JP5445132B2 - 光信号処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とを多重化した多重光信号を伝送する多重伝送システムにおいて、多重光信号を取得した場合に、当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置に関するものである。
近年、次世代の４０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送システム導入の要求が高まっており、しかも１０Ｇｂｉｔ／ｓシステムと同等の伝送距離や周波数利用効率が求められている。その実現手段として、従来１０Ｇｂｉｔ／ｓ以下のシステムで適用されてきたＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式に比べて、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）耐力、非線形性耐力に優れた変調方式である、ＲＺ−ＤＰＳＫ（Differential Phase-Shift Keying）変調またはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調の研究開発が活発になっている。更には、上述の変調方式に加えて、狭スペクトル（高周波利用効率）の特徴を持ったＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase-Shift Keying）変調または（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調といった位相変調方式の研究開発も活発になっている（例えば、非特許文献１参照）。
図１１は、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ−ＤＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式を採用した光送信装置および光受信装置の構成例を示す図である。また、図１２は、ＲＺ−ＤＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調された光信号を送受信する場合の光強度および光位相の状態を示す図である。
図１１において、光送信装置１０は、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ−ＤＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式の光信号を送信するものであり、例えば、送信データ処理部１１、ＣＷ（Continuous Wave）光源１２、位相変調器１３およびＲＺパルス化用の強度変調器１４を備えている。
具体的に、送信データ処理部１１は、入力されるデータについてフレーム化するフレーマとしての機能、および誤り訂正符号を付与するＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダとしての機能を備えるとともに、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行うＤＰＳＫプリコーダとしての機能を備えている。
位相変調器１３は、ＣＷ光源１２からの連続光を、送信データ処理部１１からの符号化データに従って位相変調し、光強度は一定であるが２値の光位相に情報が乗った光信号、即ちＤＰＳＫ変調された光信号を出力する（図１２の下段参照）。
強度変調器１４は、位相変調器１３からの光信号をＲＺパルス化するものである（図１２の上段参照）。特に、データのビットレートと同一の周波数（４３ＧＨｚ）で、かつ、消光電圧（Ｖπ）の１倍の振幅を有するクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をＲＺ−ＤＰＳＫ信号といい、また、データのビットレートの半分の周波数（２１．５ＧＨｚ）で、かつ、消光電圧（Ｖπ）の２倍の振幅を有するクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号という。
また、光受信装置３０は、光送信装置１０に伝送路２０および光中継器２１を介して接続され、光中継伝送された光送信装置１０からの（ＣＳ）ＲＺ−ＤＰＳＫ信号についての受信信号処理をおこなうものであり、例えば、遅延干渉計３１、光電変換部３２、再生回路３３および受信データ処理部３４を備えている。
具体的に、遅延干渉計３１は、例えばマッハツェンダ干渉計により構成され、伝送路２０を通じて伝送されてきた（ＣＳ）ＲＺ−ＤＰＳＫ信号について１ビット時間（図１１の構成例では２３．３ｐｓ）の遅延成分と０ｒａｄの位相制御がなされた成分とを干渉（遅延干渉）させて、その干渉結果を２つの出力としている。なお、上記のマッハツェンダ干渉計は、一方の分岐導波路が他方の分岐導波路よりも１ビット時間に相当する伝搬長だけ長くなるように形成されているとともに、他方の分岐導波路を伝搬する光信号を位相制御するための電極が形成されている。
光電変換部３２は、遅延干渉計３１からの各出力をそれぞれ受光することにより差動光電変換検出（balanced detection）を行うデュアルピンフォトダイオードにより構成される。なお、光電変換部３２で検出された受信信号についてはアンプにより適宜増幅される。
再生回路３３は、光電変換部３２において差動光電変換検出された受信信号から、データ信号およびクロック信号を抽出するものである。受信データ処理部３４は、再生回路３３で抽出されたデータ信号およびクロック信号を基に、誤り訂正等の信号処理を行うものである。
図１３は、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ−ＤＱＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用した光送信装置および光受信装置の構成例を示す図である。また、図１４は、ＲＺ−ＤＱＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調された光信号を送受信する場合の光強度および光位相の状態を示す図である。
図１３において、光送信装置４０は、例えば、送信データ処理部４１、１：２分離部（ＤＭＵＸ）４２、ＣＷ光源４３、π／２移相器４４、２つの位相変調器４５Ａ，４５Ｂ、およびＲＺパルス化用の強度変調器４６を備えている。
具体的に、送信データ処理部４１は、図１１に示した送信データ処理部１１と同様に、フレーマおよびＦＥＣエンコーダとしての機能を備えると共に、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行うＤＱＰＳＫプリコーダとしての機能を備えている。
１：２分離部４２は、送信データ処理部４１からの４３Ｇｂｉｔ／ｓの符号化データを、２１．５Ｇｂｉｔ／ｓの２系列の符号化データ＃１、＃２に分離するものである。ＣＷ光源４３は、連続光を出力するものであり、該出力された連続光は２つに分離されて、一方の光が位相変調器４５Ａに入力され、他方の光がπ／２移相器４４を介して位相変調器４５Ｂに入力される。
