(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光波長帯域において光伝送路の分散を補償する分散補償モジュールであって、
各々、入力ポートおよび出力ポートを有し、前記信号光波長帯域において前記入力ポートから前記出力ポートへ到るまでの光路の分散の符号が前記光伝送路の分散の符号と異なるＮ個（Ｎ≧２）の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNと、
各々、第１、第２および第３のポートを有し、前記第１のポートに入力した信号光を前記第２および前記第３のポートの何れかに切り替えて出力する（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNとを備え、
前記（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNのうちの光スイッチＳＷn（２≦ｎ≦Ｎ）の第１のポートが、前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣn-1の出力ポートに接続され、
前記光スイッチＳＷnの第２のポートが、前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣnの入力ポートに接続され、
光通信ネットワークの光伝送路を伝搬する信号光波長帯域の信号光のうち所定波長帯域の信号光を分波して取り出す分波部と、
前記分波部において選択された信号光の波長に応じて前記分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作とを互いに連動させて、分散補償量を可変に制御する制御手段を備え、
前記分波部により取り出される前記所定波長帯域において前記光伝送路の分散を補償する
ことを特徴とする分散補償モジュール。
【請求項２】
第１、第２および第３のポートを有し、前記第１のポートに入力した信号光を前記第２および前記第３のポートの何れかに切り替えて出力する光スイッチＳＷ1を更に備え、
前記光スイッチＳＷ1の第２のポートが、前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣ1の入力ポートに接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項３】
前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣNの出力ポートから出力された信号光、および、前記（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNそれぞれの第３のポートから出力された信号光を入力して、これらの光を１つの出力ポートへ出力する光出力部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項４】
前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣNの出力ポートから出力された信号光、ならびに、前記（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNおよび前記光スイッチＳＷ1それぞれの第３のポートから出力された信号光を入力して、これらの光を１つの出力ポートへ出力する光出力部を更に備えることを特徴とする請求項２記載の分散補償モジュール。
【請求項５】
前記Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNそれぞれは、前記信号光波長帯域における分散が負である分散補償光ファイバを含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項６】
前記（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNそれぞれは、平面型光導波路上に形成され、熱光学素子、音響光学素子または半導体増幅器を利用したものであることを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項７】
前記（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNおよび前記光スイッチＳＷ1それぞれは、平面型光導波路上に形成され、熱光学素子、音響光学素子または半導体増幅器を利用したものであることを特徴とする請求項２記載の分散補償モジュール。
【請求項８】
前記分波部はアドドロップマルチプレクサを含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項９】
前記分波部は光クロスコネクトを含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項１０】
前記分波部により取り出される信号光が、該信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を含んでおり、
前記信号光に含まれるパイロット信号を受信する受信部と、この受信部により受信されたパイロット信号に基づいて前記分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作を制御する制御部とを更に備える
ことを特徴とする請求項１記載の分散補償モジュール。
【請求項１１】
光スイッチの切り替えにより分散補償量が設定され、信号光波長帯域において光伝送路の分散を補償する請求項１記載の分散補償モジュールを備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項１２】
前記光伝送路は、第１の局と第２の局との間で複数の経路を有しており、前記複数の経路のうちの何れかの経路が選択されて用いられるものであって、
前記光伝送路の前記複数の経路のうちの何れかの経路を選択して利用に供するとともに、前記分散補償モジュールの前記光スイッチの切り替えにより分散補償量を設定する制御手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記光伝送路の経路選択と前記分散補償モジュールの分散補償量設定とを略同時に行うことを特徴とする請求項１２記載の光通信システム。
【請求項１４】
前記分散補償モジュールは、前記第１の局、前記第２の局、または、前記第１の局と前記第２の局との間にある中継局に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の光通信システム。
【請求項１５】
前記光伝送路はリング型ネットワーク構成であることを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【請求項１６】
前記信号光の少なくとも１波は波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【請求項１７】
前記信号光の少なくとも１波はビットレートが１０Ｇｂ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光波長帯域において光伝送路の分散を補償する分散補償モジュール、光通信ネットワークの光伝送路を伝搬する信号光波長帯域の信号光のうち所定波長帯域の信号光を分波して線路切替を行うとともに分散補償を行う線路切替装置、および、上記の分散補償モジュールを備える光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいて信号光を伝搬する光伝送路として、一般にシングルモード光ファイバが用いられている。このシングルモード光ファイバは、波長１．３μｍ付近で波長分散（単に「分散」という。）が零であり、波長１．５５μｍ帯で分散が正であり、波長１．３μｍ帯および波長１．５５μｍ帯でシングルモードである。また、シングルモード光ファイバは、シリカガラスを主成分として、コアにＧｅＯ2が添加されたものであり、あるいは、コアが純シリカであってクラッドにＦ元素が添加されたものである。このようなシングルモード光ファイバの伝送損失は波長１．５５μｍ帯で最も小さい。
【０００３】
このようなシングルモード光ファイバが光伝送路として用いられる光通信システムでは、信号光の波長帯域として、シングルモード光ファイバの分散が小さい波長１．３μｍ帯が用いられ、或いは、シングルモード光ファイバの伝送損失が最も小さい波長１．５５μｍ帯が用いられる。また、波長１．５５μｍ帯の信号光を光増幅することができる光ファイバ増幅器が開発されていることから、信号光波長帯域として波長１．５５μｍ帯が好適に用いられている。
【０００４】
