(57)【要約】【課題】  本発明は、４光波混合を用いてＷＤＭ方式光信号を分岐・挿入・透過を行う光分岐・挿入装置および分岐する光分岐装置に関する。【解決手段】  本発明にかかる光分岐装置１では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段１１に入射される。発生手段１１は、この第１ＷＤＭ方式光信号と入射される励起光とで４光波混合による第２ＷＤＭ方式光信号を発生させる。第１ＷＤＭ方式光信号と第２ＷＤＭ方式光信号とは、発生手段１１の後段に設けた分岐手段１２に入射される。分岐手段１２は、特定の波長の光を取り出す。そして、制御手段１３は、上述の励起光の波長を制御する。このように構成することにより、励起光の波長を変更することにより分岐手段１２で分岐されるＷＤＭ方式光信号におけるチャネルが変更されるでの、任意のチャネルを分岐することができる。【選択図】      図１
2006325248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御手段により波長が制御された励起光を出力する励起光源と、
第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記励起光を入力し、前記第１波長分割多重方式光信号と前記励起光との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲にある第２波長分割多重方式光信号を発生させる発生手段と、
前記発生手段の後段に設けられ、前記第２波長分割多重方式光信号より特定の波長の光を取り出す分岐手段と、
前記分岐手段の後段に設けられ、前記第２波長分割多重方式光信号に前記特定の波長と同じ波長の挿入光信号を挿入する挿入手段と、
前記挿入手段の後段に設けられ、前記挿入光信号を挿入された前記第２波長分割多重方式光信号と前記励起光との４光波混合により前記第１の波長範囲にある第３波長分割多重方式光信号を発生させる逆発生手段と、
前記発生手段と前記逆発生手段の間に設けられ、前記第１の波長範囲の光信号を遮断する遮断手段と、
を備えた光分岐・挿入装置。
【請求項２】
請求項１記載の光分岐・挿入装置であって、
前記逆発生手段の後段に設けられ、前記第2の波長範囲および前記励起光の波長の光を
遮断する手段を有する
ことを特徴とする光分岐・挿入装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光分岐・挿入装置において、
前記発生手段は、前記励起光の波長範囲において波長分散がほぼ零である光ファイバであることを特徴とする光分岐・挿入装置。
【請求項４】
制御手段により波長が制御された１または複数の励起光を出力する励起光源と、
第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記１または複数の励起光を入力し、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第１波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲にある第２波長分割多重方式光信号を発生させる発生手段と、
前記発生手段の後段に設けられ、前記第１波長分割多重方式光信号を取り出す分岐手段と、
前記分岐手段の後段に設けられ、前記発生手段で前記１または複数の励起光との４光波混合を起こさなかった波長と同じ波長の光信号を前記第２波長分割多重方式光信号に挿入する挿入手段と、
前記挿入手段の後段に設けられ、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第２波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合による第３波長分割多重方式光信号を発生させる逆発生手段と、
を備えた光分岐・挿入装置。
【請求項５】
請求項４記載の光分岐・挿入装置であって、
前記逆発生手段の後段に設けられ、前記第２の波長範囲および前記１または複数の励起光の波長の光を遮断する手段を有することを特徴とする光分岐・挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４光波混合を用いて波長分割多重方式光信号の分岐・挿入・透過を行う光分岐・挿入装置に関する。さらに、本発明は、４光波混合を用いて波長分割多重方式光信号から光信号を分岐する光分岐装置に関する。
将来のマルチメディアネットワークの構築を目指し、超長距離でかつ大容量の光通信システムが要求されている。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重（wavelength-division multiplexing、以下、「ＷＤＭ」と略記する。）方式が、光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点から研究開発が進められている。
【０００２】
特に、近年では、２端局間でＷＤＭ方式光信号を送受信する光通信システムだけでなく、光伝送路の途中で設けられたノードと呼ばれる中継局で、波長多重された光信号のうちのある特定な波長の光信号だけを選択的に透過させ、それを除く波長の光信号をそのノードで分岐したり、このノードから別の光信号を挿入して他のノードへ送信したりするＡＤＭ（add-drop multiplexing)機能を持つ光通信システムの実現が要求されている。このため、光通信システムのキーデバイスである、ＡＤＭ機能を持つ光分岐・挿入装置（以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）の研究が盛んである。
【背景技術】
【０００３】
このようなＯＡＤＭについて、例えば、特開平１１−０５５１８４号公報に開示されている。
図１３は、従来のＯＡＤＭの構成を示す図である。
図１３において、ＯＡＤＭ１２０では、前のノードからのＷＤＭ方式光信号は、３つのポートＴ1 、Ｔ2 、Ｔ3 を備える光サーキュレータ（optical circulator、以下、「ＯＣ」と略記する。）１１０のＴ1 に入射される。
【０００４】
このＯＣ１１０において、ポートＴ1 から入射された光は、ポートＴ2 に射出され、ポートＴ2 から入射された光は、ポートＴ3 に射出され、そして、ポートＴ3 から入射された光は、ポートＴ1 に射出される。ＯＣ１１０のポートＴ2 は、特定の波長λy の光のみを反射し、その他の波長の光を透過するファイバグレーティングフィルタ（fiber bragg grating filter、以下、「ＦＢＧ」略記する。）１１１に接続され、ＯＣ１１０のポートＴ3 は、光信号を受信・処理する光信号受信回路に接続される。
【０００５】
ＦＢＧ１１１を透過した他の波長の光信号（波長λy の光信号を含まない。）は、光を１方向のみに透過させる光アイソレータ（以下、「ＩＳＯ」と略記する。）１１２を介してＦＢＧ１１３に入射される。ＦＢＧ１１３も特定の波長λy の光のみを反射し、その他の波長の光を透過する。
ＦＢＧ１１３を透過した光信号は、ＯＣ１１０と同様な作用効果を持つＯＣ１１４のポートＴ3 から入射される波長λy の光信号と合波され、ＯＣ１１４のポートＴ1 に入射されてポートＴ2 から後のノードへ射出される。また、ＯＣ１１４のポートＴ3 には、波長λy の光信号を生成する光信号生成回路に接続される。ここで、ＩＳＯ１１２は、ＦＢＧ１１１とＦＢＧ１１３との間での多重反射を防止している。
【０００６】
このようなＯＡＤＭ１２０では、入射されるＷＤＭ方式光信号のうちの特定の波長λy の光信号は、ＦＢＧ１１１で反射されてＯＣ１１０のポートＴ2 に入射される。そして、この波長λy の光信号は、ＯＣ１１０でポートＴ2 からポートＴ3 に分岐される。一方、ＦＢＧ１１１を透過した他の波長の光信号は、ＯＣ１１４のポートＴ3 から挿入される波長λy の光信号と合波されて、ＯＣ１１４のポートＴ2 から別のノードへ射出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図１３に示すＯＡＤＭ１２０では、ＦＢＧ１１１、１１３の反射波長が固定であるので、分岐・挿入される光信号の波長λy が光伝送システムの構築時に決定されてしまうため、光伝送システムの運用中に分岐・挿入される光信号の波長を任意に変更できないという問題がある。
そして、複数の波長を分岐・挿入する場合には、ＯＡＤＭ１２０を分岐・挿入する光信号の数だけ必要となるため、光回路部品が多くなりかつ光回路が複雑化するという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、ＷＤＭ方式光信号から任意の波長の光信号を分岐することができる光分岐・挿入装置および光分岐装置を提供することを目的とする。
また、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、ＷＤＭ方式光信号から任意の波長の光信号を分岐・挿入することができるＯＡＤＭを提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長でかつ複数の光信号を分岐・挿入することができるＯＡＤＭを提供することを目的とする。
また、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長でかつ複数の光信号をＷＤＭ方式光信号から分岐することができる光分岐・挿入装置および光分岐装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の光分岐・挿入装置は、制御手段により波長が制御された励起光を出力する励起光源と、第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記励起光を入力し、前記第１波長分割多重方式光信号と前記励起光との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲にある第２波長分割多重方式光信号を発生させる発生手段と、前記発生手段の後段に設けられ、前記第２波長分割多重方式光信号より特定の波長の光を取り出す分岐手段と、前記分岐手段の後段に設けられ、前記第２波長分割多重方式光信号に前記特定の波長と同じ波長の挿入光信号を挿入する挿入手段と、前記挿入手段の後段に設けられ、前記挿入光信号を挿入された前記第２波長分割多重方式光信号と前記励起光との４光波混合により前記第１の波長範囲にある第３波長分割多重方式光信号を発生させる逆発生手段と、前記発生手段と前記逆発生手段の間に設けられ、前記第１の波長範囲の光信号を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の光分岐・挿入装置は、請求項１記載の光分岐・挿入装置であって、前記逆発生手段の後段に設けられ、前記第2の波長範囲および前記励起光の波長の光を遮断する手段を有することを特徴とする。
