(57)【要約】【課題】  ポート数の多いアレイ導波路回折格子を用いた場合と同等のルーティング機能を有する光ネットワークシステムを実現する。【解決手段】  複数の通信ノード200-1〜200-12と、波長ルーティング装置210と、通信ノードと波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路250-1〜250-12、260-1〜260-12とを備えた光ネットワークシステムにおいて、波長ルーティング装置は、光伝送路を介して通信ノードに１対１に接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の入力ポートと、光伝送路を介して通信ノードに１対１に接続されたＮ個の出力ポートを備え、ポート数の少ない複数のアレイ導波路回折格子と、該複数のアレイ導波路回折格子の前段に設けられ、前記Ｎ個の入力ポートのいずれかを介して１つの入力ポートに入力される光信号の波長または波長帯域に応じて出力ポートが変化する波長経路制御器とを有する【選択図】    図１
2005117509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、
前記波長ルーティング装置は、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに１対１に接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の入力ポートと、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに１対１に接続されたＮ個の出力ポートを備え、
複数のアレイ導波路回折格子と、
該複数のアレイ導波路回折格子の前段に設けられ、前記Ｎ個の入力ポートのいずれかを介して１つの入力ポートに入力される光信号の波長または波長帯域に応じて出力ポートが変化する波長経路制御器と、
を有することを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項２】
複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、
前記通信ノードは、
送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された波長の異なる複数の光信号を合波して前記波長ルーティング装置に送出する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を波長に応じて分波する光分離器と、該光分離器から入力された光信号を、個別に受信可能なB個（Bは１以上の整数）の光受信機を備え、
前記波長ルーティング装置は、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、
K（Kは２以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦K、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力し、波長λiの光信号によって接続される当該入出力ポートの関係と、波長λi’=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧K・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号によって接続される当該入出力ポートの関係が同一であることを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、
L個（Lは整数L≧R）の入力ポートとL個の出力ポートとを有し、1つの入力ポートに入力された光信号をその波長の属する波長帯域Bｍ（波長帯域＝中心波長λBｍ±波長帯域幅Δλｍ、ただしλBｍ＋Δλｍ≦λBｍ+１−Δλｍ+１、１≦ｍ≦L、ｍは整数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、該波長帯域Bｍは、K×Kアレイ導波路回折格子のΔλFSRとの間に、λ１+ｋ・ΔλFSR≦λBｍ−Δλｍ、λBｍ+Δλｍ≦λ１+(ｋ+1)・ΔλFSR (ｋはある整数)という関係が成り立つことを特徴とするM個（Mは整数、M≦K , L×M≧N）の波長経路制御器とを備え、
該波長経路制御器の各入力ポートはそれぞれ、前記波長ルーティング装置のN個の入力ポートのいずれかと1対１に接続され、
前記波長帯域経路制御器の各出力ポートはそれぞれ、異なる前記K×Kアレイ導波路回折格子の入力ポートのいずれかと1対１に相互に接続され、
前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、それぞれ波長ルーティング装置の出力ポートのいずれかと1対１に接続され、
前記波長ルーティング装置の出力ポートは、異なる前記通信ノードと1対1に接続されていることを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項３】
前記波長経路制御器は、
J（JはL以上の整数）個の出力ポートと1つの入力ポートを有し、当該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートに1対１に接続され、1つの当該入力ポートから入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、その波長帯域に応じてJ個の前記出力ポートのうちのいずれかの出力ポートに出力するL個の１×J波長帯域光分波器と、
１つの出力ポートとJ個の入力ポートを有し、該出力ポートが前記波長経路制御器の出力ポートに接続され、当該L個の各入力ポートより入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、前記出力ポートに出力するL個のJ×１波長帯域光合波器とを備え、
前記1×J波長帯域光分波器の各出力ポートはそれぞれ、異なる当該J×１波長帯域光合波器の各入力ポートのいずれかに、一つの前記J×１波長帯域光合波器に異なるポートから入力するそれぞれの光信号の属する波長帯域に重複がないように、1対１に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項４】
前記波長経路制御器は、
J（JはL以上の整数）個の出力ポートと1つの入力ポートを有し、該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートに1対１に接続され、1つの前記入力ポートから入力される光信号が全ての前記出力ポートから出力される1×J光カプラと、
それぞれ異なる中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域の光信号のみを通過させるJ個の光フィルタと、
１つの出力ポートとJ個の入力ポートを有し、前記出力ポートが前記波長経路制御器の出力ポートに接続され、当該L個の各入力ポートより入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、前記出力ポートに出力するL個のJ×１波長帯域光合波器とを備え、
前記光カプラの各出力ポートはそれぞれのポート毎に、異なる各波長帯域の光信号を通過させる1つの前記光フィルタを介して、異なる前記J×１波長帯域光合波器のいずれかの入力ポートに、一つの当該J×１波長帯域光合波器に異なるポートから入力するそれぞれの光信号の属する波長帯域に重複がないように、１対１に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項５】
前記通信ノードの全てにおいて光受信機の個数Bが1である場合、
前記波長経路制御器は、
L個の入力ポートとL個の出力ポートを有し、該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートと接続され、一つの入力ポートから入力された光信号を全ての出力ポートに出力するL×L通過形スターカプラと、
それぞれ異なる中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、・・・、中心波長λBL±波長帯域幅ΔλLの各波長帯域の光信号のみを通過させるL個の光フィルタを備え、
前記L×L通過形スターカプラの各出力ポートはそれぞれ、ポート毎に異なる各波長帯域の光信号を通過させる1つの当該光フィルタを介して、前記波長経路制御器のいずれかの出力ポートに接続されており、
前記波長経路制御器の各出力ポートは、そこから出力する光信号のうち同一の波長帯域に属する光信号は同一のK×Kアレイ導波路回折格子に入力されるように、異なるK×Kアレイ導波路回折格子のいずれかの入力ポートと接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項６】
複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光ネットワークシステムにおいて、
前記通信ノードは、
送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された複数の光信号を合波する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を受信可能な１個の光受信機とを備え、
前記波長ルーティング装置は、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、
1個の入力ポートおよびP（Pは2以上の整数）個の出力ポートを有し、当該入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦P、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、波長λiの光信号の出力する出力ポートと、波長λi+nP=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧P・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号の出力する出力ポートが同一であることを特徴とするN個の波長経路制御器と、
K（Kは2以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された波長λi+n’P（iは一定、n’は整数、1≦n’≦K、λi+(n’+1)P−λi+n’P＝Δλ’、波長間隔Δλ’は正の定数）の光信号は、その波長λi+n’Pに応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力することを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、
Q（QはL以上の整数）個の入力ポートおよび1つの出力ポートを有し、複数の入力ポートから入力された光信号を1つの出力ポートから出力するN個のQ×１光カプラとを備え、
R個のK×Kアレイ導波路回折格子のそれぞれの出入力ポートを接続する光信号の波長λi+n’Pについて、異なるK×Kアレイ導波路回折格子についてiの値が重複することが無く、
波長ルーティング装置のN個の前記入力ポートはそれぞれ、N個の前記波長経路制御器の各入力ポートと1対１に接続され、
前記光カプラの各出力ポートは前記K×Kアレイ導波路回折格子の各入力ポートのいずれかと1対１に接続され、