このように信号光波長帯域において光伝送路が分散を有していると、この光伝送路を伝搬する信号光は、伝搬するに従い波形が劣化していき、その波形劣化の程度が大きくなると受信誤りが生じる場合がある。そこで、光伝送路の分散を補償するために分散補償モジュールが設けられる。この分散補償モジュールは、光伝送路の分散とは異符号の分散を有しており、光伝送路の分散を相殺することで、光伝送路を伝搬する際に生じた信号光の波形劣化を修復するものである。
【０００５】
また、このような分散補償モジュールは、光伝送路を伝搬する際に生じた信号光の波形劣化の程度に応じて分散補償量を設定することができれば、信号光の波形劣化の程度によらず、その波形劣化を修復することができる。すなわち、例えば信号光が長距離の光伝送路を伝搬して到達した場合のように該信号光の波形劣化が大きいときには、分散補償モジュールは、分散補償量を大きく設定することで、信号光の波形劣化を修復することができる。一方、信号光が短距離の光伝送路を伝搬して到達した場合のように該信号光の波形劣化が小さいときには、分散補償モジュールは、分散補償量を小さく設定することで、信号光の波形劣化を修復することができる。そこで、分散補償量が可変である分散補償モジュールが幾つか提案されている。
【０００６】
例えば、特開平１１−２５１９７３号公報に開示された分散補償モジュールは、送信部から信号光とは別に送出されて到達した試験光を可変分散補償器で分散補償し、この分散補償された試験光の波形劣化の程度を検知し、この検知された波形劣化の程度に基づいて可変分散補償器の分散補償量をフィードバック制御する。このようにすることで、この分散補償モジュールは、送信部から送出されて到達する信号光の波形劣化の程度によらす、その波形劣化を修復することができるというものである。
【０００７】
また、特開平１１−８８２６１号公報や特開平１１−６８６５７号公報に開示された分散補償モジュールは、分散補償された信号光波長帯域内の特定波長の信号光の強度を検出し、この検出された特定波長の信号光の強度が極大または極小となるように、可変分散補償器の分散補償量をフィードバック制御するものである。また、特開平１０−４１８９１号公報に開示された分散補償モジュールは、光伝送路と接続される光ファイバに対して環状の光ファイバが光スイッチを介して光結合されたものであり、光スイッチのオン／オフにより分散補償量を調整するものである。さらに、特開平１１−８８２６０号公報に開示された分散補償モジュールは、分散補償量が固定値である固定分散補償手段と、分散補償量が可変である可変分散補償手段とを備え、光伝送路の分散を固定分散補償手段で粗く補償するとともに、可変分散補償手段で精密に補償するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各公報に記載された分散補償モジュールは以下のような問題点を有している。すなわち、特開平１１−２５１９７３号公報に開示されたものは、送信部から信号光とは別に特別の波形の試験光を送出する必要があるだけでなく、可変分散補償器の分散補償量を制御するための専用の機構を有していることから、全体として構成が複雑かつ大型で高コストのものとなる。特開平１０−４１８９１号公報に開示されたものは、環状の光ファイバとの結合／非結合を光スイッチのオン／オフにより制御することから分散補償するか否かの何れか一方を設定することができるのみであり、また、信号光の波長毎に環状の光ファイバを設ける必要があることから大型で高コストのものとなる。特開平１１−８８２６０号公報に開示されたものは、光伝送路の分散を固定分散補償手段で粗く補償するとともに可変分散補償手段で精密に補償することから、分散補償量の可変幅が小さい。また、特開平１１−２５１９７３号公報、特開平１１−８８２６１号公報、特開平１１−６８６５７号公報および特開平１１−８８２６０号公報それぞれは、可変分散補償器の具体的構成について開示が無いか、或いは、開示が不充分である。
【０００９】
また、光通信ネットワークの光伝送路を伝搬する信号光波長帯域の信号光のうち所定波長帯域の信号光を分波して線路切替を行う線路切替装置に分散補償モジュールを組み込むことで、この線路切替装置により線路切替とともに分散補償を行うことが考えられる。しかし、この上記のような分散補償モジュールを含む線路切替装置は、上記の分散補償モジュールが有する問題点と同様の問題点を有する。また、分散補償モジュールを含む光通信システムも、上記の分散補償モジュールが有する問題点と同様の問題点を有する。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、構成が簡単かつ小型で安価な分散補償モジュール、線路切替装置および光通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分散補償モジュールは、信号光波長帯域において光伝送路の分散を補償する分散補償モジュールであって、(1) 各々、入力ポートおよび出力ポートを有し、信号光波長帯域において入力ポートから出力ポートへ到るまでの光路の分散の符号が光伝送路の分散の符号と異なるＮ個（Ｎ≧２）の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNと、(2) 各々、第１、第２および第３のポートを有し、第１のポートに入力した信号光を第２および第３のポートの何れかに切り替えて出力する（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNとを備えることを特徴とする。そして、この分散補償モジュールは、(1) （Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNのうちの光スイッチＳＷn（２≦ｎ≦Ｎ）の第１のポートが、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣn-1の出力ポートに接続され、(2) 光スイッチＳＷnの第２のポートが、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣnの入力ポートに接続されていることを特徴とする。さらに、光通信ネットワークの光伝送路を伝搬する信号光波長帯域の信号光のうち所定波長帯域の信号光を分波して取り出す分波部と、分波部において選択された信号光の波長に応じて分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作とを互いに連動させて、分散補償量を可変に制御する制御手段を備え、分波部により取り出される所定波長帯域において光伝送路の分散を補償することを特徴とする。
【００１２】
この分散補償モジュールによれば、（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNそれぞれの光路切替の状態に応じて、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちで信号光が経る分散補償器の個数が決定され、分散補償量が設定される。すなわち、この分散補償モジュールにおける分散補償量は可変である。光伝送路を伝搬してきて分散補償モジュールの入力端に到達した信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、分散補償モジュールの出力端から出力される。
【００１３】
また、本発明に係る分散補償モジュールは、第１、第２および第３のポートを有し、第１のポートに入力した信号光を第２および第３のポートの何れかに切り替えて出力する光スイッチＳＷ1を更に備え、光スイッチＳＷ1の第２のポートが、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣ1の入力ポートに接続されていることを特徴とする。この場合には、分散補償が不要であるときに、光スイッチＳＷ1において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路を光伝搬可能な状態とすることで、信号光が何れの分散補償器をも経由しないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る分散補償モジュールは、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNのうちの分散補償器ＤＣNの出力ポートから出力された信号光、および、（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷNそれぞれの第３のポートから出力された信号光を入力して（さらには、光スイッチＳＷ1の第３のポートから出力された信号光を入力して）、これらの光を１つの出力ポートへ出力する光出力部を更に備えることを特徴とする。この場合には、分散補償モジュールの入力端に入力した信号光の全ては、光出力部を経て分散補償モジュールの出力端に出力される。
【００１５】
