(57)【要約】  受動光アクセス・ネットワーク（５）によって相互接続された中央局ターミナル（１５）及び複数の顧客ターミナル（１７）間のダウンリンク及びアップリンク・データ・トラフィックを送信するシステムは、複数の振幅を含みかつ複数の顧客ターミナル（１７）に対し単一の波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送り、中央局ターミナル（１５）からの光信号（Ｓ）をスペクトル・シフティングによって複数の振幅に従った複数の波長に変換して、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成し、それ故、データは、複数の異なった波長の複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で複数の顧客ターミナル（１７）によって受信され、顧客ターミナル（１７）の各々は、少なくとも１つの特定の波長でデータを受信し、そして中央局（１５）及び顧客ターミナル（１７）間で前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングする。
2008536390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動光アクセス・ネットワーク（５）によって相互接続された中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）及び複数の顧客ターミナル（１７）間のダウンリンク及びアップリンク・データ・トラフィックを送信する光送信方法であって、
複数の振幅を含みかつ前記複数の顧客ターミナル（１７）に対し単一の波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送るステップと、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）によって送られた前記光信号（Ｓ）を、スペクトル・シフティングによって、前記複数の振幅に従った複数の波長に変換するステップと、それにより、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成し、それ故、前記データは、複数の異なった波長における複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で前記複数の顧客ターミナル（１７）によって受信され、前記顧客ターミナル（１７）の各々は、少なくとも１つの特定の波長でそれと関連したデータを受信し、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）及び顧客ターミナル（１７）間で前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングするステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
スペクトル・シフティングによる前記変換は、ソリトン自己周波数シフト型の非線形効果によって行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）と複数の顧客ターミナル（１７）との間でダウンリンク及びアップリンク・データ・トラフィックを提供する光送信システムであって、前記顧客ターミナル（１７）及び前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）は、受動光ネットワーク（５）によって相互接続された光送信システムにおいて、前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）は、
前記複数の顧客ターミナル（１７）に複数の振幅を含みかつ単一波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送るための送信器（７）と、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）によって送られる前記光信号（Ｓ）の単一波長を、スペクトル・シフティングにより、前記複数の振幅に従って複数の波長に変換し、それにより、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成するための少なくとも１つの非線形手段（１１）と、それ故、前記データは、複数の異なった波長における複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で前記複数の顧客ターミナル（１７）によって受信され、前記顧客ターミナル（１７）の各々は、少なくとも１つの特定の波長でそれと関連したデータを受信し、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）及び顧客ターミナル（１７）間で前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングするためのサーキュレータ（２３）と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの非線形手段（１１）は、非線形ソリトン自己周波数シフト効果により、前記信号（Ｓ）を前記信号（Ｓ’）に変換することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記サーキュレータ（２３）は、前記少なくとも１つの非線形手段（１１）と受信ディマルチプレクサ（２１）との間に配置され、前記受信ディマルチプレクサ（２１）は、複数の受信器（１０９）に接続されることを特徴とする請求項３または４に記載のシステム。
【請求項６】
