JP4445499B2 - 波長重畳デバイス及びその製造方法並びに波長多重ネットワークシステム - Google Patents

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Description

本発明は、波長重畳デバイス及びその製造方法並びに波長多重ネットワークシステムに関し、例えば、波長分割多重方式を適用した受動的光網(WDM−PON:Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network)を採用したシステムに用いて好適な技術に関する。
現在、一般家庭等の加入者(ユーザ)宅を対象とした加入者系光ファイバネットワークシステムとして、例えば電話局等に設置した集約局に設けられた光局側装置(局)と、複数の加入者宅に設置した光加入者装置を光ファイバで接続するシステムが知られている。その中でも、集約局からの光データ信号(フレーム)の入出力を行なう1本の光ファイバを受動素子であるパワースプリッタで複数に分岐し、その分岐先に各加入者宅の光加入者装置を接続する構成をPON(Passive Optical Network)システムと呼ぶ。
このPONシステムは、光局側装置と複数の加入者宅との間で高速のデータ送受を行なうことが可能なシステムとして実用化されている。
そして、PONシステムの一形態として、例えば図15に示すようなシステム構成が挙げられる。
この図15に示すPONシステム300は、局側装置(OLT:Optical Line Terminal)100と、N(Nは2以上の整数)の加入者#1〜#Nに対応したN台の光加入者装置(ONU:Optical Network Unit)200−1〜200−N(区別しない場合は、単にONU200と表記する)と、パワースプリッタ102と、OLT100とパワースプリッタ102とを接続する光ファイバ400と、パワースプリッタ102と各ONU200−1〜200−Nとをそれぞれ接続する光ファイバ500−1〜500−N(区別しない場合は、単に光ファイバ500と表記する)と、光ファイバ400の途中に設けられた波長フィルタ101とをそなえて構成される。
前記PONシステム300において、OLT100は、情報の配信等を行なうために電気信号を光信号に変換してONU200側に所定の下りフレームフォーマット(以下、単に「下りフレーム」ともいう)で送信する、あるいはONU200から所定の上りフレームフォーマット(以下、単に「上りフレーム」ともいう)の光信号で送られてきたデータを電気信号に変換する等の所要の通信制御機能を具備する装置である。なお、OLT100からONU200への方向が下り、ONU200からOLT100への方向が上りである。
OLT100に接続された光ファイバ400は、伝送路途中に設けられたパワースプリッタ102により分岐されており、分岐された光ファイバ500は、それぞれ個別の加入者宅に引き入れられ、各ONU200に接続される。
ONU200は、OLT100との通信、光信号と電気信号との間の変換等の通信制御を行なう装置である。
パワースプリッタ102は、1本の光ファイバ400からの下り信号を複数の光ファイバ500に分配(パワー分岐)し、また複数の光ファイバ500からの上り信号を1本の光ファイバ400に集約(合波)する役割を果たす。
ここで、OLT100とパワースプリッタ102との間において、上り及び下りのデータ伝送は1本の光ファイバ400を使用して波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)により双方向に行なわれる。
また、波長フィルタ101は、加入者#1〜#Nに対して一様に伝送(ブロードキャスト)されるアナログのビデオ信号(Video Signal)を下り方向の光信号に合波する一方、下りフレーム及び上りフレームのデータを透過するためのものである。
例えば、OLT100からONU200への下り方向では、時分割多重(TDM:Time Division Multiplexing)により1.49μm帯の光信号とともに、波長フィルタ101により合波される1.55μm帯のビデオ信号光が伝送される。そして、ONU200では、下りフレームとビデオ信号光とを、例えば波長フィルタ(図示省略)等で分波した後、ビデオ信号光については、例えばビデオ信号光用の受信器(図示省略)等で受信し、下りフレームについては、当該フレーム中のフレーム同期情報及び管理情報を検出し、これに基づいて、個々に予め割り当てられているタイムスロットのデータを取り出して受信処理する。
一方、ONU200からOLT100への上り方向では、各ONU200からの上りフレームが、それぞれが衝突しないタイミングで、時分割多元接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式により1.31μm帯の光信号として伝送される。TDMAのアクセスタイミングは、例えば、前記管理情報により各ONU200に予め通知される。
なお、PONシステム300における上記パワースプリッタ102に代えて適用可能な光デバイスとして、下記特許文献1及び2により提案されている技術が存在する。
特開2005−321487号公報 特開2001−021741号公報
ところで、近年、加入者数の増加等に伴い、PONシステム300の更なる高速化及び広帯域化が要求されている。そこで、次世代のPONシステムとして、下り方向及び上り方向のそれぞれにおいて、波長軸上でユーザ(加入者)多重を行なう波長分割多重方式を用いた、WDM−PONシステムが考えられている。
このWDM−PONシステムでは、ユーザ毎に異なる波長を割り当てるため、上記PONシステム300に用いられるパワースプリッタ102の代わりに、例えば、図16(a)に示す合分波装置600や、図16(b)に示す合分波装置601が用いられる。なお、図16(a),図16(b)においては、OLT100及びONU200の図示を省略しているが、合分波装置600,601のいずれも、例えば、紙面左方向にOLT100が接続され、また、紙面右方向に各ONU200が接続される。
図16(a)に示す合分波装置600は、例えばアレー導波路型回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)等の低密度波長分割多重(CWDM:Coarse Wavelength Division Multiplexing)合分波器103と、複数のパワースプリッタ104とを備えて構成される。
この合分波装置600において、CWDM合分波器103は、複数波長(例えば、図中では、波長λ1〜λ4)の光信号が波長多重された入力光をそれぞれの波長に分波する一方、前記入力光とは逆方向からの複数波長の光信号をそれぞれ合波して波長多重光信号を出力するためのものである。また、パワースプリッタ104は、前記CWDM合分波器103からの下り光信号をONU200に分配(パワー分岐)する一方、ONU200からの上り光信号をそれぞれ合波するためのものである。
このように、PONシステム300において、パワースプリッタ102の代わりに上記合分波装置600を用いることにより、図16(a)に示す例では、光伝送に使用する波長の数を最大4倍に増やすことができ、ユーザ数の増加に対応して、PONシステム300の更なる高速化及び広帯域化を実現することが可能となる。
また、前記パワースプリッタ102の代わりに図16(b)に示す合分波装置601を用いた場合、OLT100からの複数波長(例えば、図中では、波長λ1〜λN)の光信号が波長多重された下り光信号は、高密度波長分割多重(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)合分波器105によって、それぞれの波長に分波されて予め割り当てられた各ONU200に伝送される。一方、各ONU200からの複数波長の上り光信号は、DWDM合分波器105によってそれぞれ合波されて、波長多重光信号としてOLT100に伝送される。
このように、PONシステム300において、パワースプリッタ102の代わりに上記合分波装置601を用いれば、各ユーザに対してそれぞれ一つの波長を割り当てることができ、ユーザ数の増加に対応して、PONシステム300の更なる高速化及び広帯域化を図ることが可能となるとともに、より柔軟なネットワークシステムを構築することが可能となる。
また、この他に、前記特許文献1に提案されている光導波路型WDM合分波器もある。
しかしながら、上述のように、PONシステム300において、パワースプリッタ102を上記合分波装置600又は601に交換(アップグレード)した場合、ビデオ信号光については、波長依存性を有するCWDM合分波器103又はDWDM合分波器105の存在により、単純なパワー分岐が行なえず、それまでどおり各ONU200に対してブロードキャストすることができなくなる。そのため、ビデオ信号光をブロードキャストする機能を残したまま、PONシステム300を高速化及び広帯域化する方法が求められている。
そこで、例えば、上記パワースプリッタ102の代わりに、図17に示す合分波装置602を用いることができる。
この合分波装置602は、例えば、波長λ1〜λNの波長多重光と波長λvideoのビデオ信号光とを合分波するWDMフィルタ106と、波長λ1〜λNの光が波長多重された波長多重光を合分波するWDM合分波器109と、波長λvideoのビデオ信号光を分配(パワー分岐)するパワースプリッタ107と、波長λvideoのビデオ信号光と波長λ1〜λNのいずれかの光信号とをそれぞれ合分波するWDM合分波器108−1〜108−N(区別しない場合は、単にWDM合分波器108と表記する)とをそなえて構成される。なお、この図17に示す構成においても、OLT100及びONU200の図示を省略しているが、例えば、紙面左方向にOLT100が接続され、また、紙面右方向に各ONU200が接続される。
このような構成により、波長λ1〜λNの波長多重光は、WDM合分波器109で各波長に分波され、予め割り当てられたONU200宛にそれぞれ伝送される。一方、波長λvideoのビデオ信号光は、下り方向においては、WDM合分波器106で分波され、さらにパワースプリッタ107で均等にパワー分岐された後、WDM合分波器108で各波長λ1〜λNのいずれかの下り光信号と合波されて各ONU200宛に伝送(ブロードキャスト)される。
また、波長λvideoのビデオ信号光は、上り方向では、WDM合分波器108で分波され、さらにパワースプリッタ107で集約(合波)された後、WDM合分波器106で波長λ1〜λNの上り方向の波長多重光信号と合波されてOLT100宛に伝送される。
他にも、PONシステムにおいて、ビデオ信号光のブロードキャストを実現するのに適用可能な技術としては、例えば前記特許文献2により提案されている光導波路がある。
しかしながら、上述したように、図17に示した構成を用いる場合、ディスクリート部品(WDMフィルタ106,108)を自在に着脱できないといったスプライスの問題や、ファイバ余長処理等により、合分波装置602の装置規模が増大するという課題がある。
また、前記特許文献2記載の技術では、光導波路での光路長が長くなるため、伝送光の損失が大きくなる(例えば、損失が10dB以上となる)という課題がある。
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、PONシステムなどの波長多重ネットワークシステムにおいて、ビデオ信号光のブロードキャスト機能を実現しながらも、システム規模を抑制し、さらに光伝送損失を低減することが可能な波長重畳デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。また、当該波長重畳デバイスを用いた波長多重ネットワークシステムを提供することも目的とする。
