラ20は、対角側に位置するポートPin,Paの相互間、又はポートPout,Pbの相互間を伝播する光の位相をπ/2変化させ、対角側に位置していないポートPin,Pbの相互間、又はポートPout,Paの相互間を伝播する光の位相は変化させないという特性を有している。このため、光反射器FGへ伝播する波長成分λ1〜λnの位相はπ/2変化し、光反射器FG’へ伝播する波長成分λ1〜λnの位相は変化しない。
【0056】
光反射器FGは、このようにして光ファイバカプラ20から伝播してくる波長成分λ1〜λnのうち、波長成分λiを透過して分岐用ポートPeへ分岐(Drop)する。更に、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射して再び光ファイバカプラ20を介してポートPoutへ出射する。光反射器FG’も同様に、光ファイバカプラ20から伝播してくる波長成分λiを透過し、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射して再び光ファイバカプラ20を介してポートPoutへ出射する。
【0057】
但し、光反射器FGで反射されてポートPoutへ伝播する波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnの位相は、前記のように既にπ/2変化しているが、再び光ファイバカプラ20を通る際には更に変化しない。一方、光反射器FGで反射されてポートPin側へ伝播する波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnの位相は、前記のように既にπ/2変化しており、再び光ファイバカプラ20を通る際に更にπ/2変化するため、合計でπの位相変化を生じることとなる。また、光反射器FG’で反射されてポートPoutへ伝播する波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnの位相は、再び光ファイバカプラ20を通る際に初めてπ/2変化する。一方、光反射器FG’で反射されてポートPin側へ伝播する波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnの位相は変化しない。更に、光路長L1とL2の比L1/L2が整数倍に設定されている。
【0058】
したがって、光反射器FG,FG’で反射されてポートPinへ伝播する2つの波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnは互いに逆位相となるため、相殺されて消滅し、実質的にポートPinには戻らない。また、光反射器FG,FG’で反射されてポートPoutへ伝播する2つの波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnは互いに同位相となるため、互いに合波されて出射する。
【0059】
このように、ポートPoutからは、光強度の減衰の少ない波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを出射することができる。
【0060】
λiと同波長の波長成分λIを、光コネクタCdを介して挿入用ポートPdに挿入(Add)すると、光反射器FG’でこれを透過し、光ファイバカプラ20を介してポートPoutへ伝播する。したがって、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含んだ信号光にしてポートPoutへ出射する。
【0061】
このように、この光分岐挿入装置ADMによれば、極めて簡素な構造で、所望の波長成分の分岐及び挿入を行うことができる。特に、ポートPinに入射する信号光を減衰させることなくポートPoutへ伝播するので、高品位の光通信網を構築する等の使用において、優れた効果を発揮するものである。
【0062】
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の光分岐挿入装置を図13に基づいて説明する。
【0063】
この光分岐挿入装置ADMは、2個の光ファイバカプラ22,24の中間ポートPa,Pb間と、中間ポートPa',Pb'間の夫々に、光反射器FG,FG’が光学的に接続された構成を有している。これらの光反射器FG,FG’は共に等しい分波特性を有する光ファイバグレーティング等が用いられ、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光が入射すると、そのうちの特定の波長成分λiを透過し、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射する分波特性を有している。
【0064】
更に、光ファイバカプラ22の光結合部から光反射器FGまでの光路長L11と、光カプラ22の光結合部から光反射器FG’までの光路長L12との比L11/L12が整数倍に設定されている。同様に、光ファイバカプラ24の光結合部から光反射器FGまでの光路長L21と、光カプラ16の光結合部から光反射器FG’までの光路長L22との比L21/L22も整数倍に設定されている。
【0065】
次に、かかる構造を有する光分岐挿入装置ADMの動作を説明する。複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光が光ファイバカプラ22のポートPinに入射すると、光ファイバカプラ22で位相がπ/2変化した信号光が光反射器FGへ伝播し、位相変化のない信号光が光反射器FG’へ伝播する。
【0066】
光反射器FG,FG’は共に、波長成分λiを透過して光ファイバカプラ24へ伝播し、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを光ファイバカプラ22側へ反射する。光ファイバカプラ22は、これらの反射されてくる波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnをポートPoutへ出射する。
【0067】
ここで、光路長L11とL12との比L11/L12が整数倍に設定されており、光ファイバカプラ22は、対角側に位置するポートPin,Paの相互間、又はポートPout,Pbの相互間を伝播する光の位相をπ/2変化させ、対角側に位置していないポートPin,Pbの相互間、又はポートPout,Paの相互間を伝播する光の位相は変化させないという特性を有している。
【0068】
このため、光反射器FG,FG’で反射されて光ファイバカプラ22のポートPinへ伝播する2つの波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnは互いに逆位相となるため、相殺されて消滅し、実質的にポートPinには戻らない。また、光反射器FG,FG’で反射されて光ファイバカプラ22のポートPoutへ伝播する2つの波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnは互いに同位相となるため、互いに合波されて出射する。このように、ポートPoutからは、光強度の減衰の少ない波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを出射することができる。
【0069】
前記の光反射器FG,FG’を透過した波長成分λiは、光ファイバカプラ24を通ってポートPd,Peへ伝播する。
【0070】
但し、光ファイバカプラ24も、光ファイバカプラ22と同様に、対角側に位置するポートPb,Pdの相互間、又はポートPb',Peの相互間を伝播する光の位相をπ/2変化させ、対角側に位置していないポートPb,Peの相互間、又はポートPb',Pdの相互間を伝播する光の位相は変化させないという特性を有している。更に、光路長L21とL22との比L21/L22が整数倍に設定されている。