請求項３に記載の光分岐・挿入装置は、請求項１または請求項２に記載の光分岐・挿入装置において、前記発生手段は、前記励起光の波長範囲において波長分散がほぼ零である光ファイバであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の光分岐・挿入装置は、制御手段により波長が制御された１または複数の励起光を出力する励起光源と、第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記１または複数の励起光を入力し、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第１波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲にある第２波長分割多重方式光信号を発生させる発生手段と、前記発生手段の後段に設けられ、前記第１波長分割多重方式光信号を取り出す分岐手段と、前記分岐手段の後段に設けられ、前記発生手段で前記１または複数の励起光との４光波混合を起こさなかった波長と同じ波長の光信号を前記第２波長分割多重方式光信号に挿入する挿入手段と、前記挿入手段の後段に設けられ、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第２波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合による第３波長分割多重方式光信号を発生させる逆発生手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の光分岐・挿入装置は、請求項４記載の光分岐・挿入装置であって、前記逆発生手段の後段に設けられ、前記第２の波長範囲および前記１または複数の励起光の波長の光を遮断する手段を有することを特徴とする。
本発明に関連した第６の発明の光分岐装置は、制御手段により波長が制御された１または複数の励起光を出力する励起光源と、第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記１または複数の励起光を入力し、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第１波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲に１または複数の光信号を生じさせる発生手段と、前記発生手段の後段に設けられ、前記発生手段で生じた１または複数の光信号を取り出す分岐手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に関連した第７の発明の光分岐・挿入装置は、制御手段により波長が制御された１または複数の励起光を出力する励起光源と、第１の波長範囲にある複数の波長の光信号を多重した第１波長分割多重方式光信号と前記１または複数の励起光を入力し、前記１または複数の励起光の各々と前記各々の励起光の波長に対応した波長を有する前記第１波長分割多重方式光信号に含まれる光信号との４光波混合により前記第１の波長範囲と重ならない第２の波長範囲に１または複数の光信号を生じさせる発生手段と、前記発生手段の後段に設けられ、前記発生手段で生じた光信号を取り出す分岐手段と、前記分岐手段の後段に設けられ、前記第１波長分割多重方式光信号より前記１または複数の励起光の各々と対応した波長を有する光信号を遮断し、取り除いた第２波長分割多重方式光信号を出力する遮断透過手段と、前記透過遮断手段の後段に設けられ、前記透過遮断手段で遮断された光信号と同じ波長の光信号を前記第２波長分割多重方式光信号に挿入する挿入手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に関連した第８の発明の光分岐・挿入装置は、本発明に関連した第７の発明の光分岐・挿入装置であって、前記逆発生手段の後段に設けられ、前記１または複数の励起光の波長の光を遮断する手段を有することを特徴とする。
以下、図面を用いて本発明に関連した発明について説明する。
（本発明に関連した第１ないし第４の発明）
図１は、本発明に関連した第１ないし第４の発明の原理構成を示す図である。
【００１６】
図１において、本発明に関連した第１の発明にかかる光分岐装置１では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段１１に入射される。発生手段１１は、この第１ＷＤＭ方式光信号と入射される励起光とで４光波混合による第２ＷＤＭ方式光信号を発生させる。
第１ＷＤＭ方式光信号と第２ＷＤＭ方式光信号とは、発生手段１１の後段に設けた分岐手段１２に入射される。分岐手段１２は、特定の波長の光を取り出す。
【００１７】
そして、制御手段１３は、上述の励起光の波長を制御する。
図１において、本発明に関連した第２の発明にかかるＯＡＤＭ２では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段１１に入射される。発生手段１１は、この第１ＷＤＭ方式光信号と入射される励起光とで４光波混合による第２ＷＤＭ方式光信号を発生させる。
【００１８】
第１ＷＤＭ方式光信号と第２ＷＤＭ方式光信号とは、発生手段１１の後段に設けた分岐手段１２に入射される。分岐手段１２は、特定の波長の光を取り出す。
特定の波長の光を取り出された第１ＷＤＭ方式光信号と第２ＷＤＭ方式光信号とは、分岐手段１２の後段に設けた分遮断手段１４に入射される。遮断手段１４は、第１ＷＤＭ方式光信号を遮断する。
【００１９】
ここで、図１では、分岐手段１２の後段に遮断手段１４を備える構成を図示するが、遮断手段１４は、分岐手段１２の前段にあってもよい。すなわち、遮断手段１４は、分岐手段１２の前段または後段のいずれか一方に設けられる。
遮断手段１４からの第２ＷＤＭ方式光信号は、挿入手段１５に入射される。挿入手段１５は、分岐手段１２で取り出された特定の波長と同じ波長の光信号を挿入する。
【００２０】
挿入手段１５で光信号を挿入された第２ＷＤＭ方式光信号は、挿入手段１５の後段に設けた逆発生手段１６に入射される。逆発生手段１６は、この第２ＷＤＭ方式光信号と励起光とで４光波混合による第３ＷＤＭ方式光信号を発生させる。
そして、制御手段１３は、上述の励起光の波長を制御する。
図１において、本発明に関連した第３に記載の発明では、上述した第１の発明にかかる光分岐装置１において、発生手段１１は、励起光の波長範囲において波長分散がほぼ零である光ファイバであることで構成する。
【００２１】
図１において、本発明に関連した第４の発明では、上述した第２の発明にかかるＯＡＤＭ２において、発生手段１１は、励起光の波長範囲において波長分散がほぼ零である光ファイバであることで構成する。
一般に、光ファイバの屈折率は、コアが大きくクラッドが小さい２段階の分布であるが、本発明に関連した第３および第４の発明にかかる光ファイバでは、例えば、分散フラット光ファイバのように、コアの屈折率を大きくクラッドの屈折率を小さくするだけでなく、コアとクラッドとの境界の微少領域に、コア側の屈折率を小さくクラッド側の屈折率を大きくする領域を設けることで作ることができる。
【００２２】
図２は、４光波混合により任意の光信号を挿入・分岐する原理を説明するための図である。
図２の各図は、光スペクトルを表し、その横軸は、角周波数（波長、チャネル）である。なお、以下、チャネルを「ｃｈ」と略記する。
このような第１ないし第４の発明について、図２に基づいてその作用効果を説明する。
【００２３】
４光波混合は、３つの光が３次の非線形分極を介して第４の光を発生する現象である。ここで、３つの光のうちの２つが同じ角周波数の場合には、図２（ａ）に示すように、角周波数ωa およびωb の２つの光からωc の光が発生する。これら角周波数の間には、
ωc ＝２ωb −ωa                               ・・・      ［式１］
が成立し、この式１は、エネルギー保存則に対応している。
【００２４】
本発明に関連した第１ないし第４の発明は、各周波数ωa の光をＷＤＭ方式光信号の各ｃｈに対応させ、角周波数ωb （波長λb ）の光を励起光に対応させる。そして、４光波混合により発生する角周波数ωc を使用して分岐・挿入するものである。
以下、図２（ｂ）〜（ｄ）に基づいて、任意のｃｈに対して分岐・挿入することができることについて説明する。
【００２５】
なお、ＷＤＭ方式光信号では、波長λを用いて作用効果などを説明するが、上述のように４光波混合では、角周波数を用いて説明するので、以下、角周波数を用いて本発明について説明し、特に必要な場合にのみ波長を用いる。この際、角周波数ωz に対応する波長を波長λz のように表示する。
図２（ｂ）は、６波のＷＤＭ方式光信号からｃｈ５を分岐・挿入する場合を示し、一方、図（ｄ）は、この６波のＷＤＭ方式光信号からｃｈ２を分岐・挿入する場合を示す。そして、図（ｃ）は、分岐・挿入される光の角周波数ωr の位置を示し、この角周波数ωr は、固定である。
【００２６】
今、説明を簡単にするために６波のＷＤＭ方式光信号について説明するが、任意の多重度のＷＤＭ方式光信号の場合も同様に考えることができる。
６波のＷＤＭ方式光信号のｃｈｊの角周波数をωj とし、ｃｈｋを分岐・挿入するために４光波混合を生じさせる励起光の角周波数をωpkとする。この場合にｃｈｊに対応する４光波混合によって生じる光の角周波数をωj#とする。例えば、ｃｈ１の角周波数は、ω1 となる。ｃｈ１を分岐・挿入する場合の励起光の角周波数は、ωp1、４光波混合によって生じた光の角周波数は、ω1#となる。
【００２７】
まず、ｃｈ５を分岐・挿入する場合には、発生手段１１は、角周波数ω1 〜ω6 の第１ＷＤＭ方式光信号に４光波混合を生じさせて角周波数ω1#〜ω6#の第２ＷＤＭ方式光信号を生じさせる。ここで、第２ＷＤＭ方式光信号の各ｃｈは、それぞれ対応する元の第１ＷＤＭ方式光信号の各ｃｈと同一の情報を含む。
本発明に関連した第１ないし第４の発明は、４光波混合により発生する光信号を使用して分岐・挿入するものであるから、分岐・挿入させる光信号の角周波数ωr に、ｃｈ５の光信号から４光波混合によって生じる光信号の角周波数ω5#を一致させる必要がある。すなわち、図２（ｂ）に示すように、
ωr ＝ω5#                                          ・・・    ［式２］
とする必要がある。
【００２８】
この［式２］を成立させるために制御手段１３は、励起光の波長λp5、つまり、角周波数ωp5を［式１］を参照して、
ωp5＝（ω5 ＋ωr ）／２                            ・・・    ［式３］
に制御する。このように励起光の角周波数ωp を制御すると、分岐手段１２は、特定の波長λr つまり、角周波数ωr の光信号を取り出すから、角周波数ω5#の光信号、すなわち、ｃｈ５を取り出すことができる。
【００２９】
また、遮断手段１４は、第１ＷＤＭ方式光信号を遮断する。このように第１ＷＤＭ方式光信号（角周波数ω1 〜ω6 ）を遮断するのは、後述するように逆発生手段１６によって角周波数ω1 〜ω6 の光信号に相当する光信号が生成されるためである。
