JP4002063B2 - 光波長分岐／挿入マルチプレクサ及びそれに使用されるフィルタ要素 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長分岐／挿入マルチプレクサ及びそれに使用するフィルタ要素に関し、特に、複数のデータ送信レートの１つにおいて各々操作が可能な光チャネルからのディジタル光信号を分岐／挿入することが操作できる光波長分岐／挿入マルチプレクサ及びそれに使用するフィルタ要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広帯域通信ネットワークは、音声、データ及びマルチメディア情報の増加する量を伝送できるように形成されてきている。これらの増加する量の需要を実現するために、このようなネットワークは光通信システム技術を用いて改良されてきている。例えば、光波長分割多重（ＷＤＭ）技術は、単一の光ファイバで異なる波長を転送する数ダースの通信チャネルをサポートするために使用できる。
【０００３】
ＷＤＭ光ネットワークにおいて、波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）は、これらのネットワークを通過する中間点におけるＷＤＭチャネルを選択的にするために使用されてきた（例えば、Ｃ．Ｒａｎｄｙ Ｇｉｌｅｓ等の「光波通信ネットワークにおける波長分岐／挿入マルチプレクサ」ベル研技報、２０７〜２２９ページ、１９９９年、１月〜３月を参照）。
【０００４】
例えば、ＷＡＤＭは光マルチプレクサ／光デマルチプレクサの対を用いて構成され、最初はマルチチャネルＷＤＭ光信号を個々の光路上の個々のＷＤＭチャネルに分岐し、次に個々の光路上の信号を単一のマルチチャネルＷＤＭ光信号に再多重する。単一のチャネルＷＤＭ信号は、信号が再多重される前に、個々の光路の選択された数から分岐されるか、又は個々の光路の選択された数に挿入される。
【０００５】
あるいは、ＷＤＭ信号におけるチャネルの各々を分岐すること及び再多重することを避けるために、様々な光フィルタ技術がＷＡＤＭシステムにおいて用いられ、マルチチャネルＷＤＭ光信号において選択されたチャネルから分岐されるか、又は選択されたチャネルに挿入される。このようなフィルタ技術は、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、薄膜フィルタ及び導波グレーティングアレイを用いる。ＷＡＤＭにおけるこのようなフィルタ技術の使用が望ましいのは、ＷＤＭ信号における多くのチャネルのわずかなものが分岐されるか又は挿入されるときである。
【０００６】
光フィルタの特性は関連するＷＤＭ信号の特性に大きく左右される。例えば、１０ギガビット／秒で動作する同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）のＯＣ１９２チャネルは、少なくとも４８ＧＨｚの有効帯域幅をもつフィルタを必要とし、一方、２．５ギガビット／秒で動作するＳＯＮＥＴのＯＣ４８チャネルは、１０ＧＨｚの有効帯域幅をもつフィルタを必要とする。
【０００７】
さらに、ＯＣ１９２チャネルは１００ＧＨｚの間隔で選択されたチャネルををもつフィルタを必要とし、一方、ＯＣ４８チャネルは５０ＧＨｚの間隔で選択されたチャネルをもつフィルタを必要とする。その結果、１つのＷＤＭデータ送信レートにおいて使用可能なＷＡＤＭフィルタは、一般的に他のデータレートでは使用できない。
【０００８】
現在のＷＤＭシステムの中には、個々のチャネルが他のデータレートにおいて動作できるようにした高い融通性をもつものがある。例えば、１００ＧＨｚ間隔のＯＣ１９２チャネルは、５０ＧＨｚ間隔の２つのＯＣ４８チャネルによって置き換えられる。この高い融通性はＷＤＭシステムにおける能力の最大限の利用を可能にする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
今までのところ、このような融通性のあるシステムは各データレートにおける信号をフィルタ処理する専用のＷＡＤＭフィルタが使用されてきた。この方法は、コストが高くなる上、与えられるＷＡＤＭ信号に対するチャネルの選択における本来の融通性を低下させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１のデータレート又は第２のデータレートのいずれか１つにおいて、各々動作する複数のチャネルを分岐又は挿入するように形成された光波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）は、融通性が高い上コストが低い。ＷＡＤＭは光サーキュレータからなり、その光サーキュレータは１つのポートにおいて直列に相互接続された複数のＦＢＧに光学的に結合され、他のポートにおいて直列に相互接続された複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）に光学的に結合される。
【００１１】
ＦＢＧ及びＴＦＦＥの各々は、２以上のＷＤＭチャネルの１つからの信号をフィルタ処理するために有効な帯域幅をもっている。ＦＢＧに対する帯域幅及び分光特性は、第１及び第２のデータレートの両方についての動作において、予測されたフィルタ性能のペナルティを最小にするように選択される。
【００１２】
ＦＢＧ及びＴＦＦＥは挿入損失をフィルタ処理された信号に与える。本発明によれば、ＦＢＧ及びＴＦＦＥは、挿入されたチャネル又は分岐されたチャネルの各々に関連する挿入損失を等しくするように形成される。すなわち、ＦＢＧは、サーキュレータからの光学的な距離が増加する順序で光チャネルが割り当てられ、ＴＦＦＥはサーキュレータからの光学的な距離が減少する順序で光チャネルが割り当てられるように形成される。
【００１３】
２．５ｇｂ／ｓ（ギガビット／秒）以下の第１のデータレート、及び１０ｇｂ／ｓの第２のデータレートをサポートする本発明の好ましい実施形態では、ＷＡＤＭは４つのＦＢＧ及び４つの薄膜フィルタを有する。２００ＧＨｚの有効な帯域幅をもつ従来の薄膜フィルタ要素を用いるために、隣接する対のＦＢＧの各々及び隣接する対の薄膜フィルタの各々は、２００ＧＨｚの間隔の特性波長をもつように選択される。
【００１４】
ＦＢＧの帯域幅及び分散特性は、第１及び第２のデータレートの両方で動作できるように選択される。特に、各ＦＢＧは０．４５ｎｍ（ナノメータ）について有効な帯域幅（すなわち、１０ｄＢ以下の帯域幅を介した電力差によって反射される帯域幅）をもつように選択される。各ＦＢＧはさらに、特性波長の上下０．１ｎｍ以下の波長において、所定の基準値から約１５０ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ（ナノメータ）以下に変動する分散値とともに選択され、かつ、その特性波長から０．１ｎｍを超える波長において、約２０，０００ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ2（平方ナノメータ）以下のレートにおける１５０ｐｓ／ｎｍより上に増加する変動とともに選択される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理を表すものであり、多重チャネルＷＤＭ信号における最大４チャネルに関連する光信号を分岐するために形成された波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）１００を示している。ＷＤＭ信号はＷＡＤＭ１００の光サーキュレータ１３０に入力１０２を介して入力する。
【００１６】
光サーキュレータ１３０は、入力１０２において受信した光信号をリンク１１６に転送し、かつ受信した光信号をリンク１１６を介してリンク１１４に転送するように機能する。光サーキュレータ１３０は非対称のサーキュレータであり、受信した光信号をリンク１１４を介して入力１０２に転送するようには機能しない。このような非対称のサーキュレータはよく知られた技術であり、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ及びその他のメーカから市販品として入手できる。
【００１７】
図１の光サーキュレータ１３０は、入力１０２からのＷＤＭ信号をリンク１１６を介してファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１３２，１３４，１３６及び１３８に転送する。ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５及びλ７に対してほぼ中心となるチャネルによって搬送される光信号に応答する。
【００１８】
ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ、Ｃｏｒｎｉｎｇ、住友電気工業から入手できるタイプのものである。本発明における適用を最適にするために、帯域幅及び分散特性を示すＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８についてはさらに後述する。
【００１９】
リンク１１６上で受信したＷＤＭ信号について、ＦＢＧ１３２は、波長λ１をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１５を介してＦＢＧ１３４に渡すように動作する。同様に、ＦＢＧ１３４は、波長λ３をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１７を介してＦＢＧ１３６に渡すように動作する。
【００２０】
ＦＢＧ１３６は、波長λ５をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１９を介してＦＢＧ１３８に渡すように動作する。ＦＢＧ１３８は、波長λ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分を出力１０４に渡すように動作する。
【００２１】
ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の動作の結果、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された入力ＷＤＭ信号の信号成分は、リンク１０４に達するＷＤＭ信号から取り除かれる。これら取り除かれた信号成分はＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８によって反射されてサーキュレータ１３０に戻され、サーキュレータ１３０はその反射信号を薄膜フィルタ１２０に向ける。他のＷＤＭ信号成分はＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８によって反射されず、ＷＡＤＭ１００を通過して出力１０４を介して送信される。
【００２２】
薄膜フィルタ１２０は、薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）１２２，１２４，１２６，及び１２８を有する。ＴＦＦＥは市販品として、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ，Ｃｏｒｎｉｎｇ，及びＤｉＣｏｎ Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓ Ｉｎｃから入手できる。他の光信号逆多重化デバイス（例えば、スター型結合器）も薄膜フィルタ１２０の代わりに本発明において使用することができる。薄膜フィルタ１２０に関連する低コスト及び挿入損失特性は、逆多重化デバイスを特に適切に選択すべきであることを示している。
【００２３】
ＴＦＦＥ１２２，１２４，１２６，及び１２８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された光信号に応答する。例えば、ＴＦＦＥ１２８は波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルにおける取り除かれた信号成分をリンク１２１を介して受信すると、λ７に関連する成分を出力１０６を介して送信し、残りの信号成分をリンク１２３を介してＴＦＦＥ１２６に反射するように動作する。
【００２４】
同様に、ＴＦＦＥ１２６はλ５に関連する成分を出力１１０を介して送信し、残りの信号成分をリンク１２５を介してＴＦＦＥ１２４に反射するように動作する。ＴＦＦＥ１２４はλ３に関連する成分を出力１０８を介して送信し、波長λ１に関連する最終的な残りの信号成分をリンク１２７を介してＴＦＦＥ１２２に反射するように動作する。ＴＦＦＥ１２２はこの波長λ１に関連する最終的な信号成分を出力１１２を介して送信する。したがって、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルにおけるＷＤＭ信号成分は、出力１１２，１０８，１１０及び１０６においてＷＤＭ入力信号から分岐される。
