(57)【要約】  【課題】  ループバック光源を使用した波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる、効率的かつ経済的な光波長トラッキング装置及び方法を提供する。  【解決手段】  複数の光ネットワークユニット２１０〜２１２へ伝送するために多波長光源２１４から波長分割多重化器/逆多重化器２３８へ伝送される下向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定し、ループバック光源２４０〜２４２から伝送されて波長分割多重化器/逆多重化器２３８を通じて受信される上向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する。このように測定された下向波長分割多重光信号のパワーレベルと上向波長分割多重光信号のパワーレベルとの差が最小になるように、多波長光源２１４の波長分割多重波長を波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長と一致するように制御する。【選択図】  図２
2005073263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング装置であって、
前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する第１の光パワー測定器と、
前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する第２の光パワー測定器と、
前記測定された前記下向波長分割多重光信号のパワーレベルと前記上向波長分割多重光信号のパワーレベルとの差が最小になるように、前記多波長光源の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光波長トラッキング装置。
【請求項２】
前記波長分割多重化器/逆多重化器が導波路型回折格子である請求項１記載の光波長トラッキング装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記中央局に設けられ前記上向波長分割多重光信号を波長分割逆多重化する波長分割逆多重化器の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するように制御する請求項１記載の光波長トラッキング装置。
【請求項４】
前記波長分割多重化器/逆多重化器及び前記波長分割逆多重化器が導波路型回折格子である請求項３記載の光波長トラッキング装置。
【請求項５】
多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング装置であって、
前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号の一部を分岐させる第１の光分配器と、
前記第１の光分配器によって分岐された光信号を受信してそのパワーレベルに対応するレベルの電圧を基準電圧として出力する第１の光受信器と、
前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号の一部を分岐させる第２の光分配器と、
前記第２の光分配器によって分岐された光信号を受信してそのパワーレベルに対応するレベルの電圧を監視電圧として出力する第２の光受信器と、
前記多波長光源に装着される温度制御ユニットと、
前記基準電圧と前記監視電圧との電圧差が最小になるように前記温度制御ユニットによって前記多波長光源の温度を制御して、前記多波長光源の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するようにする制御する制御器と、
を備えることを特徴とする光波長トラッキング装置。
【請求項６】
前記波長分割多重化器/逆多重化器が導波路型回折格子である請求項５記載の光波長トラッキング装置。
【請求項７】
前記多波長光源の波長分割多重波長と前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長が一致するときに、前記第２の光受信器から前記制御器に印加される前記監視電圧が前記基準電圧と同一になるように設定された増幅利得で増幅する電気増幅器をさらに備え、
前記第１の光分配器の分岐比率と前記第２の光分配器の分岐比率が同一である請求項５記載の光波長トラッキング装置。
【請求項８】
前記中央局に備えられて前記上向波長分割多重光信号を波長分割逆多重化する波長分割逆多重化器に装着される温度制御ユニットをさらに備え、
前記制御器が、前記波長分割逆多重化器に装着される温度制御ユニットによって前記波長分割逆多重化器の温度を前記多波長光源に対する温度制御に対応するように制御して、前記波長分割逆多重化器の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するようにする請求項５記載の光波長トラッキング装置。
【請求項９】
前記波長分割多重化器/逆多重化器及び前記波長分割逆多重化器が導波路型回折格子である請求項８記載の光波長トラッキング装置。
【請求項１０】
前記制御器と前記波長分割逆多重化器に装着される温度制御ユニットとの間に接続され、前記多波長光源の温度に対する波長特性と前記波長分割逆多重化器の温度に対する波長特性との差に対応するように増幅利得が設定される電気増幅器をさらに備える請求項８記載の光波長トラッキング装置。
【請求項１１】
多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング方法であって、
前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を基準電圧として測定し、前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を監視電圧として測定するステップと、
前記基準電圧と前記監視電圧との電圧差が最小になるように前記多波長光源の温度を制御して、前記多波長光源の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するようにするステップと、を備えることを特徴とする光波長トラッキング方法。
【請求項１２】
前記波長を一致させるステップは、
一定の時間ごとに前記基準電圧と前記監視電圧との現在の電圧差を測定するステップと、