そして、挿入手段１５は、第２ＷＤＭ方式光信号において、取り出されて「空き」となった角周波数ω5#の位置に光信号を挿入することができる。その後、各周波数ω5#の光信号を挿入された第２ＷＤＭ方式光信号を逆発生手段１６で角周波数ωp5の励起光によって再び４光波混合を引き起こす。この再度の４光波混合によって生じる各光信号の角周波数は、［式１］を満たすので、角周波数ω1 〜ω6 となる。すなわち、第３ＷＤＭ方式光信号における各ｃｈの波長は、第１ＷＤＭ方式光信号における各ｃｈの波長にそれぞれ対応する。このため、挿入手段１５および逆発生手段１６は、ｃｈ５に新たな光信号を挿入したＷＤＭ方式光信号を逆発生手段１６から射出することができる。
【００３０】
一方、ｃｈ２を分岐・挿入する場合には、図２（ｄ）に示すように、分岐・挿入させる光信号の角周波数ωr に、ｃｈ２の光信号から４光波混合により生じる光信号の角周波数ω2#を一致させる必要があるから、励起光の波長λp2、つまり、角周波数ωp2を
ωp2＝（ω2 ＋ωr ）／２                            ・・・    ［式４］
に制御手段１３によって制御すればよい。
【００３１】
このように励起光の角周波数ωp を制御することによって、分岐手段１２は、角周波数ω2#の光信号、すなわち、ｃｈ２を取り出すことができる。挿入手段１５は、「空き」となった角周波数ω2#の位置にｃｈ２に対応する光信号を挿入することができる。
一般に、ｎ波のＷＤＭ方式光信号のうちからｃｈｋを分岐・挿入する場合には、
ωr ＝ωk#                                          ・・・    ［式５］
が成立するように、制御手段１３は、励起光の波長λpk、つまり、角周波数ωpkを
ωpk＝（ωk ＋ωr ）／２                            ・・・    ［式６］
に制御すればよい。ただし、角周波数ωn が離散的な数値であるため、角周波数ωpkも離散的な数値である。また、角周波数ωpkの範囲は、
（ω1 ＋ωr ）／２≦ωpk≦（ωn ＋ωr ）／２        ・・・    ［式７］
である。
【００３２】
したがって、本発明に関連した第１ないし第４の発明では、制御手段１３は、励起光の角周波数ωp を［式６］に従って制御するので、４光波混合を利用することにより特定の波長の光を取り出す分岐手段１２によって、任意のｃｈを分岐・挿入することができる。
そして、取り出される光信号の角周波数は、取り出されるｃｈに拘わらず、常に角周波数ωr で一定なので、光受信装置は、角周波数ωr の光信号を受信・処理する装置を用意するだけでよい。さらに、挿入する光信号の角周波数は、挿入するｃｈに拘わらず、常に角周波数ωr で一定なので、角周波数ωr の光信号を生成する光送信装置を用意するだけでよい。このため、ｃｈごとに光受信装置および光送信装置を用意する必要がないので、光受信装置および光送信装置を含めたＯＡＤＭを簡素化することができる。
（本発明に関連した第５の発明）
図３は、本発明に関連した第５の発明の原理構成を示す図である。
【００３３】
図３において、本発明に関連した第５の発明にかかるＯＡＤＭ４では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段２１に入射される。そして、複数の励起光も、発生手段２１に入射される。各励起光は、第１ＷＤＭ方式光信号における光信号ごとに設けられる。
発生手段２１は、これら励起光のうちの１個の励起光に対しては第１ＷＤＭ方式光信号のうちの特定の波長の光信号に４光波混合を生じさせて第２ＷＤＭ方式光信号を発生する。
【００３４】
第１ＷＤＭ方式光信号と第２ＷＤＭ方式光信号とは、発生手段２１の後段に設けた分岐手段２２に入射される。分岐手段２２は、第１ＷＤＭ方式光信号を取り出す。
分岐手段２２からの第２ＷＤＭ方式光信号は、分岐手段２２の後段に設けた挿入手段２５に入射される。挿入手段２５は、発生手段２１で励起光と４光波混合を起こした波長と同じ波長の光信号を第２ＷＤＭ方式光信号に挿入する。
【００３５】
この光信号を挿入された第２ＷＤＭ方式光信号は、挿入手段２５の後段に設けた逆発生手段２６に入射される。逆発生手段２６は、その光信号を挿入された第２ＷＤＭ方式光信号と励起光とで４光波混合による第３ＷＤＭ方式光信号を発生させる。
そして、制御手段２３は、複数の励起光の中から所定の励起光を発生させる。
本発明に関連した第５の発明の発生手段２１は、角周波数ωx 、伝搬定数βx の光に角周波数ωpx、伝搬定数βpxの励起光で４光波混合を生じさせた場合に、
ωx ＋ωx#＝２ωpx                                  ・・・    ［式８］
βx ＋βx#＝２βpx                                  ・・・    ［式９］
の２式を同時に満たす角周波数ωx#、伝搬定数βx#の４光波混合光のみを生じる特性を持つ光ファイバである。
【００３６】
本発明に関連した第１ないし第４の発明に使用される発生手段１１は、１個の励起光ωp を作用させると第１ＷＤＭ方式光信号におけるすべての光信号、つまり、第１波長λ1 ないし第ｎ波長λn のすべての光信号に対して第１# 波長λ1#ないし第ｎ# 波長λn#の４光波混合光を生じさせるが、発生手段２１は、［式８］および［式９］を同時に満たす特性を持つので、１個の励起光ωpx、βpxに対して第１波長λ1 ないし第ｎ波長λn うちの特定の光信号ωx 、βx のみに作用し、この特定の光信号に対応する４光波混合光ωx#、βx#のみを生じさせる。
【００３７】
複数の励起光は、各第１波長λ1 ないし第ｎ波長λn に対して４光波混合を生じさせる第１励起光波長λp1ないし第ｎ励起光波長λpnの励起光である。
制御手段２３は、挿入手段２５で挿入される光信号と等しい波長の光信号を除いた第１ＷＤＭ方式光信号に対して、４光波混合を生じさせる波長の励起光を発生させるように制御する。例えば、挿入手段２５から波長λ2 および波長λ4 の光信号が挿入される場合には、制御手段２５は、波長λ1 、波長λ3 、および、波長λ5 ないし波長λn に対して４光波混合を生じさせる第１励起光波長λp1、第３励起光波長λp3、および、第５励起光波長λp5ないし第ｎ励起光波長λpnの励起光を発生させる。
【００３８】
このため、発生手段２１から射出される光は、第１ＷＤＭ方式光信号、所定の励起光およびこのＯＡＤＭを透過する光信号に対応する第２ＷＤＭ方式光信号である。
分岐手段２２は、第１ＷＤＭ方式光信号を取り出すので、分岐手段２２から射出される光は、所定の励起光および第２ＷＤＭ方式光信号である。発生手段２１で励起光と４光波混合を起こした波長と同じ波長の光信号を挿入手段２５で第２ＷＤＭ方式光信号に挿入され、これらの光信号は、逆発生手段２６に入射される。
【００３９】
そして、逆発生手段２６に入射された光信号は、［式８］および［式９］を同時に満たす４光波混合光のみを生じる発生手段２１と同じ特性を持つ逆発生手段２６に入射される。このため、逆発生手段２６から射出される光は、所定の励起光、第２ＷＤＭ方式光信号、挿入手段２５で挿入された光信号および第２ＷＤＭ方式光信号に対応する４光波混合光によって生じた再４光波混合光である。
【００４０】
ここで、第２ＷＤＭ方式光信号に対応する４光波混合光によって生じた再４光波混合光は、元のこのＯＡＤＭを透過する光信号と同じ情報を含む。さらに、挿入手段２５で挿入された光信号とこの再４光波混合光とを多重した第３ＷＤＭ方式光信号における各ｃｈの波長は、第１ＷＤＭ方式光信号における各ｃｈの波長にそれぞれ対応する。このため、挿入手段２５および逆発生手段２６は、新たな光信号を挿入したＷＤＭ方式光信号を逆発生手段２６から射出することができる。
【００４１】
このように本発明に関連した第５の発明では、制御手段２３によって励起光の波長および励起光の個数を制御することによって任意の波長でかつ複数の光信号を分岐・挿入することができる。
（本発明に関連した第６および第７の発明）
図４は、本発明に関連した第６および第７の発明の原理構成を示す図である。
【００４２】
図４において、本発明に関連した第６の発明にかかる光分岐装置５では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段３１に入射される。そして、複数の励起光も、発生手段３１に入射される。各励起光は、第１ＷＤＭ方式光信号における光信号ごとに設けられる。
発生手段３１は、これら励起光のうちの１個の励起光に対しては第１ＷＤＭ方式光信号のうちの特定の波長の光信号に４光波混合を生じさせる。この発生手段３１で生じた光信号は、発生手段３１の後段に設けた分岐手段３２で取り出される。
【００４３】
そして、制御手段３３は、複数の励起光の中から所定の励起光を発生させる。
図４において、本発明に関連した第７の発明にかかるＯＡＤＭ６では、複数の波長の光信号を多重した第１ＷＤＭ方式光信号は、発生手段３１に入射される。そして、複数の励起光も、発生手段３１に入射される。各励起光は、第１ＷＤＭ方式光信号における光信号ごとに設けられる。
【００４４】
発生手段３１は、これら励起光のうちの１個の励起光に対しては第１ＷＤＭ方式光信号のうちの特定の波長の光信号に４光波混合を生じさせる。この発生手段３１で生じた光信号は、発生手段３１の後段に設けた分岐手段３２で取り出される。
一方、分岐手段３２から射出された第１ＷＤＭ方式光信号は、分岐手段３２の後段に設けた遮断透過手段３４に入射される。遮断透過手段３４は、第１ＷＤＭ方式光信号から複数の励起光によって４光波混合を起こす光信号を遮断して取り除かれた第２ＷＤＭ方式光信号を射出する。
【００４５】
射出された第２ＷＤＭ方式光信号は、遮断透過手段３４の後段に設けた挿入手段３５に入射される。挿入手段３５は、遮断透過手段３４で遮断された光信号と同じ波長の光信号を第２ＷＤＭ方式光信号に挿入する。
そして、制御手段３３は、複数の励起光の中から所定の励起光を発生させる。
このように本発明に関連した第６の発明にかかる光分岐装置では、上述の［式８］および［式９］を満たす発生手段３１によって、第１ＷＤＭ方式光信号から取り出すべき光信号のみに４光波混合を起こさせる。このため、本発明に関連した第６の発明にかかる光分岐装置５では、所定の励起光によって、任意の波長でかつ複数の光信号を分岐することができる。
【００４６】
一方、本発明に関連した第７の発明にかかるＯＡＤＭ６では、透過遮断手段３４によって、分岐手段３２で取り出された４光波混合光を生成する元になった光信号を第１ＷＤＭ方式光信号から取り除き、第１ＷＤＭ方式光信号に光信号を挿入するための「空き」を作る。そして、挿入手段３５でこの「空き」に挿入すべき光信号を挿入する。このため、本発明に関連した第７の発明にかかるＯＡＤＭ６では、所定の励起光によって、任意の波長でかつ複数の光信号を分岐・挿入することができる。
（本発明に関連した第８の発明）
本発明に関連した第８の発明では、既述の第２、第４、第５および第７のいずれか１つに記載のＯＡＤＭにおいて、分岐手段１２、２２、３２から取り出された光信号を受信・処理する光受信手段と、挿入手段１５、２５、３５で挿入される光信号を生成する光送信手段とをさらに備えて構成される。