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）は、少なくとも第１及び第２の非線形手段（１１、２１１）を含み、第１の非線形手段（１１）は、前記送信器（７）及び前記サーキュレータ（２３）間に位置し、前記第２の非線形手段（２１１）は、前記サーキュレータ（２３）及び受信器ユニット（２０９）間に位置することを特徴とする請求項３または４に記載のシステム。
【請求項７】
前記サーキュレータ（２３）は、前記送信器（７）及び前記少なくとも１つの非線形手段（１１）間に配置され、前記サーキュレータ（２３）は、受信器（３０９）に接続されていることを特徴とする請求項３または４に記載のシステム。
【請求項８】
複数の顧客ターミナル（１７）とのダウンリンク及びアップリンク・トラフィックを提供する中央光送信ターミナルであって、前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）は、
前記複数の顧客ターミナル（１７）に複数の振幅を有しかつ単一波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送るための送信器（７）と、
前記光信号（Ｓ）の単一波長を、スペクトル・シフティングにより、前記複数の振幅に従って複数の波長に変換し、それにより、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成し、それ故、前記データは、複数の異なった波長における複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で前記複数の顧客ターミナル（１７）によって受信されるための少なくとも１つの非線形手段（１１）と、
前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングするためのサーキュレータ（２３）と、
を含むことを特徴とするターミナル。
【請求項９】
前記少なくとも１つの非線形手段（１１）は、非線形ソリトン自己周波数シフト効果により、前記信号（Ｓ）を前記信号（Ｓ’）に変換することを特徴とする請求項８に記載のターミナル。
【請求項１０】
前記サーキュレータ（２３）は、前記少なくとも１つの非線形手段（１１）と、複数の受信器（１０９）に接続される受信ディマルチプレクサ（２１）との間に配置されることを特徴とする請求項８または９に記載のターミナル。
【請求項１１】
当該ターミナルは、第１及び第２の非線形手段（１１、２１１）を含み、第１の非線形手段（１１）は、前記送信器（７）及び前記サーキュレータ（２３）間に位置し、前記第２の非線形手段（２１１）は、前記サーキュレータ（２３）及び受信器ユニット（２０９）間に位置することを特徴とする請求項８または９に記載のターミナル。
【請求項１２】
前記サーキュレータ（２３）は、前記送信器（７）及び前記少なくとも１つの非線形手段（１１）間に配置され、前記サーキュレータ（２３）は、受信器（３０９）に接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載のターミナル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）タイプのアクセス・ネットワークに関し、特に、受動光アクセス・ネットワークにより相互接続された第１のユニット及び複数の第２のユニット間の光送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、遠隔通信オペレータのアクセス・ネットワークは、ほとんど、ＡＤＳＬのような有線のアクセス搬送技術を使用している。中央のオフィスと加入者との間に光ファイバを設置することにより生じるインフラストラクチャの価格がひどく高いので、光学は非常に多くは用いられていない。
【０００３】
ＰＯＮ型のアーキテクチャに基づくアクセス・ネットワークにおける光学の使用は、有線のアクセス技術により達成することが不可能な容量についての相当前進的な飛躍を可能とするが、加入者に向けられるサービスのビット。レートにおける上昇が不可避に与えられる。
【０００４】
概して、ＰＯＮタイプのアクセス・ネットワークは、標準のＰＯＮ及び波長分割多重（ＷＤＭ）ＰＯＮとして知られている２つのタイプのものである。
【０００５】
標準のＰＯＮは、多重時分割アクセスを用い、送信中央局（送信中央オフィス）においてただ１つの送信器を必要とする。それらは、１×Ｎの光カプラに基づいており、Ｎは顧客または加入者の数である。この形態において、送信中央局によって送られる信号によって運ばれる情報は、すべての加入者に送られ、各加入者の構内（プレミス）上の専用のターミナルが、次に、対応の加入者のために実際に意図されている情報を抽出する。このように、単一の波長上を送信中央局から伝達されるデータは、加入者の構内（プレミス）上の各顧客ターミナルにおいて時分割逆多重化される（time-division demultiplexed）。
【０００６】
しかしながら、顧客ターミナルは複雑であり、１×Ｎカプラによる信号の減衰は無視できない。さらに、情報が各顧客ターミナルにおいて抽出される事実は、安全の問題を提起する。
【０００７】
ＷＤＭのＰＯＮは、リソースの波長分割分布を用いる。換言すれば、各顧客は特定の波長を割り当てられる。実際、波長は、送信中央局において各加入者に割り当てられる。各特定の波長は、次に、光ディマルチプレクサによってフィルタ・アウトされて、対応の加入者に送られる。従って、このタイプのネットワークは、加入者及びディマルチプレクサの数に等しい波長分割マルチプレクサの数の使用を必要とする。
【０００８】
このように、ＷＤＭ・ＰＯＮタイプのネットワークは、簡単さについては各波長が特定の加入者に割り当てられるので、そして性能については光ディマルチプレクサが１×Ｎカプラよりも大いに少なく減衰するので、標準のＰＯＮタイプのネットワークに対して利点を有する。
