(57)【要約】【課題】従来のフルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムでは、通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を２つ以上に拡張できる。しかし、ある通信ノード間において必要とされる光信号の波長数が少なくてよい場合であっても、必ず２つ以上に拡張された波長数が割り当てられる。このため、波長利用効率が良いとは言えなかった。【解決手段】入力導波路とスラブ導波路との接合部分、または出力導波路とスラブ導波路との接合部分の幅を、それぞれ２種類以上混在させる。アレイ導波路回折格子のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を不均一に拡張し、ポート間に必要とされるだけ光信号の波長数を割り当てることが可能となる。波長利用効率を向上させたＮ×Ｎ光波長合分波装置を実現できる。【選択図】図２
2007240778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の入力ポートおよび複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、
前記複数個の入力ポートに対応する複数本の入力導波路と、
前記複数の入力導波路から受光する第１のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から受光し、隣接する導波路が所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、
前記導波路アレイから受光する第２のスラブ導波路と、
前記複数個の出力ポートに対応し、前記第２のスラブ導波路から受光する複数本の出力導波路と、
を含むアレイ導波路回折格子を備え、
前記複数本の入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接合部分の形状、または、前記第２のスラブ導波路と前記複数本の出力導波路との接合部分の形状の少なくとも一方の形状は、２種類以上の異なる形状が混在して含まれることを特徴とする光波長合分波装置。
【請求項２】
前記複数本の入力導波路はＮ（Ｎは２以上の整数）本の導波路を含み、前記複数本の出力導波路数は２Ｎ本の導波路を含み、
前記２Ｎ本の出力導波路において、第ａ番目の出力導波路（ａは１以上Ｎ以下の整数）の出力ポートと第（ａ＋Ｎ）番目の出力導波路の出力ポートとが、光合流手段を用いて結合されていることを特徴とする請求項１に記載の光波長合分波装置。
【請求項３】
前記２種類以上の異なる形状は、前記複数本の入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接合部分の幅Ｘ、または、前記第２のスラブ導波路と前記複数本の出力導波路との接合部分の幅Ｙが異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の光波長合分波装置。
【請求項４】
前記幅Ｘは第１の幅Ｘ１および第２の幅Ｘ２を含み、前記第１の幅Ｘ１と前記第２の幅Ｘ２が交互に配置されているか、または、前記幅Ｙは第１の幅Ｙ１および第２の幅Ｙ２を含み、前記第１の幅Ｙ１と前記第２の幅Ｙ２が交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光波長合分波装置。
【請求項５】
前記アレイ導波路回折格子の基本周期（ＦＳＲ：Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ）と、前記アレイ導波路回折格子によって使用される波長周波数領域の長さを一致させ、
前記複数個の入力ポートと前記複数個の出力ポートとの間の波長入出力特性は、波長周回性を持つことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光波長合分波装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の光波長合分波装置と、
波長多重信号の送信機能と受信機能を有する複数のＷＤＭ信号送受信装置と、
前記複数のＷＤＭ信号送受信装置のそれぞれと前記光波長合分波装置との間を接続する複数組の２芯の光ファイバであって、前記複数のＷＤＭ信号送受信装置間の全ての組合せにおいて、少なくとも１種類の波長の光信号を前記２芯の光ファイバのそれぞれの光ファイバ上で送受信することができることと、
を備えることを特徴とする光信号伝送システム。
【請求項７】
前記複数組の２芯の光ファイバのぞれぞれの光ファイバ上に、上り方向および下り方向の互いに逆方向に伝播する光信号が混在していることを特徴とする請求項６に記載の光信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長多重された複数の光信号を、波長に応じて分波または合波する光波長合分波装置および光信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドサービスの幅広い普及や企業のインターネットを利用した情報交換の利用増加に伴い、通信トラフィックは恒常的に増加している。通信ネットワークの大容量化及び高速化の要求は絶えることがない。
【０００３】