【0071】
このため、光反射器FGから挿入用ポートPdへ伝播する波長成分λiと、光反射器FG’から挿入用ポートPdへ伝播する波長成分λiは逆位相となり、相殺されて消滅するため、実質的に挿入用ポートPdには出射されない。
【0072】
一方、光反射器FG’から分岐用ポートPeへ伝播する波長成分λiと光反射器FG’から分岐(Drop)用ポートPeへ伝播する波長成分λiは同位相となる。このため、これらの波長成分λiは、互いに合波されて、分岐用ポートPeへ分岐(Drop)する。
【0073】
次に、λiと同波長の波長成分λIを、光コネクタCdを介して挿入用ポートPdに挿入(Add)すると、光ファイバカプラ24を通して光反射器FG,FG’へ伝播し、更に、光反射器FG,FG’で透過して光ファイバカプラ22を介して、そのポートPoutへ伝播する。
【0074】
ここで、前述した光ファイバカプラ22,24の特性と、光路長L11,L12,L21,L22の整数倍の関係があるため、光反射器FG,FG’を透過して光ファイバカプラ22のポートPin側へ伝播する波長成分λIは、逆位相となって相殺され、実質的にポートPinへは伝播しない。また、光反射器FG,FG’を透過して光ファイバカプラ22のポートPoutへ伝播する波長成分λIは、同位相となって合波される。したがって、挿入用ポートPdに所望の波長成分λIを挿入(Add)すると、光ファイバカプラ22のポートPoutだけに伝播することとなり、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnにλIを含めた信号光にして出射する。
【0075】
このように、この実施の形態によれば、ポートPinに入射する信号光を戻すことなくポートPoutへ出射すると共に、挿入した波長成分もポートPinへ伝播することなくポートPoutへ出射するので、混信などを大幅に抑制することができる。
【0076】
尚、光反射器FG,FG’を、複数の波長成分を透過し残余の波長成分を反射する光反射器にすることで、複数の波長成分の分岐及び挿入が可能となる。
【0077】
また、光反射器FG,FG’を着脱自在にすることにより、分岐又は挿入すべき波長成分を容易に変更することができる。また、光反射器FG,FG’に、第2の実施の形態において説明したチャープグレーティングを用いて、制御機構CNTで分波特性を可変制御するようにしてもよい。
【0078】
また、全反射形の光反射器を適用することで、入射ポートPinに入射する信号光をそのまま出射ポートPoutへ出射することができる。
【0079】
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態の光分岐挿入装置を図14に基づいて説明する。
【0080】
この光分岐挿入装置ADMは、一対の単一モード光ファイバの一部分を融着し、その融着により形成される光結合部にグレーティングを一体形成することにより、光反射器FGが一体化された光カプラ26を備えている。グレーティングは、複数の波長成分λ1〜λnが入射すると、特定の波長成分λiを透過し、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射する分波特性を発揮する。
【0081】
かかる構造の光分岐挿入装置ADMは、ポートPinに複数の波長成分λ1〜λn信号光が入射すると、光反射器FGで波長成分λiを透過して分岐用ポートPeへ分岐(Drop)し、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射してポートPoutへ出射する。
【0082】
また、挿入用ポートPdに、λiと同波長の波長成分λIを挿入すると、光反射器FGで透過し、波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnに波長成分λIを含めた信号光にしてポートPoutへ出射する。
【0083】
このように、この実施の形態によれば、極め簡素な構造で、低コストな光分岐挿入装置を提供することができる。
【0084】
また、前記の光結合部に全反射形のグレーティングを一体形成することにより、入射ポートPinに入射する信号光をそのまま出射ポートPoutへ出射することができる。
【0085】
(第6の実施の形態)
第6の実施の形態の光分岐挿入装置を図15、図16を参照して説明する。
【0086】
図15において、この光分岐挿入装置ADMは、方向性結合器である光サーキュレータ28のポートPaに、複数の光コネクタC1〜Cnを介して、複数個の光ファイバグレーティングから成る光反射器FG1〜FGnが直列接続された構造を有している。また、各光反射器FG1〜FGnは、光コネクタC1〜Cnにて着脱自在に接続されている。
【0087】
夫々の光反射器FG1〜FGnの分波特性は異なっており、光サーキュレータ28側(前段側)の光反射器ほど、多数チャンネル分の波長成分を透過し、後段側の光反射器にいくほど、前段側の光反射器で透過された波長成分のうちの一部の波長成分を透過するように設定されている。更に、夫々の光反射器FG1〜FGnは、上記のように設定されている透過波長帯域以外の波長成分を反射するように設定されている。
【0088】
より具体的には、最前段の光反射器FG1が、複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光のうちの波長成分λ1〜λiを透過し、残余の波長成分λi+1〜λnを反射する分波特性を有する場合には、第2段目の光反射器FG2は、波長成分λ1〜λiのうちの特定波長成分λ1〜λi-1等を透過し、残余の波長成分λiを反射する分波特性に設定されている。第3段目の光反射器FG3は、波長成分λ1〜i-1のうちの特定波長成分λ1〜λi-2等を透過し、残余の波長成分λi-1を反射する分波特性に設定される。以下同様に、後段側の光反射器も、前段側の光反射器の透過波長帯域より狭い透過波長帯域を有する分波特性に設定されている。
【0089】
次に、この光分岐挿入装置ADMの動作を説明する。尚、図15において、最後段の光反射器FGnは全反射形であり、その前段に設けられた光反射器FGn-1は、波長成分λ1を透過して他の波長成分を反射する分波特性を有しているものとする。
【0090】
複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光がポートPinに入射すると、光サーキュレータ28のポートPaを介して光反射器FG1〜FGn側へ伝播する。光反射器FG1〜FGnは、前段側から入射してくる波長成分を、夫々の分波特性に応じて反射し且つ透過する。このため、最前段の光反射器FG1は、波長成分λi+1〜λnを光サーキュレータ28側へ反射すると共に、一旦透過して光反射器FG2〜FGnで反射されて戻ってくる波長成分λ1〜λiを再び透過して光サーキュレータ28側へ伝播する。
【0091】
したがって、所望の波長成分を分岐(Drop)又は挿入(Add)しない場合には、ポートPinに入射する信号光をそのままポートPoutへ伝播することができる。
【0092】
最後段の光反射器FGnを光コネクタCnから取り外すと、光コネクタCnから、波長成分λ1を分岐(Drop)することができる。更に、光反射器FGnを取り外した状態で、λ1と同波長の波長成分λ1'を光コネクタCnに挿入(Add)すると、この波長成分λ1'は前段側の光反射器FGn-1〜FG1を透過して、光サーキュレータ28のポートPoutへ伝播する。
【0093】
また、中間段に位置する光反射器FG3等を取り外すと、光コネクタC3から波長成分λ1〜λi-1を分岐(Drop)することができる。更に、光反射器FG3を取り外した状態で、λ1〜λi-1のいずれかと同波長の波長成分(1又は複数の波長成分)を光コネクタC3に挿入(Add)すると、その挿入した波長成分は光反射器FG1ないし光サーキュレータ28を通して、ポートPoutへ伝播する。
