(57)【要約】【課題】　簡単で安価なデマルチプレクサによりコームに適合するチャンネルを抽出可能にし、四光波混合の影響を制限する、光周波数分配による多重化ネットワーク用の周波数コームを提案する。【解決手段】　非線形現象の影響を低減するために、多重化信号の搬送光周波数が、ピッチｄｆの規則正しいスペクトル間隔をあけた光周波数グリッドに属す一方で、不規則なスペクトル間隔をあけた周波数コームに属す。これらの周波数は、ＭがＮ以上の整数であるとき、Ｍ・ｄｆに等しい同一の自由なスペクトル間隔Ｄｆを有するＮ個の周期的な光フィルタリングにより、多重化信号からそれぞれ抽出可能であるように選択され、こうしたフィルタリングによって、連続するＮ個の周波数をグリッドから抽出することができる。さらに、コームの全ての周波数対の間隔が、自由なスペクトル間隔Ｄｆの１以上の全ての整数の倍数とは異なる。【選択図】　　　図４
2004104801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光多重化信号を構成するＮ個のスペクトルチャンネルにそれぞれ割り当てられる搬送波の光周波数コームであって、コームの全ての周波数が、ピッチｄｆの規則正しいスペクトル間隔をあけた光周波数グリッドに属す一方で、コームの周波数は、不規則なスペクトル間隔をあけられており、前記コームの周波数は、ＭがＮ以上の整数であるとき、Ｍ・ｄｆに等しい同一の自由なスペクトル間隔（Ｄｆ）を有するＮ個の周期的な光フィルタリングにより、前記多重化信号からそれぞれ抽出可能であるように選択され、前記フィルタリングにより、連続するＮ個の周波数をグリッドから抽出可能にし、前記コームの全ての周波数対の間隔が、前記自由なスペクトル間隔（Ｄｆ）の１以上の全ての整数の倍数とは異なることを特徴とする、周波数コーム。
【請求項２】
　前記コームの周波数対の間隔の値が、全て異なるわけではないことを特徴とする、請求項１に記載の周波数コーム。
【請求項３】
　前記コームの周波数対の間隔が、５Ｎ／９回より大きい同一値を取らないことを特徴とする、請求項２に記載の周波数コーム。
【請求項４】
　Ｍ＝Ｎであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の周波数コーム。
【請求項５】
　Ｎ個の光搬送波の周波数がそれぞれ割り当てられるＮ個のスペクトルチャンネルからなる光多重化信号であって、Ｎ個の光搬送波の全ての周波数が、ピッチｄｆの規則正しいスペクトル間隔をあけた光周波数グリッドに属す一方で、Ｎ個の光搬送波の周波数は、不規則なスペクトル間隔があけられ、、前記搬送波のＮ個の光周波数は、ＭがＮ以上の整数であるとき、Ｍ・ｄｆに等しい同一の自由なスペクトル間隔（Ｄｆ）を有するＮ個の周期的な光フィルタリングにより、前記多重化信号からそれぞれ抽出可能であるように周波数を選択したコームに属し、前記フィルタリングにより連続するＮ個の周波数をグリッドから抽出可能であり、前記コームの全ての周波数対の間隔が、前記自由なスペクトル間隔（Ｄｆ）の１以上の全ての整数の倍数とは異なることを特徴とする、光多重化信号。
【請求項６】
　前記コームの周波数対の間隔の値が、全て異なるわけではないことを特徴とする、請求項５に記載の多重化信号。
【請求項７】
　前記コームの周波数対の間隔が、５Ｎ／９回より大きい同一値を取らないことを特徴とする、請求項６に記載の多重化信号。
【請求項８】
　Ｍ＝Ｎであることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の多重化信号。
【請求項９】
　搬送波のＮ個の光周波数がそれぞれ割り当てられる、Ｎ個のスペクトルチャンネルからなる少なくとも一つの光多重化信号（ＷＤＭ１、ＷＤＭ２）を送るための、光周波数分配による多重化を用いた光伝送ネットワークであって、前記搬送波のＮ個の光周波数が、請求項１から４のいずれか一項に記載のコームに属することを特徴とする、光伝送ネットワーク。
【請求項１０】
　前記多重化信号（ＷＤＭ１、ＷＤＭ２）の少なくとも２個が、前記少なくとも２個のコームにそれぞれ結合され、該少なくとも２個のコームが互いに異なることを特徴とする、請求項９に記載の光伝送ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、光伝送ネットワークおよびシステムの分野に関し、特に、一般に「ＷＤＭ」（「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」）と呼ばれる波長分割多重化、あるいはまた「光周波数分配による多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘａｇｅ　ｐａｒ　ｒｅｐａｒｔｉｔｉｏｎ　ｄｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｏｐｔｉｑｕｅｓ）」を実施する光伝送ネットワークおよびシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ＷＤＭ多重化信号は、送信情報に応じて変調される光搬送波からそれぞれが構成される光信号の組み合わせからなる。各搬送波は、対応するスペクトルチャンネルを決定可能にする特別な光周波数ｆｉ（または波長）を有する。
