(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波手段(４ａ〜４ｆ)によってリング構成で直列に接続された複数の接続点(２ａ〜２ｆ)と、前記リング内で直列に接続された、各接続点におけるアッド及びドロップ光フィルタ(８、１０)とを含み、接続点の対の間での光信号の径路指定が、各接続点の対に対して割り当てられたそれぞれの波長チャネルに基づいている、ＷＤＭ光ネットワークであって、前記フィルタ(８、１０)の１つ又はそれ以上は、ＷＤＭ光信号の少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネル(λN、λM)を前記リングに対して／該リングから追加／削除すると同時に、前記ＷＤＭ信号の残りのチャネルが減衰されることなく通過できるように構成され、各接続点の対の相互接続対する前記それぞれの波長チャネルは、各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするように割り当てられることを特徴とするＷＤＭネットワーク。
【請求項２】
前記リングは、受動的であり、該リング周りを通過する前記ＷＤＭ光信号を光学的に増幅するための光増幅手段を含まないことを特徴とする請求項１に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項３】
前記ネットワークは完全に網目状にされ、各接続点(２ａ〜２ｆ)は、全ての接続点がそれぞれの波長チャネル（λ1〜λ15）によって他の全ての接続点に接続可能であるように、アッド及びドロップフィルタ(８、１０)を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項４】
単一の波長チャネルは、それぞれ対になった接続点間の接続を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項５】
各フィルタは、単一の又は２つの隣接する波長チャネルのいずれかを追加又は削除することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項６】
前記光導波手段（４ａ〜４ｆ）は、光ファイバを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項７】
前記アッド及びドロップフィルタは、誘電体フィルタ・スタックを含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項８】
前記アッド及びドロップフィルタは、共振空洞を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項９】
前記アッド及びドロップフィルタは、ファイバ・ブラッグゲートを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワーク。
【請求項１０】
少なくとも２つの隣接する波長チャネルを追加又は削除するように構成されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＷＤＭネットワークにおいて使用するための光フィルタ。
【請求項１１】
挿入損失が０．５ｄＢ又はそれより小さいことを特徴とする請求項１０に記載の光フィルタ。
【請求項１２】
性能指数が０．７又はそれ以上であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光ネットワークに関し、より具体的には、それに限定をするものではないが、受動的リング構成のＷＤＭネットワークと、そのようなネットワーク内で使用するためのアッド及びドロップ光フィルタとに関する。
【０００２】
（背景技術）
既に知られているように、ＷＤＭ光ネットワークは、光導波手段、一般的には光ファイバによって相互接続された複数の接続点を含む。各接続点においては、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルが追加又は削除され、波長チャネルに基づいて該接続点間でのＷＤＭ光信号の経路指定をすることができる。一般的に、単一の独自波長チャネルが２つの接続点間の所定の接続に対して割り当てられるが、伝達容量を増大させるために同一の接続に対して１つ以上の波長チャネルを使用することが知られている。
【０００３】
往々にしてリング構成と呼ばれる１つのネットワーク・トポグラフィーは、その１つであり、そこでは接続点は、途切れのないループ又はリング構成において光ファイバによって二地点間直列状態で接続される。各接続点において、１つ又はそれ以上のアッド又はドロップ光ファイバがリング内で直列に接続され、その各々が、ＷＤＭ信号の単一の選択された波長チャネルを追加又は削除する。アッドフィルタは、所定の波長チャネルを接続点においてリングに導入（追加）することを可能にすると同時に、残りの波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるようにし、一方、ドロップフィルタは、所定の波長チャネルを接続点においてリングから除去（削除）することを可能にすると同時に、残りの波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるようにする。
