JP4338682B2 - 光波長合分波装置 - Google Patents

Description

本発明は、光波長多重信号を入力すると、波長に応じてあらかじめ定められたポートから光波長多重化して出力する光波長合分波装置に関するものである。

複数の光信号を異なる波長の光に乗せ、１本の光ファイバで伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大することが可能であり、既に基幹系システムを中心に導入が進んでいる。また、ＷＤＭ伝送システムの中でも、利用する波長間隔を２０ｎｍに広げ、レーザー発振波長の製造ばらつきと、使用する温度によるレーザー発振波長の変化を許容するＣＷＤＭ（ＣｏａｒｓｅＷＤＭ）伝送システムは、無温調直接変調型光源を使用できるため、低コスト化に有利である。

さらに近年、光信号の波長を伝送路容量の増大に適用するだけでなく、ネットワークの経路設定に用いる波長ルーティングの検討も進んでおり、その一例としてフルメッシュ光ＷＤＭネットワークがある。

図８に、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークを示す。フルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、配置されたＮ個の入力とＮ個の出力を有する光波長合分波装置（以下、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置ともいう）８０１と、該Ｎ×Ｎ光波長合分波装置とそれぞれ光ファイバ８０３で接続されたＷＤＭ信号送受信装置を備えた複数の通信ノード８０２とを含む。また、フルメッシュ光ＷＤＭネットワークは、光増幅器（図示しない）を含む場合がある。このフルメッシュ光ＷＤＭネットワークの物理的形状は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１を中心とするスター型である。一方、このフルメッシュ光ＷＤＭネットワーク論理的形状は、フルメッシュ型である。すなわち、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の機能により、通信ノード８０２間にフルメッシュの光ファイバを敷設した場合と同じ接続性が得られ、通信ノード間で大容量のデータを低遅延で送受信することを可能とする。

ここで光波長合分波装置８０１を実現する手段として、例えば、図９に示すようにＮ個の１×Ｎ光分波回路９０２とＮ個のＮ×１光合波回路９０４を対向させ、所定のポート間を光配線９０３で接続する方法がある。図９では、一例として入出力ポートの数Ｎが８の場合を示している。以下に動作原理を示す。

図９に示す光波長合分波装置９００は、８個の入力ポート９０１と、該入力ポートから入力されるＷＤＭ信号（以下、入力ＷＤＭ信号ともいう）を各々分波する８個の１×８光分波回路９０２と、該１×８光分波回路によって分波された光信号を光配線９０３を介して入力して合波する８個の８×１光分波回路９０４と、該８×１光分波回路によって合波されたＷＤＭ信号（以下、出力ＷＤＭ信号ともいう）を各々出力する８個の出力ポート９０５とを備える。

λ１からλ８までの８波多重された入力ＷＤＭ信号を、８個の入力ポート９０１にそれぞれ入力する。入力ＷＤＭ信号は１×８光分波回路９０２で分波される。ここで光分波回路９０２の第ｉ番目（ｉは１以上８以下の整数）の出力ポートからは、λｉの光信号が出力されるものとする。第ｊ番目の光分波回路９０２（ｊは１以上８以下の整数）の第ｉ番目の出力ポートから出力された光信号は、光配線９０３を用いて、第｛（ｊ−ｉ＋８）ｍｏｄ８＋１｝番目の光合波回路９０４の第ｉ番目の入力ポートに入力される。ここで光合波回路９０４の第ｉ番目の入力ポートにλｉの光信号が入力されると、出力ポートから波長多重されて出力されるものとする。以上のように光配線９０３をレイアウトすることで、図１０に示す入出力特性が得られる。これを光波長合分波装置８０１として用いることにより、各通信ノード８０２から８波多重されたＷＤＭ信号を送信することで、８個の通信ノード８０２間にフルメッシュの接続性を得ることができる。

Ｆ．Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．，"Ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ"，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３５，ｎｏ．１０，ｐ．８３９−８４０，１９９９． このような従来の光波長合分波装置においては、第１の問題として、各通信ノードから送出できる信号数すなわち波長数は８であるが、該８波長の信号のうち１波長が送信した通信ノードに戻るため、他の通信ノードとの通信に使用できる波長数は７波長であり、波長の使用効率が良くないという問題があった。

第２の問題として、光増幅器の限定された利得帯域を使用して通信を行う場合など、少数種類の波長のみを用いて多くのノード間の通信を行う必要がある場合、例えばλ２からλ４の３波長を用いる場合で光波長合分波装置ポート１からポート３に接続された３ノード間の通信、λ２からλ６の５波長を用いる場合で光波長合分波装置ポート１からポート４に接続された４ノード間の通信、λ２からλ８の７波長を用いる場合で光波長合分波装置ポート１からポート５に接続された５ノード間の通信が実現できるに過ぎず、少数種類の波長で効率よく通信を行うことができないという問題があった。

また第３の問題として、光波長合分波装置と同一地点に通信ノードが存在する場合でも、通信ノードが送受信する光信号は、多重化のメリットが少ないにもかかわらず波長多重信号化する必要があるという問題があった。