前記波長帯域経路制御器の出力ポートのうち、λi+nPの光信号が出力する当該出力ポートは、λi+nPの光信号によって出入力ポートが接続されるK×Kアレイ導波路回折格子と接続されている光カプラの当該入力ポートと1対１に接続され、
前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、波長ルーティング装置の各出力ポートのいずれかと1対１に接続されていることを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項７】
複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光ネットワークシステムにおいて、
前記通信ノードは、
送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された複数の光信号を合波する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を波長に応じて分波する光分離器と、該光分離器から入力された光信号を、個別に受信可能なB個（Bは１以上の整数）の光受信機とを備え、
前記波長ルーティング装置は、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、
前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、
1個の入力ポートおよびP（Pは2以上の定数）個の出力ポートを有し、当該入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦P、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、波長λiの光信号の出力する出力ポートと、波長λi+nP=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧P・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号の出力する出力ポートが同一であることを特徴とするN個の波長経路制御器と、
K（Kは2以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された波長λj（jは整数、1≦j≦K、λj+1−λj＝Δλj、波長間隔Δλjは正の定数）の光信号は、その波長λjに応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力し、波長λjの光信号によって接続される当該入出力ポートの関係と、波長λj’=λj ＋ ｍ・ΔλFSR’（ｍは任意の整数、ΔλFSR’≧K・Δλj、ΔλFSR’：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号によって接続される当該入出力ポートの関係が同一であることを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、
Q（QはL以上の整数）個の入力ポートおよび1つの出力ポートを有し、複数の入力ポートから入力された光信号を1つの出力ポートから出力するN個のQ×１光カプラとを備え、
前記波長ルーティング装置のN個の当該入力ポートはそれぞれ、前記波長経路制御器の各入力ポートと1対１に接続され、
前記波長帯域経路制御器の各出力ポートはそれぞれ、異なる当該Q×１光カプラの各入力ポートに、同一の当該Q×１光カプラの各入力ポートに入力されるそれぞれの光信号の波長に重複がないように１対１に接続され、
前記光カプラの各出力ポートは前記K×Kアレイ導波路回折格子の各入力ポートのいずれかと1対１に接続され、
前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、前記波長ルーティング装置の各出力ポートのいずれかと1対１に接続されていることを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項８】
前記通信ノードに備えられた光送信機として、一つもしくは複数の波長可変光源を備えていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項９】
前記通信ノード内の光送信機の波長可変光源として、分布帰還型半導体レーザを備え、該半導体レーザの出力光の波長を変化させるために該半導体レーザの温度を制御する手段を有することを特徴とする請求項８に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１０】
前記通信ノード内の光送信機の波長可変光源として、多電極分布反射型半導体レーザを備え、該半導体レーザの出力光の波長を変化させるために該半導体レーザに与える電流を制御する手段を有することを特徴とする請求項８に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１１】
前記アレイ導波路回折格子が波長周回性を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１２】
前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が誘電体多層膜で構成された光フィルタであることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１３】
前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が光ファイバで構成された光カプラであることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１４】
前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が平面導波路で構成された光カプラであることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項１５】
前記請求項１乃至１４のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおける波長ルーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信ノードと、これらの通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御によって確立する波長ルーティングを利用した光通信ネットワークシステム及びその波長ルーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
1本の光ファイバ内で、波長が異なる複数の光信号を多重化させて伝送する波長分割多重（WDM）通信技術は、2地点間の伝送容量を大幅に増加させた。しかしながら、現在、各通信ノードにおけるデータパケットのルーティングは、光信号を電気信号に変換して電気処理によって行っているため、ここがボトルネックとなって、伝送速度の高速化や大容量化に対応できなくなる。
この問題の解決策として、光信号を電気信号に変換することなく、WDMによって多重化された各光信号に行き先の情報を割り当てることによって、光の状態のままでルーティングする波長パスルーティングが提案されている。
【０００３】
図２４は、波長ルーティング機能を有するアレイ導波路回折格子を用いて実現した波長パスルーティングをベースとした光通信ネットワークシステムである（例えば、非特許文献1参照）。
図２４に示す光通信ネットワークシステムは、通信ノードが4つの場合を示しており、100-1〜100-4は通信ノード、110は4個の入力ポートと、4個の出力ポートを持つアレイ回折格子導波路、120-1〜120-4は各通信ノードからアレイ回折格子導波路110に向けて送信された光信号が通る上りの光伝送路、130-1〜130-4はアレイ導波路回折格子110から各通信ノードへ向けて光信号が通る下りの伝送路である。
【０００４】
アレイ導波路回折格子110は、入力ポート140-1〜140-4と出力ポート150-1〜150-4をもつ光部品であり、入力ポート140-1〜140-4に入力された光信号を出力する出力ポート150-1〜150-4は、その光信号の波長によって一意的に決定される。
上りの光伝送路120-1〜120-4はそれぞれアレイ導波路回折格子110の入力ポート140-1〜140-4に接続され、また下りの光伝送路130-1〜130-4はそれぞれアレイ導波路回折格子110の出力ポート150-1〜150-4に接続されている。
【０００５】
図２５及び図２６は4個の入力ポート140-1〜140-4と4個の出力ポート150-1〜150-4をもつ4×4アレイ導波路回折格子110の入力ポート140-1〜140-4と4個の出力ポート150-1〜150-4が波長によってどのように結ばれているかを示している。
図２５は波長周回性を有する4×４アレイ導波路回折格子110の場合を示し、また図２６は波長周回性を有しない場合を示している。
【０００６】
例えば、図２４において、入力ポート140-1にλ３の波長の光信号が入力されたとき、このλ３の光信号は出力ポート150-3より出力される。従って、通信ノード100-1から波長λ３の光信号を送出すると、λ３の光信号は光伝送路120-1を通ってアレイ導波路回折格子110の入力ポート140-1に入力し、波長ルーティングによりλ３の光信号は、光伝送路130-3を通って通信ノード100-3に届く。このように、アレイ導波路回折格子110の波長ルーティング機能を用いることにより、光信号を電気信号に変換することなく光信号の波長に基づいた光レイヤでのルーティングを行う、通信ノード100-1〜100-4間でフルメッシュ接続されたネットワーク通信が可能である。
【０００７】
なお、アレイ導波路回折格子の特徴として、特定の入力ポートと出力ポートを結ぶ波長はひとつではなく、ある一定の波長間隔をおいて複数個存在する。すなわち、図２５中に示されている波長をλiと表すと、図２７に示すように、λi＋ｎ・ΔλFSR（ｎは整数）を満たす波長についても同様のルーティング特性を示す。このΔλFSRの値をFree Spectrum Range (FSR) とよぶ。  
【非特許文献１】K.Kato et. al. ,”32×32 full-mesh (1024 path) wavelength -routing WDM network based on uniform-loss cyclic-frequency arrayed waveguide grating ” Electronics Letters, vol. 33, 1865-1866, 1977.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来のアレイ導波路回折格子110の波長ルーティングをベースとした光通信ネットワークシステムでは、通信ノード数と同数以上のポートをアレイ導波路回折格子は備えていることが必要である。
すなわち、ノード数の多い大規模なネットワークを構築する際には、それに応じてポート数の多いアレイ導波路回折格子を作製しなければならない。
【０００９】
しかしながら、アレイ導波路回折格子は、ポート数が多くなればなるほど作製により高度な技術が必要となるための作製が困難になり、コストも増大するという問題がある。