【０００４】
リングに対する各二重化接続のために、接続点にはそれぞれアッド光フィルタ及びドロップ光フィルタを含むアッド−ドロップフィルタ・モジュールが設けられる。
【０００５】
ＷＤＭネットワーク構成は、全ての接続点が、波長接続に関して他の全ての接続点に対して接続可能である完全な網目状ネットワークか、或いは、その中でハブと呼ばれる１つの接続点が他の全ての接続点に対して接続される、つまり、どの単一の波長チャネルも１つ以上の他の接続点と共有されないハブネットワークを含むことができる。
【０００６】
リング型光ネットワークは、リング内に或いは接続点において光増幅を含まない受動的なものと、ネットワーク内での損失を補償するために光信号を増幅する光増幅手段（一般的にエルビウムがドープされたファイバ増幅器ＥＤＦＡ又はラマン光増幅器）を構成内に含む非受動的なものとに類別できる。一般的に、リング周りが数十キロメートルである前者は、多くの場合ローカル・エリア・ネットワークの一部として使用され、メトロ（メトロポリタン）・ネットワークと呼ばれる。
【０００７】
本発明者達には、受動的なメトロポリタン・リング型光ネットワーク特有の制限は、各アッド−ドロップフィルタ・モジュールの透過損失（時として、挿入又は通過損失とも呼ばれる）がネットワーク内の接続点の数に大きな制約を与えることによるものであることが解った。フィルタ・モジュールの透過損失は、リングを通り該リング周りを通過する波長チャネルが受ける損失である。アッド−ドロップフィルタ・モジュールの全てがリング内で直列に接続されているので、特に２つの接続点間の単一の二重化接続は２つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール、つまり合計で４つのフィルタを必要とすることになり、通過損失が、ネットワークのリンク損失設定を迅速に消費する可能性がある。例えば、−２８ｄＢｍの感度を有する受信装置と＋５ｄＢｍで動作する送信装置とに対するこのリンク損失設定は、３３ｄＢｍである。完全に網目状にされた６接続点のネットワークにおいては、該ネットワークが１５個の波長接続（即ち１５個のＷＤＭチャネル）を必要とし、これら波長接続の各々は、二重化接続に対して２つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール、即ち３０個のフィルタ・モジュールを必要とする。フィルタ・モジュール当たり１ｄＢｍの透過損失（即ちアッド又はドロップフィルタ当たり０．５ｄＢｍの透過損失）の場合であっても、より一般的には、公知のフィルタ・モジュールの最良のものは、現在１．５ｄＢｍ近くの損失を有しており、リング周りの回路全体に対する損失は３０ｄＢｍとなり、光ファイバ損失に対しては殆どリンク損失設定を残さず、その結果極めて制限された周線を有するリングとなる。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、公知のネットワークの制限を少なくとも部分的に緩和するＷＤＭリング構成を提供しようとしてなされたものである。
【０００９】
本発明によると、光導波手段によってリング構成で互いに直列に接続された複数の接続点と、そのリング内で直列に接続された、各接続点におけるアッド及びドロップ光フィルタとを含み、接続点の対の間での光信号の径路指定が、各接続点の対に対して割り当てられたそれぞれの波長チャネルに基づいている、ＷＤＭ光ネットワークが提供され、該ＷＤＭ光ネットワークは、前記フィルタの１つ又はそれ以上が、ＷＤＭ光信号の少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネルをリングに対して／該リングから追加／削除すると同時に、ＷＤＭ信号の残りのチャネルが実質的に減衰されることなく通過できるように構成され、各接続点の対の相互接続に対するそれぞれの波長チャネルは、各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするように割り当てられることを特徴とする。
【００１０】
波長チャネル接続をこのように選択することにより、必要とされるアッド及びドロップ光フィルタの数を最小にし、それによって、フィルタに関連する透過損失を最小にし、所定のリンク損失設定に対してより多くの数の接続点を接続することを可能にする。
【００１１】
フィルタの通過帯域（或いは、フィルタが伝達装置又は反射装置として動作しているか否かにより阻止帯域）は、少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネルを追加又は削除することができるように、充分に広く選択されることが好ましい。そのようなフィルタを慎重に設計することによって、透過損失は、単一波長を追加／削除することができる公知のフィルタの透過損失と同程度に低く構成することができ、このことが、接続点の数及び／又は接続点間の距離を所定のリンク損失設定に対して増大することを可能にする。