本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、第１の目的は、送出できる全ての波長の信号を他の通信ノードとの通信に使用可能な光波長合分波装置を提供することにある。第２の目的は少数種類の波長を用いて多くのノード間の通信ができる光波長合分波装置を提供することにある。第３の目的は光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードからは送出する信号を波長多重信号化する必要がない光波長合分波装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、Ｎを２以上の整数、Ａを１以上Ｎ＋１以下の整数、Ｂを１以上Ｎ以下の整数、及びＣをＡと異なる１以上Ｎ＋１以下の整数とし、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号を入力する第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号入力ポートと、前記第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号入力ポートからの前記入力ＷＤＭ信号を、それぞれＮ個の光信号に分波する第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路と、前記第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号を入力して合波する第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路と、前記第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号をそれぞれ出力する第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号出力ポートと、第Ａの１×Ｎ光分波回路の第Ｂの出力ポートから出力される前記光信号を、第ＣのＮ×１光合波回路の第Ｂの入力ポートに入力し、かつ、前記第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号を、それぞれ異なる前記第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力する光配線とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光波長合分波装置であって、ＭをＮ／２より小さい整数とし、前記１×Ｎ光分波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１の１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された光信号を、前記Ｎ×１光合波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力される光信号の波長がＭ種類であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、Ｎを２以上の整数、Ａを１以上Ｎ以下の整数、Ｂを１以上Ｎ以下の整数、及びＣをＡと異なる１以上Ｎ以下の整数とし、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号を入力する第１乃至第Ｎの波長多重信号入力ポートと、前記Ｎ個の波長のうちのいずれか１つの波長の光信号を入力する第１乃至第Ｎの単一信号入力ポートと、前記第１乃至第Ｎの波長多重信号入力ポートからの前記入力ＷＤＭ信号を、それぞれＮ個の光信号に分波する第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路と、前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によって分波されたＮ²個の光信号のうちのＮ−１個の光信号、及び前記第１乃至第Ｎの単一信号入力ポートのいずれかに入力された光信号を合波する第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路と、前記第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号をそれぞれ出力する第１乃至第Ｎの波長多重信号出力ポートと、前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号のうちのいずれか１つをそれぞれ出力する第１乃至第Ｎの単一信号出力ポートと、第Ａの１×Ｎ光分波回路の第Ｂの出力ポートから出力される前記光信号のうち、前記単一信号出力ポートに出力されていない前記光信号を、第ＣのＮ×１光合波回路の第Ｂの入力ポートに入力し、かつ、前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された前記光信号のうち、前記単一信号出力ポートに出力されていない前記光信号をそれぞれ異なる前記第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路の入力ポートに入力する光配線とを備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光波長合分波装置であって、ＭをＮ／２より小さい整数とし、前記１×Ｎ光分波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１の１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された光信号のうち、前記Ｎ×１光合波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力される光信号の波長がＭ種類であることを特徴とする。

以下、図面を参照して詳細に説明するように、本発明によれば、第１に送出できる全ての波長の信号を他の通信ノードとの通信に使用できて、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を提供することができる。第２に少数種類の波長のみを用いて多くのノード間の通信ができる光波長合分波装置を提供することができる。第３に光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードからは送出する信号を波長多重信号化する必要がない光波長合分波装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施の形態について説明する。しかしながら、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施の形態は単に例示に過ぎず、本発明の原理を限定するものではない。

［第１の実施の形態］
図１を参照して本発明に係る光波長合分波装置の第１の実施の形態を説明する。本発明は、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号が入力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号入力ポートと、Ｎ個の波長が波長分割多重された出力ＷＤＭ信号が出力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号出力ポートとの間（但し、Ｎは２以上の整数）に伝送経路を構成する（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）光波長合分波装置である。図１に示す本実施の形態は、Ｎ＝８、すなわち８波長多重、９×９光波長合分波装置の例である。

図１において、光波長合分波装置１００は、波長多重信号入力ポート１０１−１〜１０１−９と、該波長多重信号入力ポートから入力される入力ＷＤＭ信号を各々分波する１×８光分波回路１０２−１〜１０２−９と、該１×８光分波回路によって分波された光信号を光配線１０３を介して入力して合波する８×１光合波回路１０４−１〜１０４−９と、該８×１光分波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号を各々出力する波長多重信号出力ポート１０５−１〜１０５−９とを備える。

ここで、１×８光分波回路１０２は１個の入力ポートとＮ＝８個の出力ポートを有し、λｉ（ｉは１以上８以下の整数）の光信号が入力ポートに入力されると、ｉ番目の出力ポートから出力される機能を有する。ここで、λｉの波長間隔は、例えば２０ｎｍでＣＷＤＭの規格に従ったものであっても良いし、あるいは５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ等の間隔でＤＷＤＭの規格に従ったものであっても良い。また光分波回路１０２は、誘電体多層膜を使用した光分波回路を用いても良いし、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を使用した光分波回路を用いても良い。

また、８×１光合波回路１０４はＮ＝８個の入力ポートと１個の出力ポートを有し、λｉの光信号がｉ番目の入力ポートに入力されると、出力ポートから波長多重されて出力する機能を有する。ここで、λｉの波長間隔は、１×８光分波回路１０２に関連して説明した波長間隔と同一であるものとする。８×１光合波回路１０４は、誘電体多層膜を使用した光分波回路を用いても良いし、ＡＷＧを使用した光分波回路を用いても良い。