複数の光信号を異なる波長の光に乗せ、１本の光ファイバで伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムは、伝送路の容量を大幅に増大させることが可能であり、既に基幹系システムを中心に導入が進んでいる。ＷＤＭ伝送システムにおいて多くの通信ノード間に適用するためには、伝送路の合流点(分岐点)において多重化された多数の光信号を高速に交換、処理する機能が必要である。しかしながら、伝送速度の高速化や大容量化に伴い、通信ノードにおける、電気信号処理による経路制御処理が膨大な量となり、近い将来限界に達すると考えられる。
【０００４】
上述の問題の解決するために、近年では、伝送路容量の増大のための光信号の波長の適用だけでなく、ネットワークの経路設定に用いる波長ルーティング技術の検討も進んでいる。波長ルーティングは、光信号を電気信号に変換して電気的にルーティングを行うのではなく、光信号のままでルーティングを行う。波長ルーティングを使用したネットワークの一例として、フルメッシュ構成ＷＤＭ光信号伝送システムがある。
【０００５】
図１１は、フルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムを示す概略的なブロック図である。中心にＮ入力Ｎ出力（以下、Ｎ×Ｎと表記する）光波長合分波装置１１０１が配置され、ＷＤＭ信号送受信装置を備える複数の通信ノード１１０２−１〜１１０２−ｎとの間を、それぞれ２芯の光ファイバ１１０３で接続している。図１１からわかるように、本光信号伝送システムの物理的配置は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置１１０１を中心としたスター型構成となる。
【０００６】
図１２は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置の入出力ポート間の波長入出力特性を示す図である。この波長入出力特性に基づいて、論理的な構成としては、各通信ノード１１０２−１〜１１０２−ｎ間にフルメッシュの光ファイバを敷設した場合と同じ接続性が得られる。従って、各通信ノード１１０２−１〜１１０２−ｎ間において、大容量のデータを低遅延で送受信することが可能となる（非特許文献１を参照）。
【０００７】
図１３は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置を実現できるアレイ導波路回折格子型光合分波回路の構成を示す図である。以下、第１の従来技術例として、アレイ導波路回折格子型光合分波回路（以下、ＡＷＧと表記する）の構成および動作原理を示す。ＡＷＧは、隣り合う導波路が所定の光路長差を有するアレイ導波路１３０１、その両端に接続された２つのスラブ導波路１３０２ａ、１３０２ｂ、スラブ導波路１３０２ａに接続されたＮ本の入力導波路１３０３、もう１つのスラブ導波路１３０２ｂに接続されたＮ本の出力導波路１３０４から構成されている。
【０００８】
アレイ導波路１３０１、スラブ導波路１３０２ａ、１３０２ｂ、入力導波路１３０３、出力導波路１３０４をそれぞれ適切に設計することにより、所望のＡＷＧ合分波特性を得ることができる。ここで、このＡＷＧの入力導波路１３０３、出力導波路１３０４の導波路本数がＮ、合分波する波長間隔がΔλであるとする。このとき、ＡＷＧの基本周期（ＦＳＲ：Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ）をΔλ×Ｎより十分大きく設計することによって、ＡＷＧの各入出力ポート間の損失が均一な合分波特性が得られる。
【０００９】
図１４は、ＡＷＧの入出力導波路の導波路本数が４の場合の波長入出力特性の一例を示す図である。４入力４出力構成のＡＷＧにおいて、各入力導波路と各出力導波路との間には、入力導波路および入力信号光の波長に応じた１６通りの経路が存在する。図１４の波長入出力特性に基づいて、各通信ノード１１０２−１〜１１０２−４に、λ１からλ７までのうちの４種類の波長の信号を送受信するＷＤＭ信号送受信装置を備えることができる（図１１を参照）。これによって、これら４つの通信ノード間においてフルメッシュ論理構成の接続性を得ることができる。
【００１０】
図１５は、周回性を持ったＡＷＧの入出力ポート間の波長入出力特性の一例を示す図である。ＡＷＧにおいて、ＦＳＲ＝Δλ×Ｎに設計すると、入出力ポートに関して周期的な合分波特性が得られる。図１５は、入出力導波路の導波路本数がそれぞれ４の場合の例である。４入力４出力構成のＡＷＧにおいて、各入力導波路と各出力導波路との間には、入力導波路と入力波長に応じた１６通りの経路が存在する。図１５の波長入出力特性に基づいて、各通信ノード１１０２−１〜１１０２−４に、λ１からλ４までの４種類の波長の信号を送受信するＷＤＭ信号送受信装置を備えることができる。これによって、４つの通信ノード間でフルメッシュ論理構成の接続性を得ることができる（非特許文献２を参照）。
【００１１】
しかしながら、上述した従来技術を用いて実現されるフルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムにおいては、ある特定の組み合わせの通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長の数は、１つに制限されている。この制限のために、ネットワークの設計における自由度が狭くなり、また通信需要に見合うネットワークの拡張も困難であった。
【００１２】