【００２５】
さらに、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルにおける反射信号について、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、隣接するチャネルに関連する信号成分も各々反射する。例えば、信号のドリフト及びジッタは、通常の場合に隣接チャネルのエッジにおける波長の信号成分を反射されたチャネルのエッジにおける信号と重複させる。これらの重複した信号成分は隣接チャネルクロストークを持ち込み、そのクロストークは反射された信号を低減する。
【００２６】
図１の実施形態において、隣接チャネルクロストークは、次の段階におけるＴＦＦＥ１２２，１２４，１２６，及び１２８によるフィルタ処理の実行の結果低減される。図６は、図１の実施形態の結果を表す代表的なＦＢＧ反射特性６３２及び代表的なＴＦＦＥ送信特性６３６を示している。特性６３２及び６３６はそれぞれＦＢＧ及びＴＦＦＥに関連し、それらの各々は１５３３．６ｎｍの固有の波長６４２をもつ信号にフィルタ処理される。この例は、様々な固有の波長をもつ他のＷＤＭ信号にも容易に適用することができる。
【００２７】
特性６３４は、信号のドリフト又はジッタの結果としてシフトしたＦＢＧ特性６３４を示している。このドリフト又はジッタは、例えば、チャネルエッジ６４８において約１０ｄＢの隣接チャネルクロストークの増加（固有の波長６４２から５０ＧＨｚ）を生じる。チャネルエッジ６４８を超えた場合には、ＴＦＦＥ特性６３６は送信損失の増加を呈する。
【００２８】
例えば、固有の波長６４２から約１．４ｎｍ（又は、固有の波長６４２から約１００ＧＨｚ）に広がる波長６４７及び６４６以上においては、ＴＦＦＥ特性６３６に−１０ｄＢのレベル減衰が見られる。このように、チャネルエッジ６４８以上においては、ＴＦＦＥが示す特性６３６によって送信される隣接チャネルクロストークは減衰されることになる。
【００２９】
ＷＡＤＭによって分岐され、挿入され、又はＷＡＤＭを通過するＷＤＭ信号はまた、挿入損失をこうむりやすい。例えば、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の１つによりＷＤＭ信号が反射又は送信されることで、約０．２ｄＢの挿入損失を受ける。薄膜フィルタ要素１２２，１２４，１２６，及び１２８の１つによりＷＤＭ信号が送信されることで、約１．５ｄＢの挿入損失を受ける。薄膜フィルタ要素１２２，１２４，１２６，及び１２８の１つによりＷＤＭ信号が反射されることで、約０．７ｄＢの挿入損失を受ける。さらに、サーキュレータ１３０により各ポートごとに約０．６ｄＢの信号損失を受ける。
【００３０】
図１のＷＡＤＭ１００は、分岐されるＷＤＭ信号の各々に作用するフィルタ要素の数を同じにすることによって、分岐されるＷＤＭ信号の各々による挿入損失を最小にするように配置される。与えられる固有の波長λ１，λ３，λ５，及びλ７において、一連のＴＦＦＥ１２８，１２６，１２４及び１２２からなるＴＦＦＥの位置、並びに、一連のＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８からなるＦＢＧの位置の関係は、サーキュレータ１３０に対して逆になる。
【００３１】
例えば、波長λ１に関連する信号は、ＦＢＧ１３２によって反射され、ＴＦＦＥ１２２によって送信される。その結果、波長λ１に関連の分岐される信号は、サーキュレータ１３０と出力１１２との間において、５つの要素（ＦＢＧ１３２並びに薄膜要素１２８，１２６，１２４及び１２２）の影響を受ける。図１のＷＡＤＭ１００により分岐されるＷＤＭ信号の各々における影響される要素数及び挿入損失の概算値を次の表に示す。
【表１】
【００３２】
図１の実施形態において、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８並びにＴＦＦＥ１２８，１２６，１２４及び１２２は、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルをフィルタ処理するように選択される。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７は、２００ＧＨｚの波長間隔をもって選択される。図６に示すように、この波長間隔は薄膜フィルタの送信特性６３６は約１．６ｎｍ又は２００ＧＨｚの有効な−１０ｄＢ帯域幅（波長６４６及び６４７によって制限される帯域幅）をもっている。２００ＧＨｚのフィルタ間隔もまた、コヒーレントクロストークの影響を最小にするのに役立つ。
【００３３】
コヒーレントクロストークは、ある信号の複数のコピーが１つの信号に合成される場合に発生する。図１のＷＡＤＭ１００において、例えば、波長λ５を中心とする信号成分は、ＦＢＧ１３２及び１３４によって反射された後に、残りの信号がＦＢＧ１３６によって完全に反射される。
【００３４】
ＦＢＧ１３２及び１３４は信号路においてＦＢＧ１３６より前にあるので、ＦＢＧ１３２によって反射されるどの信号成分もＦＢＧ１３４によって反射される信号成分よりも進んだ位相をもつことになる。また、ＦＢＧ１３４によって反射されるどの信号成分もＦＢＧ１３６によって反射される信号成分よりも進んだ位相をもつことになる。３つの成分はフィルタ１２０に到達する前に再合成するので、異なる位相の信号成分で再合成された信号はコヒーレントクロストークを呈する。
【００３５】
２００ＧＨｚを隔てて固有の波長をもつ隣接ＦＢＧであるＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の間隔によって、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の１つに関連する極めてわずかな信号が隣接するＦＢＧによって反射される。図５に示すように、固有の波長から５０ＧＨｚ（例えば、固有の波長５１３から波長５１５の距離）だけ離れたＦＢＧによって反射される信号は、−４０ｄＢ近くまで電力が減衰される。
【００３６】
図１のＷＡＤＭ１００におけるＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は２００ＧＨｚの間隔で固有の周波数をもっているにもかかわらず、５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの間隔で固有の周波数をもっているＷＤＭ信号は、適切に選択された固有の波長において複数のＷＡＤＭフィルタを順序よく合成することによって効果的にフィルタ処理される。図８にそのような合成の効果を示す。
【００３７】
図８において、ＷＤＭ信号８０２は５０ＧＨｚ間隔の固有の波長をもち、ＷＤＭ信号８０４は１００ＧＨｚ間隔の固有の波長をもっている。例えば、５０ＧＨｚ間隔をもつスペクトル８０３上のＷＤＭ信号８０２は、λ１からλ１６までの波長を中心とする１６チャネルを発生する。一方、１００ＧＨｚ間隔をもつスペクトル８１３上のＷＤＭ信号８０４は、λ２，λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２，λ１４及びλ１６の波長を中心とする８チャネルを発生する。
【００３８】
ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２は、スペクトル８０３及び８１３に関連するＷＤＭチャネルからの信号をフィルタ処理するために用いられる。ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２の各々は、２００ＧＨｚの固有の波長間隔をもつＷＤＭチャネルに関連するフィルタを組み込む。例えば、ＷＡＤＭ８０６は、固有の波長λ２，λ６，λ１０及びλ１４に関連するチャネルスペクトル８０７に応答するフィルタを組み込む。
【００３９】
まとめて言えば、ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２は、それぞれのチャネルスペクトル８０７，８１１，８０５及び８０９に応答するフィルタを組み込む。これらのチャネルスペクトルは、波長λ２，λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２，λ１４及びλ１６を中心とするチャネルスペクトル８１３、並びに波長λ１からλ１６までを中心とするチャネルスペクトル８０３をともに含んでいる。
【００４０】
図８に示すように、チャネルスペクトル８０３及び８１３は、ＷＤＭ信号８０２及び８０４における低い周波数チャネルを含むように選択される。クラッドモード共振は固有の波長に関連する下側の波長においてＦＢＧ反射率を生成する（Ｒｏｍａｎ Ｋａｓｈｙａｐ著「Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ」；Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９９，１５９ページを参照）ので、このような最も低いチャネルの選択はクラッドモード共振の累積を低減するのに役立つ。
【００４１】
図１の実施形態に関する本発明の第２の実施形態において、図２はＷＤＭ信号における最大４チャネルに関連する光信号を挿入するために形成されたＷＡＤＭ２００を示している。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルに関するＷＤＭ信号は、入力２１２，２０８，２１０及び２０６においてそれぞれ挿入される。ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８は、それぞれ入力２１２，２０８，２１０及び２０６に接続されて、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連する各自の信号を送信する。ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８は、それぞれの波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連しないＷＤＭ信号を反射するように作用する。
【００４２】
したがって、波長λ１に関連するＷＤＭ信号は、リンク２２７を介してＴＦＦＥ２２２によって送信され、それぞれリンク２２５，２２３及び２２１を介してＴＦＦＥ２２４，２２６及び２２８によって反射され、リンク２１４を介して光りサーキュレータ２３０に達する。同様に、波長λ３に関連するＷＤＭ信号は、リンク２２５を介してＴＦＦＥ２２４によって送信され、それぞれリンク２２３及び２２１を介してＴＦＦＥ２２６及び２２８によって反射され、リンク２１４を介して光りサーキュレータ２３０に達する。
【００４３】
さらに、波長λ５及びλ７に関連するＷＤＭ信号は、ＴＦＦＥ２２６及び２２８によってそれぞれ送信される。この場合において、ＴＦＦＥ２２６によって送信されるＷＤＭ信号はさらにＴＦＦＥ２２８によって反射され、波長λ５及びλ７に関連するＷＤＭ信号は、両方ともにリンク２２１及び２１４上を進んで光りサーキュレータ２３０に達する。
【００４４】
光サーキュレータ２３０は、すでに述べた図１の光サーキュレータ１３０と同じタイプの非対称サーキュレータである。非対称サーキュレータであるので、光サーキュレータ２３０は出力２０４で受信するいかなる光信号もリンク２１４に転送するようには作用しない。
【００４５】
ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８によって反射されて光サーキュレータ２３０に送られた信号は、次にリンク２１６を介してＦＢＧ２３２に送られる。ＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルに関連する信号を反射するように形成されている。
【００４６】
波長λ１に関連する信号は、サーキュレータ２３０に達するとリンク２１６を介してＦＢＧ２３２に送信され、そこでＦＢＧ２３２によって反射されてリンク２１６に戻され、サーキュレータ２３０を通って出力２０４に送られる。同様に、波長λ３に関連する信号は、リンク２１６及び２１５を介しＦＢＧ２３２を通ってＦＢＧ２３４に送信され、そこでＦＢＧ２３４によって反射されてリンク２１５及び２１６に戻され、ＦＢＧ２３２及びサーキュレータ２３０を通って出力２０４に送信される。
【００４７】
波長λ５及びλ７に関連する信号は、それぞれＦＢＧ２３６及び２３８によっって反射される。波長λ７に関連する信号はＦＢＧ２３６を通ってリンク２１９を介してＦＢＧ２３８によって反射される。波長λ５及びλ７に関連する信号は、さらにリンク２１７を介してＦＢＧ２３４を通り、リンク２１５を介してＦＢＧ２３２を通り、リンク２１６を介してサーキュレータ２３０を通って出力２０４に送信される。