さらに、アレイ導波路回折格子のポート数を増設する必要が生じた場合、アレイ導波路回折格子全部をより大型のものに変更しなければならず、コストの面などから考えるに非常に効率が悪い。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ポート数の多いアレイ導波路回折格子を用いることなく、容易にかつ低コストで作製できるポート数の少ないアレイ導波路回折格子を複数枚用いることによって、ポート数の多いアレイ導波路回折格子を用いた場合と同等のルーティング機能を備えた光通信ネットワークシステム及びそのルーティング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長ルーティング装置は、前記光伝送路を介して前記通信ノードに１対１に接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の入力ポートと、前記光伝送路を介して前記通信ノードに１対１に接続されたＮ個の出力ポートを備え、複数のアレイ導波路回折格子と、該複数のアレイ導波路回折格子の前段に設けられ、前記Ｎ個の入力ポートのいずれかを介して１つの入力ポートに入力される光信号の波長または波長帯域に応じて出力ポートが変化する波長経路制御器とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノードは、送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された波長の異なる複数の光信号を合波して前記波長ルーティング装置に送出する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を波長に応じて分波する光分離器と、該光分離器から入力された光信号を、個別に受信可能なB個（Bは１以上の整数）の光受信機を備え、前記波長ルーティング装置は、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、K（Kは２以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦K、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力し、波長λiの光信号によって接続される当該入出力ポートの関係と、波長λi’=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧K・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号によって接続される当該入出力ポートの関係が同一であることを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、L個（Lは整数L≧R）の入力ポートとL個の出力ポートとを有し、1つの入力ポートに入力された光信号をその波長の属する波長帯域Bｍ（波長帯域＝中心波長λBｍ±波長帯域幅Δλｍ、ただしλBｍ＋Δλｍ≦λBｍ+１−Δλｍ+１、１≦ｍ≦L、ｍは整数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、該波長帯域Bｍは、K×Kアレイ導波路回折格子のΔλFSRとの間に、λ１+ｋ・ΔλFSR≦λBｍ−Δλｍ、λBｍ+Δλｍ≦λ１+(ｋ+1)・ΔλFSR (ｋはある整数)という関係が成り立つことを特徴とするM個（Mは整数、M≦K , L×M≧N）の波長経路制御器とを備え、該波長経路制御器の各入力ポートはそれぞれ、前記波長ルーティング装置のN個の入力ポートのいずれかと1対１に接続され、前記波長帯域経路制御器の各出力ポートはそれぞれ、異なる前記K×Kアレイ導波路回折格子の入力ポートのいずれかと1対１に相互に接続され、前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、それぞれ波長ルーティング装置の出力ポートのいずれかと1対１に接続され、前記波長ルーティング装置の出力ポートは、異なる前記通信ノードと1対1に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長経路制御器は、J（JはL以上の整数）個の出力ポートと1つの入力ポートを有し、当該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートに1対１に接続され、1つの当該入力ポートから入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、その波長帯域に応じてJ個の前記出力ポートのうちのいずれかの出力ポートに出力するL個の１×J波長帯域光分波器と、１つの出力ポートとJ個の入力ポートを有し、該出力ポートが前記波長経路制御器の出力ポートに接続され、当該L個の各入力ポートより入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、前記出力ポートに出力するL個のJ×１波長帯域光合波器とを備え、前記1×J波長帯域光分波器の各出力ポートはそれぞれ、異なる当該J×１波長帯域光合波器の各入力ポートのいずれかに、一つの前記J×１波長帯域光合波器に異なるポートから入力するそれぞれの光信号の属する波長帯域に重複がないように、1対１に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長経路制御器は、J（JはL以上の整数）個の出力ポートと1つの入力ポートを有し、該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートに1対１に接続され、1つの前記入力ポートから入力される光信号が全ての前記出力ポートから出力される1×J光カプラと、それぞれ異なる中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域の光信号のみを通過させるJ個の光フィルタと、１つの出力ポートとJ個の入力ポートを有し、前記出力ポートが前記波長経路制御器の出力ポートに接続され、当該L個の各入力ポートより入力される中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBJ±波長帯域幅ΔλJの各波長帯域幅内に属する波長の光信号を、前記出力ポートに出力するL個のJ×１波長帯域光合波器とを備え、前記光カプラの各出力ポートはそれぞれのポート毎に、異なる各波長帯域の光信号を通過させる1つの前記光フィルタを介して、異なる前記J×１波長帯域光合波器のいずれかの入力ポートに、一つの当該J×１波長帯域光合波器に異なるポートから入力するそれぞれの光信号の属する波長帯域に重複がないように、１対１に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノードの全てにおいて光受信機の個数Bが1である場合、前記波長経路制御器は、L個の入力ポートとL個の出力ポートを有し、該入力ポートが前記波長経路制御器の入力ポートと接続され、一つの入力ポートから入力された光信号を全ての出力ポートに出力するL×L通過形スターカプラと、それぞれ異なる中心波長λB１±波長帯域幅Δλ１、中心波長λB２±波長帯域幅Δλ２、…、中心波長λBL±波長帯域幅ΔλLの各波長帯域の光信号のみを通過させるL個の光フィルタを備え、前記L×L通過形スターカプラの各出力ポートはそれぞれ、ポート毎に異なる各波長帯域の光信号を通過させる1つの当該光フィルタを介して、前記波長経路制御器のいずれかの出力ポートに接続されており、前記波長経路制御器の各出力ポートは、そこから出力する光信号のうち同一の波長帯域に属する光信号は同一のK×Kアレイ導波路回折格子に入力されるように、異なるK×Kアレイ導波路回折格子のいずれかの入力ポートと接続されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノードは、送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された複数の光信号を合波する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を受信可能な１個の光受信機とを備え、前記波長ルーティング装置は、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、１個の入力ポートおよびP（Pは2以上の整数）個の出力ポートを有し、当該入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦P、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、波長λiの光信号の出力する出力ポートと、波長λi+nP=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧P・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号の出力する出力ポートが同一であることを特徴とするN個の波長経路制御器と、K（Kは2以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された波長λi+n’P（iは一定、n’は整数、1≦n’≦K、λi+(n’+1)P−λi+n’P＝Δλ’、波長間隔Δλ’は正の定数）の光信号は、その波長λi+n’Pに応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力することを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、Q（QはL以上の整数）個の入力ポートおよび1つの出力ポートを有し、複数の入力ポートから入力された光信号を1つの出力ポートから出力するN個のQ×１光カプラとを備え、R個のK×Kアレイ導波路回折格子のそれぞれの出入力ポートを接続する光信号の波長λi+n’Pについて、異なるK×Kアレイ導波路回折格子についてiの値が重複することが無く、波長ルーティング装置のN個の前記入力ポートはそれぞれ、Ｎ個の前記波長経路制御器の各入力ポートと1対１に接続され、前記光カプラの各出力ポートは前記K×Kアレイ導波路回折格子の各入力ポートのいずれかと1対１に接続され、前記波長帯域経路制御器の出力ポートのうち、λi+nPの光信号が出力する当該出力ポートは、λi+nPの光信号によって出入力ポートが接続されるK×Kアレイ導波路回折格子と接続されている光カプラの当該入力ポートと1対１に接続され、前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、波長ルーティング装置の各出力ポートのいずれかと1対１に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、複数の通信ノードと、当該通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御に基づいて確立する波長ルーティング装置と、当該通信ノードと当該波長ルーティング装置とを接続して通信経路を形成する光伝送路とを備えた光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノードは、送出する光信号の波長が一定もしくは可変であるA個（Aは１以上の整数）の光送信機と、該光送信機から送信された複数の光信号を合波する光合波器と、前記波長ルーティング装置を経由して送信された光信号を波長に応じて分波する光分離器と、該光分離器から入力された光信号を、個別に受信可能なB個（Bは１以上の整数）の光受信機とを備え、前記波長ルーティング装置は、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN（Nは2以上の整数）個の入力ポートと、前記光伝送路を介して前記通信ノードに接続されたN個の出力ポートと、1個の入力ポートおよびP（Pは2以上の定数）個の出力ポートを有し、当該入力ポートに入力された光信号は、その波長λi（iは整数、1≦i≦P、λi+1−λi＝Δλ、波長間隔Δλは正の定数）に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、波長λiの光信号の出力する出力ポートと、波長λi+nP=λi ＋ n・ΔλFSR（ｎは任意の整数、ΔλFSR≧P・Δλ、ΔλFSR：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号の出力する出力ポートが同一であることを特徴とするN個の波長経路制御器と、K（Kは2以上の整数）個の入力ポートおよびK個の出力ポートを有し、1つの入力ポートに入力された波長λj（jは整数、1≦j≦K、λj+1−λj＝Δλj、波長間隔Δλjは正の定数）の光信号は、その波長λjに応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ異なる入力ポートから入力した同一の波長を有する光信号はそれぞれ異なる出力ポートから出力し、波長λjの光信号によって接続される当該入出力ポートの関係と、波長λj’=λj ＋ ｍ・ΔλFSR’（ｍは任意の整数、ΔλFSR’≧K・Δλj、ΔλFSR’：自由スペクトル空間の大きさ）の光信号によって接続される当該入出力ポートの関係が同一であることを特徴とするR（R×K≧N）個のK×Kアレイ導波路回折格子と、Q（QはL以上の整数）個の入力ポートおよび1つの出力ポートを有し、複数の入力ポートから入力された光信号を1つの出力ポートから出力するN個のQ×１光カプラとを備え、前記波長ルーティング装置のN個の当該入力ポートはそれぞれ、前記波長経路制御器の各入力ポートと1対１に接続され、前記波長帯域経路制御器の各出力ポートはそれぞれ、異なる当該Q×１光カプラの各入力ポートに、同一の当該Q×１光カプラの各入力ポートに入力されるそれぞれの光信号の波長に重複がないように１対１に接続され、前記光カプラの各出力ポートは前記K×Kアレイ導波路回折格子の各入力ポートのいずれかと1対１に接続され、前記K×Kアレイ導波路回折格子の各出力ポートは、前記波長ルーティング装置の各出力ポートのいずれかと1対１に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項２乃７のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノードに備えられた光送信機として、一つもしくは複数の波長可変光源を備えていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノード内の光送信機の波長可変光源として、分布帰還型半導体レーザを備え、該半導体レーザの出力光の波長を変化させるために該半導体レーザの温度を制御する手段を有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記通信ノード内の光送信機の波長可変光源として、多電極分布反射型半導体レーザを備え、該半導体レーザの出力光の波長を変化させるために該半導体レーザに与える電流を制御する手段を有することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記アレイ導波路回折格子が波長周回性を有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項２乃至請求項１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が誘電体多層膜で構成された光フィルタであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項２乃至請求項１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が光ファイバで構成された光カプラであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項２乃至１１のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおいて、前記波長帯域光合波器もしくは前記波長帯域光分離器が平面導波路で構成された光カプラであることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の光通信ネットワークシステムにおける波長ルーティング装置を要旨とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、複数の通信ノードとこれら通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御によって確立する波長ルーティングを利用した光通信ネットワークシステムにおいて、波長経路制御器とポート数の少ないアレイ導波路回折格子を複数枚用いて波長ルーティング装置を構成することにより、ポート数のより多いアレイ導波路回折格子を用いた場合と同等の波長ルーティング機能を備えた波長ルーティング装置を構成することが可能である。
【００２７】
アレイ導波路回折格子は、ポート数の増加とともにクロストークや挿入損失が大きくなり、これらの低減には高度な技術が必要であるために作製が困難である。請求項１に記載の発明によれば、このようなポート数の多いアレイ導波路回折格子を用いることなく、通信ノード数に対して拡張性のある波長ルーティングを利用した光通信ネットワークシステムを実現することができ、技術的、コスト的に非常に優れた効果がある。
【００２８】
また、請求項２に記載の発明では、所定の通信ノードから、例えば、波長帯域λBｍ±Δλｍ内の光信号が送出されるとこの光信号は、光伝送路を伝送し、波長ルーティング装置の波長経路制御器の入力ポートに到達し、波長経路制御器によって波長帯域に応じた光ルーティングが行われて、所定の出力ポートから出力する。波長経路制御器の出力ポートから出力した光信号は、受信側の通信ノードに応じたアレイ導波路回折格子の入力ポートに入力する。
アレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係から、アレイ導波路回折格子の入力ポートに入力した光信号はアレイ導波路回折格子の所定の出力ポートより出力する。
アレイ導波路回折格子の出力ポートから出力した光信号は、光伝送路を伝送し、通信ノードに達する。
【００２９】
このようにして、通信ノードから送信する光信号の波長を変えることで、一つの通信ノードから他の通信ノードへのデータの転送が可能である。
光通信ネットワークシステムを構成する通信ノードと波長ルーティング装置は、従来例と同じように、1対の光ファイバで接続されているが、従来の波長ルーティング装置が一つのアレイ導波路回折格子で構成されていたのに対し、請求項２に記載の発明によれば、波長経路制御器と複数のアレイ導波路回折格子を組み合わせて用いることで、ポート数の多いアレイ導波路回折格子一つを用いた波長ルーティング装置と同様の機能を実現することが可能になる。
また、請求項２に記載の発明によれば、波長経路制御器のポート数をあらかじめ多く設定しておくことにより、アレイ導波路回折格子を増設することによって、波長ルーティング装置のポート数を容易に増設することが可能となり、柔軟性や経済性に優れている。
【００３０】
また、請求項３に記載の発明によれば、1つの入力ポートに入力された光信号をその波長帯域に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ1つの出力ポートから出力される光の波長帯域が入力ポートごとに異なる波長帯域ルーティングを行うことが可能となる。
【００３１】
また、請求項４に記載の発明によれば、1つの入力ポートに入力された光信号をその波長帯域に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力し、かつ1つの出力ポートから出力される光の波長帯域が入力ポートごとに異なる波長帯域ルーティングを行うことが可能となる。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明によれば、前記通信ノードが前記光送信機および前記光受信機を複数備えている場合と比較して、前記波長経路制御器を、波長帯域合分波器を用いることなく、通過形スターカプラと光フィルタを用いてより低コストで実現することが可能となる。
【００３３】
また、請求項６に記載の発明によれば、複数の波長経路制御器と、複数の光カプラと、複数のアレイ導波路回折格子を組み合わせて用いることで、ポート数の多いアレイ導波路回折格子一つを用いた波長ルーティング装置と同様の機能を実現することが可能になる。
【００３４】
また、請求項７に記載の発明によれば、複数の波長経路制御器と、複数の光カプラと、複数のアレイ導波路回折格子を組み合わせて用いることで、ポート数の多いアレイ導波路回折格子一つを用いた波長ルーティング装置と同様の機能を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。尚、本実施形態では、本発明の光通信ネットワークシステムにおける波長ルーティング装置の装置入力ポートおよび装置出力ポートの数Nとして、それぞれ12を例にとって説明しているが、これに限定されるものではなく、Nは２以上の整数であればよい。
また、本実施形態では、波長帯域制御器のポート数Lおよびアレイ導波路回折格子のポート数Kは全て同じものとして説明しているが、これに限定されるものではなく、必ずしも全てのKおよびLの値が同じである必要はない。
【００３６】
（第1実施形態）
図１は、本発明の第1実施形態の光通信ネットワークシステムを示す構成図である。図１において、200-1〜200-12は通信ノード、210は波長ルーティング装置、250-1〜250-12ならびに260-1〜260-12は通信ノード200-1〜200-12と波長ルーティング装置210を接続する光伝送路（光ファイバ）である。
また、波長ルーティング装置210は、12個の装置入力ポート210-11〜210-22及び12個の装置出力ポート210-31〜210-42と、波長経路制御器221〜224、4×4アレイ導波路回折格子231〜233を備えている。
【００３７】
通信ノード200-1〜200-3は、それぞれは記述の順に光伝送路250-1〜250-3を介して、それぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第1乃至第３入力ポート210-11〜210-13に接続されていると共に、それぞれは記述の順に伝送路260-1〜260-3を介してそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第1、第５、第９出力ポート210-31、210-35、210-39に接続されている。
【００３８】
通信ノード200-4〜200-6は、それぞれは記述の順に光伝送路250-4〜250-6を介して、それぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第４乃至第６入力ポート210-14〜210-16に接続されていると共に、それぞれは記述の順に伝送路260-4〜260-6を介してそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第２、第６、第１０出力ポート210-32、210-36、210-40に接続されている。