【0094】
このように、この光分岐挿入装置ADMは、光サーキュレータ28のポートPinに、前記の分波特性の条件を満足する光反射器FG1〜FGnを適宜に着脱することにより、所望の波長成分を分岐(Drop)又は挿入(Add)することができるという極めて優れた効果を有している。
【0095】
また、前記の分波特性の条件を満足する限り、光反射器FG1〜FGnの接続数も任意に設定することができるため、極めて自由度の高い光分岐挿入装置を提供することができる。
【0096】
尚、光サーキュレータ28を用いる場合を説明したが、これの代わりに図3に示した光ファイバカプラ6を用いてもよい。また、光反射器FG1〜FGnは光ファイバグレーティングに限らず、誘電体多層膜フルタなどの光学フィルタを用いることができる。また、信号光を導波するための光導波路として、光ファイバに限られない。
【0097】
次に、本実施の形態の変形例を図16に基づいて説明する。図15に示した光分岐挿入装置は、信号光を非相反的に分離する光サーキュレータ28の特定の1個のポートPaに光反射器FG1〜FGnを直列接続する構成であった。
【0098】
これに対し、図16に示す光分岐挿入装置ADMは、より多数のポートを有する光サーキュレータ30を適用し、夫々のポートに1又は2以上の光反射器を接続する構成となっている。尚、図16に示す光サーキュレータ30は、5個のポートPin,Pout,Pa1,Pa2,Pa3を備え、ポートPinに入射する信号光をポートPa1,Pa2,Pa3,Poutの順で非相反的に伝播する構造となっている。
【0099】
夫々のポートPa1,Pa2,Pa3に接続される光反射器FG11〜FG1n,FG21〜FG2n,FG31〜FG3nは、夫々のポート毎に、図15に示した複数の光反射器FG1〜FGnと同様の分波特性の条件を満足している。
【0100】
即ち、光サーキュレータ30側(前段側)の光反射器ほど、多数チャンネル分の波長成分を透過し、後段側の光反射器にいくほど、前段側の光反射器で透過された波長成分のうちの一部の波長成分を透過するように設定されている。
【0101】
より具体的には、ポートPa1に接続された光反射器FG11は、波長成分λiを透過し、残余の波長成分λ1〜λi-1,λi+1〜λnを反射する。光反射器FG1nは波長成分λiを反射する。ポートPa2に接続された光反射器FG21は、波長成分λjを透過し残余の波長成分λ1〜λj-1,λj+1〜λnを反射する。光反射器FG2nは、少なくとも波長成分λjを反射する。ポートPa3に接続された光反射器FG31は、波長成分λkを透過し残余の波長成分λ1〜λk-1,λk+1〜λnを反射する。光反射器FG3nは、少なくとも波長成分λkを反射する。また、夫々の光反射器FG11〜FG1n,FG21〜FG2n,FG31〜FG3nは光ファイバグレーティングが用いられ、光コネクタで着脱自在に接続されている。
【0102】
次に、かかる構成の光分岐挿入装置ADMの動作を説明する。複数の波長成分λ1〜λnを含む信号光がポートPinに入射すると、光反射器FG11〜FG1n,FG21〜FG2n,FG31〜FG3nの総合した反射特性により、波長成分λ1〜λnを全反射して、ポートPoutへ出射する。
【0103】
光反射器FG11を光コネクタより取り外すと、その光コネクタから波長成分λiが分岐(Drop)する。また、その光コネクタに、λiと同波長の波長成分λi'を挿入(Add)すると、光反射器FG11を透過して光サーキュレータ30のポートPoutへ出射する。
【0104】
また、光反射器FG2nやFG3nを光コネクタより取り外すと、それらの光コネクタから波長成分λjやλkが分岐(Drop)する。また、それらの光コネクタに、λj又はλkと同波長の波長成分λj'やλk'を挿入(Add)すると、これらの波長成分λj'やλk'は光反射器FG21やFG31を透過して光サーキュレータ30のポートPoutへ伝播する。
【0105】
このように、この光分岐挿入装置ADMは、光サーキュレータ30の複数のポートPa1,Pa2,Pa3に、所定の分波特性の条件を満足する光反射器を適宜に着脱することにより、所望の波長成分を分岐(Drop)又は挿入(Add)することができるという極めて優れた効果を有している。特に、極めて自由度が高く、拡張性に優れた光分岐挿入装置を提供することができる。
【0106】
尚、図15または図16に示す夫々の光反射器に、図4に示した制御機構CNTを設けて、夫々の分波特性を制御するようにしてもよい。
【0107】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光反射器の分波特性を調整するだけで、方向性結合器の第1のポートと第2のポートに接続される光伝送路を切断することなく、分岐または挿入するための波長成分を任意に設定することができる。したがって、操作の簡便性に優れ、自由度及び拡張性に優れた光分岐挿入装置を提供することができる。更に、少ない構成要素で実現することが可能なため、低コスト性を有する光分岐挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図2】方向性結合器の具体例を示す説明図である。
【図3】方向性結合器の他の具体例を示す説明図である。
【図4】第2の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図5】チャープグレーティングの規格化屈折率分布と分波特性を示す説明図である。
【図6】他のチャープグレーティングの規格化屈折率分布と分波特性を示す説明図である。
【図7】更に他のチャープグレーティングの規格化屈折率分布と分波特性を示す説明図である。
【図8】第3の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図9】光分岐挿入装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図10】光分岐挿入装置の他の変形例の構成を示すブロック図である。
【図11】光分岐挿入装置の更に他の変形例の構成を示すブロック図である。
【図12】光分岐挿入装置の更に他の変形例の構成を示すブロック図である。
【図13】第4の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図14】第5の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図15】第6の実施の形態の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図16】第6の実施の形態の光分岐挿入装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図17】従来の光分岐挿入装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
2,12…方向性結合器、4,14、28、30…光サーキュレータ、6,16,18,20,22,24,26…光ファイバカプラ、8…熱源部、10…駆動部、ADM…光分岐挿入装置、FG,FG’,FG1〜FGn,FG11〜FG1n,FG21〜FG2n,FG31〜FG3n…光反射器、Pin,Pout,Pa,Pb,Pc,Pd,Pe,Pa1,Pa2,Pa3…ポート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical add / drop device for dropping an arbitrary wavelength component from a plurality of signal light wavelengths and inserting an arbitrary wavelength component into a signal light.
