(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号を分岐して第１の分岐ＷＤＭ光信号および第２の分岐ＷＤＭ光信号を生成する光分岐器と、
前記第１の分岐ＷＤＭ光信号および前記第２の分岐ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる角度で入射されるように、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号および前記第２の分岐ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記ＷＤＭ光信号に多重化されている光チャネルの波長間隔と、前記光フィルタの透過率が波長に対して変化する周期とは、ほぼ同じであり、
前記光フィルタの透過率のピークが、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号の各波長チャネルのスペクトルの中心に対して第１の波長だけシフトするように、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号の入射角が設定され、
前記光フィルタの透過率のピークが、前記第２の分岐ＷＤＭ光信号の各波長チャネルのスペクトルの中心に対して前記第１の波長と異なる第２の波長だけシフトするように、前記第２の分岐ＷＤＭ光信号の入射角が設定される
ことを特徴とするフロントエンド装置。
【請求項２】
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる複数の角度で入射されるように、前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記光学機構は、
前記ＷＤＭ光信号を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器から出力される複数の光ビームを前記光フィルタに導くレンズと、を有し、
前記光分岐器から出力される複数の光ビームは、前記レンズの異なる位置に導かれる
ことを特徴とするフロントエンド装置。
【請求項３】
前記光分岐器と前記レンズとの間に、前記光分岐器から出力される複数の光ビームをそれぞれ前記レンズに導く光導波路をさらに有する
ことを特徴とする請求項２に記載のフロントエンド装置。
【請求項４】
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる複数の角度で入射されるように、前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記光学機構は、
前記ＷＤＭ光信号を分岐する分岐光導波路と、
前記分岐光導波路から出力される複数の光ビームを前記光フィルタに導くレンズと、を有し、
前記分岐光導波路から出力される複数の光ビームは、前記レンズの異なる位置に導かれる
ことを特徴とするフロントエンド装置。
【請求項５】
前記光学機構は、前記ＷＤＭ光信号を複数の進行方向に出射または反射する波面拡散素子を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のフロントエンド装置。
【請求項６】
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号を平行光ビームで前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記光フィルタは、平行光ビームで導かれてくる前記ＷＤＭ光信号の一部が入射される角度と、平行光ビームで導かれてくる前記ＷＤＭ光信号の他の一部が入射される角度とが異なるように構成されている
ことを特徴とするフロントエンド装置。
【請求項７】
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド回路と、
前記フロントエンド回路の出力信号から、前記複数の光信号にそれぞれ重畳されている重畳信号を検出する検出器と、を有し、
前記フロントエンド回路は、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号を分岐して第１の分岐ＷＤＭ光信号および第２の分岐ＷＤＭ光信号を生成する光分岐器と、
前記第１の分岐ＷＤＭ光信号および前記第２の分岐ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる角度で入射されるように、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号および前記第２の分岐ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記ＷＤＭ光信号に多重化されている光チャネルの波長間隔と、前記光フィルタの透過率が波長に対して変化する周期とは、ほぼ同じであり、
前記光フィルタの透過率のピークが、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号の各波長チャネルのスペクトルの中心に対して第１の波長だけシフトするように、前記第１の分岐ＷＤＭ光信号の入射角が設定され、
前記光フィルタの透過率のピークが、前記第２の分岐ＷＤＭ光信号の各波長チャネルのスペクトルの中心に対して前記第１の波長と異なる第２の波長だけシフトするように、前記第２の分岐ＷＤＭ光信号の入射角が設定される
ことを特徴とする重畳信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光分岐挿入装置および／または波長クロスコネクトを備えるフォトニックネットワークが提案および開発されている。光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）は、ＷＤＭ光信号から所望の波長の光信号を分岐してクライアントに導き、また、任意の波長のクライアント信号をＷＤＭ光信号に挿入することができる。波長クロスコネクト（ＷＸＣ：Wavelength Cross ConnectまたはＰＸＣ:Photonic Cross Connect）は、電気信号に変換することなく、光信号のルートを波長ごとに制御することができる。
【０００３】
上述のようなフォトニックネットワークにおいては、同一の波長を使用する複数の光パス（ここでは、波長パス）が設定されることがある。このため、ネットワークを確実に構築および運用するために、例えば、光パスを識別する情報を含む監視信号を光信号に重畳して伝送する方式が提案されている。この場合、フォトニックネットワーク上の光ノード装置（ここでは、光分岐挿入装置、波長クロスコネクトなど）は、光信号に重畳されている監視信号を検出する機能を備える。そうすると、光ノード装置において、各光パスを確実に識別することができるので、光ファイバを誤ったポートに接続する等の障害を監視および／または検出することが可能となる。
【０００４】
上述の監視信号は、例えば、周波数変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）で光信号に重畳される。ここで、ＷＤＭ伝送システムにおいては、ＷＤＭ光信号の各チャネルの光信号に監視信号を重畳することができる。
【０００５】
図１は、各チャネルの光信号に重畳されている監視信号を検出する方法を説明する図である。この例では、ＷＤＭ光信号のチャネルは、一定の間隔で配置される。図１に示す例では、チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、．．．は、50GHz間隔で配置されている。
【０００６】
光受信器は、各チャネルの帯域の一部を透過させる光フィルタを有する。図１では、光フィルタは、透過帯域Ｆ１〜Ｆ４を有する。透過帯域Ｆ１は、チャネルＣＨ１の帯域の一部を透過させる。同様に、透過帯域Ｆ２〜Ｆ４は、それぞれチャネルＣＨ２〜ＣＨ４の帯域の一部を透過させる。そして、この光フィルタの出力を、受光器を用いて電気信号に変換することにより、各チャネルの光信号に重畳されている監視信号が得られる。
【０００７】
