(57)【要約】【課題】光合分波器にヒットレスの特性を持たせるのと同時に、高速に同調波長を切り替える。【解決手段】高速で同調波長を切り替え可能であるが、ヒットレスでない光合分波器と光スイッチを用いることによりヒットレスの特徴を実現する。すなわち、光入力端子と光合波端子、光分波端子、光出力端子を有する選択波長可変の波長多重合分波器と光スイッチとで構成され、同調波長移動時に光分波端子と光合波端子とを該光スイッチにより接続する機能を有することを特徴とする無妨害波長合分波器を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力端子と光合波端子、光分波端子、光出力端子を有する選択波長可変の波長多重合分波器と光スイッチとで構成され、同調波長移動時に光分波端子と光合波端子とを該光スイッチにより接続する機能を有することを特徴とする無妨害波長合分波器。
【請求項２】
請求項１に記載の無妨害波長合分波器を複数個用い、それぞれの無妨害波長合分波器間は光入力端子と光出力端子とを接続したことを特徴とする無妨害波長合分波器を使用した通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長多重通信技術に関し、特に光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信需要の増大に対応するために、波長多重通信が主流になりつつあるが、波長多重通信においては１本の光ファイバの中を多数の波長の光が伝播する。信号の送受信を行うためには光合分波器が必要になり、現状では、ＡＷＧ（アレイ導波路格子）と光スイッチの組み合わせた光合分波器が使用されている。この組み合わせは大規模で多数の波長を扱うノードでは必要であるが、一つのチャンネルの波長で賄える通信容量で充分な小規模なノードではこの組み合わせで実現される性能を必要とせず、むしろ性能を落とすことによる低価格化が求められる。
【０００３】
１本の光波長を合分波する方法として、多層膜フィルタやファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）等が使用される。多層膜フィルタは所望の波長を透過させる機能を、ＦＢＧは反射する機能を有する。これらのフィルタは使用波長が固定されているので、使用波長を変更するときは選択波長の異なる別の特性のフィルタを用意する必要がある。
【０００４】
上記の波長固定のフィルタを使用したネットワークにおいて、使用波長の変更のためには装置の交換が必要になり、多大な労力と時間を要することになってしまう。したがって、通信ネットワークの柔軟性を向上させるには選択したい波長にフィルタが同調可能であることが強く望まれる。これによりリコンフィギュアブルな（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ）ネットワークになる。このために（非特許文献１）に示されているように、いろいろな方式のフィルタが開発されている。代表的なものとして、ファブリ−ペロー干渉計を利用するものがあり、二つの対面する反射鏡の間の距離を変化させたり、反射鏡間の媒質の屈折率を変化させることで透過する光波長を変化させる。また、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを使用するものもある。ファイバ・ブラッグ・グレーティングはＧｅをドープした光ファイバのコアに紫外線を照射することにより周期的な屈折率分布を与えたものである。この光ファイバに長手方向に応力加えることにより、反射波長を変えることができる。ピエゾアクチュエータやステップモータを利用して引っ張り応力を与えると、反射波長は波長が長い方に移動する。あるいは、板状の部材の上にファイバ・ブラッグ・グレーティングを接着し、部材を湾曲させることにより圧縮応力あるいは引っ張り応力を与えることが研究されている（非特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２４６８３２号公報（第４〜５頁、図１）
【非特許文献１】
Ｄａｎ  Ｓａｄｏｔ  ａｎｄ  Ｅｆｒａｉｍ  Ｂｏｉｍｏｖｉｃｈ，  ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １９８８，  ｐｐ．  ５０−５５
【非特許文献２】
Ｃｈｅｅ  Ｓ．  Ｇｏｈ，  Ｓｚｅ  Ｙ．  Ｓｅｔ  ａｎｄ  Ｋａｚｕｒｏ  Ｋｉｋｕｃｈｉ，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．１４，  Ｎｏ．９，  ｐｐ．１３０６−１３０８  （２００２）．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ファイバ・ブラッグ・グレーティングを使用した場合の従来の光合分波器の構成を図４に示す。光合分波器としての動作を以下に記述する。符号３０はファイバ・ブラッグ・グレーティングであり、両端が光サーキュレータ２０と２１に光ファイバで接続されている。ファイバ・ブラッグ・グレーティングには外部から制御端子３１で制御可能な応力が印加されており、同調可能な波長を変えることができる。波長多重の信号光は光入力端子１０１からサーキュレータ２０の端子２０１に入り、２０２の端子へ出て行く。端子２０２は光ファイバによりファイバ・ブラッグ・グレーティング３０に接続されており、特定の波長が反射される。反射された波長の光はサーキュレータ２０の２０２の端子に戻り、端子２０３へと出て行き、光分波端子１０３から出力される。ファイバ・ブラッグ・グレーティングで反射されなかった波長の光は２１のサーキュレータの端子２１２に入射し、端子２１３に抜け、光出力端子１０２に出力される。合波信号光は光合波端子１０４から入力され、サーキュレータ２１の２１１の端子に入射する。合波信号光の波長を分波信号光の波長と同じであるとすると、この光は端子２１２から出て行くが、ファイバ・ブラッグ・グレーティング３０で反射され、端子２１２に戻り、サーキュレータ２１の光出力端子１０２に合波信号として、ファイバ・ブラッグ・グレーティング３０を透過した光と混合される。