本発明の光波長合分波装置１００に対し、λ１からλ８までの８波多重された入力ＷＤＭ信号を、波長多重信号入力ポート１０１−１〜１０１−９の各々に入力する。入力された入力ＷＤＭ信号は１×８光分波回路１０２−１〜１０２−９でそれぞれ分波される。１×８光分波回路１０２で分波された光信号は、光配線１０３を介して８×１光合波回路１０４に入力され、波長多重されて出力ＷＤＭ信号として波長多重信号出力ポート１０５−１〜１０５−９からそれぞれ出力される。 ここで１×８光分波回路１０２の出力ポートと８×１光分波回路１０４の入力ポートを接続する光配線１０３のレイアウトを、図２を用いて説明する。図２に、本実施の形態の光波長合分波装置が実現する波長入出力特性を示す。図２において、同一の行は同一の入力ポートから入力される光信号であることを意味し、同一の列は同一の出力ポートから出力される光信号であることを意味する。従って、同一の行には８種類の波長が１つずつ現れ、同一の行にも８種類の波長が１つずつ現れる。

図２におけるｘ行ｙ列（ｘは１以上９以下の整数、ｙはｘ以外の１以上９以下の整数）の成分がλｉであることは、ｘ番目の１×８光分波回路１０２−ｘのｉ番目の出力ポートから出力されるλｉの光信号が、光配線１０３を介してｙ番目の８×１光合波回路１０４−ｙのｉ番目の入力ポートに入力されることを意味する。またｘ行ｘ列の対角成分が空欄になっていることは、フルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用する場合に、信号を送信した通信ノードに光信号を戻す光配線１０３が存在しないことを意味する。

ここまでの条件に従って、例えば図２にあるようにｘ≠ｙである場合にｘ行ｙ列の成分をλ｛（ｙ−ｘ＋９）ｍｏｄ９｝であり、対角成分が空欄であるように入出力特性を定義する。

該光波長合分波装置をフルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用すると、各通信ノードから送出できる８波長の信号は全て他の通信ノードとの通信に使用でき、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を実現できる。

［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第２の実施の形態を説明する。本発明は、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号が入力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号入力ポートと、Ｎ個の波長が波長分割多重された出力ＷＤＭ信号が出力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号出力ポートとの間（但し、Ｎは２以上の整数）に伝送経路を構成する（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）光波長合分波装置である。本実施の形態の構成は、図１を参照して説明した第１の実施の形態と同様であり、８波長多重、９×９光波長合分波装置の例である。波長λ１からλ８までの８波が多重された入力ＷＤＭ信号を、９個の波長多重信号入力ポート１０１−１〜１０１−９の各々に入力すると、入力された入力ＷＤＭ信号は１×８光分波回路１０２−１〜１０２−９でそれぞれ分波され、分波された光信号は光配線１０３を介して８×１光合波回路１０４に入力され、波長多重されて出力ＷＤＭ信号として波長多重信号出力ポート１０５−１〜１０５−９からそれぞれ出力される。ここで光分波回路１０２の出力ポートと光合波回路１０４の入力ポートを接続する光配線１０３のレイアウトは、以下に示す入出力特性に従うものとする。

なお本実施の形態では、ある通信ノードから送出する全ての波長の信号を他の通信ノードとの通信に使用でき、またＭ種類の波長のみを用いて、同時に（Ｍ＋１）個（ＭはＮ／２より小さい整数とする。）の通信ノード間の通信ができるような入出力特性を実現する方法を示す。ここでは、Ｍ＝３の場合を例にとって示す。

図３に本実施の形態の光波長合分波装置が実現する波長入出力特性を示す。図３においては８種類の光信号の波長をΛ１からΛ８としている。このΛ１からΛ８は、前記λ１からλ８のいずれかと１対１で対応している符号とする。そして、同一の行は同一の入力ポートから入力される光信号であることを意味し、同一の列は同一の出力ポートから出力される光信号であることを意味する。従って、同一の行にはΛ１からΛ８までの波長が１つずつ現れ、同一の行にもΛ１からΛ８までの波長が１つずつ現れる。

ここまでの条件に従って、例えば図３にあるように、特に入力ポート１〜４と、出力ポート１〜４に注目すると、ｘ≠ｙである場合に（ｘは１以上４以下の整数、ｙはｘ以外の１以上４以下の整数）ｘ行ｙ列の成分がΛ｛（ｙ−ｘ＋４）ｍｏｄ４｝であり、対角成分が空欄であるように入出力特性を定義することができる。また、この４×４＝１６個以外の成分は、同一の行にはΛ１からΛ８までの波長が１つずつ現れ、同一の行にもΛ１からΛ８までの波長が１つずつ現れるように定めることができる。

このような入出力特性を有する光波長合分波装置をフルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用すると、各通信ノードから送出できる８波長の信号は全て他の通信ノードとの通信に使用でき、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を実現できる他、特にΛ１からΛ３の光信号を用いて４つの通信ノード間の通信が実現できるという特徴を実現できる。