このように、光フィルタを用いて各チャネルの帯域の一部を抽出することにより、各光信号に重畳されている監視信号が検出される。よって、ＷＤＭ光信号のチャネルが一定の間隔で配置されている場合には、波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタを用いて、複数の光信号にそれぞれ重畳されている監視信号を同時に検出できる。図１に示す例では、50GHz間隔で透過特性が変化する光フィルタが使用される。
【０００８】
なお、関連技術として、光信号の一部を検出デバイスにリダイレクトするために、ブレーズドブラッググレーティングの特性を使用する光モニタが提案されている（例えば、特許文献１）。また、特許文献２には、他の関連技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１９５０９７号公報
【特許文献２】特開平４−２１２１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年のＷＤＭ伝送システムでは、互いにビットレートの異なるチャネルが混在することがある。ここで、光信号の帯域幅は、ビットレートに依存する。すなわち、ビットレートが高い光信号の帯域幅は広く、ビットレートが低い光信号の帯域幅は狭い。
【００１１】
図２は、ビットレートの異なる光信号および対応する透過帯域について説明する図である。なお、図２（ａ）に示す光信号のビットレートは、図２（ｂ）に示す光信号のビットレートよりも低い。したがって、図２（ａ）に示す光信号の帯域幅は、図２（ｂ）に示す光信号の帯域幅よりも狭い。
【００１２】
ここで、周波数変調で光信号に重畳された監視信号を感度よく検出するためには、光フィルタの透過帯域は、対応する光信号のスペクトルの変化が急峻な領域に配置されることが好ましい。このため、光信号の帯域幅が狭い場合は、図２（ａ）に示すように、光信号に対する透過帯域のオフセット周波数ΔＦ（光信号の中心周波数ｆcと透過帯域の中心周波数との差分）は小さくなる。一方、光信号の帯域幅が広い場合は、図２（ｂ）に示すように、光信号に対する透過帯域のオフセット周波数ΔＦは、大きくなる。よって、ビットレートの異なるチャネルが混在するＷＤＭ伝送システムにおいては、光信号が一定の間隔で配置されている場合であっても、周期的に透過帯域を有する光フィルタを用いて監視信号を感度よく検出できないことがある。
【００１３】
図３に示す例では、光信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４のビットレートが100Gbit/sであり、光信号ＣＨ３のビットレートが10Gbit/sである。また、光フィルタの透過帯域Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ、光信号ＣＨ１〜ＣＨ４の一部の帯域を透過させる。さらに、光信号ＣＨ１〜ＣＨ４は、50GHz間隔で配置されている。この場合、透過帯域Ｆ１、Ｆ２の間隔は、50GHzである。しかし、透過帯域Ｆ２、Ｆ３の間隔は、50GHzよりも狭くなる。一方、透過帯域Ｆ３、Ｆ４の間隔は、50GHzよりも広くなる。このように、異なるビットレートが混在する場合、各光信号に重畳されている監視信号を感度よく検出するためには、光フィルタの透過帯域の設定が複雑である。
【００１４】
なお、上述の問題は、ＷＤＭ伝送システム中にビットレートの異なる光信号が混在している場合だけでなく、例えば、ＷＤＭ伝送システム中に変調方式の異なる光信号が混在している場合にも発生し得る。
【００１５】
本発明の目的は、ＷＤＭ光信号の複数の光信号にそれぞれ重畳されている重畳信号を感度よく検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の１つの態様のフロントエンド装置は、重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信する。このフロントエンド装置は、波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、前記ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる複数の角度で入射されるように、前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
上述の態様によれば、ＷＤＭ光信号の複数の光信号にそれぞれ重畳されている重畳信号を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】各チャネルの光信号に重畳されている監視信号を検出する方法を説明する図である。
【図２】ビットレートの異なる光信号および対応する透過帯域について説明する図である。
【図３】従来技術の課題を説明する図である。
【図４】ＷＤＭ光信号を送信する送信器の構成を示す図である。
【図５】周波数変調重畳について説明する図である。
【図６】光信号に重畳されている重畳信号を検出する方法を説明する図である。
【図７】光信号のスペクトラムを示す図である。
【図８】第１の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す図である。
【図９】エタロンフィルタの透過特性を示す図（その１）である。
【図１０】エタロンフィルタの透過特性を示す図（その２）である。
【図１１】エタロンフィルタによるフィルタリングについて説明する図である。
【図１２】光信号に重畳されている信号を検出する検出器の実施例（その１）を示す図である。
【図１３】光信号に重畳されている信号を検出する検出器の実施例（その２）を示す図である。
【図１４】光信号に重畳されている信号を検出する検出器の実施例（その３）を示す図である。
【図１５】第１の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す図である。
【図１６】第１の実施形態のフロントエンド装置の他の変形例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す図である。
【図１８】第２の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す図である。
【図１９】第３の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す図である。
【図２０】第３の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す図である。
【図２１】第４の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す図である。
【図２２】第４の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す図である。
【図２３】保持機構の実施例を示す図（その１）である。
【図２４】保持機構の実施例を示す図（その２）である。
【図２５】保持機構の実施例を示す図（その３）である。
【図２６】保持機構の実施例を示す図（その４）である。
【図２７】エタロンフィルタの近傍の温度を制御するための構成を示す図である。
【図２８】第７の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態のフロントエンド装置（または、フロントエンド回路）は、ＷＤＭ伝送システムにおいて使用される。すなわち、フロントエンド装置は、ＷＤＭ光信号を伝送する装置（ノード装置、光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer）、クロスコネクト（ＷＸＣ：Wavelength Cross Connect、ＰＸＣ：Photonic Cross Connect）など）に設けられ、ＷＤＭ光信号を受信する。ＷＤＭ光信号は、この実施例では、それぞれ周波数変調で監視信号が重畳されている複数の光信号を含むものとする。
【００２０】
図４は、ＷＤＭ光信号を送信する送信器の構成を示す。図４に示す送信器１００は、光送信器１０１−１〜１０１−ｎおよびマルチプレクサ１０２を有する。
