(57)【要約】【課題】波長変換と同時に雑音成分の除去を行なうことが可能な光波長装置、光クロスコネクト及び光ネットワークを提供することである。【解決手段】波長λ１を有する入力信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信手段１０と、前記入力信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成手段１２と、前記入力信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記入力信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする光増幅手段１４と、前記光増幅手段１４によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力するフィルタ手段１６と、を備えた波長変換装置において、前記光合成手段１２によって合成処理される前の前記入力信号光及び前記フィルタ手段１６によって出力される出力信号光のうち、少なくとも１以上における“０”レベルに重畳された雑音を除去する光信号雑音除去手段２２、２６、３６をさらに備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１を有する入力信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信手段と
前記入力信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成手段と、
前記入力信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記入力信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする光増幅手段と、
前記光増幅手段によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力するフィルタ手段と、を備えた波長変換装置において、
前記光合成手段によって合成処理される前の前記入力信号光及び前記フィルタ手段によって出力される出力信号光のうち、少なくとも１以上における“０”レベルに重畳された雑音を除去する光信号雑音除去手段をさらに備えていることを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記光信号雑音除去手段は、前記入力信号及び前記出力信号の双方における“０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の波長変換装置。
【請求項３】
複数の入力端子と複数の出力端子を備え、任意の入力端子に入力された光信号を任意の出力端子に導く機能を有する光ノード装置において、
前記入力端子に入力される信号光、入力端子から入力された信号光及び出力端子から出力された信号光のいずれかの波長を変換し、かつ波長λ１を有する波長変換対象の信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信手段、前記波長変換対象の信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成手段、前記波長変換対象の信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記波長変換対象の信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする光増幅手段、及び前記光増幅手段によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力するフィルタ手段を有する波長変換装置と、
前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光の少なくとも１以上のうち、少なくとも１以上における“０”レベルに重畳された雑音を除去する光信号雑音除去手段と、を備えていることを特徴とする光ノード装置。
【請求項４】
前記光信号雑音除去手段は、前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光のうちいずれか一方のみにおける”０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の光ノード装置。
【請求項５】
前記光信号雑音除去手段は、前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光の双方における”０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の光ノード装置。
【請求項６】
請求項３乃至５いずれか記載の光ノード装置が少なくとも２以上連続して接続されていることを特徴とする光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換と同時に雑音成分の除去を行なうことが可能な波長変換装置、光ノード装置及び光ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代ネットワークにおいては、図４に示すように、通信事業者の主要拠点に光クロスコネクトが設置され、これら光クロスコネクトの間は、波長多重光伝送技術を用いて光伝送を行なっている。光クロスコネクトは、微小な半導体ミラーなどで構成されている光スイッチを用いた装置であり、数十〜数百の入力端子及び出力端子を備え、任意の入力端子に入力された光信号を任意の出力端子に導く機能を有する。
【０００３】
波長多重光伝送技術を用いれば、一本の光ファイバにより、数十〜数百波長程度の光信号が伝送可能であるが、各光クロスコネクト装置間の光伝送路（光リンク）には、既に使用されている波長があり、例えば光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＣの間に波長λ１によって光リンクを設定しようとする際に、光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＢの間では、波長λ１が使用可能であっても、光クロスコネクトＢと光クロスコネクトＣの間では、既に波長λ１が使用されている場合がある。このような場合は、光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＢの間、及び光クロスコネクトＢと光クロスコネクトＣの間で同時に使用可能な他の波長を探索して、その探索された波長により光リンクを設定する必要がある。