【発明の効果】
【００４７】
本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長の１個の光信号を分岐することができる。
そして、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長の１個の光信号を分岐・挿入することができる。
特に、本発明では、第１光ファイバおよび第２光ファイバに所定の波長範囲において波長分散がほぼ零の光ファイバを用いるので、４光波混合光の波長特性に偏差がないようにすることができる。
【００４８】
また、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長でかつ複数の光信号を分岐・挿入することができる。
さらに、本発明では、光ファイバ中で起こる４光波混合を利用することにより、任意の波長でかつ複数の光信号を分岐することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面に基づいて本発明における実施の形態を説明する。
（第１の実施形態の構成）
第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、既述の第１ないし第４および第８の発明に対応する実施形態である。
図５は、第１の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【００５０】
図６は、第１の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
図７は、第１の実施形態のＯＡＤＭにおいて４光波混合を生じさせる光ファイバの波長分散特性を示す図である。
なお、図６の横軸は、角周波数（波長）である。図７の縦軸は、ｐｓ／μｍ／ｋｍ単位で表示した波長分散であり、横軸は、μｍ単位で表示した波長である。
【００５１】
第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、３２波のＷＤＭ方式光信号のうちから任意の１個のｃｈを分岐・挿入するものである。
図５において、前のノードから伝送された３２波のＷＤＭ方式光信号は、カプラ５２の一方の入射ポートに入射される。一方、後述する制御回路６５によって発振角周波数を制御されるチューナブルレーザ（以下、「ＴＬＤ」と略記する。）５０によって発生したレーザ光は、１．５５μｍ帯域の光を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器（erbium doped fiber amplifier、以下、「ＥＤＦＡ」と略記する。）５１で増幅されて、カプラ５２の他方の入射ポートに入射される。ＴＬＤ５０は、駆動電流（注入電流）を制御することによって発振波長（発振角周波数）が変化する可変波長ブラッグ反射型半導体レーザである。
【００５２】
カプラ５２に入射されたＷＤＭ方式光信号とレーザ光とは、このカプラ５２で合波されて光ファイバ５３に入射される。光ファイバ５３は、図７に示す波長分散特性を持つ光ファイバ、すなわち、約１．５７μｍないし約１．６０μｍで波長分散が低分散の分散フラット光ファイバ（dispersion-flattend fiber ）である。この光ファイバ５３でＷＤＭ方式光信号は、レーザ光によって４光波混合を起こす。
【００５３】
光ファイバ５３から射出された励起光、ＷＤＭ方式光信号および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号は、誘電体多層膜フィルタのカプラ５４に入射される。カプラ５４は、ＷＤＭ方式光信号を含む波長帯域と励起光および４光波混合によるＷＤＭ方式光信号を含む波長帯域とに分離する。
カプラ５４で分離したＷＤＭ方式光信号は、何も接続されていない射出ポートへ射出され、破棄される。一方、カプラ５４で分離した励起光および４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、３つのポートＴ1 、Ｔ2 、Ｔ3 を備えるＯＣ５５のＴ1 に入射される。
【００５４】
このＯＣ５５は、ポートＴ1 から入射された光は、ポートＴ2 に射出され、ポートＴ2 から入射された光は、ポートＴ3 に射出され、そして、ポートＴ3 から入射された光は、ポートＴ1 に射出される。後述するＯＣ６１も同様である。
ＯＣ５５のポートＴ1 に入射された４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、ポートＴ2 から射出され、反射型光フィルタ５８に入射される。反射型光フィルタ５８は、ＦＢＧであり、角周波数ωr （波長λr ）の光信号のみを反射し、残余の光信号を透過させる。すなわち、反射波長の中心がλr に設定され、反射波長帯域が４光波混合によるＷＤＭ方式光信号のチャネル波長間隔に設定される。
【００５５】
反射型光フィルタ５８で反射された角周波数ωr の光信号は、再びＯＣ５５のポートＴ2 に入射され、ポートＴ3 から射出される。ポートＴ3 から射出された角周波数ωr の光信号は、ＥＤＦＡ５６で増幅され、光信号を受信・処理する分岐光信号受信回路５７に入射される。
分岐光信号受信回路５７は、分岐された角周波数ωr の光信号を復調して情報を取り出す、あるいは、この分岐光信号受信回路５７に接続される別の光ネットワーク（図５に不図示）に光信号を送出する。
【００５６】
また、反射型光フィルタ５８を透過した４光波光混合によるＷＤＭ方式光信号（角周波数ωr の光信号を含まない。）および励起光は、ＯＣ６１のポートＴ1 に入射される。
一方、このノードで挿入すべき光信号を生成する挿入光信号生成回路５９によって生成された角周波数ωr の光信号は、ＥＤＦＡ６０に入射され、このＥＤＦＡ６０で増幅される。この挿入光信号生成回路５９は、例えば、角周波数ωr のレーザ光を発振する半導体レーザとこの半導体レーザからのレーザ光を伝送すべき情報で変調するマッハツェンダー形光変調器（Mach-Zender interferometer type optical modulator ）などとから構成することができる。
【００５７】
ＥＤＦＡ６０で増幅された角周波数ωr の光信号は、ＯＣ６１のポートＴ3 に入射され、ポートＴ1 を介して反射型光フィルタ５８に入射される。そして、角周波数ωr の光信号は、反射型光フィルタ５８で反射され、再びＯＣ６１のポートＴ1 に入射される。
ＯＣ６１のポートＴ1 に入射した４光波光混合によるＷＤＭ方式光信号（角周波数ωr の光信号を含まない。）および励起光と角周波数ωr の光信号とは、波長多重されてＯＣ６１のポートＴ2 を介して光ファイバ６２へ射出される。
【００５８】
光ファイバ６２は、励起光によって４光波混合によるＷＤＭ方式光信号（ωr の光信号を含む。）に再び４光波混合を起こし、再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号を生成する。
光ファイバ６２から射出された４光波混合によるＷＤＭ方式光信号（角周波数ωr の光信号を含む。）と再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、光フィルタ６３に入射される。
【００５９】
光フィルタ６３は、ＷＤＭ方式光信号（角周波数ωr の光信号を含む。）を遮断するとともに再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号を透過させる誘電体多層膜フィルタである。
光フィルタ６３から射出された再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ６４によって増幅され、次のノードへ伝送される。
（本発明と第１の実施形態との対応関係）
既述の第１および第３の発明と第１の実施形態との対応関係については、発生手段は光ファイバ５３に対応し、分岐手段はＯＣ５５および反射型光フィルタ５８に対応し、制御手段は制御回路６５に対応する。
【００６０】
既述の第２および第４の発明と第１の実施形態との対応関係については、発生手段は光ファイバ５３に対応し、分岐手段はＯＣ５５および反射型光フィルタ５８に対応し、挿入手段は反射型光フィルタ５８およびＯＣ６１に対応し、逆発生手段は光ファイバ６２に対応し、遮断手段はカプラ５４に対応し、制御手段は制御回路６５に対応する。
既述の第８の発明と第１の実施形態との対応関係については、光受信手段は分岐光信号受信回路５７に対応し、光送信手段は挿入光信号生成回路５９に対応する。
（第１の実施形態の作用効果）
このような構成のＯＡＤＭにおいて、３２波のＷＤＭ方式光信号からｃｈｓ（角周波数ωs 、波長λs 、ｓは１≦ｓ≦３２の整数）を分岐・挿入する場合について、その作用効果を説明する。
【００６１】
第１の実施形態においては、反射型光フィルタ５８の反射波長λr （角周波数ωr ）によって分岐・挿入する光の波長（角周波数）が決定される。このため、前述の原理で説明したように、ｃｈｓの光から４光波混合によって生じる光の角周波数ωs#を反射型光フィルタ５８の角周波数ωr に一致させる必要がある。
よって、制御回路６５は、ｃｈｓの光を分岐・挿入するためには、ＴＬＤ５０が発振するレーザ光の角周波数ωp を［式６］に従い、
ωp＝ωps＝（ωs ＋ωr ）／２                      ・・・    ［式１０］
となるようにＴＬＤ５０の駆動電流を制御すればよい。
【００６２】
例えば、ｃｈ１を分岐・挿入する場合には、ωp ＝ωp1＝（ω1 ＋ωr ）／２とし、ｃｈ５を分岐・挿入する場合には、ωp ＝ωp5＝（ω5 ＋ωr ）／２とすればよい。具体的な数値としては、３２波のＷＤＭ方式光信号を波長１．５３μｍ〜１．５６μｍの帯域に０．８ｎｍ間隔で配置した場合に、ＴＬＤ５０として波長１．５８±０．０１μｍを使用して励起光を波長１．５８μｍ〜１．６１μｍの範囲で変更する。そして、この励起光によってＷＤＭ方式光信号を波長１．６２μｍ〜１．６５μｍの帯域に４光波混合による光信号を生成する。この場合には、光フィルタ６３は、波長１．６１μｍの光を遮断するように設定すればよい。
【００６３】
このように制御回路６５は、分岐・挿入すべきｃｈに応じて［式１０］に従いＴＬＤ５０の駆動電流を制御する。
ＴＬＤ５０は、駆動電流により［式１０］に従う角周波数ωpsのレーザ光を発振し、このレーザ光は、ＥＤＦＡ５１で増幅されてカプラ５２に入射される。ＥＤＦＡ５１の利得は、光ファイバ５３および光ファイバ６２で４光波混合を起こすのに充分な利得である。ここで、ＥＤＦＡ５１は、１個の光ファイバ増幅器では、充分な利得が得られない場合には、充分な利得が得られるように光ファイバ増幅器を数段カスケードした増幅器とすればよい。
【００６４】
図５に示す箇所ａにおける前のノードからこのノードに入射される光は、図６（ａ）に示すように、角周波数ω1 〜ω32の３２個の光信号（ＷＤＭ方式光信号）である。