1)本発明の波長重畳デバイスは、入力波長多重光の一部の波長の光を当該入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を透過するフィルタデバイスと、このフィルタデバイスで反射された反射光を当該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、前記フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえ、該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力されることを特徴としている。
(2)ここで、前記第1光学系は、前記反射光を空間的に異なる位置で複数回反射して前記入射位置にそれぞれ前記入力波長多重光と並行して入射する第1反射光学系として構成されるとともに、前記第2光学系は、前記透過光を前記波長毎に空間的に異なる位置で反射して各波長の光をそれぞれ前記入射位置に入射する第2反射光学系として構成されてもよい。
また、前記フィルタデバイス、前記第1反射光学系における反射素子、及び、前記第2反射光学系におけるフィルタ素子は、それぞれ、基板上に形成された誘電体多層膜フィルタにより構成され、前記の各基板が該フィルタデバイスを中心に積層されていてもよい。
(4)さらに、該第1反射光学系の該反射素子である誘電体多層膜フィルタは、該第2反射光学系の該フィルタ素子による反射光の光路を避けるように該基板上の一部の領域に形成されていてもよい。
(5)また、前記フィルタデバイスで反射する前記一部の波長の光は、波長多重ネットワークシステムを構成する複数の光加入者装置へ配信すべき下り方向の信号光であり、前記フィルタデバイスを透過する前記残りの波長の光は、個々の前記光加入者装置へ波長別に伝送すべき下り方向の信号光であってもよい。
(6)さらに、前記フィルタデバイスは、前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光を前記反射光の再入射経路上逆方向へ反射する特性を有するとともに、前記第1光学系は、前記フィルタデバイスの前記入射位置からそれぞれ前記逆方向に反射してきた光を前記入力波長多重光の入射位置から当該入力波長多重光とは逆方向に出力する特性を有していてもよい。
(7)また、前記フィルタデバイスで反射される前記一部の光は、ビデオ信号光であってもよい。
(8)さらに、前記入力波長多重光の該フィルタデバイスの前記反射面への入射角は、45度に設定されていてもよい。
(9)本発明の波長多重ネットワークシステムは、複数の光加入者装置と、この複数の光加入者装置に送信すべき複数波長の光を波長多重して送信する光局側装置と、前記光局側装置からの波長多重光を受信して該複数の光加入者装置へ伝送する波長重畳デバイスとをそなえ、この波長重畳デバイスが、前記光局側装置からの下り方向の信号光である入力波長多重光の一部の波長の光を前記複数の光加入者装置へ配信すべき光として前記入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を個々の前記光加入者装置へ波長別に伝送すべき光として透過するフィルタデバイスと、このフィルタデバイスで反射された反射光を当該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、前記フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえて構成され、該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力されることを特徴としている。
(10)本発明の波長重畳デバイスの製造方法は、第1の基板の一方の面に入力波長多重光の一部の波長の光を反射し残りの波長の光を透過する第1の誘電体多層膜を形成するとともに、第2の複数の基板の一方の面の一部にそれぞれ前記一部の波長の光を反射する第2の誘電体多層膜を形成し、かつ、第3の複数の基板の一方の面にそれぞれ前記残りの波長のいずれかを反射する第3の誘電体多層膜を形成する第1工程と、前記の各基板を前記第1の基板を中心に積層して接着する第2工程と、前記第2の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜で反射された反射光を当該第1の誘電体多層膜の複数の入射位置に再入射する第1光学系を構成するとともに、前記第3の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜の透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該第1の誘電体多層膜の透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系を構成し、該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力されるように、前記第2工程で得られた積層体の一部を切り落として成型する第3工程とを有することを特徴としている。
上記本発明によれば、少なくとも次のいずれかの効果ないし利点が得られる。
(1)本発明の波長重畳デバイスは、入力波長多重光の一部の波長の光を当該入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を透過するフィルタデバイスと、このフィルタデバイスで反射された反射光を当該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、前記フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえて構成され、これにより、入力波長多重光の一部の波長の光については複数の光経路に分岐するとともに、その他の入力波長多重光については、各波長別に前記複数の光経路に分波することができるので、従来のようにディスクリート部品を要することなく、入力波長多重光を各光加入者装置宛の各波長の光に分波して伝送しつつ、これらの波長の光にそれぞれ入力波長多重光の一部の波長の光を重畳して配信(ブロードキャスト)することが可能となる。
(2)また、前記フィルタデバイス,第1光学系,第2光学系を、それぞれ、ガラス基板等の基板上に形成した誘電体多層膜により構成することで、光導波路技術を用いるような場合に比して、入出力経路間の光路長を短尺化することができるので、伝送光の光損失を大幅に低減することができ、低損失なブロードキャスト通信を実現することが可能となる。
(3)さらに、第1光学系における入力波長多重光の一部の波長の光の反射及び透過位置を工夫することで第1光学系に必要なミラー数を削減することができ、また、第2光学系における前記残りの波長の光の反射及び透過位置、波長フィルタ特性を工夫することで第2光学系に必要な波長フィルタ数(種類)を削減することができるので、上記波長重畳デバイスと同等の機能を具備する波長重畳デバイスのコストを更に削減することが可能となる。
)また、本発明の波長重畳デバイスの製造方法によれば、前記フィルタデバイス、前記第1反射光学系における反射素子、及び、前記第2反射光学系におけるフィルタ素子が、それぞれ、基板上に形成された誘電体多層膜フィルタにより構成され、前記の各基板が前記フィルタデバイスを中心に積層された構成とすることにより、波長重畳デバイスの構成を単純化することができるので、その製造プロセスを容易化することができ、また、波長重畳デバイスとしてのサイズや製造コストを抑制することも可能となる。
)さらに、前記入力波長多重光の前記フィルタデバイスの前記反射面への入射角を45度に設定すれば、当該波長重畳デバイスの製造プロセスをより簡易化することが可能となるので、波長重畳デバイスのコストをさらに削減することが可能となる。
)また、波長重畳デバイスに対する前記入力波長多重光の入射角を45度以外の角度に設定しても、上記と同様の作用効果が得られるので、波長重畳デバイスの設置スペースに対して柔軟な対応が可能となる。
)本発明の波長多重ネットワークシステムによれば、前記フィルタデバイスが、前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光を前記反射光の再入射経路上逆方向へ反射する特性を有するとともに、前記第1光学系が、前記フィルタデバイスの前記入射位置からそれぞれ前記逆方向に反射してきた光を前記入力波長多重光の入射位置から当該入力波長多重光とは逆方向に出力する特性を有するようにすれば、前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光の一部の光を合波して伝送することができるので、双方向の波長多重ネットワークシステムを従来よりも低損失、小規模、低コストで実現することが可能となる。
以下、本発明の実施形態及びその変形例について、図面を用いて説明する。
〔A〕波長重畳デバイスの一実施形態の説明
図1は、本発明の一実施形態に係る波長重畳デバイスの構成を光路と併せて示す模式図である。この図1に示す波長重畳デバイス1は、直方体形状の外観を有し、波長フィルタ(フィルタデバイス)2と、反射ミラー(反射素子)3−1〜3−N(Nは2以上の整数)と、波長フィルタ(フィルタ素子)4−1〜4−Nとをそなえて構成される。
なお、図1に示す構成においては、局側装置(OLT)及び光加入者装置(ONU)の図示を省略しているが、本波長重畳デバイス1の例えば紙面左方向にOLTが接続され、波長λ1〜λN及びビデオ信号光の波長λvideo(ただし、本例では、λ1〜λN<λvideoと仮定する)の波長多重光が当該OLTから本波長重畳デバイス1の側面端部(波長フィルタ2が形成されている箇所:以下、入力ポートと称することがある)に入力されるようになっている。また、図1の紙面上方向には各ONUが接続され、本波長重畳デバイス1の前記側面(入射面)と90度をなす他の側面(出射面)の複数(N)箇所(以下、出力ポートと称することがある)から並行に出射される、波長λ1〜λNの各光にそれぞれ波長λvideoのビデオ信号光が重畳された光のいずれかが個々のONUに受信されるようになっている。また、本波長重畳デバイス1は、上記波長フィルタ2,反射ミラー3−i(i=1〜N)及び波長フィルタ4−iが、入力波長多重光の入射方向に対して例えば45度の配置角度となるように形成されている。
ここで、波長フィルタ(以下、ビデオフィルタという)2は、例えば図2に符号aで示すように、波長λ1〜λNの光は透過する一方、当該帯域よりも長波長側の波長λvideoの光は全反射する特性を有し、ここでは、例えば、複数のONUへ配信すべき下り方向の波長λvideoのビデオ信号光と、個々のONUへ波長別に伝送すべき波長λ1〜λNの信号光とが波長多重されて入力される入力波長多重光のうち、前記波長λvideoのビデオ信号光を、その反射面に対する垂線と対称な方向(本例では、入射方向とは垂直な方向)に反射するとともに、残りの波長λ1〜λNの信号光を透過するものである。
また、各反射ミラー3−iは、ビデオフィルタ2で反射された前記ビデオ信号光の光路上にビデオフィルタ2と平行に等間隔で並んで配列されており、反射ミラー3−1は、前記ビデオフィルタ2で反射されたビデオ信号光の一部(1/N)をビデオフィルタ2の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー3−2へ透過する1/N反射ミラーとして構成され、反射ミラー3−2は、前段の反射ミラー3−1を透過してきたビデオ信号光のさらに一部(1/(N−1))をビデオフィルタ2の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー3−iへ透過する1/(N−1)反射ミラーとして構成されている。残りの反射ミラー3−iも、同様に、前段の反射ミラー3−(i−1)を透過してきたビデオ信号光の一部をビデオフィルタ2の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー3−(i+1)へ透過する特性を有している。