【０００４】
このような場合、光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＢの間で使用可能な波長λ１は、光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＣの間において使用できないこととなり、波長という有限な資源を有効に利用できないこととなる。このような状況が多く生じると、新たな光ファイバや機器を多く設置する必要が生じ、設備投資コストの増大を招くことになる。
【０００５】
このような問題を解決するために、光クロスコネクトにおいて、波長変換装置が使用されている。波長変換装置としては、例えば図５に示すように半導体光増幅器の利得抑圧現象を利用したものがある。この波長変換装置は、波長λ１を有する入力信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信器５０と、入力信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成器５２と、前記入力信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記入力信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする半導体光増幅器５４と、半導体光増幅器５４によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力する光フィルタ５６と、を備えている（非特許文献１）。
【０００６】
この波長変換装置において、光合成装置５２によって合成された合成光は、半導体光増幅器５４に入力され、半導体光増幅器５４においては、プローブ光発信器５０によって発信された波長λ２のプローブ光によって利得飽和が生じているので、入力信号光のレベルが”０”の時、波長λ２の信号光は、増幅されて出力されるが、入力信号光のレベルが“１”の時、波長λ２の信号光は、半導体光増幅器５４による利得を受けることはできず、ほとんど減衰してしまい、出力側には現れない。したがって、半導体光増幅器５４は、入力信号光のレベルが“０”の時、波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、入力信号光のレベルが“１”の時、波長λ２の信号光のレベルを“０”として合成光を出力する。そして、この合成光は、光フィルタ５６によって波長λ２の光成分のみ抽出されるので、波長λ１の入力信号光は、波長λ２に波長変換され、かつ極性が反転した出力信号光となって出力される。
【０００７】
このような波長変換装置を光クロスコネクトに用いることにより、例えば光クロスコネクトＢと光クロスコネクトＣの間で、波長λ１が使用不可能であるが、波長λ２が使用可能である場合には、光クロスコネクトＢの波長変換装置によって、波長がλ１からλ２への変換を行い、光クロスコネクトＢと光クロスコネクトＣの間の光リンクにおいて、波長２による光伝送を行なうことにより、結果として光クロスコネクトＡと光クロスコネクトＣの間に光リンクを作ることが可能となり、使用可能な波長資源を有効に利用できることなる。
【０００８】
【非特許文献１】All-Optical Wavelength Conversion by Semiconductor Optical Amplifiers, Terji Durhuus, Benny Mikkelsen, Carsten Joergensen, Soeren Lykke Danielsen, and Kristian E. Stubkjaer, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 14, No.6, JUNE 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般に波長多重信号が伝送されている光伝送路においては、光ファイバにより強度が減衰した光信号の強度を増幅するために光増幅器が設置されているが、多数の拠点を通過して伝送される光信号においては、この光増幅器から発する自然放出光雑音が累積するため、伝送距離が増大するにしたがって、光信号に付加される雑音成分が増大するという問題がある。光成分に雑音成分が付加されていくと、受信された光信号の品質が劣化していき、受信端で信号が正しく再生されないといった問題が生じることがある。
【００１０】
そこで、本発明は、波長変換と同時に雑音成分の除去を行なうことが可能な波長変換装置、光ノード装置及び光ネットワーク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】
以上の目的を達成するために、本発明は、波長λ１を有する入力信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信手段と前記入力信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成手段と、前記入力信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記入力信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする光増幅手段と、前記光増幅手段によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力するフィルタ手段と、を備えた波長変換装置において、前記光合成手段によって合成処理される前の前記入力信号光及び前記フィルタ手段によって出力される出力信号光のうち、少なくとも１以上における“０”レベルに重畳された雑音を除去する光信号雑音除去手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