この３２個の光信号は、角周波数ωpsのレーザ光とカプラ５２で合波され、光ファイバ５３に入射される。そして、３２個の光信号は、光ファイバ５３中で、角周波数ωpsのレーザ光によって［式１］に従う４光波混合を起こされる。このため、図５に示す箇所ｂにおける光ファイバ５３の射出端の光は、図６（ｂ）に示すように、角周波数ω1 〜ω32の３２個の光信号、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1#〜ω32# の３２個の４光波混合による光信号である。ここで、４光波混合による各光信号は、それぞれ元の光信号と同一の情報を含む。
【００６５】
これらの光信号は、カプラ５４で角周波数ω1 〜ω32の３２個の光信号を除去され、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1#〜ω32# の３２個の４光波混合による光信号のみがＯＣ５５のポートＴ1 に入射される。
ポートＴ1 に入射されたこれらの光は、ポートＴ2 から射出され、反射型光フィルタ５８に入射される。そして、反射型光フィルタ５８でこれらの光のうちから反射型光フィルタ５８の反射波長λr の波長の光（角周波数ωs の光）は、反射され、残余の光は、透過されてＯＣ６１のポートＴ1 に入射される。すなわち、レーザ光の角周波数は、［式１０］を満たすように制御されるためωr ＝ωs#であるから、反射型光フィルタ５８で角周波数ωs#の光信号が反射される。
【００６６】
反射された角周波数ωs#の光信号は、ＯＣ５５のポートＴ2 からポートＴ3 に射出され、ＥＤＦＡ５６を介して分岐光信号受信回路５７で、受信・処理される。ＥＤＦＡ５６で角周波数ωs#の光信号を増幅するのは、分岐光信号受信回路５７で受信・処理に必要な光パワーを確保するためである。
ここで、角周波数ωs#の光信号は、ｃｈｓの光信号と同一の情報を含むので、この角周波数ωs#の光信号を受信・処理することは、ｃｈｓを受信・処理することに相当する。
【００６７】
したがって、第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、制御回路６５、ＴＬＤ５０、ＥＤＦＡ５１、カプラ５２、光ファイバ５３、ＯＣ５５および反射型光フィルタ５８によってｃｈｓを分岐することができ、ＥＤＦＡ５６および分岐光信号受信回路５７でｃｈｓを受信・処理することができる。
また、反射型光フィルタ５８で角周波数ωs#の光信号が除去されるから、図５に示す箇所（ｃ）における光は、図６（ｃ）に示すように、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1#〜ω32# から角周波数ωs#を除いた３１個の４光波混合による光信号である。これら３１個の光信号は、ＯＣ６１のポートＴ1 に入射される。
【００６８】
一方、挿入光信号生成回路５９で生成された角周波数ωs#の光信号は、ＥＤＦＡ６０で３１個の光信号の光パワーと合わせるために増幅されて、ＯＣ６１のポートＴ3 に入射される。この生成された角周波数ωs#の光信号は、ＯＣ６１のポートＴ1 から射出され、ωr ＝ωs#であるから反射型光フィルタ５８で反射されて、再びＯＣ６１のポートＴ1 に入射される。
【００６９】
ＯＣ６１のポートＴ1 に入射された３１個の光信号と生成された角周波数ωs#の光信号とは、ＯＣ６１で波長多重されて、ポートＴ2 から射出される。このため、図５に示す箇所ｄの光は、図６（ｄ）に示すように、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1#〜ω32# の３２個の４光波混合による光信号であり、生成された角周波数ωs#の光信号は、４光波混合後のｃｈｓに対応する位置に挿入される。
【００７０】
この角周波数ω1#〜ω32# の３２個の光信号は、光ファイバ６２に入射される。そして、３２個の光信号は、光ファイバ６２中で、角周波数ωpsのレーザ光によって［式１］に従う４光波混合を再び起こされる。このため、図５に示す箇所ｅにおける光ファイバ６２の射出端の光は、図６（ｅ）に示すように、角周波数ω1#〜ω32# の３２個の光信号、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1$〜ω32$ の３２個の４光波混合による光信号である。
【００７１】
ここで、［式１］より、
ω1$＝ω1、ω2$＝ω2、・・、ω31$＝ω31、ω32$＝ω32  ・・・［式１１］
が成立する。そして、各角周波数ω1$〜ω32$ の３２個の光信号は、それぞれ角周波数ω1#〜ω32# の３２個の光信号と同一の情報を含むから、結局、各角周波数ω1$〜ω32$ の３２個の光信号は、それぞれ角周波数ω1 〜ω32の３２個の光信号と同一の情報を含む。
【００７２】
光ファイバ６２から射出された角周波数ω1#〜ω32# の３２個の光信号、角周波数ωpsのレーザ光および角周波数ω1$〜ω32$ の３２個の光信号は、光フィルタ６３に入射され、光フィルタ６３でこれらのなかから角周波数ω1#〜ω32# の３２個の光信号および角周波数ωpsのレーザ光が遮断される。このため、図５に示す箇所ｆの光フィルタ６３の射出端における光は、図６（ｆ）に示すように角周波数ω1$〜ω32$ の３２個の光信号、すなわち、角周波数ω1 〜ω32の３２波のＷＤＭ方式光信号である。
【００７３】
こうしてｃｈｓに新たな情報を含む光信号が挿入され他のｃｈにはこのノードに入射前の情報が維持された３２波のＷＤＭ方式光信号が次のノードへ射出される。
したがって、第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、制御回路６５、ＴＬＤ５０、ＥＤＦＡ５１、カプラ５２、ＯＣ６１、反射型光フィルタ５８、光ファイバ６２および光フィルタ６３によってｃｈｓを挿入することができ、ＥＤＦＡ６０および挿入光信号生成回路５９でｃｈｓを生成することができる。
【００７４】
また、第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、上述のように分岐・挿入するｃｈの変更が励起光の波長λp の変更によって行われるため、作製の容易な反射波長固定の反射型光フィルタを使用することができるという利点がある。
さらに、第１の実施形態におけるＯＡＤＭは、上述のように分岐・挿入するｃｈの変更が励起光の波長λp の変更によって行われるため、励起光の波長λp の精度を高めることが重要である。制御回路６５によるＴＬＤ５０の発振波長の安定化が不十分な場合には、ＴＬＤ５０の発振波長を固定するマルチ波長ロッカーをＥＤＦＡ５１の前後のいずれか一方に設けるのが好適である。
【００７５】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態におけるＯＡＤＭは、既述の第５および第８の発明に対応する実施形態である。
図８は、第２の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【００７６】
図９は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
図１０は、第２の実施形態のＯＡＤＭにおいて４光波混合を生じさせる光ファイバの波長分散特性とその角周波数伝搬定数特性を示す図である。
なお、図９の横軸は、角周波数（波長）である。図１０（ａ）の縦軸は、波長分散であり、横軸は、波長である。また、図１０（ｂ）の縦軸は、伝搬定数であり、横軸は、波長である。
【００７７】
第２の実施形態におけるＯＡＤＭは、８波のＷＤＭ方式光信号のうちから任意のｃｈを分岐・挿入するものである。
図８において、前のノードから伝送された８波のＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ９２に入射され、増幅後にＷＤＭカプラ７３の一方の入射ポートに入射される。
一方、後述する制御回路８０によってそれぞれ発振角周波数を制御される８個のＴＬＤ７０によって発生したレーザ光は、ＷＤＭカプラ７１に入射され、合波される。合波されたレーザ光は、光ファイバ増幅器（以下、「ＦＡ」と略記する。）７２で増幅されて、ＷＤＭカプラ７３の他方の入射ポートに入射される。各ＴＬＤ７０は、駆動電流（注入電流）を制御することによって発振波長（発振角周波数）が変化する可変波長ブラッグ反射型半導体レーザである。
【００７８】
これらＴＬＤ７０、ＷＤＭカプラ７１およびＥＤＦＡ７２から励起光源９５が構成される。
ここで、各ＴＬＤ７０の発振波長は、ＷＤＭ方式光信号の各光信号に対して［式８］および［式９］を満たす必要がある。このため、制御回路８０による各ＴＬＤ７０の発振波長の安定化が不十分な場合には、各ＴＬＤ７０の発振波長を固定する波長ロッカーをＷＤＭカプラ７１と各ＴＬＤ７０との間にそれぞれ設けるのが好適である。
【００７９】
ＷＤＭカプラ７３に入射されたＷＤＭ方式光信号と励起光であるレーザ光とは、このＷＤＭカプラ７３で合波されて光ファイバ７４に入射される。
光ファイバ７４は、図１０に示す波長分散特性を持つ光ファイバである。すなわち、図１０（ａ）に示すように、光ファイバ７４の波長分散角周波数特性は、極大値を有し、その極大値を中心角周波数として波長分散が非対称である。さらに、この非対称性は、光ファイバ７４の特性を伝搬定数角周波数特性で表すと、図１０（ｂ）に示すように、角周波数ωx 、伝搬定数βx の光に対して角周波数ωpx、伝搬定数βpxの励起光を作用させることにより発生する４光波混合光の角周波数、伝搬定数をそれぞれωx#、βx#とすると、これらの間には、上述の［式８］および［式９］が同時に成立する関係にある。
【００８０】
なお、図１０（ｂ）には、一例として、角周波数ωs 、ωt 、ωu の各光に対してそれぞれに対応する角周波数ωps、ωpt、ωpuの励起光を作用させることにより発生する角周波数ωs#、ωt#、ωu#の各４光波混合光を示す。
図８に戻って、この光ファイバ７４でＷＤＭ方式光信号は、励起光であるレーザ光によって４光波混合を起こす。
【００８１】
光ファイバ７４から射出された励起光、ＷＤＭ方式光信号および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号は、誘電体多層膜フィルタのＷＤＭカプラ７５に入射される。
一方、レーザ光を発光する半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と略記する。）８０-1からのレーザ光は、ＥＤＦＡ８２-2に入射される。ＬＤ８１-1の発振波長は、ＷＤＭ方式光信号のｃｈ１の波長λ1 に対応する。ＥＤＦＡ８２-2で増幅されたレーザ光は、光フィルタ８３-1に入射される。光フィルタ８３-1は、ＦＢＧであり、その中心反射波長は、ｃｈ１の波長である波長λ1 に設定され、反射率は、低反射率に設定される。一般に、ＬＤは、発振波長として設計された波長を中心に多モード発振するが、このような光フィルタ８３-1を使用することによりＬＤ８１-1の発振波長を波長λ1 の単一モード発振に安定させることができる。このため、光フィルタ８３-1に接続される光変調器８４-1に波長λ1 のレーザ光のみを供給することができる。光変調器８４-1は、その駆動を制御回路８０によって制御される間接変調のマッハツェンダー形光変調器である。光変調器８４-1に入射されたレーザ光は、送出すべき情報で変調されて光信号としてＷＤＭカプラ８５に入射される。