また、本発明に係る分散補償モジュールは、Ｎ個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣNそれぞれが、信号光波長帯域における分散が負である分散補償光ファイバを含むことを特徴とする。この場合には、各分散補償器は、挿入損が小さく、各々の長さを調整することにより各々における分散補償量を容易に設定することができ、分散補償が可能な波長帯域が広い。
【００１６】
また、本発明に係る分散補償モジュールは、（Ｎ−１）個の光スイッチＳＷ2〜ＳＷN（さらには光スイッチＳＷ1）それぞれが、平面型光導波路上に形成され、熱光学素子、音響光学素子または半導体増幅器を利用したものであることを特徴とする。この場合には、各光スイッチは、高速に光路を切り替えることが可能であり、分散補償器としての分散補償光ファイバとの接続性やクロストーク等の点で優れる。特に各光スイッチが音響光学素子または半導体増幅器を利用したものである場合には、更に高速の光路切替が可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る分散補償モジュールの分波部はアドドロップマルチプレクサを含むことを特徴とする。この場合には、分波して取り出される信号光の波長帯域が一般には固定され、分散補償モジュールの動作を保証すべき波長帯域が固定されるので、分散補償モジュールの設計が容易である。
【００１９】
また、本発明に係る分散補償モジュールの分波部は光クロスコネクトを含むことを特徴とする。この場合には、信号光の波長の選択の自由度が増す。また、分散補償の可変量を光クロスコネクトと併せて設計することにより、システムの安定性を保証することが容易となる。
【００２１】
また、本発明に係る分散補償モジュールでは、分波部により取り出される信号光が、該信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を含んでおり、信号光に含まれるパイロット信号を受信する受信部と、この受信部により受信されたパイロット信号に基づいて分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作を制御する制御部とを更に備えることを特徴とする。この場合には、各スイッチの設定すなわち分散補償量の設定が容易かつ確実に行われる。
【００２２】
本発明に係る光通信システムは、光スイッチの切り替えにより分散補償量が設定され、信号光波長帯域において光伝送路の分散を補償する上記の分散補償モジュールを備えることを特徴とする。この光通信システムによれば、光伝送路の分散は分散補償モジュールにより分散される。もし、何等かの原因（例えば経路の切替や経路長の変更）に因り光伝送路の分散が変化しても、分散補償モジュールは、光スイッチの切り替えにより分散補償量が適切に設定されて、光伝送路の分散を補償することができるので、この光通信システムは、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。また、分散補償モジュールでは光スイッチの切り替えにより分散補償量が設定されるので、分散補償量の設定に要する時間が短く、システムの信頼性が高い。
【００２３】
また、本発明に係る光通信システムでは、(1) 光伝送路は、第１の局と第２の局との間で複数の経路を有しており、複数の経路のうちの何れかの経路が選択されて用いられるものであって、(2) 光伝送路の複数の経路のうちの何れかの経路を選択して利用に供するとともに、分散補償モジュールの光スイッチの切り替えにより分散補償量を設定する制御手段を更に備えることを特徴とする。例えば、第１の局と第２の局との間の光伝送路として現用系（通常時に使用）と予備系（異常時または故障時に使用）とが有る場合であって、現用系および予備系それぞれの累積分散が異なるようなときであっても、制御手段により、現用系および予備系のうちの何れかの経路が選択されて利用に供されるとともに、分散補償モジュールの光スイッチが切り替えられて分散補償量が設定されるので、如何なる経路が選択されても、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有することができる。
【００２４】
また、本発明に係る光通信システムでは、制御手段は、光伝送路の経路選択と分散補償モジュールの分散補償量設定とを略同時に行うことを特徴とする。この場合には、制御手段により経路選択と分散補償量設定とが略同時に行われるので、分散補償量の設定に要する時間が更に短く、システムの信頼性が更に高い。
【００２５】
また、本発明に係る光通信システムでは、分散補償モジュールは、第１の局、第２の局、または、第１の局と第２の局との間にある中継局に設けられていることを特徴とする。これら何れの場合にも、分散補償モジュールは、第１の局の送信器から第２の局の受信器までの経路の累積分散に応じて、分散補償量が設定される。
【００２６】
また、本発明に係る光通信システムでは、光伝送路はリング型ネットワーク構成であることを特徴とする。光伝送路がリング型ネットワーク構成である場合には、複数の経路のうちの１つの経路（予備系）が折り返し構成とされて、その折り返し点の変更により累積分散が大きく変化する。一般には、折り返し点となり得る位置が既知であり、すなわち、累積分散としてとり得る値が既知であるので、折り返し点の変更があっても、分散補償モジュールは適切な分散補償量が設定されて、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。
【００２７】
また、本発明に係る光通信システムでは、信号光の少なくとも１波は波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。光通信システムでは、波長１．３μｍ付近で分散が零であって波長１．５５μｍ付近で伝送損失が最も小さい石英系のシングルモード光ファイバが一般に用いられる。このとき、用いられる信号光が波長１．５５μｍ帯（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）のものであれば、この信号光は、光伝送路を伝送する際の損失が最も小さくなり、分散補償モジュールを通過した後の累積損失を低く抑えることができる。
【００２８】
また、本発明に係る光通信システムでは、信号光の少なくとも１波はビットレートが１０Ｇｂ／ｓ以上であることを特徴とする。この場合には、累積分散に因る信号光の波形劣化が顕著になるが、この光通信システムにおいては、分散補償量可変の分散補償モジュールを用いるので、波形劣化が顕著になることがなく、良好な光伝搬特性が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態に係る分散補償モジュールについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る分散補償モジュール１の構成図である。この分散補償モジュール１は、４個の光スイッチＳＷ1〜ＳＷ4、４個の分散補償器ＤＣ1〜ＤＣ4および光出力部１１を備える。分散補償モジュール１の入力端１ａと出力端１ｂとの間に、各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）と各分散補償器ＤＣn（１≦ｎ≦４）とが交互に設けられている。
【００３１】
各分散補償器ＤＣn（１≦ｎ≦４）は、入力ポートＰiおよび出力ポートＰoを有している。信号光波長帯域（例えば波長１．５５μｍ帯）において、各分散補償器ＤＣnの入力ポートＰiから出力ポートＰoへ到るまでの光路の分散の符号は、この分散補償モジュール１が補償しようとする光伝送路９１の分散の符号と異なる。例えば、光伝送路９１が波長１．５５μｍで正の分散を有するシングルモード光ファイバである場合には、各分散補償器ＤＣnは波長１．５５μｍで負の分散を有する。
【００３２】
各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）は、第１のポートＰ1、第２のポートＰ2および第３のポートＰ3を有している。各光スイッチＳＷnは、第１のポートＰ1に入力した信号光を、第２のポートＰ2および第３のポートＰ3の何れかに切り替えて出力する。各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）における第２のポートＰ2および第３のポートＰ3の何れかへの信号光の出力の切り替えは、この分散補償モジュール１の入力端１ａに入力する信号光の波形劣化の程度に応じて制御され、或いは、この信号光が送出後に伝搬してきた光伝送路９１の距離すなわち累積分散に応じて制御される。
【００３３】
初段の光スイッチＳＷ1の第１のポートＰ1は、この分散補償モジュール１の入力端１ａに接続されている。第２段目以降の各光スイッチＳＷn（２≦ｎ≦４）の第１のポートＰ1は、分散補償器ＤＣn-1の出力ポートＰoに接続されている。各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の第２のポートＰ2は、分散補償器ＤＣnの入力ポートＰiに接続されている。各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の第３のポートＰ3は、最終的には、光出力部１１に光学的に接続されている。