【００３９】
通信ノード200-7〜200-9は、それぞれは記述の順に光伝送路250-7〜250-9を介して、それぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第７乃至第９入力ポート210-17〜210-19に接続されていると共に、それぞれは記述の順に伝送路260-7〜260-9を介してそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第３、第７、第１１出力ポート210-33、210-37、210-41に接続されている。
【００４０】
通信ノード200-10〜200-12は、それぞれは記述の順に光伝送路250-10〜250-12を介して、それぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第１０乃至第１２入力ポート210-20〜210-22に接続されていると共に、それぞれは記述の順に伝送路260-10〜260-12を介してそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第４、第８、第１２出力ポート210-34、210-38、210-42に接続されている。
【００４１】
波長経路制御器221は、3つの入力ポート2211-1〜2211-3と３つの出力ポート2212-1〜2212-3を有し、第１乃至第３入力ポート2211-1〜2211-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第１乃至第３入力ポート210-11〜210-13に1対1に対応して接続されている。
波長経路制御器222は、3つの入力ポート2221-1〜2221-3と３つの出力ポート2222-1〜2222-3を有し、第１乃至第３入力ポート2221-1〜2221-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第４乃至第６入力ポート210-14〜210-16に1対1に対応して接続されている。
【００４２】
波長経路制御器223は、3つの入力ポート2231-1〜2231-3と３つの出力ポート2232-1〜2232-3を有し、第１乃至第３入力ポート2231-1〜2231-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第７乃至第９入力ポート210-17〜210-19に1対1に対応して接続されている。
波長経路制御器224は、3つの入力ポート2241-1〜2241-3と３つの出力ポート2242-1〜2242-3を有し、第１乃至第３入力ポート2241-1〜2241-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置210の第９乃至第１２入力ポート210-20〜210-22に1対1に対応して接続されている。
【００４３】
4×4アレイ導波路回折格子231は、4つの入力ポート2311-1〜2311-4と、4つの出力ポート2312-1〜2312-4を有し、第１乃至第４入力ポート2311-1〜2311-4のそれぞれは記述の順に第１乃至第４波長経路制御器の第１出力ポート2212-1〜2242-1に1対１に対応して接続され、第１乃至第４出力ポート2312-1〜2312-4のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置第１乃至第４出力ポート210-31〜210-34に１対１に対応して接続されている。
【００４４】
4×4アレイ導波路回折格子232は、4つの入力ポート2321-1〜2321-4と、4つの出力ポート2322-1〜2322-4を有し、第１乃至第４入力ポート2321-1〜2321-4のそれぞれは記述の順に第１乃至第４波長経路制御器の第２出力ポート2212-2,2242-2に1対１に対応して接続され、第１乃至第４出力ポート2322-1〜2322-4のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置第５乃至第８出力ポート210-35〜210-38に１対１に対応して接続されている。
【００４５】
4×4アレイ導波路回折格子233は、4つの入力ポート2331-1〜2331-4と、4つの出力ポート2332-1〜2332-4を有し、第１乃至第４入力ポート2331-1〜2331-4のそれぞれは記述の順に第１乃至第４波長経路制御器の第３出力ポート2212-3〜2242-3に1対１に対応して接続され、第１乃至第４出力ポート2332-1〜2332-4のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置第９乃至第１２出力ポート210-39〜210-42に１対１に対応して接続されている。
【００４６】
次に、波長ルーティング装置210を構成する部品について詳細に説明する。
波長経路制御器221〜224は、図２に示すように、3つの波長帯域分離器310(310-1〜310-3)と、３つの波長帯域合波器320(320-1〜320-3)とによって構成される。
波長帯域分離器310は、図３に示すように、1つの入力ポート311と3つの出力ポート312-1〜312-3を有し、第ｎ（n=1,2,3）出力ポート312-ｎからは波長帯域λBｎ±波長帯域幅Δλｎに属する波長の光が出力する。
【００４７】
本実施形態では、誘電体多層膜フィルタを活用した波長帯域分離器310を用い、λB１＝1511nm、λB２＝1531nm、λB３＝1551nm、Δλ１＝Δλ２＝Δλ３＝9nmである。
波長帯域合波器320は、図４に示すように、3つの入力ポート321-1〜321-3と１つの出力ポート322を有し、第ｎ（n=1,2,3）入力ポート312-ｎからは波長帯域λBｎ±波長帯域幅Δλｎに属する波長の光が入力され、これら３つの入力ポート321-1〜321-3に入力された光信号を合波して出力ポート322から出力する。
【００４８】
本実施形態では、誘電体多層膜フィルタを活用した波長帯域合波器320を用い、λB１＝1511nm、λB２＝1531nm、λB３＝1551nm、Δλ１＝Δλ２＝Δλ３＝9nmである。
尚、前記波長帯域合波器としては、光の波長にかかわらず複数の入力ポートより入力した光信号を一つの出力ポートより出力する、光導波路や光ファイバを用いて構成された光カプラを用いてもよい。
【００４９】
波長経路制御器221〜224は、図２に示すように、第1波長帯域分離器310-1の出力ポート312-1は第1波長帯域合波器320-1の入力ポート321-1に、第1波長帯域分離器310-1の出力ポート312-2は第２波長帯域合波器320-2の入力ポート321-1に、第1波長帯域分離器310-1の出力ポート312-3は第３波長帯域合波器320-3の入力ポート321-1に接続され、第２波長帯域分離器310-2の出力ポート312-1は第3波長帯域合波器320-3の入力ポート321-2に、第２波長帯域分離器310-2の出力ポート312-2は第1波長帯域合波器320-1の入力ポート321-2に、第２波長帯域分離器310-2の出力ポート312-3は第２波長帯域合波器320-2の入力ポート321-2に接続され、第３波長帯域分離器310-3の出力ポート312-1は第２波長帯域合波器の入力ポート321-3に、第３波長帯域分離器310-3の出力ポート312-2は第3波長帯域合波器320-3の入力ポート321-3に、第３波長帯域分離器310-3の出力ポート312-3は第3波長帯域合波器320-3の入力ポート321-3に接続されている。
【００５０】
また、第n波長帯域分離器の入力ポートは波長経路制御器の第ｎ入力ポートに接続されており、第ｎ波長帯域合波器の出力ポートは波長経路制御器の第ｎ出力ポートに接続されている。
以上のような構成を用いると、波長ルーティング器の3つの入力ポートと３つの出力ポートの波長帯域による入出力関係は図５のようになり、周回性の波長帯域ルーティング機能が実現される。
【００５１】
アレイ導波路回折格子231〜233は、前述したように4つの入力ポートと４つの出力ポートをもち、各入出力ポートと波長λ11、λ12、λ13、λ14（これらは互いに異なる）の関係は図６に示すとおりである。また、λi＋ΔλFSR(ΔλFSR：アレイ導波路回折格子の自由スペクトル空間)の波長の信号光も同じルーティング特性を示すため、λ21＝λ11＋ΔλFSR、λ22＝λ12＋ΔλFSR、λ23＝λ13＋ΔλFSR、λ24＝λ14＋ΔλFSR、とすると、これらの波長の各ポートへの出入力関係は図７に示すとおりであり、λ31＝λ11＋2ΔλFSR、λ32＝λ12＋2ΔλFSR、λ33＝λ13＋2ΔλFSR、λ34＝λ14＋2ΔλFSR、とすると、これらの波長の各ポートへの出入力関係は図８に示すとおりである。
【００５２】
ただし、これらの波長は、λB１−Δλ１＜λ11、λ12、λ13、λ14＜λB１＋Δλ１の関係と、λB２−Δλ2＜λ21、λ22、λ23、λ24＜λB2＋Δλ2の関係と、λB3−Δλ3＜λ31、λ32、λ33、λ34＜λB3＋Δλ３の関係を満たしている。
尚、本実施形態では、アレイ導波路回折格子231〜233として石英系光導波路型を用いる。
【００５３】
次に、各通信ノード200-1〜200-12の構成について説明する。
図９は、各通信ノード200-1〜200-12の構成を示す図である。201は光送受信部、250は通信ノード200-1〜200-12から出力された光信号を波長ルーティング装置210に導く光伝送路、260は波長ルーティング装置から出力された光信号を通信ノード200-1〜200-12に導く光伝送路である。
【００５４】
光送受信部201は、12個の入力ポート220-01〜220-12と、1つの出力ポート220-21を有する光合波器220と、1つの入力ポート240-01と12個の出力ポート240-21〜240-32を有する光分離器240、波長が異なる12種類の光信号を個別に送信可能な12個の光送信機270-01〜270-12と、波長が異なる12種類の光信号を個別に受信可能な12個の光受信機280-01〜280-12とを備えている。
【００５５】
光送信機270-01〜270-12は、それぞれが光合波器220の入力ポート220-01〜220-12に1対1に接続されており、入力した電気的なデータ信号をそれぞれ記述の順に波長λ11〜λ14、λ21〜λ24、λ31〜λ34の光信号に変換して出力する。
光合波器の出力ポート220-21は、光伝送路250に接続されている。
光分離器の入力ポート240-01は、光伝送路260に接続されており、出力ポート240-21〜240-32は、それぞれ、入力した光信号を電気信号に変換してデータ信号として出力する光受信機280-01〜280-12に1対1に接続されている。
光送信機270-01〜270-12としては、例えば、分布帰還型半導体レーザ等を使用することができる。
【００５６】
また、本実施例では各通信ノードが通信ノード数と同じ12個の光送信機270-01〜270-12を備えているが、必ずしも全通信ノード数と同数の光送信機を各通信ノードが備えている必要はなく、各通信ノードが希望する受信側の通信ノードに応じた波長の光信号を出力できる光送信機を備えていればよい。また、波長可変光源を光送信機として用いることによって、一つの光送信機で複数の通信ノードとの通信を可能にすることもできる。そのような波長可変光源としては、温度を変化させる手段を備えた分布帰還型半導体レーザや、通電電流の値を変化させる手段を備えた分布反射型半導体レーザ等を使用することができる。
【００５７】