即ち、反射ミラー3−iは、ビデオフィルタ2で反射されたビデオ信号光の1/(N−i+1)を反射するとともに、残りの光を透過する1/(N−i+1)反射ミラーとして構成されており、これにより、ビデオ信号光を均等にパワー分岐してそれぞれをビデオフィルタ2の反射面の複数位置(N箇所)に並行して再入射させることができるようになっているのである。なお、最終段の反射ミラー3−Nには、単なる全反射ミラーを用いてもよい。
つまり、各反射ミラー3−iは、前記ビデオフィルタ2の反射面側に設けられ、前記ビデオフィルタ2で反射されたビデオ信号光(反射光)を当該ビデオフィルタ2の反射面の複数(N)の入射位置に再入射する第1光学系(第1反射光学系)を構成している。そして、反射ミラー3−iは、ビデオ信号光(反射光)をその光路上空間的に異なる位置で複数(N)回反射して前記入射位置にそれぞれ前記入力波長多重光と並行して入射するために、例えば、当該反射光(ビデオ信号光)の少なくとも一部を前記入射位置に向けて反射する反射ミラー(ハーフミラー)としてそれぞれ構成されているのである。なお、これらの反射ミラー3−iは、各波長フィルタ4−iで反射された各波長λ1〜λNの光の光路を妨げない程度の長さを有するに留まっている。
次に、各波長フィルタ4−iは、前記ビデオフィルタ2の透過面側の少なくとも透過光の光路上に当該ビデオフィルタ2と平行に等間隔(反射ミラー3−iの配置間隔と同じ間隔)で並んで配列されており、例えば、波長フィルタ4−1は、ビデオフィルタ2の透過光(波長λ1〜λN)のうち、波長λ1の光をビデオフィルタ2へ反射するとともに、残りの波長λ2〜λNの光を次段の波長フィルタ4−2へ透過するフィルタ特性(図2の符号b参照)を有し、波長フィルタ4−2は、当該波長フィルタ4−1の透過光(波長λ2〜λN)のうち、波長λ2の光をビデオフィルタ2へ反射するとともに、残りの波長λ3〜λNの光を次段の波長フィルタ4−3へ透過するフィルタ特性(図2の符号c参照)を有している。
残りの波長フィルタ4−iについても同様に、それぞれ、前段の波長フィルタ4−(i−1)の透過光のうち、特定波長の光をビデオフィルタ2へ反射するとともに、残りの波長の光を次段の波長フィルタ4−(i+1)へ透過するフィルタ特性を有している。ただし、最終段の波長フィルタ4−Nについては、波長λNの光をビデオフィルタ2へ全反射する特性を有する全反射ミラーとして構成される。
つまり、波長フィルタ4−L(L=1〜(N−1))は、ビデオフィルタ2の透過光のうち波長λLの光を反射するとともに、それ以外の残りの波長の光を透過するフィルタ特性を有しており、これにより、ビデオフィルタ2の透過光は、各波長フィルタ4−iで1波長ずつ空間的に異なる位置で分波されてビデオフィルタ2に向けて反射されることになる。
ここで、各波長フィルタ4−iは、反射ミラー3−iの配置間隔と同じ間隔で配列されているので、各波長フィルタ4−iで反射された光は、それぞれ、各反射ミラー3−iで反射されたビデオ信号光がビデオフィルタ2に再入射する位置と同じ位置に、ビデオフィルタ2の反射面とは反対の面(透過面)側から入射することになり、その結果、波長λ1〜λNの光にそれぞれビデオ信号光が重畳された光が波長重畳デバイス1の出力光として出力されることになる。
なお、各波長フィルタ4−iは、図1に示す例では、それぞれ、ビデオフィルタ2,各波長フィルタ4−Lの透過光の光路、及び、最終段の波長フィルタ4−Nでの反射光の光路を横切るだけの長さ(入力ポートから離れるほど短い長さ)に設定されているが、各反射ミラー3−iと同様に、波長フィルタ4−Nと同じ長さに設定されていてもよい。
また、上記のビデオフィルタ2、反射ミラー3−i、波長フィルタ4−iは、それぞれ、後述するように、例えばガラス基板等の基板上に形成した誘電体多層膜により構成することができ、これらの基板を、ビデオフィルタ2を中心にその両面側に積層することで、本例の波長重畳デバイス1を構成することができる。
上記のように波長重畳デバイス1を構成することにより、波長λ1〜λNの信号光と波長λvideoのビデオ信号光の波長多重光が前記入力ポートに入力されて、波長λvideoのビデオ信号光については、ビデオフィルタ2で反射ミラー3−i側へ反射され、残りの波長λ1〜λNの波長多重光については、ビデオフィルタ2を透過する。
その後、ビデオ信号光については、各反射ミラー3−iでそれぞれ均等にパワー分岐されてそれぞれビデオフィルタ2側へ並行して反射され、各反射光はビデオフィルタ2の反射面の空間的に異なる位置に等間隔で再入射する。
一方、波長λ1〜λNの信号光は、各波長フィルタ4−iで1波長ずつ分波されてビデオフィルタ2側へ反射され、それぞれ、ビデオフィルタ2の前記ビデオ信号光の再入射位置と同じ位置にそれぞれ入射する。
これにより、ビデオフィルタ2の各再入射位置において、個々の波長λ1〜λNの信号光に、それぞれ、波長λvideoのビデオ信号光が重畳(合波)された光(λ1+λvideo,λ2+λvideo,・・・,λN+λvideo)が、波長重畳デバイス1の複数(1〜N)の出力位置(出力ポート)から出力されることになる。
したがって、従来のようにディスクリート部品を要することなく、入力波長多重光を各ONU宛の波長λ1〜λNの光に分波して伝送しつつ、これらの波長λ1〜λNの光にそれぞれビデオ信号光を重畳して各ONUに配信(ブロードキャスト)することが可能となる。
また、ビデオフィルタ2、反射ミラー3−i、波長フィルタ4−iを、それぞれ、ガラス基板等の基板上に形成した誘電体多層膜により構成することで、光導波路技術を用いるような場合に比して、入力ポートから各出力ポートに至る反射光や透過光の光路上での光損失を大幅に低減することができ、低損失なブロードキャスト通信を実現することが可能である。
なお、各出力ポートに波長λ1〜λNの信号光が入力された(例えば、紙面左方向の出力ポートから順にλ1〜λNの信号光が入力される)場合、これらの信号光はビデオフィルタ2をそれぞれ透過する。
その後、波長λ1の信号光については、波長フィルタ4−1で反射されて、入力ポートへ出力される。また、波長λ2の信号光については、波長フィルタ4−1を透過し、波長フィルタ4−2で反射されて、入力ポートへ出力される。他の波長λ3〜λNの信号光についても、同様に、波長フィルタ4−iで反射されて、入力ポートへ出力される。
これにより、個々の波長λ1〜λNの信号光が、それぞれ重畳(合波)された光が、波長重畳デバイス1の入力ポートから出力されることになる。
次に、本実施形態の波長重畳デバイスの変形例について、図3〜図5を用いて説明する。
〔B〕波長重畳デバイスの第1変形例の説明
上述した実施形態では、入力波長多重光のビデオフィルタ2の反射面への入射角θを45度に設定しているが、例えば、図3に示すように、当該入射角θは0度<θ<90度の範囲で適宜変更した構成(波長重畳デバイス1′)としてもよい。なお、この図3において、既述の符号と同一符号を付した要素は、それぞれ、既述の要素と同一若しくは同様のものである。
このように、前記入射角θを45度以外の角度にしても、前記波長重畳デバイス1と同様の作用効果が得られるので、波長重畳デバイス1′の設置スペースに対して柔軟な対応が可能となる。
〔C〕波長重畳デバイスの第2変形例の説明
図4は上述した波長重畳デバイス1の第2変形例を光路と併せて示す模式図で、この図4に示す波長重畳デバイス9は、図1により前述した波長重畳デバイス1′に比して、既述のビデオフィルタ2で反射されたビデオ信号光(反射光)を当該ビデオフィルタ2の反射面の複数(N)位置に再入射させるための第1光学系として、既述の反射ミラー3−iに代えてハーフミラー14,15,全反射ミラー16をそなえるとともに、ビデオフィルタ2の透過光を波長λ1〜λN毎に分光してそれぞれをビデオフィルタ2の透過面から前記複数位置に入射する第2光学系として、既述の波長フィルタ4−iに代えて、波長フィルタ11,12,反射ミラー13をそなえて構成されている点が異なる。
ただし、本例では、前記N=4の場合を前提としている。また、この図4に示す構成においても、波長重畳デバイス9の例えば紙面左方向にOLTが接続され、また、紙面上方向にONUが接続され、符号17は、OLTから伝送されてくる下り方向の波長多重光が入力されるファイバコリメータ(入力ポート)を表し、符号18−1〜18−4は、それぞれ、各ONU別に伝送される波長λ1〜λ4の光を出力するファイバコリメータ(出力ポート)を表している。
ここで、第1光学系において、ハーフミラー15は、入力光を1対1の割合で反射及び透過する特性を有するミラーであって、ここでは、ビデオフィルタ2に近い順に当該ビデオフィルタ2に対して平行等間隔の第1〜第4層を考えた場合の第3層に、少なくともビデオフィルタ2で反射された波長λvideoのビデオ信号光を前記入力光として受光することにより、当該ビデオ信号光(ビデオフィルタ2での反射光)を1対1の割合でビデオフィルタ2側へ反射し全反射ミラー16側へ透過できるだけの長さをもって配置されている。
また、ハーフミラー14も、入力光を1対1の割合で反射及び透過する特性を有するミラーであって、ここでは、上記第3層の内側の第2層に、ハーフミラー15及び全反射ミラー16でそれぞれ反射されたビデオ信号光を入力光として空間的に異なる位置で受けることにより、各ビデオ信号光を1対1の割合で全反射ミラー16の異なる位置に向けて並行反射するとともにビデオフィルタ2へ透過できるだけの長さをもって配置されている。
そして、全反射ミラー16は、入力光の全部を反射する特性を有するミラーであって、ここでは、前記第3層のさらに外側の第4層に、ハーフミラー15の透過光及びハーフミラー14の反射光のすべてを前記入力光として受光できるだけの長さをもって配置されている。
以上のように第1光学系を構成することで、ビデオフィルタ2で反射したビデオ信号光は、図4中に示すように、ハーフミラー14の透過光及び全反射ミラー16の反射光としてそれぞれビデオフィルタ2の反射面の複数(4)箇所に、等間隔で平行に再入射することになり、図1により既述の第1光学系と同等の機能が実現されることが分かる。
一方、第2光学系において、波長フィルタ11は、例えば図5に符号dで示すように、波長λ1〜λ4のうち、波長λ1,λ3の光はそれぞれ反射し、波長λ2,λ4の光は透過する周期的な波長フィルタ特性を有し、ここでは、第1光学系と同様に、ビデオフィルタ2に近い順に当該ビデオフィルタ2に対して平行等間隔の第1〜第4層を考えた場合の第3層に、ビデオフィルタ2の透過光(波長λ1〜λ4の波長多重光)を入力光として受光できるだけの長さをもって配置されている。したがって、波長λ1,λ3の光はビデオフィルタ2に向けて反射され、残りの波長λ2,λ4の光は全反射ミラー13側へ透過することになる。
波長フィルタ12は、例えば図5に符号eで示すように、波長λ1〜λ4のうち、波長λ1,λ2の光はそれぞれ透過し、波長λ3,λ4の光はそれぞれ反射する波長フィルタ特性を有し、ここでは、波長フィルタ11の設けられた上記第3層よりもビデオフィルタ2に近い第2層に、波長フィルタ11の反射光(波長λ1,λ3の光)及び当該波長フィルタ11を透過し全反射ミラー13で反射された光(波長λ2,λ4の光)をそれぞれ入力光として受光できるだけの長さをもって配置されている。
したがって、波長フィルタ11で反射した波長λ1,λ3の光のうち、波長λ1の光は波長フィルタ12を透過してビデオフィルタ2へ入射し、波長λ3の光は全反射ミラー13に向けて反射されることになる。同様に、波長フィルタ11を透過し全反射ミラー13で反射した光(波長λ2,λ4の光)のうち、波長λ2の光は波長フィルタ12を透過してビデオフィルタ2に入射し、波長λ4の光は当該波長フィルタ12で全反射ミラー13に向けて反射されることになる。