前記現在の電圧差が既定の閾値以下である場合には、前記多波長光源の温度を保持させるステップと、
前記現在の電圧差が前記閾値を超える場合には、以前の電圧差と前記現在の電圧差とを比較するステップと、
前記以前の電圧差が前記現在の電圧差より大きい場合には、前記多波長光源の温度を所定の温度変化間隔だけ以前と同一に上昇または下降させる方向に変化させるステップと、
前記以前の電圧差が前記現在の電圧差より大きくない場合には、前記多波長光源の温度を前記温度変化間隔だけ以前と反対に上昇または下降させる方向に変化させるステップと、を備えることを特徴とする光波長トラッキング方法。
【請求項１３】
前記現在の電圧差が相対的に大きいほど前記温度変化間隔を大きく設定し、前記現在の電圧差が相対的に小さいほど前記温度変化間隔を小さく設定するステップをさらに備える請求項１２記載の光波長トラッキング方法。
【請求項１４】
多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング方法であって、
前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を基準電圧として測定し、前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を監視電圧として測定するステップと、
前記基準電圧と前記監視電圧との電圧差が最小になるように、前記多波長光源及び前記波長分割逆多重化器の温度を制御して、前記多波長光源の波長分割多重波長を、前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するようにするステップと、を備えることを特徴とする光波長トラッキング方法。
【請求項１５】
前記波長を一致させるステップは、
一定の時間ごとに前記基準電圧と前記監視電圧との現在の電圧差を測定するステップと、
前記現在の電圧差が既定の閾値以下である場合には、前記多波長光源と前記波長分割逆多重化器の温度を保持させるステップと、
前記現在の電圧差が前記閾値を超える場合には、以前の電圧差と前記現在の電圧差とを比較するステップと、
前記以前の電圧差が前記現在の電圧差より大きい場合には、前記多波長光源及び前記波長分割逆多重化器の温度を所定の温度変化間隔だけ以前と同一に上昇または下降させる方向に変化させるステップと、
前記以前の電圧差が前記現在の電圧差より大きくない場合には、前記多波長光源及び前記波長分割逆多重化器の温度を、前記温度変化間隔だけ以前と反対に上昇または下降させる方向に変化させるステップと、を備える請求項１４記載の光波長トラッキング方法。
【請求項１６】
前記現在の電圧差が相対的に大きいほど前記温度変化間隔を大きく設定し、前記現在の電圧差が相対的に小さいほど前記温度変化間隔を小さく設定するステップをさらに備える請求項１５記載の光波長トラッキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループバック(loop-back)光源を用いた波長分割多重(Wavelength Division  Multiplexing；ＷＤＭ)方式の受動型光加入者網(Passive Optical Network；ＰＯＮ)に関し、特に、中央局(Central Office；ＣＯ)内の多波長光源(multi-frequency light source)の波長分割多重波長を、地域ノード(Remote Node；ＲＮ)内の波長分割多重化器/逆多重化器(multiplexer/demultiplexer)の波長分割多重波長と一致させるように制御する光波長トラッキング(tracking)装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重方式の受動型光加入者網（ＷＤＭ  ＰＯＮ）は、加入者毎に異なる固有の波長を有する光信号を使用して、加入者に超高速の広帯域通信サービスを提供する。したがって、ＷＤＭ  ＰＯＮは、通信の秘密保証を支援し、各加入者が要求する別途の通信サービスまたは通信容量の拡大を容易に実現することができ、新たな加入者に与えられる固有の波長を追加することによって、加入者の数を容易に拡大することができる。このような長所にもかかわらず、中央局と各加入者装置で光信号を発生する光源の発振波長を安定化するための付加的な波長安定化回路の必要性によって、加入者に高い費用の負担を要求するので、波長分割多重方式の受動型光加入者網は、未だ実用化されていない。従って、波長分割多重方式の受動型光加入者網の実現のためには、経済的な波長分割多重方式の光源の開発が要求される。
【０００３】
最近では、加入者装置である光ネットワークユニット(Optical Network Unit；ＯＮＵ)から中央局に上向(upstream)データ伝送のための経済的な波長分割多重方式の光源として、外部の光に波長ロックされたファブリー・ペローレーザー(injection-locked Fabry-Perot laser)または反射型半導体光増幅器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier；ＲＳＯＡ)のようなループバック光源が提案された。光ネットワークユニットに設けられ上向データ伝送のために使用されるループバック光源は、中央局から伝送された光信号を受信し、当該受信された光信号の波長と同一の波長を有し、伝送する上向データ信号に従って変調された光信号を出力する。従って、光ネットワークユニットに設けられるループバック光源は、波長選択性及び波長安定化を必要としない。また、入力される光信号に波長ロックされた光信号を出力するファブリー・ペローレーザーは安価の光源であり、波長ロックされた信号は、狭い線幅の高出力信号であるので、高速に変調されたデータを長距離に伝送することができる。そして、反射型半導体光増幅器は、入力される光信号のパワーレベル(power level)が非常に低くても、入力された光信号を高出力に増幅した後に、伝送する上向データ信号に従って変調して出力するので、中央局で低出力の安価の光源を使用することができる。
【０００４】