位相変調器４５Ａは、ＣＷ光源４３からの連続光を１：２分離部４２で分離した一方の系列の符号化データ＃１で変調して、２値の光位相（０ｒａｄまたはπｒａｄ）に情報が乗った光信号を出力する。また、位相変調器４５Ｂは、π／２移相器４４においてＣＷ光源４３からの連続光をπ／２だけ位相シフトした光が入力され、この入力光１：２分離部４２で分離した他方の系列の符号化データ＃２で変調して、２値の光位相（π／２ｒａｄまたは３π／２ｒａｄ）に情報が乗った光信号を出力する。
上記各位相変調器４５Ａ、４５Ｂで変調された光は合波された後に後段のＲＺパルス化用強度変調器４６に出力される。つまり、各位相変調器４５Ａ，４５Ｂからの変調光が合波されることにより、光強度は一定であるが４値の光位相に情報が乗った光信号（図１４の下段参照）、即ちＤＱＰＳＫ変調された光信号がＲＺパルス化用強度変調器４６に送られる。
強度変調器４６は、図１１に示した強度変調器１４と同様に、位相変調器４５Ａ，４５ＢからのＤＱＰＳＫ変調された光信号をＲＺパルス化するものである。特に、データ＃１，＃２のビットレートと同一の周波数（２１．５ＧＨｚ）かつ消光電圧（Ｖπ）の１倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号といい、また、データ＃１，＃２のビットレートの半分の周波数（１０．７５ＧＨｚ）かつ消光電圧（Ｖπ）の２倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号という。
また、光受信装置６０は、光送信装置４０に伝送路５０および光中継器５１を介して接続され、光中継伝送された光送信装置４０からの（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号についての受信信号処理を行うものであり、例えば、受信した光信号を２分岐する分岐部６１を備えると共に、分岐された各光信号が伝搬する光信号経路上には、それぞれ、遅延干渉計６２Ａ，６２Ｂ、光電変換部６３Ａ，６３Ｂ、再生回路６４Ａ，６４Ｂを備えている。更に、各再生回路６４Ａ，６４Ｂで再生されたデータ信号を多重する２：１多重部（ＭＵＸ）６５および受信データ処理部６６を備えている。
具体的に、各遅延干渉計６２Ａ，６２Ｂには、伝送路５０および光中継器５１を通じて伝送されてきた（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号を分岐部６１で２分岐した光信号がそれぞれ入力される。遅延干渉計６２Ａは、１ビット時間（図１３の構成例では４６．５ｐｓ）の遅延成分とπ／４ｒａｄの位相制御がなされた成分とを干渉（遅延干渉）させて、その干渉結果を２つの出力としている。
また、遅延干渉計６２Ｂは、１ビット時間の遅延成分と−π／４ｒａｄの位相制御がなされた成分（遅延干渉計６２Ａの同成分とは位相がπ／２ｒａｄずれている）とを干渉（遅延干渉）させて、その干渉結果を２つの出力としている。ここでは、上記の各遅延干渉計６２Ａ，６２Ｂがそれぞれマッハツェンダ干渉計により構成され、各々の出力を受光することで差動光電変換検出を行うデュアルピンフォトダイオードによりそれぞれ構成される。なお、各光電変換部６３Ａ，６３Ｂで検出された受信信号についてはアンプにより適宜増幅される。
再生回路６４Ａは、光電変換部６３Ａにおいて差動光電変換検出された受信信号から、クロック信号およびデータ信号についての同相（In-phase）成分Ｉを再生するものである。また、再生回路６４Ｂは、光電変換部６３Ｂにおいて差動光電変換検出された受信信号から、クロック信号およびデータ信号についての直交（Quadrature-phase）成分Ｑを再生するものである。
２：１多重部６５は、各再生回路６４Ａ，６４Ｂからの同相成分Ｉおよび直交成分Ｑが入力されて、それらをＤＱＰＳＫ変調前の４３Ｇｂｉｔ／ｓデータ信号に変換する。受信データ処理部６６は、２：１多重部６５からのデータ信号を基に、誤り訂正等の信号処理を行うものである。
G.Charlet et.al"Nonliner Interactions between 10Gb/s NRZ Channels and 40Gb/s Channels with RZ-DQPSK or PSBT Format over Low-Dispersion Fiber",ECOC 2006 Mo.3.2.6
上述したように、市場要求として、４０Ｇｂｉｔ／ｓの位相変調信号（（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式あるいは（ＣＳ）ＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式で変調された信号等）と、従来の１０（２．５）Ｇｂｉｔ／ｓの強度変調信号（ＮＲＺ方式で変調された信号）とを混載した波長多重伝送システムを実現することが求められている。
しかしながら、上記波長多重伝送システムを構成した場合に、４０Ｇｂｉｔ／ｓの位相変調信号が１０（２．５）Ｇｂｉｔ／ｓの強度変調信号から相互位相変調（ＸＰＭ；Cross Phase Modulation）による光位相シフトを受けて波形が顕著に劣化し、長距離伝送が困難になるという問題があった。
すなわち、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することが極めて重要な課題となっている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる光信号処理装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、前記多重光信号から所定の波長を選択し、選択した波長の光信号を所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチを備え、前記波長選択スイッチは、前記選択した光信号の波長ごとに異なる遅延を有することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記波長選択スイッチは、前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイとを備え、前記回折格子から前記スイッチ素子アレイの各スイッチ素子までの距離がそれぞれ異なっていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記スイッチ素子アレイ上の各スイッチ素子は、それぞれ鋸状に配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記スイッチ素子アレイ上の各スイッチ素子は、それぞれ階段状に配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記波長選択スイッチは、前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有する複数のスイッチ素子アレイと、前記多重光信号に含まれる光信号を波長ごとに分けて前記各スイッチ素子アレイに向けて反射する分離スイッチ素子とを備え、前記各スイッチ素子アレイから前記回折格子までの距離がそれぞれ異なっていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記波長選択スイッチは、前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、前記スイッチ素子アレイからの光信号を前記回折格子に反射する固定スイッチ素子とを備え、前記スイッチ素子アレイは、前記スイッチ素子の中心角度を制御することにより前記多重光信号の隣接する波長のうち一方の波長の光信号を前記固定スイッチ素子を介して前記出力ポートに出力することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記波長選択スイッチは、前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、前記スイッチ素子アレイからの光信号のうち、隣り合う波長の光信号のうち一方の光信号を固定スイッチ素子を介して前記出力ポートに出力するスイッチ素子部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記波長選択スイッチは、前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、隣接する波長のうち一方の波長に対応する光信号のみを多重反射させた後に透過させる基板とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記スイッチ素子アレイはミラーアレイであり、前記ミラーはスイッチ素子であることを特徴とする。
本発明によれば、光信号処理装置は、第１の変調方式による光信号（位相変調信号）および第２の変調方式による光信号（強度変調信号）が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチを有しており、かかる波長選択スイッチは、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有するので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
図１は、位相変調信号／強度変調信号間のＸＰＭ劣化を示す図である。 図２は、インライン分散補償率とチャネル間遅延とＱペナルティとの関係を示す図である。 図３は、強度変調信号が位相変調信号に与える影響を説明するための図である。 図４は、本実施例１にかかるＯＡＤＭの構成を示す機能ブロック図である。 図５は、本実施例１にかかる波長選択スイッチの構成を示す図である。 図６は、本実施例１にかかるＯＡＤＭを波長多重伝送システムに適応した場合の効果を示す図である。 図７は、本実施例２にかかる波長選択スイッチの構成を示す図である。 図８は、本実施例３にかかる波長選択スイッチの構成を示す図である。 図９は、本実施例４にかかる波長選択スイッチの構成を示す図である。 図１０は、波長選択スイッチのその他の構成を示す図である。 図１１は、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ−ＤＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式を採用した光送信装置および光受信装置の構成例を示す図である。 図１２は、ＲＺ−ＤＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ変調された光信号を送受信する場合の光強度および光位相の状態を示す図である。 図１３は、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ−ＤＱＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用した光送信装置および光受信装置の構成例を示す図である。 図１４は、ＲＺ−ＤＱＰＳＫまたはＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調された光信号を送受信する場合の光強度および光位相の状態を示す図である。 図１５は、位相変調信号および強度変調信号が混載する従来の波長多重伝送システムを示す図である。 図１６は、ＯＡＤＭの構成を示す機能ブロック図である。 図１７は、従来の波長選択スイッチの構成を示す図である。 図１８は、ＭＥＭミラーによる出力光ポート切り替えを説明するための図である。
符号の説明
１ ＮＺ−ＤＳＦ
２ 光増幅器
３ ＤＣＦ
４，１００ ＯＡＤＭ
４ａ，１１０ 光カプラ
４ｂ，１２０，３００，４００ 波長選択スイッチ
５ 波長合波器
６ 波長分波器
７ 位相変調信号送信機
８ 強度変調信号送信機
９ 位相変調信号受信機
１０，４０ 光送信装置
１１，４１ 送信データ処理部
１２，４３ ＣＷ光源
１３，４５Ａ，４５Ｂ 位相変調器
１４，４６ 強度変調器
２０，５０ 伝送路
２１，５１ 光中継器
３０，６０ 光受信装置
３１，６２Ａ，６２Ｂ 遅延干渉計
３２，６３Ａ，６３Ｂ 光電変換部
３３，６４Ａ，６４Ｂ 再生回路
３４，６６ 受信データ処理部
４２ １：２ＤＭＵＸ
４４ π／２移相器
６１ 分岐部
６５ ２：１ＭＵＸ
１２１，２１０，３１０，４１０ コリメータレンズ
１２２，２２０，３２０，４２０ 回折格子
１２３，２３０，３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，４３０ レンズ
１２４，２４０，３５０，３６０，４５０ ミラーアレイ
１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅ，１２４ｆ，２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ，２４０ｅ、３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３６０ａ，３６０ｂ，３６０ｃ，４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃ，４５０ｄ ミラー
４４０ 折り返しミラー
４４０ａ，４４０ｂ ミラー部
以下に、本発明にかかる光信号処理装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
本実施例の説明を行う前に、位相変調信号（（ＣＳ）ＲＺ−ＤＰＳＫ変調あるいは（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された信号等）と強度変調信号（ＮＲＺ変調方式で変調された信号等）とが混載する従来の波長多重伝送システムについて説明する。図１５は、位相変調信号および強度変調信号が混載する従来の波長多重伝送システムを示す図である。
同図に示すように、この波長多重伝送システムは、ＮＺ−ＤＳＦ（Non-Zero Dispersion Shifted Fiber）１と、光増幅器２と、ＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber）３と、ＯＡＤＭ（Optical Add-Drop Multiplexer）４と、波長合波器５と、波長分波器６と、位相変調信号送信機７と、強度変調信号送信機８と、位相変調信号受信機９とを備えて構成される。