【０００９】
対照的に、それは、簡単な１×Ｎカプラよりも値段の高いルーティング素子（光ディマルチプレクサ）及び一層多くの波長を用いるので、値段は高い。
【００１０】
複数の異なった波長を発するようスイッチングされ得るチューニング可能なレーザを含む中央局も知られている。従って、顧客は、波長をチューニングすることによって次々にアドレスされる。しかしながら、チューニング可能なレーザは、顧客に割り付けられるものよりもＮ倍大きいビット・レートで動作しなければならず、最良のシナリオにおいて５０ナノ秒（ｎｓ）であるスイッチング時間が追加されなければならず、これは、非常に高いビット・レートの通信システムにおいては決して無視することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、これらの欠点を解消して、第１のユニットと複数の第２のユニットの間の光送信を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的は、第１のユニット及び複数の第２のユニット間の光送信の方法によって達成され、前記第１及び第２のユニットは、受動光アクセス・ネットワークによって相互接続され、当該方法において、前記第１のユニットは、単一の波長を有する光信号によって搬送され、複数の異なった波長における複数の光信号で前記複数の第２のユニットによって受信されるデータを送り、それにより、前記第２のユニットの各々は、少なくとも一つの特定の波長でそれと関連したデータを受信する。
【００１３】
このように、各第２のユニットに１つの特定の波長を割り付けることによりリソースの波長分割配分を用いつつ、単一波長を有する信号を送る第１のエンティティにおける単一の送信器で複数の信号が発生され得る。このことは、（標準のＷＤＭ  ＰＯＮに比較して）価格を減少し、かつ性能及び安全性を高め、そしてＰＯＮ型ネットワークを単純化する。
【００１４】
本発明の１つの特徴によれば、前記第１のユニットによって送られる光信号は、複数の振幅を有する振幅分割多重化された光信号であり、そして、少なくとも１つの特定の振幅は、前記第２のユニットの各々に割り当てられる。
【００１５】
このように、振幅分割多重化された光信号は、データを搬送する信号のパルスのための明瞭に限定された振幅を各第２のユニットに割り当てるための単純かつ即効性の方法を提供する。
【００１６】
前記第１のユニットによって送られる前記光信号の単一波長は、非線形スペクトル・シフティング効果（non-linear spectrum shifting effect）により、前記複数の振幅に一致する複数の波長に変換されるのが有利であり、それにより、波長分割多重化された光信号を形成する。
【００１７】
時分割多重化から波長分割多重化への変換により、波長の空間分布が得られ、それにより、各第２のユニットはそれと関連する波長だけを受信する。このことは、データの安全性を高め、かつ第２のユニットによるデータ受信を単純化する。
【００１８】
本発明は、また、第１のユニットと複数の第２のユニットとの間での光送信のためのシステムにも向けられており、前記第１及び第２のユニットは、受動光ネットワークにより相互接続され、当該システムにおいて、前記第１のユニットは単一波長を有する光信号によって搬送されるデータを送るよう適合された送信器を含み、前記複数の第２のユニットは、複数の異なった波長を有する複数の光信号におけるデータを受信するよう適合された複数の受信器を含み、それにより、前記第２のユニットの各々は、少なくとも１つの特定の波長でそれと関連したデータを受信するよう適合されている。
【００１９】
第１のユニットが、単一波長を有する信号を送るためのただ１つの送信器を含むので、システムのアーキテクチャは、履行するのに非常に簡単である。さらに、該システムは、少なくとも１つの特定の波長を各第２のユニットに関連させるので、最適な安全性及び良好な性能を提供する。
【００２０】
本発明の１つの特徴によれば、前記第１のユニットの送信器によって送られる光信号は、複数の振幅を有する振幅分割多重化された光信号であり、それ故、少なくとも１つの特定の振幅が前記第２のユニットの各々に割り当てられる。
【００２１】
このように、光信号の振幅分割多重化は、種々の振幅と複数の第２のユニットの間で単純かつ即効性の対応を提供する。
【００２２】
システムは、前記第１のユニットによって送られた前記光信号の単一波長を、スペクトル・シフティング（spectral shifting）によって、前記複数の振幅に一致する複数の波長に変換するよう適合された非線形手段を含み、それにより、波長分割多重化された光信号を形成するのが有利である。
【００２３】
このように、非線形手段は、時分割多重化から波長分割多重化への変換を行い、少なくとも１つの特定の波長を各第２のユニットに関連させる。このことは、安全性を高め、かつシステムのアーキテクチャを単純化する。
【００２４】
本発明のもう１つの特徴によれば、当該システムは、前記非線形手段の下流に配置され、かつ前記波長分割多重化された光信号を前記複数の光信号に逆多重化して、それらを前記複数の第２のユニットに送るようにて記号されたディマルチプレクサを含む。
【００２５】
このように、ディマルチプレクサは、各第２のユニットに、特定の波長を有する減衰されない信号を割り付ける。非線形手段の下流に配置されたディマルチプレクサは、非線形手段が、各第２のユニットにアドレスされたデータの出力(power)に比例させて波長をシフトするのを可能とする。
【００２６】
本発明のシステムは、第１のユニットを含む中央局ターミナルと、各々が前記複数の第２のユニットからの１つの第２のユニットを含む複数の顧客ターミナルとを備える。
【００２７】
このように、中央局ターミナルは、特定の波長を各顧客ターミナルに割り付けるのと同じ時刻に単一の波長上で信号を送るためのただ１つの送信器を含む。
