(57)【要約】【課題】給電設備を不要としながら、光伝送路中の光分岐装置の分岐比および分岐数を遠隔より可変とする、可変光分岐装置を実現する。【解決手段】信号光が入出力される一つないし複数の入出力ポートと、信号光を分岐もしくは合流させる複数のスプリッタと、前記信号光を、そのスイッチ状態に応じて前記スプリッタに接続する光スイッチ部と、前記光スイッチ部の前記スイッチ状態を制御する制御光を、その波長に応じて分波する波長分波部と、前記波長分波部で分波した前記制御光をその波長に応じて受光する一つないし複数の受光部と、前記受光部で受光した前記制御光のエネルギーを電力として前記光スイッチ部と制御部に給電する光給電部とを有し、  前記制御部は、前記制御光を受光した前記受光部に応じて前記光スイッチ部のスイッチ状態を切り替え制御する可変光分岐装置とした。 【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が入出力される一つないし複数の入出力ポートと、
前記信号光を分岐もしくは合流させる複数のスプリッタと、
前記信号光を、そのスイッチ状態に応じて前記スプリッタに接続する光スイッチ部と、
前記光スイッチ部の前記スイッチ状態を制御する制御光を、その波長に応じて分波する波長分波部と、
前記波長分波部で分波した前記制御光をその波長に応じて受光する一つないし複数の受光部と、
前記受光部で受光した前記制御光のエネルギーを電力として前記光スイッチ部と制御部に給電する光給電部とを有し、
前記制御部は、前記制御光を受光した前記受光部に応じて前記光スイッチ部のスイッチ状態を切り替え制御する、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【請求項２】
請求項１の可変光分岐装置において、
前記光スイッチ部を第１の光スイッチ部と第２の光スイッチ部の２段で構成し、
前記制御部により、前記第１および第２の光スイッチ部のとるスイッチ状態を、同時に連携して制御することにより
前記第１の光スイッチ部を経由した前記信号光の一部が段間のスプリッタにより分岐または合流された後に前記第２の光スイッチ部を介して別のスプリッタに接続される経路を有している、
ことを特徴とする可変光分岐装置。
【請求項３】
請求項１または２の可変光分岐装置において、
前記制御光が前記信号光と共に入力光として同一の入出力ポートより入力され、
前記制御光の入力される入出力ポートの後段に前記波長分波部が接続される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【請求項４】
請求項３の可変光分岐装置において、
前記波長分波部が、
前記入出力ポートからの入力光を２分岐するスプリッタと、
前記スプリッタで分岐された入力光の一方の少なくとも制御光を波長分波する波長分散素子とから構成され、
前記スプリッタで分岐された入力光の他方は前記光スイッチ部に入力される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【請求項５】
請求項１または２の可変光分岐装置において、
前記制御光が前記信号光の入出力ポートとは異なるポートから入力され、
前記信号光が入出力される入出力ポートは前記光スイッチ部に直接接続され、
前記制御光が入力されるポートは前記波長分波部に接続される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項の可変光分岐装置において、前記光スイッチ部が無電源でスイッチ状態を保持する自己保持型光スイッチで構成されている、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送に用いられる可変光分岐装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、基地局からエンドユーザへの光伝送は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）（下記非特許文献１参照）と呼ばれるシステムが広く使用されており、基地局から各ユーザへ光ファイバを通じて情報が送られている（ＦＴＴＨ：Fiber To The Home）。このＰＯＮシステムでは、基地局側の一本のファイバ上に複数のユーザを収容して、基地局に接続された一本の光ファイバ上の複数のユーザの光信号（上り／下りを含む）を、ユーザとの経路上に設けられた光分岐装置で複数のユーザに分岐または合流している。
【０００３】
図１に示すこの従来のＰＯＮシステム（下記非特許文献１のFig1より抜粋）では、基地局（OLT、SNI側）からの１本の光ファイバにより、より多くのユーザ（ONU、UNI側）をより広い範囲（より基地局より遠い場所まで）で収容することが、経済性の観点から求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ryogo Kubo, et al, ”Study and Demonstration of Sleep and Adaptive Link Rate Control Mechanisms for Energy Efficient 10G-EPON”, J. OPT. COMMUN. NETW. VOL. 2, NO. 9/SEPTEMBER 2010, pp. 716-729