【００１２】
リング構成は、受動的であり、リング周りを通過するＷＤＭ光信号を光学的に増幅する光増幅手段を含まないのが好ましい。或いは、リングは、該リング周りを通過するＷＤＭ光信号を光学的に増幅するための光増幅手段を含むこともできる。
【００１３】
ネットワークは、完全に網目状にされ、各接続点は、全ての接続点がそれぞれの波長チャネルによって他の全ての接続点に対して接続可能であるように、アッド及びドロップフィルタを含むのが好ましい。好ましい配列においては、単一の波長チャネルが、それぞれの対になった接続点間の接続を形成するが、伝達容量を増大させるために１つ以上の波長チャネルを使用して、それぞれの対になった接続点間の接続を形成させることができる。各フィルタは、単一の又は２つの隣接する波長チャネルのいずれかを追加又は削除するのが有利である。
【００１４】
アッド及びドロップフィルタは、誘電体フィルタ・スタックを含むのが有利である。或いは、アッド及びドロップフィルタは、共振空洞又は光ファイバ・ブラッグゲートを含むことができる。各フィルタは、０．５ｄＢｍ又はそれ以下の挿入損失を有するのが好ましい。各フィルタは、０．７又はそれ以上の性能指数を有するのが好ましい。
【００１５】
本発明をもっとよく理解できるように、本発明による波長分割多重光ネットワークを、例としてのみの目的で、添付する図面を参照して以下に説明する。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１には、本発明による完全に網目状にされた二重化光ファイバ波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの概略図が示されている。ネットワークは、６つの接続点２ａ〜２ｆを含み、これらの接続点は、途切れることのないループ又はリング構成になっている光ファイバ４ａ〜４ｆによって、互いに二地点間直列状態で接続される。図示する構成において、光ファイバ４ａ〜４ｆの連結長さであるリング周りの一般的合計経路長さは、４０ｋｍのオーダであり、ファイバに関連する１０ｄＢｍのオーダの損失を与える。
【００１７】
各接続点に設置されリング内で直列に接続された状態で、多くの、図１に示すネットワークでは３つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール６がある。そのようなアッド−ドロップフィルタ・モジュール６の１つが図２に示されている。
【００１８】
各アッド−ドロップフィルタ・モジュール６は、それぞれのアッド光フィルタ８及びそれぞれのドロップ光フィルタ１０を含み、それらの各々は、リング内で直列に接続される。各アッドフィルタ８は、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルλN,Mをリングに追加できるように構成されるが、残りの波長チャネルは実質的に減衰されることなくリング周りを通過できるようにする。各ドロップフィルタ１０は、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルλN,Mをリングから削除できるように構成されるが、残りの波長チャネルは実質的に減衰されることなくリングを通して通過できるようにする。
【００１９】
両光フィルタ８、１０は、薄いフィルムの誘電体フィルタ・スタックか、共振空洞か、或いはブラッグゲートを含み、これらはＷＤＭ光信号の１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルを通過させるが他の波長チャネルを反射することができるように選択された伝達通過帯域を有する。一般的に、各フィルタは、該フィルタが反射する波長チャネルに関連する約０．５ｄＢｍの損失である透過（挿入又は通過）損失と、その又は各々の選択された波長チャネルを追加又は削除することに関連する１．５ｄＢｍの損失である伝達損失とを有する。光フィルタ８、１０の重要な特性は、波長チャネルに関するフィルタの選択性の基準を与えるので、性能指数（ＦＯＭ）であり、この性能指数は、−３ｄＢｍの伝達における通過帯域波長の、−２５ｄＢｍの伝達における通過帯域波長に対する比率である。各フィルタの通過帯域は、選択された１つ又は複数の波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるように充分広いこと、及びそれら波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過することを保証するために通過帯域が他のチャネルに対して実質的に反射するのに充分なように選択できることが必要である。例えば１００ＧＨｚの間隔をもつ波長チャネルの場合には、ＦＯＭは一般的に０．７又はそれ以上であることが必要であろう。