【００２８】
本発明は、また、振幅分割多重化された光信号によって搬送され、かつ単一波長を有するデータを送るように適合された送信器と、前記振幅分割多重化された光信号を、スペクトル・シフティング(spectrum shifting)により、波長分割多重化された光信号に変換するよう適合された非線形手段と、を含む光送信中央局ターミナルにも向けられている。
【００２９】
単一波長で光信号を送るための単一の送信器と、波長の空間分布のための線形手段とが充分であるので、設備のアーキテクチャは非常に単純である。
【００３０】
第１の実施形態において、中央局ターミナルは、受信ディマルチプレクサと、各々が前記受信ディマルチプレクサに接続された複数の受信器と、非線形手段及び前記受信ディマルチプレクサ間に配置されたサーキュレータとを含む。
【００３１】
このように、サーキュレータは、中央局ターミナルによって送られかつ受信される光信号を適切にルーティングする(routes)。
【００３２】
第２の実施形態において、中央局ターミナルは、さらなる非線形手段と、前記さらなる非線形手段に接続された受信器と、前記非線形手段及び前記さらなる非線形手段間に配置されたサーキュレータとを含む。
【００３３】
この第２の実施形態は、中央局ターミナルにただ１つの受信器を有するという利点を有する。
【００３４】
第３の実施形態において、中央局ターミナルは、受信器と、送信器及び非線形手段間に配置されたサーキュレータとを含み、前記受信器に接続される。
【００３５】
この第３の実施形態は、中央局ターミナルにただ１つの非線形手段及びただ１つの受信器を有するという利点を有する。
【００３６】
本発明は、また、上述の特徴を有する中央局ターミナルからまたは該ターミナルに特定の波長で光信号によって搬送されるデータを受信または送信するよう適合された受信器／送信器を含む光送信顧客ターミナルにも向けられている。
【００３７】
このように、顧客ターミナルは、それにアドレスされるデータを抽出するための何等かの特定の手段を有する必要がないので、非常に安全かつ非常に単純である。
【００３８】
本発明の他の特徴及び長所は、添付図面を参照して非制限的な説明によって以下に与えられる記載を読むことによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１は、第１のユニット１及び複数の第２のユニット３との間の光送信のための本発明のシステムの大いに概略的な例を示す。第１及び第２のユニットは、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）５によって相互接続される。
【００４０】
第１のユニット１は、複数の第２のユニット３に単一の波長で光信号Ｓによって搬送されるデータを送るための送信器７を含む。複数の第２のユニット３は、複数の異なった波長で複数の光信号Ｓ１、・・・、ＳＮにおけるデータを受信するよう意図された複数の受信器９を含む。この例においては、Ｎは第２のユニット３の数以上の数を示し、それ故、各第２のユニット３は、少なくとも１つの特定の波長でそれと関連したデータを受信するように意図されている、ということに留意されたし。
【００４１】
このように、最適なアーキテクチャで、単一の波長が第１のユニット１によって送られ、少なくとも１つの特定の波長が、各第２のユニット３に割り付けられる。
【００４２】
さらに、第１のユニット１の送信器７によって送られる光信号Ｓは、複数の振幅を有する振幅分割多重化された（amplitude-division multiplexed）光信号であり、少なくとも１つの特定の振幅が、前記第２のユニット３の各々に割り当てられる。
【００４３】
このように、光信号Ｓを振幅分割多重化することは、データを搬送するこの信号Ｓのパルスの明瞭に限定された振幅の各第２のユニット３への即効性の割付けを可能にする。各第２のユニット３に対して意図されたデータは、時分割多重化されているが、各データ・フレームは異なった出力（振幅）で送られる。
【００４４】
図２は、光送信システムの受動光ネットワーク５が、振幅分割多重化を波長分割多重化に変換するよう意図された非線形手段１１を含むということを示す。
【００４５】
非線形手段１１は、第１のユニット１によって送られる光信号の単一の波長を、スペクトル・シフティング（ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｓｈｉｆｔｉｎｇ）によって、複数の振幅の関数として複数の波長に変換する。各フレームの波長は、フレームの光出力（optical power）に依存する量だけ増加する。このように、波長分割多重化された（ＷＤＭ）光信号Ｓ’は、非線形手段１１の出力において形成される。
【００４６】
時分割多重化（ＴＤＭ）から波長分割多重化（ＷＤＭ）への変換は、波長の空間分布を生成し、それにより、各第２のユニットは、それと関連した波長だけを受信する。
【００４７】
光送信システムは、非線形手段１１の下流に配置された低損失の光ディマルチプレクサ１３を含む。このディマルチプレクサ１３は、波長分割多重化された光信号Ｓ’を、複数の光信号Ｓ１、・・・、ＳＮに逆多重化して、それらを複数の第２のユニット３に送るように意図されている。
【００４８】
このように、ディマルチプレクサ１３は、弱く減衰された信号（チャンネルの数とは無関係な損失）を、特定の波長で、各第２のユニット３に割り付ける。非線形手段１１の下流に配置されたディマルチプレクサ１３は、これらの非線形手段１１が、各第２のユニット３に対して意図されたデータ出力に比例して波長をシフトさせるのを可能とする。結果として、各第２のユニット３は、それと関連している波長だけを受信し、このことは、データの安全性を高めかつ受信システムを単純化する。
【００４９】