各光送信器１０１−１〜１０１−ｎは、入力データ列でキャリア光を変調することによって光信号を生成する。ここで、光送信器１０１−１〜１０１−ｎが使用するキャリア光の波長λ１〜λｎ（すなわち、光周波数）は、互いに異なっている。また、光信号を送信する光送信器１０１−１〜１０１−ｎには、対応する監視信号１〜ｎが与えられる。監視信号は、特に限定されるものではないが、波長パスを識別するパスＩＤを表すことができる。パスＩＤは、例えば、ＷＤＭ伝送システムを管理するネットワーク管理システムにより割り当てられる。
【００２１】
監視信号は、例えば、所定長のコードである。この場合、各波長パスを識別するコードは、互いに直交している。また、監視信号は、互いに異なる周波数のトーン信号であってもよい。トーン信号は、特に限定されるものではないが、例えば、正弦波信号である。なお、監視信号の速度（コードのビットレート、トーン信号の周波数など）は、データ列の速度と比較して十分に低速である。
【００２２】
光送信器１０１−１〜１０１−ｎは、周波数変調で光信号に監視信号を重畳する。すなわち、光送信器１０１−１〜１０１−ｎは、周波数変調で監視信号が重畳された光信号を出力する。そして、マルチプレクサ１０２は、光送信器１０１−１〜１０１−ｎから出力される光信号を多重化してＷＤＭ光信号を生成する。上記構成の送信器により、監視信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号が生成される。なお、監視信号は、光信号に重畳される重畳信号の一例である。
【００２３】
光送信器１０１−１〜１０１−ｎによる主信号データ列の変調方式は、互いに同じでなくてもよい。例えば、光送信器１０１−１がＱＰＳＫ変調光信号を送信し、光送信器１０１−２が１６ＱＡＭ変調光信号を送信してもよい。また、光送信器１０１−１〜１０１−ｎから出力される光信号のシンボルレートまたはビットレートは、互いに同じでなくてもよい。
【００２４】
図５は、周波数変調重畳について説明する図である。図５は、時刻Ｔ０、Ｔ１〜Ｔ４における光送信器の時間分解出力スペクトルを示している。各時刻における光スペクトルの広がりは、主信号データ列による変調に従って生じるスペクトル広がりを表す。光スペクトルの幅および形状は、変調方式および変調速度に依存する。
【００２５】
光送信器から出力される光信号には、周波数変調でパスＩＤを表わす監視信号が重畳されている。図５に示す例では、パスＩＤはデジタルコードであり、時刻Ｔ１〜Ｔ４において光信号に重畳されるパスＩＤコードは「０１１０」である。また、光送信器が使用するキャリア光の中心周波数はｆ１であるものとする。
【００２６】
なお、図５は説明のための模式的な図であり、光信号スペクトル幅に較べて、周波数シフトΔfを実際より大きく図示している。特に、ＱＰＳＫなどのように位相変調を含む変調方式で主信号にデータを載せている場合には、実際の周波数シフトΔfは、光信号スペクトルに較べて小さい。
【００２７】
時刻Ｔ０においては、光信号にパスＩＤコードが重畳されていない。この場合、光送信器は、光信号の周波数をシフトさせない。したがって、時刻Ｔ０に出力される光信号のスペクトルの中心は、ｆ１である。
【００２８】
時刻Ｔ１においては、光信号に「０」が重畳される。この場合、この実施例では、光送信器は、光信号の周波数を−Δｆだけシフトさせる。したがって、時刻Ｔ１に出力される光信号のスペクトルの中心は、ｆ１−Δｆである。
【００２９】
時刻Ｔ２においては、光信号に「１」が重畳される。この場合、この実施例では、光送信器は、光信号の周波数を＋Δｆだけシフトさせる。したがって、時刻Ｔ２に出力される光信号のスペクトルの中心は、ｆ１＋Δｆである。同様に、時刻Ｔ３に出力される光信号のスペクトルの中心はｆ１＋Δｆであり、時刻Ｔ４に出力される光信号のスペクトルの中心はｆ１−Δｆである。
【００３０】
周波数シフトΔｆは、キャリア光の周波数と比較して十分に小さい。また、Δｆは、ＷＤＭ伝送システムの隣接チャネルと干渉しないように決定される。たとえば、ITU-Tで規定されている50GHz/100GHz周波数グリッド上に波長チャネルが配置されるＷＤＭ伝送システムにおいては、Δｆは、特に限定されるものではないが、1MHz〜1GHz程度とする。ただし、Δｆが小さすぎると、受信器において監視信号の検出感度が低くなる。したがって、Δｆは、隣接チャネルとの干渉および検出感度を考慮して決定することが好ましい。
【００３１】
図５に示す例では、監視信号が「０」および「１」であるときの周波数シフトがそれぞれ「−Δｆ」および「＋Δｆ」であるが、本発明は、この方式に限定されるものではない。例えば、監視信号が「０」および「１」であるときの周波数シフトがそれぞれ「＋Δｆ」および「−Δｆ」であってもよい。また、監視信号が「０（または、１）」であるときに周波数シフトをゼロとし、監視信号が「１（または、０）」であるときに光周波数をシフトさせてもよい。さらに、４値の周波数位相シフトキーイングを実現する場合には、２ビットの監視信号「００」「０１」「１０」「１１」に対して、周波数シフトとして、それぞれ「−Δｆ」「−０．５Δｆ」「＋０．５Δｆ」および「＋Δｆ」などを割り当てるようにしてもよい。さらに、２値または４値以外の多値周波数位相シフトキーイングを用いて監視信号を光信号に重畳してもよい。
【００３２】
なお、図５に示す実施例では監視信号がデジタル信号であるが、監視信号がアナログ信号である場合も、光周波数をシフトさせる方法は実質的に同じである。ただし、監視信号がアナログ信号である場合は、周波数シフト量は、離散的ではなく、連続的に変化する。
【００３３】
図６は、光信号に重畳されている信号（上述の例では、監視信号）を検出する方法を説明する図である。ここで、図６は、ＷＤＭ光信号に含まれている１つの光信号のスペクトル、及びその光信号に対応して設けられた透過帯域を示している。透過帯域Ｐは、光フィルタによって提供される。また、ｆcは、監視信号が重畳されていないときの光信号の中心周波数を表す。
【００３４】
透過帯域Ｐは、図６（ａ）に示すように、対応する光信号のスペクトルの一部を抽出するように配置される。この例では、透過帯域Ｐは、周波数ｆcの近傍に設定されている。すなわち、この例では、オフセット周波数ΔＦ１は小さい。なお、透過帯域Ｐの中心周波数は、図６（ａ）〜図６（ｃ）において実質的に一定である。
【００３５】
図６（ｂ）は、光信号に「０」が重畳されている状態を示している。この場合、光信号の中心周波数は、ｆc−Δｆである。そうすると、光フィルタを通過する光を受光器に導くと、斜線領域Ｓ(0)の面積に対応する電流が生成される。
【００３６】
図６（ｃ）は、光信号に「１」が重畳されている状態を示している。この場合、光信号の中心周波数は、ｆc＋Δｆである。そうすると、光フィルタを通過する光を受光器に導くと、斜線領域Ｓ(1)の面積に対応する電流が生成される。
【００３７】
このように、光信号に重畳されている信号の値に応じて、受光器により生成される電流が変化する。図６に示す例では、光信号に「０」が重畳されているときに生成される電流は小さく、光信号に「１」が重畳されているときに生成される電流は大きい。よって、受光器により生成される電流に基づいて、光信号に重畳されている信号（ゼロまたは１）を判定することができる。或いは、受光器により生成される電流を電圧に変換し、その電圧を所定の閾値と比較することによって、光信号に重畳されている信号（ゼロまたは１）を判定することができる。
【００３８】
ところで、光信号のビットレートが高くなると、その光信号の帯域幅（或いは、スペクトルの幅）が広くなる。このため、光信号のビットレートが異なる場合には、光フィルタの透過帯域の配置を変えることが好ましい。
【００３９】
図７（ａ）は、10Gbit/sのＮＲＺオンオフキーイング信号のスペクトラムを示す。また、図７（ｂ）は、112Gbit/sの偏波多重ＱＰＳＫ信号のスペクトラムを示す。このように、光信号のスペクトラムの形状は、変調方式に依存する。したがって、光信号に重畳されている信号の検出感度を高くするためには、光信号の変調方式に応じて透過帯域Ｐの配置を適切に設定することが好ましい。
【００４０】
このように、光信号に重畳されている信号の検出感度を高くするためには、対応する光信号のビットレートに応じて、透過帯域Ｐのオフセット周波数ΔＦが適切に設定されることが好ましい。さらに、透過帯域Ｐのオフセット周波数ΔＦは、対応する光信号のビットレートだけでなく、対応する光信号の変調方式にも応じて設定されることが好ましい。