以上のように本発明に係る波長変換装置によれば、光信号雑音除去装置を設けることにより、波長変換と同時に雑音成分の除去を行うことが可能である。本発明に係る波長変換装置において、前記光信号雑音除去手段は、前記入力信号及び前記出力信号の双方における“０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、複数の入力端子と複数の出力端子を備え、任意の入力端子に入力された光信号を任意の出力端子に導く機能を有する光ノード装置において、前記入力端子に入力される信号光、入力端子から入力された信号光及び出力端子から出力された信号光のいずれかの波長を変換し、かつ波長λ１を有する波長変換対象の信号光の変換先波長と同一の波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信手段、前記波長変換対象の信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成手段、前記波長変換対象の信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、前記波長変換対象の信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光のレベルを“０”とする光増幅手段、及び前記光増幅手段によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力するフィルタ手段を有する波長変換装置と、前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光の少なくとも１以上のうち、少なくとも１以上における“０”レベルに重畳された雑音を除去する光信号雑音除去手段と、を備えていることを特徴とする
【００１４】
以上のように本発明に係る光ノード装置によれば、光信号雑音除去手段を設けることにより、光ノードにおいて波長変換と同時に雑音を除去することができるので、光波長信号が多数の光リンクを経由しても、累積した自然放出光雑音を抑制でき、受信端における品質劣化はほとんどなく、良好な伝送を実現することが可能である。本発明において、光ノード装置には、例えば光クロスコネクトなどが含まれる。
【００１５】
本発明に係る光ノード装置において、前記光信号雑音除去手段は、前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光のうちいずれか一方のみにおける”０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていても良い。このように変更前及び変更後のうちいずれか一方のみ除去できるように光信号雑音除去手段を設けた場合であっても、多数の光リンクを経由することによって、伝送される光信号は、光ノード装置を通る度に極性が反転され、波長変換と同時に“０”レベルの雑音が除去されるので、結果として“０”レベル及び“１”レベルの雑音を除去することが可能である。このように変換前及び変換後のいずれか一方のみ除去可能な光信号雑音除去手段を設けることにより、コスト軽減を図ることができる。したがって、このような光ノード装置は、少なくとも２以上連続させて接続して光ネットワークを形成することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る光クロスコネクトにおいて、前記光信号雑音除去手段は、前記波長変換装置による変換前の信号光及び変換後の信号光の双方における”０”レベルに重畳された雑音を除去するよう構成されていても良い。このように変換前及び変換後の双方の雑音を除去できるように光信号雑音除去手段を設けることによって、“０”レベル及び“１”レベルの雑音を除去することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、光信号雑音除去手段を設けることにより、波長変換と同時に雑音成分の除去を行なうことが可能な波長変換装置、光ノード装置及び光ネットワークを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る波長変換装置の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る波長変換装置のブロック図である。本実施例に係る波長変換装置は、波長λ２を有する強度一定のプローブ光を発信するプローブ光発信器１０と、波長λ１を有する入力信号光とプローブ光を合成して合成光とする光合成器１２と、半導体光増幅器１４と、半導体光増幅器１４によって処理された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力する光フィルタ１６と、を備えている。
【００１９】
光合成器１２には、入力信号光が入力される光入力路１８が接続されている。この光入力路１８には、入力される入力信号光を増幅させる光増幅器２０、及び入力信号光の“０”レベルに重畳された雑音を除去する過飽和吸収素子２２が設けられており、入力信号光は、光増幅器２０によって増幅された後、過飽和吸収素子２２によって“０”レベルに重畳された雑音を除去された状態で光合成器１２に入力される。過飽和吸収素子２２は、微弱な光信号成分を吸収して除去するが、強い強度の光信号成分を透過させる性質を有する素子であり、光信号の“０”レベルの雑音除去に効果的に利用される。
【００２０】
ここで、過飽和吸収素子２２の動作原理について簡単に説明する。この過飽和吸収素子２２は、吸収端波長というパラメータを有する半導体で構成されている。一般に、半導体に光を入射した場合、吸収端波長より長い波長の光は当該半導体に吸収されることなく透過するが、吸収端波長より短い波長の光は当該半導体に吸収されるという特性が知られている。この吸収端波長は、半導体の組成によって決まるが、当該半導体に印加されるバイアス電圧（負電圧）の値によっても変化することが知られている。即ち、負のバイアス電圧の絶対値を増加させると、吸収端波長が長波長側にシフトするという現象がある。まず、半導体に入射する光の波長を、バイアス電圧を印加することにより、光が吸収される波長に設定しておく。このような状態では、微弱な入射光は当該半導体に吸収され、半導体の出力側に出力されることはない。しかし、当該半導体に強い光を入射した場合には、入射された光子により半導体内に多量のキャリアが発生するため、半導体内部の電界が影響を受け、これによって吸収端波長が短波長側にシフトする現象が起きることが知られている。このような現象により、吸収が起きる波長に設定された光パルス信号を半導体に入射すると、光パルスの入射により上記現象が起き、吸収端が短波長側に移動するため、光パルスの透過率が上昇し、当該半導体の出力側に光パルスが出力される。一方、入射光信号が微弱な信号である場合には、上記現象が生じないため、当該半導体は入射光を吸収する。このような半導体の性質を過飽和吸収現象と呼んでおり、半導体素子の過飽和吸収現象を利用した素子を過飽和吸収素子と呼んでいる。このような過飽和吸収素子の有する上記性質を利用すれば、伝送系で発生する雑音を伴った光信号の雑音除去が可能である。そして、過飽和吸収素子としては、半導体を用いた種々の光素子を用いることが可能であり、例えば、過飽和吸収素子としては、電界吸収型光変調器等を用いることが可能である。
