(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第１の導波路群の導波路ｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、２a・Ｎ本（ａは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第２の導波路群の導波路ｊ（ｊは１から２a・Ｎまでの整数）との間を透過する光の波長がλ＜ｋ＞（ｋはｉ＋ｊ−１で表される整数）であるアレイ導波路回折格子を有するとともに、
このアレイ導波路回折格子の、上記第２の導波路群のうち、ｍ番目（ｍは１からＮまでの整数）の導波路と、ｍ＋ｓＮ番目（ｓは１から２a−１までの整数）の導波路との全てを接続する光合分流手段によってＮ本の導波路に束ね、
上記アレイ導波路回折格子の、上記第１の導波路群のＮ本を入力ポートとし、さらに上記光合分流手段によって束ねられ、順に配列したＮ本の導波路を出力ポートとする一方、
上記入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３…）と上記出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３…）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１の関係になるように当該入出力ポートを一対として送受信装置を配置することを特徴とする光通信ネットワーク。
【請求項２】
Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第１の導波路群の導波路ｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、２a・Ｎ本（ａは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第２の導波路群の導波路ｊ（ｊは１から２a・Ｎまでの整数）との間を透過する光の波長がλ＜ｋ＞（ｋはｉ＋ｊ−１で表される整数）であるアレイ導波路回折格子を有するとともに、
このアレイ導波路回折格子の、上記第２の導波路群のうち、ｍ番目（ｍは１からＮまでの整数）の導波路と、ｍ＋ｓＮ番目（ｓは１から２a−１までの整数）の導波路との全てを接続する光合分流手段によってＮ本の導波路に束ね、
上記光合分流手段によって束ねられ、順に配列したＮ本の導波路を入力ポートとし、上記アレイ導波路回折格子の、順に配列した第１の導波路群Ｎ本を出力ポートとする一方、
上記入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３…）と上記出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３…）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１の関係になるように当該入出力ポートを一対として送受信装置を配置することを特徴とする光通信ネットワーク。
【請求項３】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する光通信ネットワークにおいて、
アレイ導波路回折格子及び光合分流手段は同一基板上に形成した構成であることを特徴とする光通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信ネットワークに関し、特にアレイ導波路回折格子を用いた波長周回性を利用してポート間の任意のパスに相当する波長を多重させた、光ファイバを伝送路とする光波長多重（ＷＤＭ）ネットワークに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のポートを持つアレイ導波路回折格子を用いて複数の送受信装置（ノード）が配置された光通信ネットワークにおいて、それぞれの信号が互いに輻輳することなく伝達できる方式として、図４に示したような波長周回性のアレイ導波路回折格子を用いたネットワークが提案されている。図４では４つの入出力ポートを持つ波長周回性のアレイ導波路回折格子４０１を用いた例を示している。このアレイ導波路回折格子４０１の第ｋ（ｋ＝１，２，３，４）番目の出力ポート４０３は、第ｋ番目のノード４０４の入力端子と光ファイバにより接続されている。また、このアレイ導波路回折格子４０１の第ｋ番目の入力ポート４０２は、第ｋ番目のノード４０４の出力端子と光ファイバにより接続されている。
【０００３】
各ノード４０４から波長多重されて送られてきた波長λ＜１＞、λ＜２＞、λ＜３＞、λ＜４＞の光信号は、アレイ導波路回折格子４０１の該当する入力ポート４０２に入力されると、アレイ導波路回折格子４０１の有する波長分波機能により、それぞれの光信号の波長の違いによりそれぞれ異なる出力ポート４０３から出力される。
【０００４】
図５はこの波長周回性のアレイ導波路回折格子４０１の各入力ポート４０２に入力された光信号が波長の違いによってどの出力ポート４０３から出力されるかを表で表したものである。同図に示すように、アレイ導波路回折格子４０１の入力ポート４０２と出力ポート４０３の組み合わせに対して一意に波長が決まっている。アレイ導波路回折格子４０１の波長周回性によりそれぞれの入力ポート４０２に入力された同じ波長の光信号はそれぞれ異なる出力ポート４０３に出力されている。
【０００５】