このうち、ＮＺ−ＤＳＦ（非零分散シフト・シングルモード光ファイバ）１は、零分散波長を１５５０ｎｍ帯から少しずらすことにより、１５５０ｎｍ帯での非線形現象を抑制した光ファイバである。
光増幅器２は、光信号を増幅する光増幅器であり、ＤＣＦ３は、伝送路ＮＺ−ＤＳＦ１を伝送する光信号の波長分散を補償する分散補償器（代表的なものとしては分散補償ファイバ）である。ＯＡＤＭ４は、波長ごとに割り当てられた光信号の挿入あるいは分岐を行う装置（アド・ドロップ・マルチプレクサ）である。
図１６は、ＯＡＤＭ４の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＯＡＤＭ４は、光カプラ４ａおよび波長選択スイッチ（ＷＳＳ）４ｂを備えて構成される。光カプラ４ａは、ＯＡＤＭ４に入力された光信号を２つ以上の出力に分岐する装置である。
波長選択スイッチ４ｂは、ＯＡＤＭ４に入力された光信号（波長多重された光信号）から任意の波長を選択し、選択した波長の光信号を任意の光出力ポートに出力するスイッチである。図１７は、従来の波長選択スイッチ４ｂの構成を示す図である。同図に示すように、この波長選択スイッチ４ｂは、コリメータレンズ７０と、回折格子７１と、レンズ７２と、ＭＥＭミラーアレイ７３とを備えて構成される。ＭＥＭミラーアレイ７３は、各チャネルに対応したＭＥＭミラー７３ａを備えている。
波長選択スイッチ４ｂの原理としては、コリメータレンズ（平行光をつくるためのレンズ）７０を介して入力された光信号を回折格子７１が空間分離し、各チャネル（λ１、λ２、・・・）に対応したＭＥＭミラー７３ａの回転角度を制御することによって、出力光ポートを切り替える。なお、レンズ７２は、回折格子７１から出力される各光信号の焦点を各ＭＥＭミラー７３ａに合わせるためのレンズである。
図１８は、ＭＥＭミラー７３ａによる出力光ポート切り替えを説明するための図である。同図に示すように、例えば、ＭＥＭミラー７３ａの角度を調整することにより、出力光ポートを第３の出力光ポートから第２の出力光ポートに切り替えることができる。
図１５の説明に戻ると、波長合波器５は、位相変調信号送信機７から出力された位相変調信号および強度変調信号送信機８から出力された強度変調信号を合波し、合波した光信号をＯＡＤＭ４に出力する装置である。
波長分波器６は、ＯＡＤＭ４から光信号を取得した場合に、取得した光信号を光波長ごとに分波し、例えば、位相変調信号送信機７から出力された位相変調信号を位相変調信号受信機９に出力する。また、波長分波器６は、その他の光信号（強度変調信号）を、各強度変調信号受信機（図示略）に出力する。
ここで、位相変調信号送信機７は、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓの（ＣＳ）ＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式あるいは（ＣＳ）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式の光信号を送信する装置である（詳細は図１１〜図１４を参照）。強度変調信号送信機８は、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓあるいは２．５Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調方式の光信号を出力する装置である。
位相変調信号受信機９は、位相変調信号送信機７に波長合波器５、ＯＡＤＭ４、光増幅器２、ＮＺ−ＤＳＦ１、ＤＣＦ３、波長分波器６を介して接続され、光中継伝送された位相変調信号送信機７からの位相変調信号についての受信信号処理を行う装置である（詳細は、図１１〜図１４を参照）。
続いて、図１５に示した波長多重伝送システムによって引き起こされるＸＰＭ劣化について説明する。図１は、位相変調信号／強度変調信号間のＸＰＭ劣化を示す図である。図１では一例として、位相変調信号の伝送速度を４０Ｇｂｉｔ／ｓとし、強度変調信号の伝送速度を１０Ｇｂｉｔ／ｓとしている。なお、図１では、光信号が５０ｋｍのＮＺ−ＤＳＦが１２スパン（span）伝送された場合の結果を示している。以下、ＮＺ−ＤＳＦから出力された光信号が伝送路を介して次のＮＺ−ＤＳＦに入力するまでを１スパンとする。
図１に示すように、位相変調信号が１波の場合、あるいは、多重化された光信号が全て位相変調信号の場合には、光ファイバに有力される光信号の強さ（例えば、光増幅器２から伝送路に入力された時点での光信号の強さ）が高くなった場合でも、Ｑペナルティ（penalty）が低くなっている。Ｑペナルティは、伝送信号品質を示す指標であり、Ｑペナルティが大きい場合は、光信号の符号誤り率が大きいことになる。
一方、多重化された光信号に位相変調信号と強度変調信号とが混在している場合（例えば、１つの位相変調信号と４つの強度変調信号とが混在している場合）には、光ファイバに入力される光信号の強さが強くなるほど、Ｑペナルティが大きくなっている。特に、位相変調信号の偏波と強度変調信号の偏波との関係が平行である場合には、Ｑペナルティが大きくなる（ＸＰＭ劣化の影響が大きくなる）。
続いて、ＮＺ−ＤＳＦ１およびＤＣＦ３におけるインライン分散補償率と１スパンあたりの隣接チャネル間の遅れ（以下、チャネル間遅延と略記する）とＱペナルティとの関係について説明する。なお、インライン分散補償率が１００％となる場合には、インライン残留分散量が０となる。インライン残留分散量は、１スパンあたりの伝送路およびＤＣＦ３で発生する残留分散量（スパン間平均）を示す。
図２は、インライン分散補償率とチャネル間遅延とＱペナルティとの関係を示す図である。同図に示すように、インライン分散補償率が１００％となる近傍あるいは、チャネル間遅延が０ｐｓとなる近傍において、Ｑペナルティが顕著に発生することがわかる。これは、インライン分散補償率が１００％となる場合、位相変調信号が、各中継スパンで同じ強度変調信号のビットの立ち上がりまたは立ち下りから、同じ符号のチャープを受け続けるため、位相変調信号の劣化が顕著に累積するためである。
図３は、強度変調信号が位相変調信号に与える影響を説明するための図である。同図の左側１段目における位相変調信号は、強度変調信号の影響を受ける前の劣化していない位相変調信号を示している。かかる位相変調信号（図３の左側１段目参照）は、強度変調信号のビットの立ち上がり（図３の左側２段目参照）の影響を受けると、位相変調信号の瞬時周波数は周波数が低い方にシフト（レッドチャープ；Red chirp）される（図３の右側１段目参照）。
一方、位相変調信号（図３の左側１段目参照）は、強度変調信号のビットの立ち下がり（図３の左側３段目参照）の影響を受けると、位相変調信号の瞬時周波数は周波数が高い方にシフト（ブルーチャープ；Blue chirp）される（図３の右側２段目参照）。インライン分散補償率がほぼ１００％となる場合には、位相変調信号の同じ位置において、レッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けるため、位相変調信号の最適な配置（図３の左側４段目）は、図３の右側４段目のように劣化してしまい、結果、Ｑペナルティが大きくなる。