時分割多重化されたデータは、振幅分割多重化（特定の第２のユニット３に対応する与えられた振幅）もされているので、（ストリームまたは信号Ｓの走行方向に対して）光ディマルチプレクサ１３のすぐ前に置かれた非線形手段１１は、信号Ｓの波長を、それを構成するパルスの振幅に比例してシフトさせる。このように、非線形手段１１の下流で、光ディマルチプレクサ１３のすぐ前で、振幅分割多重化されたデータは、波長分割多重化もされる。
【００５０】
もちろん、非線形手段１１を通過する際に、発生されるスペクトル・シフト(spectrum shift)が、光ディマルチプレクサ１３のスペクトル割付け(spectrum allocations)に対応するということに注意を払わなければならない。
【００５１】
さらに、非線形手段１１によって生成される非線形スペクトル・シフティング効果は、ソリトン自己周波数型(soliton self-frequency shift type)のもの、自己位相変調型のもの、または、同じスペクトル・シフティング効果をもたらす任意の他の型のものであって良い。
【００５２】
ソリトン自己周波数シフト現象は、“ソリトン自己周波数シフトの発見”（１９８６年１０月のＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１１巻、第１０、６５９−６６１頁）において、Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ及びＭｉｔｓｃｈｋｅによって報告された物理現象である。
【００５３】
光ファイバにおいては、基本的なソリトンよりも多くのエネルギを運ぶソリトン型（セカント双曲線プロフィル[secant hyperbolic pforile]）のパルス（例えば、Ｓ）は、非線形圧縮を受ける。もし圧縮係数が充分に高いならば、高いピーク出力のパルスが発生される。時間圧縮は、強いスペクトル拡張（spectrum widening）を誘起し、これは、ラマン拡散（Raman diffusion）がパルス上に作用するのを可能とする。このように、ラマン効果は、パルスのスペクトルを、非線形手段１１の非線形性のレベルに比例した周波数シフトに従属させる。非線形手段１１のソリトン自己周波数シフトによって発生されるスペクトル・シフトは、創成されるパルスのピーク出力に比例するか、もしくはその時間幅に反比例する。ピーク出力が大きければ大きいほど、換言すれば、圧縮係数が高ければ高いほど、周波数シフトは大きい。異なったピーク出力を有する初期のパルスは、従って、非線形圧縮による、そして次に、ソリトン自己周波数シフトによる、異なった波長のパルスを生じさせる。
【００５４】
例として、約８ピコ秒（ｐｓ）で約３３％の時間幅（デューティ・サイクル）のそして１５５０ｎｍに等しい波長λを有するパルスτで、第１のユニット１によって送られる１秒につき４０ギガビット（Ｇｂｉｔ／ｓ）におけるデータ・ストリームもしくは信号Ｓを考慮する。
【００５５】
また、１ワットにつき２．１０−１８平方メートル（ｍ２／Ｗ）に等しい非線形インデックス（non-linear index）ｎ２及び５０平方マイクロメートル（μｍ２）に等しい有効面積Ａｅｆｆのカルコゲナイド・グラス・ファイバ（chalcogenide glass fiber）素子からなる非線形手段をも考慮する。カルコゲナイド・グラス・ファイバの非線形インデックスｎ２は、標準のグラス・ファイバのものよりも非常に高いことに留意されたし。さらに、１キロメートルごとのナノメートルごとの（ｐｅｒ  ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ）１０ピコ秒（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）に等しい波長分散（chromatic dispersion）Ｄのレベルがこのグラス・ファイバのために選ばれることができる。
【００５６】
真空中の光の速度ｃを考慮すると、ソリトンの分散長さＺＤは以下の式で与えられる。
【数１】
2008536390.tif 000003
【００５７】
このように、上のデータによれば、分散長さＺＤは１．６１５５キロメートル（ｋｍ）に等しい。さらに、ソリトン周期Ｚ０は、以下の式で与えられ、
【数２】
2008536390.tif 000004
それ故、この例においては、ソリトン周期Ｚ０は２．５３７７ｋｍに等しい。基本ソリトン(fundamental soliton)のピーク出力Ｐ０は、次に、値
【数３】
2008536390.tif 000005
を有し、それ故、この例においては、ピーク出力Ｐ０は３．８１２４ミリワット（ｍＷ）を有する。対応のパルス・ストリームの平均出力は、次に、１ミリワットに対し−１．５９９１デシベル（ｄＢｍ）に等しい。
【００５８】
さらに、カルコゲナイド・グラス非線形ファイバ（非線形手段１１）におけるピーク出力Ｐｃで幅８ｐｓのパルスの伝播に対応する非線形長さＬＮＬ及び分散長さＬＤは、以下の式で与えられる。
【数４】
2008536390.tif 000006
【００５９】
パルスは、もしそれらのピーク出力Ｐｃが以下の式
【数５】
2008536390.tif 000007
を満足するならば、Ｎ次ソリトン(Nth order soliton)に非常に近いものとして考慮され得ることに留意されたし。
【００６０】
例えば、Ｎ＝２の場合、対応のピーク出力Ｐｃは、次に、値４．９ｍＷを有する。
【数６】
2008536390.tif 000008
【００６１】
非線形手段１１に上述で計算されたピーク出力を有するこれらのパルスを注入すると、これらのパルスの圧縮係数Ｆｃは、以下の式で与えられる。
【数７】
2008536390.tif 000009
【００６２】
この圧縮を得るために必要なファイバの長さＬｏｐｔは、従って、値
【数８】
2008536390.tif 000010