これまでに示した構成において、Λ１からΛ８に具体的な波長を割当てる。例えば、λ１からλ８はＣＷＤＭで使用される光フィルタに適合した波長であり、λ１は波長１４６４．５〜１４７７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ２は波長１４８４．５〜１４９７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ３は波長１５０４．５〜１５１７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ４は波長１５２４．５〜１５３７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ５は波長１５４４．５〜１５５７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ６は波長１５６４．５〜１５７７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ７は波長１５８４．５〜１５９７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ８は波長１６０４．５〜１６１７．５ｎｍのいずれかの波長の信号とする。ここで前記８種類の波長の中で、特にエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が増幅可能な波長帯域である１５３０〜１５６５ｎｍと重なる部分があるλ４，λ５，λ６の３波長の光信号を用いて４つの通信ノード間の通信を行うものとする。すなわち、λ４，λ５，λ６をΛ１，Λ２，Λ３のいずれかに対応させ、λ１，λ２，λ３，λ７，λ８をΛ４，Λ５，Λ６，Λ７，Λ８のいずれかに対応させる。

このように実際の波長を対応させると、８波長の光信号を用いて９つの通信ノード間で通信を行うことができ、特に、λ４，λ５，λ６（Λ１，Λ２，Λ３）の３波長の光信号を用いて通信を行う４つのノード間ではＥＤＦＡを用いることで通信ノード間の距離を伸ばしたネットワークを構築できる。

［第３の実施の形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第３の実施の形態を説明する。本発明は、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号が入力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号入力ポートと、Ｎ個の波長が波長分割多重された出力ＷＤＭ信号が出力される（Ｎ＋１）本の波長多重信号出力ポートとの間（但し、Ｎは２以上の整数）に伝送経路を構成する（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）光波長合分波装置である。ただし、本実施の形態は、第１・第２の実施例と異なり、Ｎ＝１６、すなわち１６波長多重、１７×１７光波長合分波装置の例である。従って、使用する光分波回路１０２の入力ポート数は１、出力ポート数は１６となり、光合波回路１０４の入力ポート数は１６、出力ポート数は１となる。λ１からλ１６までの１６波が多重された入力ＷＤＭ信号を、１７個の波長多重信号入力ポート１０１−１〜１０１−１７の各々に入力すると、入力された入力ＷＤＭ信号は１×１６光分波回路１０２−１〜１０２−１７でそれぞれ分波され、分波された光信号は光配線１０３を介して１６×１光合波回路１０４に入力され、波長多重されて出力ＷＤＭ信号として出力ポート１０５−１〜１０５−１７からそれぞれ出力される。ここで光分波回路１０２と光合波回路１０４を接続する光配線１０３のレイアウトは、以下に示す入出力特性に従うものとする。

なお本実施の形態では、第２の実施例と同様に、ある通信ノードから送出する全ての波長の信号を他の通信ノードとの通信に使用でき、またＭ種類の波長のみを用いて、同時に（Ｍ＋１）個（ＭはＮ／２より小さい整数とする。）の通信ノード間の通信ができるような入出力特性を実現する方法を示す。ここでは、Ｍ＝４の場合を例にとって示す。

図４に本実施の形態の光波長合分波装置が実現する波長入出力特性を示す。図４においては１６種類の光信号の波長をΛ１からΛ１６としている。このΛ１からΛ１６は、前記λ１からλ１６のいずれかと１対１で対応している符号とする。そして、同一の行は同一の入力ポートから入力される光信号であることを意味し、同一の列は同一の出力ポートから出力される光信号であることを意味する。従って、同一の行にはΛ１からΛ１６までの波長が１つずつ現れ、同一の行にもΛ１からΛ１６までの波長が１つずつ現れる。

ここまでの条件に従って、例えば図４にあるように、特に入力ポート１〜５と、出力ポート１〜５に注目すると、ｘ≠ｙである場合に（ｘは１以上５以下の整数、ｙはｘ以外の１以上５以下の整数）ｘ行ｙ列の成分がΛ｛（ｙ−ｘ＋５）ｍｏｄ５｝であり、対角成分が空欄であるように入出力特性を定義することができる。また、この５×５＝２５個以外の成分は、同一の行にはΛ１からΛ１６までの波長が１つずつ現れ、同一の行にもΛ１からΛ１６までの波長が１つずつ現れるように定めることができる。

このような入出力特性を有する光波長合分波装置をフルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用すると、各通信ノードから送出できる１６波長の信号は全て他の通信ノードとの通信に使用でき、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を実現できる他、特にΛ１からΛ４の光信号を用いて５つの通信ノード間の通信が実現できるという特徴を実現できる。