【０００３】
　様々なメーカーが生産するコンポーネント（レーザ源、フィルタなど）を使用可能にすることによって、ＷＤＭ光システムの製造を合理化するために、搬送光周波数が標準化の対象となっている。かくして、ＩＴＵ機関は、規則正しい間隔をあけた搬送周波数の標準グリッド（ｇｒｉｌｌｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ）を規定した。
【０００４】
　考慮されたグリッドによれば、現在、グリッドのピッチ、すなわち隣接する２個のチャンネルの周波数間隔は、５０、１００、２００、または４００ＧＨｚとすることができる。図１は、周波数ｆの軸に沿って垂直セグメントを配置して表した、このような光周波数グリッドを示している。
【０００５】
　Ｎ個のチャンネルを持つＷＤＭ多重化を構成する場合、一般に、ネットワークで搬送される多重化信号のスペクトルの大きさ（ｌ’ｅｎｃｏｍｂｒｅｍｅｎｔ　ｓｐｅｃｔｒａｌ）を最小化することが求められる。この場合、図１に示すように、標準グリッド（垂直破線からなるセグメントで表したもの）の一つから、Ｎ個の連続搬送周波数ｆ１、．．．、ｆｉ、．．．、ｆＮ（垂直矢印で表したもの）を選択し、そのピッチｄｆをかなり広くして、チャンネル間のスペクトルが十分に離れるようにし、すなわち、ピッチｄｆが、各チャンネルのスペクトルの大きさに少なくとも等しくなるようにしている（スペクトルの大きさは、変調周波数とそのフォーマットとに直接依存する）。
【０００６】
　光ファイバー、および光ネットワークの他の様々な装置で光信号を伝送すると、さまざまな損失が発生し、こうした損失を補償するために、特に増幅を導入しなければならない。しかし、ネットワークのコストを削減するように、設置する増幅器の数を制限するためには、増幅器の出力パワーを最大化しなければならない。ところで、パワーを大きくすると、ファイバーおよびネットワークの幾つかのコンポーネントに起因する様々な非線形現象による限界がある。特に、光スイッチ（ｃｏｍｍｕｔａｔｅｒ　ｏｐｔｉｑｕｅ）で広く使われている光ゲートは、主に半導体光増幅器から構成され、その特性が著しく非線形である。
【０００７】
　光周波数多重化信号の特別な非線形現象は、いわゆる「四光波混合」または「ＦＷＭ」（「ｆｏｕｒ−ｗａｖｅｓ　ｍｉｘｉｎｇ」）現象である。知られているように、この現象は、周波数間隔が等しいとき、チャンネル間のクロストークを引き起こすことがある。
【０００８】
　かくして、標準グリッドに適合し、スペクトル寸法の観点から最適化される多重化構成は、前述のように、結果として発生する四光波混合による信号の劣化が甚だしい場合、パワーの増加と両立しない。特に、この現象の影響は、チャンネル間のスペクトル間隔が小さいだけにいっそう有害である。
【０００９】
　この問題を回避するために、パワーを制限するかまたはチャンネル間のスペクトル間隔を広げると、コストが高くなるか、またはネットワークの通過帯域を十分に使用できなくなるか、あるいはその両方になってしまう。事実、性能が同じ場合、増幅器の出力パワーを減らせば、増幅器の数を増やさなければならなくなる。一方、実際には、いつも、リンクの通過帯域によって、特に増幅器の通過帯域によって、ＷＤＭ多重化のスペクトル幅をできるだけ制限しなければならないことを考慮すると、スペクトル間隔を増やせば、チャンネル数Ｎを減少しなければならず、その結果、ネットワークで伝送される情報ビットレートが減少する。
【００１０】
　この問題は、文献「Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ　Ｍｉｘｉｎｇ　Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｉｎ　ＷＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｕｎｅｑｕａｌｌｙ　Ｓｐａｃｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ」Ｆａｂｒｉｚｉｏ　Ｆｏｒｒｇｈｉｅｒｉ他（ＩＥＥＥ　ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＬＥＴＴＥＲＳ第６巻、第６号、１９９４年６月、７５４−７５６ページ）に記載されている。この文献は、四光波混合によるあらゆるクロストークを回避し、その結果生じるスペクトルの拡大を最小化するように、グリッドに不規則に分配されたＮ個の搬送周波数のコーム（ｐｅｉｇｎｅ）を見つけられることを示している。第一の条件は、あらゆるチャンネル対の周波数間隔が、他のチャンネル対の周波数間隔とは異なるようにすることである。次に、第一の条件を満たすコームの中から、スペクトルの全体幅が最小であるコームを選択する。従来型の線形プログラミング問題に対する解決方法として、この二つの条件を満たすコームを見つけることができる。
