JP5189477B2

JP5189477B2 - 光多重化装置及び方法

Info

Publication number: JP5189477B2
Application number: JP2008316926A
Authority: JP
Inventors: 英憲高橋; 逸郎森田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010141680A

Description

本発明は、異なる波長の光信号を多重化する技術に関する。

異なる波長の光信号を多重するために、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）が主に使用されているが、更なる多重化数の増加のためにＡＷＧと光インタリーバを組み合わせた構成が提案されている（例えば、非特許文献１、参照。）。

［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年１１月２６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｔｏｐｌｅｘ．ｃｏｍ／Ｏｐｔｉｃａｌ＿Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ．ｈｔｍ＞

図４は、ＡＷＧと光インタリーバを組み合わせた多重化装置のブロック図である。図４において、ＡＷＧ２１は、波長λ_１、λ_５及びλ_９の３つの波長の光信号を多重化して図５（ａ）の光スペクトラムを持つ信号を出力し、ＡＷＧ２２は、波長λ_３、λ_７及びλ_１１の３つの波長の光信号を多重化して図５（ｂ）の光スペクトラムを持つ信号を出力し、インタリーバ１は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す信号をインタリーブして図５（ｃ）に示す光スペクトラムを持つ信号を出力している。

インタリーバ１は、２つの入力端子と１つの出力端子とを備えており、各入力端子から見た透過帯域特性が図６に示す特性となる様に構成されている。なお、図６において、実線で示す特性はＡＷＧ２１が接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、点線で示す特性は、ＡＷＧ２２が接続されている入力端子から見た透過帯域特性である。図６に示す様に、透過帯域特性は、櫛形状、つまり、透過帯域と阻止帯域が、波長多重通信に使用する帯域内において交互に周期的に出現する様に構成されており、ある透過帯域の中心周波数と、その隣の透過帯域の中心周波数との間隔を、チャネル光周波数間隔と呼んでいる。

図６に示す様に、インタリーバ１の一方の入力端子から見た透過帯域特性は、他方の入力端子から見た透過帯域特性に対して、チャネル光周波数間隔の半分の間隔だけずらした、つまり、波長方向に移動させたものとなっている。なお、以後の説明において、チャネル光周波数間隔の半分の間隔に相当する帯域幅を、“基準帯域幅”と呼び、各透過帯域の中心波長を、つまり、図６の波長λ_１やλ_３の波長を“チャネル波長”と呼び、波長多重通信に利用する最短波長から最長波長までの帯域を“通信用帯域”と呼ぶものとする。

仮にインタリーバの透過帯域特性が、各チャネル波長を中心とした基準帯域幅に相当する帯域を損失なく通過させ、それ以外の帯域を完全に阻止するものであれば、インタリーバ１を用いることで、通信用帯域の総てを通信に利用することが可能になる。しかしながら、非特許文献１にも記載されている様に、実際のインタリーバ１において、各透過帯域幅は、基準帯域幅の約６０％程度であり、各チャネル当たり約４０％の領域については、通信に使用することができないという問題がある。なお、透過帯域とは、挿入損失が、インタリーバ１の挿入損失の最小値に対して０．５ｄＢ以内の帯域、より具体的には、最小損失がｘ（ｄＢ）である場合に、損失がｘ＋０．５（ｄＢ）以内の帯域である。

したがって、本発明は上記問題を解決し、通信用帯域内において、通信に使用できない帯域を極力減らす光多重化装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明における光多重化装置によれば、
第１から第Ｎの光インタリーバ（Ｎは２以上の整数）と、第１から第Ｎの光インタリーバの出力信号を合波する光カップラとを備えており、通信に使用する帯域内において、第Ｋの光インタリーバ（Ｋを１からＮのいずれかの整数）の阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第１から第Ｎの光インタリーバの中に存在することを特徴とする。

本発明における光多重化装置の他の実施形態によれば、
各光インタリーバの各透過帯域幅のチャネル光周波数間隔に対する比が２Ｎ分の１以上１未満であることが好ましい。また、各光インタリーバのチャネル光周波数間隔は同一であり、各光インタリーバの透過帯域特性は、チャネル光周波数間隔の２Ｎ分の１だけ波長方向に順にずれていることが好ましく、特にＮ＝２であることが好ましい。ここで、透過帯域は、損失が光インタリーバの最小損失に対して０．５ｄＢ以内の帯域であることが好ましい。

本発明における光多重化方法によれば、
第１から第Ｎの光インタリーバ（Ｎは２以上の整数）それぞれにおいて、光インタリーブを行い、第１から第Ｎの光信号を出力するステップと、光カップラにより第１から第Ｎの光信号を合波するステップとを備えており、通信に使用する帯域内において、第Ｋの光インタリーバ（Ｋを１からＮのいずれかの整数）の阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第１から第Ｎの光インタリーバの中に存在することを特徴とする。

通信に使用する帯域内において、総ての光インタリーバが阻止する帯域を作らないように、各光インタリーバの透過帯域特性をずらし、各光インタリーバの出力光信号を、透過帯域特性が波長に依存しない光カップラにより合波することで、利用できない帯域を削減することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明による光多重化装置１の概略的な構成図である。なお、図１は、本発明の説明に必要な部分のみを示すものである。図１に示す様に、光多重化装置１は、ＡＷＧ２１〜２４と、光インタリーバ１１及び１２と、光カップラ３とを備えている。