これまでに示した構成において、Λ１からΛ１６に具体的な波長を割当てる。例えば、λ１からλ１６はＣＷＤＭの半分の波長間隔である１０ｎｍの波長間隔で透過帯域を有する光フィルタを透過する波長であり、λ１は波長１４６５±３ｎｍの波長の信号、λ２は波長１４７５±３ｎｍの波長の信号、λ３は波長１４８５±３ｎｍの波長の信号、λ４は波長１４９５±３ｎｍの波長の信号、λ５は波長１５０５±３ｎｍの波長の信号、λ６は波長１５１５±３ｎｍの波長の信号、λ７は波長１５２５±３ｎｍの波長の信号、λ８は波長１５３５±３ｎｍの波長の信号、λ９は波長１５４５±３ｎｍの波長の信号、λ１０は波長１５５５±３ｎｍの波長の信号、λ１１は波長１５６５±３ｎｍの波長の信号、λ１２は波長１５７５±３ｎｍの波長の信号、λ１３は波長１５８５±３ｎｍの波長の信号、λ１４は波長１５９５±３ｎｍの波長の信号、λ１５は波長１６９５±３ｎｍの波長の信号、λ１６は波長１６１５±３ｎｍの波長の信号とする。ここで前記１６種類の波長の中で、特にＥＤＦＡが増幅可能な波長帯域である１５３０〜１５６５ｎｍと重なる部分があるλ８，λ９，λ１０，λ１１の４波長の光信号を用いて５つの通信ノード間の通信を行うものとする。すなわち、λ８，λ９，λ１０，λ１１をΛ１，Λ２，Λ３，Λ４のいずれかに対応させ、λ１，λ２，λ３，λ４，λ５，λ６，λ７，λ１２，λ１３，λ１４，λ１５，λ１６をΛ５，Λ６，Λ７，Λ８，Λ９，Λ１０，Λ１１，Λ１２，Λ１３，Λ１４，Λ１５，Λ１６のいずれかに対応させる。

このように実際の波長を対応させると、１６波長の光信号を用いて１７個の通信ノード間で通信を行うことができ、特に、λ８，λ９，λ１０，λ１１（Λ１，Λ２，Λ３，Λ４）の４波長の光信号を用いて通信を行う５つのノード間ではＥＤＦＡを用いることで通信ノード間の距離を伸ばしたネットワークを構築できる。

［第４の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第４の実施の形態を説明する。図５は、２Ｎ×２Ｎ光波長合分波装置の概略構成を示す。本発明は、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号が入力されるＮ本の波長多重信号入力ポート、及び単一波長の信号が入力されるＮ本の入力ポートと、Ｎ個の波長が波長分割多重された出力ＷＤＭ信号が出力されるＮ本の波長多重信号出力ポート、及び単一波長の信号が出力されるＮ本の出力ポートとの間（但し、Ｎは２以上の整数）に伝送経路を構成する２Ｎ×２Ｎ光波長合分波装置である。図５に示す本実施の形態は、Ｎ＝８、すなわち８波長多重、１６×１６光波長合分波装置の例である。

図５において、光波長合分波装置５００は、波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−８と、該波長多重信号入力ポートから入力される入力ＷＤＭ信号を各々分波する１×８光分波回路５０２−１〜５０２−８と、単一信号入力ポート５０６−１〜５０６−８と、光配線５０３を介して、該１×８光分波回路によって分波された光信号及び／又は該単一信号入力ポートからの光信号を入力して合波する８×１光合波回路５０４−１〜５０４−８と、該８×１光合波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号を各々出力する波長多重信号出力ポート５０５−１〜５０５−８と、１×８光分波回路５０２−１〜５０２−８によって分波された光信号を出力する単一信号出力ポート５０７−１〜５０７−８とを備える。

ここで、１×８光分波回路５０２は１個の入力ポートとＮ＝８個の出力ポートを有し、λｉ（ｉは１以上８以下の整数）の光信号が入力ポートに入力されると、ｉ番目の出力ポートから出力される機能を有する。ここで、λｉの波長間隔は、例えば２０ｎｍでＣＷＤＭの規格に従ったものであっても良いし、あるいは５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ等の間隔でＤＷＤＭの規格に従ったものであっても良い。また実現方法も、誘電体多層膜を使用した光分波回路であっても良いし、ＡＷＧを使用した光分波回路であっても良い。

また、８×１光合波回路５０４はＮ＝８個の入力ポートと１個の出力ポートを有し、λｉの光信号がｉ番目の入力ポートに入力されると、出力ポートから波長多重されて出力する機能を有する。ここで、λｉの波長間隔は、１×８光分波回路５０２に関連して説明した波長間隔と同一であるものとする。８×１光合波回路５０４は、誘電体多層膜を使用した光分波回路を用いても良いし、ＡＷＧを使用した光分波回路を用いても良い。

本実施の形態の光波長合分波装置５００に対し、波長λ１からλ８までの８波が多重された入力ＷＤＭ信号を、波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−８の各々に入力する。また、波長λ１からλ８のうちの適切に定められた波長の信号を単一信号入力ポート５０６−１〜５０６−８に入力する。波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−８の各々に入力された入力ＷＤＭ信号は１×８光分波回路５０２で分波される。１×８光分波回路５０２で分波された光信号及び、単一信号入力ポート５０６に入力された光信号は、光配線５０３を介して８×１光合波回路５０４に入力された後、波長多重されて出力ＷＤＭ信号として出力ポート５０５−１〜５０５−８から出力されるか、直接単一信号出力ポート５０７−１〜５０７−８から出力される。