【００１１】
　この解決方法は、四光波混合の問題を完全に解決しているが、多重化のチャンネル抽出（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）、すなわちＷＤＭ信号のデマルチプレクス操作に関連する問題を考慮していない。
【００１２】
　原則として、抽出操作は、抽出されるチャンネルの周波数に固定されたフィルタの入力に、ＷＤＭ信号を結合することからなる。Ｎ個のチャンネルを一度に抽出するには、それぞれがＷＤＭ信号に結合された別々のＮ個のフィルタを使用できる。また、複数のフィルタに代えて、多重化のＮ個の周波数にそれぞれ固定されるＮ個の出力を備えるように構成された、１個のデマルチプレクサを用いることもできる。任意の一つのチャンネルを選択的に抽出するには、また、１からＮへの空間スイッチ（ｃｏｍｍｕｔａｔｅｒ　ｓｐａｔｉａｌ）を用いることができる。このスイッチの出力は、それぞれ、マルチプレクサのＮ個の入力に結合され、これらのＮ個の入力が、多重化のＮ個の周波数にそれぞれ固定される。
【００１３】
　主にマルチプレクサまたはデマルチプレクサからなるこれらの解決方法は、導入される損失がフィルタよりも少ないので好ましい。しかし、こうした解決方法が経済的に受容できる実施形態を構成するのは、「ｐｈａｓａｒｓ」またはＡＷＧ（「Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ」）とも呼ばれる導波路アレイを備えたデマルチプレクサなどの、一般の市販コンポーネントを使用できる場合だけである。ところで、一般に、工業用に製造されるデマルチプレクサは、図１に示したような標準グリッドから規則正しい間隔をあけたＮ個の周波数ｆ１、．．．、ｆＮを選択するように構成されている。このようなコームでは、周波数間隔Δｆの値の配分が、図２に示したように、周波数間隔ｄｆはＮ−１回現われ、周波数間隔２ｄｆはＮ−２回現われるといったようになる。
【００１４】
　それに対して、上記の文献に開示された解決方法を採用すると、周波数間隔の値が均一に配分されるが、これは、一般に、チャンネル抽出のために、特別なデマルチプレクサまたは非常に大型のデマルチプレクサを必要とする。さらに、Ｎ個の周波数は、一段と広いスペクトル幅に広がってしまう。
【００１５】
【非特許文献１】Ｆａｂｒｉｚｉｏ　Ｆｏｒｒｇｈｉｅｒｉ他、「Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ　Ｍｉｘｉｎｇ　Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｉｎ　ＷＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｕｎｅｑｕａｌｌｙ　Ｓｐａｃｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ（不均一に離間されたチャネルを用いる、ＷＤＭシステムにおける四光波混合クロストークの低減）」ＩＥＥＥ　ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＬＥＴＴＥＲＳ、第６巻、第６号、１９９４年６月、７５４−７５６ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
　本発明の目的は、簡単で安価なデマルチプレクサによってコームに適合するチャンネルを抽出可能にしながら、四光波混合の影響を制限する特性をもつ、多重化構成に関する搬送光周波数のコームのタイプを提案することにより、上記の不都合を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
　このため、本発明は、標準タイプのグリッドの周波数の中から不規則な間隔の周波数を選択することからなるが、一方では四光波混合の問題を完全に解決しようとはしない妥協案を提案する。ただし、周波数は、通常のデマルチプレクサおよびマルチプレクサが備える光フィルタリング機能の周期性特性を利用できるように選択される。
【００１８】