【００４８】
ＷＤＭ信号は入力２０２においてＷＡＤＭ２００に入力される。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連する信号はＷＤＭ入力信号に挿入されるように作用されるので、入力２０２におけるＷＤＭ信号はこれらの波長を中心とするチャネルにおける信号成分を本来的に含んでいない。その結果、ＷＤＭ入力信号は、本質的に変わらないリンク２１９，２１７，２１５及び２１６を介してＦＢＧ２３８，２３６，２３４及び２３２を通り、さらにサーキュレータ２３０を通って出力２０４に至る。
【００４９】
しかしながら、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルの信号が入力２０２におけるＷＤＭ信号に存在する場合には、これらの信号はＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８によってそれぞれ本質的に反射されて入力２０２に戻り、これにより起点となる入力２０２においてＷＤＭ信号から除去される。このように２つの場合において、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルの信号は、薄膜フィルタ２２０を介して出力２０４におけるＷＤＭ信号に効果的に挿入される。
【００５０】
図１のＷＡＤＭ１００と同様に、図２のＷＡＤＭ２００は、挿入される信号の各々に作用するフィルタ要素の数を同じにすることによって、挿入される信号に対する挿入損失を最小にするように配置される。図２のＷＡＤＭ２００により挿入されるＷＤＭ信号の各々における影響される要素数及び挿入損失の概算値を次の表に示す。
【表２】
【００５１】
比較の方法によれば、チャネルを通る信号（すなわち、信号の流れに対して分岐も挿入もされない信号）は、約２．０ｄＢの挿入損失を累積するサーキュレータ２３０の２つのポートと同様に、例えば４個のＦＢＧ２３８，２３６，２３４及び２３２を通って送信される。
【００５２】
図１及び図２の実施形態において、ＦＢＧ及び関連するＴＦＦＥの数を増加することも又は減少することも可能である。さらに、図１及び図２の実施形態のＷＡＤＭを一緒にして使用することも可能である。例えば、ＷＡＤＭネットワークへの信号の挿入とＷＡＤＭネットワークからの信号の分岐との合成も可能である。
【００５３】
図３は配置の一例である合成ＷＡＤＭ３００を示している。合成ＷＡＤＭ３００は、入力３０６Ａ，３０８Ａ，３１０Ａ，及び３１２ＡにおいてＷＤＭ信号を挿入するためのＷＡＤＭ３０１、並びに、出力３０６Ｄ，３０８Ｄ，３１０Ｄ，及び３１２ＤにおいてＷＤＭ信号を分岐するためのＷＡＤＭ３０３を備えている。ＷＡＤＭ３００はまた、ＷＡＤＭ３０１と３０３との間に挿入された光増幅器（ＯＡ）３０５を備えている。
【００５４】
これらのＷＡＤＭは、一般的にかなりの長さ（例えば、数１０キロメータ）の距離をファイバ媒体で相互接続されているので、ＷＡＤＭ３００に到達しＷＡＤＭ３００を通って伝送するＷＤＭ信号は、処理に先だって増幅する必要がある。ＯＡ３０５は、前の期間から受信しＷＡＤＭ３００を通って次の光ファイバの期間に伝送する通過信号、ＷＡＤＭ３０１によって挿入されて次の期間に伝送する信号、及び前の期間から受信しＷＡＤＭ３０３によって分岐される信号を増幅するために用いられる。
【００５５】
必要とするＯＡの数を最小にする（これによりコストが低減する）ために、単一のＯＡ３０５がＷＡＤＭ３０１と３０３との間に挿入される。この場合の構成において、通過信号、挿入される信号、及び分岐される信号は、移動における最適な点で各々増幅されることが望ましい。
【００５６】
しかしながら、ＷＤＭ信号が挿入されるＷＡＤＭ３０１は、ＷＤＭ信号が分岐されるＷＡＤＭ３０３よりも上流にあるので、挿入される信号に関連するＷＤＭチャネルは、一般的に、分岐される信号に関連するチャネルから分離しなければならない。さもなければ、ＷＡＤＭ３０１によって挿入されたチャネルが、ＷＡＤＭ３０３によってすぐに分岐されてしまう。
【００５７】
実際においては、この制約は、出力３０４より下流に追加ＷＡＤＭ・ＳＵ３００を挿入することによって克服することができる。下流のＷＡＤＭ・ＳＵ３００は、ＷＤＭ信号を分岐する上流のＷＡＤＭ３０３の後にＷＤＭ信号を挿入するので、下流のＷＡＤＭ・ＳＵ３００は、上流の分岐ＷＡＤＭ３０３によって分岐された信号に関連するチャネルの信号を挿入することになる。
【００５８】
図４は、図３のＷＡＤＭ・ＳＵ３００を用いるＷＡＤＭネットワーク４００を示している。ＷＡＤＭネットワーク４００はＷＤＭターミナル４０２及び４０４によって終端される。光信号はターミナル４０２の光マルチプレクサ４０１によって多重化されて、ファイバ光リンク４１３を介してターミナル４０４に転送されるＷＤＭ信号に整形される。
【００５９】
ターミナル４０４において、光デマルチプレクサ４０３はリンク４１３を介して受信したそのＷＤＭ信号を逆多重化して、ターミナル４０２において多重化された光信号を再生する。さらにターミナル４０４もまた、光信号を多重化して光リンク４１５を介してターミナル４０２の光マルチプレクサ４０３に転送するＷＤＭ信号を整形するための光マルチプレクサ４０１を備えている。この方法により、光信号は分離したファイバ光リンク４１３及び４１５を介して２つの方向に送られる。
【００６０】
光ターミナル４０２はまた、光増幅器４０５及び４０７を組み込んで、ターミナル４０２の光マルチプレクサ４０１によって送信されるＷＤＭ信号を増幅し、ターミナル４０２の光デマルチプレクサ４０３によって受信されるＷＤＭ信号を増幅する。ターミナル４０４の光増幅器４０５及び４０７は、それぞれターミナル４０４の光マルチプレクサ４０１及びターミナル４０４のデマルチプレクサ４０３と同じ機能を遂行する。
【００６１】
光リンク４１３及び４１５は各々数１０キロメータに及び、光リンク４１３及び４１５上で相当の信号損失が発生する。このため、光リンク４１３及び４１５に沿って、複数の光リピータ４０８が指定スパン長（例えば、約８０キロメータ）ごとに配置されて、ＷＤＭ信号を再発生する。光リピータ４０８は光増幅器４０６を備えており、ターミナル４０２及び４０４の光増幅器４０５及び４０７と類似した動作をする。
【００６２】
複数のＷＡＤＭターミナル４１０もまた光リンク４１３及び４１５に沿って配置され、特定のＷＤＭチャネルからＷＤＭ信号を選択的に挿入又は分岐する。ＷＡＤＭターミナル４１０は光リンク４１３及び４１５の各々についてＷＡＤＭ４１２を備えている。光リピータ４０８における光信号の再発生にもかかわらず、信号対ノイズの低下はＷＡＤＭターミナル４１０とともに使用できるスパンの絶対数を制限する。
【００６３】
経験から言えることは、ＷＡＤＭターミナル４１０がＷＡＤＭネットワーク４００において使用できるのは、ＯＣ１９２データレートが６又はそれより小さいスパンを光リンク４１３及び４１５に沿って有する場合である。より長いスパンについては、光信号を電気信号に変換するハードウェアが必要である。その電気信号はこの後の送信において光フォームに再変換される。
【００６４】
長距離の光ファイバ上を高いデータレートで送信する場合には、光ファイバ送信に固有の信号分散の影響を軽減するために分散補償技術を用いる必要がある。例えば、少なくとも６０キロメータのネットワークスパンを介してＯＣ１９２の送信をする場合には、信号は９５パーセントのスパン損失補償を手当されなければならない（言い換えれば、送信される信号において９５パーセントの信号分散の低下が発生する）。
【００６５】
例えば、ネットワーク４００においては、光リンク４１３に沿った９５パーセントのスパン損失分散補償は、ターミナル４０２内のＯＡ４０６における３５パーセントの前補償、リピータ４０８内のＯＡ４０６及びＷＡＤＭターミナル４１２における９５パーセントの補償、並びにターミナル４０４内のＯＡ４０７における６０パーセントの後補償を導入することによって実現することができる。
【００６６】
図３に示すように、ＯＡ３０５はその信号路内の分散補償ファイバ（ＤＣＦ）３０７を組み込むことによって分散補償を実現する。ＤＣＦ３０７は、先の及び後のネットワークスパンを介したＷＤＭ信号の送信から発生するポジティブ信号分散に対して補償するためにネガティブ信号分散を導入する。ＤＣＦ３０７に使用されるタイプのＤＣＦはよく知られており、かつ市販品として、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ及びＣｏｒｎｉｎｇから入手できる。
【００６７】
チャネルは、ＯＡ３０５からほんのわずかな距離にあるＷＡＤＭ３０１によって挿入され、チャネルはまた、ＯＡ３０５からほんのわずかな距離にあるＷＡＤＭ３０３によって分岐されるので、ＯＡ３０５は、挿入されたチャネル及び分岐されたチャネルにおける分散に対して過剰補償をする。
【００６８】
この過剰補償の影響を低減するために、ＷＡＤＭ３０１内の単一モードファイバ３０９は、薄膜フィルタ３２０Ａとサーキュレータ３３０Ａとの間に配置されて、挿入されたチャネルに対する信号路における追加ポジティブ分散を採り入れる。同様に、ＷＡＤＭ３０３内の単一モードファイバ３１１は、薄膜フィルタ３２０Ｄとサーキュレータ３３０Ｄとの間に配置されて、分岐されたチャネルに対する信号路における追加ポジティブ分散を採り入れる。
【００６９】
このことに代わって又はこのことに加えて、ＷＡＤＭ３０１内のＦＢＧ３３２Ａ，３３４Ａ，３３６Ａ及び３３８Ａ、並びに、ＷＡＤＭ３０３内のＦＢＧ３３２Ｄ，３３４Ｄ，３３６Ｄ及び３３８Ｄは、挿入されたＷＤＭ信号並びに分岐されたＷＤＭ信号にそれぞれポジティブ分散を加算するように設計される。
【００７０】
例えば、単一モード光ファイバを介して伝送しているＯＣ１９２信号について、図３のＷＡＤＭ３０１は約６５０ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ（ナノメータ）のポジティブ分散を組み込む必要があり、またＷＡＤＭ３０３は約４５０ｐｓ／ｎｍのポジティブ分散を組み込む必要がある。
【００７１】
これらの量のうち、分散の約２５０ｐｓ／ｎｍは、図１のＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８、並びに図２のＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８によって直接に生成される。望ましい分散レベルに達するために、ポジティブ分散の４００ｐｓ／ｎｍが単一モードファイバ３０９によって加算され、ポジティブ分散の２００ｐｓ／ｎｍが単一モードファイバ３１１によって加算される。
【００７２】
本発明の目的は、第１のデータレート若しくは第２のデータレートのいずれかにおいて、送信される光信号を搬送できる複数のＷＡＤＭチャネルの挿入又は分散を可能にすることである。本発明において使用されるＦＢＧ及び関連するＴＦＦＥの選択された特性は、この目的を達成するための鍵である。
【００７３】
例えば、図５は、図１、図２及び図３に示した実施形態において使用されたＦＢＧにおける反射特性及び送信特性を示している。図５に表示されたＦＢＧは、例えばＯＣ４８ＷＤＭ信号をフィルタ処理するのに用いられる。ＯＣ４８ＷＤＭ信号は、５０ＧＨｚの間隔をもつチャネルにおいて、約２．５ギガビットのレートで送信される。これは、ＯＣ１９２ＷＤＭ信号が１００ＧＨｚの間隔をもつチャネルにおいて、約１０ギガビットのレートで送信されるのと同じである。
【００７４】
この実施形態はまた、もっと低いデータレートで送信される信号（例えば、６２２メガビットで動作するＯＣ１２、及び１５５メガビットで動作するＯＣ３）をフィルタ処理するのにも用いられる。
【００７５】
図５において、ＦＢＧ反射特性５０２及び５０４は、図３の挿入ＷＡＤＭ３０１及び分岐ＷＡＤＭ３０３に関連するＦＢＧとそれぞれ等価であることを示している。その特性は、反射帯域幅内又は反射帯域幅近傍の選択された波長において、入力信号電力と比較した反射信号の相対電力を表している。同様に、挿入ＷＡＤＭ３０１及び分岐ＷＡＤＭ３０３に関連するＦＢＧ送信特性５０６及び５０８は、選択された波長において入力信号電力と比較した送信信号の相対電力を表している。
【００７６】
図５の特性で示されるＦＢＧによって送信されたＷＤＭ信号又は反射されたＷＤＭ信号における有効な信号帯域幅は、関連する入力信号の電力に対して反射される電力又は送信される電力が１０ｄＢに低下する波長によって区分される。したがって、図５における有効な送信帯域幅５１２は約０．４５ｎｍであり、有効な反射帯域幅５１４は約０．４ｎｍである。
【００７７】
ＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートの両方で機能するために、これらの有効な帯域幅は、低めのデータレート（例えば、約０．４ｎｍだけわずかに離れたＯＣ４８チャネル）をもつ近傍のチャネルからの隣接チャネルクロストークを回避するに十分なほど狭いことが必要である。さらに、これらの有効な帯域幅は、高めのデータレートをもつ信号（例えば、約０．８ｎｍだけわずかに離れたチャネルにおいて搬送されるＯＣ１９２信号）の部分を捕らえるに十分なほど広いことが必要である。
【００７８】
適切なＦＢＧ帯域幅は、様々な有効ＦＢＧ帯域幅における両方の信号レートについての信号電力ペナルティを解析することによって選択することが可能になる。信号品質の解析において使用される電力ペナルティはよく知られた技術である（Ｈａｒｒｙ Ｊ．Ｒ．Ｄｕｔｔoｎ著「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」；Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，１９９８，４０３，４０４ページを参照）。信号品質の通常の測定は、信号対ノイズ比及び内部シンボル干渉を含んでいる。
【００７９】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、様々な有効帯域幅におけるＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートのそれぞれに対するＦＢＧ電力ペナルティを示している。その電力ペナルティは、ＦＢＧに入力されるＷＤＭ信号内の様々な送信欠陥の存在によって影響を受ける。
【００８０】
これらの入力信号の欠陥は、自己位相変調／相互位相変調（ＳＰＭ／ＸＰＭ）ペナルティ、内部シンボル干渉に関する前置ＦＢＧ電力ペナルティ測定によって特徴づけられる。ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティは、例えば、分散特性に含まれるＷＤＭシステム特性の変化、システム構造、信号チャープ（ｃｈｉｒｐ）、及び信号電力によって影響を受ける。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、ＦＢＧ電力ペナルティはＳＰＭ／ＸＰＭペナルティとともに非直線的に変化する。
【００８１】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、ＦＢＧ電力ペナルティは有効帯域幅及びＳＰＭ／ＸＰＭペナルティの機能として示されている。ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティはペナルティなし（チャープなし）から２．０ｄＢのペナルティまでの入力信号範囲の中に存在する。
【００８２】
図７（Ａ）において、ＯＣ４８信号レートに対するＦＢＧ電力ペナルティの増加は、上側限界の帯域幅における隣接チャネルからのクロストークの結果、及び下側限界の信号スペクトルの損失の結果を反映する。同様に、図７（Ｂ）において、ＯＣ１９２信号レートに対するＦＢＧ電力ペナルティの増加は、下側限界の信号スペクトルの損失の結果を反映する。
【００８３】
ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティが２．０ｄＢの場合には、約０．３８ｎｍの有効帯域幅は、ＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートの両方における全体的な電力ペナルティを最小にすることは明らかである。ＯＣ１９２信号は、与えられたＷＤＭネットワークにおいて、ＯＣ４８信号より高いＳＰＭ／ＸＰＭペナルティを累積しようとし、また、ＦＢＧは大きなドリフト及びジッタを受けるので、約０．４５ｎｍ（約５４ＧＨｚ）の有効帯域幅７２４が幾分大きいほど全体の性能をより向上できることが経験から言える。
【００８４】
ＯＣ１９２信号レートについては、信号分散は臨界の結果を生む。図３に示すように及び上記したように、挿入ＷＡＤＭ３０１に導入された信号に対する分散、及び分岐ＷＡＤＭ３０３において分岐された信号に対する分散は、様々な手段によってわずかに調整することができる。
【００８５】
しかしながら、反射帯域幅を介して強く変化する分散をＦＢＧが典型的に示す場合に、わずかな条件を処理するだけでは不十分である。例えば、ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティが増加すると、エッジ波長において分散が急激に増加することが経験から言える。
【００８６】
このような変化の影響は適切に制限する必要がある。図９は、本発明の要求を満たすための適切な制限をもつ分散テンプレートを示している。約０．４５ｎｍの有効帯域幅をもつＦＢＧによって反射されたＯＣ１９２信号について、テンプレートのグラフは、ＦＢＧ電力ペナルティ（関連するＳＰＭ／ＸＰＭペナルティを含む）が２．０ｄＢより大きくないような帯域幅を介したわずかな値からの分散変動内の許容できる制限を示している。
【００８７】
許容できる分散制限は、制限９１０によって示される。制限９１０は、ＦＢＧの指標波長９０４の０．０５ｎｍ内において反射された波長に適用できる領域９０８を定義する。領域９０８内において、分散は、わずかなＦＢＧ分散値９０２（例えば、２５０ｐｓ／ｎｍ）から１５０ｐｓ／ｎｍ以下の範囲で変化する。領域９０８を超えて反射された波長については、１５０ｐｓ／ｎｍの制限は、２０，０００ｐｓ／ｎｍ2以下のレートで、領域９０８のエッジ９０７及び９０９から増加する。
【００８８】
ＦＢＧ分散変化は、様々なＦＢＧの経年変化の影響の結果として実際に増加する。制限９１０の境界内において性能を維持するために、ガード帯域制限９１２が新たに製造されるＦＢＧのために確立される。図９に示す例において、ガード帯域制限９１２は、ＦＢＧの中心波長９０４の０．１ｎｍ内において反射された波長に適用できる領域９０６を定義する。
【００８９】
領域９０６内において、分散は、わずかなＦＢＧ分散値９０２から１５０ｐｓ／ｎｍ以下の範囲で変化する。領域９０６を超えて反射された波長については、１５０ｐｓ／ｎｍの制限は、２０，０００ｐｓ／ｎｍ2以下のレートで、領域９０６のエッジ９０３及び９０５から増加する。様々な他のガード帯域制限が、ＦＢＧの経年変化の影響をもつ実例に応じて確立される。
図９の分散テンプレートに従ったＦＢＧにおける分散特性のいくつかの例を図１０に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＷＡＤＭ信号から光チャネルを分岐する本発明の第１の実施形態を示す図。
【図２】 ＷＡＤＭ信号に光チャネルを挿入する本発明の第２の実施形態を示す図
【図３】 図１及び図２における第１及び第２の実施形態の両方で用いるＷＡＤＭを示す図。
【図４】 ＷＤＭネットワークにおいて図３のＷＡＤＭがどのように配置されるかを示す図。
【図５】 図１〜図４の実施形態で用いられるファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）における普通の反射スペクトル及び送信スペクトルを示す図。
【図６】 図１〜図４の実施形態で用いられるＦＢＧ及び薄膜フィルタにおける反射スペクトルの比較を示す図。
【図７】 ＯＣ１９２及びＯＣ４８において本発明で使用されたＦＢＧに対するＳＰＭ／ＸＰＭのペナルティを示す図。
【図８】 一連のＯＣ１９２チャネル及びＯＣ４８チャネルを挿入又は分岐するのに多重ＷＡＤＭがいかに使用されるかを示す図。
【図９】 波長に対するＦＢＧ分散レベルの限界を示す図。
【図１０】 図１〜図４の実施形態において使用される代表的なＦＢＧにおける分散レベルを示す図。
なお、各図において同等の構成要素は下位２桁の識別番号を共有する（例えば、図１のＦＢＧ１３２と図２のＦＢＧ２３２は同じものである）。
【符号の説明】
１００，２００，３０１，３０３ 波長挿入／分岐マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）
１０２，２０２，２０６，２０８，２１０，２１２，３０２，３０６Ａ，３０８Ａ，３１０Ａ，３１２Ａ 入力
１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，２０４，３０４，３０６Ｄ，３０８Ｄ，３１０Ｄ，３１２Ｄ 出力
１１４，１１５，１１６，１１７，１１９，１２１，１２３，１２５，１２７，２１５，２１６，２１７，２１９，２２１，２２３，３３５，２２７，３５１，３５３，４１３，４１５ リンク
１３０，２３０，３３０Ａ，３３０Ｄ 光サーキュレータ
１３２，１３４，１３６，１３８，２３２，２３４，２３６，２３８，３３２Ａ，３３４Ａ，３３６Ａ，３３８Ａ，３３２Ｄ，３３４Ｄ，３３６Ｄ，３３８Ｄ ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
１２０，２２０，３２０Ａ，３２０Ｄ 薄膜フィルタ
１２２，１２４，１２６，１２８，２２２，２２４，２２６，２２８ 薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）
３０５，４０５，４０６，４０７ 光増幅器
３０７ 分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
３０９，３１１ 単一モードファイバ
４００ 波長挿入／分岐マルチプレクサネットワーク
４０１ 光マルチプレクサ
４０２，４０４，４１０ 波長分割多重（ＷＤＭ）ターミナル
４０３ 光デマルチプレクサ
４０８ 光リピータ
５０２，５０４ 反射特性
５０６，５０８ 送信特性
５１２ 有効送信帯域幅
５１３，６４２ 固有の波長
５１４ 有効反射帯域幅
５１５，６４６，６４７ 固有の波長から離れた波長
６３２，６３４ ＦＢＧ特性
６３６ ＴＦＦＥ特性
６４８，９０３，９０５，９０７，９０９ チャネルエッジ
６４９ 隣接チャネルクロストーク
７２２，７２４ 有効帯域幅
８０２，８０４，８０６，８０８，８１０，８１２ 波長分割多重（ＷＤＭ）信号
８０３，８０５，８０７，８０９，８１１，８１３ スペクトル
９０８ 領域
９１０ 限界
９１２ ガード帯域限界
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長分岐／挿入マルチプレクサ及びそれに使用するフィルタ要素に関し、特に、複数のデータ送信レートの１つにおいて各々操作が可能な光チャネルからのディジタル光信号を分岐／挿入することが操作できる光波長分岐／挿入マルチプレクサ及びそれに使用するフィルタ要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広帯域通信ネットワークは、音声、データ及びマルチメディア情報の増加する量を伝送できるように形成されてきている。これらの増加する量の需要を実現するために、このようなネットワークは光通信システム技術を用いて改良されてきている。例えば、光波長分割多重（ＷＤＭ）技術は、単一の光ファイバで異なる波長を転送する数ダースの通信チャネルをサポートするために使用できる。
【０００３】
ＷＤＭ光ネットワークにおいて、波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）は、これらのネットワークを通過する中間点におけるＷＤＭチャネルを選択的にするために使用されてきた（例えば、Ｃ．Ｒａｎｄｙ Ｇｉｌｅｓ等の「光波通信ネットワークにおける波長分岐／挿入マルチプレクサ」ベル研技報、２０７〜２２９ページ、１９９９年、１月〜３月を参照）。
【０００４】
例えば、ＷＡＤＭは光マルチプレクサ／光デマルチプレクサの対を用いて構成され、最初はマルチチャネルＷＤＭ光信号を個々の光路上の個々のＷＤＭチャネルに分岐し、次に個々の光路上の信号を単一のマルチチャネルＷＤＭ光信号に再多重する。単一のチャネルＷＤＭ信号は、信号が再多重される前に、個々の光路の選択された数から分岐されるか、又は個々の光路の選択された数に挿入される。
【０００５】
あるいは、ＷＤＭ信号におけるチャネルの各々を分岐すること及び再多重することを避けるために、様々な光フィルタ技術がＷＡＤＭシステムにおいて用いられ、マルチチャネルＷＤＭ光信号において選択されたチャネルから分岐されるか、又は選択されたチャネルに挿入される。このようなフィルタ技術は、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、薄膜フィルタ及び導波グレーティングアレイを用いる。ＷＡＤＭにおけるこのようなフィルタ技術の使用が望ましいのは、ＷＤＭ信号における多くのチャネルのわずかなものが分岐されるか又は挿入されるときである。
【０００６】