通常、受動型光加入者網は、ダブルスター(double star)の構造を使用して光線路の長さを最小化する。すなわち、中央局から加入者と隣接した地域に設置された地域ノードまでは、一本の光ファイバにより接続し、地域ノードから各加入者までは、それぞれ独立した光ファイバにより接続する。これに従って、中央局及び地域ノードには、相互に異なる波長を有する光信号を波長分割多重化する波長分割多重化器と波長分割多重化された光信号を波長分割逆多重化する波長分割逆多重化器とが備えられる。このような波長分割多重化器/逆多重化器としは、主に導波路型回折格子(Arrayed Waveguide Grating；ＡＷＧ)が使用される。
【０００５】
一方、加入者と隣接した現場に設置される地域ノードには、内部の温度を一定に保持するための装置が設けられていない。このため、地域ノードは、季節または昼及び夜の温度変化によって影響を受ける。このように、波長分割多重方式の受動型光加入者網で、地域ノードの温度が季節または昼及び夜に従って変わるようになると、地域ノードに配置され波長分割多重化器/逆多重化器として使用される導波路型回折格子の波長分割多重波長が、温度に従って変わるようになる。波長分割多重化器/逆多重化器として使用される導波路型回折格子は、作られた材料に従って温度による波長変化率が決定される。導波路型回折格子が一般的な半導体用材料であるIII-IV族結合物で作られた場合には、温度による波長変化率は、約０．１ｎｍ／℃であり、シリカ(ＳｉＯ２)で作られた場合には、温度による波長変化率は、約０．０１ｎｍ／℃である。
【０００６】
このように、地域ノードに設けられた波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長が温度に従って変わるようになると、中央局の波長分割多重方式用多波長光源の波長分割多重波長と地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長とが、相互にずれるようになる。これと同様に、中央局の波長分割逆多重化器の波長分割多重波長と地域ノードに設けられた波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長も相互にずれるようになる。これに従って、上下の両方向に伝送されるチャンネルの出力損失と隣接チャンネルによるクロストーク(cross talk)が増加するようになって、システムの伝送性能を低下させる。従って、地域ノードの温度変化に従う伝送性能の低下を防止するために、下向伝送のための多波長光源の波長分割多重波長と波長分割逆多重化器の波長分割多重波長を地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致させるようにする光波長トラッキング技術の開発が必要となる。
【０００７】
これに従って、波長分割多重方式の受動型光加入者網で、下向伝送のための波長分割多重方式用光源の波長を温度に従って変わる地域ノードに設けられた導波路型回折格子の波長と一致させるための光波長トラッキング技術が提案された。このようなトラッキング技術の例であって、Martin Zirngiblによって１９９８年３月１７日付で特許登録された下記特許文献１には、“METHOD OF TRACKING A PLURALITY OF DISCRETE WAVELENGTHS OF A MULTIFREQUENCY OPTICAL SIGNAL FOR USE IN A PASSIVE OPTICAL NETWORK TELECOMMUNICATIONS SYSTEM”という題名にて、地域ノードで前記波長分割多重化器/逆多重化器に該当する多重周波数ルーター(multi-frequency router)に連結される光ネットワークユニットのうちの１つを除去し、除去された光ネットワークユニットに対応する波長を上向方向に戻ることによって離散波長(discrete wavelength)をトラッキングする技術が開示されている。
【０００８】
また、トラッキング技術の他の例であって、Christopher Richard Doerrなどによって２００１年１０月１６日付で特許登録された下記特許文献２には、“TEMPERATURE COMPENSATED MULTI-CHANNEL, WAVELENGTH-DIVISION - MULTIPLEXED PASSIVE OPTICAL NETWORK”という題名にて、地域ノードで前記波長分割多重化器/逆多重化器に該当するＷＧＲ(Waveguide Grating Router)のチャンネルのうち、一本のチャンネルのパワーレベルを検出して中央局に伝送し、中央局では、地域ノードから受信したパワーレベルの変化に従って多波長光源ＭＦＬ(Multi-Frequency Laser)の温度を変更することによって、中央局に設けられたＭＦＬの周波数が地域ノードに設けられたＷＧＲのチャンネルにトラッキングするようにする技術が開示されている。
【０００９】
前述したような光波長トラッキング技術では、波長分割多重波長のうち一本の波長は、トラッキングのためにのみ使用されるので、非効率的であり、或いは、地域ノードで一本のチャンネルのパワーレベルを測定し、中央局に伝送すべきであるので、このための設備が設けられなければならず、それに伴って費用が高くなる、という問題点がある。
【特許文献１】米国特許第５，７２９，３６９号
【特許文献２】米国特許第６，３０４，３５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、ループバック光源を使用した波長分割多重方式の受動型光加入者網において、効率的であり経済的な光波長トラッキング装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明は、多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング装置であって、前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する第１の光パワー測定器と、