【非特許文献２】C.-H. Ji, et al., "Electromagnetic 2x2 MEMS optical switch,"IEEE J Sel. Top. Quant., vol. 10, no. 3, pp. 545-550, 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のとおり現在のＰＯＮシステムでは、複数のユーザを一本の光ファイバで収容するために、光を分岐する光分岐装置を使用している。ＦＴＴＨではユーザが流動的に変わるため、この光分岐装置の設置個所や各光分岐装置での理想的な分岐比、分岐数は流動的に変化する。このため、一人目のユーザを収容する際であっても、最初から通信経路上に光分岐装置を入れておくのが通常である。
【０００６】
したがって、光分岐装置を設置した後に、ユーザの追加、変更などで分岐数等を変更する場合には、光分岐装置の設置個所にて再度の工事が必要になる。この設置個所が基地局から離れている場合などには、人員を派遣する必要がありコストがかかるだけでなく、工事中に既収容のユーザに信号が通らなくなる不通時間が発生する。
【０００７】
この光分岐装置の分岐比、分岐数を遠隔から変更する手法として、光分岐装置に基地局側より遠隔操作可能な光スイッチを設置する方法が挙げられる。分岐箇所に異なる分岐比の光分岐装置をあらかじめ複数用意しておき、遠隔操作の光スイッチにより切り替えて接続先を変更することで、光分岐装置での分岐数を変更することができる。これにより、未接続となっている端子への出力光強度を少なくし、効率的に遠方まで光信号を送ることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、光スイッチを遠隔操作で稼働させるためには、光スイッチ駆動用の電力が必要となるため、基地局外にある各分岐箇所まで電力を供給する必要が生じ、電源や給電線などの給電設備の設置コストや運用コストが大きくなる。
【０００９】
すなわち、従来のＰＯＮシステムでは、光伝送路途中の光分岐装置での分岐比を変更するためには、設置コストや運用コストの大きい給電設備の設置が必須であるという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、給電設備を不要としながら、光伝送路中の光分岐装置の分岐比および分岐数を遠隔より変更可能とする可変光分岐装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
（発明の構成１）
信号光が入出力される一つないし複数の入出力ポートと、
前記信号光を分岐もしくは合流させる複数のスプリッタと、
前記信号光を、そのスイッチ状態に応じて前記スプリッタに接続する光スイッチ部と、
前記光スイッチ部の前記スイッチ状態を制御する制御光を、その波長に応じて分波する波長分波部と、
前記波長分波部で分波した前記制御光をその波長に応じて受光する一つないし複数の受光部と、
前記受光部で受光した前記制御光のエネルギーを電力として前記光スイッチ部と制御部に給電する光給電部とを有し、
前記制御部は、前記制御光を受光した前記受光部に応じて前記光スイッチ部のスイッチ状態を切り替え制御する、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【００１２】
（発明の構成２）
発明の構成１の可変光分岐装置において、
前記光スイッチ部を第１の光スイッチ部と第２の光スイッチ部の２段で構成し、
前記制御部により、前記第１および第２の光スイッチ部のとるスイッチ状態を、同時に連携して制御することにより
前記第１の光スイッチ部を経由した前記信号光の一部が段間のスプリッタにより分岐または合流された後に前記第２の光スイッチ部を介して別のスプリッタに接続される経路を有している、
ことを特徴とする可変光分岐装置。
【００１３】
（発明の構成３）
発明の構成１または２の可変光分岐装置において、
前記制御光が前記信号光と共に入力光として同一の入出力ポートより入力され 、
前記制御光の入力される入出力ポートの後段に前記波長分波部が接続される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【００１４】
（発明の構成４）
発明の構成３の可変光分岐装置において、
前記波長分波部が、
前記入出力ポートからの入力光を２分岐するスプリッタと、
前記スプリッタで分岐された入力光の一方の少なくとも制御光を波長分波する波長分散素子とから構成され、
前記スプリッタで分岐された入力光の他方は前記光スイッチ部に入力される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【００１５】
（発明の構成５）
発明の構成１または２の可変光分岐装置において、
前記制御光が前記信号光の入出力ポートとは異なるポートから入力され、
前記信号光が入出力される入出力ポートは前記光スイッチ部に直接接続され、
前記制御光が入力されるポートは前記波長分波部に接続される、