【００３４】
光出力部１１は、最終段の分散補償器ＤＣ4の出力ポートＰoおよび各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の第３のポートＰ3から出力された光を入力して、これらの光を分散補償モジュール１の出力端１ｂから外部へ出力させる。この光出力部１１は、好適には光合波器または光路切替器である。
【００３５】
図２は、分散補償器ＤＣnとしての分散補償光ファイバの分散特性の１例を説明する図である。各分散補償器ＤＣnは分散補償光ファイバであるのが好適である。すなわち、各分散補償器ＤＣnとして分散補償光ファイバを用いれば、挿入損が小さく、各々の長さを調整することにより各々における分散補償量を容易に設定することができ、分散補償が可能な波長帯域が広い。波長１．５５μｍで負の分散を有する分散補償光ファイバを用いた場合には、波長１．５５μｍで正の分散を有するシングルモード光ファイバ（光伝送路９１）の分散を補償するのに好適である。さらに、シングルモード光ファイバが波長１．５５μｍで正の分散スロープを有するのに対して、分散補償光ファイバが波長１．５５μｍで負の分散スロープを有する場合には、広い波長帯域で分散を補償することができる。
【００３６】
図３は、光スイッチＳＷnの構成の１例を示す図である。この図に示すように、各光スイッチＳＷnは、平面型光導波路上に形成され、熱光学素子、音響光学素子または半導体増幅器を利用したものであるのが好適である。すなわち、光スイッチＳＷnは、基板１００上に光導波路１０１および１０２が形成されており、光導波路１０１が第１のポートＰ1と第２のポートＰ2との間に形成され、光導波路１０２が第３のポートＰ3を一端として形成されている。また、光導波路１０１と光導波路１０２とは、カプラ１０３により光結合され、カプラ１０４によっても光結合されている。さらに、カプラ１０３とカプラ１０４との間の光導波路１０１の上に温度調整素子１０５が設けられ、カプラ１０３とカプラ１０４との間の光導波路１０２の上に温度調整素子１０６が設けられている。温度調整素子１０５および１０６それぞれは、例えばヒータやペルチエ素子などである。
【００３７】
このようにマッハツェンダ型干渉計の構成を有する光スイッチＳＷnは、温度調整素子１０５，１０６により光導波路１０１，１０２の温度を調整することにより、第１のポートＰ1に入力した信号光を、第２のポートＰ2および第３のポートＰ3の何れかに切り替えて出力することができる。この光スイッチＳＷnは、高速に切り替えることが可能であり、分散補償器ＤＣnとしての分散補償光ファイバとの接続性やクロストーク等の点で優れる。また、この光スイッチＳＷnは、切り替え時間を１秒以下にすることができ、光通信システムにおける情報伝送に大きな影響を与えることがない。加えて、半導体光増幅器や音響光学素子をベースとした光スイッチを用いることにより、更に高速の光路切替を実現することができ、光通信システムの信頼性の向上が図れる。
【００３８】
次に、この分散補償モジュール１の動作について説明する。例えば、初段の光スイッチＳＷ1において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、何れの分散補償器ＤＣnにより分散補償されることなく、光出力部１１を経て、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。
【００３９】
初段の光スイッチＳＷ1において第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていて、第２段目の光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、第1段目の分散補償器ＤＣ1により分散補償され、光出力部１１を経て、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。
【００４０】
第２段目までの光スイッチＳＷ1およびＳＷ2それぞれにおいて第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていて、第３段目の光スイッチＳＷ3において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償され、光出力部１１を経て、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。
【００４１】
第３段目までの光スイッチＳＷ1〜ＳＷ3それぞれにおいて第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていて、第４段目の光スイッチＳＷ4において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、３つの分散補償器ＤＣ1〜ＤＣ3により分散補償され、光出力部１１を経て、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。
【００４２】
また、全ての光スイッチＳＷ1〜ＳＷ4それぞれにおいて第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、全ての分散補償器ＤＣ1〜ＤＣ4により分散補償され、光出力部１１を経て、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。
【００４３】
このように、この分散補償モジュール１は、各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の光路切替の状態に応じて決定される分散補償量を有することとなり、その分散補償量が可変である。そして、光伝送路９１を伝搬してきて分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、分散補償モジュール１の出力端１ｂから出力される。このように本実施形態に係る分散補償モジュール１は、構成が簡単かつ小型で安価である。
【００４４】
分散補償モジュール１の分散補償量すなわち各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の光路切替の設定は、分散補償モジュール１の入力端１ａに到達した信号光の波形劣化の程度を検出して、この検出結果に基づいて行ってもよい。或いは、信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を該信号光に含ませておき、このパイロット信号に基づいて該信号光を送出した送信元までの光伝送路９１の距離または累積分散を求め、これに基づいて各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の動作を制御してもよい。或いは、その他の手段により送信元までの光伝送路９１の距離または累積分散の情報を得て、これに基づいて各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の動作を制御してもよい。或いは、信号光の波長が送信元によって異なる場合には、信号光の波長に基づいて各光スイッチＳＷn（１≦ｎ≦４）の動作を制御してもよい。
【００４５】
なお、本実施形態では、分散補償モジュール１の入力端１ａの直後に光スイッチＳＷ1を設けることで、分散補償が不要である場合には、信号光が何れの分散補償器をも経由しないようにすることができる。しかし、入力端１ａに到達するまでに信号光が光伝送路９１を伝搬する距離が常に一定距離以上であって、常に分散補償することが必要である場合には、光スイッチＳＷ1を設ける必要はなく、信号光が少なくとも初段の分散補償器ＤＣ1を経由するようにすればよい。
【００４６】
本実施形態では、光出力部１１を設けることで、分散補償モジュール１の入力端１ａに入力した信号光の全てを出力端１ｂに出力するようにしている。しかし、光出力部１１を設けることなく、各光スイッチＳＷnの第３のポートＰ3から出力された信号それぞれを互いに異なる出力端に出力するようにしてもよい。
【００４７】