光フィルタの特性は関連するＷＤＭ信号の特性に大きく左右される。例えば、１０ギガビット／秒で動作する同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）のＯＣ１９２チャネルは、少なくとも４８ＧＨｚの有効帯域幅をもつフィルタを必要とし、一方、２．５ギガビット／秒で動作するＳＯＮＥＴのＯＣ４８チャネルは、１０ＧＨｚの有効帯域幅をもつフィルタを必要とする。
【０００７】
さらに、ＯＣ１９２チャネルは１００ＧＨｚの間隔で選択されたチャネルををもつフィルタを必要とし、一方、ＯＣ４８チャネルは５０ＧＨｚの間隔で選択されたチャネルをもつフィルタを必要とする。その結果、１つのＷＤＭデータ送信レートにおいて使用可能なＷＡＤＭフィルタは、一般的に他のデータレートでは使用できない。
【０００８】
現在のＷＤＭシステムの中には、個々のチャネルが他のデータレートにおいて動作できるようにした高い融通性をもつものがある。例えば、１００ＧＨｚ間隔のＯＣ１９２チャネルは、５０ＧＨｚ間隔の２つのＯＣ４８チャネルによって置き換えられる。この高い融通性はＷＤＭシステムにおける能力の最大限の利用を可能にする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
今までのところ、このような融通性のあるシステムは各データレートにおける信号をフィルタ処理する専用のＷＡＤＭフィルタが使用されてきた。この方法は、コストが高くなる上、与えられるＷＡＤＭ信号に対するチャネルの選択における本来の融通性を低下させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１のデータレート又は第２のデータレートのいずれか１つにおいて、各々動作する複数のチャネルを分岐又は挿入するように形成された光波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）は、融通性が高い上コストが低い。ＷＡＤＭは光サーキュレータからなり、その光サーキュレータは１つのポートにおいて直列に相互接続された複数のＦＢＧに光学的に結合され、他のポートにおいて直列に相互接続された複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）に光学的に結合される。
【００１１】
ＦＢＧ及びＴＦＦＥの各々は、２以上のＷＤＭチャネルの１つからの信号をフィルタ処理するために有効な帯域幅をもっている。ＦＢＧに対する帯域幅及び分光特性は、第１及び第２のデータレートの両方についての動作において、予測されたフィルタ性能のペナルティを最小にするように選択される。
【００１２】
ＦＢＧ及びＴＦＦＥは挿入損失をフィルタ処理された信号に与える。本発明によれば、ＦＢＧ及びＴＦＦＥは、挿入されたチャネル又は分岐されたチャネルの各々に関連する挿入損失を等しくするように形成される。すなわち、ＦＢＧは、サーキュレータからの光学的な距離が増加する順序で光チャネルが割り当てられ、ＴＦＦＥはサーキュレータからの光学的な距離が減少する順序で光チャネルが割り当てられるように形成される。
【００１３】
２．５ｇｂ／ｓ（ギガビット／秒）以下の第１のデータレート、及び１０ｇｂ／ｓの第２のデータレートをサポートする本発明の好ましい実施形態では、ＷＡＤＭは４つのＦＢＧ及び４つの薄膜フィルタを有する。２００ＧＨｚの有効な帯域幅をもつ従来の薄膜フィルタ要素を用いるために、隣接する対のＦＢＧの各々及び隣接する対の薄膜フィルタの各々は、２００ＧＨｚの間隔の特性波長をもつように選択される。
【００１４】
ＦＢＧの帯域幅及び分散特性は、第１及び第２のデータレートの両方で動作できるように選択される。特に、各ＦＢＧは０．４５ｎｍ（ナノメータ）について有効な帯域幅（すなわち、１０ｄＢ以下の帯域幅を介した電力差によって反射される帯域幅）をもつように選択される。各ＦＢＧはさらに、特性波長の上下０．１ｎｍ以下の波長において、所定の基準値から約１５０ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ（ナノメータ）以下に変動する分散値とともに選択され、かつ、その特性波長から０．１ｎｍを超える波長において、約２０，０００ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ2（平方ナノメータ）以下のレートにおける１５０ｐｓ／ｎｍより上に増加する変動とともに選択される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理を表すものであり、多重チャネルＷＤＭ信号における最大４チャネルに関連する光信号を分岐するために形成された波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）１００を示している。ＷＤＭ信号はＷＡＤＭ１００の光サーキュレータ１３０に入力１０２を介して入力する。
【００１６】
光サーキュレータ１３０は、入力１０２において受信した光信号をリンク１１６に転送し、かつ受信した光信号をリンク１１６を介してリンク１１４に転送するように機能する。光サーキュレータ１３０は非対称のサーキュレータであり、受信した光信号をリンク１１４を介して入力１０２に転送するようには機能しない。このような非対称のサーキュレータはよく知られた技術であり、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ及びその他のメーカから市販品として入手できる。
【００１７】
図１の光サーキュレータ１３０は、入力１０２からのＷＤＭ信号をリンク１１６を介してファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１３２，１３４，１３６及び１３８に転送する。ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５及びλ７に対してほぼ中心となるチャネルによって搬送される光信号に応答する。
【００１８】
ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ、Ｃｏｒｎｉｎｇ、住友電気工業から入手できるタイプのものである。本発明における適用を最適にするために、帯域幅及び分散特性を示すＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８についてはさらに後述する。
【００１９】
リンク１１６上で受信したＷＤＭ信号について、ＦＢＧ１３２は、波長λ１をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１５を介してＦＢＧ１３４に渡すように動作する。同様に、ＦＢＧ１３４は、波長λ３をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１７を介してＦＢＧ１３６に渡すように動作する。
【００２０】
ＦＢＧ１３６は、波長λ５をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分をリンク１１９を介してＦＢＧ１３８に渡すように動作する。ＦＢＧ１３８は、波長λ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された多重波長ＷＤＭ信号の１つの成分を反射するように動作し、他のＷＤＭ信号成分を出力１０４に渡すように動作する。
【００２１】
ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の動作の結果、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された入力ＷＤＭ信号の信号成分は、リンク１０４に達するＷＤＭ信号から取り除かれる。これら取り除かれた信号成分はＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８によって反射されてサーキュレータ１３０に戻され、サーキュレータ１３０はその反射信号を薄膜フィルタ１２０に向ける。他のＷＤＭ信号成分はＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８によって反射されず、ＷＡＤＭ１００を通過して出力１０４を介して送信される。
【００２２】
薄膜フィルタ１２０は、薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）１２２，１２４，１２６，及び１２８を有する。ＴＦＦＥは市販品として、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ，Ｃｏｒｎｉｎｇ，及びＤｉＣｏｎ Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓ Ｉｎｃから入手できる。他の光信号逆多重化デバイス（例えば、スター型結合器）も薄膜フィルタ１２０の代わりに本発明において使用することができる。薄膜フィルタ１２０に関連する低コスト及び挿入損失特性は、逆多重化デバイスを特に適切に選択すべきであることを示している。
【００２３】
ＴＦＦＥ１２２，１２４，１２６，及び１２８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルによって搬送された光信号に応答する。例えば、ＴＦＦＥ１２８は波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルにおける取り除かれた信号成分をリンク１２１を介して受信すると、λ７に関連する成分を出力１０６を介して送信し、残りの信号成分をリンク１２３を介してＴＦＦＥ１２６に反射するように動作する。
【００２４】
同様に、ＴＦＦＥ１２６はλ５に関連する成分を出力１１０を介して送信し、残りの信号成分をリンク１２５を介してＴＦＦＥ１２４に反射するように動作する。ＴＦＦＥ１２４はλ３に関連する成分を出力１０８を介して送信し、波長λ１に関連する最終的な残りの信号成分をリンク１２７を介してＴＦＦＥ１２２に反射するように動作する。ＴＦＦＥ１２２はこの波長λ１に関連する最終的な信号成分を出力１１２を介して送信する。したがって、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルにおけるＷＤＭ信号成分は、出力１１２，１０８，１１０及び１０６においてＷＤＭ入力信号から分岐される。
【００２５】
さらに、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルにおける反射信号について、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は、隣接するチャネルに関連する信号成分も各々反射する。例えば、信号のドリフト及びジッタは、通常の場合に隣接チャネルのエッジにおける波長の信号成分を反射されたチャネルのエッジにおける信号と重複させる。これらの重複した信号成分は隣接チャネルクロストークを持ち込み、そのクロストークは反射された信号を低減する。
【００２６】
図１の実施形態において、隣接チャネルクロストークは、次の段階におけるＴＦＦＥ１２２，１２４，１２６，及び１２８によるフィルタ処理の実行の結果低減される。図６は、図１の実施形態の結果を表す代表的なＦＢＧ反射特性６３２及び代表的なＴＦＦＥ送信特性６３６を示している。特性６３２及び６３６はそれぞれＦＢＧ及びＴＦＦＥに関連し、それらの各々は１５３３．６ｎｍの固有の波長６４２をもつ信号にフィルタ処理される。この例は、様々な固有の波長をもつ他のＷＤＭ信号にも容易に適用することができる。
【００２７】
特性６３４は、信号のドリフト又はジッタの結果としてシフトしたＦＢＧ特性６３４を示している。このドリフト又はジッタは、例えば、チャネルエッジ６４８において約１０ｄＢの隣接チャネルクロストークの増加（固有の波長６４２から５０ＧＨｚ）を生じる。チャネルエッジ６４８を超えた場合には、ＴＦＦＥ特性６３６は送信損失の増加を呈する。
【００２８】
例えば、固有の波長６４２から約１．４ｎｍ（又は、固有の波長６４２から約１００ＧＨｚ）に広がる波長６４７及び６４６以上においては、ＴＦＦＥ特性６３６に−１０ｄＢのレベル減衰が見られる。このように、チャネルエッジ６４８以上においては、ＴＦＦＥが示す特性６３６によって送信される隣接チャネルクロストークは減衰されることになる。
【００２９】
ＷＡＤＭによって分岐され、挿入され、又はＷＡＤＭを通過するＷＤＭ信号はまた、挿入損失をこうむりやすい。例えば、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の１つによりＷＤＭ信号が反射又は送信されることで、約０．２ｄＢの挿入損失を受ける。薄膜フィルタ要素１２２，１２４，１２６，及び１２８の１つによりＷＤＭ信号が送信されることで、約１．５ｄＢの挿入損失を受ける。薄膜フィルタ要素１２２，１２４，１２６，及び１２８の１つによりＷＤＭ信号が反射されることで、約０．７ｄＢの挿入損失を受ける。さらに、サーキュレータ１３０により各ポートごとに約０．６ｄＢの信号損失を受ける。