　より詳しくは、本発明は、光多重化信号を構成するＮ個のスペクトルチャンネルにそれぞれ割り当てられる搬送波の光周波数コームを目的とし、コームの全ての周波数が、ピッチｄｆの規則正しいスペクトル間隔をあけた光周波数グリッドに属す一方で、コームの周波数は、不規則なスペクトル間隔をあけられており、前記コームの周波数は、ＭがＮ以上の整数であるとき、Ｍ・ｄｆに等しい同一の自由なスペクトル間隔（ｉｎｔｅｒｖａｌｌｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｂｒｅ）を有するＮ個の周期的な光フィルタリングにより、前記多重化信号からそれぞれ抽出可能であるように選択され、前記フィルタリングにより、連続するＮ個の周波数をグリッドから抽出可能にし、前記コームの全ての周波数対の間隔が、前記自由なスペクトル間隔の１以上の全ての整数の倍数とは異なることを特徴とする。
【００１９】
　多重化を構成するためにこれらの基準にかなうＮ個の搬送周波数を選択することにより、導波路アレイを備えたデマルチプレクサ等の、１個の入力およびＮ個の出力を備える従来型の正規の単一デマルチプレクサによって、チャンネルを抽出することができる。
【００２０】
　実際、このタイプのデマルチプレクサは、Ｎ個の各出力の入力に対する透過率が、同一の自由なスペクトル間隔を備えるという特性をもっている。従って、このデマルチプレクサは、こうした同じ自由なスペクトル間隔を備える周期的なＮ個の光フィルタと同等である。本発明によるＮ個の周波数を抽出する場合、グリッドのＮ個の連続周波数に固定されたＮ個の出力を備え、また本発明による自由なスペクトル間隔Ｄｆを有し、すなわちＭが必然的にＮ以上の整数の倍数であるときＭ・ｄｆに等しいスペクトル間隔を有するデマルチプレクサを選択する。この条件により、デマルチプレクサは、グリッドから連続するＮ個の周波数を空間的に分離することができる。さらに、本発明によるＮ個の搬送周波数は、任意の２個の搬送周波数の間隔が、自由なスペクトル間隔Ｄｆの１以上のあらゆる整数の倍数とは異なるので、デマルチプレクサは、これらのＮ個の搬送周波数を同様に空間的に分離することができる。
【００２１】
　有利には、コームの周波数対の間隔の値が、全て異なるとは限らない。かくして、グリッドにおけるチャンネル周波数の間隔が不規則なために、四光波混合の影響は制限されるが、幾つかのチャンネル対の周波数間隔が、他のチャンネル対の周波数間隔に等しくなることを受け入れても、この現象を完全に無くすことはできない。その代わり、これによって、本発明による基準にかなうコームをさらに見つけることができ、特に、コームが同じチャンネル数からなる場合よりもスペクトル幅が狭く、四光波混合を全く感知しないコームを見つけることができる。
【００２２】
　しかしながら、実際には四光波混合を感知しない程度とスペクトル幅との間で最適な妥協を求めなければならない。そのためには、従来の非線形環境における伝送シミュレーションにより、四光波混合の影響の重大性を、上記の基準にかなうコームの周波数間の間隔の値の分配の関数として推定することができる。四光波混合の影響に対する限界値を決定することによって、コームの周波数に課す追加条件を導くことができる。
【００２３】
　かくして、本発明の別の有利な特徴によれば、好適には、これらの周波数対の間の間隔が５Ｎ／９回より大きい同一値を取らないように、コームの周波数を選択しなければならないことが明らかになっている。
【００２４】
　本発明の別の特徴によれば、Ｍ＝Ｎとする。この条件は、所定値ｄｆおよびＮに対して、最小のスペクトル幅を備えるコームを見つけられるという効果がある。これは、また、チャンネルの抽出に適した上記のデマルチプレクサが、サイクリックなデマルチプレクサであることを意味する。このタイプのデマルチプレクサは、また通常のコンポーネントであるので、この条件は、チャンネル抽出を実施するコストに関して影響がない。
【００２５】
　本発明は、また、前述のようなコームに属する搬送波のＮ個の光周波数がそれぞれ割り当てられる、Ｎ個のスペクトルチャンネルからなる光多重化信号を目的とする。
【００２６】
　本発明は、また、上記のコームに属する搬送波のＮ個の光周波数がそれぞれ割り当てられるＮ個のスペクトルチャンネルから構成された、少なくとも一つの光多重化信号を伝送するために、光周波数の分配による多重化を用いた光伝送ネットワークを対象とする。
【００２７】
　有利には、このようなネットワークにおいて、複数の多重化信号が、互いに異なる複数のコームにそれぞれ結合されるように構成する。この構成は、周波数セレクタが複数の多重化信号を受信する光ルータで、チャンネル間のクロストーク問題を制限するのに有効である。
【００２８】
　本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関する以下の説明から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】