上記のような波長周回性のアレイ導波路回折格子４０１を用いた光通信ネットワークにおいては、任意のノード間の通信に図５に示した波長を有する光信号を用いることにより、それぞれの光信号が輻輳することなくネットワーク内を伝搬することができる。すなわち任意のノード間で伝送帯域を最大限に用いて大容量の通信を輻輳なく伝送することが可能である。
【０００６】
この波長周回性を実現するためには、図６に示すように、通常入力ポート数がＮ、出力ポート数が２Ｎ（Ｎ＝１，２，３，４…）のアレイ導波路回折格子６０１を用いる。図７は入力ポート数が８、出力ポート数が１６の波長周回性のアレイ導波路回折格子６０１の各入力ポート６０３に入力された光信号が波長の違いによってどの出力ポートから出力されるかを表で表したものである。このアレイ導波路回折格子６０１において、出力ポート６０５−ｉ（ｉ＝１〜８）を出力ポート６０５−（ｉ＋８）と光合分流器６０２−ｉで結合すると、図８に示すように、入力ポート数Ｎ、出力ポート数Ｎの入出力特性が得られる。このときλ８からλ１５までの波長を用いると、同一の波長の組み合わせを入力することで、全ての入力ポート６０３と出力ポート６０４を結ぶことができる。このとき、アレイ導波路回折格子６０１の異なる入力ポート６０３に入力した同一波長の光は、それぞれ異なる出力ポート６０４に出力されるため、同一波長の光が出力ポートで混ざることがないという特徴を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如き従来技術に係る波長周回性のアレイ導波路回折格子においては、入力ポートと出力ポートを結ぶ波長は通常１つのみであり、各ポート間の通信容量を拡大する場合には、図８の波長配置に基づき各入力ポートで波長の異なる光源を追加しなければならず、また追加できる波長数が１波長に限定されるという欠点がある。特に、各入力ポートに対して異なる波長の光源を用意することはコスト高の要因となる。
【０００８】
加えて、通常ｋ番目の入力ポートとｋ番目の出力ポートが一対の入出力ポートとして送受信装置に接続されるため、入力ポート数Ｎ、出力ポート数Ｎのパスを実現するためには通常Ｎ波長が必要になる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、出力ポートを光合分流器によって結合することにより、各入力ポートに対して共通の波長を有する光源を用いてポート間通信の容量を拡大するとともに２波長以上の波長の追加を可能にして複数のパスをより少ない波長数で実現することができる光通信ネットワークを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１１】
１）  Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第１の導波路群の導波路ｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、２a・Ｎ本（ａは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第２の導波路群の導波路ｊ（ｊは１から２a・Ｎまでの整数）との間を透過する光の波長が＜ｋ＞（ｋはｉ＋ｊ−１で表される整数）であるアレイ導波路回折格子を有するとともに、このアレイ導波路回折格子の、上記第２の導波路群のうち、ｍ番目（ｍは１からＮまでの整数）の導波路と、ｍ＋ｓＮ番目（ｓは１から２a−１までの整数）の導波路との全てを接続する光合分流手段によってＮ本の導波路に束ね、上記アレイ導波路回折格子の、上記第１の導波路群のＮ本を入力ポートとし、さらに上記光合分流手段によって束ねられ、順に配列したＮ本の導波路を出力ポートとする一方、上記入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３）と上記出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１の関係になるように当該入出力ポートを一対として送受信装置を配置すること。
【００１２】
２）  Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第１の導波路群の導波路ｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、２a・Ｎ本（ａは２以上の整数）の導波路からなる、順に配列した第２の導波路群の導波路ｊ（ｊは１から２a・Ｎまでの整数）との間を透過する光の波長が＜ｋ＞（ｋはｉ＋ｊ−１で表される整数）であるアレイ導波路回折格子を有するとともに、このアレイ導波路回折格子の、上記第２の導波路群のうち、ｍ番目（ｍは１からＮまでの整数）の導波路と、ｍ＋ｓＮ番目（ｓは１から２a−１までの整数）の導波路との全てを接続する光合分流手段によってＮ本の導波路に束ね、上記光合分流手段によって束ねられ、順に配列したＮ本の導波路を入力ポートとし、上記アレイ導波路回折格子の、順に配列した第１の導波路群Ｎ本を出力ポートとする一方、上記入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３）と上記出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１の関係になるように当該入出力ポートを一対として送受信装置を配置すること。
【００１３】
３）  上記１）又は２）に記載する光通信ネットワークにおいて、