前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する第２の光パワー測定器と、前記測定された前記下向波長分割多重光信号のパワーレベルと前記上向波長分割多重光信号のパワーレベルとの差が最小になるように、前記多波長光源の波長分割多重波長を前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、多波長光源を有する中央局と、ループバック光源を有する複数の光ネットワークユニットとが、地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器を介して接続される波長分割多重方式の受動型光加入者網に用いられる光波長トラッキング方法であって、前記複数の光ネットワークユニットへ伝送するために前記多波長光源から前記波長分割多重化器/逆多重化器へ伝送される下向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を基準電圧として測定し、前記ループバック光源から伝送されて前記波長分割多重化器/逆多重化器を通じて受信される上向波長分割多重光信号の一部を分岐させて、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を監視電圧として測定するステップと、前記基準電圧と前記監視電圧との電圧差が最小になるように前記多波長光源の温度を制御して前記多波長光源の波長分割多重波長を前記波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長と一致するようにするステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光波長トラッキングが非常に効率的で経済的に実行されるようになり、中央局に設けられた多波長光源及び／または波長分割逆多重化器の波長分割多重波長が地域ノードの波長分割多重化器/逆多重化器の波長分割多重波長をトラッキングすることができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。
【００１５】
図１は、ループバック光源を使用した波長分割多重方式の受動型光加入者網の構成を示す。図１を参照すると、中央局１００から加入者と隣接した地域に設置された地域ノード１０４までは、一本の光ファイバ１０２にて接続され、地域ノード１０４から各加入者の光ネットワークユニット１１０〜１１２までは、それぞれ独立した光ファイバ１０６〜１０８に接続される。図１は、光ネットワークユニット１１０〜１１２から地域ノード１０４の波長分割多重化器/逆多重化器１２４を通じて中央局１００へデータを伝送する上向構成を示すもので、光ネットワークユニット１１０〜１１２がｎ個であり、これに従って、多波長光源１１４は、Ｎ個の波長λ1〜λｎが波長分割多重化された光信号を発生する。また、中央局１００、地域ノード１０４、及び光ネットワークユニット１１０〜１１２のそれぞれでも本発明の理解に必要な構成のみを示しており、それ以外の構成は省略した。
【００１６】
中央局１００は、多（マルチ）波長光源１１４と、光サーキュレータ１１６と、波長分割逆多重化器１１８と、上向データ光受信器１２０〜１２２とが備えられる。多波長光源１１４は、光ネットワークユニット１１０〜１１２のそれぞれの上向データ伝送のために使用される光源であるループバック光源１２６〜１２８に入力される波長分割多重光信号を発生する。光サーキュレータ１１６は、多波長光源１１４と波長分割逆多重化器１１８に接続され、中央局１００と地域ノード１０４の波長分割多重化器/逆多重化器１２４との間を連結する光ファイバ１０２に接続されて、多波長光源１１４から入力される波長分割多重光信号を光ファイバ１０２に出力し、光ファイバ１０２から入力される波長分割多重光信号を波長分割逆多重化器１１８に出力する。波長分割逆多重化器１１８は、１×Ｎ波長分割逆多重化器として、光サーキュレータ１１６から入力される波長分割多重光信号を波長分割逆多重化してＮ個の波長λ1〜λｎ別に分離して上向データ光受信器１２０〜１２２に出力する。このような波長分割逆多重化器１１８も導波路型回折格子が主に使用される。上向データ光受信器１２０〜１２２は、前記受信されたそれぞれの光信号に該当する電気信号を発生する。
【００１７】
また、地域ノード１０４には、１×Ｎ波長分割多重化器/逆多重化器１２４が配置される。波長分割多重化器/逆多重化器１２４は、光ファイバ１０２から入力される多波長光源１１４の波長分割多重光信号を波長分割逆多重化してＮ個の波長λ１〜λｎ別に分離して、それぞれ該当する光ファイバ１０６〜１０８に出力し、光ファイバ１０６〜１０８から入力されるＮ個の波長λ1〜λｎを有する光信号を波長分割多重化して光ファイバ１０２に出力する。光ネットワークユニット１１０〜１１２には、それぞれの上向データ伝送のための固有の波長を有する光信号を発生するループバック光源１２６〜１２８が配置される。前述したように、ループバック光源１２６〜１２８は、波長ロックファブリー・ペローレーザー、反射型半導体光増幅器などが使用される。
【００１８】
前記のようなループバック光源を使用した波長分割多重方式の受動型光加入者網で、中央局１００の多波長光源１１４から出力される波長分割多重光信号は、光サーキュレータ１１６及び光ファイバ１０２を通じて地域ノード１０４に伝送されて、地域ノード１０４に設けられた波長分割多重化器/逆多重化器１２４によって波長分割逆多重化される。波長分割逆多重化されたそれぞれの波長を有する光信号は、光ファイバ１０６〜１０８を通じて光ネットワークユニット１１０〜１１２へ伝送され、光ネットワークユニット１１０〜１１２に設けられた上向光源であるループバック光源１２６〜１２８に入力される。ループバック光源１２６〜１２８は、入力された光信号と同一の波長を有し、上向データ信号に従って変調された光信号を出力する。このように、ループバック光源１２６〜１２８から出力された信号は、地域ノード１０４へ伝送され、地域ノード１０４の波長分割多重化器/逆多重化器１２４によって波長分割多重化された後に中央局１００に伝送される。中央局１００に伝送された上向波長分割多重光信号は、光サーキュレータ１１６を通過した後に、波長分割逆多重化器１１８に入力されて波長分割逆多重化され、波長分割逆多重化されたそれぞれの波長を有する上向光信号は、上向データ光受信器１２０〜１２２のそれぞれに入力される。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態に従うループバック光源を使用した波長分割方式の受動型光加入者網の構成を示す。図２に示すように、本実施形態における中央局２００は、図１中に例示した構成に加えて、光分配器２２４及び光受信器２２８で構成される第１の光パワー測定器と、光分配器２２６、光受信器２３０、及び電気増幅器２３２で構成される第２の光パワー測定器と、制御器２３４及び温度制御ユニット(Temperature Control Unit；ＴＣＵ)２３６で構成される制御部と、からなる光波長トラッキング装置が設けられた構成となっている。