ことを特徴とする可変光分岐装置。 
【００１６】
（発明の構成６）
発明の構成１から５のいずれか１項の可変光分岐装置において、前記光スイッチ部が無電源でスイッチ状態を保持する自己保持型光スイッチで構成されている、
ことを特徴とする可変光分岐装置。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載したように、本発明によれば、給電設備を不要としながら、光伝送路中の光分岐器の分岐比および分岐数を遠隔より可変とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のＰＯＮシステムを説明する概要図である。
【図２】本発明の実施例１の可変光分岐装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例２の可変光分岐装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２の可変光分岐装置の別の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施例１）
図２に示すように、本発明の実施例１の可変光分岐装置は、基地局側（図２の左側）から制御光（波長λc、白抜きの矢印で示す）と信号光（波長λs、網掛けの矢印として例示される）を含む入力光が入力される入力ポート101と、入力光を２分岐する光分岐器（スプリッタ）102とを有する。
【００２０】
また、実施例１の可変光分岐装置は、２分岐された一方の入力光の制御光を波長ごとに分ける（分波する）波長分波器（波長分散素子）103を有する。この波長分波器103と前述の光分岐器102を併せて、波長分波部ということができる。
【００２１】
また、実施例１の可変光分岐装置は、分波された制御光を、その波長に応じて受光する受光部104-1〜104-Nと、受光部で受けた制御光のエネルギーを電力に変換して給電する光給電部105を有する。
【００２２】
さらに、実施例１の可変光分岐装置は、光分岐器102で２分岐された他方の入力光の信号光の接続先をＮ通りのスイッチ状態で変更する１ｘＮの光スイッチ部106と、受光した制御光の波長により該光スイッチ部106の接続先を変更する光スイッチ制御部107、および光スイッチ部106の出力側で信号光を任意の分岐数で分岐してユーザに接続するＮ個の光分岐器（スプリッタ）108-1〜108-Nを有して構成されている。
【００２３】
このような図２の本実施例１の可変光分岐装置の動作では、まず入力ポート101から入力された信号光λsと制御光λcを含む入力光が、光分岐器102に入力され２分岐され、２分岐された一方の入力光の少なくとも制御光は波長分波器（波長分散素子）103に入力される。  波長分波器（波長分散素子）103にて、制御光はその波長に対応して更に分波され、制御光の波長に応じた受光部104-1〜104-Nにて受光され光電変換される。光給電部105は、電気的制御・駆動信号として光スイッチ部106および光スイッチ制御部107に給電し、光スイッチ制御部107は、光スイッチ部106をＮ通りのスイッチ状態で動作させるように制御することができる。
【００２４】
どの受光部104-1〜104-Nで制御光を受光したかにより、光給電部105からの給電方法を変化させることができる。例えば、異なる波長の制御光は波長分波器（波長分散素子）103の異なる出力口から出力され、異なる光受光部104-1〜104-Nで受光されるため、光給電部105内の異なる経路を通して光スイッチ制御部107の異なる口にて給電することが可能である。
【００２５】
光スイッチ制御部107のどの口で給電したかと、光スイッチ部106でどのようなスイッチ状態をとるかが、対応づけられている。これを受けて、光スイッチ制御部107からの制御信号により、光スイッチ部106のスイッチ状態をスイッチ状態１からスイッチ状態Ｎで変更する。
【００２６】
このスイッチ状態の変更により、信号光のつながる光分岐器108-1〜108-Nが変化する。これにより、制御光により遠隔から光分岐装置の光分岐数と比率を変更することが可能になり、可変光分岐装置を実現できる。光スイッチ部106の状態切り替えの設定は、制御光の波長を変更することで行う。
【００２７】
制御光は単一波長に限らず、複数波長の組合せを使用して符号化し、Ｎ通りのスイッチ状態に対応付けたものとすることもでき、この場合、光給電部105ないし制御部107に復号機能を設ける必要があるが、受光部104の数は取り得るスイッチ状態の数Ｎよりも少なくできる。また制御光の波長は、信号光の波長帯の一部を使用するものであってもよい。
【００２８】
更に、光スイッチ部に例えば非特許文献２にあるＭＥＭＳのような、スイッチ状態切替時にのみ電力を必要とし、無電源でスイッチ状態を保持可能な自己保持型光スイッチを使用することにより、分岐比を変更する場合以外には制御光を送信する必要をなくすることもできる。
【００２９】
（実施例２）