ＡＷＧ２１は、波長λ_１、λ_５及びλ_９の３つの波長の光信号を多重化し、ＡＷＧ２２は、波長λ_３、λ_７及びλ_１１の３つの波長の光信号を多重化し、インタリーバ１１は、ＡＷＧ２１及びＡＷＧ２２が多重化した光信号をインタリーブして出力する。同様に、ＡＷＧ２３は、波長λ_２、λ_６及びλ_１０の３つの波長の光信号を多重化し、ＡＷＧ２４は、波長λ_４、λ_８及びλ_１２の３つの波長の光信号を多重化し、インタリーバ１２は、ＡＷＧ２３及びＡＷＧ２４が多重化した光信号をインタリーブして出力する。なお、波長は添え字である数字が小さいほど短いものとする。

図２は、インタリーバ１１及び１２の透過帯域特性を示す図であり、上段がインタリーバ１１の、下段がインタリーバ１２の特性である。なお、上段の実線がＡＷＧ２１に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、上段の点線がＡＷＧ２２に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、下段の実線がＡＷＧ２３に接続されている入力端子から見た透過帯域特性であり、下段の点線がＡＷＧ２４に接続されている入力端子から見た透過帯域特性である。

図２の上段に示すインタリーバ１１の透過帯域特性は、図６に示すものと同一であり、図２の下段に示すインタリーバ１２の透過帯域特性は、上段に示すインタリーバ１１の透過帯域特性を基準帯域幅の半分だけ、波長方向にずらしたものとしている。

図２から明らかなように、インタリーバ１２は、インタリーバ１１の実線及び点線で示す透過帯域特性の両方が落ち込む部分、つまり、λ_２ｎ−１とλ_２ｎ＋１（ｎは整数）の中間の領域を通過させるものであり、インタリーバ１１は、インタリーバ１２の実線及び点線で示す透過帯域特性の両方が落ち込む部分、つまり、λ_２ｎとλ_２ｎ＋２（ｎは整数）の中間の領域を通過させるものである。

カップラ３は、インタリーバ１１及び１２の出力を合波することで図３に示すスペクトラムを持つ光信号を出力する。本発明においては、互いに透過帯域特性をシフトさせたインタリーバ１１及び１２の出力を、透過帯域特性が波長に依存しないカップラ３にて合波することで、図３に示す様に、通信用帯域内において通信に利用できない帯域を削減することができる。

例えば、光直交周波数多重（ＯＦＤＭ）技術により変調された光ＯＦＤＭ信号は、その光スペクトラムが方形状になるため、図３に示す各波長の光信号として、光ＯＦＤＭ信号を使用した場合、通信用帯域のほぼ全体帯域を情報伝送に利用できるという利点がある。

なお、上述した実施形態はインタリーバを２つ用いるものであるが、３つ以上を用いる構成であっても良い。例えば、インタリーバをＮ個用いる場合、各インタリーバの各透過帯域幅の基準帯域幅に対する比が、１／Ｎ以上１未満のものを使用することで、あるインタリーバの阻止帯域を透過帯域とするインタリーバが必ず存在する様にすることができる。なお、各インタリーバの各透過帯域幅の基準帯域幅に対する比は同一であり、かつ、できるだけ値が小さいことが好ましい。

より簡単には、チャネル光周波数間隔が同一のインタリーバであって、各インタリーバの透過帯域特性が順に基準帯域幅のＮ分の１だけ波長方向にシフトさせたものを使用すれば良い。また、カップラ３は、２入力１出力のものではなく、Ｎ入力１出力のものとなる。しかしながら、Ｎ入力１出力のカップラにおける損失により、各インタリーバからの出力は１／Ｎとなるため、インタリーバの数は実施形態に示す２つとすることが好ましく、この場合にはカップラでの損失は、十分許容可能である３ｄＢに抑えることができる。

本発明による光多重化装置の概略的な構成図である。両インタリーバの透過帯域特性を示す図である。カップラが出力する光信号のスペクトラムを示す図である。従来技術による光多重化装置の構成図である。従来技術による光多重化装置の各部が出力する光信号のスペクトラムを示す図である。インタリーバの透過帯域特性を示す図である。

符号の説明

１、１１、１２光インタリーバ
２１、２２、２３、２４ＡＷＧ
３光カップラ

Claims

第１から第Ｎの光インタリーバ、ここでＮは２以上の整数、と、
第１から第Ｎの光インタリーバの出力信号を合波する光カップラと、
を備えており、
Ｋを１からＮのいずれかの整数としたとき、通信に使用する帯域内において、第Ｋの光インタリーバの阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第１から第Ｎの光インタリーバの中に存在し、
各光インタリーバの各透過帯域幅のチャネル光周波数間隔に対する比が２Ｎ分の１以上１未満である、
光多重化装置。
各光インタリーバのチャネル光周波数間隔は同一であり、
各光インタリーバの透過帯域特性は、チャネル光周波数間隔の２Ｎ分の１だけ波長方向に順にずれている、
請求項１に記載の光多重化装置。
Ｎは２である請求項１または２に記載の光多重化装置。
透過帯域は、損失が光インタリーバの最小損失に対して０．５ｄＢ以内の帯域である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の光多重化装置。
第１から第Ｎの光インタリーバ、ここでＮは２以上の整数、それぞれにおいて、光インタリーブを行い、第１から第Ｎの光信号を出力するステップと、
光カップラにより第１から第Ｎの光信号を合波するステップと、
を備えており、
Ｋを１からＮのいずれかの整数としたとき、通信に使用する帯域内において、第Ｋの光インタリーバの阻止帯域を透過帯域とする光インタリーバが、第１から第Ｎの光インタリーバの中に存在し、
各光インタリーバの各透過帯域幅のチャネル光周波数間隔に対する比が２Ｎ分の１以上１未満である、
光多重化方法。