【００３０】
図１のＷＡＤＭ１００は、分岐されるＷＤＭ信号の各々に作用するフィルタ要素の数を同じにすることによって、分岐されるＷＤＭ信号の各々による挿入損失を最小にするように配置される。与えられる固有の波長λ１，λ３，λ５，及びλ７において、一連のＴＦＦＥ１２８，１２６，１２４及び１２２からなるＴＦＦＥの位置、並びに、一連のＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８からなるＦＢＧの位置の関係は、サーキュレータ１３０に対して逆になる。
【００３１】
例えば、波長λ１に関連する信号は、ＦＢＧ１３２によって反射され、ＴＦＦＥ１２２によって送信される。その結果、波長λ１に関連の分岐される信号は、サーキュレータ１３０と出力１１２との間において、５つの要素（ＦＢＧ１３２並びに薄膜要素１２８，１２６，１２４及び１２２）の影響を受ける。図１のＷＡＤＭ１００により分岐されるＷＤＭ信号の各々における影響される要素数及び挿入損失の概算値を次の表に示す。
【表１】
図１の実施形態において、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８並びにＴＦＦＥ１２８，１２６，１２４及び１２２は、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルをフィルタ処理するように選択される。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７は、２００ＧＨｚの波長間隔をもって選択される。図６に示すように、この波長間隔は薄膜フィルタの送信特性６３６は約１．６ｎｍ又は２００ＧＨｚの有効な−１０ｄＢ帯域幅（波長６４６及び６４７によって制限される帯域幅）をもっている。２００ＧＨｚのフィルタ間隔もまた、コヒーレントクロストークの影響を最小にするのに役立つ。
【００３３】
コヒーレントクロストークは、ある信号の複数のコピーが１つの信号に合成される場合に発生する。図１のＷＡＤＭ１００において、例えば、波長λ５を中心とする信号成分は、ＦＢＧ１３２及び１３４によって反射された後に、残りの信号がＦＢＧ１３６によって完全に反射される。
【００３４】
ＦＢＧ１３２及び１３４は信号路においてＦＢＧ１３６より前にあるので、ＦＢＧ１３２によって反射されるどの信号成分もＦＢＧ１３４によって反射される信号成分よりも進んだ位相をもつことになる。また、ＦＢＧ１３４によって反射されるどの信号成分もＦＢＧ１３６によって反射される信号成分よりも進んだ位相をもつことになる。３つの成分はフィルタ１２０に到達する前に再合成するので、異なる位相の信号成分で再合成された信号はコヒーレントクロストークを呈する。
【００３５】
２００ＧＨｚを隔てて固有の波長をもつ隣接ＦＢＧであるＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の間隔によって、ＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８の１つに関連する極めてわずかな信号が隣接するＦＢＧによって反射される。図５に示すように、固有の波長から５０ＧＨｚ（例えば、固有の波長５１３から波長５１５の距離）だけ離れたＦＢＧによって反射される信号は、−４０ｄＢ近くまで電力が減衰される。
【００３６】
図１のＷＡＤＭ１００におけるＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８は２００ＧＨｚの間隔で固有の周波数をもっているにもかかわらず、５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの間隔で固有の周波数をもっているＷＤＭ信号は、適切に選択された固有の波長において複数のＷＡＤＭフィルタを順序よく合成することによって効果的にフィルタ処理される。図８にそのような合成の効果を示す。
【００３７】
図８において、ＷＤＭ信号８０２は５０ＧＨｚ間隔の固有の波長をもち、ＷＤＭ信号８０４は１００ＧＨｚ間隔の固有の波長をもっている。例えば、５０ＧＨｚ間隔をもつスペクトル８０３上のＷＤＭ信号８０２は、λ１からλ１６までの波長を中心とする１６チャネルを発生する。一方、１００ＧＨｚ間隔をもつスペクトル８１３上のＷＤＭ信号８０４は、λ２，λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２，λ１４及びλ１６の波長を中心とする８チャネルを発生する。
【００３８】
ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２は、スペクトル８０３及び８１３に関連するＷＤＭチャネルからの信号をフィルタ処理するために用いられる。ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２の各々は、２００ＧＨｚの固有の波長間隔をもつＷＤＭチャネルに関連するフィルタを組み込む。例えば、ＷＡＤＭ８０６は、固有の波長λ２，λ６，λ１０及びλ１４に関連するチャネルスペクトル８０７に応答するフィルタを組み込む。
【００３９】
まとめて言えば、ＷＡＤＭ８０６，８０８，８１０及び８１２は、それぞれのチャネルスペクトル８０７，８１１，８０５及び８０９に応答するフィルタを組み込む。これらのチャネルスペクトルは、波長λ２，λ４，λ６，λ８，λ１０，λ１２，λ１４及びλ１６を中心とするチャネルスペクトル８１３、並びに波長λ１からλ１６までを中心とするチャネルスペクトル８０３をともに含んでいる。
【００４０】
図８に示すように、チャネルスペクトル８０３及び８１３は、ＷＤＭ信号８０２及び８０４における低い周波数チャネルを含むように選択される。クラッドモード共振は固有の波長に関連する下側の波長においてＦＢＧ反射率を生成する（Ｒｏｍａｎ Ｋａｓｈｙａｐ著「Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ」；Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９９，１５９ページを参照）ので、このような最も低いチャネルの選択はクラッドモード共振の累積を低減するのに役立つ。
【００４１】
図１の実施形態に関する本発明の第２の実施形態において、図２はＷＤＭ信号における最大４チャネルに関連する光信号を挿入するために形成されたＷＡＤＭ２００を示している。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルに関するＷＤＭ信号は、入力２１２，２０８，２１０及び２０６においてそれぞれ挿入される。ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８は、それぞれ入力２１２，２０８，２１０及び２０６に接続されて、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連する各自の信号を送信する。ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８は、それぞれの波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連しないＷＤＭ信号を反射するように作用する。
【００４２】
したがって、波長λ１に関連するＷＤＭ信号は、リンク２２７を介してＴＦＦＥ２２２によって送信され、それぞれリンク２２５，２２３及び２２１を介してＴＦＦＥ２２４，２２６及び２２８によって反射され、リンク２１４を介して光りサーキュレータ２３０に達する。同様に、波長λ３に関連するＷＤＭ信号は、リンク２２５を介してＴＦＦＥ２２４によって送信され、それぞれリンク２２３及び２２１を介してＴＦＦＥ２２６及び２２８によって反射され、リンク２１４を介して光りサーキュレータ２３０に達する。
【００４３】
さらに、波長λ５及びλ７に関連するＷＤＭ信号は、ＴＦＦＥ２２６及び２２８によってそれぞれ送信される。この場合において、ＴＦＦＥ２２６によって送信されるＷＤＭ信号はさらにＴＦＦＥ２２８によって反射され、波長λ５及びλ７に関連するＷＤＭ信号は、両方ともにリンク２２１及び２１４上を進んで光りサーキュレータ２３０に達する。
【００４４】
光サーキュレータ２３０は、すでに述べた図１の光サーキュレータ１３０と同じタイプの非対称サーキュレータである。非対称サーキュレータであるので、光サーキュレータ２３０は出力２０４で受信するいかなる光信号もリンク２１４に転送するようには作用しない。
【００４５】
ＴＦＦＥ２２２，２２４，２２６及び２２８によって反射されて光サーキュレータ２３０に送られた信号は、次にリンク２１６を介してＦＢＧ２３２に送られる。ＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８は、それぞれ波長λ１，λ３，λ５，及びλ７をほぼ中心とするチャネルに関連する信号を反射するように形成されている。
【００４６】
波長λ１に関連する信号は、サーキュレータ２３０に達するとリンク２１６を介してＦＢＧ２３２に送信され、そこでＦＢＧ２３２によって反射されてリンク２１６に戻され、サーキュレータ２３０を通って出力２０４に送られる。同様に、波長λ３に関連する信号は、リンク２１６及び２１５を介しＦＢＧ２３２を通ってＦＢＧ２３４に送信され、そこでＦＢＧ２３４によって反射されてリンク２１５及び２１６に戻され、ＦＢＧ２３２及びサーキュレータ２３０を通って出力２０４に送信される。
【００４７】
波長λ５及びλ７に関連する信号は、それぞれＦＢＧ２３６及び２３８によっって反射される。波長λ７に関連する信号はＦＢＧ２３６を通ってリンク２１９を介してＦＢＧ２３８によって反射される。波長λ５及びλ７に関連する信号は、さらにリンク２１７を介してＦＢＧ２３４を通り、リンク２１５を介してＦＢＧ２３２を通り、リンク２１６を介してサーキュレータ２３０を通って出力２０４に送信される。
【００４８】
ＷＤＭ信号は入力２０２においてＷＡＤＭ２００に入力される。波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連する信号はＷＤＭ入力信号に挿入されるように作用されるので、入力２０２におけるＷＤＭ信号はこれらの波長を中心とするチャネルにおける信号成分を本来的に含んでいない。その結果、ＷＤＭ入力信号は、本質的に変わらないリンク２１９，２１７，２１５及び２１６を介してＦＢＧ２３８，２３６，２３４及び２３２を通り、さらにサーキュレータ２３０を通って出力２０４に至る。
【００４９】
しかしながら、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルの信号が入力２０２におけるＷＤＭ信号に存在する場合には、これらの信号はＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８によってそれぞれ本質的に反射されて入力２０２に戻り、これにより起点となる入力２０２においてＷＤＭ信号から除去される。このように２つの場合において、波長λ１，λ３，λ５，及びλ７に関連するチャネルの信号は、薄膜フィルタ２２０を介して出力２０４におけるＷＤＭ信号に効果的に挿入される。
【００５０】
図１のＷＡＤＭ１００と同様に、図２のＷＡＤＭ２００は、挿入される信号の各々に作用するフィルタ要素の数を同じにすることによって、挿入される信号に対する挿入損失を最小にするように配置される。図２のＷＡＤＭ２００により挿入されるＷＤＭ信号の各々における影響される要素数及び挿入損失の概算値を次の表に示す。
【表２】
比較の方法によれば、チャネルを通る信号（すなわち、信号の流れに対して分岐も挿入もされない信号）は、約２．０ｄＢの挿入損失を累積するサーキュレータ２３０の２つのポートと同様に、例えば４個のＦＢＧ２３８，２３６，２３４及び２３２を通って送信される。
【００５２】
図１及び図２の実施形態において、ＦＢＧ及び関連するＴＦＦＥの数を増加することも又は減少することも可能である。さらに、図１及び図２の実施形態のＷＡＤＭを一緒にして使用することも可能である。例えば、ＷＡＤＭネットワークへの信号の挿入とＷＡＤＭネットワークからの信号の分岐との合成も可能である。
【００５３】
図３は配置の一例である合成ＷＡＤＭ３００を示している。合成ＷＡＤＭ３００は、入力３０６Ａ，３０８Ａ，３１０Ａ，及び３１２ＡにおいてＷＤＭ信号を挿入するためのＷＡＤＭ３０１、並びに、出力３０６Ｄ，３０８Ｄ，３１０Ｄ，及び３１２ＤにおいてＷＤＭ信号を分岐するためのＷＡＤＭ３０３を備えている。ＷＡＤＭ３００はまた、ＷＡＤＭ３０１と３０３との間に挿入された光増幅器（ＯＡ）３０５を備えている。