[0002]
[Prior art]
In the field of wavelength division multiplexing (WDM) optical communication, optical add / drop multiplexers that add / drop arbitrary wavelength components from signal light and add arbitrary wavelength components to signal light have attracted attention. What is disclosed in ““ Optical ADM Experiment Using Fiber Grating and Its Limiting Factors ”, 1996 IEICE General Conference, SB-11-7, p747-748” is known.
[0003]
As shown in FIG. 17, the optical add / drop multiplexer ADM disclosed in this document includes two optical circulators OC provided in series in the optical fiber main line MF of the communication network.1, OC2And a transmission type optical fiber grating FG. The optical fiber grating FG includes a plurality of wavelength components λ.1~ ΛnSpecific wavelength component λ of signal light includingiOnly the reflected wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnIt has a demultiplexing characteristic that transmits light.
[0004]
Wavelength component λ1~ ΛnWhen the signal light containing is incident from the upstream side of the optical fiber main line MF, the optical circulator OC1Port P1To port P2To the wavelength component λ by the optical fiber grating FG1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnThrough the optical circulator OC2Port PFourOr port PFiveThrough the optical fiber main line MF. Further, the wavelength component λ is obtained by the optical fiber grating FG.iReflecting port PThreeBranch to (Drop).
[0005]
On the other hand, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical circulator OC2Insertion port P6This wavelength component λIPort PFourTo the port P after being reflected by the optical fiber grating FGFourOr port PFiveThe wavelength component λ by propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnΛIIs output to the downstream side of the optical fiber main line MF.
[0006]
Thus, the conventional optical add / drop multiplexer ADM has two optical circulators OC.1, OC2In addition, by connecting the transmission type optical fiber grating FG in series in the optical fiber main line MF, branching (Drop) and insertion (Add) of arbitrary wavelength components are realized. JP-A-9-275374, JP-A-9-507313, JP-A-6-252890, WO97 / 34379, WO97 / 08574, JP11-11 Japanese Patent No. 511568, International Publication No. 97/28475, Japanese Patent Publication No. 11-503537, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-160655 disclose techniques related to a conventional optical add / drop multiplexer.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional optical add / drop multiplexer has a configuration in which a transmission type optical fiber grating FG is connected in series to the optical fiber main line MF, the demultiplexing characteristics for branching and inserting are changed or added. In this case, it is necessary to physically cut the optical fiber main line MF and install a separate optical add / drop device. Since the communication network must be disconnected in this way, it is not possible to easily change or add the demultiplexing characteristics, and in constructing a large-capacity wavelength division multiplexing optical communication network, expandability, etc. There was a big restriction on it. Furthermore, in order to change or add the demultiplexing characteristics, it is necessary to lay a large number of expensive and complicated optical circulators.
[0008]
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide an optical add / drop device having excellent expandability, simplicity, and low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The optical add / drop device of the present invention comprises:An optical add / drop device inserted in the middle of an optical transmission line that transmits signal light of a plurality of wavelengths,It is configured with a light reflector and a directional coupler, and as a light reflector,Transmits signal light of an arbitrarily selected wavelength among signal lights of multiple wavelengths and reflects signal light of other wavelengthsAs a directional coupler equipped with a light reflector,Connected to the upstream side in the middle of the optical transmission lineA first port;Connected downstream in the middle of the optical transmission lineOptically connected to the second port and the light reflectoringA third port,The signal light input to the first port is output from the third port to the light reflector, and the signal light input from the light reflector to the third port is output from the second port.And a directional coupler.
The optical reflector is constituted by a fiber grating in which the period of the refractive index distribution gradually changes in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber. Alternatively, the optical reflector is configured by a fiber grating in which the average refractive index of the refractive index distribution gradually changes in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber. Alternatively, the optical reflector is configured by a fiber grating in which the average refractive index of the refractive index distribution changes stepwise in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber.
Furthermore, the light reflector has a different reflection wavelength in each of the plurality of reflection regions included in the predetermined range, and changes the refractive index distribution in any one of the plurality of reflection regions to change the original reflection of the reflection region. It has the control mechanism which makes a wavelength a transmission wavelength.
[0010]
The control mechanism is preferably a means for applying any one of heat, strain, and light to any one of the plurality of reflection regions, and more than one of heat, strain, and light. It is also preferable to have means for individually applying to each of the reflective areas.
[0014]
[Action]
In the optical add / drop multiplexer of the present invention, the optical transmission path is optically connected to the first port and the second port of the directional coupler, and the optical reflector is optically connected to the third port. Have Therefore, the optical reflector is not connected in series in the optical transmission line, but is connected to the optical transmission line via the directional coupler. According to this configuration, the signal light input to the first port from the upstream side of the optical transmission line is input to the optical reflector through the third port of the directional coupler, and the optical reflector receives the input signal light. Among them, the signal light of the selected wavelength is transmitted, the signal light of other wavelengths is reflected, and returned to the directional coupler through the third port. A directional coupler emits the reflected signal light from the second port to the downstream side of the optical transmission line.
[0015]
As described above, the optical add / drop multiplexer of the present invention can arbitrarily select the signal light wavelength in the optical transmission line without adopting a configuration in which the optical reflector is connected in series in the optical transmission line. Therefore, it is possible to branch or insert a desired signal light wavelength without disconnecting the optical transmission line, and to exhibit excellent expandability, simplicity, and low cost.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.