全反射ミラー13は、入力光の全部を反射する特性を有するミラーであって、本例では、波長フィルタ11の設けられた前記第3層よりもビデオフィルタ2から離れた第4層に、波長フィルタ11の前記透過光、及び、波長フィルタ12での前記各反射光のそれぞれを入力光として受光できるだけの長さをもって配置されている。したがって、波長フィルタ11からの透過光(波長λ2,λ4の光)は反射して波長フィルタ12に入射し、波長フィルタ11及び12で反射してきた光(波長λ3の光)はさらに反射してビデオフィルタ2に入射し、波長フィルタ11を透過し全反射ミラー13及び波長フィルタ12で反射してきた光(波長λ4の光)はさらに反射してビデオフィルタ2に入射することが可能となる。
以上のように第2光学系を構成することで、ビデオフィルタ2を透過した波長λ1〜λ4の波長多重光は、図4中に示すように、波長フィルタ11,12、全反射ミラー13の組み合わせにより個々の波長λ1〜λ4の光に分波されて、第1光学系においてビデオ信号光のビデオフィルタ2への各再入射位置と同じ位置にそれぞれ入射されることになり、図1により既述の第2光学系と同等の機能が実現されることが分かる。
したがって、本例の波長重畳デバイス9においても、既述の実施形態と同様に、入力ポート17に波長λ1〜λ4及び波長λvideoの波長多重光が入力されると、ビデオフィルタ2で波長λvideoのビデオ信号光が反射し、ハーフミラー14,15,全反射ミラー16の組み合わせにより、空間的に異なる位置で4分岐されてビデオフィルタ2の異なる位置にそれぞれ並行して再入射する。一方、ビデオフィルタ2を透過した波長λ1〜λ4の光は、波長フィルタ11,12,全反射ミラー13の組み合わせにより、空間的に異なる位置で個々の波長の光に分波されて、それぞれ、ビデオ信号光の再入射位置と同じ位置に、ビデオフィルタ2の反射面とは反対の面(透過面)側から入射する。
これにより、波長λ1〜λ4の光にそれぞれ波長λvideoのビデオ信号光が重畳された光が波長重畳デバイス9の出力光として出力ポート18−1〜18−4から出力されることになる。
このように、本変形例の波長重畳デバイス9によれば、既述の波長重畳デバイス1と同等の作用効果が得られる他、第1光学系におけるビデオ信号光(波長λvideoの光)の反射及び透過位置を工夫することで第1光学系に必要なミラー数を削減することができ、また、第2光学系における各波長λ1〜λNの光の反射及び透過位置、波長フィルタ特性を工夫することで第2光学系に必要な波長フィルタ数(種類)を削減することができるので、既述の波長重畳デバイス1と同等の機能を具備する波長重畳デバイス9のコストを更に削減することが可能となる。
なお、上述した波長重畳デバイス9についても、入力ポート17からの波長多受光のビデオフィルタ2の反射面への入射角が45度に設定されているが、既述の第1変形例(波長重畳デバイス1′)と同様に45度以外の角度に設定してもよい。
また、第1及び第2光学系の構成は、上述した構成に限定されない。即ち、第1光学系は、ビデオフィルタ2で反射されたビデオ信号光を出力ポート数に応じた分だけ分岐してそれぞれをビデオフィルタ2の反射面に対して空間的に異なる位置に再入射させることができる構造を有しておれば足り、第2光学系は、ビデオフィルタ2を透過した光を波長毎に分波してそれぞれを上記ビデオ信号光のビデオフィルタ2への再入射位置に入射させることのできる構造を有しておれば足りる。
〔D〕波長重畳デバイスの製造方法の説明
次に、図1により前述した波長重畳デバイス1の製造方法について、図6及び図7を用いて説明する。ただし、以下では、説明を簡単にするために、前記N=4の場合、つまり、波長λ1〜λ4の信号光のそれぞれに波長λvideoのビデオ信号光を重畳可能な波長重畳デバイス1の製造方法について説明する。
(1)誘電体多層膜フィルタの蒸着(第1工程)
まず、図6の(1)に示すように、例えば、8枚の同じ厚さのガラス基板22−1〜22−8を用意し、いずれかのガラス基板(第1の基板)22−1の一方の面に、入力波長多重光の一部の波長の光である波長λvideoのビデオ信号光を反射するとともに残りの波長λ1〜λ4の光を透過するビデオフィルタ(第1の誘電体多層膜)2を誘電体多層膜により形成(蒸着)し、他方の面に、波長λ1の光を反射し他の波長λ2〜λ4の光は透過するフィルタ特性を有する波長フィルタ4−1を誘電体多層膜により形成する。
さらに、3枚のガラス基板(第2の複数の基板)22−2〜22−4の一方の面の一部に、それぞれ前記波長λvideoのビデオ信号光の一部(1/4)を反射し残り(3/4)を透過する特性をもつ反射ミラー(第2の誘電体多層膜)3−1〜3−3を誘電体多層膜により形成する。ただし、これらの反射ミラー3−1〜3−3は、それぞれ、既述のように各波長フィルタ4−iで反射された各波長λ1〜λNの光路を妨げない程度の長さで形成する。また、他のガラス基板22−5の一方の面に、ビデオ信号光を全反射する特性をもつ反射ミラー(全反射ミラー)3−4を誘電体多層膜により形成する。
また、他のガラス基板(第3の複数の基板)22−6,22−7の一方の面に、それぞれ、波長λ2,λ3を反射しそれ以外の波長の光は透過する特性をもつ波長フィルタ(第3の誘電体多層膜)4−2,4−3を誘電体多層膜により形成し、さらに、他のガラス基板22−8の一方の面に、波長λ4を反射する特性をもつ波長フィルタ(全反射ミラー)4−4を誘電体多層膜により形成する。
なお、以上の各ガラス基板22−1〜22−8に対する誘電体多層膜の形成順序は順不同である。
(2)光学接着剤の塗布
次に、図6の(2)に示すように、前記第1工程において誘電体多層膜をそれぞれ形成されたガラス基板22−1〜22−8の少なくとも一方の面に例えば、紫外線硬化型接着剤等の光学接着剤23を塗布する。
(3)積層体の形成(第2工程)
そして、図6の(3)に示すように、各ガラス基板22−1〜22−8を、ビデオフィルタ2(波長フィルタ4−1)の形成されたガラス基板22−1を中心にして、その両側に図6の(1)に示す順序で積層して接着し、積層体24を形成する。
(4)切り落とし、光学研磨(第3工程)
そして、図7の(4)に示すように、ビデオフィルタ2の層の両面側にそれぞれ当該ビデオフィルタ2の層と45度の角度をなす直交面が形成されるように、上記積層体24を切り落とし面27でカットして不要部分を切り落とし、ビデオフィルタ2への光の入射面となる面26−1と、当該入射面と直交し光の出射面となる面26−2とに、それぞれ、光の散乱を防止すべく光学研磨を施す。
つまり、ガラス基板22−2〜22−5及び反射ミラー3−1〜3−4が、ビデオフィルタ2で反射された波長λvideoのビデオ信号光(反射光)を当該ビデオフィルタ2の複数(4箇所)の入射位置に再入射する第1光学系を構成するとともに、ガラス基板22−1,22−6〜22−8及び波長フィルタ4−1〜4−4が、ビデオフィルタ2を透過した波長λ1〜λ4の光(透過光)を波長毎に分波してそれぞれをビデオフィルタ2の透過面から前記複数(4箇所)の入射位置に入射する第2光学系を構成するように、前記第2工程において形成された積層体24のうち不要な部分を切り落とし面27で切り落として成型するのである。
(5)ファイバコリメータのアセンブリ
最後に、図7の(5)に示すように、入射面26−1に対して既述の入力ポートとなるファイバコリメータ17を配置するとともに、出射面26−2に対して既述の出力ポートとなるファイバコリメータ18−1〜18−4を配置する。
以上の(1)〜(5)の工程(プロセス)により、本実施形態の波長重畳デバイス1を製造することができる。即ち、複数のガラス基板22に所望の反射又は透過特性、波長フィルタ特性をもつ誘電体多層膜を形成し、これらのガラス基板22を所定の順序で積層して積層体24を製造し、前記第1及び第2光学系が構成されるように積層体24の不用部分を切り落として、入射面及び出射面となる各面26−1,26−2をそれぞれ光学研磨するという、単純な工程で、前記波長重畳デバイス1を製造することができるので、本デバイス1の工数及びコストの削減を図ることが可能となる。
なお、例えば、上記ガラス基板22−1〜22−8の厚みをそれぞれ2mmとし、入力波長多重光の波長数がN=4の場合、波長重畳デバイス1の一辺の長さlは、l=2mm×(4+1)×√2≒14mmとなり、波長重畳デバイス1を極めて小型に実現することができる。なお、波長重畳デバイス1の紙面奥行き方向の長さは、ガラス基板22−1〜22−8の紙面奥行き方向の長さにより決まるので、波長重畳デバイス1の強度を大きくする場合は、前記長さを長く設計すればよく、また、波長重畳デバイス1のサイズをより小型化(薄く)する場合は、前記長さを短く設計すればよい。一般的には、波長重畳デバイス1の強度及びサイズが、要求される信頼度を保証できるように設計される。
さらに、前記第1工程において、波長フィルタ4−1〜4−4をそれぞれ第2光学系を構成するのに必要十分な長さだけ形成(蒸着)するようにすれば、更なるコスト削減を図ることが可能となる。
また、既述の波長重畳デバイス1′,9についても、基本的には、上記と同様の工程により製造することが可能である。
〔E〕波長重畳デバイスを用いたWDM−PONシステム(波長多重ネットワークシステム)の説明
次に、前記一実施形態の波長重畳デバイス1(又は波長重畳デバイス1′,9でもよい。特に断らない限り、以下、同じ)を用いたWDM−PONシステム(波長多重ネットワークシステム)について、図8を用いて説明する。
この図8に示すWDM−PON46は、複数のONU34−1〜34−Nと、これら複数のONU34−1〜34−Nに送信すべき複数波長(λ1〜λN,λvideo)の光を波長多重して送信するOLT33と、このOLT33からの波長多重光を受信して各ONU34−1〜34−Nへ伝送する波長重畳デバイス1とをそなえて構成される。
また、OLT33は、光送信器(TX:transmitter)35−1〜35−Nと、光受信器(RX:receiver)36−1〜36−Nと、WDMカプラ37−1,37−2と、光サーキュレータ38と、ビデオ信号光送信器(TX λvideo)40と、波長フィルタ39とをそなえて構成される。
ここで、光送信器35−i(i=1〜N)は、ONU34宛の下り方向の波長(以下、下り波長ともいう)λiの信号光を生成してWDMカプラ37−1へ送出するものであり、光受信器36−iは、WDMカプラ37−2で分波されたONU34からの上り方向の波長(以下、上り波長ともいう)λiの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
また、WDMカプラ37−1は、光送信器35−iからの波長λiの信号光を合波して光サーキュレータ38へ送出するものであり、WDMカプラ37−2は、光サーキュレータ38からの波長多重光を各波長λ1〜λNの光に分波して波長λiの光を対応する光受信器36−iへ出力するものである。
光サーキュレータ38は、前記WDMカプラ37−1からの下り方向の波長多重光を波長重畳デバイス1へ送出するとともに、波長重畳デバイス1からの上り方向の波長多重光を前記WDMカプラ37−2へ送出するものである。即ち、光サーキュレータ38は、上り方向の信号光と下り方向の信号光とを分離する分離手段として機能している。
さらに、ビデオ信号光送信器40は、ONU34に対してブロードキャストすべき波長λvideoのビデオ信号光を生成して波長フィルタ39へ送出するものである。
波長フィルタ39は、前記光サーキュレータ38からの波長λ1〜λNの波長多重光に前記ビデオ信号光送信器40からのビデオ信号光を重畳(合波)するものであり、例えば、波長λvideoのビデオ信号光を反射するとともに、波長λ1〜λNの光を透過するフィルタ特性を有している。