ここで１×８光分波回路５０２−１〜５０２−８の各出力ポート、及び単一信号入力ポート５０６−１〜５０６−８と、８×１光分波回路５０４−１〜５０４−８の各入力ポート、及び単一信号出力ポート５０７を接続する光配線５０３のレイアウトを、図６を用いて説明する。図６に、本発明の光波長合分波装置が実現する波長入出力特性を示す。図６において、１行目から８行目までの同一の行は、同一の波長多重信号入力ポート５０１から入力される光信号であることを意味する。９行目から１６行目までの同一の行は、同一の単一信号にポート５０６から入力される光信号であることを意味する。１列目から８列目までの同一の列は、同一の波長多重信号出力ポート５０５から出力される光信号であることを意味する。９列目から１６列目までの同一の列は、同一の単一信号出力ポート５０７から出力される光信号であることを意味する。従って、１行目から８行目までの同一の行には８種類の波長が１つずつ現れ、９行目から１６行目までの同一の行にはλ１からλ８までのいずれかの波長が１つ現れる。また１列目から８列目までの同一の列には８種類の波長が１つずつ現れ、９列目から１６列目までの同一の列にはλ１からλ８までのいずれかの波長が１つ現れる。

図６におけるｘ行ｙ列（ｘ、ｙは１以上８以下の整数）の成分がλｉであることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘのｉ番目の出力ポートから出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介してｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙのｉ番目の入力ポートに入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘとｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙを接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図６におけるｘ行ｚ列（ｚは９以上１６以下の整数）の成分がλｉであることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘのｉ番目の出力ポートから出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介して（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）に入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２と（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）を接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図６におけるｗ行ｙ列（ｗは９以上１６以下の整数）の成分がλｉであることは、（ｗ−８）番目の単一信号入力ポート５０６−（ｗ−８）から出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介してｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙのｉ番目の入力ポートに入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、（ｗ−８）番目の単一信号入力ポート５０６−（ｗ−８）とｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙを接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図６におけるｗ行ｚ列の成分が全て空欄であることは、（ｗ−８）番目の単一信号入力ポート５０６−（ｗ−８）と（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）を接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

ここまでの条件に従って、例えば図６にあるように１以上８以下の整数ｘ，ｙに対して、ｘ≠ｙである場合にはｘ行ｙ列の成分をλ｛（ｙ−ｘ＋９）ｍｏｄ９｝とし、ｘ行（ｘ＋８）列の成分をλ（９−ｘ）とし、（ｙ＋８）行ｙ列の成分をλｙとし、上記以外の成分を全て空欄とするように光配線５０３のレイアウトを定義することができる。

該光波長合分波装置をフルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用すると、単一信号入力ポート及び、単一信号出力ポートを使用することで、光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードに関しては、送出する信号はＷＤＭ信号化せずに光波長合分波装置に入力でき、受信する信号は光波長合分波装置からＷＤＭ信号化せずに受けることができる。また、波長多重信号入力ポート及び、波長多重信号出力ポートに接続された通信ノードも含めて、各通信ノードから送出できる８波長の信号は全て他の通信ノードとの通信に使用でき、８波長の光信号を用いて９つの通信ノード間で通信を行うことができるために、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を実現できる。

［第５の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明に係る光波長合分波装置の第５の実施の形態を説明する。本発明は、Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号が入力されるＮ本の波長多重信号入力ポート、及び単一波長の信号が入力されるＮ本の入力ポートと、Ｎ個の波長が波長分割多重された出力ＷＤＭ信号が出力されるＮ本の波長多重信号出力ポート、及び単一波長の信号が出力されるＮ本の出力ポートとの間（但し、Ｎは２以上の整数）に伝送経路を構成する２Ｎ×２Ｎ光波長合分波装置である。本実施の形態の構成は、図５を参照して説明した第４の実施の形態と同様であり、Ｎ＝８、すなわち８波長多重、１６×１６光波長合分波装置の例である。

波長λ１からλ８までの８波が多重された入力ＷＤＭ信号を、波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−８の各々に入力する。また、波長λ１からλ８のうちの適切に定められた波長の信号を単一信号入力ポート５０６−１〜５０６−８に入力する。波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−８の各々に入力された入力ＷＤＭ信号は１×８光分波回路５０２で分波される。１×８光分波回路５０２で分波された光信号及び、単一信号入力ポート５０６に入力された光信号は、光配線５０３を介して８×１光合波回路５０４に入力された後、波長多重されて出力ＷＤＭ信号として波長多重信号出力ポート５０５−１〜５０５−８から出力されるか、直接単一信号出力ポート５０７−１〜５０７−８から出力される。

ここで１×８光分波回路５０２−１〜５０２−８の各出力ポート、及び単一信号入力ポート５０６−１〜５０６−８と、８×１光合波回路５０４−１〜５０４−８の各入力ポート、及び単一信号出力ポート５０７−１〜５０７−８を接続する光配線５０３のレイアウトは、以下に示す入出力特性に従うものとする。