この制限に対処するために、各通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を、２つ以上に増やすことが必要である。これを実現する光波長合分波装置として、ＡＷＧの透過波長帯域を拡大した光波長合分波装置が提案された。
【００１３】
図１６は、ＡＷＧの透過波長帯域を拡大した光波長合分波装置の動作特性を説明する図である。以下、この第２の従来技術の動作原理について説明する。この透過帯域幅を拡大した光波長合分波装置は、第１の従来技術として説明した光波長合分波装置の合分波波長間隔を広げて、例えば、波長間隔を１２Δλとしている。
【００１４】
図１６において、横軸は波長を示し、縦軸はこの光波長合分波装置の透過率を示している。山型形状の太い実線は、光波長合分波装置の透過スペクトル特性１６０１−１、１６０１−２、１６０１−３を示す。３つの太い矢印の組は、本波長光合分波装置において使用されるＷＤＭ信号の波長１６０２−１、１６０２−２、１６０２−３を示す。各通信ノードが送受信を行う、近接している３つのＷＤＭ信号の波長は、お互いにΔλの間隔を持つ。また、光波長合分波装置の透過スペクトル１６０１は、図１６において２つのピークの間が１２Δλと示されているように、１２Δλに拡張された波長間隔を持っている。
【００１５】
上で述べたように、本光波長合分波装置の透過スペクトル１６０１の波長間隔とＷＤＭ信号１６０２の波長間隔とが異なるため、各通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を、２つ以上に増やすことができる。例えば、光波長合分波装置の透過スペクトル１６０１−１のピーク部分を用いて、ＷＤＭ信号波長のうち損失の少ない中心部に位置する３つの波長の信号１６０２−１を、ある同一の組合せの通信ノード間の通信に使用できる。同様に、光波長合分波装置の透過スペクトル１６０１−２のピーク部分を用いて、ＷＤＭ信号波長のうち損失の少ない中心部に位置する３つの波長の信号１６０２−２を、他の同一の組み合わせの通信ノード間の通信に使用できる。同様に、光波長合分波装置の透過スペクトル１６０１−３のピーク部分を用いて、ＷＤＭ信号波長のうち損失の少ない中心部に位置する３つの波長の信号１６０２−３を、さらに他の同一の組合せの通信ノード間の通信に使用できる（非特許文献３を参照）。
【００１６】
上述した第２の従来技術を用いて実現されるフルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムでは、ある組み合わせの通信ノード間で通信に用いることのできる光信号の波長の数は、２つ以上に拡張できる。しかしながら、ある通信ノード間で必要とされる光信号の波長数が少なくてよい場合であっても、必ず２つ以上に拡張された波長が割り当てられるため、必ずしも波長利用効率が良くなるとは言えなかった。例えば、図１６で説明した場合について考えると、ある特定の組合せＡの通信ノード間において、３つの波長を必要とするほどの通信需要があったとしても、他の組合せＢの通信ノード間では、１つの波長で十分な場合があり得る。このような場合であっても、組合せＢの通信ノード間に対して、３つの波長が割り当てられる。この場合、組合せＢの通信ノード間では１つの波長のみが使用されて、残りの２つの波長は使われないままとなる。このように、波長の利用効率が悪くなる問題点は、通信需要がますます増大し、ネットワークが複雑化している状況を考えれば、より深刻である。
【００１７】
【非特許文献１】K.Kato et al.，“32×32 full-mesh（1024 path）wavelength-routing WDM networkbased on uniform-loss cyclic-frequency arrayed-waveguide grating”，Electronics Letters，３６，pp.1294-1296, 2000．
【非特許文献２】H.Takahashi et al．，“Transmission characteristics of arrayed waveguide N×N wavelength multiplexer”，J.Lightwave Technol.13,pp.447−455，1995．
【非特許文献３】野口  他，「波長群ルーティングを用いたＡＷＧ−ＳＴＡＲ  ネットワーク」，２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，Ｂ−１２−２，ｐ.442，２００２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アレイ導波路回折格子の入出力ポート間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を局所的に不均一に拡張し、入出力ポート間に必要とされるだけの波長の数を割り当てられるようにすることにある。これにより、波長利用効率をより向上させたＮ×Ｎ光波長合分波装置を提供することができる。さらに、このＮ×Ｎ光波長合分波装置を使用し、ノード間に必要とされるだけ光信号の波長数を割り当てることができる。