また、必要に応じて光増幅器が設けられるのも好適である。光増幅器の挿入位置は任意である。例えば、各光スイッチＳＷnと光出力部１１との間に光増幅器を挿入することにより、信号光を送出した送信元までの光伝送路９１の距離すなわち信号光のパワーに応じて各々の光増幅器における光増幅利得を設定して、利得一定制御による信号光の光増幅を行うことができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る分散補償モジュールについて説明する。図４は、第２の実施形態に係る分散補償モジュール２の構成図である。また、この図には受信部８２も示されている。この分散補償モジュール２は、１個の光スイッチＳＷ2、２個の分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2、ならびに、光増幅器２２を備える。分散補償モジュール２の入力端２ａと出力端２ｂとの間に、分散補償器ＤＣ1、光スイッチＳＷ2、分散補償器ＤＣ2および光増幅器２２が順に設けられている。光スイッチＳＷ2は、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2も、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。
【００４９】
前段の分散補償器ＤＣ1の入力ポートＰiは、分散補償モジュール２の入力端２ａと接続され、さらに光伝送路９２Ａと接続されている。光スイッチＳＷ2の第１のポートＰ1は、前段の分散補償器ＤＣ1の出力ポートＰoに接続されている。光スイッチＳＷ2の第２のポートＰ2は、後段の分散補償器ＤＣ2の入力ポートＰiに接続されている。光スイッチＳＷ2の第３のポートＰ3は、分散補償モジュール２の出力端２ｃと接続され、さらに受信部８２に接続されている。また、後段の分散補償器ＤＣ2の出力ポートＰoは、分散補償モジュール２の出力端２ｂと接続され、さらに光伝送路９２Ｂと接続されている。
【００５０】
次に、この分散補償モジュール２の動作について説明する。光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール２の入力端２ａに到達した信号光は、前段の分散補償器ＤＣ1のみにより分散補償され、分散補償モジュール２の出力端２ｃから出力され、受信部８２により受信される。一方、光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、分散補償モジュール２の入力端２ａに到達した信号光は、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償され、光増幅器２２により光増幅された後に、分散補償モジュール２の出力端２ｂから出力され、光伝送路９２Ｂをさらに伝搬していく。
【００５１】
このように、この分散補償モジュール２は、光スイッチＳＷ2の光路切替の状態に応じて決定される分散補償量を有することとなり、その分散補償量が可変である。そして、光伝送路９２Ａを伝搬してきて分散補償モジュール２の入力端２ａに到達した信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、分散補償モジュール２の出力端２ｂおよび２ｃの何れかから出力される。このように本実施形態に係る分散補償モジュール２は、構成が簡単かつ小型で安価である。
【００５２】
分散補償モジュール２の分散補償量すなわち光スイッチＳＷ2の光路切替の設定は、分散補償モジュール２の入力端２ａに到達した信号光の波形劣化の程度を検出して、この検出結果に基づいて行ってもよい。或いは、信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を該信号光に含ませておき、このパイロット信号に基づいて該信号光を送出した送信元までの光伝送路９２Ａの距離または累積分散の情報を得て、これに基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。或いは、その他の手段により送信元までの光伝送路９２Ａの距離または累積分散を求め、これに基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。或いは、信号光の波長が送信元によって異なる場合には、信号光の波長に基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る線路切替装置について説明する。図５は、第３の実施形態に係る線路切替装置３の構成図である。また、この図には送信部７３Ａおよび７３Ｂも示されている。この線路切替装置３は、分波部３３、分散補償器ＤＣ1、光スイッチＳＷ2、分散補償器ＤＣ2および光出力部３１を、この順に備える。
【００５４】
光スイッチＳＷ2は、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2も、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。光出力部３１も、第１の実施形態で説明した光出力部１１と略同様のものである。すなわち、分散補償器ＤＣ1、光スイッチＳＷ2、分散補償器ＤＣ2および光出力部３１により、分散補償量が可変である分散補償モジュールが構成されている。そして、この分散補償モジュールおよび分波部３３により線路切替装置３が構成される。
【００５５】
分波部３３は、第１のポートＰ1、第２のポートＰ2および第３のポートＰ3を有している。分波部３３は、光伝送路９３Ａを伝搬して第１のポートＰ1に到達した信号光波長帯域の信号光のうち、所定波長帯域の信号光を分波して第３のポートＰ3へ出力し、その他の帯域の信号光を第２のポートＰ2へ出力して光伝送路９３Ａをさらに伝搬させる。
【００５６】
分波部３３としては、ＡＤＭ（Add Drop Multiplexer）や光ＸＣ（Cross Connect）が好適に用いられる。ＡＤＭは、第１のポートＰ1に入力した信号光のうち所定波長帯域のものを分波して第３のポートＰ3へ取り出す（drop）とともに、その所定波長帯域の信号光以外の信号光に、その所定波長帯域の信号光を新たに加えて（add）、これらを第２のポートＰ2へ出力する。分波部３３としてＡＤＭが用いられる場合、第３のポートＰ3へ取り出される信号光の波長帯域が一般には固定され、線路切替装置３の動作を保証すべき波長帯域が固定されるので、線路切替装置３の設計が容易である。
【００５７】
光ＸＣは、一般には多数の光スイッチがマトリックス状に配されて多入力多出力であり、各光スイッチにおける光路切替により、或る入力ポートに入力した信号光が出力される出力ポートの位置が決定される。分波部３３として光ＸＣが用いられる場合、信号光の波長の選択の自由度が増すので好適である。また、分散補償の可変量を光ＸＣと併せて設計することにより、システムの安定性を保証することが容易となる。また、分波部３３による分波作用と光スイッチＳＷ2の動作とを互いに連動させて制御することにより、光通信ネットワーク全体の信頼性が増すので好適である。
【００５８】
前段の分散補償器ＤＣ1の入力ポートＰiは、分波部３３の第３のポートＰ3と接続されている。光スイッチＳＷ2の第１のポートＰ1は、前段の分散補償器ＤＣ1の出力ポートＰoに接続されている。光スイッチＳＷ2の第２のポートＰ2は、後段の分散補償器ＤＣ2の入力ポートＰiに接続されている。光出力部２１は、後段の分散補償器ＤＣ2の出力ポートＰoおよび光スイッチＳＷ2の第３のポートＰ3から出力された光を入力して、光伝送路９３Ｂへ出力する。
【００５９】
次に、この線路切替装置３の動作について説明する。ここで、送信部７３Ａおよび７３Ｂならびに線路切替装置３は、光伝送路９３Ａで接続されて光通信ネットワークを構成する一部であるとする。また、送信部７３Ａおよび７３Ｂそれぞれから送出された信号光は線路切替装置３により光路が切り替えられて光伝送路９３Ｂを伝搬すべきものであるとする。
【００６０】
送信部７３Ａおよび７３Ｂの何れでもない送信元から送出され光伝送路９３Ａを伝搬してきて線路切替装置３に到達した信号光は、分波部３３の第１のポートＰ1に入力し、分波部３３の第２のポートＰ2から出力されて、光伝送路９３Ａをさらに伝搬していく。しかし、送信部７３Ａまたは７３Ｂから送出され光伝送路９３Ａを伝搬してきて線路切替装置３に到達した信号光は、分波部３３の第１のポートＰ1に入力し、分波部３３の第３のポートＰ3から出力されて、前段の分散補償器ＤＣ1に入力する。
【００６１】
そして、前段の分散補償器ＤＣ1に入力した信号光は、光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、前段の分散補償器ＤＣ1のみにより分散補償され、光出力部３１を経て光伝送路９３Ｂへ出力される。図に示すように、送信部７３Ａから送出された信号光は、線路切替装置３へ到達するまでの光伝送路９３Ａの伝搬経路が短く、その伝搬経路の累積分散量が比較的小さいのであれば、前段の分散補償器ＤＣ1のみにより分散補償されるのが好適である。
【００６２】
一方、光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、信号光は、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償され、光出力部３１を経て光伝送路９３Ｂへ出力される。図に示すように、送信部７３Ｂから送出された信号光は、線路切替装置３へ到達するまでの光伝送路９３Ａの伝搬経路が長く、その伝搬経路の累積分散量が比較的大きいのであれば、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償されるのが好適である。