[0017]
(First embodiment)
An optical add / drop multiplexer according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the optical add / drop multiplexer ADM includes a plurality of wavelength components λ.1~ ΛnA
[0018]
First port (incident port) P of the
[0019]
[0020]
In the optical add / drop multiplexer ADM having such a structure, wavelength components λ for a plurality of channels are provided.1~ ΛnThe signal light including the signal P is the port P of the
[0021]
On the other hand, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CbPort P throughbWhen this is inserted (Add), it is transmitted through the light reflector FG, and the port PaThrough port PoutThe wavelength component λ by propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnΛIThe signal light including
[0022]
Thus, the optical add / drop multiplexer ADM includes a plurality of wavelength components λ.1~ ΛnIt is possible to branch or insert a desired wavelength component from the signal light including. Furthermore, optical connector Ca, CbThe wavelength component to be branched or inserted can be easily changed or added simply by replacing the optical reflector FG provided detachably between them with an optical reflector having other demultiplexing characteristics. Particularly, since the optical reflector FG is not connected in series to the optical fiber main line MF or the like, the above wavelength components can be changed or added without physically cutting the optical fiber main line MF or the like. Therefore, it has extremely excellent expandability. Furthermore, since the configuration is simple, the manufacturing cost can be significantly reduced.
[0023]
The optical reflector FG is not limited to the optical fiber grating, but may be a grating formed in various optical waveguides, a dielectric multilayer optical filter, or the like.
[0024]
In addition, in order to guide the signal light between the
[0025]
In addition, a specific wavelength component λiInstead of the optical reflector FG having a demultiplexing characteristic that transmits the light, an optical reflector having a characteristic that reflects all the wavelength components of the signal light is provided, thereby providing an incident port P.inThe signal light incident on the output port P as it isoutCan be emitted.
[0026]
(Second Embodiment)
The optical add / drop device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the difference from the first embodiment is described. A control mechanism CNT that variably controls the demultiplexing characteristics from the outside by applying heat, light, or mechanical stress to the light reflector FG. Is provided.
[0027]
An optical fiber grating is used for the light reflector FG. The optical fiber grating has a wavelength component λ in a static state where control by the control mechanism CNT is not performed.1~ ΛnAre reflected and controlled by the control mechanism CNT, the wavelength component λ1~ ΛnSpecific wavelength component λ ofiAnd the remaining wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnThe structure is such that the demultiplexing characteristics are changed so as to reflect the light.
[0028]
5 to 7 show an example of the structure of such an optical fiber grating and its demultiplexing characteristics.
[0029]
The optical fiber grating shown in FIG. 5A is a chirped grating having a structure in which the period of the refractive index distribution gradually changes along the longitudinal direction (axial direction of the optical waveguide) in the core of the optical fiber. As shown in FIG. (B), the wavelength component λ in the static state.1~ ΛnIt has a demultiplexing characteristic that reflects all of the above.
[0030]
The optical fiber grating shown in FIG. 6 (a) is a chirped grating having a structure in which the period of the refractive index distribution in the longitudinal direction is constant, but the refractive index gradually changes, as shown in FIG. 6 (b). In the static state, the wavelength component λ1~ ΛnIt has a demultiplexing characteristic that reflects all of the above.
[0031]
The optical fiber grating shown in FIG. 7 (a) is a chirped grating having a structure in which a plurality of gratings each having a refractive index distribution changed in a stepwise manner are arrayed in cascade, although the refractive index distribution period is constant. As shown in (b), in the static state, the wavelength component λ1~ ΛnIt has a demultiplexing characteristic that reflects all of the above.
[0032]
In FIG. 4, in the control mechanism CNT that thermally controls the light reflector FG, a plurality of heating elements such as a plurality of thermal heads and Peltier elements arranged along the longitudinal direction of the chirped grating are provided. A
[0033]
In the chirped grating shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), as shown in FIG. 6 (c), as shown in FIG. 6 (d), the heated portion and the refractive index of the portion are changed. It exhibits demultiplexing characteristics that transmit a specific wavelength.
[0034]
Moreover, in the chirped grating shown in FIGS. 7A and 7B, as shown in FIG. 7C, the chirped grating shown in FIG. As such, it exhibits a demultiplexing characteristic that transmits a specific wavelength.
[0035]
In the control mechanism CNT that applies mechanical stress to the light reflector FG, a piezo element or actuator that mechanically expands or contracts each part of the chirped grating is used instead of the
[0036]
The control mechanism CNT that irradiates light to the light reflector FG includes a light source that irradiates laser light or the like to each part of the chirped grating, and changes the refractive index of the part that is thermally expanded or contracted by the laser light. Thus, a specific sex wavelength component is transmitted.
[0037]
It is also possible to transmit a plurality of wavelength components by controlling a plurality of portions of the chirped grating with these control mechanisms CNT.
[0038]
Next, the operation of the optical add / drop multiplexer ADM having such a structure will be described. When control by the control mechanism CNT is not performed, a plurality of wavelength components λ1~ ΛnThe signal light including the signal P is the port P of the
[0039]
On the other hand, when the light reflector FG is controlled by the control mechanism CNT, the chirped grating is controlled by the control signal S.DWavelength component λ specified byiProduces a demultiplexing characteristic. Thereby, the light reflector FG is connected to the port P of the directional coupler 2.aMore incident wavelength component λ1~ ΛnOf which the wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnReflecting port PaTo PoutTo exit. Further, the wavelength component λ is reflected by the light reflector FG.iThrough port PbBranch to (Drop).
[0040]
Further, in a state where the light reflector FG is controlled by the control mechanism CNT, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CbPort P throughbWhen this is inserted (Add), it is transmitted through the light reflector FG and transmitted through the port P.outThe wavelength component λ by propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnΛIThe signal light including
[0041]
As described above, the optical add / drop device ADM can variably control the demultiplexing characteristics of the light reflector FG by the control mechanism CNT. Therefore, the optical add / drop device ADM can be easily selected without requiring replacement of the light reflector FG. Can be branched or inserted. In particular, it is possible to change the demultiplexing characteristics of the light reflector FG simply by instructing the desired transmission wavelength to the control mechanism CNT, so that a communication network having functions such as a remote system and an automatic control system is constructed. It has excellent extensibility.
[0042]
(Third embodiment)
An optical add / drop device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
[0043]
8, the optical add / drop device ADM includes an
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
In the optical add / drop multiplexer ADM having such a structure, a plurality of wavelength components λ1~ ΛnThe signal light includinginIs incident on port PaTo the light reflector FG. In the optical reflector FG having a demultiplexing characteristic that transmits a specific wavelength component, the wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnIs reflected on port PaThrough port PoutTo exit. Further, in the light reflector FG, the wavelength component λiAnd propagates to the
[0047]
Also, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CdPort P for insertiondWhen the
[0048]
As described above, according to this embodiment, the branch port P for branching the desired wavelength component with a simple structure.dAnd an insertion port P for inserting a desired wavelength componenteIt is possible to provide an optical add / drop device comprising: Connector Ca, CbA desired wavelength component can be branched or inserted simply by replacing the optical reflector FG that is detachably connected between them with an optical reflector having other demultiplexing characteristics. Further, the control mechanism CNT and the light reflector FG shown in FIG. 4 can be applied.