【００４１】
＜第１の実施形態＞
図８は、第１の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す。第１の実施形態のフロントエンド装置１は、光分岐器１１、レンズ１２、エタロンフィルタ１３、レンズ１４、受光器１５を有する。フロントエンド装置１には、ＷＤＭ光信号が入力される。ＷＤＭ光信号は、図４を参照しながら説明したように、それぞれ周波数変調で監視信号が重畳されている複数の光信号を含む。
【００４２】
光分岐器１１は、複数の出力ポートを有し、入力ＷＤＭ光信号を分岐して各出力ポートを介して出力する。すなわち、光分岐器１１から光ビーム１〜Ｎが出力される。Ｎは、光分岐器の出力ポートの数であり、２以上の整数である。各光ビーム１〜Ｎは、入力ＷＤＭ光信号を分岐することによって得られるＷＤＭ光信号である。また、光ビーム１〜Ｎのパワーは、特に限定されるものではないが、互いに同じまたはほぼ同じであることが好ましい。
【００４３】
図８においては、２つの光ビーム（光ビーム１および光ビームＮ）のみが描かれている。光ビーム１は、実線で表されている。また、光ビームＮは、破線で表されている。
光ビーム１〜Ｎは、レンズ１２に導かれる。このとき、光ビーム１〜Ｎは、レンズ１２の異なる位置に導かれる。なお、光ビーム１〜Ｎは、この例では、自由空間伝搬により、レンズ１２に導かれる。
【００４４】
レンズ１２は、光ビーム１〜Ｎをエタロンフィルタ１３に導く。レンズ１２は、たとえば、コリメートレンズである。この場合、各光ビーム１〜Ｎは、コリメートレンズ１２によって平行光ビームに変換されてエタロンフィルタ１３に導かれる。ここで、光分岐器１１から出射される光ビーム１〜Ｎは、レンズ１２の異なる位置に入射されている。このため、光ビーム１〜Ｎは、異なる角度でエタロンフィルタ１３に入射される。このように、光分岐器１１およびレンズ１２を含む光学機構は、ＷＤＭ光信号を分岐することによって得られる複数の光ビーム１〜Ｎがエタロンフィルタ１３に互いに異なる角度で入射されるように、ＷＤＭ光信号をエタロンフィルタ１３に導く。
【００４５】
エタロンフィルタ１３は、周波数（または、波長）に対して周期的な透過特性を有する光フィルタの一例である。すなわち、エタロンフィルタ１３の透過率は、周波数に対して周期的に変化する。エタロンフィルタ１３の透過率のピークが現れる周波数間隔Δνは、下式で表される。
Δν＝ｃ／(２ｎＩcosθ)      ・・・(1)
ｃ：光速度
ｎ：エタロンの屈折率
Ｉ：エタロンの厚さ
θ：エタロン内での光の進行角度（垂直入射がゼロ度）
このように、透過率のピークが現れる周波数間隔Δνは、エタロンの屈折率、エタロンの厚さ、および光の進行角度に応じて決まる。なお、角度θは、エタロンフィルタ１３への入射角にユニークに対応する。また、エタロンフィルタ１３の透過率のピークが現れる周波数は、入射角に応じてシフトする。
【００４６】
なお、図８および後述する図１５、図１６、図２３、図２４、図２５、図２６、図２８において、レンズ１２は、限られた部位しか利用されないことがある。この場合、レンズ１２の光学的に利用されない部位は、取り除いて小型化を図るか、他の部材で置き換えることも可能である。図８、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２、図２８に示すレンズ１４についても同様の変形が可能である。
【００４７】
図９〜図１０は、エタロンフィルタ１３の透過特性を示す。この透過特性は、下記の条件下でシミュレーションにより得られたものである。なお、図９〜図１０に示す各グラフの横軸は、波長で表されている。この横軸の数値は、μｍで表される。縦軸は、透過率を表す。
エタロンの屈折率：1.5
エタロンの厚さ：2.0076mm
図９は、θ＝5.00度、θ＝5.01度、θ＝5.02度、θ＝5.04度に対する透過特性を示す。また、図１０は、θ＝5.06度、θ＝5.08度、θ＝5.10度、θ＝5.12度に対する透過特性を示す。
【００４８】
この例では、図９に示すように、透過率のピークが現れる周波数（または、波長）の間隔は、約50GHzである。そして、角度θが大きくなると、透過率のピークが現れる周波数（または、波長）はシフトする。例えば、角度θが5.00度から5.08度へ変化すると、透過率のピークが現れる周波数は、約25GHzシフトする。
【００４９】
なお、上記（１）式で表されるように、周波数間隔Δνは、角度θに依存する。但し、角度θの変化に起因する周波数間隔Δνの偏差は、十分に小さい。例えば、透過率のピークが現れる周波数が25GHzシフトするような角度変化（上述の例では、約0.08度）に対して、周波数間隔Δνの偏差は、50GHzグリッドで１００波長の波長幅において、1GHz以下である。
【００５０】
このように、エタロンフィルタ１３は、波長（または、周波数）に対して周期的な透過特性を有する。また、エタロンフィルタ１３は、入射角に応じて異なる透過特性を提供する。例えば、エタロンフィルタ１３は、角度θ＝5.00度に光に対して、図９に示す透過特性を提供する。また、エタロンフィルタ１３は、角度θ＝5.08度に光に対しては、図１０に示す透過特性を提供する。
【００５１】
光ビーム１〜Ｎは、上述したように、互いに異なる角度でエタロンフィルタ１３に入射される。このとき、例えば、角度θ＝5.00度が実現されるように光ビーム１がエタロンフィルタ１３に入射されると、光ビーム１は、図９（θ＝5.00）に示す透過特性でフィルタリングされる。同様に、例えば、角度θ＝5.08度が実現されるように光ビームＮがエタロンフィルタ１３に入射されると、光ビームＮは、図１０（θ＝5.08）に示す透過特性でフィルタリングされる。
【００５２】
エタロンフィルタ１３によってフィルタリングされた光ビーム１〜Ｎは、レンズ１４を介して受光器１５に導かれる。レンズ１４は、各光ビーム１〜Ｎを受光器１５の受光面に集光させる。なお、光信号に重畳されている信号（ここでは、監視信号）の周波数が十分に低い場合には、レンズ１４を設けなくてもよい。
【００５３】
受光器１５は、例えば、受光面の大きなＯ／Ｅデバイスまたはアレイ構成のＯ／Ｅデバイスにより実現される。なお、ここで言うアレイ構成は、不等間隔の空間配置を含む。Ｏ／Ｅデバイスは、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。受光器１５は、入力光の強度に応じた光電流を出力する。すなわち、受光器１５は、エタロンフィルタ１３によってフィルタリングされた光ビーム１〜Ｎを一括して電気信号に変換する。受光器１５の帯域は、各光信号により伝送されるデータ信号のシンボルレートよりも低速である。特に限定されるものではないが、受光器１５の帯域は、例えば、光信号により伝送されるデータ信号のシンボルレートの１パーセント以下に設計される。よって、受光器１５においてデータ信号は平均化される。ただし、受光器１５の帯域は、光信号に重畳されている監視信号の復調を実現する目的に対して十分に高速であるものとする。すなわち、受光器１５の帯域は、特に限定されるものではないが、例えば、監視信号の周波数変調速度の０．５倍以上に設計される。
【００５４】
図１１は、エタロンフィルタ１３によるフィルタリングについて説明する図である。この例では、ＷＤＭ光信号は、光信号ＣＨ１〜ＣＨ５を含む。光信号ＣＨ１〜ＣＨ５は、一定の間隔（例えば、50GHz）で配置されている。光信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ５のビットレートは、それぞれ10Gbit/sである。光信号ＣＨ３、ＣＨ４のビットレートは、それぞれ100Gbit/sである。さらに、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ５には、それぞれ周波数変調で監視信号が重畳されている。
【００５５】
光分岐器１１は、入力ＷＤＭ光信号から光ビーム１および光ビーム２を生成する。光ビーム１は、エタロンフィルタ１３に角度θ１で入射されるように、エタロンフィルタ１３に導かれる。光ビーム２は、エタロンフィルタ１３に角度θ２で入射されるように、エタロンフィルタ１３に導かれる。
【００５６】