次に、本実施例１にかかるＯＡＤＭの概要および特徴について説明する。本実施例１にかかるＯＡＤＭは、位相変調信号および強度変調信号が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチを有しており、かかる波長選択スイッチは、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有する（波長選択スイッチ内部でチャネル間遅延差を与える）。
このように、本実施例１にかかるＯＡＤＭは、波長選択スイッチ内部でチャネル間遅延差を与えるので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
図４は、本実施例１にかかるＯＡＤＭ１００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＯＡＤＭ１００は、光カプラ１１０と、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１２０とを備えて構成される。ここで、光カプラ１１０は、ＯＡＤＭ１００に入力された光信号を２つ以上の出力に分岐する装置であり、波長選択スイッチ１２０は、ＯＡＤＭ１００に入力された光信号（波長多重された光信号）から所定の波長を選択し、選択した波長の光信号を所定の光出力ポートに出力するスイッチである。
図５は、本実施例１にかかる波長選択スイッチ１２０の構成を示す図である。同図に示すように、この波長選択スイッチ１２０は、コリメータレンズ１２１と、回折格子１２２と、レンズ１２３と、ミラーアレイ１２４とを備えて構成される。
このうち、コリメータレンズ１２１は、平行光をつくるためのレンズであり、回折格子１２２は、多重光信号を波長ごとに分離するものであり、レンズ１２３は、回折格子１２２からミラーアレイ１２４に出力される光信号の焦点を調節するレンズである。
ミラーアレイ（ＭＥＭＳ、液晶など）１２４は、複数のミラー１２４ａ〜１２４ｆを備えており、各チャネル（波長λｎ）に対応したミラーの回転角度を制御することによって、出力ポートを切り替える装置である。なお、複数のミラー１２４ａ〜１２４ｆは、ミラーアレイ１２４上にそれぞれ鋸状に配置されている。
図５に示す例では、ミラー１２４ａは、波長λ１の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー１２４ｂは、波長λ２の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー１２４ｃは、波長λ３の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー１２４ｄは、波長λ４の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー１２４ｅは、波長λ５の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー１２４ｆは、波長λ６の光信号の出力ポートを切り替えるミラーである。
波長選択スイッチ１２０の原理は、コリメータレンズ１２１を介して入力された光信号を回折格子１２２が空間分離し、各チャネル（λ１、λ２、・・・）に対応したミラー１２４ａ〜１２４ｆの回転角度を制御することによって、出力光ポートを切り替える。
本実施例１に示す波長選択スイッチ１２０では特に、図５に示すように、ミラーの面から回折格子１２２までの光路が隣接するミラー（例えば、ミラー１２４ａ，１２４ｂ）において、異なっている。ここで、隣接するミラーのうち一方のミラーが配置されるミラーアレイ１２４の面を第１の面、もう一方のミラーが配置されるミラーアレイ１２４の面を第２の面と定義すると、第１の面と第２の面との距離が所定値以上（例えば、２ｃｍ以上）となっている。
なお、第１の面と第２の面との距離は、強度変調信号の伝送速度によって異なる。例えば、強度変調信号の伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は２ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は８ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との差は４ｃｍ以上に設定される。
一般的に、強度変調信号の伝送速度が、ＭＧｂｉｔ／ｓ（Ｍは、０以上の整数）の場合には、第１の面と第２の面との距離は２０／Ｍｃｍ以上となるように設定される。
このように、第１の面と第２の面とに光路差をつける（ミラー１２４ａ〜１２４ｆを鋸状に配置する）ことによって、各ミラーから回折格子１２２までの光路が異なるので、多重光信号における隣接ビット間の遅延が一致しなくなり、位相変調信号の波形劣化を防止することができる。
図６は、本実施例１にかかるＯＡＤＭ１００を波長多重伝送システムに適応した場合の効果を示す図である。同図に示すように、従来の波長伝送システムと比較して、本実施例１にかかるＯＡＤＭ１００を波長多重伝送システムに適応することにより、インライン分散補償率が１００％であっても、Ｑペナルティを低く抑えることができる。
上述してきたように、本実施例１にかかるＯＡＤＭ１００は、位相変調信号および強度変調信号が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチ１２０を有しており、かかる波長選択スイッチ１２０は、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有するので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
また、既存の中継ノード構成や、既存の伝送路分散マップであっても、本実施例１にかかる波長選択スイッチの構成変更のみで対応可能であるという点で、簡便かつ低コストにＸＰＭ劣化を低減したシステムを構築することができる。
なお、図５に示した波長選択スイッチ１２０では、隣接するチャネル間（偶数チャネルと奇数チャネルとの間）で、光信号の焦点距離の関係からミラー上のビーム径が異なり、モジュール出力端での結合効率（光損失）の差を生じる可能性があるが、波長選択スイッチ１２０は、波長毎に光減衰（アッテネーション）を与える補償部（図示略）を備えており、光損失差を補償することができる。
次に、本実施例２にかかるＯＡＤＭについて説明する。本実施例２にかかるＯＡＤＭは、実施例１に示したＯＡＤＭ１００と比較して、波形選択スイッチの構成が異なる。図７は、本実施例２にかかる波長選択スイッチ２００の構成を示す図である。同図に示すように、この波長選択スイッチ２００は、コリメータレンズ２１０と、回折格子２２０と、レンズ２３０と、ミラーアレイ２４０とを備えて構成される。
このうち、コリメータレンズ２１０、回折格子２２０、レンズ２３０は、図５に示したコリメータレンズ１２１、回折格子１２２、レンズ１２３と同様であるため説明を省略する。
ミラーアレイ（ＭＥＭＳ、液晶など）２４０は、複数のミラー２４０ａ〜２４０ｅを備えており、各チャネル（波長λｎ）に対応したミラーの回転角度を制御することによって、出力ポートを切り替える装置である。また、複数のミラー２４０ａ〜２４０ｅは、ミラーアレイ２４０上にそれぞれ階段状に配置されている。