次に、本発明の第１実施形態における光通信ネットワークシステムの動作に関して説明する。ここでは一例として、通信ノード200-1が通信ノード200-8とデータ通信を行う場合を説明する。
通信ノード200-1において、波長λ23の光信号を送出する光送信機270-07から出力された波長λ23の光信号S23は、光合波器220-21を介して光伝送路250-1に出力される。
さらに、光信号S23は、光伝送路250-1を伝送し、波長ルーティング装置210の波長経路制御器221の第１入力ポート2211-1に到達した後、λ23はλB２±Δλ2の帯域に属するため、図５に示した入出力ポートと波長帯域の関係に従って第２出力ポート2212-2から出力する。
【００５８】
出力ポート2212-2から出力した光信号S23は、アレイ導波路回折格子232の第１入力ポート2321-1に入力する。
図７に示したアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係に従って、アレイ導波路回折格子232の第１入力ポート2321-1に入力した光信号S23は第３出力ポート2322-3より出力する。
アレイ導波路回折格子232の第３出力ポート2322-3より出力した光信号S23は、光伝送路260-8を伝送し、通信ノード250-8の波長分離器240の入力ポート240-01に入力する。
光信号S23は、通信ノード250-8の波長分離器240の出力ポート240-27より出力され、光受信機280-07によって受信される。
【００５９】
このようにして、通信ノード200-1から通信ノード200-3へデータを送信する際には、λ23の波長を用いて行うことができる。
同様にして、この波長ルーティング装置210の各通信ノード間の波長による接続関係は、図１０のようになる。これにより、12個のノードのフルメッシュ接続が可能であることがわかる。
従って、本実施形態の構成を適応することにより、3つの4×4アレイ導波路回折格子と波長経路制御器を用いることで、1つの12×12アレイ導波路回折格子を用いた場合と同様の波長ルーティング機能を有する波長ルーティング装置を実現することが可能である。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第1実施形態では、波長ルーティング器を3つの波長帯域分波器と3つの波長帯域合波器を用いて構成していたのに対し、第2実施形態では、図１１に示すように、光カプラと光フィルタを用いて波長ルーティング器を構成する。
図１に示された通信ネットワークにおいて、波長経路制御器221〜224は、図１１に示すように、3つの光カプラ410と、３つの波長帯域合波器420と、9個の光フィルタ430〜432とによって構成される。
【００６１】
光カプラ410は、1つの入力ポート411と、3つの出力ポート412-1〜412-3を有し、入力ポート411から入力された光信号は、3つの出力ポート412-1〜412-3のすべてに分波され、出力する。
光フィルタ430は、波長帯域λB1±Δλ1に属する信号光のみが通過し、光フィルタ431は、波長帯域λB2±Δλ2に属する光信号のみが通過し、光フィルタ432は、波長帯域λB3±Δλ3に属する光信号のみが通過するという特徴を有する。
【００６２】
波長帯域合波器420は、前出の波長帯域合波器320と同様に、3つの入力ポート421-1〜421-3と１つの出力ポート422を有し、第ｎ（n=1,2,3）入力ポート412-ｎからは波長帯域λBｎ±波長帯域幅Δλｎに属する波長の光が入力され、これら３つの入力ポート421-1〜421-3に入力された光信号を合波して出力ポート422から出力する。
尚、前記波長帯域合波器としては、光の波長にかかわらず、複数の入力ポートより入力した光信号を一つの出力ポートより出力する、光導波路や光ファイバを用いて構成された光カプラを用いてもよい。
【００６３】
第１光カプラ410の第1出力ポート412-1は、光フィルタ430を介して第１波長帯域合波器420の第1入力ポート421-1に接続されており、第１光カプラ410の第２出力ポート412-2は、光フィルタ431を介して第２波長帯域合波器420の第1入力ポート421-1に接続されており、第１光カプラ410の第３出力ポート412-3は、光フィルタ432を介して第３波長帯域合波器420の第1入力ポート421-1に接続されている。
第２光カプラ410の第1出力ポート412-1は、光フィルタ431を介して第１波長帯域合波器420の第２入力ポート421-2に接続されており、第２光カプラ410の第２出力ポート412-2は、光フィルタ432を介して第２波長帯域合波器420の第２入力ポート421-2に接続されており、第２光カプラ410の第３出力ポート412-3は、光フィルタ430を介して第３波長帯域合波器420の第２入力ポート421-2に接続されている。
【００６４】
第３光カプラ410の第1出力ポート412-3は、光フィルタ432を介して第１波長帯域合波器420の第３入力ポート421-3に接続されており、第３光カプラ410の第２出力ポート412-2は、光フィルタ430を介して第２波長帯域合波器420の第３入力ポート421-3に接続されており、第３光カプラ410の第３出力ポート412-3は、光フィルタ431を介して第３波長帯域合波器420の第３入力ポート421-3に接続されている。
また、第n光カプラの入力ポートは波長経路制御器の第ｎ入力ポートに接続されており、第ｎ光カプラの出力ポートは波長経路制御器の第ｎ出力ポートに接続されている。
【００６５】
以上の構成を用いると、波長ルーティング器の3つの入力ポートと３つの出力ポートの波長帯域による入出力関係は図５のようになり、周回性の波長帯域ルーティング機能が実現される。
本実施形態で用いるアレイ導波路回折格子、各通信ノードの構成およびそれぞれの部品の接続関係は、本発明の第1実施形態と同じであるため、説明を省略する。
第１実施形態で説明した光通信ネットワークシステムの波長経路制御器として、上記の構成を用いることによって、同様な光通信ネットワークシステムを実現することが可能になる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を説明する。
本実施例では、図１の光通信ネットワークシステムにおいて、図１２に示すように、各通信ノード200-1〜200-12がそれぞれ一つずつの光送信機および光受信機を備えている。
光送信機370は、λ11〜λ14、λ21〜λ24、λ31〜λ34のいずれか１つの波長の光信号を出力する1つの波長固定光源、もしくは、λ11〜λ14、λ21〜λ24、λ31〜λ34の波長の中で、いくつかの波長の光信号を出力する１つの波長可変光源を有している。
光受信機380は、λ11〜λ14、λ21〜λ24、λ31〜λ34のいずれか１つ、もしくは複数の波長の光信号を受信することができる。
【００６７】
光送信機370は、光伝送路250と接続されており、入力した電気的なデータ信号を光信号に変換して波長ルーティング装置210に出力する。
光受信機380は、光伝送路260と接続されており、波長ルーティング装置210より入力された光信号を電気信号に変換してデータ信号として出力する。
次に、波長経路制御器221〜224の構成について説明する。
波長経路制御器221〜224は、図１３に示すように、１つの通過形スターカプラ450と、3つの光フィルタ430〜432で構成される。
【００６８】
通過形スターカプラ450は、3つの入力ポート451-1〜451-3と、３つの出力ポート452-1〜452-3を有しており、3つの入力ポートのいずれかに入力した光信号は、3つの出力ポートの全てから出力する。
通過形スターカプラ450の各入力ポート451-1〜451-3は、記述の順に図１における各波長経路制御器221〜224の第１乃至第３入力ポートに接続されており、通過形スターカプラ450の出力ポート452-1から出力された光は、波長帯域λB1±Δλ1に属する信号光のみを通す光フィルタ431を通過し、出力ポート452-2から出力された光は、波長帯域λB2±Δλ2に属する信号光のみを通す光フィルタ432を通過し、出力ポート452-3から出力された光は、波長帯域λB3±Δλ3に属する信号光のみを通す光フィルタ453を通過し、それぞれ表記の順に波長経路制御器の第１乃至第３出力ポートに至る。
【００６９】
この波長経路制御器に各入力ポートより入力した光信号は、その波長に応じて、波長帯域λB1±Δλ1に属する場合は第１出力ポートから出力し、波長帯域λB２±Δλ２に属する場合は第２出力ポートから出力し、波長帯域λB３±Δλ３に属する場合は第３出力ポートから出力する。
本実施形態で用いるアレイ導波路回折格子、各通信ノードの構成およびそれぞれの部品の接続関係は、本発明の第1実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００７０】
次に、本発明の第3実施形態における光通信ネットワークシステムの動作に関して説明する。ここでは一例として、通信ノード200-1が通信ノード200-8とデータ通信を行う場合を説明する。
通信ノード200-1において、波長λ23の光信号を送出する光送信機270-07から出力された波長λ23の光信号S23は、光合波器220-21を介して光伝送路250に出力される。
さらに、光信号S23は、光伝送路250を伝送し、波長ルーティング装置210の波長経路制御器221の第１入力ポート2211-1に到達した後、λ23はλB２±Δλ2の帯域に属するため、前述のように第２出力ポート2212-2から出力する。
【００７１】
出力ポート2212-2から出力した光信号S23は、アレイ導波路回折格子232の第１入力ポート2321-1に入力する。
図７に示したアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係に従って、アレイ導波路回折格子232の第１入力ポート2321-1に入力した光信号S23は第３出力ポート2322-3より出力する。
アレイ導波路回折格子232の第３出力ポート2322-3より出力した光信号S23は、光伝送路260-8を伝送し、通信ノード250-8の波長分離器240の入力ポート240-01に入力する。
【００７２】
光信号S23は、通信ノード250-8の波長分離器240の出力ポート240-27より出力され、光受信機280-07によって受信される。
このようにして、通信ノード200-1から通信ノード200-3へデータを送信する際には、λ23の波長を用いて行うことができる。
同様にして、この波長ルーティング装置210の各通信ノード間の波長による接続関係は、図１４のようになり、波長を変えることによって任意の通信ノード間での通信が可能である。
【００７３】
なお、一つの通信ノードが異なる通信ノードから受信する際の波長がいくつか重複しているが、本実施形態においては、各通信ノード光は送信機と光受信機をそれぞれ一つずつしか有していないので、複数の通信ノードと同時に通信を行うことはないため、用いる波長に重複があっても問題は生じない。
従って、本実施形態の構成を適応することにより、3つの4×4アレイ導波路回折格子と波長経路制御器を用いることで、1つの12×12アレイ導波路回折格子を用いた場合と同様の波長ルーティング機能を有する波長ルーティング装置を実現することが可能である。
【００７４】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態を説明する。
図１５は、本発明の第４実施形態の光通信ネットワークシステムを示す構成図である。図１５において、600-1〜600-6は通信ノード、610は波長ルーティング装置、650-1〜650-6ならびに660-1〜660-6は通信ノード600-1〜600-6と波長ルーティング装置610を接続する光伝送路（光ファイバ）である。