【００６３】
このように、この線路切替装置３は、線路の切替を行うだけでなく、切り替えた信号光に対しては、光スイッチＳＷ2の光路切替の状態に応じて決定される分散補償量だけ補償する。その分散補償量は可変である。そして、光伝送路９３Ａを伝搬してきて光伝送路９３Ｂへ線路切替されるべき信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、光伝送路９３Ｂへ出力される。このように本実施形態に係る線路切替装置３は、構成が簡単かつ小型で安価である。また、この線路切替装置３を用いれば、光通信ネットワークとしての自由度を増すことができる。
【００６４】
線路切替装置３の分散補償量すなわち光スイッチＳＷ2の光路切替の設定は、線路切替をすべき信号光の波形劣化の程度を検出して、この検出結果に基づいて行ってもよい。或いは、信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を該信号光に含ませておき、このパイロット信号に基づいて該信号光を送出した送信元までの光伝送路９３Ａの距離または累積分散の情報を得て、これに基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。或いは、その他の手段により送信元までの光伝送路９３Ａの距離または累積分散を求め、これに基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。或いは、信号光の波長が送信元によって異なる場合には、信号光の波長に基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御してもよい。
【００６５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る線路切替装置について説明する。図６は、第４の実施形態に係る線路切替装置４の構成図である。この線路切替装置４は、分波部４３、分散補償器ＤＣ1、光スイッチＳＷ2、分散補償器ＤＣ2、光出力部４１、受信部４４および制御部４５を備える。
【００６６】
光スイッチＳＷ2は、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2も、第１の実施形態で説明したものと同様のものである。光出力部４１も、第１の実施形態で説明した光スイッチ１１と略同様のものである。すなわち、分散補償器ＤＣ1、光スイッチＳＷ2、分散補償器ＤＣ2および光出力部４１により、分散補償量が可変である分散補償モジュールが構成されており、この点では第３の実施形態と同様である。そして、この分散補償モジュール、分波部４３、受信部４４および制御部４５により線路切替装置３が構成される。
【００６７】
本実施形態では、信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を該信号光に含ませておく。分波部４３は、このパイロット信号とともに信号光を分波する。受信部４４は、このパイロット信号を受信し、制御部４５は、受信部４４により受信されたパイロット信号に基づいて光スイッチＳＷ2の動作を制御する。すなわち、受信部４４が受信したパイロット信号に基づいて、制御部４５は、送信元から線路切替装置４へ到達するまでの光伝送路９４Ａの伝搬経路が短く、その伝搬経路の累積分散量が比較的小さいと判断した場合には、光スイッチＳＷ2の第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路に切り替える。一方、制御部４５は、送信元から線路切替装置４へ到達するまでの光伝送路９４Ａの伝搬経路が長く、その伝搬経路の累積分散量が比較的大きいと判断した場合には、光スイッチＳＷ2の第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路に切り替える。
【００６８】
次に、この線路切替装置４の動作について説明する。光伝送路９４Ａを伝搬してきて光伝送路９４Ｂへ線路切替されるべき信号光は、線路切替装置４に到達して、分波部４３により分波され、前段の分散補償器ＤＣ1に入力する。この際に、この信号光に含まれていたパイロット信号は、受信部４４により受信される。制御部４５により、受信部４４により受信されたパイロット信号に基づいて、送信元から線路切替装置４へ到達するまでの光伝送路９４Ａの伝搬経路が判断され、その伝搬経路の累積分散量が判断される。そして、この判断結果に基づいて、制御部４５により光スイッチＳＷ2の光路が切り替えられる。
【００６９】
前段の分散補償器ＤＣ1に入力した信号光は、光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第３のポートＰ3への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、前段の分散補償器ＤＣ1のみにより分散補償され、光出力部４１を経て光伝送路９４Ｂへ出力される。一方、光スイッチＳＷ2において第１のポートＰ1から第２のポートＰ2への光路が光伝搬可能な状態となっていれば、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償され、光出力部４１を経て光伝送路９４Ｂへ出力される。
【００７０】
すなわち、送信元から線路切替装置４へ到達するまでの光伝送路９４Ａの伝搬経路の累積分散量が小さければ、前段の分散補償器ＤＣ1のみにより分散補償され、光出力部４１を経て光伝送路９４Ｂへ出力される。一方、光伝送路９４Ａの伝搬経路の累積分散量が大きければ、２つの分散補償器ＤＣ1およびＤＣ2により分散補償され、光出力部４１を経て光伝送路９４Ｂへ出力される。
【００７１】
このように、この線路切替装置４は、線路の切替を行うだけでなく、切り替えた信号光に対しては、光スイッチＳＷ2の光路切替の状態に応じて決定される分散補償量だけ補償する。その分散補償量は可変である。そして、光伝送路９４Ａを伝搬してきて光伝送路９４Ｂへ線路切替されるべき信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、光伝送路９４Ｂへ出力される。このように本実施形態に係る線路切替装置４は、構成が簡単かつ小型で安価である。また、この線路切替装置３を用いれば、光通信ネットワークとしての自由度を増すことができる。さらに、本実施形態では、信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を該信号光に含ませておいて、このパイロット信号に基づいて光スイッチＳＷ2を制御するので、分散補償量の設定が容易かつ確実である。
【００７２】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る光通信システムについて説明する。図７は、第５の実施形態に係る光通信システム５の構成図である。この光通信システム５は、４つの局５１〜５４を備えており、局５１と局５２との間がパス６１により接続され、局５２と局５３との間がパス６２により接続され、局５３と局５４との間がパス６３により接続され、また、局５４と局５１との間がパス６４により接続されている。
【００７３】
この光通信システム５において、送信局５１から受信局５３に到る光伝送路の経路は、パス６１および６２を順次に経る経路（これを通常時に使用される現用系経路とする。）と、パス６４および６３を順次に経る経路（これを異常時または故障時に使用される予備系経路とする。）とがある。ここで、パス６１の分散をＤ1とし長さをＬ1とする。パス６２の分散をＤ2とし長さをＬ2とする。パス６３の分散をＤ3とし長さをＬ3とする。また、パス６４の分散をＤ4とし長さをＬ4とする。
【００７４】
このとき、現用系経路の累積分散はＤ1Ｌ1＋Ｄ2Ｌ2であり、予備系経路の累積分散はＤ3Ｌ3＋Ｄ4Ｌ4である。現用系経路および予備系経路それぞれの累積分散が異なっている場合には、送信局５１から受信局５３に到る光伝送路の経路の切り替えに伴い、各経路の累積分散も変化する。そこで、本実施形態に係る光通信システム５は、分散補償量が可変である分散補償モジュールを設けることで、このような光伝送路の経路の切り替えがあっても、常に良好な光伝搬特性を維持することができるものである。
【００７５】
図８は、第５の実施形態に係る光通信システム５の送信局５１の構成例を示す図である。この図に示す送信局５１は、送信器５１１、分散補償モジュール５１２、光スイッチ５１３および制御部５１４を備える。送信器５１１は信号光を送出する。分散補償モジュール５１２は、既に説明した分散補償量が可変であるものであって、送信局５１から受信局５３に到る経路（現用系経路または予備系経路）の分散を補償する。光スイッチ５１３は、パス６１および６４のうちの何れかへ信号光を送出する。また、制御部５１４は、光スイッチ５１３における経路切り替えを制御することで、現用系経路および予備系経路の何れかの経路を選択して利用に供するとともに、分散補償モジュール５１２の分散補償量を設定する。制御部５１４による分散補償モジュール５１２の分散補償量の設定は、分散補償モジュール５１２内にある光スイッチの光路選択により行われる。