一方、ONU34−iは、図8に示すように、それぞれ同じ構成を有しており、波長フィルタ42−iと、ビデオ信号光受信器(RX λvideo)41−iと、光サーキュレータ43−iと、光送信器44−iと、光受信器45−iとをそなえて構成される。
ここで、波長フィルタ42−iは、前記波長重畳フィルタ1からの下り方向の波長λiの信号光と波長λvideoのビデオ信号光とが波長多重された波長多重光のうち、波長λvideoのビデオ信号光を反射してビデオ信号光受信器41−iへ送出するとともに、波長λiの光を透過して光サーキュレータ43−iへ送出するフィルタ特性を有するものである。
また、ビデオ信号光受信器41−iは、波長フィルタ42−iからのビデオ信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
さらに、光サーキュレータ43−iは、波長フィルタ42−iからの下り波長λiの信号光を光受信器45−iへ送出するとともに、光送信器44−iからの上り波長λiの信号光を前記波長フィルタ42−iへ送出するものである。即ち、光サーキュレータ43も、上り方向の信号光と下り方向の信号光とを分離する分離手段として機能している。
また、光送信器44−iは、上り波長λiの信号光を生成して、前記光サーキュレータ43−iへ送出するものであり、光受信器45−iは、この光サーキュレータ43−iからの下り波長λiの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
以下、上記のように構成されたWDM−PONシステム46の動作について説明すると、下り方向では、OLT33の各送信器35−iでそれぞれ生成された下り波長λ1〜λNの信号光が、WDMカプラ37−1で合波され、波長多重光として光サーキュレータ38を介して波長フィルタ39へ入力される。波長フィルタ39では、当該波長λ1〜λNの波長多重光を透過し、ビデオ信号光送信器40で生成された波長λvideoのビデオ信号光を反射することにより、波長λ1〜λNの波長多重光にビデオ信号光を重畳(波長多重)し、波長重畳デバイス1へ送出する。
波長重畳デバイス1では、上述したように波長λ1〜λNの信号光と波長λvideoのビデオ信号光とが波長多重された入力波長多重光のうち、波長λiの信号光を波長λvideoのビデオ信号光とともに(波長多重して)対応するONU34−iへ送出する。
そして、ONU34−iでは、この波長重畳デバイス1からの波長多重光(波長λi+λvideo)が、波長フィルタ42−iに入力され、波長λiの信号光は光サーキュレータ43−iへ透過し、波長λvideoのビデオ信号光は反射してビデオ信号光受信器41−iに入力されて所定の受信処理が施される。
また、波長λiの信号光は、光サーキュレータ43−iにより光受信器45−iへ出力され、当該光受信器45−iにて所定の受信処理が施される。
一方、上り方向については、ONU34−iの光送信器44−iで生成された波長λiの上り信号光が、光サーキュレータ43,波長フィルタ42を介して、波長重畳デバイス1へ送出される。
波長重畳デバイス1では、前述したように、前記出力ポートに波長λ1〜λNの光が入力され、それぞれビデオフィルタ2を透過して波長フィルタ4−iに入射し、当該波長フィルタ4−iで入力ポートへ反射されることにより、OLT33へ伝送される。即ち、本例では、前記上り方向の信号光が、波長重畳デバイス1のビデオフィルタ2を透過する波長λ1〜λNの光のいずれかと同一波長の光となっている。
OLT33では、前記波長重畳デバイス1から伝送されてくる光が波長フィルタ39を透過し、光サーキュレータ38にてWDMカプラ37−2へ入力する。WDMカプラ37−2は、入力光を波長λi毎に分波して、予め割り当てられた波長λiの光に対応する光受信器36−iに受信させる。
以上のように、本例のWDM−PONシステム46によれば、下り方向では、波長重畳デバイス1によって、各ONU34−i宛の下り波長λ1〜λNの信号光にそれぞれ波長λvideoのビデオ信号光を重畳して伝送することができるので、ディスクリート部品を要することなく、各ONU34−iに対するビデオ信号光の配信(ブロードキャスト)を実現することができる。
また、波長重畳デバイス1は、既述のように波長λ1〜λNの光に関して可逆性を有しているので、上り方向についても、波長重畳デバイス1の構成自体に変更を加えることなく、各上り波長λ1〜λNの光を正しくOLT33へ伝送することができる。したがって、複数のONU34−iに同じ波長λvideoの光を配信(ブロードキャスト)しつつ逆方向の光通信も可能な双方向のWDM−PONシステムを容易かつ低コストで実現することができる。
〔F〕WDM−PONシステムの第1変形例の説明
上述した実施形態では、波長λvideoのビデオ信号光を各ONU宛にブロードキャストすべく波長重畳デバイス1にて波長λvideoの光が下り波長λ1〜λNに波長多重されて波長重畳デバイス1に入力されることを前提としているが、当該波長重畳デバイス1は、特定の波長の光を各ONU宛にブロードキャストする必要のないシステムにも適用可能である。本変形例では、その一例について説明する。
図11は図8により上述したWDM−PONシステムの第1変形例を示すブロック図で、この図11に示すWDM−PONシステム51は、複数のONU53−1〜53−Nと、これら複数のONU53−1〜53−Nに送信すべき複数波長(λ1〜λN)の光を波長多重して送信するOLT52と、このOLT52からの下り信号光(波長多重光)を受信して各ONU53−1〜53−Nへ波長別に伝送する一方、各ONU53−1〜53−Nからの上り信号光を受信してOLT52へ伝送する波長重畳デバイス47とをそなえて構成されている。
そして、本例では、OLT52からONU53−1〜53−Nへの下り信号光の伝送には波長λ1〜λNを用い、各ONU53−iからOLT52への上り信号光の伝送には、いずれも、波長λ1〜λN以外の同一波長λup(例えば、λup<λ1〜λNとする)を用いることを前提としている。
これに伴い、本例のOLT52は、例えば、波長λi別の光送信器(TX)54−1〜54−Nと、上り波長λup用の光受信器55と、WDMカプラ56と、波長フィルタ57とをそなえて構成され、ONU53−iは、それぞれ、例えば、波長フィルタ59−iと、下り波長λi用の光受信器58−iと、上り波長λup用の光送信器60−iとをそれぞれそなえて構成され、波長重畳デバイス47は、上り波長λupの光が出力ポートに入力された場合に当該上り波長λupの光を入力ポートへ伝送できるように構成されている。
即ち、本変形例における波長重畳デバイス47は、例えば図9に示すように、基本的に図1により前述した構造と同様の物理的構造を有しており、波長フィルタ(フィルタデバイス)48と、反射ミラー(反射素子)49−1〜49−Nと、波長フィルタ(フィルタ素子)50−1〜50−Nとをそなえて構成される。なお、これらの要素の物理的な位置関係は、図1に示す位置関係と同様である。
ここで、波長フィルタ48は、例えば図10に符号fで示すように、上り波長λupの光を反射し下り波長λ1〜λNの光を透過する波長フィルタ特性を有しており、これにより、OLT52から入力ポート経由で入力される下り波長λ1〜λNの波長多重光は、個々のONU53−iへ波長λi別に伝送すべき光として透過し、逆に、ONU53−iから出力ポート経由で入力される上り波長λupの信号光は、反射ミラー49−iへ上記下り波長λiの光とは逆方向に反射されることになる。
反射ミラー49−iは、それぞれ、上り波長λupの光を反射する全反射ミラーとしての特性を有し、上記波長フィルタ48で下り波長λiの光とは逆方向に反射してきた上り波長λupの光を、OLT52からの波長多重光(下り波長λ1〜λN)の波長フィルタ48への入射位置に向けて反射するもので、これにより、当該入射位置に入射した上り波長λupの光は波長フィルタ2にて再度反射されて入力ポート経由でOLT52へ伝送されることになる。
そして、波長フィルタ50−Nを除く波長フィルタ50−iは、それぞれ、例えば図10の符号h,gに示すごとく、波長λiの光を反射しそれ以外の長波長側の光を透過するフィルタ特性を有し、波長フィルタ50−Nは、波長λNの光を全反射する全反射ミラーとしての特性を有している。
したがって、入力ポートから入力された下り波長λiの光は、それぞれ、波長フィルタ50−iにて波長フィルタ48に向けて反射され、波長フィルタ48を透過して対応する出力ポートからONU53−iへ伝送されることになる。逆に、ONU53−iから出力ポートに入力されてきた上り波長λupの光は、下り波長λiの伝送方向とは逆方向に波長フィルタ48に入射し、当該ビデオフィルタ48で反射されて反射ミラー49−iに入射し、当該反射ミラー49−iでさらに反射されて、波長フィルタ48の下り波長λiの入射位置に再入射し、最終的に、当該波長フィルタ48で再反射されて入力ポートからOLT52へ伝送される。
なお、OLT52において、光送信器54−iは、それぞれ、ONU53−i宛の波長λiの信号光を生成してWDMカプラ56へ送出するものであり、光受信器55は、ONU53−iからの上り波長λupの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
また、波長フィルタ57は、下り波長λ1〜λNの光を透過するとともに上り波長λupの光を反射するフィルタ特性を有しており、図11中に示すように、WDMカプラ56の出力側に配置されることにより、WDMカプラ56からの下り波長λiの光は波長重畳デバイス47へ伝送し、波長重畳デバイス47からの上り波長λupの光は光受信器55へ反射するようになっている。つまり、この波長フィルタ57は、上り方向の信号光と下り方向の信号光とを分離する分離手段として機能する。
一方、ONU53−iにおいて、波長フィルタ59−iは、波長λ1〜λNの光は反射し波長λupの光は透過するフィルタ特性を有するもので、図11中に示すように、光送信器60−iの出力側に配置されることにより、波長重畳デバイス47からの下り波長λiの信号光は光受信器58−iへ反射し、光送信器60−iからの上り波長λupの光は波長重畳デバイス47へ透過することになる。つまり、この波長フィルタ59は、上り信号光と下り信号光とを分離する分離手段として機能する。
また、光受信器58−iは、それぞれ、波長フィルタ59−iからの波長λiの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものであり、光送信器60−iは、それぞれ、上り波長λupの上り信号光を生成して、波長重畳デバイス47へ送出するものである。
以下、上記のように構成された本例のWDM−PONシステム51の動作について説明すると、下り方向については、OLT52の光送信器54−iで生成された波長λiの信号光が、WDMカプラ56で合波され、波長多重光として波長フィルタ57を透過して波長重畳デバイス47へ伝送される。
波長重畳デバイス47では、上述したように、入力波長多重光のうち、波長λiの光が波長フィルタ50−iにて、順次、一波長ずつ反射され、波長フィルタ48を透過して出力ポートからONU53−iへ伝送される。
そして、ONU53−iでは、上述のごとく波長重畳デバイス47から受信される波長λiの下り信号光を、波長フィルタ59で光受信器58−iへ反射して、当該光受信器58−iにより受信処理する。
一方、上り方向については、ONU53−iの光送信器60−iで生成された波長λupの上り信号光が、波長フィルタ59を透過して、波長重畳デバイス47へ伝送される。即ち、本変形例では、上り方向の信号光の波長が、波長重畳デバイス47のビデオフィルタ62で反射される波長λupに設定されている。