[0049]
FIG. 11 shows a modification of the optical add / drop multiplexer realizing a simpler structure. This optical add / drop device ADM includes an
[0050]
The optical add / drop multiplexer ADM having such a structure has the port PinMultiple wavelength components λ incident on1~ ΛnIs propagated to the optical reflector FG through the coupling portion of the
[0051]
On the other hand, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CdPort P for insertiondIs inserted into the port P through the optical fiber coupler 18.outThe wavelength component λ by propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnΛIThe signal light including
[0052]
Thus, according to this modification, it is possible to provide an optical add / drop device capable of branching or inserting a desired wavelength component with an extremely simple structure.
[0053]
FIG. 12 shows still another modification. The optical add / drop device ADM includes an
[0054]
The optical add / drop multiplexer ADM having such a structure has a plurality of wavelength components λ.1~ ΛnSignal light includinginIs transmitted to the optical reflectors FG and FG ′ through the
[0055]
Here, the
[0056]
The light reflector FG transmits the wavelength component λ propagating from the
[0057]
However, the port P is reflected by the light reflector FG.outWavelength component λ propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ Λn, Has already changed by π / 2 as described above, but does not change further when passing through the
[0058]
Therefore, the light is reflected by the light reflectors FG and FG 'and is transmitted to the port PinTwo wavelength components λ propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnAre out of phase with each other, cancel each other and disappear.inI will not return. In addition, the light is reflected by the light reflectors FG and FG 'and the port PoutTwo wavelength components λ propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnSince they have the same phase, they are combined and emitted.
[0059]
Thus, port PoutFrom the wavelength component λ with less attenuation of light intensity1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnCan be emitted.
[0060]
λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CdPort P for insertiondIs inserted into (Add), the light is transmitted through the optical reflector FG ', and is transmitted through the
[0061]
As described above, according to the optical add / drop multiplexer ADM, it is possible to branch and insert a desired wavelength component with an extremely simple structure. In particular, port PinPort P without attenuating signal light incident onoutTherefore, it exhibits excellent effects in use such as construction of a high-quality optical communication network.
[0062]
(Fourth embodiment)
An optical add / drop multiplexer according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
[0063]
This optical add / drop device ADM has an intermediate port P between two
[0064]
Furthermore, the optical path length L from the optical coupling portion of the
[0065]
Next, the operation of the optical add / drop multiplexer ADM having such a structure will be described. Multiple wavelength components λ1~ ΛnIs included in the
[0066]
Both of the light reflectors FG and FG ′ have a wavelength component λ.iIs transmitted to the
[0067]
Here, the optical path length L11And L12Ratio L11/ L12Is set to an integral multiple, and the
[0068]
For this reason, it is reflected by the optical reflectors FG and FG 'and is port P of the optical fiber coupler 22.inTwo wavelength components λ propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnAre out of phase with each other, cancel each other and disappear.inI will not return. Further, it is reflected by the optical reflectors FG and FG 'and is port P of the optical fiber coupler 22.outTwo wavelength components λ propagating to1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnSince they are in phase with each other, they are combined and emitted. Thus, port PoutFrom λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnCan be emitted.
[0069]
Wavelength component λ transmitted through the light reflectors FG and FG ′iThrough the
[0070]
However, as with the
[0071]
Therefore, the insertion port P from the light reflector FGdWavelength component λ propagating toiAnd the insertion port P from the light reflector FG 'dWavelength component λ propagating toiIs out of phase, cancels and disappears, so the insertion port P is substantiallydIs not emitted.
[0072]
On the other hand, the port P for branching from the light reflector FG ′eWavelength component λ propagating toiAnd a port P for dropping from the optical reflector FG 'eWavelength component λ propagating toiAre in phase. Therefore, these wavelength components λiAre combined with each other to form a branching port PeBranch to (Drop).
[0073]
Next, λiWavelength component λ of the same wavelength asIOptical connector CdPort P for insertiondIs transmitted to the optical reflectors FG and FG 'through the
[0074]
Here, the characteristics of the
[0075]
Thus, according to this embodiment, the port PinPort P without returning the signal light incident onoutAnd the inserted wavelength component is also transmitted to port P.inPort P without propagating tooutSince the light is emitted to the light source, interference and the like can be greatly suppressed.
[0076]
The optical reflectors FG and FG ′ are optical reflectors that transmit a plurality of wavelength components and reflect the remaining wavelength components, whereby a plurality of wavelength components can be branched and inserted.
[0077]
Further, by making the light reflectors FG and FG 'detachable, the wavelength component to be branched or inserted can be easily changed. Further, the chirp grating described in the second embodiment may be used for the light reflectors FG and FG ′, and the demultiplexing characteristics may be variably controlled by the control mechanism CNT.
[0078]
Further, by applying a total reflection type light reflector, the incident port PinThe signal light incident on the output port P as it isoutCan be emitted.
[0079]
(Fifth embodiment)
An optical add / drop multiplexer according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
[0080]
In this optical add / drop multiplexer ADM, a part of a pair of single mode optical fibers is fused, and a grating is integrally formed in an optical coupling portion formed by the fusion, thereby integrating the optical reflector FG. An
[0081]
The optical add / drop multiplexer ADM having such a structure has the port PinMultiple wavelength components λ1~ ΛnWhen the signal light is incident, the wavelength component λ is reflected by the light reflector FG.iPort P for branching througheDrop to the remaining wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnReflecting port PoutTo exit.
[0082]
Also, the insertion port PdAnd λiWavelength component λ of the same wavelength asIIs transmitted through the light reflector FG, and the wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnWavelength component λIThe signal light including the port PoutTo exit.
[0083]
Thus, according to this embodiment, it is possible to provide a low-cost optical add / drop device with an extremely simple structure.
[0084]
Further, by integrally forming a total reflection type grating in the optical coupling portion, the incident port PinThe signal light incident on the output port P as it isoutCan be emitted.