図２の実施例１における可変光分岐装置においては、すでにユーザが収容されている状態で新たなユーザを収容するため分岐数を増やす場合などには、既に収容されたユーザへの接続が中断する可能性がある。このような場合は、光スイッチ部106を多段に接続することで既に収容されたユーザへ接続した状態を維持しながら、分岐比と分岐数を可変にすることが可能である。以下の実施例２では、多段数が２、スイッチ状態が２状態ある場合について説明する。
【００３０】
図３に示す本発明の実施例２の可変光分岐装置は、実施例１の可変光分岐装置と同様な制御光と信号光を含む入力光が入力される入力ポート101と、入力光を２分岐する光分岐器102と、２分岐された入力光の一方の制御光を波長ごとに分波する波長分波器103と、分波された制御光を受光する２つの受光部104-1と104-2と、受光部で受けた制御光のエネルギーを電力として給電する光給電部105とを有する。
【００３１】
特に実施例２の可変光分岐装置は、２分岐された入力光の他方の信号光の接続先を１ｘ２および２ｘ１で切り替え変更する２つ（２段）の光スイッチ部106-1, 106-2と、該２つの光スイッチ部の段間で信号光を２分岐する光分岐器109、受光した制御光の波長により２つの光スイッチ部の接続先を変更制御する光スイッチ制御部107、およびユーザに接続する出力側で信号光を任意の分岐数で分岐する光分岐器108-1, 108-2を有して構成されている。
【００３２】
本実施例２の動作では、実施例１と同様に、まず信号光（波長λs）と制御光（波長λc）が波長多重された入力光は入力ポート101を介して光分岐器102に入力され、同光分岐器102により２分岐され、２分岐された入力光の一方の少なくとも制御光は波長分波器（波長分散素子）103に入力される。
【００３３】
次に波長分波器（波長分散素子）103にて、制御光はその波長に対応して更に分波され、制御光の波長に応じた受光部104-1, 104-2にて受光されることで、光給電部105により光スイッチ部106-1, 2および光スイッチ制御部107を給電し動作させる。
【００３４】
どの受光部104-1, 104-2で制御光を受光したかにより、光給電部105からの給電方法が変化する。例えば、異なる波長の制御光は波長分波器（波長分散素子）103 の異なる出力口から出力され、異なる光受光部104-1, 104-2で受光されるため、光給電部105内の異なる経路を通して光スイッチ制御部107の異なる口に給電することが可能である。
【００３５】
実施例２では特に、光スイッチ制御部107のどの口で給電を受けたかと、２つある光スイッチ部106-1, 106-2でどのようなスイッチ状態をとるかを、対応づけることが可能である。この対応づけを受けて、光スイッチ制御部107からの制御信号により、２つの光スイッチ部106-1, 106-2のスイッチ状態を図３のスイッチ状態１とスイッチ状態２のように、同時に連携して変更制御する。
【００３６】
この時、図３にあるようにスイッチ状態１では、信号光λsは２段の光スイッチ部106-1, 106-2の上側の経路で出力側の光分岐器108-1のみにつながり、既収容のユーザに接続されている。
【００３７】
これに対し、図３のスイッチ状態２では、信号光λsは１段目の光スイッチ部106-1の下側の経路で、段間の光分岐器109に導かれて、そこで２分岐される。そして、段間の光分岐器109で上側に分岐された信号光λsは、２段目の光スイッチ部106-2のスイッチ状態２の経路で出力側の光分岐器108-1に導かれ、既収容のユーザに接続される。同時に段間の光分岐器109で下側に分岐された信号光λsは、段間にある出力側の光分岐器108-2に直接導かれて、新たに収容されるユーザに接続される。
【００３８】
これにより、第１の光スイッチ部106-1を経由した前記信号光の一部が、段間のスプリッタ109により分岐または合流された後に、前記第２の光スイッチ部106-2を介して別のスプリッタ108-1に接続される経路を設けている。
【００３９】
したがって、スイッチ状態１で光分岐器108-1の下に収容されていた既収容のユーザも、新たに収容されるユーザへの接続のためのスイッチ状態の変更で途切れることなく、スイッチ状態２でも収容した状態を維持することが可能となる。
【００４０】
（実施例２の別の形態）
図３の実施例２では光スイッチ106-1, 106-2として１入力２出力もしくは２入力１出力の光スイッチを使用したが、実施例２の別の形態として図４のようにNが３以上の自然数としたとき、１入力N出力もしくはN入力１出力の２つ（２段）の光スイッチ部106-1,106-2と、その段間にＮ−１個の２分岐の光分岐器109-1〜109-(N-1)と、これに対応するユーザ出力用のＮ−１個の光分岐器108-2〜108-Nを設けることにより、変化できる分岐数と分岐比に３種類以上のスイッチ状態を作ることも容易に可能である。
【００４１】
この図４の実施例においても、２段の光スイッチの同時連携制御により、スイッチ状態１で光分岐器108-1の下に収容されていたユーザは、スイッチ状態２〜Ｎでも途切れることなく、収容した状態を維持することが可能とであり、同時に段間の出力用のＮ−１個の光分岐器108-2〜108-Nに新たにユーザを収容できる。
【００４２】
上記実施例２のいずれの形態においても実施例１と同様に、ＭＥＭＳのようなスイッチ状態切替時にのみ電力を必要とし、無電源でスイッチ状態を保持可能な自己保持型光スイッチを使用することにより、分岐数を変更する場合以外には制御光を送信する必要をなくすることができる。