図７に示す例では、ミラー２４０ａは、波長λ１の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー２４０ｂは、波長λ２の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー２４０ｃは、波長λ３の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー２４０ｄは、波長λ４の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー２４０ｅは、波長λ５の光信号の出力ポートを切り替えるミラーである。
波長選択スイッチ２００の原理は、コリメータレンズ２１０を介して入力された光信号を回折格子２２０が空間分離し、各チャネル（λ１、λ２、・・・）に対応したミラー２４０ａ〜２４０ｅの回転角度を制御することによって、出力光ポートを切り替える。
本実施例２に示す波長選択スイッチ２００では特に、図７に示すように、ミラーの面から回折格子２２０までの光路が隣接するミラー（例えば、ミラー２４０ａ，２４０ｂ）において異なっている。ここで、隣接するミラーのうち一方のミラーが配置されるミラーアレイ２４０の面を第１の面、もう一方のミラーが配置されるミラーアレイ２４０の面を第２の面と定義すると、第１の面と第２の面との距離が所定値以上（例えば、２ｃｍ以上）となっている。
なお、第１の面と第２の面との距離は、強度変調信号の伝送速度によって異なる。例えば、強度変調信号の伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は２ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は８ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は０．５ｃｍ以上に設定される。
一般的に、強度変調信号の伝送速度が、ＭＧｂｉｔ／ｓ（Ｍは、０以上の整数）の場合には、第１の面と第２の面との距離は２０／Ｍｃｍ以上となるように設定される。
ところで、図７に示す例では、ミラー２４０ａ〜２４０ｅと回折格子２２０との光路がミラー２４０ａ、２４０ｂ・・・の順に大きくなるように、ミラー２４０ａ〜２４０ｅがミラーアレイ２４０上に配置されているがこれに限定されるものではない。例えば、図７において、ミラー２４０ａから所定のミラーまでを右に順次ずらして隣接する光信号に光路差をつけ、所定のミラーからミラー２４０ｅまでを左に順次ずらして、隣接する光信号に光路差をつけてもよい。
本実施例２にかかる波長選択スイッチ２００を備えたＯＡＤＭを波長多重伝送システムに適応することによって、インライン分散補償率が１００％であっても、Ｑペナルティを低く抑えることができる（図６参照）。
上述してきたように、本実施例２にかかるＯＡＤＭは、位相変調信号および強度変調信号が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチ２００を有しており、かかる波長選択スイッチ２００は、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有するので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
次に、本実施例３にかかるＯＡＤＭについて説明する。本実施例３にかかるＯＡＤＭは、実施例１，２に示したＯＡＤＭと比較して、波形選択スイッチの構成が異なる。図８は、本実施例３にかかる波長選択スイッチ３００の構成を示す図である。同図に示すように、この波長選択スイッチ３００は、コリメータレンズ３１０と、回折格子３２０と、レンズ３３０ａ〜３３０ｃと、チャネル分離ミラー３４０と、ミラーアレイ３５０，３６０とを備えて構成される。
このうち、コリメータレンズ３１０、回折格子３２０およびレンズ３３０ａは、図５に示したコリメータレンズ１２１、回折格子１２２、レンズ１２３と同様であるため説明を省略する。
レンズ３３０ｂは、チャネル分離ミラー３４０からミラーアレイ３５０に反射される光信号の焦点を調節するレンズである。レンズ３３０ｃは、チャネル分離ミラー３４０からミラーアレイ３６０に反射される光信号の焦点を調整するレンズである。
チャネル分離ミラー３４０は、回折格子３２０によって分離された各波長の光信号を受光し、受光した光信号のうち、奇数チャネルに対応する波長（λ１、λ３、λ５、・・・）の光信号をミラーアレイ３５０に出力し、偶数チャネルに対応する波長（λ２、λ４、λ６、・・・）の光信号をミラーアレイ３６０に出力するミラーである。
ミラーアレイ３５０は、各奇数チャネルに対応した複数のミラー３５０ａ〜３５０ｃを備えており、各奇数チャネルに対応したミラーの回転角度を制御することによって、出力ポートを切り替える装置である。
図８に示す例では、ミラー３５０ａは、波長λ１の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー３５０ｂは、波長λ３の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー３５０ｃは、波長λ５の光信号の出力ポートを切り替えるミラーである。
ミラーアレイ３６０は、各偶数チャネルに対応した複数のミラー３６０ａ〜３６０ｃを備えており、各偶数チャネルに対応したミラーの回転角度を制御することによって、出力ポートを切り替える装置である。
図８に示す例では、ミラー３６０ａは、波長λ２の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー３６０ｂは、波長λ４の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー３６０ｃは、波長λ６の光信号の出力ポートを切り替えるミラーである。
波長選択スイッチ３００の原理は、コリメータレンズ３１０を介して入力された光信号を回折格子３２０が空間分離し、ミラーアレイ３５０が各奇数チャネルに対応したミラー３５０ａ〜３５０ｃの回転角度を制御し、ミラーアレイ３６０が各偶数チャネルに対応したミラー３６０ａ〜３６０ｃの回転角度を制御することによって、出力光ポートを切り替える。
本実施例３に示す波長選択スイッチ３００では特に、図８に示すように、ミラーアレイ３５０（ミラー３５０ａ〜３５０ｃ）から回折格子３２０までの光路と、ミラーアレイ３６０（ミラー３６０ａ〜３６０ｃ）から回折格子３２０までの光路とが異なっている。具体的には、ミラーアレイ３５０（ミラー３５０ａ〜３５０ｃの面）とミラーアレイ３６０（ミラー３６０ａ〜３６０ｃの面）との距離が所定値以上（例えば、２ｃｍ以上）となっている。
なお、ミラーアレイ３５０とミラーアレイ３６０との差は、強度変調信号の伝送速度によって異なる。例えば、強度変調信号の伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面（ミラーアレイ３５０の面）と第２の面（ミラーアレイ３６０の面）との距離は２ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は８ｃｍ以上に設定される。また、強度変調信号の伝送速度が４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、第１の面と第２の面との距離は０．５ｃｍ以上に設定される。