【００２０】
再び図１を参照すると、各接続点２ａ〜２ｆにおいて、各アッド及びドロップフィルタ８、１０によって追加又は削除される波長チャネルは、λ1からλ15で示されることに注目されたい。それによると、図示する構成において、接続点２ａは、波長チャネルに関しては、波長チャネルλ1によって接続点２ｂに接続され、また、波長チャネルλ7、λ10、λ9及びλ6によってそれぞれ接続点２ｃ〜２ｆに接続されていることが分かる。図示の目的で、波長チャネルの接続は図１においては点線で示しているが、言うまでもなくその接続は、これら接続点間の光ファイバによる物理的な接続を意味するものではない。図１から分かるように、ネットワークは、各接続点２ａ〜２ｆがそれぞれの波長チャネルλ1〜λ15によってその他の全ての接続点に接続可能であると言う点で、完全に網目状にされている。
【００２１】
本発明のネットワーク設計の重要な特徴は、波長チャネルが各接続に割り当てられる方法である。図１を参照すると、波長チャネルは、図３の流れ図中に示されているアルゴリズムを使用して、各接続点における隣接する波長チャネル接続の数を最大にするように割り当てられていることに注目されたい。例えば、接続点２ａには隣接チャネルλ6,7及びλ9,10があり、接続点２ｂにはチャネルλ1,2及びλ12,13が、接続点２ｃにはチャネルλ2,3及びλ7,8が、接続点２ｄにはチャネルλ3,4及びλ10,11が、接続点２ｅにはチャネルλ4,5及びλ8,9が、及び接続点２ｆにはチャネルλ5,6及びλ11,12がある。これら隣接する波長チャネルの各々に対して、単一のアッド−ドロップフィルタ・モジュールが設けられ、該単一のアッド−ドロップフィルタ・モジュールにおいて、上述のように、各アッド及びドロップフィルタは、隣接するチャネルを追加／削除するのに十分に広い通過帯域を有する。従って、図１に示すネットワークの場合には、合計で１８個のアッド−ドロップフィルタ・モジュール６、即ち６個の単一波長チャネルフィルタ・モジュールと、１２個の２チャネルフィルタ・モジュールとが必要である。それに対して、各アッド−ドロップフィルタ・モジュールが単一の波長チャネルを追加／削除する公知のネットワーク設計においては、合計３０個のフィルタ・モジュールを必要とする。上述のように、アッド及びドロップ光フィルタを慎重に設計することにより、それらの透過損失を、単一の波長を追加／削除するように動作可能であるフィルタ・モジュールの透過損失と実質的に同一にすることができ、その結果、アッド及びドロップフィルタの数が減少することで、リング周囲の透過（通過）損失の面で顕著な利点をもたらす。おそらくフィルタは、それらの選択された波長に対してはより大きな伝達損失を有することになろうが、この損失の増大は、リング周りの透過（通過）経路における損失が減少するので補って余りある。
【００２２】
最適の完全網目状のネットワーク構成においては、フィルタ・モジュールの合計数を最小にするため、アッド−ドロップフィルタ・モジュールの各々が、単一の波長チャネル又は２つの隣接する波長チャネルのいずれかを追加及び削除しなければならないということがわかった。表１は、３つから９つの接続点を有する完全網目状の二重化ネットワークに必要とされるそのようなフィルタ・モジュールの数を表形式にしたものである。比較のために、その表はまた、単一の波長チャネルのみを追加及び削除することができるフィルタ・モジュールを使用する完全網目状の二重化ネットワークに必要とされるフィルタ・モジュールの数も含む。表から分かるように、フィルタ・モジュールの数、従って透過損失の減少は、接続点の数が増大するにつれて顕著である。更に言うまでもなく、所定のリンク損失設定及び各フィルタに対する所定の透過損失については、本発明によるネットワーク構成は、公知のネットワーク設計よりも接続点を少なくとも１つ多く有することができる。上記のネットワークは、受動的なリングに関連したものであったが、言うまでもなく、本発明によるネットワークはまた、リング周りを通過するＷＤＭ光信号を増幅するための増幅手段を含むネットワークにおいても利点をもたらす。そのようなネットワークにおいては、公知のネットワークに比較して接続点の長さ（リング周りの外周）及び／又は数を増大させることができ、或いは、増幅度を減少させることができる。
【００２３】
図３を参照すると、本発明によるＷＤＭネットワークの各接続点のアッド／ドロップフィルタの各々に対して波長チャネルを割り当てるための流れ図が示されている。各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするアルゴリズムは、どのようなネットワーク構成に対しても適したものであり、上述の完全網目状のリング構成に限定されるものではない。
【００２４】