なお本実施例では、ある通信ノードから送出する全ての波長の信号を他の通信ノードとの通信に使用でき、またＭ種類の波長のみを用いて、同時に（Ｍ＋１）個の通信ノード間の通信ができるような入出力特性を実現する方法を示す（ＭはＮ／２より小さい整数とする。）。ここでは、Ｍ＝３の場合を例にとって示す。

図７に本発明の光波長合分波装置が実現する波長入出力特性を示す。図７においては８種類の光信号の波長をΛ１からΛ８としている。このΛ１からΛ８は、前記λ１からλ８のいずれかと１対１で対応している符号とする。そして、１行目から８行目までの同一の行は、同一の波長多重信号入力ポート５０１から入力される光信号であることを意味する。９行目から１６行目までの同一の行は、同一の単一信号入力ポート５０６から入力される光信号であることを意味する。１列目から８列目までの同一の列は、同一の波長多重信号出力ポート５０５から出力される光信号であることを意味する。９列目から１６列目までの同一の列は、同一の単一信号出力ポート５０７から出力される光信号であることを意味する。従って、１行目から８行目までの同一の行には８種類の波長が１つずつ現れ、９行目から１６行目までの同一の行にはΛ１からΛ８までのいずれかの波長が１つ現れる。また１列目から８列目までの同一の列には８種類の波長が１つずつ現れ、９列目から１６列目までの同一の列にはΛ１からΛ８までのいずれかの波長が１つ現れる。

図７におけるｘ行ｙ列（ｘ、ｙは１以上８以下の整数）の成分がλｉであることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘのｉ番目の出力ポートから出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介してｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙのｉ番目の入力ポートに入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘとｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙを接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図７におけるｘ行ｚ列（ｚは９以上１６以下の整数）の成分がλｉであることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘのｉ番目の出力ポートから出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介して（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）に入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、ｘ番目の１×８光分波回路５０２−ｘと（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）を接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図７におけるｗ行ｙ列（ｗは９以上１６以下の整数）の成分がλｉであることは、（ｗ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｗ−８）から出力されるλｉの光信号が、光配線５０３を介してｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙのｉ番目の入力ポートに入力されることを意味し、該成分が空欄であることは、（ｗ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｗ−８）とｙ番目の８×１光合波回路５０４−ｙを接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

図７におけるｗ行ｚ列の成分が全て空欄であることは、（ｗ−８）番目の単一信号入力ポート５０６−（ｗ−８）と（ｚ−８）番目の単一信号出力ポート５０７−（ｚ−８）を接続する光配線５０３が存在しないことを意味する。

ここまでの条件に従って、例えば図７にあるように、１以上８以下の整数ｘ，ｙに対して、ｘ行（ｘ＋８）列の成分をΛ８とし、（ｙ＋８）行ｙ列の成分をΛ８とし、ｘ≠ｙであるｘ行ｙ列の成分をΛ１からΛ７を用いて定め、上記以外の成分を全て空欄とするように光配線５０３のレイアウトを定義することができる。

本実施の形態の特徴の一つは、単一信号入力ポート５０６に入力される唯一の波長が、第４の実施の形態においては全て異なっていたが、本実施例においては全て同じΛ８を使用することである。同様に、単一信号出力ポート５０７から出力される唯一の波長が、第４の実施例においては全て異なっていたが、本実施例においては全て同じΛ８を使用することである。

本実施の形態の別の特徴は、第１から第４の波長多重信号入力ポート５０１−１〜５０１−４と、第１から第４の波長多重信号出力ポート５０５−１〜５０５−４に注目すると、これら波長多重信号入力ポートを用いて行う通信にはΛ１，Λ２，Λ３の３波長のみを使用するように入出力特性を定義していることである。

このような入出力特性を有する光波長合分波装置をフルメッシュＷＤＭ光ネットワークに適用すると、単一信号入力ポート及び、単一信号出力ポートを使用することで、光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードに関しては、送出する信号はＷＤＭ信号化せずに光波長合分波装置に入力でき、受信する信号は光波長合分波装置からＷＤＭ信号化せずに受けることができる。また、波長多重信号入力ポート及び、波長多重信号出力ポートに接続された各通信ノードにおいて、送出できる８波長の信号は全て他の通信ノードとの通信に使用でき、光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードにおいても送出できる８種類の信号を全て他の通信ノードとの通信に使用でき、８波長の光信号を用いて９つの通信ノード間で通信を行うことができるために、波長の利用効率が高い光波長合分波装置を実現できる。さらに波長Λ１からΛ３の３つの波長の光信号のみを用いて、あらかじめ定めた４つの通信ノード間の通信が可能な、光波長合分波装置が実現できる。

これまでに示した構成において、Λ１からΛ８に具体的な波長を割当てる。例えば、λ１からλ８はＣＷＤＭで使用される光フィルタに適合した波長であり、λ１は波長１４６４．５〜１４７７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ２は波長１４８４．５〜１４９７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ３は波長１５０４．５〜１５１７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ４は波長１５２４．５〜１５３７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ５は波長１５４４．５〜１５５７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ６は波長１５６４．５〜１５７７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ７は波長１５８４．５〜１５９７．５ｎｍのいずれかの波長の信号を、λ８は波長１６０４．５〜１６１７．５ｎｍのいずれかの波長の信号とする。ここで前記８種類の波長の中で、特にＥＤＦＡが増幅可能な波長帯域である１５３０〜１５６５ｎｍと重なる部分があるλ４，λ５，λ６の３波長の光信号を用いて４つの通信ノード間の通信を行うものとする。すなわち、λ４，λ５，λ６をΛ１，Λ２，Λ３のいずれかに対応させ、λ１，λ２，λ３，λ７，λ８をΛ４，Λ５，Λ６，Λ７，Λ８のいずれかに対応させる。