【００７６】
図９は、第５の実施形態に係る光通信システム５の送信局５１の他の構成例を示す図である。送信器５１１、光スイッチ５１３、分散補償器５１５、分散補償器５１６および制御部５１７を備える。分散補償器５１５は、送信局５１から中継局５２を経て受信局５３に到る現用系経路の分散を補償する。分散補償器５１６は、送信局５１から中継局５４を経て受信局５３に到る予備系経路の分散を補償する。また、制御部５１７は、光スイッチ５１３における経路切り替えを制御することで、現用系経路および予備系経路の何れかの経路を選択して利用に供する。
【００７７】
また、受信局５３に分散補償モジュールが設けられてもよい。図１０は、第５の実施形態に係る光通信システム５の受信局５３の構成図である。この図に示す受信局５３は、受信器５３１、分散補償モジュール５３２、光スイッチ５３３および制御部５３４を備える。受信器５３１は信号光を送出する。分散補償モジュール５３２は、既に説明した分散補償量が可変であるものであって、送信局５１から受信局５３に到る経路（現用系経路または予備系経路）の分散を補償する。光スイッチ５３３は、パス６１および６４のうちの何れかから到達した信号光を分散補償モジュール５３２へ出力する。また、制御部５３４は、光スイッチ５３３における経路切り替えを制御することで、現用系経路および予備系経路の何れかの経路を選択して利用に供するとともに、分散補償モジュール５３２の分散補償量を設定する。制御部５３４による分散補償モジュール５３２の分散補償量の設定は、分散補償モジュール５３２内にある光スイッチの光路選択により行われる。
【００７８】
さらに、中継局５２および５４それぞれに分散補償モジュールが設けられてもよい。中継局５２に設けられた分散補償モジュールは現用系経路の分散を補償し、中継局５４に設けられた分散補償モジュールは予備系経路の分散を補償する。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係る光通信システム５では、例えば経路の切替や経路長の変更等の何等かの原因に因り光伝送路の分散が変化しても、分散補償モジュールは、その内部に有する光スイッチの切り替えにより分散補償量が適切に設定されて、光伝送路の分散を補償することができる。したがって、この光通信システム５は、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。また、分散補償モジュール５では光スイッチの切り替えにより分散補償量が設定されるので、分散補償量の設定に要する時間が短く、システムの信頼性が高い。
【００８０】
本実施形態の如く、現用系経路と予備系経路それぞれの累積分散が異なるようなときであっても、制御部５１４または５３４により、現用系および予備系のうちの何れかの経路が選択されて利用に供されるとともに、分散補償モジュール５１２または５３２の内部の光スイッチが切り替えられて分散補償量が設定されるので、如何なる経路が選択されても、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有することができる。
【００８１】
特に、制御部５１４または５３４は、光スイッチ５１３または５３３による光伝送路の経路選択と、分散補償モジュール５１２または５３２の分散補償量設定とを、略同時に行うのが好適である。このようにすることで、分散補償量の設定までに要する時間が更に短くなり、システムの信頼性が更に高くなる。現用系から予備系への切り替え制御のアルゴリズムについて、本実施形態を従来例（例えば特開平１０−８４３１７号公報に記載の技術）と比較すると、以下のとおりである。
【００８２】
従来例では、(1) 現用系経路に異常が発生したことを検知すると、(2) その異常が発生した箇所を特定し、(3) その異常箇所を回避し得る予備系経路を選択し、(4) その選択された予備系経路へ切り替える。そして、予備系経路への切替が終了した後に、(5a) その予備系経路の伝送特性（特に累積分散特性）を評価し、(6a) この評価結果に基づいて最適な分散補償量を決定し、(7a) 分散補償モジュールにおける分散補償量を設定する。或いは、予備系経路への切替が終了した後に、(5b) その予備系経路の伝送特性（特に累積分散特性）を評価し、(6b) 分散補償モジュールにおける分散補償量を制御し、(7b) この制御により分散補償が充分になされた否かを判定して、分散補償が充分になされたと判定されるまで上記(5b)，(6b)および(7b)を繰り返す。
【００８３】
これに対して、本実施形態では、上記(1)，(2)および(3)については上記従来例と同様であるが、予備系経路を選択した後に、(4) その選択された予備系経路へ切り替えると同時に、その選択された予備系経路に応じて分散補償モジュールにおける分散補償量を設定する。また、これらと同時に、送受信系をも切り替えてもよい。このように、本実施形態では、分散補償量の設定までに要する時間が短く、システムの信頼性が高くなる。
【００８４】
なお、この光通信システム５において、例えば、波長１．３μｍ付近で分散が零であって波長１．５５μｍ付近で伝送損失が最も小さい石英系のシングルモード光ファイバがパス６１〜６４として用いられる。このとき、用いられる信号光が波長１．５５μｍ帯（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）のものであるのが好適である。この場合、この信号光は、パス６１〜６４を伝送する際の損失が最も小さくなり、分散補償モジュールを通過した後の累積損失を小さく抑えることができる。また、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓ以上である場合には、累積分散に因る信号光の波形劣化が顕著になるが、この光通信システム５においては、分散補償量可変の分散補償モジュールを用いるので、波形劣化が顕著になることがなく、良好な光伝搬特性が得られる。
【００８５】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る光通信システムについて説明する。図１１は、第６の実施形態に係る光通信システム６の構成図である。この光通信システム６は、４つの局５１〜５４を備えており、局５１と局５２との間がパス６１ａおよび６１ｂにより接続され、局５２と局５３との間がパス６２ａおよび６２ｂにより接続され、局５３と局５４との間がパス６３ａおよび６３ｂにより接続され、また、局５４と局５１との間がパス６４ａおよび６４ｂにより接続されている。
【００８６】
この光通信システム６は、光伝送路がリング型ネットワーク構成となっている。すなわち、親局５１に対して３つの子局５２〜５３がリング状に配置されている。親局５１は、送信器５１１ａおよび５１１ｂ、分散補償モジュール５１２ａおよび５１２ｂ、ならびに、受信器５１３ａおよび５１３ｂを備える。パス６１ａ，６２ａ，６３ａおよび６４ａを順に経る経路が現用系経路であり、パス６４ｂ，６３ｂ，６２ｂおよび６１ｂを順に経る経路が予備系経路である。分散補償モジュール５１２ａは、既に説明した分散補償量が可変であるものであって、通常時には、親局５１の送信器５１１ａから現用系経路を経て親局５１の受信器５１３ａに到る経路の分散を補償する。分散補償モジュール５１２ｂは、既に説明した分散補償量が可変であるものであって、現用系経路のみが異常または故障であるときに用いられ、親局５１の送信器５１１ｂから予備系経路を経て親局５１の受信器５１３ｂに到る経路の分散を補償する。
【００８７】
このような光通信システム６において、例えば、親局５１と子局５４との間のパス６４ａおよび６４ｂの双方が異常または故障であるときには、上述した現用系経路（パス６１ａ，６２ａ，６３ａおよび６４ａを順に経る経路）を利用することができないだけでなく、予備系経路（パス６４ｂ，６３ｂ，６２ｂおよび６１ｂを順に経る経路）をも利用することができない。そこで、このような場合には、送信器５１１ａからパス６１ａ，６２ａおよび６３ａを順に経て子局５４に至り、この子局５４で折り返してパス６３ｂ，６２ｂ，６１ｂおよび分散補償モジュール５１２ｂを順に経て受信器５１３ｂに到る経路が選択される。
【００８８】
このように、経路が折り返されるような場合、経路の累積分散が大きくことなる。しかし、本実施形態では、分散補償モジュール５１２ａおよび５１２ｂそれぞれは、分散補償量が可変であるので、折り返し点に応じて適切に分散補償量を設定することで、常に良好な光伝搬特性を有することができる。また、一般には、折り返し点となり得る位置（子局５２〜５４）が既知であり、すなわち、累積分散としてとり得る値が既知であるので、折り返し点の変更があっても、分散補償モジュール５１２ａまたは５１２ｂは適切な分散補償量が設定されて、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。