【０００７】
使用される光の波長は、国際電気通信連合により定められたグリッド周波数を想定しており、ある中心波長を基準として、ある周波数間隔毎に使用波長が設定されている。ファイバ・ブラッグ・グレーティング３０を使用して、同調波長を移動させるとき、目的の波長の途中にあるグリッド周波数の光波長を分波してしまう問題が生じる。これはファイバ・ブラッグ・グレーティングに応力を加えることによって同調波長を変化させるとき、同調波長が連続的に変化することによる。これは熱を加えて同調波長を変化させた場合も同様である。図５に示すように同調波長の大きさがλ０、λ１、λ２、λ３の順番にあるものとする。当初ファイバ・ブラッグ・グレーティング３０が波長λ０に同調しているものとし、同調波長をλ３に移動するようにとの図４の光合分波器が指令を受けたものとする。ファイバ・ブラッグ・グレーティング３０による同調波長は連続して移動するので、波長λ１、λ２を通過し、両波長の光を１０３の光ファイバから分波してしまう。このため、もし光出力端子１０２に接続された下流のノードが波長λ１を使用していると、信号が遮断されるため、下流のノードは光信号を受信できなくなる。
【０００８】
このような不具合をなくした合分波器をヒットレスな特徴を持つと言うが、複数の透過波長を有する多層膜フィルタに全反射領域を設けることが知られている（例えば、特許文献１）。この方法では使用波長を切り替えるとき、一旦波長多重光の照射領域を全反射領域に移す。これにより他の波長を遮断するような不具合を防止している。この方法の欠点は、切り替え時間が長くなることである。すなわち、この方法では機械的に多層膜フィルタを移動させることで波長多重光のフィルタ照射位置を変えるので、離れた位置に配置された目的波長のフィルタに移動する場合には、長い距離を移動することになる。
【０００９】
本特許の目的は、波長の切り替えが比較的速いが、連続的に同調波長が変化するファイバ・ブラッグ・グレーティングやファブリ−ペロータイプ等のフィルタを使用して、波長移動中に他の波長を遮断しない波長合分波器を提供することにあり、さらにこの無妨害波長合分波器を使用したネットワークによるサービスを提供することも包含する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
［１］  本発明の無妨害波長合分波器は、光入力端子と光合波端子、光分波端子、光出力端子を有する選択波長可変の波長多重合分波器と光スイッチとで構成され、同調波長移動時に光分波端子と光合波端子とを該光スイッチにより接続する機能を有することを特徴とする。
【００１１】
［２］  本発明の無妨害波長合分波器を使用した通信方法は、上記［１］に記載の無妨害波長合分波器を複数個用い、それぞれの無妨害波長合分波器間は光入力端子と光出力端子とを接続したことを特徴とする。この通信方法は、波長多重通信、それに係る通信サービス、通信装置若しくは通信システム等で用いることができる。本発明に係る無妨害波長合分波器を用いると、速い速度で、例えば、１０ｍｓ未満の切替速度で波長の移動を行うことができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、図３に示すように、同調波長が連続的に移動する光合分波器３に光スイッチ４を接続する。図３に示す光合分波器３において、１１が光入力端子に接続された光ファイバ、１２が光出力端子に接続された光ファイバ、１３が光分波端子、１４が光合波端子である。光合分波器３は波長コントロール信号入力端子１５から入力する信号により、同調波長が選択可能であるものとし、図３ではλｎの波長に同調されているものとする。波長λｎを含む波長多重光が１１の光ファイバから入ったとき、１３の光分波端子から波長λｎの光が分波され、他方分波されなかった残りの波長の光はそのまま光出力端子に接続された光ファイバ１２に出力される。また、光合波端子１４に波長λｎの光が導入されると、分波されなかった波長の光と合波されて、光ファイバ１２から出力される。
【００１３】
ヒットレスの特徴を実現するために、光合分波器３に４の光スイッチを接続する。光スイッチ４は、状態１では、４１の入力１と４３の出力１を接続し、４４の入力２と４２の出力２を接続しているものとする。この状態では光スイッチの４３の出力１に分波信号が出力される。また、４４の入力２に入力した波長λｎの光は１２の光ファイバの出力へ合波される。同調波長を移動する場合は、光スイッチ４の状態を状態２に設定し、４１の入力１から４２の出力２へ接続する。これにより波長多重合分波器３の１１に入力した波長λｎを含むすべての波長多重光が出力１２に出力されることになる。この光スイッチの状態で、同調波長を目的の波長へ移動させる。このときも、すべての波長が出力１２へ出力されているので、同調波長移動途中に存在する波長を分波することはない。同調波長が目的の波長に達した時点で、スイッチの状態を状態１に戻すと、目的の波長の分波と合波が可能になる。