図２の実施形態でも、図１と同様に、中央局２００から加入者と隣接した地域に設置された地域ノード２０４までは、一本の光ファイバ２０２により接続され、地域ノード２０４から各加入者の光ネットワークユニット２１０〜２１２までは、それぞれ独立した光ファイバ２０６〜２０８により接続される。そして、図２の実施形態も、光ネットワークユニット２１０〜２１２から地域ノード２０４の波長分割多重化器/逆多重化器２３８を通じて中央局２００へデータを伝送する上向構成を示すもので、光ネットワークユニット２１０〜２１２がｎ個であり、これに従って、中央局２００の多波長光源２１４は、Ｎ個の波長λ1〜λｎが波長分割多重化された光信号を発生する。また、中央局２００、地域ノード２０４、及び光ネットワークユニット２１０〜２１２のそれぞれについても、本発明の説明に必要な構成のみを示しており、それ以外の構成は省略する。
【００２０】
中央局２００は、地域ノード２０４の波長分割多重化器/逆多重化器２３８と接続される光ファイバ２０２と光サーキュレータ２１６との間の光信号の経路上に第１の光パワー測定器の光分配器２２４及び第２の光パワー測定器の光分配器２２６が設けられる。そして、多波長光源２１４から出力される波長分割多重光信号は、光サーキュレータ２１６、光分配器２２４、光分配器２２６、及び光ファイバ２０２を通じて地域ノード２０４へ伝送されて、地域ノード２０４の波長分割多重化器/逆多重化器２３８によって波長分割逆多重化される。波長分割逆多重化されたそれぞれの波長を有する光信号は、光ファイバ２０６〜２０８のそれぞれを通じて光ネットワークユニット２１０〜２１２へ伝送されてループバック光源２４０〜２４２に入力される。ループバック光源２４０〜２４２は、入力された光信号と同一の波長を有し、上向データ信号に従って変調された光信号を出力する。このように、ループバック光源２４０〜２４２から出力された信号は、地域ノード２０４へ伝送され、地域ノード２０４の波長分割多重化器/逆多重化器２３８によって波長分割多重化された後に中央局２００に伝送される。中央局２００へ伝送された上向波長分割多重光信号は、光分配器２２６、光分配器２２４、及び光サーキュレータ２１６を通過した後に、波長分割逆多重化器２１８に入力されて波長分割逆多重化され、波長分割逆多重化されたそれぞれの波長を有する上向光信号は、上向データ光受信器２２０〜２２２のそれぞれに入力される。
【００２１】
一方、前記第１の光パワー測定器は、地域ノード２０４の光ネットワークユニット２１０〜２１２へ伝送するために多波長光源２１４から波長分割多重化器/逆多重化器２３８へ伝送される下向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する。第１の光パワー測定器の光分配器２２４は、光ネットワークユニット２１０〜２１２へ伝送するために多波長光源２１４から波長分割多重化器/逆多重化器２３８へ伝送される下向波長分割多重光信号の一部を分岐させて光受信器２２８に印加する。光受信器２２８は、光分配器２２４によって分岐された光信号を受信してそのパワーレベルに対応するレベルの電圧を基準電圧として制御器２３４に出力する。
【００２２】
前記第２の光パワー測定器は、光ネットワークユニット２１０〜２１２のループバック光源２４０〜２４２から伝送されて波長分割多重化器/逆多重化器２３８を通じて受信される上向波長分割多重光信号のパワーレベルを測定する。第２の光パワー測定器の光分配器２２６は、ループバック光源２４０〜２４２から伝送されて波長分割多重化器/逆多重化器２３８を通じて受信される上向波長分割多重光信号の一部を分岐させて光受信器２３０に印加する。光受信器２３０は、光分配器２２６によって分岐された光信号を受信して、そのパワーレベルに対応するレベルの電圧を監視電圧として電気増幅器２３２に出力する。電気増幅器２３２は、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致するときに、監視電圧が基準電圧と同一になるように設定された増幅利得で増幅して制御器２３４に印加する。
【００２３】
前述したように、前記制御部は、第１及び第２の光パワー測定器によって測定された下向波長分割多重光信号のパワーレベルと上向波長分割多重光信号のパワーレベルとの差が最小になるように、多波長光源２１４の波長分割多重波長を波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長と一致するように制御する。このために、制御部のＴＣＵ２３６が多波長光源２１４に装着されて制御器２３４の制御に従って多波長光源２１４の温度を変化させる。このようなＴＣＵ２３６としては、熱電冷却器(Thermo-Electric Cooler；ＴＥＣ)が使用されることができる。制御器２３４は、光受信器２２８から入力される基準電圧と電気増幅器２３２を通じて光受信器２３０から入力される監視電圧の電圧差が最小になるように、ＴＣＵ２３６によって多波長光源２１４の温度を制御することによって、多波長光源２１４の波長分割多重波長を波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長と一致するように光波長トラッキングを実行する。このような制御器２３４としては、後述する光波長トラッキングのためのアルゴリズムに従う制御を遂行するようにしたマイクロプロセッサーを使用することができる。
【００２４】
本実施形態の光波長トラッキングについて説明すると次の通りである。中央局２００に設けられた多波長光源２１４の出力は一定に保持される。これに従って、多波長光源２１４の一部出力を受信する光受信器２２８で検出される基準電圧も一定に保持される。そして、中央局２００に設けられた多波長光源２１４の波長分割多重波長と地域ノード２０４に設けられた波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長とが一致する場合には、上向波長分割多重光信号のパワーが最大になる。前記上向波長分割多重光信号は、中央局２００から伝送された多波長光源２１４の下向波長分割多重光信号が地域ノード２０４で波長分割逆多重化され、この後に、光ネットワークユニット２１０〜２１２のループバック光源２４０〜２４２に引き込まれて変調されて地域ノード２０４で波長分割多重化されて中央局２００に伝送される光信号を意味する。