【００５４】
これらのＷＡＤＭは、一般的にかなりの長さ（例えば、数１０キロメータ）の距離をファイバ媒体で相互接続されているので、ＷＡＤＭ３００に到達しＷＡＤＭ３００を通って伝送するＷＤＭ信号は、処理に先だって増幅する必要がある。ＯＡ３０５は、前の期間から受信しＷＡＤＭ３００を通って次の光ファイバの期間に伝送する通過信号、ＷＡＤＭ３０１によって挿入されて次の期間に伝送する信号、及び前の期間から受信しＷＡＤＭ３０３によって分岐される信号を増幅するために用いられる。
【００５５】
必要とするＯＡの数を最小にする（これによりコストが低減する）ために、単一のＯＡ３０５がＷＡＤＭ３０１と３０３との間に挿入される。この場合の構成において、通過信号、挿入される信号、及び分岐される信号は、移動における最適な点で各々増幅されることが望ましい。
【００５６】
しかしながら、ＷＤＭ信号が挿入されるＷＡＤＭ３０１は、ＷＤＭ信号が分岐されるＷＡＤＭ３０３よりも上流にあるので、挿入される信号に関連するＷＤＭチャネルは、一般的に、分岐される信号に関連するチャネルから分離しなければならない。さもなければ、ＷＡＤＭ３０１によって挿入されたチャネルが、ＷＡＤＭ３０３によってすぐに分岐されてしまう。
【００５７】
実際においては、この制約は、出力３０４より下流に追加ＷＡＤＭ・ＳＵ３００を挿入することによって克服することができる。下流のＷＡＤＭ・ＳＵ３００は、ＷＤＭ信号を分岐する上流のＷＡＤＭ３０３の後にＷＤＭ信号を挿入するので、下流のＷＡＤＭ・ＳＵ３００は、上流の分岐ＷＡＤＭ３０３によって分岐された信号に関連するチャネルの信号を挿入することになる。
【００５８】
図４は、図３のＷＡＤＭ・ＳＵ３００を用いるＷＡＤＭネットワーク４００を示している。ＷＡＤＭネットワーク４００はＷＤＭターミナル４０２及び４０４によって終端される。光信号はターミナル４０２の光マルチプレクサ４０１によって多重化されて、ファイバ光リンク４１３を介してターミナル４０４に転送されるＷＤＭ信号に整形される。
【００５９】
ターミナル４０４において、光デマルチプレクサ４０３はリンク４１３を介して受信したそのＷＤＭ信号を逆多重化して、ターミナル４０２において多重化された光信号を再生する。さらにターミナル４０４もまた、光信号を多重化して光リンク４１５を介してターミナル４０２の光マルチプレクサ４０３に転送するＷＤＭ信号を整形するための光マルチプレクサ４０１を備えている。この方法により、光信号は分離したファイバ光リンク４１３及び４１５を介して２つの方向に送られる。
【００６０】
光ターミナル４０２はまた、光増幅器４０５及び４０７を組み込んで、ターミナル４０２の光マルチプレクサ４０１によって送信されるＷＤＭ信号を増幅し、ターミナル４０２の光デマルチプレクサ４０３によって受信されるＷＤＭ信号を増幅する。ターミナル４０４の光増幅器４０５及び４０７は、それぞれターミナル４０４の光マルチプレクサ４０１及びターミナル４０４のデマルチプレクサ４０３と同じ機能を遂行する。
【００６１】
光リンク４１３及び４１５は各々数１０キロメータに及び、光リンク４１３及び４１５上で相当の信号損失が発生する。このため、光リンク４１３及び４１５に沿って、複数の光リピータ４０８が指定スパン長（例えば、約８０キロメータ）ごとに配置されて、ＷＤＭ信号を再発生する。光リピータ４０８は光増幅器４０６を備えており、ターミナル４０２及び４０４の光増幅器４０５及び４０７と類似した動作をする。
【００６２】
複数のＷＡＤＭターミナル４１０もまた光リンク４１３及び４１５に沿って配置され、特定のＷＤＭチャネルからＷＤＭ信号を選択的に挿入又は分岐する。ＷＡＤＭターミナル４１０は光リンク４１３及び４１５の各々についてＷＡＤＭ４１２を備えている。光リピータ４０８における光信号の再発生にもかかわらず、信号対ノイズの低下はＷＡＤＭターミナル４１０とともに使用できるスパンの絶対数を制限する。
【００６３】
経験から言えることは、ＷＡＤＭターミナル４１０がＷＡＤＭネットワーク４００において使用できるのは、ＯＣ１９２データレートが６又はそれより小さいスパンを光リンク４１３及び４１５に沿って有する場合である。より長いスパンについては、光信号を電気信号に変換するハードウェアが必要である。その電気信号はこの後の送信において光フォームに再変換される。
【００６４】
長距離の光ファイバ上を高いデータレートで送信する場合には、光ファイバ送信に固有の信号分散の影響を軽減するために分散補償技術を用いる必要がある。例えば、少なくとも６０キロメータのネットワークスパンを介してＯＣ１９２の送信をする場合には、信号は９５パーセントのスパン損失補償を手当されなければならない（言い換えれば、送信される信号において９５パーセントの信号分散の低下が発生する）。
【００６５】
例えば、ネットワーク４００においては、光リンク４１３に沿った９５パーセントのスパン損失分散補償は、ターミナル４０２内のＯＡ４０６における３５パーセントの前補償、リピータ４０８内のＯＡ４０６及びＷＡＤＭターミナル４１２における９５パーセントの補償、並びにターミナル４０４内のＯＡ４０７における６０パーセントの後補償を導入することによって実現することができる。
【００６６】
図３に示すように、ＯＡ３０５はその信号路内の分散補償ファイバ（ＤＣＦ）３０７を組み込むことによって分散補償を実現する。ＤＣＦ３０７は、先の及び後のネットワークスパンを介したＷＤＭ信号の送信から発生するポジティブ信号分散に対して補償するためにネガティブ信号分散を導入する。ＤＣＦ３０７に使用されるタイプのＤＣＦはよく知られており、かつ市販品として、例えば、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ及びＣｏｒｎｉｎｇから入手できる。
【００６７】
チャネルは、ＯＡ３０５からほんのわずかな距離にあるＷＡＤＭ３０１によって挿入され、チャネルはまた、ＯＡ３０５からほんのわずかな距離にあるＷＡＤＭ３０３によって分岐されるので、ＯＡ３０５は、挿入されたチャネル及び分岐されたチャネルにおける分散に対して過剰補償をする。
【００６８】
この過剰補償の影響を低減するために、ＷＡＤＭ３０１内の単一モードファイバ３０９は、薄膜フィルタ３２０Ａとサーキュレータ３３０Ａとの間に配置されて、挿入されたチャネルに対する信号路における追加ポジティブ分散を採り入れる。同様に、ＷＡＤＭ３０３内の単一モードファイバ３１１は、薄膜フィルタ３２０Ｄとサーキュレータ３３０Ｄとの間に配置されて、分岐されたチャネルに対する信号路における追加ポジティブ分散を採り入れる。
【００６９】
このことに代わって又はこのことに加えて、ＷＡＤＭ３０１内のＦＢＧ３３２Ａ，３３４Ａ，３３６Ａ及び３３８Ａ、並びに、ＷＡＤＭ３０３内のＦＢＧ３３２Ｄ，３３４Ｄ，３３６Ｄ及び３３８Ｄは、挿入されたＷＤＭ信号並びに分岐されたＷＤＭ信号にそれぞれポジティブ分散を加算するように設計される。
【００７０】
例えば、単一モード光ファイバを介して伝送しているＯＣ１９２信号について、図３のＷＡＤＭ３０１は約６５０ｐｓ（ピコ秒）／ｎｍ（ナノメータ）のポジティブ分散を組み込む必要があり、またＷＡＤＭ３０３は約４５０ｐｓ／ｎｍのポジティブ分散を組み込む必要がある。
【００７１】
これらの量のうち、分散の約２５０ｐｓ／ｎｍは、図１のＦＢＧ１３２，１３４，１３６及び１３８、並びに図２のＦＢＧ２３２，２３４，２３６及び２３８によって直接に生成される。望ましい分散レベルに達するために、ポジティブ分散の４００ｐｓ／ｎｍが単一モードファイバ３０９によって加算され、ポジティブ分散の２００ｐｓ／ｎｍが単一モードファイバ３１１によって加算される。
【００７２】
本発明の目的は、第１のデータレート若しくは第２のデータレートのいずれかにおいて、送信される光信号を搬送できる複数のＷＡＤＭチャネルの挿入又は分散を可能にすることである。本発明において使用されるＦＢＧ及び関連するＴＦＦＥの選択された特性は、この目的を達成するための鍵である。
【００７３】
例えば、図５は、図１、図２及び図３に示した実施形態において使用されたＦＢＧにおける反射特性及び送信特性を示している。図５に表示されたＦＢＧは、例えばＯＣ４８ＷＤＭ信号をフィルタ処理するのに用いられる。ＯＣ４８ＷＤＭ信号は、５０ＧＨｚの間隔をもつチャネルにおいて、約２．５ギガビットのレートで送信される。これは、ＯＣ１９２ＷＤＭ信号が１００ＧＨｚの間隔をもつチャネルにおいて、約１０ギガビットのレートで送信されるのと同じである。
【００７４】
この実施形態はまた、もっと低いデータレートで送信される信号（例えば、６２２メガビットで動作するＯＣ１２、及び１５５メガビットで動作するＯＣ３）をフィルタ処理するのにも用いられる。
【００７５】
図５において、ＦＢＧ反射特性５０２及び５０４は、図３の挿入ＷＡＤＭ３０１及び分岐ＷＡＤＭ３０３に関連するＦＢＧとそれぞれ等価であることを示している。その特性は、反射帯域幅内又は反射帯域幅近傍の選択された波長において、入力信号電力と比較した反射信号の相対電力を表している。同様に、挿入ＷＡＤＭ３０１及び分岐ＷＡＤＭ３０３に関連するＦＢＧ送信特性５０６及び５０８は、選択された波長において入力信号電力と比較した送信信号の相対電力を表している。
【００７６】
図５の特性で示されるＦＢＧによって送信されたＷＤＭ信号又は反射されたＷＤＭ信号における有効な信号帯域幅は、関連する入力信号の電力に対して反射される電力又は送信される電力が１０ｄＢに低下する波長によって区分される。したがって、図５における有効な送信帯域幅５１２は約０．４５ｎｍであり、有効な反射帯域幅５１４は約０．４ｎｍである。
【００７７】
ＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートの両方で機能するために、これらの有効な帯域幅は、低めのデータレート（例えば、約０．４ｎｍだけわずかに離れたＯＣ４８チャネル）をもつ近傍のチャネルからの隣接チャネルクロストークを回避するに十分なほど狭いことが必要である。さらに、これらの有効な帯域幅は、高めのデータレートをもつ信号（例えば、約０．８ｎｍだけわずかに離れたチャネルにおいて搬送されるＯＣ１９２信号）の部分を捕らえるに十分なほど広いことが必要である。
【００７８】
適切なＦＢＧ帯域幅は、様々な有効ＦＢＧ帯域幅における両方の信号レートについての信号電力ペナルティを解析することによって選択することが可能になる。信号品質の解析において使用される電力ペナルティはよく知られた技術である（Ｈａｒｒｙ Ｊ．Ｒ．Ｄｕｔｔoｎ著「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」；Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，１９９８，４０３，４０４ページを参照）。信号品質の通常の測定は、信号対ノイズ比及び内部シンボル干渉を含んでいる。
【００７９】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、様々な有効帯域幅におけるＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートのそれぞれに対するＦＢＧ電力ペナルティを示している。その電力ペナルティは、ＦＢＧに入力されるＷＤＭ信号内の様々な送信欠陥の存在によって影響を受ける。
【００８０】
これらの入力信号の欠陥は、自己位相変調／相互位相変調（ＳＰＭ／ＸＰＭ）ペナルティ、内部シンボル干渉に関する前置ＦＢＧ電力ペナルティ測定によって特徴づけられる。ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティは、例えば、分散特性に含まれるＷＤＭシステム特性の変化、システム構造、信号チャープ（ｃｈｉｒｐ）、及び信号電力によって影響を受ける。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、ＦＢＧ電力ペナルティはＳＰＭ／ＸＰＭペナルティとともに非直線的に変化する。
【００８１】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、ＦＢＧ電力ペナルティは有効帯域幅及びＳＰＭ／ＸＰＭペナルティの機能として示されている。ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティはペナルティなし（チャープなし）から２．０ｄＢのペナルティまでの入力信号範囲の中に存在する。
【００８２】
図７（Ａ）において、ＯＣ４８信号レートに対するＦＢＧ電力ペナルティの増加は、上側限界の帯域幅における隣接チャネルからのクロストークの結果、及び下側限界の信号スペクトルの損失の結果を反映する。同様に、図７（Ｂ）において、ＯＣ１９２信号レートに対するＦＢＧ電力ペナルティの増加は、下側限界の信号スペクトルの損失の結果を反映する。