一般的に、強度変調信号の伝送速度が、ＭＧｂｉｔ／ｓ（Ｍは、０以上の整数）の場合には、ミラーアレイ３５０とミラーアレイ３６０との距離は２０／Ｍｃｍ以上となるように設定される。
図８に示すように、ミラーアレイ３５０とミラーアレイ３６０とを配置することによって、ミラーアレイ３５０から回折格子３２０までの光路とミラーアレイ３６０から回折格子３２０までの光路とが異なるので、多重光信号における隣接ビット間の遅延が一致しなくなり、位相変調信号の波形劣化を防止することができる。
本実施例３にかかる波長選択スイッチ３００を備えたＯＡＤＭを波長多重伝送システムに適応することによって、インライン分散補償率が１００％であっても、Ｑペナルティを低く抑えることができる（図６参照）。
上述してきたように、本実施例３にかかるＯＡＤＭは、位相変調信号および強度変調信号が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチ３００を有しており、かかる波長選択スイッチ３００は、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有するので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
次に、本実施例４にかかるＯＡＤＭについて説明する。本実施例４にかかるＯＡＤＭは、実施例１〜３に示したＯＡＤＭと比較して、波形選択スイッチの構成が異なる。図９は、本実施例４にかかる波長選択スイッチ４００の構成を示す図である。同図に示すように、この波長選択スイッチ４００は、コリメータレンズ４１０と、回折格子４２０と、レンズ４３０と、折り返しミラー４４０と、ミラーアレイ４５０とを備えて構成される。
このうち、コリメータレンズ４１０、回折格子４２０、レンズ４３０は、図５に示したコリメータレンズ１２１、回折格子１２２、レンズ１２３と同様であるため説明を省略する。
折り返しミラー４４０は、偶数チャネル（あるいは奇数チャネル）に対応する波長の光信号（例えば、ミラー４５０ｂ、４５０ｄあるいはミラー４５０ａ，４５０ｃからの光信号）を受光し、受光した光信号を回折格子４２０に出力するミラーである。
ミラーアレイ４５０は、複数のミラー４５０ａ〜４５０ｄを備えており、各ミラー４５０ａ〜４５０ｄの回転角度を制御することによって、出力ポートを切り替える装置である。
図９に示す例では、ミラー４５０ａは、波長λ１の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー４５０ｂは、波長λ２の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー４５０ｃは、波長λ３の光信号の出力ポートを切り替えるミラーであり、ミラー４５０ｄは、波長λ４の光信号の出力ポートを切り替えるミラーである。
本実施例３に示す波長選択スイッチ４００では特に、偶数チャネル用のミラー（ミラー４５０ｂ，４５０ｄ）の中心角度あるいは奇数チャネル用のミラー（ミラー４５０ａ，４５０ｃ）の中心角度を制御して、偶数チャネル用のミラーから回折格子４２０までの光路と奇数チャネル用のミラーから回折格子４２０までの光路とに差をつける。
例えば、制御部（図示略）が偶数チャネル用のミラーの中心角度を制御して、偶数チャネル用のミラーからの光信号が、折り返しミラー４４０を介して回折格子４２０に到達するよう設定し、奇数チャネル用のミラーの中心角度をそのままにして、奇数チャネル用のミラーからの光信号が、折り返しミラー４４０を介することなく回折格子４２０に到達するように設定する。
図９に示すように、偶数チャネル用のミラーあるいは奇数チャネル用のミラーの中心角度を制御することによって、偶数チャネルの光信号の光路と奇数チャネルの光信号の光路とが異なることになり、多重光信号における隣接ビット間の遅延が一致しなくなり、位相変調信号の波形劣化を防止することができる。
本実施例４にかかる波長選択スイッチ４００を備えたＯＡＤＭを波長多重伝送システムに適応することによって、インライン分散補償率が１００％であっても、Ｑペナルティを低く抑えることができる（図６参照）。
上述してきたように、本実施例４にかかるＯＡＤＭは、位相変調信号および強度変調信号が多重化された多重光信号から所定の波長を選択して、所定の出力ポートに出力する波長選択スイッチ４００を有しており、かかる波長選択スイッチ４００は、多重光信号の波長ごとに異なる遅延を有するので、位相変調信号と強度変調信号との遅延が一致しなくなり、位相変調信号の同じ位置において続けてレッドチャープあるいはブルーチャープの影響を受け続けることがなくなる（レッドチャープあるいはブルーチャープの影響が分散される）ので、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
なお、図９に示した波長選択スイッチ４００は、偶数チャネル用のミラーあるいは奇数チャネル用のミラーの中心角度を制御し、折り返しミラー４４０を介して光信号を回折格子４２０に出力することで、隣接する光信号の遅延が一致することを防止していたが、これに限定されるものではない。例えば、レンズ４３０とミラーアレイ４５０との間にミラー部を設置し、各ミラーの中心角度を制御することなく、偶数チャネル用のミラーあるいは奇数チャネル用のミラーからの光信号を折り返しミラー４４０に照射してもよい。
図１０は、波長選択スイッチ４００のその他の構成を示す図である。同図に示すように、偶数チャネルあるいは奇数チャネルに対応する波長の光信号を折り返しミラー４４０に向けて反射するミラー部４４０ａと、折り返しミラー４４０から反射される光信号を受光し、受光した光信号を、回折格子４２０に反射するミラー部４４０ｂとが設置されている。
図１０の右側は、ミラー部４４０ａの構成を示している。偶数チャネルに対応する波長の光信号を折り返しミラー４４０に向けて反射する場合には、ミラー部４４０ａのミラーコートは、ミラー４５０ｂ、４５０ｄからの光信号が通過する位置に設置される。この場合、ミラー４５０ａ、４５０ｃからの光信号は、ミラー部４４０ａ，４４０ｂに反射されることなく、そのまま回折格子４２０に到達する。
一方、奇数チャネルに対応する波長の光信号を折り返しミラー４４０に向けて反射する場合には、ミラー部４４０ａのミラーコートは、ミラー４５０ａ、４５０ｃからの光信号が通過する位置に設置される。この場合、ミラー４５０ｂ、４５０ｄからの光信号は、ミラー部４４０ａ，４４０ｂに反射されることなく、そのまま回折格子４２０に到達する。
このように、折り返しミラー４４０およびミラー部４４０ａ，４４０ｂを用いることで、各ミラー４５０ａ〜４５０ｄの中心角度を制御することなく、隣接する光信号の遅延が一致することを防止することができ、位相変調信号と強度変調信号とを波長多重させた場合であっても、位相変調信号の波形劣化（ＸＰＭ劣化）を防止することができる。