エタロンフィルタ１３は、角度θ１で入射される光に対して、透過帯域Ｆ１１〜Ｆ１５を提供する。すなわち、エタロンフィルタ１３は、光ビーム１に対して透過帯域Ｆ１１〜Ｆ１５を提供する。透過帯域Ｆ１１〜Ｆ１５は、光信号ＣＨ１〜ＣＨ５とほぼ同じ間隔で提供される。ここで、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ５の中心周波数と、対応する透過帯域Ｆ１１〜Ｆ１５の中心周波数との差分（すなわち、周波数オフセット）は、10Gbit/s光信号から監視信号を感度よく検出できるように設定されている。したがって、エタロンフィルタ１３から出力される光ビーム１は、光信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ５からそれぞれ監視信号を感度よく検出できる状態にフィルタリングされている。換言すれば、エタロンフィルタ１３から出力される光ビーム１は、光信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ５から監視信号を検出するための光成分を含んでいる。
【００５７】
同様に、エタロンフィルタ１３は、角度θ２で入射される光に対して、透過帯域Ｆ２１〜Ｆ２５を提供する。すなわち、エタロンフィルタ１３は、光ビーム２に対して透過帯域Ｆ２１〜Ｆ２５を提供する。透過帯域Ｆ２１〜Ｆ２５も、光信号ＣＨ１〜ＣＨ５とほぼ同じ間隔で提供される。ここで、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ５の中心周波数と、対応する透過帯域Ｆ２１〜Ｆ２５の中心周波数との差分（すなわち、周波数オフセット）は、100Gbit/s光信号から監視信号を感度よく検出できるように設定されている。したがって、エタロンフィルタ１３から出力される光ビーム２は、光信号ＣＨ３、ＣＨ４からそれぞれ監視信号を感度よく検出できる状態にフィルタリングされている。換言すれば、エタロンフィルタ１３から出力される光ビーム２は、光信号ＣＨ３、ＣＨ４から監視信号を検出するための光成分を含んでいる。
【００５８】
受光器１５は、エタロンフィルタ１３の出力光を電気信号に変換する。ここで、エタロンフィルタ１３の出力光は、フィルタリングされた光ビーム１および光ビーム２を含んでいる。すなわち、受光器１５は、光信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ５から監視信号を検出するための光成分および光信号ＣＨ３、ＣＨ４から監視信号を検出するための光成分を表す電気信号を出力する。なお、受光器１５の帯域は、上述したように、各光信号により伝送されるデータ信号のシンボルレートよりも十分に低速である。よって、受光器１５の出力信号からデータ信号は検出されない。
【００５９】
図１２〜図１４は、各光信号に重畳されている監視信号を検出する検出器の実施例を示す。図１２〜図１４に示す検出器２００は、フロントエンド装置１の出力側に設けられ、受光器１５により生成される電気信号から監視信号を検出してパスＩＤを取得する。ここで、検出器２００は、ＷＤＭ光信号に含まれている複数の光信号にそれぞれ重畳されている監視信号を検出することができる。なお、フロントエンド装置１および検出器２００により、重畳信号検出装置が実現される。
【００６０】
図１２は、光パスを識別するパスＩＤがコードで実現されている場合の検出器２００の一例を示す。パスＩＤを表すパスＩＤコードのビット長は、予め決められているものとする。この場合、検出器２００は、サンプリング器２０１、シフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍ、相関器２０３−１〜２０３−ｍ、および判定器２０４−１〜２０４−ｍを有する。ｍは、１以上の任意の整数である。
【００６１】
サンプリング器２０１は、受光器１５から出力される電気信号をサンプリングする。サンプリングクロックの周波数は、例えば、パスＩＤコードのビットレート（または、チップレート）と同じである。そして、サンプリング器２０１により得られるサンプルデータ列は、シフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍに導かれる。シフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍの長さは、パスＩＤコードのビット長と同じである。
【００６２】
相関器２０３−１〜２０３−ｍには、それぞれ、対応するコード１〜ｍが与えられる。コード１〜ｍは、例えば、不図示のネットワーク管理システムから与えられる。また、コード１〜ｍは、入力ＷＤＭ光信号中の光信号に重畳されていることが期待されるコードである。そして、相関器２０３−１〜２０３−ｍは、それぞれ、コード１〜ｍとシフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍに保持されているサンプルデータ列との相関を計算する。
【００６３】
判定器２０４−１〜２０４−ｍは、それぞれ、相関器２０３−１〜２０３−ｍにより計算された相関値と閾値とを比較する。そして、判定器２０４−１〜２０４−ｍは、この比較の結果に基づいて、コード１〜ｍが検出されたか否かを判定する。例えば、相関器２０３−１により計算された相関値が閾値よりも高ければ、判定器２０４−１は、入力ＷＤＭ光信号からコード１が検出されたと判定する。この場合、検出器２００は、ＷＤＭ光信号の中にコード１により識別される光パスが設定されていると判定する。一方、相関器２０３−１により計算された相関値が閾値以下であれば、判定器２０４−１は、入力ＷＤＭ光信号からコード１が検出されなかったと判定する。この場合、検出器２００は、ＷＤＭ光信号の中にコード１により識別される光パスが設定されていないと判定する。
【００６４】
相関器２０３−１〜２０３−ｍは、互いに独立して並列に、対応するコード１〜ｍとサンプルデータ列との相関を計算することができる。また、判定器２０４−１〜２０４−ｍは、互いに独立して並列に、相関器２０３−１〜２０３−ｍにより計算された相関値と閾値とを比較することができる。したがって、検出器２００は、入力ＷＤＭ光信号からコード１〜ｍが検出されるか否かを一括して同時に判定することができる。すなわち、検出器２００は、ＷＤＭ信号の中にコード１〜ｍにより識別される光パスが設定されているか否かを一括して同時に判定することができる。
【００６５】
図１３は、光パスを識別するパスＩＤがトーン信号で実現されている場合の検出器２００の一例を示す。パスＩＤを表すトーン信号１〜ｍの周波数は、互いに異なっている。ここでは、図４に示す送信器において、各光信号に重畳されるトーン信号１〜ｍの周波数は、それぞれλ(t1)〜λ(tm)であるものとする。この場合、検出器２００は、バンドパスフィルタ２０５−１〜２０５−ｍ、判定器２０６−１〜２０６−ｍを有する。
【００６６】
図１３に示す検出器２００において、受光器１５から出力される電気信号は、バンドパスフィルタ２０５−１〜２０５−ｍに入力される。バンドパスフィルタ２０５−１〜２０５−ｍの通過周波数は、それぞれ、λ(t1)〜λ(tm)である。
【００６７】
判定器２０６−１〜２０６−ｍは、それぞれ、バンドパスフィルタ２０５−１〜２０５−ｍの出力レベルと閾値とを比較する。そして、判定器２０６−１〜２０６−ｍは、この比較の結果に基づいて、トーン信号１〜ｍが検出されたか否かを判定する。例えば、バンドパスフィルタ２０５−１の出力レベルが閾値よりも高ければ、判定器２０６−１は、入力ＷＤＭ信号からトーン信号１が検出されたと判定する。この場合、検出器２００は、ＷＤＭ信号の中にトーン信号１により識別される光パスが設定されていると判定する。これに対して、バンドパスフィルタ２０５−１の出力レベルが閾値以下であれば、判定器２０６−１は、入力ＷＤＭ信号からトーン信号１が検出されなかったと判定する。この場合、検出器２００は、ＷＤＭ信号の中にトーン信号１により識別される光パスが設定されていないと判定する。
【００６８】
図１４は、光パスを識別するパスＩＤがトーン信号で実現されている場合の検出器２００の一例を示す。パスＩＤを表すトーン信号１〜ｍの周波数は、互いに異なっている。ここでは、図４に示す送信器において、各光信号に重畳されるトーン信号１〜ｍの周波数は、それぞれλ(t1)〜λ(tm)であるものとする。この場合、検出器２００は、サンプリング器２０７、デジタルフーリエ変換回路２０８、およびトーン信号識別回路２０９を有する。サンプリング器２０７は、例えば、Ａ／Ｄ変換器により実現される。デジタルフーリエ変換回路２０８は、入力信号を周波数信号に変換する回路であれば、他の形態の回路であってもよい。