【００８３】
ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティが２．０ｄＢの場合には、約０．３８ｎｍの有効帯域幅は、ＯＣ４８信号レート及びＯＣ１９２信号レートの両方における全体的な電力ペナルティを最小にすることは明らかである。ＯＣ１９２信号は、与えられたＷＤＭネットワークにおいて、ＯＣ４８信号より高いＳＰＭ／ＸＰＭペナルティを累積しようとし、また、ＦＢＧは大きなドリフト及びジッタを受けるので、約０．４５ｎｍ（約５４ＧＨｚ）の有効帯域幅７２４が幾分大きいほど全体の性能をより向上できることが経験から言える。
【００８４】
ＯＣ１９２信号レートについては、信号分散は臨界の結果を生む。図３に示すように及び上記したように、挿入ＷＡＤＭ３０１に導入された信号に対する分散、及び分岐ＷＡＤＭ３０３において分岐された信号に対する分散は、様々な手段によってわずかに調整することができる。
【００８５】
しかしながら、反射帯域幅を介して強く変化する分散をＦＢＧが典型的に示す場合に、わずかな条件を処理するだけでは不十分である。例えば、ＳＰＭ／ＸＰＭペナルティが増加すると、エッジ波長において分散が急激に増加することが経験から言える。
【００８６】
このような変化の影響は適切に制限する必要がある。図９は、本発明の要求を満たすための適切な制限をもつ分散テンプレートを示している。約０．４５ｎｍの有効帯域幅をもつＦＢＧによって反射されたＯＣ１９２信号について、テンプレートのグラフは、ＦＢＧ電力ペナルティ（関連するＳＰＭ／ＸＰＭペナルティを含む）が２．０ｄＢより大きくないような帯域幅を介したわずかな値からの分散変動内の許容できる制限を示している。
【００８７】
許容できる分散制限は、制限９１０によって示される。制限９１０は、ＦＢＧの指標波長９０４の０．０５ｎｍ内において反射された波長に適用できる領域９０８を定義する。領域９０８内において、分散は、わずかなＦＢＧ分散値９０２（例えば、２５０ｐｓ／ｎｍ）から１５０ｐｓ／ｎｍ以下の範囲で変化する。領域９０８を超えて反射された波長については、１５０ｐｓ／ｎｍの制限は、２０，０００ｐｓ／ｎｍ2以下のレートで、領域９０８のエッジ９０７及び９０９から増加する。
【００８８】
ＦＢＧ分散変化は、様々なＦＢＧの経年変化の影響の結果として実際に増加する。制限９１０の境界内において性能を維持するために、ガード帯域制限９１２が新たに製造されるＦＢＧのために確立される。図９に示す例において、ガード帯域制限９１２は、ＦＢＧの中心波長９０４の０．１ｎｍ内において反射された波長に適用できる領域９０６を定義する。
【００８９】
領域９０６内において、分散は、わずかなＦＢＧ分散値９０２から１５０ｐｓ／ｎｍ以下の範囲で変化する。領域９０６を超えて反射された波長については、１５０ｐｓ／ｎｍの制限は、２０，０００ｐｓ／ｎｍ2以下のレートで、領域９０６のエッジ９０３及び９０５から増加する。様々な他のガード帯域制限が、ＦＢＧの経年変化の影響をもつ実例に応じて確立される。
図９の分散テンプレートに従ったＦＢＧにおける分散特性のいくつかの例を図１０に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＷＡＤＭ信号から光チャネルを分岐する本発明の第１の実施形態を示す図。
【図２】 ＷＡＤＭ信号に光チャネルを挿入する本発明の第２の実施形態を示す図
【図３】 図１及び図２における第１及び第２の実施形態の両方で用いるＷＡＤＭを示す図。
【図４】 ＷＤＭネットワークにおいて図３のＷＡＤＭがどのように配置されるかを示す図。
【図５】 図１〜図４の実施形態で用いられるファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）における普通の反射スペクトル及び送信スペクトルを示す図。
【図６】 図１〜図４の実施形態で用いられるＦＢＧ及び薄膜フィルタにおける反射スペクトルの比較を示す図。
【図７】 ＯＣ１９２及びＯＣ４８において本発明で使用されたＦＢＧに対するＳＰＭ／ＸＰＭのペナルティを示す図。
【図８】 一連のＯＣ１９２チャネル及びＯＣ４８チャネルを挿入又は分岐するのに多重ＷＡＤＭがいかに使用されるかを示す図。
【図９】 波長に対するＦＢＧ分散レベルの限界を示す図。
【図１０】 図１〜図４の実施形態において使用される代表的なＦＢＧにおける分散レベルを示す図。
なお、各図において同等の構成要素は下位２桁の識別番号を共有する（例えば、図１のＦＢＧ１３２と図２のＦＢＧ２３２は同じものである）。
【符号の説明】
１００，２００，３０１，３０３ 波長挿入／分岐マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）
１０２，２０２，２０６，２０８，２１０，２１２，３０２，３０６Ａ，３０８Ａ，３１０Ａ，３１２Ａ 入力
１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，２０４，３０４，３０６Ｄ，３０８Ｄ，３１０Ｄ，３１２Ｄ 出力
１１４，１１５，１１６，１１７，１１９，１２１，１２３，１２５，１２７，２１５，２１６，２１７，２１９，２２１，２２３，３３５，２２７，３５１，３５３，４１３，４１５ リンク
１３０，２３０，３３０Ａ，３３０Ｄ 光サーキュレータ
１３２，１３４，１３６，１３８，２３２，２３４，２３６，２３８，３３２Ａ，３３４Ａ，３３６Ａ，３３８Ａ，３３２Ｄ，３３４Ｄ，３３６Ｄ，３３８Ｄ ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
１２０，２２０，３２０Ａ，３２０Ｄ 薄膜フィルタ
１２２，１２４，１２６，１２８，２２２，２２４，２２６，２２８ 薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）
３０５，４０５，４０６，４０７ 光増幅器
３０７ 分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
３０９，３１１ 単一モードファイバ
４００ 波長挿入／分岐マルチプレクサネットワーク
４０１ 光マルチプレクサ
４０２，４０４，４１０ 波長分割多重（ＷＤＭ）ターミナル
４０３ 光デマルチプレクサ
４０８ 光リピータ
５０２，５０４ 反射特性
５０６，５０８ 送信特性
５１２ 有効送信帯域幅
５１３，６４２ 固有の波長
５１４ 有効反射帯域幅
５１５，６４６，６４７ 固有の波長から離れた波長
６３２，６３４ ＦＢＧ特性
６３６ ＴＦＦＥ特性
６４８，９０３，９０５，９０７，９０９ チャネルエッジ
６４９ 隣接チャネルクロストーク
７２２，７２４ 有効帯域幅
８０２，８０４，８０６，８０８，８１０，８１２ 波長分割多重（ＷＤＭ）信号
８０３，８０５，８０７，８０９，８１１，８１３ スペクトル
９０８ 領域
９１０ 限界
９１２ ガード帯域限界
Claims (9)
- 多重波長の光信号における複数の光チャネルを分岐又は挿入するための光波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）であって、
Ａ）光サーキュレータ、
Ｂ）前記サーキュレータに光学的に結合され、直列に相互接続された複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、及び
Ｃ）前記サーキュレータに光学的に結合され、直列に相互接続された複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）を有する薄膜フィルタ
からなり、
前記複数の光チャネルの各々が前記複数のＦＢＧのうちの１つと所定の順序で関連付けられ、該関連付けが前記複数のＦＢＧの前記光サーキュレータからの光学的距離が増加する順序で行われている光波長分岐／挿入マルチプレクサ。 - 前記複数のＦＢＧの各々は、複数のデータレートで動作するＦＢＧを介した信号低下を最小にする有効帯域幅を有することを特徴とする請求項１記載の光波長分岐／挿入マルチプレクサ。
- 前記複数のＦＢＧの各々はさらに、前記複数のデータレートの最高速度の１つで動作する場合にＦＢＧを介した信号低下を所定レベル以下に維持するために選択された分散特性を有することを特徴とする請求項２記載の光波長分岐／挿入マルチプレクサ。
- 多重波長の光信号における複数の光チャネルを分岐するための光波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）であって、該複数の光チャネルの各々が固有の波長をほぼ中心とする有効帯域幅をもち、該光波長分岐／挿入マルチプレクサが、
Ａ）多重波長光信号を受信しかつ分配する光サーキュレータ、
Ｂ）直列に相互接続されるとともに前記多重波長光信号を受信する前記サーキュレータに結合され、第１のデータレート又は第２のデータレートのいずれかにおいて各々が動作する複数の光チャネルの１つを前記多重波長光信号において選択し該選択された光チャネルを前記サーキュレータに反射して戻す複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、及び
Ｃ）前記ＦＢＧによって反射された光信号を受信するとともに、反射された信号から複数の光チャネルを分岐する前記サーキュレータに結合されたデマルチプレクサであって、直列に相互接続された複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）を含む薄膜フィルタであるデマルチプレクサ
からなり、
前記複数の光チャネルの各々が前記複数のＦＢＧのうちの１つと所定の順序で関連付けられ、該関連付けが前記複数のＦＢＧの前記光サーキュレータからの光学的距離が増加する順序で行われている光波長分岐／挿入マルチプレクサ。 - 多重波長の光信号における複数の光チャネルを挿入するための光波長分岐／挿入マルチプレクサ（ＷＡＤＭ）であって、該複数の光チャネルの各々が固有の波長をほぼ中心とする有効帯域幅をもち、該光波長分岐／挿入マルチプレクサが、
Ａ）多重波長光信号を受信しかつ分配する光サーキュレータ、
Ｂ）挿入された複数の光チャネルを受信し、当該複数の挿入光チャネルを合成し、当該合成された挿入光チャネルを分配するマルチプレクサであって、直列に相互接続された複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）を含む薄膜フィルタであるデマルチプレクサ、及び
Ｃ）直列に相互接続されるとともに前記挿入光チャネルと一緒にされた前記多重波長光信号を受信する前記サーキュレータに結合され、第１のデータレート又は第２のデータレートのいずれかにおいて各々が動作する複数の光チャネルの１つを前記多重波長光信号において選択し、該選択された光チャネルを前記サーキュレータに反射して戻す複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
からなり、
前記複数の光チャネルの各々が前記複数のＦＢＧのうちの１つと所定の順序で関連付け られ、該関連付けが前記複数のＦＢＧの前記光サーキュレータからの光学的距離が増加する順序で行われている光波長分岐／挿入マルチプレクサ。 - 前記複数のデータレートにおいて動作可能なＷＤＭチャネルからの信号を選択するように応答する光波長分岐／挿入マルチプレクサに使用されるフィルタ要素であって、さらに、
Ａ）複数のデータレートの各々で動作する場合に該フィルタ要素を介した信号低下を最小にするように選択された有効帯域幅、及び
Ｂ）前記複数のデータレートのうち最高速度の１つで動作する場合に該フィルタ要素を介した前記信号低下を所定レベル以下に維持するように選択された前記有効帯域幅に渡る分散特性
を有するフィルタ要素。 - 前記信号低下は、電力ペナルティとして決定されることを特徴とする請求項６記載の光波長分岐／挿入マルチプレクサ。
- 請求項１、４又は５いずれか一項に記載の光波長分岐／挿入マルチプレクサにおいて、前記複数の光チャネルの各々が、さらに、前記複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）のうちの１つと所定の順序で関連付けられ、該関連付けが前記複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）の前記光サーキュレータからの光学的距離が減少する順序で行われている光波長分岐／挿入マルチプレクサ。
- 請求項１記載の光波長分岐／挿入マルチプレクサにおいて、前記複数のＦＢＧの各々が前記複数の薄膜フィルタ要素（ＴＦＦＥ）のうちの１つと所定の順序で関連付けられ、該関連付けが、前記光サーキュレータからのそれぞれの光学的距離に関して逆の順序となるように行われている光波長分岐／挿入マルチプレクサ。
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