アレイ導波路回折格子及び光合分流手段は同一基板上に形成した構成であること。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光通信ネットワークを示す構成図である。同図に示すように、本形態は、Ｎ＝４、ａ＝２とした場合である。ただし、これにより本発明の光波長合分波部の入出力ポート数が限定されるものではない。
【００１６】
図１において、１０１は入力ポート数が４、出力ポート数が１６のアレイ導波路回折格子、１０２−１から１０２−４は入力ポート数が４、出力ポート数が１の光合分流器、１０３−１から１０３−４は当該光通信ネットワークにおける光波長合分波部の入力ポート、１０４−１から１０４−４は上記アレイ導波路回折格子１０１の入力ポート、１０５−１から１０５−１６は上記アレイ導波路回折格子１０１の出力ポート、１０６−１から１０６−４は当該光通信ネットワークにおける光波長合分波部の出力ポート、１０７は光配線である。ここで、光合分流器１０２としては光カプラ、光配線１０７としては光ファイバを用いる。
【００１７】
１０８−１から１０８−４は送信装置、１０９−１から１０９−４は受信装置である。
【００１８】
送信装置１０８−１〜１０８−４に順に接続された入力ポート１０３−１〜１０３−４は、アレイ導波路回折格子１０１の入力ポート１０４−１〜１０４−４に光配線１０７を用いて順に接続してある。また、アレイ導波路回折格子１０１の出力ポート１０５−１〜１０５−１６は、Ｎ、すなわち本形態の場合には、４離れている２ａ  個すなわち４個のポートを、光合分流器１０２−１〜１０２−４の入力側に光配線１０７を用いて接続してある。光合分流装置１０２−１〜１０２−４の出力は、出力ポート１０６−１〜１０６−４に光配線１０７を用いて順に接続してある。これら出力ポート１０６−１〜１０６−４は受信装置１０９−４〜１０９−１に、この順で接続してある。すなわち、入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３，４）と出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３，４）とがｐ＋ｑ＝Ｎ＋１＝４＋１の関係になるように入出力ポートを一対として送受信装置を配置する。この結果、送信装置１０８−１と受信装置１０９−４、送信装置１０８−２と受信装置１０９−３、送信装置１０８−３と受信装置１０９−２、送信装置１０８−４と受信装置１０９−１を一対の送受信装置として配置する。
【００１９】
図２は、図１に示す第１の実施の形態における入出力波長配置を示す図表である。同図に示すように、λ＜Ｎ＞からλ＜（２ａ  −１）Ｎ＞、すなわちλ＜４＞からλ＜１５＞、あるいはλ＜（Ｎ＋１）＞からλ＜２ａ  Ｎ＞、すなわちλ＜５＞からλ＜１６＞を用いることで、全ての入力ポートと出力ポートの組み合わせ間を２ａ  −１波長、すなわち３波長で通信することができる。また、先に述べた様に、入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３，４）と出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３，４）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１＝４＋１の関係になるように入出力ポートを一対として送受信装置を配置したため、波長λ＜ｋ＞（ｋ＝４ｓ、ただしｓは１から２ａ  の整数）は、全ての入力ポートに対して自ポートに戻る関係になる。このため、通信用光源として用意する必要がなくなる。具体的には、λ＜４＞、λ＜８＞、λ＜１２＞、およびλ＜１６＞は不要となり、さらに通信に必要な光源の種類を削減することができる。
【００２０】
図１に示す第１の実施の形態における出力ポート１０６−１〜１０６−４を当該光通信ネットワークの光波長合分波部の入力ポートとし、入力ポート１０３−１〜１０３−４を同光波長合分波部の出力ポートとしても、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る光通信ネットワークを示す構成図である。同図に示すように、本形態は、Ｎ＝４、ａ＝２とする。ただし、これにより本発明の光波長合分波部の入出力ポート数が限定されるものではない。
【００２２】
図３において、３０１は入力ポート数が４、出力ポート数が１６のアレイ導波路回折格子、３０２−１−１から３０２−１−８及び３０２−２−１から３０２−２−４は入力ポート数が２、出力ポート数が１の光合分流器、３０３−１から３０３−４は当該光通信ネットワークの光波長合分波部の入力ポート、３０４−１から３０４−４は上記アレイ導波路回折格子の入力ポート、３０５−１から３０５−１６は上記アレイ導波路回折格子の出力ポート、３０６−１から３０６−４は当該光通信ネットワークの光波長合分波部の出力ポート、２０７は光配線である。ここで、光合分流器３０２としては光カプラ、光配線３０７としては光ファイバを用いる。
【００２３】
３０８−１から３０８−４は送信装置、３０９−１から３０９−４は受信装置である。
【００２４】