【００６９】
図１４に示す検出器２００において、受光器１５から出力される電気信号は、サンプリング器２０７によりデジタル信号に変換された後に、デジタルフーリエ変換回路２０８において周波数情報に変換される。そして、トーン信号識別回路２０９は、トーン信号１〜ｍが存在するか否かを判定する。例えば、λ(ti)に相当する周波数の信号値が所定の閾値よりも高ければ、入力信号中にλ(ti)のトーン信号が含まれていると判定する。この場合、トーン信号識別回路２０９は、ＷＤＭ光信号中にトーン信号iにより識別される光パスが設定されていると判定する。これに対して、λ(ti)に相当する周波数の信号値が閾値以下であれば、トーン信号識別回路２０９は、入力ＷＤＭ光信号からトーン信号iが検出されなかったと判定する。この場合、検出器２００は、ＷＤＭ光信号の中にトーン信号iにより識別される光パスが設定されていないと判定する。
【００７０】
なお、図１２〜図１４において、受光器１５の出力側に、直流成分を除去するためのＤＣカット部品（電気コンデンサ要素、インダクタ要素、電気抵抗要素などを含む）および電気増幅器を設けてもよい。この場合ＤＣカット部品および電気増幅器は、例えば、フロントエンド装置１の中に設けられる。
【００７１】
ここで、図１１〜図１４（以下の説明では、図１２）に示す例において、光信号ＣＨ１にコード１を含む監視信号が周波数変調で重畳されているものとする。この場合、角度θ１でエタロンフィルタ１３に入射される光ビーム１から、透過帯域Ｆ１１により、コード１を含む監視信号の成分が抽出される。ただし、フロントエンド装置１の出力信号は、光信号ＣＨ１から抽出される監視信号の成分だけでなく、他の光信号（ＣＨ２〜ＣＨ５）から抽出される監視信号の成分も含む。すなわち、シフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍには、複数の監視信号の成分を含むサンプルデータ列が与えられる。
【００７２】
相関器２０３−１〜２０３−ｍは、それぞれ、シフトレジスタ２０２−１〜２０２−ｍに保持されているサンプルデータ列と対応するコード１〜ｍとの相関を計算する。このとき、相関器２０３−１には、コード１が与えられる。また、サンプルデータ列は、コード１に対応する監視信号の成分を含んでいる。このため、相関器２０３−１により計算される相関は大きな値となる。すなわち、判定器２０４−１において、閾値よりも大きな相関値が検出される。この結果、判定器２０４−１において、コード１を含む監視信号が検出される。
【００７３】
また、光信号ＣＨ３にコード２を含む監視信号が周波数変調で重畳されているものとする。この場合、角度θ２でエタロンフィルタ１３に入射される光ビーム２から、透過帯域Ｆ２３によって、コード２を含む監視信号の成分が抽出される。この場合、判定器２０４−２において、閾値よりも大きな相関値が得られる。すなわち、判定器２０４−２において、コード２を含む監視信号が検出される。
【００７４】
なお、上述の例では、異なる２つのビットレート（10Gbit/s、100Gbit/s）が混在するが、フロントエンド装置１は、３以上の異なるビットレートが混在するＷＤＭ光信号を受信することができる。また、上述の例では、複数のビットレートが混在するが、フロントエンド装置１は、複数の変調方式が混在するＷＤＭ光信号を受信することができる。
【００７５】
このように、フロントエンド装置１においては、ＷＤＭ光信号中の光信号のビットレートおよび／または変調方式に対応する透過帯域が提供されるように、エタロンフィルタ１３への入射角が設定される。この入射角は、光分岐器１１およびレンズ１２を含む光学機構によって実現される。すなわち、エタロンフィルタ１３の透過特性に応じて、光分岐器１１およびレンズ１２を含む光学機構の構成を適切に決定すれば、任意のビットレートおよび／または変調方式に対して、光信号に重畳されている監視信号を感度よく検出するための透過特性を実現することができる。
【００７６】
図１５は、第１の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す。図８に示す構成では、入力ＷＤＭ光信号は、光分岐器１１によって分岐される。これに対して、図１５に示す構成では、入力ＷＤＭ光信号は、分岐光導波路１６によって分岐される。ここで、光導波路のポートの間隔を狭く形成することは容易である。よって、図１５に示す構成では、互いに近接するポートからそれぞれ光ビームを出射できるので、エタロンフィルタ１３への入射角を細かく設定することができる。また、分岐光導波路１６は、光導波路から光ビームを直接的に空間に出射できる。
【００７７】
図１６は、第１の実施形態のフロントエンド装置の他の変形例を示す。図１６に示す構成においては、光分岐器１１とレンズ１２との間に、間隔調整用光導波路１７が設けられている。間隔調整用光導波路１７は、光分岐器１１から出射される複数の光ビームの間隔を調整する。図１６に示す構成によっても、図１５に示す構成と同様の効果が得られる。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
図１７は、第２の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す。第２の実施形態のフロントエンド装置２は、レンズ２１、波面拡散素子２２、エタロンフィルタ１３、レンズ１４、受光器１５を有する。なお、エタロンフィルタ１３、レンズ１４、受光器１５については、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００７９】
レンズ２１は、入力ＷＤＭ光信号を平行光ビームに変換する。波面拡散素子２２は、レンズ２１により得られる平行光ビームから、進行方向が互いに異なる複数の光ビームを生成する。この実施例では、波面拡散素子２２は、透過率の高い材料で形成されている。波面拡散素子２２の入射側には、１つの平面が形成されている。これに対して、波面拡散素子２２の出射側には、互いに法線方向の異なる複数の面が形成されている。したがって、レンズ２１により得られる平行光ビームが波面拡散素子２２に入射されると、進行方向が互いに異なる複数の光ビームが生成される。これら複数の光ビームは、互いに異なる入射角でエタロンフィルタ１３に入射される。
【００８０】
図１８は、第２の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す。図１８に示す構成では、反射型の波面拡散素子を利用して、図１７に示す構成と同様の動作が実現される。すなわち、図１８に示す波面拡散素子２３は、互いに法線方向の異なる複数の反射面を有する。ここで、レンズ２１により得られる平行光ビームは、波面拡散素子２３の複数の反射面に導かれる。したがって、波面拡散素子２３によって進行方向が互いに異なる複数の光ビームが生成される。これら複数の光ビームは、互いに異なる入射角でエタロンフィルタ１３に入射される。
【００８１】
このように、第２の実施形態においては、波面拡散素子２２または波面拡散素子２３を含む光学機構によって、エタロンフィルタ１３に対して互いに異なる角度でＷＤＭ光信号が入射される。よって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の動作が実現される。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
図１９は、第３の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す。第３の実施形態のフロントエンド装置３は、波面拡散素子３１、レンズ３２、エタロンフィルタ１３、レンズ１４、受光器１５を有する。なお、エタロンフィルタ１３、レンズ１４、受光器１５については、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００８３】