【００２５】
一方、中央局２００及び光ネットワークユニット２１０〜２１２を連結する光リンクの損失は一定であり、光ネットワークユニット２１０〜２１２に設けられたループバック光源２４０〜２４２から出力される光信号のパワーは、引き込まれる光信号のパワーに比例する。そこで、中央局２００に伝送される上向波長分割多重光信号の最大パワーは、中央局２００から光ネットワークユニット２１０〜２１２へ伝送される多波長光源２１４の出力である下向波長分割多重光信号のパワーに依存するようになる。そこで、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致する場合に、基準電圧と監視電圧との電圧差が最小になり、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が相互にずれている程度が大きいほど、基準電圧と監視電圧との電圧差が増加するようになる。制御器２３４は、このような電圧差を監視してＴＣＵ２３６によって多波長光源２１４の波長分割多重波長を制御して基準電圧と監視電圧との電圧差が最小になるようにする。これにより、多波長光源２１４の波長分割多重波長が温度変化に従って変わる地域ノード２０４に設けられた波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長をトラッキングするようにして常に相互に一致するようにする。
【００２６】
多波長光源２１４は、導波路型回折格子を有し、前記導波路型回折格子によって波長帯域が決定される多波長光源を使用することができる。このような多波長光源としては、エルビウム添加光ファイバを使用した多波長レージング光源、エルビウム添加光ファイバを使用したスペクトル分割方式の多波長光源、及び半導体光増幅器を使用した多波長光源などがある。これとは異なり、光信号が発振する利得媒質とこれを含んだ共振器の構造によって波長帯域が決定される多波長光源が使用されることもできる。
【００２７】
多波長光源２１４が前記導波路型回折格子によって波長帯域が決定される多波長光源であれば、ＴＣＵ２３６として使用する熱電冷却器を多波長光源２１４の導波路型回折格子に装着する。このような場合に、制御器２３４が導波路型回折格子に装着された熱電冷却器に提供する電流の大きさ及び方向を調節すると、導波路型回折格子の温度が制御されることによって導波路型回折格子の波長分割多重波長が変化されるので、制御器２３４は、多波長光源２１４の波長分割多重波長を制御することができる。これとは異なり、多波長光源２１４が光信号が発振する利得媒質及びこれを含んだ共振器の構造によって波長帯域が決定される多波長光源であれば、ＴＣＵ２３６として使用する熱電冷却器を多波長光源２１４の光源に装着する。このような場合に、制御器２３４が光源に装着された熱電冷却器に提供する電流の大きさ及び方向を調節すると、制御器２３４は、利得媒質の温度が制御されることによって、多波長光源２１４の波長分割多重波長を制御することができる。
【００２８】
前述したように、中央局２００に設けられた多波長光源２１４の波長分割多重波長が地域ノード２０４に設けられた波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長をトラッキングすることによって、中央局２００に伝送される上向波長分割多重光信号のパワーが最大になるようにできる。このとき、波長分割多重波長のうちの一本の波長をトラッキングのためにのみ使用しないのみならず、地域ノード２０４で一本のチャンネルのパワーレベルを測定して中央局２００に伝送するための追加的な設備を要求しなくとも、伝送される波長分割多重信号の一部と簡単な制御回路を使用して光波長トラッキングを遂行することができる。従って、本発明は経済的に実現されることができる。
【００２９】
一方、前述したような光波長トラッキングのための制御器２３４の制御が容易に行われるようにするために、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致する場合に、前記基準電圧及び監視電圧が同一になるようにすることもできる。このために光分配器２２４及び２２６の分岐比率を同一にし、制御器２３４と光受信器２３０との間に電気増幅器２３２を設け、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致する場合に、監視電圧が基準電圧と一致するように電気増幅器２３２の増幅利得を設定する。
【００３０】
前述したように、制御器２３４が中央局２００に設けられた多波長光源２１４の温度を制御して光波長トラッキングを遂行するアルゴリズム(algorithm)の例に従う処理フローを図３のステップ３００〜３２０に示す。本発明に従う光波長トラッキングを遂行し始めると、ステップ３００で、制御器２３４は、基準電圧及び監視電圧を測定する。図３では、理解の便宜のために、基準電圧をＶ１で示し、監視電圧をＶ２で示す。次に、ステップ３０２で、制御器２３４は、基準電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜の値を以前の電圧差として（不図示のメモリに）記憶した後に、ステップ３０４で多波長光源２１４の温度を所定の温度変化間隔△Ｔだけ上昇させる。
【００３１】
多波長光源２１４の温度変化に必要な時間を考慮して、ステップ３０６で一定の時間の経過を待った後に、ステップ３０８〜３１０で、制御器２３４は、基準電圧Ｖ１及び監視電圧Ｖ２をさらに測定して、これらの電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜の値を現在の電圧差として記憶する。
【００３２】
次に、制御器２３４は、ステップ３１２で、現在の電圧差が既定の閾値（Ｖｒ）以下であるか否かを判定する。このとき、現在の電圧差が閾値Ｖｒ以下であれば、制御器２３４は、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致するものとみなして、ステップ３０６に戻る。したがって、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致する場合には、多波長光源２１４の温度がそのままに保持される。前述したように、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長とが一致する場合には、監視電圧が基準電圧と一致するように電気増幅器２３２の増幅利得が設定されているので、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長とが一致すると、現在の電圧差は０になる。しかしながら、これには誤差がありうるので、現在の電圧差が０ではなくても、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長が一致するものとみなすことができる程度の値を、閾値Ｖｒとして予め設定しておく。