【００８２】
このようなＬＤ８１-1、ＥＤＦＡ８２-1、光フィルタ８３-1および光変調器８４-1から構成される光回路をｃｈ２ないしｃｈ８について同様な構成で光回路を構成する。これら各ｃｈの光回路におけるＬＤ８１-2〜８０-8および光フィルタ８３-2〜８０-8は、それぞれ対応するｃｈの波長に合わせてその発振波長および中心反射波長が設計される。
これらＬＤ８１、ＥＤＦＡ８２、光フィルタ８３、光変調器８４、ＷＤＭカプラ８５およびＥＤＦＡ８６から挿入光信号生成回路９６が構成される。
【００８３】
各光変調器８４から射出された各ｃｈは、ＷＤＭカプラ８５に入射され、合波されてこのＯＡＤＭで挿入されるべき光信号となる。この光信号は、ＥＤＦＡ８６に入射され、増幅されてＷＤＭカプラ７５に入射される。
ＷＤＭカプラ７５は、前述の光ファイバ７４からの励起光、ＷＤＭ方式光信号および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号の中からＷＤＭ方式光信号をＥＤＦＡ８７へ分波するとともに、ＥＤＦＡ８６からの挿入されるべき光信号を励起光および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号に合波する。
【００８４】
合波された励起光、４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号および挿入されるべき光信号は、光ファイバ７４と同様な波長分散角周波数特性を持つ光ファイバ７６に入射され、励起光によって４光波混合によるＷＤＭ方式光信号に再び４光波混合を起こし、再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号を生成する。
光ファイバ７６から射出された励起光、４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号、挿入されるべき光信号および再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、光フィルタ７８に入射される。
【００８５】
光フィルタ７８は、励起光と４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号とを遮断するともに挿入されるべき光信号と再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号とを透過させる誘電体多層膜フィルタである。
光フィルタ７８から射出された再４光波混合によるＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ９３によって増幅され、次のノードへ伝送される。
【００８６】
一方、ＷＤＭカプラ７５で分離されたＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ８７に入射され増幅される。増幅されたＷＤＭ方式光信号は、光を８つに分岐する１×８カプラ８８に入射される。分岐した各ＷＤＭ方式光信号は、それぞれ光フィルタ８９-1〜８９-8に入射される。
光フィルタ８９-1は、中心波長をｃｈ１の波長に設定された帯域通過光フィルタである。光フィルタ８９-1から射出されたｃｈ１は、ＥＤＦＡ９０-1で増幅され、光受信器９１-1に入射される。光受信器９１-1は、制御回路８０によって制御され、受信したｃｈ１を復調して情報を取り出す、あるいは、この光受信器９１-1に接続される別の光ネットワーク（図８に不図示）にｃｈ１を送出する。
【００８７】
このような光フィルタ８９-1、ＥＤＦＡ９０-1および光受信器９１-1から構成される光回路をｃｈ２ないしｃｈ８について同様な構成で光回路を構成する。これら各ｃｈの光回路における光フィルタ８９-2〜８９-8は、対応するｃｈの波長に合わせてその通過帯域が設計される。
これらＥＤＦＡ８７、１×８カプラ８８、光フィルタ８９、ＥＤＦＡ９０および光受信器９１から分岐光信号受信回路９７が構成される。
（本発明と第２の実施形態との対応関係）
既述の第５の発明と第２の実施形態との対応関係については、発生手段は光ファイバ７４に対応し、分岐手段はＷＤＭカプラ７５に対応し、挿入手段はＷＤＭカプラ７５に対応し、逆発生手段は光ファイバ７６に対応し、制御手段は制御回路８０に対応する。
【００８８】
既述の第８の発明と第２の実施形態との対応関係については、光受信手段は分岐光信号受信回路９７に対応し、光送信手段は挿入光信号生成回路９６に対応する。
（第２の実施形態の作用効果）
このような構成のＯＡＤＭにおいて、８波のＷＤＭ方式光信号から、例えば、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を分岐・挿入する場合について、その作用効果を説明する。
【００８９】
第２の実施形態においては、制御回路８０は、８個のＴＬＤ７０の中から分岐・挿入されずに通過するｃｈの個数に等しい個数のＴＬＤ７０を選択する。この例では、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を分岐・挿入するので、５個のＴＬＤ７０、例えば、ＴＬＤ７０-1〜７０-5を選択する。そして、制御回路８０は、これら５個のＴＬＤ７０にｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ７およびｃｈ８に４光波混合を生じさせる波長λp1、λp2、λp4、λp7、λp8（角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8）の励起光をそれぞれ発振させる。
【００９０】
ここで、発振した各励起光は、ＷＤＭカプラ７１で合波されるため、各波長λp1、λp2、λp4、λp7、λp8をＴＬＤ７０-1〜７０-5にどのように割り当ててもよい。例えば、ＴＬＤ７０-1には波長λp1を、ＴＬＤ７０-2には波長λp2を、ＴＬＤ７０-3には波長λp4を、ＴＬＤ７０-4には波長λp7を、そして、ＴＬＤ７０-5には波長λp8を割り当ててもよく、あるいは、ＴＬＤ７０-1には波長λp2を、ＴＬＤ７０-2には波長λp4を、ＴＬＤ７０-3には波長λp7を、ＴＬＤ７０-4には波長λp8を、そして、ＴＬＤ７０-5には波長λp1を割り当ててもよい。この組合せは、任意である。
【００９１】
ＷＤＭカプラ７１で合波された角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光は、ＦＡ７２で増幅されてＷＤＭカプラ７３に入射される。ＦＡ７２の利得は、光ファイバ７４および光ファイバ７６で４光波混合を起こすのに充分な利得である。
図８に示す箇所ａにおける前のノードからこのノードに入射される光は、図９（ａ）に示すように、角周波数ω1 〜ω8 の８個の光信号（ＷＤＭ方式光信号）である。
【００９２】
この８個の光信号は、角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光とＷＤＭカプラ７３で合波され、光ファイバ７４に入射される。そして、８個の光信号は、光ファイバ７４中で、角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光によって［式８］および［式９］に従う４光波混合を起こされる。このため、図８に示す箇所ｂにおける光ファイバ７４の射出端の光は、図９（ｂ）に示すように、角周波数ω1 〜ω8 の８個の光信号、角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光および角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の５個の４光波混合による光信号である。ここで、４光波混合による各光信号は、それぞれ元の光信号と同一の情報を含む。
【００９３】
これらの光信号のうちの角周波数ω1 〜ω8 の８個の光信号は、ＷＤＭカプラ７５で分離されて分岐光信号受信回路９７に入射される（図９（ｃ））。さらに、これらの光信号のうちの角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光および角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の５個の４光波混合による光信号は、挿入光信号生成回路９６で生成されたｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６の光信号（角周波数ω3\、ω5\、ω6\）とＷＤＭカプラ７５で合波される。このため、図８に示す箇所ｄにおけるＷＤＭカプラ７５と光ファイバ７６との間では、図９（ｄ）に示すように、角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光、角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の５個の４光波混合による光信号および角周波数ω3\、ω5\、ω6\の挿入すべきｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６の光信号である。
【００９４】
なお、角周波数ω1 〜ω8 の光信号の分離と角周波数ω3\、ω5\、ω6\の光信号の合波とは、カプラ７５中で同時に起こるため、図８には、図９（ｃ）に示す状態の箇所を示していない。
これらの光信号は、光ファイバ７６に入射される。そして、角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の５個の４光波混合による光信号は、光ファイバ７６で角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光によって［式８］および［式９］に従う４光波混合を再び起こされる。ここで、角周波数ω3\、ω5\、ω6\の挿入すべきｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６の光信号は、［式８］および［式９］を満たさないため、４光波混合を起こすことはない。このため、図８に示す箇所ｅにおける光ファイバ７６の射出端の光は、図９（ｅ）に示すように、角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の５個の４光波混合による光信号、角周波数ωp1、ωp2、ωp4、ωp7、ωp8の励起光、角周波数ω1$、ω2$、ω4$、ω7$、ω8$の再４光波混合による光信号および角周波数ω3\、ω5\、ω6\の挿入すべき光信号である。
【００９５】
ここで、［式８］および［式９］より、
ω1$＝ω1、ω2$＝ω2、ω4$＝ω4、ω7$＝ω7、ω8$＝ω8 ・・・［式１２］