以上記述したごとく、連続的にしか同調波長を変えることができない波長多重合分波器３に光スイッチを組み合わせることにより、同調波長を変更するにあたって、移動途中のチャンネル波長に影響を与えることなく同調波長の変更が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図１および図２により説明する。図１と図２は光合分波器１の同調波長と光スイッチの状態が異なる。ここで使用される光合分波器は図４で示したようなものであり、１１が光入力端子、１２が光出力端子、１３が光分波端子、１４が光合波端子となっている。５０の光スイッチは１：２の切り替え機能を有する２個の光スイッチから構成されており、切り替え制御端子５１からの入力信号により、光の通過経路が切り替えられる。光スイッチ５０の内部の光ファイバ４７と４８の一端はそれぞれ４１の入力１と４２の出力２に接続され、他端はステージ５２に固定されている。図１に示す状態では、ステージ５２に固定された光ファイバにより、４１の入力１は４３の出力１に接続され、４４の入力２が４２の出力２に接続されている。この状態では、１１の光入力端子に入力した波長λｎを含む波長多重光の中から波長λｎの光を４３の出力１に分波することが可能であり、また４４の入力２から波長λｎの合波信号を入力し、光出力１２の光ファイバに合波出力することが可能である。ここで使用する光の波長は、波長１４６５ｎｍ付近から１６０５ｎｍ付近までの光であり、一例を挙げると、国際電気通信連合により定められたグリッド周波数を想定しており、その周波数は１，５５２．５２５ｎｍの波長を基準に１００ＧＨｚ毎に中心波長が設定されている。図２は、同調波長を移動させている状態を示している。５１の切り替え制御端子に加えられた制御信号によりステージ５２が移動させることにより、５０の光スイッチが切り替えられている。この状態では光ファイバ４７が端子４５へ、光ファイバ４８が端子４６へ接続される。端子４５と４６は光ファイバで接続されているので、４１の入力１に入力した光は４２の出力２へ出力される。これにより、光合分波器１で分波された光は１４の光合波端子に戻されるので、同調波長を移動させるときに、目的波長までの途中に存在するグリッド波長を分波することによる影響をなくすることができる。同調波長が目的の波長に到達したときには、光スイッチ５０を図１の状態に戻すと、目的とする波長の光の分波あるいは合波が４３の出力１あるいは４４の入力２から可能になる。５０の光スイッチは２×２のマトリックス光スイッチでもよい。入力の一つを１３の光分波端子と、出力の一つを１４の光合波端子に接続する。この場合、残りの入力から合波光を入力することができ、また残りの出力端子は分波端子となる。
【００１５】
第２の実施例を図６に示す。本特許の無妨害波長合分波器を使用した通信システムを構成している。６１および６２、６３はノードを示しており、ノードの出力と次のノードの入力が接続される構成をとっている。本実施例では、ノード数は３個しか示していないが、多数接続する場合も本特許は包含する。それぞれのノードの使用する波長は１５および４５によりネットワークシステムのセンターからの指令により同調波長が決められる。本実施例では、１０１に入力したの波長多重入力信号のうち、ノード６１は波長λｎを使用し、ノード６２は波長λｋを、ノード６３は波長λｍを使用している。４３の出力１に分波された光は光検出器で検出され、電気信号として再生されたり、あるいは別のネットワークに送られる。また、４４の入力２には特定波長のレーザ光が入力される。これら３つの波長以外の光は１０２から次のノードへと送られる。それぞれのノードは使用波長をヒットレスで変更することが可能である。このようなネットワークを構築して、ノードからの波長を利用する利用者から料金をとるサービスや、ノードで分波波長の光を別の光ネットワークに送るサービスを行う行為も本特許に包含される。
第１の実施例で使用した光合分波器はファイバ・ブラッグ・グレーティングを使用するものであるが、波長同調機能を有するファブリ−ペローを使用した光合分波器を使用することも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、光合分波器において使用波長を移動させるときに、途中に存在する他のチャンネル波長に影響を与えることなく、速い速度で使用波長の移動が可能になる。本発明では、使用する波長フィルタとして、ファイバ・ブラッグ・グレーティング波長フィルタを使用する実施例を上げたが、これらは数ミリ秒以下で波長の移動をすることが可能である。また、光スイッチも数ミリ秒で切り替えが可能であるので、高速でかつヒットレスで波長の切り替えが可能になり、これによりネットワークの使用効率を上げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施例において、同調波長を移動させている状態を示す概略図である。
【図３】同調波長λｎの無妨害波長合分波器の概略図である。
【図４】ファイバ・ブラッグ・グレーティングを使用する従来の光合分波器の概略図である。
【図５】従来の光合分波器による分波信号強度の波長移動時の変化の模式図である。
【図６】本発明の第２の実施例の概略図である。
【符号の説明】
１  光合分波器、
４，５０  光スイッチ、
１１  光入力端子、  １２  光出力端子、  １３、光分波端子、
１４  光合波端子、  １５  波長コントロール信号入力端子、
２０，２１  光サーキュレータ、
３０  ファイバ・ブラッグ・グレーティング、
４５，５１  切り替え制御端子、
６１，６２，６３  無妨害波長合分波器
【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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