[0085]
(Sixth embodiment)
An optical add / drop multiplexer according to a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
[0086]
In FIG. 15, this optical add / drop multiplexer ADM includes a port P of an
[0087]
Each light reflector FG1~ FGnAs the light reflector on the
[0088]
More specifically, the front stage light reflector FG1Is a plurality of wavelength components λ1~ ΛnWavelength component λ of signal light including1~ ΛiAnd the remaining wavelength component λi + 1~ ΛnThe second stage optical reflector FG2Is the wavelength component λ1~ ΛiSpecific wavelength component λ of1~ Λi-1Etc., and the remaining wavelength component λiIs set to a demultiplexing characteristic that reflects the light. Third stage light reflector FGThreeIs the wavelength component λ1~i-1Specific wavelength component λ of1~ Λi-2Etc., and the remaining wavelength component λi-1Is set to a demultiplexing characteristic for reflecting the light. Similarly, the rear-stage light reflector is set to a demultiplexing characteristic having a transmission wavelength band narrower than the transmission wavelength band of the front-stage light reflector.
[0089]
Next, the operation of this optical add / drop multiplexer ADM will be described. In FIG. 15, the last-stage light reflector FGnIs a total reflection type, and a light reflector FG provided in the preceding stagen-1Is the wavelength component λ1And have a demultiplexing characteristic of reflecting other wavelength components.
[0090]
Multiple wavelength components λ1~ ΛnSignal light includinginIs incident on the port P of the
[0091]
Therefore, when the desired wavelength component is not dropped or added (added), the port PinThe signal light incident on the port PoutCan be propagated to.
[0092]
Last stage light reflector FGnOptical connector CnWhen removed from the optical connector CnFrom the wavelength component λ1Can be dropped. Furthermore, the light reflector FGnWith λ removed1Wavelength component λ of the same wavelength as1'Optical connector CnThis wavelength component λ1'Is the front light reflector FGn-1~ FG1Through the port P of the
[0093]
Moreover, the light reflector FG located in the intermediate stageThreeEtc., the optical connector CThreeTo wavelength component λ1~ Λi-1Can be dropped. Furthermore, the light reflector FGThreeWith λ removed1~ Λi-1A wavelength component (one or a plurality of wavelength components) having the same wavelength as any of the optical connector CThreeWhen inserted into (Add), the inserted wavelength component becomes the light reflector FG.1Or port P through
[0094]
As described above, the optical add / drop multiplexer ADM includes the port P of the optical circulator 28.inIn addition, the optical reflector FG satisfying the above condition of the demultiplexing characteristic1~ FGnAs a result, the desired wavelength component can be dropped or inserted (Add).
[0095]
In addition, as long as the condition of the demultiplexing characteristic is satisfied, the light reflector FG1~ FGnSince the number of connections can be arbitrarily set, an optical add / drop multiplexer with a very high degree of freedom can be provided.
[0096]
Although the case where the
[0097]
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. The optical add / drop multiplexer shown in FIG. 15 has one specific port P of the
[0098]
On the other hand, the optical add / drop multiplexer ADM shown in FIG. 16 employs an
[0099]
Each port Pa1, Pa2, Pa3Reflector FG connected to11~ FG1n, FGtwenty one~ FG2n, FG31~ FG3nIs a plurality of light reflectors FG shown in FIG. 15 for each port.1~ FGnSatisfies the conditions of the same demultiplexing characteristics.
[0100]
That is, the light reflector on the
[0101]
More specifically, port Pa1Reflector FG connected to11Is the wavelength component λiAnd the remaining wavelength component λ1~ Λi-1, Λi + 1~ ΛnReflect. Light reflector FG1nIs the wavelength component λiReflect. Port Pa2Reflector FG connected totwenty oneIs the wavelength component λjAnd the remaining wavelength component λ1~ Λj-1, Λj + 1~ ΛnReflect. Light reflector FG2nIs at least the wavelength component λjReflect. Port Pa3Reflector FG connected to31Is the wavelength component λkAnd the remaining wavelength component λ1~ Λk-1, Λk + 1~ ΛnReflect. Light reflector FG3nIs at least the wavelength component λkReflect. Also, each light reflector FG11~ FG1n, FGtwenty one~ FG2n, FG31~ FG3nAn optical fiber grating is used and is detachably connected by an optical connector.
[0102]
Next, the operation of the optical add / drop multiplexer ADM having such a configuration will be described. Multiple wavelength components λ1~ ΛnSignal light includinginIs incident on the light reflector FG11~ FG1n, FGtwenty one~ FG2n, FG31~ FG3nWavelength component λ1~ ΛnTotal reflection of port PoutTo exit.
[0103]
Light reflector FG11Is removed from the optical connector, the wavelength component λiDrops. In addition, λiWavelength component λ of the same wavelength asiWhen 'Add' is inserted, the light reflector FG11Through the port P of the
[0104]
Also, the light reflector FG2nAnd FG3nAre removed from the optical connectors, the wavelength component λjAnd λkDrops. In addition, λjOr λkWavelength component λ of the same wavelength asj'Or λkWhen 'is inserted (Add), these wavelength components λj'Or λk'Is a light reflector FGtwenty oneAnd FG31Through the port P of the
[0105]
As described above, the optical add / drop multiplexer ADM includes a plurality of ports P of the optical circulator 30.a1, Pa2, Pa3In addition, it has an extremely excellent effect that a desired wavelength component can be dropped (added) or inserted (added) by appropriately attaching and detaching a light reflector that satisfies a predetermined demultiplexing characteristic condition. ing. In particular, it is possible to provide an optical add / drop device with a very high degree of freedom and excellent extensibility.