このアルゴリズムの入力データｎ、ｋ及びｃ（ｘ，ｙ）は、接続点の数と、接続点間の二重化相互接続の数と、接続点間の必要な接続を特定する配列とをそれぞれ含む。各接続に対しての計算された波長ラムダ（λ）は、配列ｗ（ｘ，ｙ）中に格納され、一時的数値変数ａ，ｂ及びｃが、計算中に使用される。配列ｃ（ｘ，ｙ）及びｗ（ｘ，ｙ）は、ｎ行ｎ列の行列であり、行は開始接続点を表し、また、列は最終接続点を表す。行列ｃ（ｘ，ｙ）内のゼロは、それぞれの接続点間に接続が何も必要でないことを示し、また、零よりも大きな値、一般的に１、は、接続が必要であることを示す。単一の接続点に対して相互接続を有することは不可能であるので、両配列中にあるｘ＝ｙ、つまり降下対角線における全ての値は、ゼロになる。全ての接続点間で二重化接続を有する完全網目状のネットワークのいずれの場合でも、配列の残りの値は全て１である。例えば、ｎ＝６、ｋ＝１５である図１のネットワークの場合は、配列ｃ（ｘ，ｙ）及びｗ（ｘ，ｙ）は、それぞれ次式で与えられる。
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【００２５】
行列ｗ（ｘ，ｙ）から、接続点２及び４間の接続は、波長チャネル  ｗ（２，４）＝ｗ（４，２）＝１３であり、一方、接続点２及び６間の接続は  ｗ（２，６）＝ｗ（６，２）＝１２、以下同様、によって与えられることが分かるであろう。
【００２６】
説明のように、このアルゴリズムは、全ての２つの接続点間に、単一の波長チャネル即ち相互接続を割り当てるためのものである。言うまでもなく、このアルゴリズムは、追加の接続配列ｃ（ｘ，ｙ）を特定することによって、全ての２つの接続点間の多重波長接続を全ての２つの接続点間の波長接続の最大数まで可能にするように簡単に変更できる。その時このアルゴリズムは、波長が接続に対して既に割り当てられているかどうかについてこれらの追加の接続配列をチェックするように変更する必要がある。例えば、図１のネットワークの接続点２ｂ及び２ｄ間で２つの波長接続を有することが必要とされた場合には、ｃ1（２，４）＝ｃ1（４，２）＝１であり、残りの全ての値が零である、１つの追加の接続配列ｃ1（ｘ，ｙ）が必要とされることになる。
【００２７】
言うまでもなく、本発明のＷＤＭは、説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の技術的範囲内での変更が可能である。例えば、多くのアッド及びドロップフィルタは、本質的に単一指向性であり、従って、ＷＤＭ信号が、リング周りを単一方向に通過できるようにするのみであることが分かるであろう。そのような配列の場合、接続点間の波長相互接続全ては、保護されていない。例えば、図１のネットワークにおいては、接続点２ｂと２ｄとを相互に接続する波長チャネルはλ13である。そのなかでＷＤＭ光信号が時計回りの方向に向けてだけ伝播できるそのようなネットワークにおいては、情報は光ファイバ４ｂ及び４ｃを経由して接続点２ｂから接続点２ｄへ伝達され、一方、接続点２ｄから２ｂには、ファイバ４ｄ、４ｅ、４ｆ及び４ａ通って伝達されることになる。その結果、いずれかのファイバに破断を生じた場合、各相互接続の１つの方向が失われることになる。保護された径路を提供するため、二重リングの光ファイバ、又は双方向性リングを使用することができる。
【００２８】
各接続点において、単一の及び隣接する波長を追加／削除することができるアッド−ドロップ両方のフィルタ・モジュールを使用することは、フィルタ・モジュールの合計数を最小にし、別の配列では、２つより多い隣接する波長チャネルを追加／削除するアッド−ドロップフィルタ・モジュールを追加的に使用できる。そのような配列の１つにおいては、単一の隣接する対の、及び３つの隣接するチャネルを追加／削除するような３つの異なるタイプのフィルタ・モジュールを使用することができる。そのようなフィルタ・モジュールを使用する６接続点のネットワークにおいては、合計で１６個のフィルタ・モジュールが必要である。そのような配列は、フィルタ・モジュールの合計数を減少させるものの、もっと多くの異なるタイプのアッド及びドロップフィルタを必要とし、それに関連するコストの増大の可能性が、損失の点から見ての恩恵を駄目にするおそれがある。
【００２９】
表１．公知のネットワーク配列及び本発明によるネットワークにおける完全網目状の二重化ネットワークに対して必要なアッド−ドロップフィルタ・モジュールの数
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【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるリング型光ＷＤＭネットワークの概略図である。
【図２】  図１のアッド−ドロップフィルタ・モジュールの概略図である。
【図３】  本発明によるＷＤＭネットワークの各接続点において、アッド−ドロップフィルタ・モジュールに対して波長チャネルを割り当てる方法を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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