ところで、図１７に示した波長選択スイッチ４ｂの回折格子７１とＭＥＭミラーアレイ７３との間に、透過型の鋸状の基板（以下、基板と略記する）を設置することによっても、隣接する光信号の遅延が一致してしまうことを防止することができる。
具体的には、基板上において、偶数チャネルの光信号が透過する位置の屈折率を予め調整しておき、偶数チャネルの光信号を基板内で多重反射させたのち、ＭＥＭミラーアレイ７３に出力し、奇数チャネルに対応する光信号を基板内で多重反射させることなく、ＭＥＭミラーアレイ７３に出力することで、隣接する光信号の遅延が一致することを防止する。
反対に、基板上において、奇数チャネルの光信号が透過する位置の屈折率を予め調整しておき、奇数チャネルの光信号を基板内で多重反射させたのち、ＭＥＭミラーアレイ７３に出力し、偶数チャネルに対応する光信号を基板内で多重反射させることなく、ＭＥＭミラーアレイ７３に出力することにより、隣接する光信号の遅延が一致することを防止してもよい。
ところで、本実施例１〜４において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部あるいは一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。
また、本実施例１〜４に示した波長選択スイッチは機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
なお、本実施例１〜４では、一例として、波長選択スイッチの原理としてＭＥＭＳ型をベースに説明したが、波長選択スイッチの代わりに、非特許文献（Glenn Baxter "Highly programmable Wavelength Selective Switch based on Liquid Crystal on Silicon switching elements"，OFC NFOEC 2006）などに記載されているような液晶型波長選択スイッチを用いてもよい。すなわち、実施例中で説明したミラーアレイ（１２４，２４０，３５０，３６０，４５０）の代わりに、スイッチ素子アレイを用い、ミラー（１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅ，１２４ｆ，２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ，２４０ｅ、３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３６０ａ，３６０ｂ，３６０ｃ，４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃ，４５０ｄ）、折り返しミラー４４０、ミラー部４４０ａ，４４０ｂなどの代わりにスイッチ素子などを用いることができる。
また、本実施例１〜４では、位相変調方式と強度変調方式の混載システムを前提に説明したがこれに限定されるものではなく、強度変調方式のみの波長多重システムに対しても、本実施例１〜４に説明した波長選択スイッチを適用することができる。
相互位相変調（ＸＰＭ）による波形劣化は、混載システムにおいて顕著に見られる現象のため、本発明は混載システムにおいて大きな効果があります。一方、強度変調方式のみの波長多重システム（例えば１０ Ｇｂｉｔ／ｓ ＮＲＺ信号の波長多重）でも、程度は小さいですが相互位相変調（ＸＰＭ）による波形劣化は起きるため、本発明にかかる波長選択スイッチを適用することによって、波形劣化を抑えることができる。
以上のように、本発明にかかる光信号処理装置は、光信号を多重化して伝送する波長多重伝送システムなどに有用であり、特に、異なる変調方式の光信号を多重化した場合であっても、光信号が劣化することを防止する必要がある場合に適している。

Claims (7)

  1. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイとを備え、前記回折格子から前記スイッチ素子アレイの各スイッチ素子までの距離がそれぞれ異なる波長選択スイッチを備え、
    前記スイッチ素子アレイ上の各スイッチ素子は、それぞれ鋸状に配置されていること
    を特徴とする光信号処理装置。
  2. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイとを備え、前記回折格子から前記スイッチ素子アレイの各スイッチ素子までの距離がそれぞれ異なる波長選択スイッチを備え、
    前記スイッチ素子アレイ上の各スイッチ素子は、それぞれ階段状に配置されていること
    を特徴とする光信号処理装置。
  3. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有する複数のスイッチ素子アレイと、前記多重光信号に含まれる光信号を波長ごとに分けて前記各スイッチ素子アレイに向けて反射する分離スイッチ素子とを備え、前記各スイッチ素子アレイから前記回折格子までの距離がそれぞれ異なる波長選択スイッチ
    を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
  4. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、前記スイッチ素子アレイからの光信号を前記回折格子に反射する固定スイッチ素子とを備え、前記スイッチ素子アレイは、前記スイッチ素子の中心角度を制御することにより前記多重光信号の隣接する波長のうち一方の波長の光信号を前記固定スイッチ素子を介して前記出力ポートに出力する波長選択スイッチ
    を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
  5. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、前記スイッチ素子アレイからの光信号のうち、隣り合う波長の光信号のうち一方の光信号を固定スイッチ素子を介して前記出力ポートに出力するスイッチ素子部と備えた波長選択スイッチ
    を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
  6. 第１の変調方式による光信号と第２の変調方式による光信号とが波長多重された多重光信号を取得して当該多重光信号に対する光信号の挿入および分割を実行する光信号処理装置であって、
    前記多重光信号を波長ごとに分離する回折格子と、当該回折格子によって分離された各波長の光信号を反射すると共に角度を制御されることによって各波長の光信号が出力される出力ポートを切り替えるスイッチ素子を複数有するスイッチ素子アレイと、隣接する波長のうち一方の波長に対応する光信号のみを多重反射させた後に透過させる基板とを備えた波長選択スイッチ
    を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
  7. 前記スイッチ素子アレイはミラーアレイであり、前記ミラーアレイは複数のスイッチ素子を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光信号処理装置。
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