【００４３】
また、制御光に複数波長の組合せを使用可能な点や、制御光の波長帯の条件についても実施例１と同様である。
（他の実施形態）
（波長分波部の構成）
前述した各実施例においては、波長分波部の光分岐器102として、スプリッタのような入力光を１入力２出力で分岐する素子で説明したが、これを例えばAWGに代表されるような波長分波器（波長分散素子）で構成することもできる。
【００４４】
この場合、光分岐器102を分岐先の波長分波器103と一体の波長分散素子で構成して、１つの波長分波部とする構成も可能である。
【００４５】
光分岐器102としてスプリッタを使用する場合には、制御光の波長λcに制約はなく、信号光の波長λsと同じ波長帯であっても異なる波長帯であっても構わないが、スプリッタで信号光も分岐されてしまうため、信号光の光電力の損失が発生してしまう。
【００４６】
それに対し光分岐器102に波長分波器を使用する場合には、信号光と制御光は別の波長帯とするのが望ましく、この場合、信号光と制御光は波長λsとλcに応じて分波されたのちに、光スイッチ部106と受光部104-1〜104-Nにそれぞれ接続することができる。この際には、信号の乗った信号光と、パワー供給および切り替えトリガーを担う制御光を、光電力の損失なく分離することが可能となる。
【００４７】
（制御光の入力ポート）
前述した各実施例においては、制御光が信号光と共に入力光として同一の入出力ポート101より入力される構成で説明したが、制御光の入力ポートは信号光の入出力される入出力ポートとは異なる別の入力ポートとすることもできる。
【００４８】
この場合、信号光が入力される入出力ポートは直接光スイッチ部に接続し、制御光が入力される入力ポートは直接波長分波部に接続すればよい。
【００４９】
このような構成は例えば、基地局側の光ファイバを複数本とする、あるいはいわゆるマルチコアの光ファイバとするなどにより実現することができる。
【００５０】
（可変光分岐装置の多段接続）
上記の可変光分岐装置自体を複数多段に接続することで、分岐数および分岐比の変化をさらに多段階で調整することもできる。
【００５１】
この際に、各段の可変光分岐装置の波長分波部の光分岐器102としてスプリッタを使用する場合には、２段目以降の可変光分岐装置の制御光としても同じ波長を使用することが可能である。これは、スプリッタによって光スイッチ部にも制御光が入力され、信号光と一緒に次の段の可変光分岐装置に向けて出力されるためである。ただしこの場合には、後段になるほど信号光とともに制御光が弱くなっていくことに注意が必要である。
【００５２】
また、各段の可変光分岐装置の波長分波部の光分岐器102として、AWGなどの波長分波器を使用した場合には、各段で使用する制御光の波長は異なるものにする必要がある。これは、制御光の波長を各段で共用とすると、初段の可変光分岐装置の光分波部のAWGにおいて、制御光として使用する波長の光は分波され、すべて初段の可変光分岐装置の受光部104-1〜104-Nに入力されてしまうため、後段の可変光分岐装置には制御光が入力されなくなってしまうためである。
【００５３】
（信号光の双方向性）
また、前述したすべての実施例において、経路に受光部を含む制御光を除き、信号光の経路上には双方向（可逆）に光を伝播可能な光学素子を使用することにより、信号光を逆方向に伝搬させ、本発明の可変光分岐装置をネットワークの上り、下りのリンクで共用、あるいはどちらとしても使用することも可能である。図に関して言えば、信号光λsの網掛け矢印は双方向の矢印とすることが可能である。
【００５４】
この場合、信号光に関しては、入力ポート101、ユーザに接続される光分岐器108-1〜Nの接続ポートは、それぞれ信号光の入出力ポートと呼ぶことができ、全体として本発明の可変光分岐装置は、信号光が入出力される１つないし複数の入出力ポートを有するということができる。また、光分岐器108,109は、信号光を分岐もしくは合流させるスプリッタということができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上記載したように、本発明は可変光分岐装置を実現することができ、特に給電設備を不要としながら、光伝送路中の光分岐装置の分岐比および分岐数を遠隔より可変とする、光ネットワークに適用することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
101  入力ポート（入出力ポート）
102  光分岐器（スプリッタ）
103  波長分波器（波長分散素子）
104-1〜104-N  受光部
105  光給電部
106、106-1、106-2  光スイッチ部
107  光スイッチ制御部
108-1〜108-N  光分岐器（スプリッタ）
109、109-1〜109-(N-1)  光分岐器（スプリッタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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