また、波長ルーティング装置610は、6個の装置入力ポート610-1〜610-6及び6個の装置出力ポート610-11〜610-16と、波長経路制御器621〜626、光カプラ631〜636、3×3アレイ導波路回折格子641、642を備えている。
【００７５】
通信ノード600-1〜600-6は、それぞれ記述の順に光伝送路650-1〜650-6を介して、それぞれは記述の順に波長ルーティング装置610の第1乃至第6入力ポート610-1〜610-6に接続されていると共に、それぞれは記述の順に光伝送路660-1〜660-6を介してそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置610の第1乃至第6出力ポート610-11〜610-16に接続されている。
波長経路制御器62n(n=1〜6)は、1つの入力ポート62n1と2つの出力ポート62n2-1,62n2-2を有し、入力ポート62n1は波長ルーティング装置の第n入力ポート610-nに接続されている。
【００７６】
光カプラ631は、2つの入力ポート6311-1,6311-2と、1つの出力ポート6312を有し、第1入力ポート6311-1は波長経路制御器621の第１出力ポート6212-1に接続され、第2入力ポート6311-2は波長経路制御器622の第1出力ポート6222-1に接続されている。
光カプラ632は、2つの入力ポート6321-1,6321-2と、1つの出力ポート6322を有し、第1入力ポート6321-1は波長経路制御器623の第１出力ポート6232-1に接続され、第2入力ポート6321-2は波長経路制御器624の第1出力ポート6242-1に接続されている。
【００７７】
光カプラ633は、2つの入力ポート6331-1,6331-2と、1つの出力ポート6332を有し、第1入力ポート6331-1は波長経路制御器625の第１出力ポート6252-1に接続され、第2入力ポート6331-2は波長経路制御器626の第1出力ポート6262-1に接続されている。
光カプラ634は、2つの入力ポート6341-1,6341-2と、1つの出力ポート6342を有し、第1入力ポート6341-1は波長経路制御器621の第2出力ポート6212-2に接続され、第2入力ポート6341-2は波長経路制御器622の第2出力ポート6222-2に接続されている。
【００７８】
光カプラ635は、2つの入力ポート6351-1,6351-2と、1つの出力ポート6352を有し、第1入力ポート6351-1は波長経路制御器623の第2出力ポート6232-2に接続され、第2入力ポート6351-2は波長経路制御器624の第2出力ポート6242-2に接続されている。
光カプラ636は、2つの入力ポート6361-1,6361-2と、1つの出力ポート6362を有し、第1入力ポート6361-1は波長経路制御器625の第2出力ポート6252-2に接続され、第2入力ポート6361-2は波長経路制御器626の第2出力ポート6262-2に接続されている。
【００７９】
3×3アレイ導波路回折格子641は、3つの入力ポート6411-1〜6411-3と、3つの出力ポート6412-1〜6412-3を有し、第１乃至第３入力ポート6411-1〜6411-3のそれぞれは記述の順に光カプラ631〜633の各出力ポート6312〜6332に接続され、第1乃至第3出力ポート6412-1〜6412-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置の第1乃至第3出力ポート610-11〜610-13に接続されている。
【００８０】
3×3アレイ導波路回折格子642は、3つの入力ポート6421-1〜6421-3と、3つの出力ポート6422-1〜6422-3を有し、第１乃至第３入力ポート6421-1〜6421-3のそれぞれは記述の順に光カプラ634〜636の各出力ポート6342〜6362に接続され、第1乃至第3出力ポート6422-1〜6422-3のそれぞれは記述の順に波長ルーティング装置の第1乃至第3出力ポート610-14〜610-16に接続されている。
【００８１】
尚、本実施形態で述べた波長経路制御器と光カプラの間の接続関係はあくまで一例であり、アレイ導波路回折格子のルーティング波長に合致した波長を有する光信号が入力するものであれば、ここで述べた以外の接続関係も可能である。
本実施例においては、波長経路制御器として、50GHz間隔の１×２インターリーブフィルターを用いる。この光デバイスは、図１６に示すように、1つの入力ポートと2つの出力ポートを有し、50GHz間隔の光信号を入力ポートより入力すると、その波長に応じて2つの出力ポートに交互に出力するという特徴を有する。たとえば、50GHz間隔のλ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6という波長の光信号を入力すると、第1出力ポートからはλ1、λ3、λ5の波長を有する光信号を出力し、第２出力ポートからはλ2、λ4、λ6の波長を有する光信号を出力する。
【００８２】
尚、一つの波長経路制御器として複数のインターリーブフィルターを多段に接続したものを用いることによって、波長経路制御器の出力ポートを増やすことが可能である。
また、前記波長経路制御器として、1×２アレイ導波路回折格子を用いてもよい。
また、前記光カプラとして、インターリーブフィルターあるいは２×１アレイ導波路回折格子で構成された波長経路制御器を用いてもよい。
【００８３】
図１７は3×3アレイ導波路回折格子641の入出力ポートと波長の関係を示したものであり、図１８は3×3アレイ導波路回折格子642の入出力ポートと波長の関係を示したものである。
各通信ノード600-1〜600-6は、それぞれ１つずつの光送信機および光受信機を備えている。光送信機はλ1〜λ6のいずれか1つの波長の光信号を出力する1つの波長固定光源、もしくは、λ1〜λ6の波長のうち、いくつかの波長の光信号を出力する1つの波長可変光源を有しており、光受信機は、λ1〜λ6のいずれか1つ、もしくは複数の波長の光信号を受信することができる。各通信ノードの構成は図16と同様であるため、説明を省略する。
【００８４】
次に、本発明の第４実施形態における光通信ネットワークの動作に関して説明する。ここでは一例として、通信ノード600-1が通信ノード600-5とデータ通信を行う場合を説明する。
通信ノード600-1において、光送信機から出力された波長λ4の光信号S4は、光伝送路650-1に出力される。
さらに、光信号S4は、光伝送路650-1を伝送し、波長ルーティング装置610の入力ポート610-1を介して波長経路制御器621の入力ポート6211に到達したのち、その波長λ4に対応する第2出力ポート6212-2より出力し、光カプラ634の入力ポート6341-1に到達する。
【００８５】
光カプラ634の出力ポート6342より出力した光信号S4は、3×3アレイ導波路回折格子642に入力ポート6421-1より入力し、図１８に示したアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係に従ってアレイ導波路回折格子642の第２出力ポート6422-2より出力する。その後、波長ルーティング装置610の第５出力ポート610-15より出力され、光伝送路650-5を伝送して通信ノード600-5に到達し、ノード内の光受信器によって受信される。
【００８６】
このようにして、通信ノード600-1から通信ノード600-5へデータを転送する際には、λ4の波長の光信号を用いて行うことができる。
同様にして、この波長ルーティング装置610の各通信ノード間の波長による接続関係は、図１９のようになり、波長を変えることによって、任意の通信ノード間での通信が可能である。
【００８７】
なお、一つの通信ノードが異なる通信ノードから受信する際の波長がいくつか重複しているが、本実施形態においては、各通信ノード光は送信機と光受信機をそれぞれ一つずつしか有していないので、複数の通信ノードと同時に通信を行うことはないため、用いる波長に重複があってもよい。
従って、本実施形態の構成を適応することにより、2つの3×3アレイ導波路回折格子と波長経路制御器を用いることで、1つの６×６アレイ導波路回折格子を用いた場合と同様の波長ルーティング機能を有する波長ルーティング装置を実現することが可能である。
【００８８】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図２０は、本発明の第５実施形態の光通信ネットワークシステムを示す構成図である。
本実施形態と第４実施形態とを比べた場合の構造上の変更点は、波長経路制御器と光カプラの接続方法、および3×3アレイ導波路回折格子における光信号の波長と出入力ポートの接続関係の2点であり、それ以外の構成および部品についての説明は省略する。
【００８９】
本実施形態においては、光カプラ631は、第1入力ポート6311-1は波長経路制御器621の第１出力ポート6212-1に接続され、第2入力ポート6311-2は波長経路制御器622の第２出力ポート6222-2に接続されている。
また、光カプラ632は、第1入力ポート6321-1は波長経路制御器623の第１出力ポート6232-1に接続され、第2入力ポート6321-2は波長経路制御器624の第２出力ポート6242-2に接続されている。
【００９０】
また、光カプラ633は、第1入力ポート6331-1は波長経路制御器625の第１出力ポート6252-1に接続され、第2入力ポート6331-2は波長経路制御器626の第２出力ポート6262-2に接続されている。
また、光カプラ634は、第1入力ポート6341-1は波長経路制御器622の第１出力ポート6222-1に接続され、第2入力ポート6341-2は波長経路制御器621の第2出力ポート6212-2に接続されている。
【００９１】
また、光カプラ635は、第1入力ポート6351-1は波長経路制御器624の第１出力ポート6242-1に接続され、第2入力ポート6351-2は波長経路制御器623の第１出力ポート6242-1に接続されている。
さらに、光カプラ636は、第1入力ポート6361-1は波長経路制御器626の第1出力ポート6262-1に接続され、第2入力ポート6361-2は波長経路制御器625の第1出力ポート6252-1に接続されている。
【００９２】
本実施例においては、波長経路制御器として、50GHz間隔の１×２インターリーブフィルターを用いる。この光デバイスは、図１６に示すように、1つの入力ポートと2つの出力ポートを有し、50GHz間隔の光信号を入力ポートより入力すると、その波長に応じて2つの出力ポートに交互に出力するという特徴を有する。たとえば、50GHz間隔のλ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6という波長の光信号を入力すると、第1出力ポートからはλ1、λ3、λ5の波長を有する光信号を出力し、第２出力ポートからはλ2、λ4、λ6の波長を有する光信号を出力する。
【００９３】
尚、一つの波長経路制御器として複数のインターリーブフィルターを多段に接続したものを用いることによって、波長経路制御器の出力ポートを増やすことが可能である。
また、前記波長経路制御器として、1×２アレイ導波路回折格子を用いてもよい。
３×３アレイ導波路回折格子641,642の各入出力ポートと波長λ1、λ2、λ3の関係は図２１に示すとおりである。また、λi＋ΔλFSR’(ΔλFSR’：アレイ導波路回折格子の自由スペクトル空間)の波長の信号光もλiの光信号と同じ入出力ポートを接続するため、λ4＝λ1＋ΔλFSR’、λ5＝λ2＋ΔλFSR’、λ6＝λ3＋ΔλFSR’、とすると、これらの波長の各ポートへの出入力関係は図２２に示すとおりである。