送信装置３０８−１〜３０８−４に順に接続された入力ポート３０３−１〜３０３−４は、アレイ導波路回折格子３０１の入力ポート３０４−１〜３０４−４に光配線３０７を用いて順に接続してある。アレイ導波路回折格子３０１の出力ポート３０５−１〜３０５−１６は、２ａ−１  ・Ｎ、すなわち本形態では８離れているポートを、光合分流器３０２−１−１〜３０２−１−８の入力に光配線３０７を用いて接続してある。光合分流器３０２−１−１〜３０２−１−８の出力は、２ａ−２  ・Ｎ、すなわち４離れている光合分流器３０２−２−１〜３０２−２−４に入力する。このようにアレイ導波路回折格子３０１の出力を光合分流器３０２−１〜３０２−１−（２ａ−１  ・Ｎ）に入力すること、及び光合分流器３０２−ｂ−１〜３０２−ｂ−（２ａ−ｂ  ・Ｎ）の出力（ｂ＝１，２，３，…，ａ−１）を光合分流器３０２−（ｂ＋１）−１〜３０２−（ｂ＋１）−（２ａ−ｂ−１  ・Ｎ）に入力することを、合計ａ回行うと、Ｎ個の光合分流器３０２−ａ−１〜３０２−ａ−Ｎの出力が得られる。Ｎ個の光合分流器３０２−ａ−１〜３０２−ａ−Ｎの出力は、出力ポート３０６−１〜３０６−４に光配線３０７を用いて順に接続してある。これら出力ポート３０６−１〜３０６−４は受信装置３０９−４〜３０９−１に、この順で接続してある。すなわち、入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３，４）と出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３，４）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１＝４＋１の関係になるように入出力ポートを一対として送受信装置を配置する。この結果、送信装置３０８−１と受信装置３０９−４、送信装置３０８−２と受信装置３０９−３、送信装置３０８−３と受信装置３０９−２、送信装置３０８−４と受信装置３０９−１を一対の送受信装置として配置する。
【００２５】
先の第１の実施の形態と同様、図２に、本形態における入出力波長配置を示す。同図に示すように、λ＜Ｎ＞からλ＜（２ａ  −１）Ｎ＞、すなわちλ＜４＞からλ＜１５＞、あるいはλ＜（Ｎ＋１）＞からλ＜２ａ  Ｎ＞、すなわちλ＜５＞からλ＜１６＞を用いることで、全ての入力ポートと出力ポートの組み合わせ間を２ａ  −１波長、すなわち３波長で通信することができる。また、先に述べた様に、入力ポートのｐ番目（ｐ＝１，２，３，４）と出力ポートのｑ番目（ｑ＝１，２，３，４）がｐ＋ｑ＝Ｎ＋１＝４＋１の関係になるように入出力ポートを一対として送受信装置を配置したため、波長λ＜ｋ＞（ｋ＝４ｓ、ただしｓ＝１，２，３）は、全ての入力ポートに対して自ポートに戻る関係になる。このため、通信用光源として用意する必要がなくなる。具体的にはλ＜４＞，λ＜８＞，λ＜１２＞，およびλ＜１６＞は不要となり、さらに通信に必要な光源の種類を削減することができる。
【００２６】
なお、入力ポート数２、出力ポート数１の光合分流器３０２は、アレイ導波路回折格子３０１のＮ離れたポート出力が出力ポート３０６に結合していれば、配置は問わない。
【００２７】
さらに、図３に示す第２の実施の形態における出力ポート３０６−１〜３０６−４を当該光通信ネットワークの光波長合分波部の入力ポートとし、入力ポート３０３−１〜３０３−４を同光波長合分波部の出力ポートとしても、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明した通り、本発明に係る光通信ネットワークは、入力ポート数Ｎ、出力ポート数２ａ  ・Ｎのアレイ導波路回折格子と、アレイ導波路回折格子の２ａ  個の出力ポートを結合する光合分流手段を設けたので、入力ポートと出力ポートとを結ぶ波長に複数の波長を用いることができる機能を持ち、入出力ポート配置を工夫することにより、より少ない波長数で各ポート間の通信容量を容易に拡張することをができる。この結果、複数のパスをより少ない波長数で実現することができる光通信ネットワークを得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光通信ネットワークを示す構成図である。
【図２】図１に示す光通信ネットワークにおける入出力波長配置を示す図表である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光通信ネットワークを示す構成図である。
【図４】従来技術に係る光通信ネットワークを示す構成図である。
【図５】図４に示す光通信ネットワークにおける入出力波長配置を示す図表である。
【図６】従来技術に係る光通信ネットワークに適用する光波長合分波器を示す構成図である。
【図７】図６に示す光波長合分波器の入出力特性（入力ポート６０３と出力ポート６０５）を示す図表である。
【図８】図６に示す光波長合分流器の入出力特性（入力ポート６０３と出力ポート６０４）を示す図表である。
【符号の説明】
１０１、３０１        アレイ導波路回折格子
１０２、３０２        光合分流器
１０３、３０３        入力ポート
１０６、３０６        出力ポート
１０８、３０８        送信装置
１０９、３０９        受信装置
【図１】
0003616991.tif 000002
【図２】
0003616991.tif 000003
【図３】
0003616991.tif 000004
【図４】
0003616991.tif 000005
【図５】
0003616991.tif 000006
【図６】
0003616991.tif 000007
【図７】
0003616991.tif 000008
【図８】
0003616991.tif 000009