【００８９】
なお、この光通信システム６においても、例えば、波長１．３μｍ付近で分散が零であって波長１．５５μｍ付近で伝送損失が最も小さい石英系のシングルモード光ファイバがパス６１ａ〜６４ａ，６１ｂ〜６４ｂとして用いられる。このとき、用いられる信号光が波長１．５５μｍ帯（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）のものであるのが好適である。この場合、この信号光は、パス６１ａ〜６４ａ，６１ｂ〜６４ｂを伝送する際の損失が最も小さくなり、分散補償モジュールを通過した後の累積損失を小さく抑えることができる。また、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓ以上である場合には、累積分散に因る信号光の波形劣化が顕著になるが、この光通信システム５においては、分散補償量可変の分散補償モジュールを用いるので、波形劣化が顕著になることがなく、良好な光伝搬特性が得られる。
【００９０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る分散補償モジュールよれば、（Ｎ−１）個またはＮ個の光スイッチとＮ個の分散補償器とが交互に設けられており、各光スイッチの光路切替の状態に応じて、Ｎ個の分散補償器のうちで信号光が経る分散補償器の個数が決定され、分散補償量が設定される。また、この分散補償モジュールにおける分散補償量は可変であり、その分散補償量を大きく変化させることができる。光伝送路を伝搬してきて分散補償モジュールの入力端に到達した信号光は、このように決定される分散補償量だけ補償されて、分散補償モジュールの出力端から出力される。このように、本発明に係る分散補償モジュールは、構成が簡単かつ小型で安価である。なお、分散補償器と同数のＮ個の光スイッチを備える場合には、分散補償が不要であるときに、初段の光スイッチの光路設定により、信号光が何れの分散補償器をも経由しないようにすることができる。
【００９１】
また、光出力部を更に備えて、Ｎ個の分散補償器のうちの最終段の分散補償器の出力ポートから出力された信号光、および、各光スイッチそれぞれから取り出されて出力された信号光を、光出力部を経て１つの出力ポートへ出力する場合には、分散補償モジュールの入力端に入力した信号光の全ては、光出力部を経て分散補償モジュールの出力端に出力されるので、さらに他の光伝送路で伝搬させることができる。
【００９２】
また、各分散補償器は、分散補償光ファイバを含む場合には、挿入損が小さく、各々の長さを調整することにより各々における分散補償量を容易に設定することができ、分散補償が可能な波長帯域が広い。また、各光スイッチは、平面型光導波路上に形成され、熱光学素子、音響光学素子または半導体増幅器を利用したものである場合には、高速に光路を切り替えることが可能であり、分散補償器としての分散補償光ファイバとの接続性やクロストーク等の点で優れる。また、半導体光増幅器や音響光学素子をベースとした光スイッチを用いることで、更に高速の光路切替が可能になる。
【００９３】
本発明に係る線路切替装置によれば、光通信ネットワークの光伝送路を伝搬する信号光波長帯域の信号光のうち所定波長帯域の信号光は、分波部により分波されて取り出され、上記の本発明に係る分散補償モジュールにより分散補償される。すなわち、この線路切替装置では、線路の切替が行われるだけでなく、切り替えられた信号光に対しては分散補償が行われる。本発明に係る光路切替装置は、構成が簡単かつ小型で安価である。また、光通信ネットワークとしての自由度を増すことができる。
【００９４】
また、分波部がアドドロップマルチプレクサを含む場合には、分波して取り出される信号光の波長帯域が一般には固定され、線路切替装置の動作を保証すべき波長帯域が固定されるので、線路切替装置の設計が容易である。また、分波部が光クロスコネクトを含む場合には、信号光の波長の選択の自由度が増す。また、分散補償の可変量を光クロスコネクトと併せて設計することにより、システムの安定性を保証することが容易となる。
【００９５】
また、分波部による分波作用と分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作とを互いに連動させて制御する制御手段を更に備える場合には、光通信ネットワーク全体の信頼性が増す。
【００９６】
また、分波部により取り出される信号光が、該信号光を送出した送信元に関するパイロット信号を含んでおり、信号光に含まれるパイロット信号を受信する受信部と、この受信部により受信されたパイロット信号に基づいて分散補償モジュールにおける各光スイッチの動作を制御する制御部とを更に備える場合には、各スイッチの設定すなわち分散補償量の設定が容易かつ確実に行われる。
【００９７】
本発明に係る光通信システムによれば、光伝送路の分散は上記の分散補償モジュールにより分散される。もし、何等かの原因に因り光伝送路の分散が変化しても、分散補償モジュールは、光スイッチの切り替えにより分散補償量が適切に設定されて、光伝送路の分散を補償することができるので、この光通信システムは、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。また、分散補償モジュールでは光スイッチの切り替えにより分散補償量が設定されるので、分散補償量の設定に要する時間が短く、システムの信頼性が高い。
【００９８】
また、光伝送路として現用系と予備系とが有る場合であって、現用系および予備系それぞれの累積分散が異なるようなときであっても、制御手段により、現用系および予備系のうちの何れかの経路が選択されて利用に供されるとともに、分散補償モジュールの光スイッチが切り替えられて分散補償量が設定されるので、如何なる経路が選択されても、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有することができる。特に、制御手段が光伝送路の経路選択と分散補償モジュールの分散補償量設定とを略同時に行う場合には、分散補償量の設定に要する時間が更に短く、システムの信頼性が更に高い。
【００９９】
また、光伝送路がリング型ネットワーク構成である場合には、複数の経路のうちの１つの経路（予備系）が折り返し構成とされて、その折り返し点の変更により累積分散が大きく変化するが、この折り返し点の変更があっても、分散補償モジュールは適切な分散補償量が設定されて、信号光の波形劣化を抑制することができて、良好な光伝搬特性を有する。
【０１００】
また、信号光の少なくとも１波は波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲内にあるのが好適であり、この場合には、この信号光は、光伝送路を伝送する際の損失が最も小さくなり、分散補償モジュールを通過した後の累積損失を小さく抑えることができる。
【０１０１】
また、信号光の少なくとも１波はビットレートが１０Ｇｂ／ｓ以上であるのが好適であり、この場合には、累積分散に因る信号光の波形劣化が顕著になるが、この光通信システムにおいては、分散補償量可変の分散補償モジュールを用いるので、波形劣化が顕著になることがなく、良好な光伝搬特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る分散補償モジュールの構成図である。
【図２】分散補償器としての分散補償光ファイバの分散特性を説明する図である。
【図３】光スイッチの構成図である。
【図４】第２の実施形態に係る分散補償モジュールの構成図である。
【図５】第３の実施形態に係る分散補償モジュールの構成図である。
【図６】第４の実施形態に係る分散補償モジュールの構成図である。
【図７】第５の実施形態に係る光通信システムの構成図である。
【図８】第５の実施形態に係る光通信システムの送信局の構成図である。
【図９】第５の実施形態に係る光通信システムの送信局の構成図である。
【図１０】第５の実施形態に係る光通信システムの受信局の構成図である。
【図１１】第６の実施形態に係る光通信システムの構成図である。
【符号の説明】
１，２…分散補償モジュール、３，４…線路切替装置、ＳＷ1〜ＳＷ4…光スイッチ、ＤＣ1〜ＤＣ4…分散補償器、１１…光出力部、２２…光増幅器、３１…光出力部、３３…分波部、４１…光出力部、４３…分波部、４４…受信部、４５…制御部、５１〜５４…局、６１〜６４…パス、７３Ａ，７３Ｂ…送信部、８２…受信部、９１，９２Ａ，９２Ｂ，９３Ａ，９３Ｂ，９４Ａ，９４Ｂ…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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