【００２１】
半導体光増幅器１４は、光合成器１２によって合成された合成光が入力され、入力された合成光を増幅するよう構成されている。半導体光増幅器１４において合成光が増幅されると、プローブ光発信器から発信された波長λ２のプローブ光によって利得飽和が生じているので、入力信号光のレベルが“０”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光は、増幅されて出力されるが、入力信号光のレベルが“１”の時、前記合成光のうち波長λ２の信号光は、半導体増幅器による利得を受けることはできず、ほとんど減衰してしまい、出力側には現れない。したがって、半導体光増幅器１４は、入力信号光のレベルが“０”の時、波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、入力信号光のレベルが“１”の時、波長λ２の信号光のレベルを“０”として合成光を出力することができる。
【００２２】
光フィルタ１６は、半導体光増幅器１４によって処理された合成光が入力され、入力された合成光のうち波長λ２の光成分を抽出して出力信号光として出力するよう構成されている。また、光フィルタ１６には、出力信号光が出力される光出力路２４が接続されており、この光出力路２４には、出力信号光の“０”レベルに重畳された雑音を除去する過飽和吸収素子２６が設けられている。過飽和吸収素子２６の構成は、過飽和吸収素子２２と同様である。
【００２３】
次に、本実施例に係る波長変換装置の動作について説明する。入力信号光は、先ず光増幅器２０に入力され、光増幅器２０から増幅されて出力される。この際、一般的に入力信号光の“０”レベル及び“１”レベルに重畳された雑音が生じている（図２（ａ））。次に、増幅された入力信号光は、飽和吸収素子２２に入力され、“０”レベルに重畳された雑音が除去された状態で出力される（図２（ｂ））。“０”レベルに重畳された雑音が除去された入力信号光は、光合成器１２に入力され、プローブ光発信器１０から発信されたプローブ光と合成されて合成光とされる。合成光は、半導体光増幅器１４に入力され、上述したように半導体光増幅器１４は、入力信号光のレベルが”０”の時、波長λ２の信号光のレベルを“１”とし、入力信号光のレベルが“１”の時、波長λ２の信号光のレベルを”０”として合成光を出力する。そして、この合成光は、光フィルタ１６によって波長λ２の光成分のみ抽出されるので、波長λ１の入力信号光は、波長λ２に波長変換され、かつ極性が反転した出力信号光となって出力される（図２（ｃ））。すなわち、光フィルタ１６から出力された出力信号光は、“０”のレベルに重畳された雑音があるが、“１”のレベルに重畳された雑音がない。この出力信号光は、過飽和吸収素子２６に入力され、“０”レベルに重畳された雑音が除去された状態で出力される（図２（ｄ））。このように第１実施例に係る波長変換装置は、波長変換と同時に“０”レベル及び“１”レベルの雑音を除去することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る光ノード装置の実施例として光クロスコネクトの実施例を図面に基づいて説明する。図３は、本実施例に係る光クロスコネクトの概念図である。本実施例に係る光クロスコネクトは、複数の入力端子３２と、複数の出力端子３４と、任意の入力端子３２に入力された光信号を任意の出力端子３４に導く機能を有する光クロスコネクト本体３０と、を備えており、全ての出力端子３４には、過飽和吸収素子が設けられた波長変換装置３６が設けられている。これら過飽和吸収素子が設けられた波長変換装置３６の構成は、上述した通りである。また、本実施例に係る光クロスコネクトの入力端子３２及び出力端子３４には、光合分波器３８を介して光ファイバ４０が接続されている。
【００２５】
このように光クロスコネクトに過飽和吸収素子が設けられた波長変換装置を設けることによって、光クロスコネクトにおいて波長変換と同時に“０”レベルの雑音を除去することができるので、光波長信号が多数の光リンクを経由しても、累積した自然放出光雑音を抑制でき、受信端における品質劣化はほとんどなく、良好な伝送を実現することが可能である。
【００２６】
本実施例に係る光クロスコネクトにおいては、出力端子３４に波長変換装置３６を設けたが、これに限定されず、例えば入力端子３２に波長変換装置３６を設けても良く、また光クロスコネクト本体３０内に設けても良い。
【００２７】
また、本実施例に係る光クロスコネクトにおいては、光入力路及び光出力路のいずれか一方のみに過飽和吸収素子を設けている波長変換装置を用いても良い。このように光入力路及び光出力路のいずれか一方に過飽和吸収素子を設けた場合であっても、多数の光リンクを経由することによって、伝送される光信号は、光クロスコネクトを通る度に極性が反転され、波長変換と同時に“０”レベルの雑音が除去されるので、結果として“０”レベル及び“１”レベルの雑音を除去することが可能である。このように光入力路及び光出力路のいずれか一方にのみ過飽和吸収素子を設けることにより、コスト軽減を図ることができる。したがって、このように入力端子及び出力端子のいずれか一方にのみ過飽和吸収素子を設けた光クロスコネクトは、２以上連続して接続することによって、光ネットワークを形成することが好ましい。
【００２８】
さらに、本実施例に係る光クロスコネクトにおいては、光信号雑音除去手段、すなわち過飽和吸収素子を備えた波長変換装置を用いたが、例えば、光信号除去手段を備えていない波長変換装置を用いて、別途光２Ｒ中継器など光信号雑音除去手段を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る波長変換装置の実施例のブロック図である。
【図２】本実施例に係る波長変換装置における信号光の波形を示す図である。
【図３】本発明に係る光ノード装置の実施例の概念図である。
【図４】光クロスコネクトを用いた光ネットワークを示した概念図である。
【図５】従来の波長変換装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０   プローブ光発信器
１２   光合成器
１４   光増幅手段
１６   フィルタ手段
２２、２６    過飽和吸収素子
３２   入力端子
３４   出力端子
３６   波長変換装置
【図１】
2005328449.tif 000003
【図２】
2005328449.tif 000004
【図３】
2005328449.tif 000005
【図４】
2005328449.tif 000006
【図５】
2005328449.tif 000007