が成立する。そして、各角周波数ω1$、ω2$、ω4$、ω7$、ω8$の光信号は、それぞれ角周波数ω1#、ω2#、ω4#、ω7#、ω8#の光信号と同一の情報を含むから、結局、各角周波数ω1$、ω2$、ω4$、ω7$、ω8$の光信号は、それぞれ角周波数ω1 、ω2 、ω4 、ω7 、ω8 の光信号と同一の情報を含む。
【００９６】
そして、
ω3\＝ω3、ω5\＝ω5、ω6\＝ω6                   ・・・    ［式１３］
であるから、ｃｈ３のグリッドにω3\が、ｃｈ５のグリッドにω5\が、ｃｈ６のグリッドにω6\がそれぞれ挿入される。
光ファイバ７６から射出された４光波混合による光信号、励起光、再４光波混合による光信号および挿入された光信号は、光フィルタ７８に入射され、光フィルタ７８でこれらのなかから４光波混合による光信号および励起光が遮断される。このため、図８に示す箇所ｆの光フィルタ７８の射出端における光は、図９（ｆ）に示すように角周波数ω1$、ω2$、ω4$、ω7$、ω8$の光信号および角周波数ω3\、ω5\、ω6\の光信号、すなわち、角周波数ω1 〜ω8 の８波のＷＤＭ方式光信号である。
【００９７】
こうしてｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６に新たな情報を含む光信号が挿入され他のｃｈにはこのノードに入射前の情報が維持された８波のＷＤＭ方式光信号が次のノードへ射出される。
一方、上述の挿入されるべきｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６は、次のように生成される。
制御回路８０は、ｃｈ３に対応する光変調器８４-3を駆動し、光変調器８４-3でＥＤＦＡ８２-3および光フィルタ８３-3を介して入射されるＬＤ８１-3からのレーザ光を送出すべき情報で変調することによってｃｈ３を生成する。同様に、制御回路８０は、ＬＤ８１-5、ＥＤＦＡ８２-5、光フィルタ８３-5および光変調器８４-5によってｃｈ５を生成し、ＬＤ８１-6、ＥＤＦＡ８２-6、光フィルタ８３-6および光変調器８４-6によってｃｈ６を生成する。
【００９８】
ここで、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を除くｃｈについては、そのｃｈに対応する光変調器８４が駆動されないため、各ＬＤ８１からのレーザ光は、それぞれ光変調器８４で遮断され、ＷＤＭカプラ８５に入射されることはない。
なお、このＯＡＤＭで挿入すべきｃｈを除くｃｈのＬＤ８１からのレーザ光を確実に遮断する観点から、光変調器８４とＷＤＭカプラ８５との間にそれぞれ光減衰器または光スイッチを接続してもよい。この光減衰器または光スイッチは、制御回路８０によって対応する光変調器８４と連動して、透過・遮断が制御される。
【００９９】
生成されたｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６は、ＷＤＭカプラ８５で合波され、ＥＤＦＡ８６で増幅される。
このようにしてＷＤＭカプラ７５に入射される、挿入すべきｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６の光信号が生成される。
一方、ＷＤＭカプラ７５で分離された角周波数ω1 〜ω8 の光信号は、ＥＤＦＡ８７、１×８カプラ８８、光フィルタ８９およびＥＤＦＡ９０を介して各光受信器９１に入射される。ここで、各光受信器９１では、各光フィルタ８９の通過帯域がｃｈごとに設定されるので、所定のｃｈのみ入射される。
【０１００】
制御回路８０は、このＯＡＤＭで分岐すべきｃｈがｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６なので、これらのｃｈに対応する光受信器９１-3、９１-5、９１-6からのみ出力を得て、これらのｃｈに含まれる情報を取り出す。
上述の例では、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を分岐・挿入する場合について説明したが、分岐・挿入するｃｈに対応させて励起光の角周波数、光変調器８４および光受信器９１を制御することにより、任意の個数であって任意のｃｈを分岐・挿入することができる。
【０１０１】
また、上述の例では、分岐するｃｈの個数と挿入するｃｈの個数とを一致させたが、挿入するｃｈの個数を分岐するｃｈの個数以下にしてもよい。この場合には、挿入されなかったｃｈのグリッドには、光信号が存在しないことになる。
以上のように、第２の実施形態におけるＯＡＤＭは、制御回路８０、励起光源９５、ＷＤＭカプラ７３、光ファイバ７４およびＷＤＭカプラ７５によって任意の個数であって任意のｃｈを分岐することができ、挿入光信号生成回路９６、ＷＤＭカプラ７５、光ファイバ７６、光フィルタ７８によって任意の個数であって任意のｃｈを挿入することができる。
【０１０２】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態におけるＯＡＤＭは、既述の第６ないし第８の発明に対応する実施形態である。
第３の実施形態と第２の実施形態との主な相違点は、第２の実施形態では、ＯＡＤＭを透過するチャネルに相当する光信号に４光波混合を起こさせたが、第３の実施形態では、ＯＡＤＭで分岐するチャネルに相当する光信号に４光波混合を起こさせる点である。
【０１０３】
図１１は、第３の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
図１２は、第３の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
第３の実施形態におけるＯＡＤＭは、８波のＷＤＭ方式光信号のうちから任意のｃｈを分岐・挿入するものである。なお、第２の実施形態におけるＯＡＤＭと同一の構成に対しては、同一の参照番号を付しその説明を省略する。
【０１０４】
図１１において、前のノードから伝送された８波のＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ９２に入射され、増幅後にＷＤＭカプラ７３の一方の入射ポートに入射される。そして、励起光源９５からのレーザ光もＷＤＭカプラ７３の他方の入射ポートに入射される。
励起光源９５は、第２の実施形態と同一の構成なので、その説明を省略する。
ＷＤＭカプラ７３に入射されたＷＤＭ方式光信号と励起光であるレーザ光とは、このＷＤＭカプラ７３で合波されて光ファイバ７４に入射される。
【０１０５】
光ファイバ７４は、図１０に示す波長分散特性を持つ光ファイバであり、［式８］および［式９］が同時に成立する性質を持つ。
図８に戻って、この光ファイバ７４でＷＤＭ方式光信号は、励起光であるレーザ光によって４光波混合を起こす。
光ファイバ７４から射出された励起光、ＷＤＭ方式光信号および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号は、誘電体多層膜フィルタのＷＤＭカプラ１０１に入射される。
【０１０６】
ＷＤＭカプラ１０１は、励起光、ＷＤＭ方式光信号および４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号の中から４光波混合によって生じたＷＤＭ方式光信号を分岐光信号受信回路９７へ分離し、励起光およびＷＤＭ方式光信号をリジェクションフィルタ部１０２に入射させる。ＷＤＭカプラ１０１の遮断波長は、ＷＤＭ方式光信号の波長帯域と励起光の波長帯域とが決まると、［式８］および［式９］により、４光波混合によって生じる光信号の波長帯域も計算されるので、励起光の波長帯域と４光波混合によって生じる光信号の波長帯域との間に設定すればよい。
【０１０７】
分岐光信号受信回路９７は、第２の実施形態と同一の構成なので、その説明を省略する。
リジェクションフィルタ部１０２は、ＷＤＭカプラ１０１で分離された４光波混合光を生成する元になった光信号をＷＤＭ方式光信号から取り除くフィルタである。
リジェクションフィルタ部１０２は、例えば、音響光学チューナブルフィルタ（acousto-optic tunable filter、以下、「ＡＯＴＦ」と略記する。）を使用することができる。
【０１０８】
ＡＯＴＦは、音響光学効果により誘起される屈折率変化により、入射光を回折効果により分離・選択する音響光学フィルタである。この音響光学効果を生じさせる超音波には、弾性表面波が利用され、弾性表面波は、圧電作用を示す基板上に形成された電極にＲＦ周波数の電圧を印加することによって生じさせる。このＡＯＴＦを使用することで制御回路１０４によってＡＯＴＦに印加するＲＦ周波数を制御することにより、リジェクションフィルタ部１０２に入射されたＷＤＭ方式光信号は、ＷＤＭカプラ１０１で分離された４光波混合光を生成する元になった光信号を取り除かれる。なお、例えば、ｃｈ１とｃｈ２とを遮断するためには、ｃｈ１を遮断するＲＦ周波数とｃｈ２を遮断するＲＦ周波数とをＡＯＴＦに印加することになる。
【０１０９】
また、リジェクションフィルタ部１０２は、例えば、ＷＤＭ方式光信号のｃｈ数分だけ用意されたＦＢＧとこれらＦＢＧを選択するスイッチとから構成することもできる。
これら各ＦＢＧは、ＷＤＭ方式光信号のｃｈ数に合わせて本実施形態においては８個用意され、各ＦＢＧの透過中心波長は、各ｃｈ．の波長にそれぞれ合わせて設定される。そして、スイッチによって、８個のＦＢＧから遮断すべきｃｈの波長にあった透過中心波長を持つＦＢＧを選択して順次に縦続接続する。この構成で制御回路１０４によってスイッチを制御することにより、リジェクションフィルタ部１０２に入射されたＷＤＭ方式光信号は、選択されたＦＢＧを通過することにより、ＷＤＭカプラ１０１で分離された４光波混合光を生成する元になった光信号を取り除かれる。
【０１１０】
所定のｃｈを取り除かれたＷＤＭ方式光信号と励起光は、誘電体多層膜フィルタであるＷＤＭカプラ１０３に入射される。また、挿入光信号生成回路９６で生成された挿入すべき光信号もＷＤＭカプラ１０３に入射される。
挿入光信号受信回路９６は、第２の実施形態と同一の構成なので、その説明を省略する。
【０１１１】
ＷＤＭカプラ１０３は、所定のｃｈを取り除かれたＷＤＭ方式光信号に挿入すべき光信号を合波する。
ＷＤＭカプラ１０３からのＷＤＭ方式光信号と励起光は、光フィルタ７８に入射される。光フィルタ７８は、励起光を遮断するともにＷＤＭ方式光信号を透過させる誘電体多層膜フィルタである。
【０１１２】
なお、第３の実施形態では、ＷＤＭカプラ１０３の後段に光フィルタ７８を設けたが、この構成の他に、光フィルタ７８は、光ファイバ７４とＷＤＭカプラ１０１との間、ＷＤＭカプラ１０１とリジェクションフィルタ部１０２との間、または、リジェクションフィルタ部１０２とＷＤＭカプラ１０３との間のうちのいずれかに設ければよい。
光フィルタ７８から射出されたＷＤＭ方式光信号は、ＥＤＦＡ９３によって増幅され、次のノードへ伝送される。
（本発明と第３の実施形態との対応関係）
既述の第６の発明と第３の実施形態との対応関係については、発生手段は光ファイバ７４に対応し、分岐手段はＷＤＭカプラ１０１に対応し、制御手段は制御手段１０４に対応する。