【００９４】
次に、本発明の第５実施形態における光通信ネットワークの動作に関して説明する。ここでは一例として、通信ノード600-1が通信ノード600-5とデータ通信を行う場合を説明する。
通信ノード600-1において、光送信機から出力された波長λ2の光信号S2は、光伝送路650-1に出力される。
さらに、光信号S2は、光伝送路650-1を伝送し、波長ルーティング装置610の入力ポート610-1を介して波長経路制御器621の入力ポート6211に到達したのち、その波長λ2に対応する第2出力ポート6212-2より出力し、光カプラ634の入力ポート6341-2に到達する。
【００９５】
光カプラ634の出力ポート6342より出力した光信号S2は、3×3アレイ導波路回折格子642に入力ポート6421-1より入力し、図２１に示したアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係に従ってアレイ導波路回折格子642の第２出力ポート6422-2より出力する。その後、波長ルーティング装置610の第５出力ポート610-15より出力され、光伝送路650-5を伝送して通信ノード600-5に到達し、ノード内の光受信器によって受信される。
【００９６】
このようにして、通信ノード600-1から通信ノード600-5へデータを転送する際には、λ2の波長の光信号を用いて行うことができる。
同様にして、この波長ルーティング装置610の各通信ノード間の波長による接続関係は、図２３のようになり、波長を変えることによって、任意の通信ノード間での通信が可能である。
【００９７】
尚、上記実施形態は本発明の一具体例にすぎず、本発明が上記実施形態の構成に限定されることはない。例えば、上記実施形態では通信ノードの数や、波長ルーティング装置の装置入力ポートおよび装置出力ポートの数Nとして、それぞれ12を例にとって説明しているが、これに限定されるものではなく、Nは２以上の整数であればよい。
【００９８】
以上説明したように本発明の実施形態に係る光通信ネットワークによれば、複数の通信ノードとこれら通信ノード間の通信を光信号の波長による経路制御によって確立する波長ルーティングを利用した光通信ネットワークシステムにおいて、波長経路制御器とポート数の少ないアレイ導波路回折格子を複数枚用いて波長ルーティング装置を構成することにより、ポート数のより多いアレイ導波路回折格子を用いた場合と同等の波長ルーティング機能を備えた波長ルーティング装置を構成することが可能である。
【００９９】
アレイ導波路回折格子は、ポート数の増加とともにクロストークや挿入損失が大きくなり、これらの低減には高度な技術が必要であるために作製が困難である。本発明の実施形態によれば、このようなポート数の多いアレイ導波路回折格子を用いることなく、通信ノード数に対して拡張性のある波長ルーティングを利用した光通信ネットワークシステムを実現することができ、技術的、コスト的に非常に優れた効果がある。
【０１００】
また、あらかじめ波長経路制御器のポート数を通信ノードよりも多くしておくことによって、アレイ導波路回折格子をよりポート数の多いものに交換することなく、ポート数の少ないアレイ導波路回折格子を増設することによって、容易に通信ノードを増やすことが可能になり、通信ノード数の増減に柔軟に対応することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１乃至第３実施形態における光通信システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態における波長経路制御器の構成を示す図。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態における光通信システムの波長帯域分離器を説明する図。
【図４】本発明の第１乃至第３実施形態における光通信システムの波長帯域合波器を説明する図。
【図５】本発明の第１及び第２実施形態における光通信システムの波長経路制御器の入出力ポートと波長帯域の関係を示す図。
【図６】本発明の第１乃至第３実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図７】本発明の第１乃至第３実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図８】本発明の第１乃至第３実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図９】本発明の第１及び第２実施形態における各通信ノードの光送受信部の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第１及び第２実施形態における光信号送受信ノードと波長の関係を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態における波長経路制御器の構成を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態における各通信ノードの光送受信部の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３実施形態における波長経路制御器の構成を示す図。
【図１４】本発明の第３実施形態における光信号送受信ノードと波長の関係を示す図。
【図１５】本発明の第４実施形態における光通信システムの全体構成を示す図。
【図１６】本発明の第４実施形態における光通信システムの波長経路制御器を説明する図。
【図１７】本発明の第４実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図１８】本発明の第４実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図１９】本発明の第４実施形態における光信号送受信ノードと波長の関係を示す図。
【図２０】本発明の第５実施形態における光通信システムの全体構成を示す図。
【図２１】本発明の第５実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図２２】本発明の第５実施形態におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図２３】本発明の第５実施形態における光信号送受信ノードと波長の関係を示す図。
【図２４】従来例のアレイ導波路回折格子を用いて実現した波長パスルーティングをベースとした光通信ネットワークシステムを示す図。
【図２５】従来例におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図２６】従来例におけるアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【図２７】自由スペクトル空間を考慮した場合のアレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図。
【符号の説明】
【０１０２】
100-1~100-4…通信ノード、110…４×４アレイ導波路回折格子、120-1~120-4…上りの光伝送路、130-1~130-4…下りの光伝送路、140-1~140-4…４×４アレイ導波路回折格子110の入力ポート、150-1~150-4…４×４アレイ導波路回折格子110の出力ポート、200-1~200-12…通信ノード、210…波長ルーティング装置、210-11〜210-22…波長ルーティング装置の入力ポート、210-31〜210-42…波長ルーティング装置の出力ポート、220…光合波器、220-01〜220-12…光合波器220の入力ポート、220-21…光合波器220の出力ポート、221〜224…波長経路制御器、2211-1〜2211-3, 2221-1〜2221-3, 2231-1〜2231-3, 2241-1〜2241-3…波長経路制御器221〜224の入力ポート、2212-1〜2212-3, 2222-1〜2222-3, 2232-1〜2232-3, 2242-1〜2242-3…波長経路制御器221〜224の出力ポート、231〜233…4×4アレイ導波路回折格子、2311-1〜2311-4, 2321-1〜2321-4, 2331-1〜2331-4…4×4アレイ導波路回折格子231〜233の入力ポート、2312-1〜2312-4, 2322-1〜2322-4, 2332-1〜2332-4…4×4アレイ導波路回折格子231〜233の出力ポート、240…光分離器、240-01…光分離器240の入力ポート、240-21〜240-32…光分離器240の出力ポート、250,250-1〜250-12…光伝送路、260,260-1〜260-12…光伝送路、270-01〜270-12…光送信機、280-01〜280-12…光受信機、310…波長帯域分離器、311…波長帯域分離器310の入力ポート、312-1〜312-3…波長帯域分離器310の出力ポート、320…波長帯域合波器、321-1〜321-3…波長帯域合波器320の入力ポート、322…波長帯域合波器の出力ポート、370…光送信機、380…光受信機、410…光カプラ、411…光カプラ410の入力ポート、412-1〜412-3…光カプラ410の出力ポート、420…波長帯域合波器、421-1〜421-3…波長帯域合波器420の入力ポート、422…波長帯域合波器420の出力ポート、430〜432…波長帯域光フィルタ、450…通過形スターカプラ、451-1〜451-3…通過形スターカプラ450の入力ポート、452-1〜452-3…通過形スターカプラ450の出力ポート、
600-1~600-6…通信ノード、610…波長ルーティング装置、610-1〜610-6…波長ルーティング装置の入力ポート、610-11〜610-16…波長ルーティング装置の出力ポート、621〜626…波長経路制御器、6211〜6261…波長経路制御器621〜626の入力ポート、6212-1, 6212-2, 6222-1,6222-2, 6232-1, 6232-2, 6242-1, 6242-2, 6252-1,6252-2, 6262-1, 6262-2…波長経路制御器621〜624の出力ポート、631〜636…光カプラ、6311-1, 6311-2, 6321-1,6321-2, 6331-1, 6331-2, 6341-1, 6341-2, 6351-1,6351-2, 6361-1, 6361-2…光カプラ631〜636の入力ポート、6312〜6362…光カプラ631〜636の出力ポート、641,642…3×3アレイ導波路回折格子、6411-1〜6411-3, 6421-1〜6421-3…3×3アレイ導波路回折格子641,642の入力ポート、6412-1〜6412-3, 6422-1〜6422-3…3×3アレイ導波路回折格子641,642の出力ポート、650-1〜650-6…光伝送路、660-1〜660-6…光伝送路
【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７】
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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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