このように実際の波長を対応させると、光波長合分波装置と同一地点に存在する通信ノードでは、波長多重信号を生成せずに８種類の光信号を用い、他の通信ノードにおいては８波長の光信号を用いて９つの通信ノード間で通信を行うことができる。また特に、光波長合分波装置と同一地点に存在しない、第１から第４の通信ノード間ではＥＤＦＡを用いることで通信ノード間の距離を伸ばしたネットワークを構築することができる。

第１の実施の形態の光波長合分波装置の構成図である。 第１の実施の形態の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。 第２の実施の形態の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。 第３の実施の形態の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。 第４の実施の形態の光波長合分波装置の構成図である。 第４の実施の形態の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。 第５の実施の形態の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。 従来のフルメッシュ光ＷＤＭネットワークの概略構成図である。 従来の光波長合分波装置の説明図である。 従来の光波長合分波装置の入出力特性を示す図である。

符号の説明

１００ 光波長合分波装置
１０１ 入力ポート
１０２ 光分波回路
１０３ 光配線
１０４ 光合波回路
１０５ 出力ポート
５００ 光波長合分波装置
５０１ 波長多重信号入力ポート
５０２ 光分波回路
５０３ 光配線
５０４ 光合波回路
５０５ 波長多重信号出力ポート
５０６ 単一信号入力ポート
５０７ 単一信号出力ポート

Claims (4)

1. 波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、
   Ｎを２以上の整数、Ａを１以上Ｎ＋１以下の整数、Ｂを１以上Ｎ以下の整数、及びＣをＡと異なる１以上Ｎ＋１以下の整数とし、
   Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号を入力する第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号入力ポートと、
   前記第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号入力ポートからの前記入力ＷＤＭ信号を、それぞれＮ個の光信号に分波する第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路と、
   前記第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号を入力して合波する第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路と、
   前記第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号をそれぞれ出力する第１乃至第Ｎ＋１の波長多重信号出力ポートと、
   第Ａの１×Ｎ光分波回路の第Ｂの出力ポートから出力される前記光信号を、第ＣのＮ×１光合波回路の第Ｂの入力ポートに入力し、かつ、前記第１乃至第Ｎ＋１の１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号を、それぞれ異なる前記第１乃至第Ｎ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力する光配線と
   を備えたことを特徴とする光波長合分波装置。
2. ＭをＮ／２より小さい整数とし、
   前記１×Ｎ光分波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１の１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された光信号のうち、前記Ｎ×１光合波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力される光信号の波長がＭ種類であることを特徴とする請求項１に記載の光波長合分波装置。
3. 波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、
   Ｎを２以上の整数、Ａを１以上Ｎ以下の整数、Ｂを１以上Ｎ以下の整数、及びＣをＡと異なる１以上Ｎ以下の整数とし、
   Ｎ個の波長が波長分割多重された入力ＷＤＭ信号を入力する第１乃至第Ｎの波長多重信号入力ポートと、
   前記Ｎ個の波長のうちのいずれか１つの波長の光信号を入力する第１乃至第Ｎの単一信号入力ポートと、
   前記第１乃至第Ｎの波長多重信号入力ポートからの前記入力ＷＤＭ信号を、それぞれＮ個の光信号に分波する第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路と、
   前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によって分波されたＮ²個の光信号のうちのＮ−１個の光信号、及び前記第１乃至第Ｎの単一信号入力ポートのいずれかに入力された光信号を合波する第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路と、
   前記第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路によって合波された出力ＷＤＭ信号をそれぞれ出力する第１乃至第Ｎの波長多重信号出力ポートと、
   前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によって分波された前記光信号のうちのいずれか１つをそれぞれ出力する第１乃至第Ｎの単一信号出力ポートと、
   第Ａの１×Ｎ光分波回路の第Ｂの出力ポートから出力される前記光信号のうち、前記単一信号出力ポートに出力されていない前記光信号を、第ＣのＮ×１光合波回路の第Ｂの入力ポートに入力し、かつ、前記第１乃至第Ｎの１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された前記光信号のうち、前記単一信号出力ポートに出力されていない前記光信号をそれぞれ異なる前記第１乃至第ＮのＮ×１光合波回路の入力ポートに入力する光配線と
   を備えたことを特徴とする光波長合分波装置。
4. ＭをＮ／２より小さい整数とし、
   前記１×Ｎ光分波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１の１×Ｎ光分波回路によってそれぞれ分波された光信号のうち、前記Ｎ×１光合波回路のうち第１乃至第Ｍ＋１のＮ×１光合波回路の入力ポートに入力される光信号の波長がＭ種類であることを特徴とする請求項３に記載の光波長合分波装置。

Images