を有し、すなわち、Ｎ＝２の場合、
【数９】
2008536390.tif 000011
である。
【００６３】
圧縮係数は、従って、約８であり（圧縮後のパルスの幅は１ｐｓに等しい）、そして該圧縮を得るために必要なカルコゲナイド・グラス・ファイバの長さは、１１００メートル（ｍ）に等しい。
【００６４】
パルスの非線形圧縮のこの段階の後には、ソリトン自己周波数シフト効果によるパルスのスペクトル・シフティングが続く。ソリトン自己周波数シフトによって発生される単位長さあたりのスペクトル・シフトｄω０／ｄｚは、以下の式で与えられる（Ｊ．Ｐ．Ｇｏｒｄｏｎによる“ソリトン自己周波数シフトの理論［Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｈｉｆｔ］”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１０，６６２頁〜６６４頁、１９８６年１０月）
【数１０】
2008536390.tif 000012
ここに、ω０は、ソリトンの正規化された周波数であり、αＲは、使用されるファイバのラマン減衰の係数であり、そしてΩはソリトン・ユニットにおけるスペクトル偏差である。これは、以下の式によってファイバのラマン利得ＧＲに連結される。
【数１１】
2008536390.tif 000013
ここに、νは、テラヘレツ（ＴＨｚ）における周波数シフトである。
【００６５】
カルコゲナイド・グラス・ファイバ（非線形手段１１）は、シリカ・グラス・ファイバのものよりも約７００倍大きいラマン効力（Raman efficacy）を有することが知られている。シリカ・ファイバのラマン利得ＧＲのピーク値は、１ワットにつき１．１０−１３であり、従って、カルコゲナイド・グラス・ファイバのピーク値は、７．１０−１１程度である。ピークにおいて、ラマン減衰係数αＲは、従って、以下のように書かれ得る。
【数１２】
2008536390.tif 000014
すなわち、数値としては、
【数１３】
2008536390.tif 000015
である。
【００６６】
本当の単位に戻すと、式（４）は、従って、
【数１４】
2008536390.tif 000016
となる。何故ならば、
【数１５】
2008536390.tif 000017
だからである。
【００６７】
ラマン利得ピークは、ポンプから１３．２ＴＨｚに等しい周波数ΔνＭａｘで生じると仮定している。式（８）は以下のように書かれ得る。
【数１６】
2008536390.tif 000018
何故ならば、
【数１７】
2008536390.tif 000019
だからである。
【００６８】
式（１０）は、次に、
【数１８】
2008536390.tif 000020
となる。
【００６９】
波長λをｎｍで表現し、波長分散Ｄをｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）で表現し、光の速度ｃを１秒ごとのメートル（ｍ／ｓ）で表現し、ΔνＭａｘをＴＨｚで表現し、そして、τをｐｓで表現すれば、式（１２）は、
【数１９】
2008536390.tif 000021
となる。
【００７０】
（８ｐｓの幅で第１のユニット１によって発生される）圧縮された１ｐｓパルスτに対して、ファイバの１キロメートルごとに０．７６ＴＨｚのシフト（ほぼ６ｍｎ）が得られる。（圧縮のために必要な１１００ｍを含む）全体で６ｋｍのファイバの終りにおいては、３．８ＴＨｚのシフト（約３０ｎｍ）があるであろう。
【００７１】
図３は、例として、第１のユニット１を含む中央局ターミナル１５と、各々が１つの第２のユニット３を含む複数の顧客（もしくは加入者）ターミナル１７とを備えた光送信システムを示す。
【００７２】
さらに、１つまたは２つ以上の第２のユニット３は、中央局ターミナル１５に含まれることができ、そして、第１のユニット１は、顧客ターミナル１７に含まれることができる、ということに留意されたし。
【００７３】
ＰＯＮ型ネットワークを有する図３からのシステムは、４０の顧客（または加入者）ターミナル１７を含み、かつ顧客ターミナル１７ごとのビット・レートは、１Ｇｂｉｔ／ｓであるということを考慮し、次に、３．８から４．９ｍＷまで配分されたフレームの４０の（ピーク）出力値を考慮すると、３０ｎｍのバンド（帯域）、すなわち１００ＧＨｚごとにほぼ１波長、に渡って、（４０の顧客ターミナル１７に行く）４０のダウンリンク波長を配分することが可能である。
【００７４】
光ディマルチプレクサ１３の下流のビット・レートが単に１Ｇｂｉｔ／ｓである場合、１ｐｓパルスの光検出（光検波）は何等特別な問題を生じないということに留意されたし。ここでの目的はパルスを分析することに成功することではなく、“０”から“１”を識別することであるので、従って、超高速検出器は必要でない。
【００７５】
さらに、ソリトン自己周波数シフトが充分に蓄積されない場合にのみ（換言すれば、非線形ファイバが短すぎる場合に）、ＷＤＭチャンネル間のクロストークが重要である。
【００７６】
しかしながら、標準のファイバにおけるパルスの増幅無しでの数百メートルに渡る伝播（パルスがファイバに入る際に１ｐｓの幅を有するならば１４ｍに等しい分散長さ）は、パルスを拡張し（ソリトン伝播を非安定化する）かつスペクトルを圧縮する効果を有し、それ故、何等重要なクロストークまたは干渉はディマルチプレクサ１３において観察されない。
【００７７】
上述の数値例は、全体的に合理的であるディマルチプレクサ１３の種々のパラメータのための大きさの程度でもって、４０Ｇｂｉｔ／ｓのデータ・ストリームのスペクトル逆多重化のためのソリトン自己周波数シフトの効力を示している。
【００７８】
このように、本発明は、ＰＯＮ型ネットワーク・アーキテクチャの２つの型の利点を両立させる。換言すれば、中央局ターミナル１５は、単一波長を送り、低損失の光ディマルチプレクサは、各加入者が彼等に対して特定である１つの波長と関連するように、ネットワークにおいて履行される。