波面拡散素子３１は、図１７に示す波面拡散素子２２と同様に、進行方向が互いに異なる複数の光ビームを生成する。ただし、波面拡散素子３１は、レンズ３２の入力側に設けられ、入力ＷＤＭ光信号から、進行方向が互いに異なる複数の光ビームを生成する。そして、レンズ３２は、波面拡散素子３１により生成される複数の光ビームを、それぞれ平行光ビームに変換する。これら複数の光ビームは、互いに異なる入射角でエタロンフィルタ１３に入射される。
【００８４】
図２０は、第３の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す。図２０に示す構成では、反射型の波面拡散素子を利用して、図１９に示す構成と同様の動作が実現される。すなわち、波面拡散素子３３により、入力ＷＤＭ光信号から、進行方向が互いに異なる複数の光ビームが生成される。これらの複数の光ビームは、レンズ３２を介して、互いに異なる入射角でエタロンフィルタ１３に入射される。なお、特に限定されるものではないが、ＷＤＭ光信号を伝送する光ファイバの端部は、出射光のビーム拡がり角度を小さくするために、コアがテーパー状に拡大されている。
【００８５】
このように、第３の実施形態においては、波面拡散素子３１または波面拡散素子３３を含む光学機構によって、エタロンフィルタ１３に対して互いに異なる角度でＷＤＭ光信号が入射される。よって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の動作が実現される。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
図２１は、第４の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す。第４の実施形態のフロントエンド装置４は、レンズ４１、光フィルタ４２、レンズ１４、受光器１５を有する。なお、レンズ１４および受光器１５については、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００８７】
レンズ４１は、入力ＷＤＭ光信号を平行光ビームに変換する。光フィルタ４２は、複数のエタロンフィルタ素子を含む。図２１に示す例では、光フィルタ４２は、２つのエタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂを有する。なお、光フィルタ４２は、３以上のエタロンフィルタ素子を含んでもよい。各エタロンフィルタ素子の構成（材料および厚さ）は、特に限定されるものではないが、互いに同じであってもよい。
【００８８】
レンズ４１から出力される平行光ビームは、光フィルタ４２の各エタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂに導かれる。ここで、エタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂは、レンズ４１から出力される平行光ビームの進行方向に対して互いに異なる角度で配置されている。すなわち、この平行光ビームは、互いに異なる角度でエタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂに入射される。したがって、エタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂは、入力光ビームに対して、互いに異なる透過特性を提供する。
【００８９】
図２２は、第４の実施形態のフロントエンド装置の変形例を示す。図２２に示す構成では、図２１に示す複数のエタロンフィルタ素子の代わりに、１つのエタロンフィルタ４３が使用される。エタロンフィルタ４３は、レンズ４１から出力される平行光ビームが互いに異なる複数の角度で入射される形状に形成されている。なお、図２２に示す例では、エタロンフィルタ４３は、互いに法線方向の異なる複数の平面を有する形状であるが、第４の実施形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、エタロンフィルタ４３は、光ビームの入射面および出射面が曲面であってもよい。
【００９０】
このように、第４の実施形態においては、ＷＤＭ光信号が互いに異なる複数の角度で入射されるように、光フィルタ（エタロンフィルタ素子４２ａ、４２ｂ、またはエタロンフィルタ４３）が設けられる。よって、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の動作が実現される。
【００９１】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態のフロントエンド装置は、光フィルタの入力側に設けられる光学機構の要素を保持する保持機構を有する。この保持機構は、温度変化に対して光学機構の要素の配置が変わらないように、正の熱膨張係数を有する部材および負の熱膨張係数を有する部材を含む。なお、以下では、図１５または図１６に示すフロントエンド装置の光学機構を例として説明するが、実施形態の保持機構は、他のフロントエンド装置にも適用可能である。
【００９２】
図２３に示す例では、保持機構は、部材５１ａ〜５１ｄ、および部材５２ａ〜５２ｂを有する。間隔調整用光導波路１７は、部材５１ａにより保持されている。部材５１ａは、部材５２ａに固定されている。レンズ１２は、部材５２ｂにより保持されている。部材５２ａおよび５２ｂは、それぞれ部材５１ｂおよび５１ｃを介して部材５１ｄに固定されている。なお、部材５１ａ〜５１ｄは、正の熱膨張係数を有する。また、部材５２ａ〜５２ｂは、負の熱膨張係数を有する。
【００９３】
図２３において、矢印は、温度の上昇時における、部材５１ａ〜５１ｄおよび部材５２ａ〜５２ｂの変形を表している。例えば、温度が上昇すると、部材５１ａ〜５１ｄはそれぞれ膨張し、部材５２ａ〜５２ｂはそれぞれ収縮する。
【００９４】
上記構成において、温度の変化に応じて部材５１ｄがＸ方向に膨張（または、収縮）するときは、部材５２ａおよび５２ｂがＸ方向に収縮（または膨張）する。よって、温度が変化しても、間隔調整用光導波路１７とレンズ１２との間の間隔はほぼ保持される。
【００９５】
温度の変化に応じて部材５１ａがＹ方向に膨張（または、収縮）するときは、部材５２ａがＹ方向に収縮（または膨張）する。同様に、レンズ１２がＹ方向に膨張（または、収縮）するときは、部材５２ｂがＹ方向に収縮（または膨張）する。よって、温度が変化しても、レンズ１２に対する各光ビームの入射位置はほぼ変わらない。
【００９６】
図２４に示す例では、Ｘ方向における部材５１ｄの変形は、部材５３ｂにより補償される。また、Ｙ方向における部材５１ａの変形は、部材５３ａにより補償される。なお、部材５３ａ〜５３ｂは、負の熱膨張係数を有する。また、レンズ１２を保持する部材５３ｃも、負の熱膨張係数を有するようにしてもよい。
【００９７】
図２５に示す例では、Ｙ方向における部材５１ａの変形は、部材５４ａにより補償される。ここで、部材５４ａは、負の熱膨張係数を有する。また、レンズ１２を保持する部材５４ｂも、負の熱膨張係数を有するようにしてもよい。
【００９８】
図２３〜図２５では、図１６に示す光学機構の要素（間隔調整用光導波路１７およびレンズ１２）を保持する保持機構が示されているが、実施形態の保持機構は、他の光学機構にも適用可能である。例えば、図２６に示す保持機構は、図１５に示す光学機構の要素を保持する。
【００９９】
図２６において、分岐光導波路１６を保持するために、正の熱膨張係数を有する部材５５ａおよび負の熱膨張係数を有する部材５６ａが使用される。また、分岐光導波路１６とレンズ１２との間の間隔を保持するために、正の熱膨張係数を有する部材５５ｂおよび負の熱膨張係数を有する部材５６ｂが使用される。したがって、この構成においても、温度が変化しても、レンズ１２に対する各光ビームの入射位置はほぼ変わらない。
【０１００】
＜第６の実施形態＞
エタロンフィルタの透過特性は、温度に依存する。したがって、第６の実施形態のフロントエンド装置は、エタロンフィルタの近傍の温度を安定化する機能を有する。
【０１０１】
図２７は、エタロンフィルタの近傍の温度を制御するための構成を示す。なお、図２７は、エタロンフィルタ１３の入力側から見たときのエタロンフィルタ１３およびその周辺の要素を示している。
【０１０２】