[0106]
Incidentally, the respective light reflectors shown in FIG. 15 or FIG. 16 may be provided with the control mechanism CNT shown in FIG. 4 to control the respective demultiplexing characteristics.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical transmission line connected to the first port and the second port of the directional coupler can be disconnected only by adjusting the demultiplexing characteristic of the optical reflector. In addition, wavelength components for branching or insertion can be arbitrarily set. Therefore, it is possible to provide an optical add / drop device that is excellent in operational simplicity and excellent in flexibility and expandability. Furthermore, since it can be realized with a small number of components, an optical add / drop multiplexer having low cost can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of a directional coupler.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing another specific example of the directional coupler.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a second embodiment;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a normalized refractive index distribution and demultiplexing characteristics of a chirped grating.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a normalized refractive index distribution and demultiplexing characteristics of another chirped grating.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a normalized refractive index distribution and demultiplexing characteristics of still another chirped grating.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a third embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a modification of the optical add / drop multiplexer.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of another modification of the optical add / drop multiplexer.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of still another modification of the optical add / drop multiplexer.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of still another modification of the optical add / drop multiplexer.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a fourth embodiment.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a fifth embodiment.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of an optical add / drop multiplexer according to a sixth embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a modified example of the optical add / drop multiplexer of the sixth embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical add / drop multiplexer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数波長の信号光のうちの任意に選択される波長の信号光を透過させ他の波長の信号光を反射させる光反射器と、
前記光伝送路の途中において上流側に接続される第1のポートと、前記光伝送路の途中において下流側に接続される第2のポートと、前記光反射器に光学的に接続されている第3のポートとを有し、前記第1のポートに入力される信号光を前記第3のポートから前記光反射器へ出力し、前記光反射器から前記第3のポートに入力される信号光を前記第2のポートから出力する方向性結合器と、
を具備し、
前記光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の周期が徐々に変化するファイバグレーティングによって構成されており、前記所定範囲に含まれる複数の反射領域それぞれにおける反射波長が異なり、前記複数の反射領域のうちいずれかの反射領域における屈折率分布を変化させて該反射領域の元々の反射波長を透過波長とする制御機構を有する、
ことを特徴とする光分岐挿入装置。 An optical add / drop device inserted in the middle of an optical transmission line that transmits signal light of a plurality of wavelengths,
A light reflector that transmits signal light of an arbitrarily selected wavelength among the signal lights of the plurality of wavelengths and reflects signal light of other wavelengths ;
A first port connected to the upstream side in the middle of the optical transmission line, a second port connected to the downstream side in the middle of the optical transmission line is optically coupled to the optical reflector A signal that is input to the first port from the third port to the optical reflector, and that is input from the optical reflector to the third port. A directional coupler for outputting light from the second port ;
Comprising
The optical reflector is constituted by a fiber grating in which the period of the refractive index distribution gradually changes in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber, and the reflection wavelength in each of the plurality of reflection regions included in the predetermined range is different and have a control mechanism for a transmission wavelength of the original reflection wavelength of the reflection area by changing the refractive index distribution in the one of the reflective areas of said plurality of reflective areas,
An optical add / drop device .
前記複数波長の信号光のうちの任意に選択される波長の信号光を透過させ他の波長の信号光を反射させる光反射器と、
前記光伝送路の途中において上流側に接続される第1のポートと、前記光伝送路の途中において下流側に接続される第2のポートと、前記光反射器に光学的に接続されている第3のポートとを有し、前記第1のポートに入力される信号光を前記第3のポートから前記光反射器へ出力し、前記光反射器から前記第3のポートに入力される信号光を前記第2のポートから出力する方向性結合器と、
を具備し、
前記光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の平均屈折率が徐々に変化するファイバグレーティングによって構成されており、前記所定範囲に含まれる複数の反射領域それぞれにおける反射波長が異なり、前記複数の反射領域のうちいずれかの反射領域における屈折率分布を変化させて該反射領域の元々の反射波長を透過波長とする制御機構を有する、
ことを特徴とする光分岐挿入装置。 An optical add / drop device inserted in the middle of an optical transmission line that transmits signal light of a plurality of wavelengths,
A light reflector that transmits signal light of an arbitrarily selected wavelength among the signal lights of the plurality of wavelengths and reflects signal light of other wavelengths ;
A first port connected to the upstream side in the middle of the optical transmission line, a second port connected to the downstream side in the middle of the optical transmission line is optically coupled to the optical reflector A signal that is input to the first port from the third port to the optical reflector, and that is input from the optical reflector to the third port. A directional coupler for outputting light from the second port ;
Comprising
The optical reflector is configured by a fiber grating in which an average refractive index of a refractive index distribution gradually changes in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber, and is reflected in each of a plurality of reflection regions included in the predetermined range. Having a control mechanism in which the wavelength is different and the refractive index distribution in any one of the plurality of reflection regions is changed so that the original reflection wavelength of the reflection region is the transmission wavelength
An optical add / drop device .
前記複数波長の信号光のうちの任意に選択される波長の信号光を透過させ他の波長の信号光を反射させる光反射器と、
前記光伝送路の途中において上流側に接続される第1のポートと、前記光伝送路の途中において下流側に接続される第2のポートと、前記光反射器に光学的に接続されている第3のポートとを有し、前記第1のポートに入力される信号光を前記第3のポートから前記光反射器へ出力し、前記光反射器から前記第3のポートに入力される信号光を前記第2のポートから出力する方向性結合器と、
を具備し、
前記光反射器は、光ファイバの長手方向に沿った所定範囲において屈折率分布の平均屈折率が段階的に変化するファイバグレーティングによって構成されており、前記所定範囲に含まれる複数の反射領域それぞれにおける反射波長が異なり、前記複数の反射領域のうちいずれかの反射領域における屈折率分布を変化させて該反射領域の元々の反射波長を透過波長とする制御機構を有する、
ことを特徴とする光分岐挿入装置。 An optical add / drop device inserted in the middle of an optical transmission line that transmits signal light of a plurality of wavelengths,
A light reflector that transmits signal light of an arbitrarily selected wavelength among the signal lights of the plurality of wavelengths and reflects signal light of other wavelengths ;
A first port connected to the upstream side in the middle of the optical transmission line, a second port connected to the downstream side in the middle of the optical transmission line is optically coupled to the optical reflector A signal that is input to the first port from the third port to the optical reflector, and that is input from the optical reflector to the third port. A directional coupler for outputting light from the second port ;
Comprising
The optical reflector is configured by a fiber grating in which an average refractive index of a refractive index distribution changes stepwise in a predetermined range along the longitudinal direction of the optical fiber, and in each of a plurality of reflection regions included in the predetermined range. The reflection wavelength is different , and has a control mechanism that changes the refractive index distribution in any one of the plurality of reflection regions so that the original reflection wavelength of the reflection region is a transmission wavelength.
An optical add / drop device .
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