【００３３】
ステップ３１２の判定結果がＮＯすなわち、現在の電圧差が閾値Ｖｒを超える場合には、制御器２３４は、ステップ３１４で、現在の電圧差と以前の電圧差とを比較する。このとき、現在の電圧差が以前の電圧差に比べて増加している（ステップ３１４でＹＥＳ）と制御器２３４が判定した場合、すなわち、以前の電圧差が現在の電圧差より大きくない場合には、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長のずれている程度が増加していることを意味する。従って、この場合には、制御器２３４は、ステップ３１６で、多波長光源２１４の温度を以前と反対に温度変化間隔△Ｔだけ上昇または下降させるように制御する。すなわち、以前に、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ上昇させた場合には、今回は、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ下降させ、以前に、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ下降させた場合には、今回は、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ上昇させる。
【００３４】
一方、ステップ３１４の判定結果がＮＯすなわち、現在の電圧差が以前の電圧差に比べて減少する場合、すなわち、以前の電圧差が現在の電圧差より大きい場合には、多波長光源２１４の波長分割多重波長と波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長のずれている程度が減少していることを意味する。従って、この場合には、制御器２３４は、ステップ３１８で、多波長光源２１４の温度を以前と同様に温度変化間隔△Ｔだけ上昇または下降させる制御処理を行う。すなわち、以前に、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ上昇させた場合には、今回は、さらに多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ上昇させ、以前に、多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ下降させた場合には、今回は、さらに多波長光源２１４の温度を温度変化間隔△Ｔだけ下降させる。
【００３５】
ステップ３１６またはステップ３１８の以後に、制御器２３４は、ステップ３２０で現在の電圧差を以前の電圧差として記憶した後に、ステップ３０６に戻る。
【００３６】
上述のように、制御器２３４は、一定の時間ごとに基準電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との差｜Ｖ１−Ｖ２｜を測定し、以前の電圧差と現在の電圧差に対応するように多波長光源２１４の温度を保持させるか、または一定の温度変化間隔△Ｔだけ段階的に上昇または下降させて、基準電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との差が最小になるようにする。従って、多波長光源２１４の波長分割多重波長は、波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長と一致するようになる。
【００３７】
ここで、基準電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜の大きさが相対的に大きいほど温度変化間隔△Ｔを大きく設定し、電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜が相対的に小さいほど温度変化間隔△Ｔを小さく設定する方式にて、制御器２３４が温度変化間隔△Ｔを電圧差の大きさに従って動的に設定するように制御する構成とすれば、光波長トラッキングがさらに短い時間で行われるようになる。
【００３８】
一方、地域ノード２０４の温度変化に従って、中央局２００の波長分割逆多重化器２１８の波長分割多重波長も、地域ノード２０４に設けられた波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長と相互にずれるようになる。そこで、中央局２００は、多波長光源２１４の波長分割多重波長のみならず、波長分割逆多重化器２１８の波長分割多重波長についても、地域ノード２０４での波長分割多重化器/逆多重化器２３８の波長分割多重波長をトラッキングするようにできる。
【００３９】
図４は、中央局４００で多波長光源４１４の波長分割多重波長のみならず、波長分割逆多重化器４１８の波長分割多重波長も地域ノード４０４での波長分割多重化器/逆多重化器４４２の波長分割多重波長をトラッキングするように構成した、本発明の他の実施形態に従う光波長トラッキング装置を備えたループバック光源を用いた波長分割方式の受動型光加入者網の構成を示す。図４に示す本実施形態の中央局４００のための光波長トラッキング装置も、第１及び第２の光パワー測定器と制御部とを備えて構成される。そして、図２と同様に、第１の光パワー測定器は、光分配器４２４及び光受信器４２８からなり、第２の光パワー測定器は、光分配器４２６、光受信器４３０、及び電気増幅器４３２からなる。ただし、制御部は、制御器４３４及び温度制御ユニット(Temperature Control Unit；ＴＣＵ)４３６のみならず、電気増幅器４３８及び温度制御ユニット４４０が追加されて成る。 
【００４０】