【０１１３】
既述の７の発明と第３の実施形態との対応関係については、発生手段は光ファイバ７４に対応し、分岐手段はＷＤＭカプラ１０１に対応し、遮断透過手段はリジェクションフィルタ部１０２に対応し、挿入手段はＷＤＭカプラ１０３に対応し、制御手段は制御回路１０４に対応する。
既述の第８の発明と第２の実施形態との対応関係については、光受信手段は分岐光信号受信回路９７に対応し、光送信手段は挿入光信号生成回路９６に対応する。
（第３の実施形態の作用効果）
このような構成のＯＡＤＭにおいて、８波のＷＤＭ方式光信号から、例えば、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を分岐・挿入する場合について、その作用効果を説明する。
【０１１４】
第３の実施形態においては、制御回路１０４は、８個のＴＬＤ７０の中から分岐・挿入する個数に等しい個数のＴＬＤ７０を選択する。この例では、ｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６を分岐・挿入するので、３個のＴＬＤ７０、例えば、ＴＬＤ７０-1〜７０-3を選択する。そして、制御回路１０４は、これら３個のＴＬＤ７０にｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６に４光波混合を生じさせる波長λp3、λp5、λp6（角周波数ωp3、ωp5、ωp6）の励起光をそれぞれ発振させる。
【０１１５】
ここで、発振した各励起光は、ＷＤＭカプラ７１で合波されるため、各波長λp3、λp5、λp6をＴＬＤ７０-1〜７０-3にどのように割り当ててもよい。
ＷＤＭカプラ７１で合波された角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光は、ＦＡ７２で増幅されてＷＤＭカプラ７３に入射される。ＦＡ７２の利得は、光ファイバ７４で４光波混合を起こすのに充分な利得である。
【０１１６】
図１１に示す箇所ａにおける前のノードからこのノードに入射される光は、図１２（ａ）に示すように、角周波数ω1 〜ω8 の８個の光信号（ＷＤＭ方式光信号）である。
この８個の光信号は、角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光とＷＤＭカプラ７３で合波され、光ファイバ７４に入射される。そして、８個の光信号は、光ファイバ７４中で、角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光によって［式８］および［式９］に従う４光波混合を起こされる。このため、図１１に示す箇所ｂにおける光ファイバ７４の射出端の光は、図１２（ｂ）に示すように、角周波数ω1 〜ω8 の８個の光信号、角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光および角周波数ω3#、ω5#、ω6#の３個の４光波混合による光信号である。ここで、４光波混合による各光信号は、それぞれ元の光信号と同一の情報を含む。
【０１１７】
これらの光信号のうちの角周波数ω3#、ω5#、ω6#の３個の光信号は、ＷＤＭカプラ１０１で分離されて分岐光信号受信回路９７に入射される。このため、図１１に示す箇所ｃでは、図１２（ｃ）に示すように、角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光および角周波数ω1 〜ω8 のＷＤＭ方式光信号である。
これらの光は、制御回路１０４で制御されるリジェクションフィルタ部１０２に入射され、角周波数ω3 、ω5 、ω6 の光信号が取り除かれる。このため、図１１に示す箇所ｄでは、図１２（ｄ）に示すように、ＷＤＭ方式光信号にｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６に「空き」が作られる。
【０１１８】
そして、「空き」を持つＷＤＭ方式光信号は、挿入光信号生成回路９６で生成されたｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６の光信号（角周波数ω3 、ω5 、ω6 ）とＷＤＭカプラ７５で合波される。このため、図１１に示す箇所ｅでは、図１２（ｅ）に示すように、角周波数ωp3、ωp5、ωp6の励起光、角周波数ω1 〜ω8 のＷＤＭ方式光信号である。
これらの励起光とＷＤＭ方式光信号は、光ファイバ７８に入射され、励起光が遮断される。このため、図１１に示す箇所ｆでは、図１２（ｆ）に示すように角周波数ω1 〜ω8 のＷＤＭ方式光信号である。
【０１１９】
こうしてｃｈ３、ｃｈ５およびｃｈ６に新たな情報を含む光信号が挿入され他のｃｈにはこのノードに入射前の情報が維持された８波のＷＤＭ方式光信号が次のノードへ射出される。
なお、第３の実施形態において、挿入光信号生成回路９６および分岐光信号受信回路９７に対する制御回路１０４の制御は、第２の実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【０１２０】
また、上述の例では、分岐するｃｈの個数と挿入するｃｈの個数とを一致させたが、挿入するｃｈの個数を分岐するｃｈの個数以下にしてもよい。この場合には、挿入されなかったｃｈのグリッドには、光信号が存在しないことになる。
以上のように、第３の実施形態におけるＯＡＤＭは、制御回路１０４、励起光源９５、ＷＤＭカプラ７３、光ファイバ７４およびＷＤＭカプラ１０１によって任意の個数であって任意のｃｈを分岐することができ、制御回路１０４、挿入光信号生成回路９６、リジェクションフィルタ部１０２、ＷＤＭカプラ１０３および光フィルタ７８によって任意の個数であって任意のｃｈを挿入することができる。
【０１２１】
なお、第１の実施形態ないし第３の実施形態においては、ＴＬＤとして可変波長ブラッグ反射型半導体レーザを使用したがこれに限定されるものではない。例えば、素子温度を制御することによって発振波長が変化する可変波長分布帰還型半導体レーザを使用してもよい。あるいは、各励起光の角周波数に対応する複数個の半導体レーザをアレイ状に配置して、分岐・挿入すべきｃｈに応じてこれら複数個の半導体レーザの中から選択的に発振させてもよい。このように各励起光の角周波数に対応する光を選択的に供給することができる光源を使用することができる。
【０１２２】
また、ＷＤＭ方式光信号として、第１の実施形態においては３２波を、第２の実施形態および第３の実施形態においては８波を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではない。任意の多重度のＷＤＭ方式光信号を使用することができる。
さらに、第１の実施形態においては、ＷＤＭ方式光信号をカプラ５４によって遮断したが、これに限定されるものではない。例えば、ＷＤＭ方式光信号を含む波長帯域を遮断する光フィルタを使用してもよい。
【０１２３】
また、第２の実施形態および第３の実施形態においては、光変調器としてマッハツェンダー形光変調器を使用したが、これに限定されるのもではない。例えば、逆バイアスしたｐｎ接合部で、フランツ・ケルディッシュ効果（Franz-Keldysh effect）により光をオン・オフする半導体吸収形光変調器を使用してもよい。
さらに、第１の実施形態においては、ＴＬＤ５０によって光ファイバ５３および光ファイバ６２の両方に励起光を供給するようにしたが、光ファイバ６２に励起光を供給するＴＬＤをさらにもう１個設け、別々に励起光を供給するようにしてもよい。第２の実施形態および第３の実施形態においては、励起光源９５によって光ファイバ７４および光ファイバ７６の両方に励起光を供給するようにしたが、光ファイバ７６に励起光を供給する励起光源をさらにもう１個設け、別々に励起光を供給するようにしてもよい。
【０１２４】
また、第１の実施形態ないし第３の実施形態において、ＷＤＭカプラとして誘電体多層膜フィルタを使用したが、これに限定されるものではない。例えば、アレイ導波路回折格子（arrayed waveguide grating ；ＡＷＧ）などの他のＷＤＭカプラを使用することができる。
さらに、第１の実施形態ないし第３の実施形態において、前のノードとこのノードとの伝送距離が長いために光信号に劣化が生じている場合には、波長分散を補償する分散補償器を通過させた後にカプラ５２、７３に入射させるようにすると好適である。また、このノードと次のノードとの伝送距離が長いために光信号に劣化が生じる虞がある場合には、波長分散を予め補償する分散補償器を通過させた後に次のノードへ送出するようにすると好適である。
【０１２５】
また、第１の実施形態ないし第３の実施形態において、各光部品の接続部などで発生する反射光を防止するため、前のノードより入射されたＷＤＭ方式光信号が上述の処理をされて次のノードへ射出されるまでの間のいずれの箇所に必要に応じて必要個数の光アイソレータを設けるようにすると好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明に関連した第１ないし第４の発明の原理構成を示す図である。
【図２】４光波混合により任意の光信号を挿入・分岐する原理を説明するための図である。
【図３】本発明に関連した第５の発明の原理構成を示す図である。
【図４】本発明に関連した第６および第７の発明の原理構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
【図７】第１の実施形態のＯＡＤＭにおいて４光波混合を生じさせる光ファイバの波長分散特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
【図１０】第２の実施形態のＯＡＤＭにおいて４光波混合を生じさせる光ファイバの波長分散特性とその角周波数伝搬定数特性を示す図である。
【図１１】第３の実施形態におけるＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態のＯＡＤＭにおける各箇所の光スペクトルを示す図である。
【図１３】従来のＯＡＤＭの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１、５  光分岐・挿入装置
１０  ４光波混合分岐手段
１１  ４光波混合挿入手段
１２、２３  励起光発生手段
１３、２４  制御手段
２０  第１光ファイバ
２１  分岐・挿入手段
２２  第２光ファイバ
２５  光フィルタ
５０、７０  チューナブルレーザ
５３、６２、７４、７６  光ファイバ
５４、７５、１０１、１０３  ＷＤＭカプラ
５５、６１  光サーキュレータ
５７、９７  分岐光信号受信回路
５８  反射型光フィルタ
５９、９６  挿入光信号生成回路
６３、７８  光フィルタ
９５  励起光源
１０２  リジェクションフィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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