図２７に示すように、エタロンフィルタ１３の近傍には、温度センサ６１、６２、及びヒーター６３、６４が設けられている。エタロンフィルタ１３、温度センサ６１、６２、ヒーター６３、６４の下側には、ペルチェ素子６５が設けられている。温度コントローラ６６は、温度センサ６１、６２により検出される温度に基づいて、ヒーター６３、６４、ペルチェ素子６５を制御する。このとき、温度コントローラ６６は、例えば、温度センサ６１、６２により検出される温度の平均が予め指定された所定の温度を維持するように、ヒーター６３、６４、ペルチェ素子６５を制御する。
【０１０３】
上記構成により、エタロンフィルタ１３の透過特性が安定する。したがって、第６の実施形態のフロンドエンド装置は、温度が変化しても、ＷＤＭ光信号中の各光信号を適切にフィルタリングできる。
【０１０４】
＜第７の実施形態＞
図２８は、第７の実施形態のフロントエンド装置の構成を示す。第７の実施形態のフロントエンド装置７は、図８に示す第１の実施形態と類似の構成を有する。ただし、第７の実施形態のフロントエンド装置７は、図８に示す光分岐器１１の代わりに、光スイッチ７１を有する。さらに、フロントエンド装置７は、光スイッチ７１を制御するコントローラ７２を有する。
【０１０５】
光スイッチ７１は、複数の出力ポートを有する。そして、光スイッチ７１は、入力ＷＤＭ光信号をいずれか１つの出力ポートに導く。このとき、光スイッチ７１は、コントローラ７２から指示される出力ポートを介して、ＷＤＭ光信号を出力する。コントローラ７２は、光スイッチ７１の出力ポートを１つずつ順番に選択する。
【０１０６】
光スイッチ７１の異なるポートから出力される光ビームは、異なる角度でエタロンフィルタ１３に入射される。ここで、光スイッチ７１の各ポートから出力される光ビームは、例えば、図８に示す光分岐器１１の対応するポートから出力される光ビームと実質的に同じになるように設計される。そうすると、第７の実施形態においても、第１の実施形態と同様の動作が実現される。
【０１０７】
ただし、図２８に示す第７の実施形態では、光スイッチ７１から各光ビームが順番に出力される。このため、第７の実施形態では、複数の光信号から監視信号を検出するために要する時間が長くなることがある。これに対して、第１〜第４の実施形態では、複数の光ビームが同時に生成されて光フィルタ（例えば、エタロンフィルタ１３）に導かれる。したがって、第１〜第４の実施形態では、複数の光信号から監視信号を検出するために要する時間が短い。
【０１０８】
以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる複数の角度で入射されるように、前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、
を有するフロントエンド装置。
（付記２）
前記光学機構は、
前記ＷＤＭ光信号を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器から出力される複数の光ビームを前記光フィルタに導くレンズと、を有し、
前記光分岐器から出力される複数の光ビームは、前記レンズの異なる位置に導かれる
ことを特徴とする付記１に記載のフロントエンド装置。
（付記３）
前記光分岐器と前記レンズとの間に、前記光分岐器から出力される複数の光ビームをそれぞれ前記レンズに導く光導波路をさらに有する
ことを特徴とする付記２に記載のフロントエンド装置。
（付記４）
前記光学機構は、
前記ＷＤＭ光信号を分岐する分岐光導波路と、
前記分岐光導波路から出力される複数の光ビームを前記光フィルタに導くレンズと、を有し、
前記分岐光導波路から出力される複数の光ビームは、前記レンズの異なる位置に導かれる
ことを特徴とする付記１に記載のフロントエンド装置。
（付記５）
前記光学機構は、前記ＷＤＭ光信号を複数の進行方向に出射または反射する波面拡散素子を有する
ことを特徴とする付記１に記載のフロントエンド装置。
（付記６）
前記光学機構は、前記波面拡散素子の入力側に、前記ＷＤＭ光信号を平行ビームに変換して前記波面拡散素子に導くレンズをさらに有する
ことを特徴とする付記５に記載のフロントエンド装置。
（付記７）
前記光学機構は、前記波面拡散素子の出力側に、前記波面拡散素子から出力される複数の光ビームを平行ビームに変換して前記光フィルタに導くレンズをさらに有する
ことを特徴とする付記５に記載のフロントエンド装置。
（付記８）
前記光学機構は、
複数の出力ポートを有し、与えられた指示に対応する出力ポートへ前記ＷＤＭ光信号を導く光スイッチと、
前記光スイッチから出力される光ビームを前記光フィルタに導くレンズと、を有し、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光ビームは、前記レンズの異なる位置に導かれる
ことを特徴とする付記１に記載のフロントエンド装置。
（付記９）
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド装置であって、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有し、
前記光フィルタは、前記ＷＤＭ光信号が互いに異なる複数の角度で入射される構成を有する
を有するフロントエンド装置。
（付記１０）
前記光フィルタは、互いに異なる角度で配置された複数のフィルタ素子を有し、
前記光学機構から出力される光ビームは、前記複数のフィルタ素子に導かれる
ことを特徴とする付記９に記載のフロントエンド装置。
（付記１１）
前記光フィルタは、前記ＷＤＭ光信号が互いに異なる複数の角度で入射される形状に形成されている
ことを特徴とする付記９に記載のフロントエンド装置。
（付記１２）
前記光フィルタは、エタロンフィルタである
ことを特徴とする付記１〜１１のいずれか１つに記載のフロントエンド装置。
（付記１３）
前記光学機構の要素を保持する保持機構をさらに有し、
前記保持機構は、温度変化に対して前記光学機構の要素の配置の位置変化が小さくなるように、正の熱膨張係数を有する部材および負の熱膨張係数を有する部材を含んで形成されている
ことを特徴とする付記１〜１１のいずれか１つに記載のフロントエンド装置。
（付記１４）
前記光フィルタの近傍の温度を検出する温度センサと、
前記光フィルタの近傍に設けられるヒーターと、
前記温度センサにより検出される温度に応じて前記ヒーターを制御する温度コントローラと、をさらに有する
ことを特徴とする付記１〜１１いずれか１つに記載のフロントエンド装置。
（付記１５）
重畳信号が周波数変調でそれぞれ重畳されている複数の光信号を含むＷＤＭ光信号を受信するフロントエンド回路と、
前記フロントエンド回路の出力信号から、前記複数の光信号にそれぞれ重畳されている重畳信号を検出する検出器と、を有し、
前記フロントエンド回路は、
波長に対して透過率が周期的に変化し、且つ、透過率のピークが現れる波長が入射角に応じてシフトする光フィルタと、
前記ＷＤＭ光信号が前記光フィルタに対して互いに異なる複数の角度で入射されるように、前記ＷＤＭ光信号を前記光フィルタに導く光学機構と、
前記光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、を有する
ことを特徴とする重畳信号検出装置。
【符号の説明】
【０１０９】
１  フロントエンド装置
１１  光分岐器
１２  レンズ
１３  エタロンフィルタ
１５  受光器
１６  分岐光導波路
１７  間隔調整用光導波路
２２、３１  波面拡散素子（透過型）
２３、３３  波面拡散素子（反射型）
４２  光フィルタ
４２ａ、４２ｂ  エタロンフィルタ素子
４３  エタロンフィルタ
６１、６２  温度センサ
６３、６４  ヒーター
６６  温度コントローラ
７１  光スイッチ
２００  検出器
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２８】
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【図７】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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