したがって、ONU53−iから送出された上り信号光は、前述したように、波長重畳デバイス47の出力ポートに入力されると、波長フィルタ48→反射ミラー49−i→波長フィルタ48の順に反射されて、入力ポートからOLT52へ伝送される。
そして、OLT52では、波長重畳デバイス47から受信された上り信号光が、波長フィルタ57で光受信器55へ反射されて、当該光受信器55で受信処理される。
以上のように、本変形例のWDM−PONシステム51によれば、下り方向では、波長λ1〜λNの波長多重光が、波長重畳デバイス47にて、波長フィルタ50−iにより波長λi別に分波(反射)して、ONU53−iに伝送することができるので、従来のWDM−PONシステムと同等の下り光通信をより低損失で実現することができる。
そして、上り方向については、上り波長λupを下り波長λ1〜λNのいずれとも異なる波長とし、同じ波長重畳デバイス47にて、波長フィルタ48及び反射ミラー49−iによる上り波長λupの光の内部複数回反射を利用することで、上り光通信も正しく、また、より低損失に実現することができる。
つまり、双方向のWDM−PONシステム51を従来よりも低損失、小規模、低コストで実現することが可能となる。
また、上記のように上り波長を各ONU53−iについて同じ波長λupとすることにより、ONU53−i側での波長管理が不要となるので、各ONU53−iは、同一種類(波長)の発光素子(LD:Laser Diode)を用いればよく、更なるコスト削減に寄与する。
加えて、OLT52についても、光受信器55を波長別にそなえる必要がないので、装置の簡単化を図ることができ、更なるコスト削減を図ることができる。
〔G〕WDM−PONシステムの第2変形例の説明
次に、以下では、第1変形例で上述したごとく、下り波長をλ1〜λN、上り波長をλupとしたシステムにおいて、波長λvideoのビデオ信号光を各ONU宛にブロードキャストすることのできるWDM−PONシステムについて図12〜図14を用いて説明する。ただし、λup<λ1〜λN<λvideoと仮定する。
図14はWDM−PONシステムの第2変形例を示すブロック図で、この図14に示すWDM−PONシステム65も、例えば、複数のONU67−1〜67−Nと、これらのONU67−iに送信すべき複数波長(λ1〜λN,λvideo)の光を波長多重して送信するOLT66と、このOLT66からの下り信号光(波長多重光)を受信してONU67−iへ伝送する一方、各ONU67−iからの上り信号光を受信してOLT66へ伝送する波長重畳デバイス61とをそなえて構成される。
これに伴い、本例のOLT66は、例えば、下り波長λi別の光送信器68−1〜68−Nと、上り波長λup用の光受信器69と、WDMカプラ70と、波長フィルタ71,73と、ビデオ信号光送信器72とをそなえて構成され、ONU67−iは、それぞれ、波長フィルタ74−iと、ビデオ信号光受信器75−iと、波長フィルタ76−iと、下り波長λi用の光受信器77−iと、上り波長λup用の光送信器78−iとをそなえて構成され、さらに、波長重畳デバイス61は、波長λvideoの光を各ONU67−iに対応する出力ポートへ分岐出力するとともに、上り波長λupの光が出力ポートに入力された場合に当該上り波長λupの光を入力ポートへ伝送できるように構成される。
そのため、本変形例における波長重畳デバイス61は、例えば図12に示すように、波長フィルタ(フィルタデバイス)62と、反射ミラー(反射素子)63−1〜63−Nと、波長フィルタ(フィルタ素子)64−1〜64−Nとをそなえて構成される。ただし、これらの要素の物理的な位置関係は、例えば図1に示す位置関係と同様である(つまり、本例の波長重畳デバイス61も、既述の波長重畳デバイス1と物理的構造は同様である)。
ここで、波長フィルタ62は、例えば図13に符号iで示すように、上り波長λup及び波長λvideoは反射しそれ以外の光(波長λ1〜λN)は透過するフィルタ特性を有し、図12に示すように、入力光の入射角が45度となるように配置されることによって、ONU67−iへ配信(ブロードキャスト)すべき下り波長λvideoのビデオ信号光と、個々のONU67−iへ波長λi別に伝送すべき下り波長λ1〜λNの信号光とが波長多重されてOLT66から入力される光のうち、波長λvideoのビデオ信号光については、その反射面に対する垂線と対称な方向(本変形例では、入射方向とは垂直な方向)(つまり、反射ミラー63−i側)に反射し、それ以外の下り波長λ1〜λNの光については波長フィルタ64−i側へ透過することになる。また、ONU67−iから送信されてきた上り方向の信号光であって、波長重畳デバイス61から出射される波長λ1〜λNの光とは逆方向から入射してきた上り波長λupの上り信号光については、図9を用いて前述したように、反射ミラー63−iへ反射されることになる。
また、反射ミラー63−iは、波長フィルタ(以下、ビデオフィルタという)62の反射面側、より詳しくは、ビデオフィルタ62で反射された前記ビデオ信号光の光路上に当該ビデオフィルタ62と平行に等間隔で並んで配列されており、本例においても、図1により前述した波長重畳デバイス1と同様に、反射ミラー63−iは、ビデオフィルタ62で反射されたビデオ信号光の一部(1/N)をビデオフィルタ62の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー63−2へ透過する1/N反射ミラーとして構成され、反射ミラー63−2は、前段の反射ミラー63−1を透過してきたビデオ信号光のさらに一部(1/(N−1))をビデオフィルタ62の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー63−iへ透過する1/(N−1)反射ミラーとして構成されている。残りの反射ミラー63−iも、同様に、前段の反射ミラー63−(i−1)を透過してきたビデオ信号光の一部をビデオフィルタ62の反射面に向けて反射するとともに、残りの光を次段の反射ミラー63−(i+1)へ透過する特性を有している。
即ち、反射ミラー63−iは、ビデオフィルタ62で反射されたビデオ信号光の1/(N−i+1)を反射するとともに、残りの光を透過する1/(N−i+1)反射ミラーとして構成されており、これにより、ビデオ信号光を均等にパワー分岐してそれぞれをビデオフィルタ62の反射面の複数位置(N箇所)に並行して再入射させることができるようになっているのである。なお、最終段の反射ミラー63−Nには、単なる全反射ミラーを用いてもよい。
つまり、各反射ミラー63−iは、前記ビデオフィルタ62の反射面側に設けられ、前記ビデオフィルタ62で反射されたビデオ信号光(反射光)を当該ビデオフィルタ62の反射面の複数(N)の入射位置に再入射する第1光学系(第1反射光学系)を構成している。そして、反射ミラー63−iは、ビデオ信号光(反射光)をその光路上空間的に異なる位置で複数(N)回反射して前記入射位置にそれぞれ前記入力波長多重光と並行して入射するために、例えば、当該反射光(ビデオ信号光)の少なくとも一部を前記入射位置に向けて反射する反射ミラー(ハーフミラー)としてそれぞれ構成されているのである。なお、これらの反射ミラー63−iは、各波長フィルタ64−iで反射された各波長λ1〜λNの光の光路を妨げない程度の長さを有するに留まっている。
次に、各波長フィルタ64−iは、前記ビデオフィルタ62の透過面側の少なくとも透過光の光路上に当該ビデオフィルタ62と平行に等間隔(反射ミラー63−iの配置間隔と同じ間隔)で並んで配列されており、例えば、波長フィルタ64−1は、ビデオフィルタ62の透過光(波長λ1〜λN)のうち、波長λ1の光をビデオフィルタ62へ反射するとともに、残りの波長λ2〜λNの光を次段の波長フィルタ64−2へ透過するフィルタ特性(図13の符号j参照)を有し、波長フィルタ64−2は、当該波長フィルタ64−1の透過光(波長λ2〜λN)のうち、波長λ2の光をビデオフィルタ62へ反射するとともに、残りの波長λ3〜λNの光を次段の波長フィルタ64−3へ透過するフィルタ特性(図13の符号k参照)を有している。
残りの波長フィルタ64−iについても同様に、それぞれ、前段の波長フィルタ64−(i−1)の透過光のうち、特定波長の光をビデオフィルタ62へ反射するとともに、残りの波長の光を次段の波長フィルタ64−(i+1)へ透過するフィルタ特性を有している。ただし、最終段の波長フィルタ64−Nについては、波長λNの光をビデオフィルタ62へ全反射する特性を有する全反射ミラーとして構成される。
つまり、波長フィルタ64−Lは、ビデオフィルタ62の透過光のうち波長λLの光を反射するとともに、それ以外の残りの波長の光を透過するフィルタ特性を有しており、これにより、ビデオフィルタ62の透過光は、各波長フィルタ64−iで1波長ずつ空間的に異なる位置で分波されてビデオフィルタ62に向けて反射されることになる。
ここで、各波長フィルタ64−iは、反射ミラー63−iの配置間隔と同じ間隔で配列されているので、各波長フィルタ64−iで反射された光は、それぞれ、各反射ミラー63−iで反射されたビデオ信号光がビデオフィルタ62に再入射する位置と同じ位置に、ビデオフィルタ62の反射面とは反対の面(透過面)側から入射することになり、その結果、波長λ1〜λNの光にそれぞれビデオ信号光が重畳された光が波長重畳デバイス61の出力光として出力されることになる。
したがって、OLT66から入力ポートから入力された波長λ1〜λNの信号光と波長λvideoのビデオ信号光の波長多重光のうち、波長λvideoのビデオ信号光については、ビデオフィルタ62で反射ミラー63−i側へ反射され、残りの波長λ1〜λNの波長多重光については、ビデオフィルタ62を透過する。
その後、ビデオ信号光については、各反射ミラー63−iでそれぞれ均等にパワー分岐されてそれぞれビデオフィルタ62側へ並行して反射され、各反射光はビデオフィルタ62の反射面の空間的に異なる位置に等間隔で再入射する。
一方、波長λ1〜λNの信号光は、各波長フィルタ64−iで1波長ずつ分波されてビデオフィルタ62側へ反射され、それぞれ、ビデオフィルタ62の前記ビデオ信号光の再入射位置と同じ位置にそれぞれ入射する。
これにより、ビデオフィルタ62の各再入射位置において、個々の波長λ1〜λNの信号光に、それぞれ、波長λvideoのビデオ信号光が重畳(合波)された光(λ1+λvideo,λ2+λvideo,・・・,λN+λvideo)が、波長重畳デバイス61の複数(1〜N)の出力ポートから出力されることになる。
逆に、ONU67−iから出力ポートに入力されてきた上り波長λupの光は、下り波長λiの伝送方向とは逆方向にビデオフィルタ62に入射し、当該ビデオフィルタ62で反射されて反射ミラー63−iに入射し、当該反射ミラー63−iでさらに反射されて、ビデオフィルタ62の下り波長λiの入射位置に再入射し、最終的に、当該波長フィルタ62で再反射されて入力ポートからOLT66へ伝送される。
なお、OLT66において、光送信器68−iは、それぞれ、ONU67−i宛の波長λiの信号光を生成してWDMカプラ70へ送出するものであり、光受信器69は、ONU67−iからの上り波長λupの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
また、WDMカプラ70は、光送信器68−iからの波長λiの信号光を合波して波長フィルタ71へ送出するものであり、波長フィルタ71は、下り波長λ1〜λNの光を透過するとともに上り波長λupの光を反射するフィルタ特性を有しており、図14中に示すように、WDMカプラ70の出力側に配置されることにより、WDMカプラ70からの下り波長λiの光は波長重畳デバイス61へ伝送し、波長重畳デバイス61からの上り波長λupの光は光受信器69へ反射するようになっている。つまり、この波長フィルタ71は、上り方向の信号光と下り方向の信号光とを分離する分離手段として機能する。