【００７９】
図４乃至図６は、図３からの中央局ターミナルの種々の実施形態を示す。
【００８０】
これらの実施形態において、光送信中央局ターミナル１１５、２１５、３１５は、単一波長において振幅分割多重化された光信号Ｓを送るよう意図された送信器７と、振幅分割多重化された光信号Ｓを波長分割多重化された光信号Ｓ’にスペクトル・シフティングによって変換するよう意図された非線形手段１１とを含む。
【００８１】
単一の送信器７は、波長の空間分布のための非線形手段１１で単一の波長を有する光信号を送るために充分であるので、設備のアーキテクチャは非常に単純である。
【００８２】
さらに、光送信顧客ターミナル１７は、光送信中央局ターミナル１１５、２１５、３１５からまたはそれらへ特定の波長における光信号Ｓｉによって運ばれるデータを受信するまたは送信するように意図された送受信器１９を含む。このように、各顧客ターミナル１７は、それのために意図されたデータを抽出するための専用の手段を用いる必要がないので、非常に安全であり、かつ非常に単純である。
【００８３】
図４は、中央局ターミナル１１５が、受信ディマルチプレクサ２１と、受信ディマルチプレクサ２１に接続された複数の受信器１０９と、非線形手段１１及び受信ディマルチプレクサ１９間に配置されたサーキュレータ２３とを含むという第１の実施形態を示す。このように、サーキュレータ２１は、中央局ターミナル１１５によって適切に送信されかつ受信される光信号Ｓ’をルーティングすることができる。
【００８４】
図４の例において、ＴＤＭ−ＷＤＭ変換は、（顧客ターミナル１７に行く）ダウンリンク光信号に関している。（顧客ターミナル１７から）中央局ターミナル１１５に行くデータの場合、ネットワークは、波長分割多重化―逆多重化を用いた標準ＷＤＭ  ＰＯＮ型のネットワークであって良い。非線形手段１１と受信光ディマルチプレクサ１９との間に置かれたサーキュレータ２１は、ダウンリンク及びアップリンクのトラフィックを適切にルーティングする（ｒｏｕｔｅｓ）。
【００８５】
図５は、中央局ターミナル２１５が、さらなる非線形手段２１１と、これらのさらなる非線形手段２１１に接続された受信器２０９と、非線形手段１１及びさらなる非線形手段２１１間に配置されたサーキュレータ２３とを含む第２の実施形態を示す。
【００８６】
アップリンク・ストリーム上にさらなる非線形手段２１１を設けることは、中央局ターミナル２１５にただ１つの受信器２０９を用いることを可能とする。さらなる非線形手段２１１は、最も高い波長を有するアップリンク・チャンネルのものよりも僅かに高い単一の波長に種々のチャンネルを再チューニングする（ｒｅｔｕｎｅ）。波長が周波数に関して満足に再チューニングされ得るように、出力においてフレームを送ることが各顧客ターミナル１７において当然必要である。アップリンク信号が時間において正確にインターリーブされるようにアップリンク信号を送る際に良好な同期が与えられるならば、この第２の実施形態の利点は、中央局ターミナル２１５にただ１つの受信器２０９を有することである。
【００８７】
図６は、中央局ターミナル３１５が、受信器３０９と、該受信器３０９に接続されたサーキュレータ２３とを含む第３の実施形態を示す。この実施形態において、サーキュレータ２３は、送信器７と、非線形手段１１との間に配置されている。
【００８８】
このように、この第３の実施形態においては、同じ非線形手段１１が、ダウンリンク・ストリーム及びアップリンク・ストリーム上で動作する。中央局ターミナル３１５（ダウンリンク・ストリームに関して）及び顧客ターミナル１７（アップリンク・ストリームに関して）において、発生されたスペクトル・シフトが、（アップリンク・ストリームに対しては）ディマルチプレクサ１３の図に正しく対応し、（ダウンリンク・ストリームに対しては）単一の搬送波長の図に正しく対応するように、種々のフレームの正確な出力分割多重化を適用することが必要である。顧客ターミナル１７におけるアップリンク・フレームの時間同期も必要である。
【００８９】
図４乃至６の実施形態では、異なった距離に配置された顧客を接続するためにフレーム出力が異なっているという事実を利用することも可能である。中央局ターミナル１１５、２１５、３１５の近辺の顧客は、一層低い出力（一層短い波長）のフレームからの波長と関連している。遠くにいる顧客は、一層高い出力（一層長い波長）のフレームからの波長によって接続される。このすべては、ダウンリンク・ストリームに対しては中央局ターミナル１１５、２１５、３１５において、そしてアップリンク・ストリームに対しては顧客ターミナル１７において管理され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】受動光ネットワークにより相互接続された第１のユニットと複数の第２のユニットとの間の、本発明による光送信システムの大いに概略的な例を示す図である。
【図２】図１からの光送信システムの一実施形態を示す図である。
【図３】中央局ターミナルと複数の顧客ターミナルとの間の、図１からの光送信システムの一例を示す図である。
【図４】図３からの中央局の１つの実施形態を示す図である。
【図５】図３からの中央局のもう１つの実施形態を示す図である。
【図６】図３からの中央局のさらにもう１つの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１      第１のユニット
３      第２のユニット
５      受動光ネットワーク
７      送信器
９      受信器
１１      非線形手段
１３      ディマルチプレクサ
１５      中央局ターミナル
１７      顧客ターミナル
１９      送受信器