【００２９】
　図３は、Ｎ＝４である特定の場合に、本発明による光周波数コームの一例を示している。
【００３０】
　光周波数グリッドはピッチｄｆを有し、周波数軸ｆに沿って配置された垂直セグメントが表す周波数ｆ１、ｆ２、．．．、ｆ１３、．．．を含む。コームを構成するために選択された４個の周波数は、垂直矢印によって表されたｆ２、ｆ５、ｆ７、ｆ１２である。
【００３１】
　このコームは、コームの全ての周波数対の間の間隔が、自由なスペクトル間隔４ｄｆの１以上のあらゆる整数の倍数とは異なるという条件を尊重する一方で、４ｄｆに等しい自由なスペクトル間隔Ｄｆを決定できるように構成されている。
【００３２】
　この例によれば、グリッドの連続する４個の周波数に固定された４つの出力を備え、自由なスペクトル間隔４ｄｆを有するサイクリックなデマルチプレクサによって、コームの周波数が多重化信号から抽出されるように、この周波数を選択する。
【００３３】
　値がＮ以外である場合も同様に、本発明による条件を満たすことができる周波数値と、自由なスペクトル間隔Ｄｆとを見つけることが可能である。これらの値を容易に見つけるために、通常の線形プログラミング方法を用いることができる。
【００３４】
　図４は、光周波数分配による多重化を用いた、これらのコームに適合する光伝送ネットワークで、本発明によるコームおよび多重化をどのように利用できるか示す図である。
【００３５】
　図示された装置は、受信した２個の多重化信号ＷＤＭ１、ＷＤＭ２の任意の一方に属する、任意の一つのチャンネルＳ（ｆｉ）を選択的に抽出する機能を有する。
【００３６】
　この例によれば、各多重化信号は、本発明によるコームに属する搬送波の４個の光周波数がそれぞれ割り当てられる、４個のスペクトルチャンネルを含む。かくして、多重化ＷＤＭ１のコームは、周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７、ｆ１２からなり、多重化ＷＤＭ２のコームは、周波数ｆ１、ｆ４、ｆ６、ｆ１１からなる。
【００３７】
　装置は、導波路アレイ「ＡＷＧ」を備えたマルチプレクサ等の、周期的なマルチプレクサＭＵＸを含み、このマルチプレクサは、４ｄｆに等しくなるように選択された自由なスペクトル間隔Ｄｆで、４個の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４にそれぞれ固定される４個の入力Ｐ１からＰ４を備える。従って、これは、４ｄｆをモジューロとする４個の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に４個の入力がそれぞれ固定される、周期的なサイクリックなマルチプレクサである。
【００３８】
　４個の入力は、光ゲートＧ１−Ｇ８を介して各多重化信号ＷＤＭ１、ＷＤＭ２の一部を受信するようにそれぞれ配置される。かくして、２個の多重化信号ＷＤＭ１、ＷＤＭ２の任意の一つに属する任意の一つのチャンネルＳ（ｆｉ）を抽出するには、１個の光ゲートを作動するだけでよい。例によれば、ゲートＧ１からＧ８は、周波数ｆ５、ｆ１、ｆ２、ｆ６、ｆ７、ｆ１１、ｆ１２、ｆ４をそれぞれ抽出可能である。
【００３９】
　同一の周期的なマルチプレクサは、本発明によれば、異なるコームに結合される多重化信号を抽出する役割を果たすことができる。特に図４と同じタイプの装置では、異なるコームを選択することにより、光ゲートの不完全な遮断によるクロストークの危険性をマルチプレクサの入力で低減するという長所がある。
【００４０】
　図４の周波数選択装置は、任意の数Ｎの周波数を含む本発明によるコームに対して、また任意の数の入力多重化信号に対して、容易に一般化することができる。
【００４１】
　この装置は、光ルータまたはＷＤＭフォトンスイッチのマトリクスを構成するための基本素子を構成可能である。そのためには、マトリクスの各出力に対して、これらの装置を複数個用意し、マトリクスの結合される出力にその出力を結合すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】光周波数グリッドを示す図である。
【図２】従来の光周波数コームの周波数間隔の値の分配を示す図である。
【図３】本発明による光周波数コームの一例を示す図である。
【図４】本発明によるＷＤＭネットワーク用の光ルータ素子を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
　ｆ１　周波数
　Ｄｆ　スペクトル間隔
【図１】
2004104801.tif 000003
【図２】
2004104801.tif 000004
【図３】
2004104801.tif 000005
【図４】
2004104801.tif 000006