さらに、ビデオ信号光送信器(TX λvideo)72は、ONU67−iに対してブロードキャストすべき波長λvideoのビデオ信号光を生成して波長フィルタ73へ送出するものである。
波長フィルタ73は、前記波長フィルタ71からの波長λ1〜λNの波長多重光に前記ビデオ信号光送信器72からのビデオ信号光を重畳(合波)するものであり、例えば、波長λvideoのビデオ信号光を反射するとともに、波長λ1〜λNの光を透過するフィルタ特性を有している。
一方、ONU67−iにおいて、波長フィルタ74−iは、前記波長重畳フィルタ61からの下り方向の波長λiの信号光と波長λvideoのビデオ信号光とが波長多重された波長多重光のうち、波長λvideoのビデオ信号光を反射してビデオ信号光受信器(RX λvideo)75−iへ送出するとともに、波長λiの光を透過して波長フィルタ76−iへ送出するフィルタ特性を有するものである。
また、ビデオ信号光受信器75−iは、波長フィルタ74−iからのビデオ信号光を受信して所定の受信処理を行なうものである。
波長フィルタ76−iは、波長λiの光は反射し波長λupの光は透過するフィルタ特性を有するもので、図14中に示すように、光送信器78−iの出力側に配置されることにより、波長重畳デバイス61からの下り波長λiの信号光は光受信器77−iへ反射し、光送信器78−iからの上り波長λupの光は波長重畳デバイス61へ透過することになる。つまり、この波長フィルタ76−iは、上り信号光と下り信号光とを分離する分離手段として機能する。
また、光受信器77−iは、それぞれ、波長フィルタ76−iからの波長λiの信号光を受信して所定の受信処理を行なうものであり、光送信器78−iは、それぞれ、上り波長λupの上り信号光を生成して、波長重畳デバイス61へ送出するものである。
以下、上記のように構成された本例のWDM−PONシステム65の動作について説明すると、下り方向については、OLT66の光送信器68−iで生成された波長λiの信号光が、WDMカプラ70で合波され、波長多重光として波長フィルタ71を介して波長フィルタ73へ入力される。波長フィルタ73では、当該波長λ1〜λNの波長多重光を透過し、ビデオ信号光送信器72で生成された波長λvideoのビデオ信号光を反射することにより、波長λ1〜λNの波長多重光に波長λvideoのビデオ信号光を重畳(波長多重)し、波長重畳デバイス61へ送出する。
波長重畳デバイス61では、上述したように波長λ1〜λNの信号光と波長λvideoのビデオ信号光とが波長多重された入力波長多重光のうち、波長λiの信号光が波長λvideoのビデオ信号光とともに(波長多重して)対応するONU67−iへ伝送される。
そして、ONU67−iでは、この波長重畳デバイス61からの波長多重光(波長λi+λvideo)が、波長フィルタ74−iに入力され、波長λiの信号光は波長フィルタ76−iへ透過し、波長λvideoのビデオ信号光は反射してビデオ信号光受信器75−iに入力されて所定の受信処理が施される。
また、波長λiの信号光は、波長フィルタ76−iにより光受信器77−iへ出力され、当該光受信器77−iにて所定の受信処理が施される。
一方、上り方向については、ONU67−iの光送信器78−iで生成された波長λupの上り信号光が、波長フィルタ76−i,74−iを透過して、波長重畳デバイス61へ伝送される。
したがって、ONU67−iから送出された上り信号光は、前述したように、波長重畳デバイス61の出力ポートに入力されると、波長フィルタ62→反射ミラー63−i→波長フィルタ62の順に反射されて、入力ポートからOLT66へ伝送される。
そして、OLT66では、波長重畳デバイス61から受信された上り信号光が、波長フィルタ73を透過し、波長フィルタ71で光受信器69へ反射されて、当該光受信器69で受信処理される。
以上のように、本変形例のWDM−PONシステム65によれば、下り方向では、波長重畳デバイス61によって、各ONU67−i宛の下り波長λ1〜λNの信号光にそれぞれ波長λvideoのビデオ信号光を重畳して伝送することができるので、ディスクリート部品を要することなく、各ONU67−iに対するビデオ信号光の配信(ブロードキャスト)を実現することができ、従来のWDM−PONシステムと同等の下り光通信をより低損失で実現することができる。
そして、上り方向については、上り波長λupを下り波長λ1〜λNのいずれとも異なる波長とし、同じ波長重畳デバイス61にて、波長フィルタ62及び反射ミラー63−iによる上り波長λupの光の内部複数回反射を利用することで、上り光通信も正しく、また、より低損失に実現することができる。
つまり、双方向のWDM−PONシステム65を従来よりも低損失、小規模、低コストで実現することが可能となる。
また、上記のように上り波長を各ONU67−iについて同じ波長λupとすることにより、ONU67−i側での波長管理が不要となるので、各ONU67−iは、同一種類(波長)の発光素子(LD)を用いればよく、更なるコスト削減に寄与する。
加えて、OLT66についても、光受信器69を波長別にそなえる必要がないので、装置の簡単化を図ることができ、更なるコスト削減を図ることができる。
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態及びその変形例において、前記入力波長多重光の入射角は、45°以外の角度であってもよい。
また、波長多重数N=4の場合を一例として説明を行なった実施形態及びその変形例については、勿論、Nをより大きな数へと適宜拡張することも可能である。
〔H〕付記
(付記1)
入力波長多重光の一部の波長の光を当該入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を透過するフィルタデバイスと、
該フィルタデバイスで反射された反射光を該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、
該フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえたことを特徴とする、波長重畳デバイス。
(付記2)
該第1光学系が、
前記反射光を空間的に異なる位置で複数回反射して前記入射位置にそれぞれ前記入力波長多重光と並行して入射する第1反射光学系として構成されるとともに、
該第2光学系が、
前記透過光を前記波長毎に空間的に異なる位置で反射して各波長の光をそれぞれ前記入射位置に入射する第2反射光学系として構成されたことを特徴とする、付記1記載の波長重畳デバイス。
(付記3)
該第1反射光学系が、
前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成されるとともに、
該第2反射光学系が、
前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成されたことを特徴とする、付記2記載の波長重畳デバイス。
(付記4)
該フィルタデバイス、該第1反射光学系における該反射素子、及び、該第2反射光学系における該フィルタ素子が、それぞれ、基板上に形成された誘電体多層膜フィルタにより構成され、
前記の各基板が該フィルタデバイスを中心に積層されていることを特徴とする、付記3記載の波長重畳デバイス。
(付記5)
前記の各基板は同じ厚みを有することを特徴とする、付記4記載の波長重畳デバイス。
(付記6)
該第1反射光学系の該反射素子である誘電体多層膜フィルタは、該第2反射光学系の該フィルタ素子による反射光の光路を避けるように該基板上の一部の領域に形成されていることを特徴とする、付記4記載の波長重畳デバイス。
(付記7)
該フィルタデバイスで反射する前記一部の波長の光が、波長多重ネットワークシステムを構成する複数の光加入者装置へ配信すべき下り方向の信号光であり、該フィルタデバイスを透過する前記残りの波長の光が、個々の前記光加入者装置へ波長別に伝送すべき下り方向の信号光であることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
(付記8)
該フィルタデバイスが、
前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光を前記反射光の再入射経路上逆方向へ反射する特性を有するとともに、
該第1光学系が、
該フィルタデバイスの前記入射位置からそれぞれ前記逆方向に反射してきた光を前記入力波長多重光の入射位置から当該入力波長多重光とは逆方向に出力する特性を有することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
(付記9)
該フィルタデバイスに、前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射する光が、波長多重ネットワークシステムを構成する複数の光加入者装置のいずれかから送信されてきた上り方向の信号光であることを特徴とする、付記8記載の波長重畳デバイス。
(付記10)
前記上り方向の信号光が、該フィルタデバイスを透過する前記残りの波長のいずれかと同一波長の光であることを特徴とする、付記9記載の波長重畳デバイス。
(付記11)
前記上り方向の信号光が、該フィルタデバイスへの前記入力波長多重光の各波長以外の波長の光であることを特徴とする、付記9記載の波長重畳デバイス。
(付記12)
該フィルタデバイスで反射される前記一部の光が、ビデオ信号光であることを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
(付記13)
前記入力波長多重光の該フィルタデバイスの前記反射面への入射角が45度に設定されていることを特徴とする、付記1〜12のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
(付記14)
複数の光加入者装置と、
該複数の光加入者装置に送信すべき複数波長の光を波長多重して送信する光局側装置と、
該光局側装置からの波長多重光を受信して該複数の光加入者装置へ伝送する波長重畳デバイスとをそなえ、
該波長重畳デバイスが、
該光局側装置からの下り方向の信号光である入力波長多重光の一部の波長の光を該複数の光加入者装置へ配信すべき光として前記入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を個々の該光加入者装置へ波長別に伝送すべき光として透過するフィルタデバイスと、
該フィルタデバイスで反射された反射光を該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、
該フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえて構成されたことを特徴とする、波長多重ネットワークシステム。
(付記15)
該フィルタデバイスが、
該光加入者装置から送信されてきた上り方向の信号光であって前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光を前記反射光の再入射経路上逆方向へ反射する特性を有するとともに、
該第1光学系が、
該フィルタデバイスの前記入射位置からそれぞれ前記逆方向に反射してきた前記上り方向の信号光を前記入力波長多重光の入射位置から該光局側装置へ当該入力波長多重光とは逆方向に出力する特性を有することを特徴とする、付記14記載の波長多重ネットワークシステム。
(付記16)
前記上り方向の信号光が、該フィルタデバイスを透過する前記残りの波長のいずれかと同一波長の光であり、
該光局側装置及び該光加入者装置が、それぞれ、
前記上り方向の信号光と前記下り方向の信号光とを分離する分離手段をそなえて構成されたことを特徴とする、付記15記載の波長多重ネットワークシステム。
(付記17)