図４において、図２と同様に、中央局４００は、一本の光ファイバ４０２によって、加入者と隣接した地域に設置された地域ノード４０４に接続され、地域ノード４０４から各加入者の光ネットワークユニット４１０〜４１２までは、それぞれ独立した光ファイバ４０６〜４０８によって接続される。そして、図４も光ネットワークユニット４１０〜４１２から地域ノード４０４の波長分割多重化器/逆多重化器４４２を通じて中央局４００へデータを伝送する上向構成を示すもので、光ネットワークユニット４１０〜４１２がｎ個であり、これに従って、多波長光源４１４は、Ｎ個の波長λ1〜λｎが波長分割多重化された光信号を発生する。
【００４１】
中央局４００においては、地域ノード４０４の波長分割多重化器/逆多重化器４４２と接続される光ファイバ４０２と光サーキュレータ４１６との間の光信号の経路上に、第１の光パワー測定器の光分配器４２４と第２の光パワー測定器の光分配器４２６とが設けられる。
【００４２】
図４に示す制御部は、第１及び第２の光パワー測定器によって測定された下向波長分割多重光信号のパワーレベルと上向波長分割多重光信号のパワーレベルとの差が最小になるように、多波長光源４１４の波長分割多重波長と波長分割逆多重化器４１８の波長分割多重波長を、波長分割多重化器/逆多重化器４４２の波長分割多重波長と一致するように制御する。このために、制御部のＴＣＵ４３６は、多波長光源４１４に装着されて、制御器４３４の制御に従って多波長光源４１４の温度を変化させる。また、他のＴＣＵ４４０は、波長分割逆多重化器４１８に装着されて、電気増幅器４３８を通じた制御器４３４の制御に従って、波長分割逆多重化器４１８の温度を変化させる。ここで、ＴＣＵ４４０としては、熱電冷却器を使用することができる。波長分割逆多重化器４１８として導波路型回折格子を使用した場合には、ＴＣＵ４４０として使用される熱電冷却器を、波長分割逆多重化器４１８として使用される導波路型回折格子に装着する。このような場合に、制御器４３４が、導波路型回折格子に装着された熱電冷却器に提供する電流の大きさ及び方向を調節すると、導波路型回折格子の温度が制御されることによって導波路型回折格子の波長分割多重波長が変化される。したがって、制御器４３４は、波長分割逆多重化器４１８の波長分割多重波長を制御することができる。
【００４３】
ここで、電気増幅器４３８は、多波長光源４１４の温度に対する波長特性と波長分割逆多重化器４１８の温度に対する波長特性との差が相互に異なることから、制御器４３４が一本の出力ポートを通じてＴＣＵ４３６及び４４０を同時に制御するために使用される。そこで、電気増幅器４３８の増幅利得は、多波長光源４１４の温度に対する波長特性と波長分割逆多重化器４１８の温度に対する波長特性に対応するように設定される。しかしながら、制御器４３４が相互に異なる出力ポートを通じてＴＣＵ４３６とＴＣＵ４４０のそれぞれを制御するように構成される場合には、電気増幅器４３８は使用する必要がない。
【００４４】
制御器４３４は、光受信器４２８から入力される基準電圧と電気増幅器４３２を介して光受信器４３０から入力される監視電圧との電圧差が最小になるように、ＴＣＵ４３６によって多波長光源４１４の温度を制御するとともに、ＴＣＵ４４０によって波長分割逆多重化器４１８の温度を制御することによって、多波長光源４１４の波長分割多重波長と波長分割逆多重化器４１８の波長分割多重波長を波長分割多重化器/逆多重化器４４２の波長分割多重波長と一致するように光波長トラッキングを実行する。
【００４５】
これに従って、中央局４００に配置された多波長光源４１４の波長分割多重波長のみならず、上向波長分割多重光信号を逆多重化して上向データ光受信器４２０〜４２２に印加する波長分割逆多重化器４１８の波長も同時に、波長分割多重化器/逆多重化器４４２の波長をトラッキングするようになる。
【００４６】
その結果、中央局４００に伝送される上向波長分割多重光信号のパワーが最大になるようにすると同時に、波長分割逆多重化器４１８によって波長分割逆多重化される上向波長分割多重光信号において隣接するチャンネルの光信号による劣化が最小になるようにできる。このとき、波長分割多重波長のうちの一本の波長をトラッキングのためにのみ使用しないのみならず、地域ノード４０４で一本のチャンネルのパワーレベルを測定して中央局４００に伝送するための追加的な設備を要求しなくとも、伝送される波長分割多重光信号の一部と簡単な制御回路を使用して光波長トラッキングを遂行することができる。従って、本発明は、経済的に実現可能である。
【００４７】
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。特に、本発明の実施形態では、波長分割多重化器／逆多重化器４４２として導波路型回折格子を使用する場合に適用される例を説明したが、温度変化に従って波長が変わる素子を使用する場合にも同様に適用される。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ループバック光源を用いた波長分割多重方式の受動型光加入者網の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に従う光波長トラッキング装置を備えるループバック光源を使用した波長分割多重方式の受動型光加入者網の構成図である。
【図３】図２に示した制御器の光波長トラッキングを示すフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態に従う光波長トラッキング装置を備えるループバック光源を用いた波長分割多重方式の受動型光加入者網の構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
２００，４００  中央局
２１４，４１４  多波長光源
２１６，４１６  光サーキュレータ
２１８，４１８  波長分割逆多重化器
２２４，２２６，４２４，４２６  光分配器
２２８，２３０，４２８，４３０  光受信器
２３２，４３２  電気増幅器
２３４，４３４  制御器
２３６，４３６，４４０  温度制御ユニット（ＴＣＵ）
２０２，４０２  光ファイバ
２０４，４０４  地域ノード
２３８，４４２  波長分割多重化器/逆多重化器
２０６〜２０８  光ファイバ
２１０〜２１２，４１０〜４１２  光ネットワークユニット
２４０〜２４２，４４４〜４４６  ループバック光源
【図１】
2005073263.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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