２１      受信ディマルチプレクサ
２３      サーキュレータ
１０９      受信器
１１５      光送信中央局ターミナル
２０９      受信器
２１１      さらなる非線形手段
２１５      光送信中央局ターミナル
３０９      受信器
３１５      光送信中央局ターミナル
【図１】
2008536390.tif 000022
【図２】
2008536390.tif 000023
【図３】
2008536390.tif 000024
【図４】
2008536390.tif 000025
【図５】
2008536390.tif 000026
【図６】
2008536390.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月10日(2007.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動光アクセス・ネットワーク（５）によって相互接続された中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）及び複数の顧客ターミナル（１７）間のダウンリンク及びアップリンク・データ・トラフィックを送信する光送信方法であって、
前記中央局ターミナルが、複数の振幅を含みかつ前記複数の顧客ターミナル（１７）に対し単一の波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送るステップと、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）が、前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）によって送られた前記光信号（Ｓ）を、スペクトル・シフティングによって、前記複数の振幅に従った複数の波長に変換するステップと、それにより、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成し、それ故、前記データは、複数の異なった波長における複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で前記複数の顧客ターミナル（１７）によって受信され、前記顧客ターミナル（１７）の各々は、少なくとも１つの特定の波長でそれと関連したデータを受信し、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）及び前記複数の顧客ターミナル（１７）間で前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングするステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
スペクトル・シフティングによる前記変換は、ソリトン自己周波数シフト型の非線形効果によって行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
受動光アクセス・ネットワーク（５）により相互接続された複数の顧客ターミナル（１７）とのダウンリンク及びアップリンク・データ・トラフィックを提供するために適切な光送信中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）であって、前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）は、
前記複数の顧客ターミナル（１７）に複数の振幅を有しかつ単一波長を有する振幅分割多重化された光信号（Ｓ）によって搬送されるデータを送るための送信器（７）と、
前記光信号（Ｓ）の単一波長を、スペクトル・シフティングにより、前記複数の振幅に従って複数の波長に変換し、それにより、波長分割多重化された光信号（Ｓ’）を形成し、それ故、前記データは、複数の異なった波長における複数の光信号（Ｓ１、・・・、ＳＮ）で前記複数の顧客ターミナル（１７）によって受信されるための少なくとも１つの非線形手段（１１）と、
前記中央局ターミナル（１１５、２１５、３１５）と前記複数の顧客ターミナル（１７）との間で前記ダウンリンク及びアップリンク・トラフィックをルーティングするためのサーキュレータ（２３）と、
を含むことを特徴とするターミナル。
【請求項４】
前記少なくとも１つの非線形手段（１１）は、非線形ソリトン自己周波数シフト効果により、前記振幅変調された単一波長の光信号（Ｓ）を前記波長分割多重化された光信号（Ｓ’）に変換するために適切であることを特徴とする請求項３に記載のターミナル。
【請求項５】
前記サーキュレータ（２３）は、前記少なくとも１つの非線形手段（１１）と、受信ディマルチプレクサ（２１）との間に配置され、該受信ディマルチプレクサ（２１）は、複数の受信器（１０９）に接続されることを特徴とする請求項３または４に記載のターミナル。
【請求項６】
当該ターミナルは、第１及び第２の非線形手段（１１、２１１）を含み、第１の非線形手段（１１）は、前記送信器（７）及び前記サーキュレータ（２３）間に位置し、前記第２の非線形手段（２１１）は、前記サーキュレータ（２３）及び受信器ユニット（２０９）間に位置することを特徴とする請求項３または４に記載のターミナル。
【請求項７】
前記サーキュレータ（２３）は、前記送信器（７）及び前記少なくとも１つの非線形手段（１１）間に配置され、前記サーキュレータ（２３）は、受信器（３０９）に接続されていることを特徴とする請求項３または４に記載のターミナル。
【国際調査報告】
2008536390.tif 000028
2008536390.tif 000029
2008536390.tif 000030
2008536390.tif 000031
2008536390.tif 000032
2008536390.tif 000033