前記上り方向の信号光が、該フィルタデバイスへの前記下り方向の信号光の各波長以外の波長の光であることを特徴とする、付記16記載の波長多重ネットワークシステム。
(付記18)
該フィルタデバイスで反射される前記一部の光が、ビデオ信号光であることを特徴とする、付記14〜17のいずれか1項に記載の波長多重ネットワークシステム。
(付記19)
前記入力波長多重光の該フィルタデバイスの前記反射面への入射角が45度に設定されていることを特徴とする、付記14〜18のいずれか1項に記載の波長多重ネットワークシステム。
(付記20)
第1の基板の一方の面に入力波長多重光の一部の波長の光を反射し残りの波長の光を透過する第1の誘電体多層膜を形成するとともに、第2の複数の基板の一方の面の一部にそれぞれ前記一部の波長の光を反射する第2の誘電体多層膜を形成し、かつ、第3の複数の基板の一方の面にそれぞれ前記残りの波長のいずれかを反射する第3の誘電体多層膜を形成する第1工程と、
前記の各基板を前記第1の基板を中心に積層して接着する第2工程と、
前記第2の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜で反射された反射光を当該第1の誘電体多層膜の複数の入射位置に再入射する第1光学系を構成するとともに、前記第3の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜の透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該第1の誘電体多層膜の透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系を構成するように、前記第2工程で得られた積層体を成型する第3工程とを有することを特徴とする、波長重畳デバイスの製造方法。
本発明の一実施形態に係る波長重畳デバイスの構成を光路と併せて示す模式図である。 図1に示す波長フィルタのフィルタ特性を示す図である。 図1に示す波長重畳デバイスの第1変形例を光路と併せて示す模式図である。 図1に示す波長重畳デバイスの第2変形例を光路と併せて示す模式図である。 図4に示す波長フィルタのフィルタ特性を示す図である。 図1に示す波長重畳デバイスの製造方法を説明するための模式図である。 図1に示す波長重畳デバイスの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る波長重畳デバイスを用いたWDM−PONシステム(波長多重ネットワークシステム)の要部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るWDM−PONシステムの第1変形例に用いられる波長重畳デバイスの構成を光路と併せて示す模式図である。 図9に示す波長フィルタのフィルタ特性を示す図である。 図9に示す波長重畳デバイスを用いたWDM−PONシステムの要部の構成を示すブロック図である。 本実施形態のWDM−PONシステムの第2変形例に用いられる波長重畳デバイスの構成を光路と併せて示す模式図である。 図12に示す波長フィルタのフィルタ特性を示す図である。 図12に示す波長重畳デバイスを用いたWDM−PONシステムの要部の構成を示すブロック図である。 従来のPONシステムの構成の一例を示す図である。 (a)及び(b)は従来の合分波装置の構成の一例を示す図である。 従来の合分波装置の構成の一例を示す図である。
符号の説明
1,1′,9,47,61 波長重畳デバイス
2,48,62 波長フィルタ(フィルタデバイス)
3−1〜3−N,13〜16,49−1〜49−N,63−1〜63−N 反射ミラー(反射素子)
4−1〜4−N,11,12,50−1〜50−N,64−1〜64−N 波長フィルタ(フィルタ素子)
17〜21,28〜32 ファイバコリメータ
22−1〜22−8 ガラス基板
23 光学接着剤
24 積層体
26−1,26−2 光学研磨面
27 切り落とし面
33,52,66 OLT
34−1〜34−N,53−1〜53−N,67−1〜67−N ONU
35−1〜35−N,44−1〜44−N,54−1〜54−N,60−1〜60−N,68−1〜68−N,78−1〜78−N 光送信器
36−1〜36−N,45−1〜45−N,55,58−1〜58−N,69,77−1〜77−N 光受信器
37−1,37−2,56,70 WDMカプラ
38,43−1〜43−N 光サーキュレータ
39,42−1〜42−N,57,59−1〜59−N,71,73,74−1〜74−N,76−1〜76−N 波長フィルタ
40,72 ビデオ信号光送信器
41−1〜41−N,75−1〜75−N ビデオ信号光受信器
46,51,65 WDM−PONシステム(波長多重ネットワークシステム)

Claims (10)

  1. 入力波長多重光の一部の波長の光を当該入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を透過するフィルタデバイスと、
    該フィルタデバイスで反射された反射光を該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、
    該フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえ
    該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、
    該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、
    該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力される、
    ことを特徴とする、波長重畳デバイス。
  2. 該第1光学系が、
    前記反射光を空間的に異なる位置で複数回反射して前記入射位置にそれぞれ前記入力波長多重光と並行して入射する第1反射光学系として構成されるとともに、
    該第2光学系が、
    前記透過光を前記波長毎に空間的に異なる位置で反射して各波長の光をそれぞれ前記入射位置に入射する第2反射光学系として構成されたことを特徴とする、請求項1記載の波長重畳デバイス
  3. 該フィルタデバイス、該第1反射光学系における該反射素子、及び、該第2反射光学系における該フィルタ素子が、それぞれ、基板上に形成された誘電体多層膜フィルタにより構成され、
    前記の各基板が該フィルタデバイスを中心に積層されていることを特徴とする、請求項記載の波長重畳デバイス。
  4. 該第1反射光学系の該反射素子である誘電体多層膜フィルタは、該第2反射光学系の該フィルタ素子による反射光の光路を避けるように該基板上の一部の領域に形成されていることを特徴とする、請求項3記載の波長重畳デバイス。
  5. 該フィルタデバイスで反射する前記一部の波長の光が、波長多重ネットワークシステムを構成する複数の光加入者装置へ配信すべき下り方向の信号光であり、該フィルタデバイスを透過する前記残りの波長の光が、個々の前記光加入者装置へ波長別に伝送すべき下り方向の信号光であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
  6. 該フィルタデバイスが、
    前記反射光とは逆方向から前記入射位置に入射してきた光を前記反射光の再入射経路上逆方向へ反射する特性を有するとともに、
    該第1光学系が、
    該フィルタデバイスの前記入射位置からそれぞれ前記逆方向に反射してきた光を前記入力波長多重光の入射位置から当該入力波長多重光とは逆方向に出力する特性を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
  7. 該フィルタデバイスで反射される前記一部の波長の光が、ビデオ信号光であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
  8. 前記入力波長多重光の該フィルタデバイスの前記反射面への入射角が45度に設定されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の波長重畳デバイス。
  9. 複数の光加入者装置と、
    該複数の光加入者装置に送信すべき複数波長の光を波長多重して送信する光局側装置と、
    該光局側装置からの波長多重光を受信して該複数の光加入者装置へ伝送する波長重畳デバイスとをそなえ、
    該波長重畳デバイスが、
    該光局側装置からの下り方向の信号光である入力波長多重光の一部の波長の光を該複数の光加入者装置へ配信すべき光として前記入力波長多重光の光路方向とは異なる方向に反射し残りの波長の光を個々の該光加入者装置へ波長別に伝送すべき光として透過するフィルタデバイスと、
    該フィルタデバイスで反射された反射光を該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置に再入射する第1光学系と、
    該フィルタデバイスの透過光を波長毎に分光してそれぞれを該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系とをそなえて構成され
    該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、
    該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、
    該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力される、
    ことを特徴とする、波長多重ネットワークシステム。
  10. 第1の基板の一方の面に入力波長多重光の一部の波長の光を反射し残りの波長の光を透過する第1の誘電体多層膜を形成するとともに、第2の複数の基板の一方の面の一部にそれぞれ前記一部の波長の光を反射する第2の誘電体多層膜を形成し、かつ、第3の複数の基板の一方の面にそれぞれ前記残りの波長のいずれかを反射する第3の誘電体多層膜を形成する第1工程と、
    前記の各基板を前記第1の基板を中心に積層して接着する第2工程と、
    前記第2の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜で反射された反射光を当該第1の誘電体多層膜の複数の入射位置に再入射する第1光学系を構成するとともに、前記第3の複数の基板及び誘電体多層膜が、前記第1の誘電体多層膜の透過光を波長毎に分光してそれぞれを当該第1の誘電体多層膜の透過面から前記複数の入射位置に入射する第2光学系を構成し、該第1光学系が、前記反射光の光路上の異なる位置に設けられ、当該反射光の少なくとも一部を前記複数の入射位置に向けて反射する複数の反射素子をそなえて構成され、該第2光学系が、前記透過光の光路上の異なる位置に設けられ、前記透過光に含まれるいずれかの波長の光を前記複数の入射位置に向けて反射し残りの波長の光を透過する複数のフィルタ素子をそなえて構成され、さらに、該第1光学系によりパワー分岐されて該フィルタデバイスの反射面の複数の入射位置の各々に入射し、当該反射面によって再反射された前記一部の波長の光の光路と、該第2光学系により波長毎に分光され該フィルタデバイスの透過面から前記複数の入射位置の各々に入射されて該フィルタデバイスを再透過した光の光路とが一致することにより、該フィルタデバイスの反射面によって再反射された前記一部の波長の光と、該フィルタデバイスを再透過した光とが波長重畳されて出力されるように、前記第2工程で得られた積層体の一部を切り落として成型する第3工程とを有することを特徴とする、波長重畳デバイスの製造方法。
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