波長利用効率を向上させたフルメッシュ論理構成のＷＤＭ光信号伝送システムを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数個の入力ポートおよび複数個の出力ポートを有し、波長分割多重された光信号を合分波する光波長合分波装置であって、前記複数個の入力ポートに対応する複数本の入力導波路と、前記複数の入力導波路から受光する第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路から受光し、隣接する導波路が所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路アレイと、前記導波路アレイから受光する第２のスラブ導波路と、前記複数個の出力ポートに対応し、前記第２のスラブ導波路から受光する複数本の出力導波路とを含むアレイ導波路回折格子を備え、前記複数本の入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接合部分の形状、または、前記第２のスラブ導波路と前記複数本の出力導波路との接合部分の形状の少なくとも一方の形状は、２種類以上の異なる形状が混在して含まれることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数本の入力導波路はＮ（Ｎは２以上の整数）本の導波路を含み、前記複数本の出力導波路数は２Ｎ本の導波路を含み、前記２Ｎ本の出力導波路において、第ａ番目の出力導波路（ａは１以上Ｎ以下の整数）の出力ポートと第（ａ＋Ｎ）番目の出力導波路の出力ポートとが、光合流手段を用いて結合されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記２種類以上の異なる形状は、前記複数本の入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接合部分の幅Ｘ、または、前記第２のスラブ導波路と前記複数本の出力導波路との接合部分の幅Ｙが異なっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の発明において、前記幅Ｘは第１の幅Ｘ１および第２の幅Ｘ２を含み、前記第１の幅Ｘ１と前記第２の幅Ｘ２が交互に配置されているか、または、前記幅Ｙは第１の幅Ｙ１および第２の幅Ｙ２を含み、前記第１の幅Ｙ１と前記第２の幅Ｙ２が交互に配置されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記アレイ導波路回折格子の基本周期（ＦＳＲ：Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ）と、前記アレイ導波路回折格子によって使用される波長周波数領域の長さを一致させ、前記複数個の入力ポートと前記複数個の出力ポートとの間の波長入出力特性は、波長周回性を持つことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載の光波長合分波装置と、波長多重信号の送信機能と受信機能を有する複数のＷＤＭ信号送受信装置と、前記複数のＷＤＭ信号送受信装置のそれぞれと前記光波長合分波装置との間を接続する複数組の２芯の光ファイバであって、前記複数のＷＤＭ信号送受信装置間の全ての組合せにおいて、少なくとも１種類の波長の光信号を前記２芯の光ファイバのそれぞれの光ファイバ上で送受信することができることとを備えることを特徴とする光信号伝送システムである。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記複数組の２芯の光ファイバのぞれぞれの光ファイバ上に、上り方向および下り方向の互いに逆方向に伝播する光信号が混在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上に説明したように、本発明によれば、アレイ導波路回折格子のポート間で通信に用いることのできる光信号の波長の数を不均一に拡張し、ポート間に必要とされるだけ光信号の波長数を割り当てることが可能となる。波長利用効率を向上させたＮ×Ｎ光波長合分波装置を実現できる。さらに、このＮ×Ｎ光波長合分波装置を使用し、ノード間に必要とされるだけ光信号の波長数を割り当てられ、波長利用効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
以下、図１から図３を参照しながら、本発明にかかる光波長合分波装置の第１の実施形態を説明する。
【００２７】
図１は、第１の実施形態にかかる光波長合分波装置の構成を示す図である。Ｎ本の入力導波路１０１は、第１スラブ導波路１０２に接続される。第１のスラブ導波路の出力は、隣り合う導波路が所定の光路長差を有するアレイ導波路１０３に接続される。アレイ導波路１０３の他方は、第２スラブ導波路１０４に接続され、さらにＮ本の出力導波路１０５に接続される。
【００２８】
次に、本発明の動作原理を説明する。入力導波路１０１に入力された光信号は、導波路ごとに異なる所定の位置から、第１のスラブ導波路１０２に入力される。第１のスラブ導波路１０２に入力された光信号はスラブ導波路１０２を伝播し、入力された位置に応じて定まる位相関係で、アレイ導波路１０３に分配されて入力される。アレイ導波路１０３は、隣り合う導波路間が所定の導波路長差で順次長くなる複数の導波路により構成されている。アレイ導波路１０３を形成する材料は、屈折率の波長依存性、すなわち伝播速度の波長依存性を持っている。この伝播速度の波長依存性に従い、アレイ導波路１０３の一端に入力された光信号は、波長ごとに異なる位相関係で他端に出力される。そして、第２のスラブ導波路１０４にさらに入力される。第２のスラブ導波路１０４の一端に入力された光信号は、入力された位相関係に応じて定まる位置に集光して他端から出力される。さらに、出力導波路１０５を経て出力される。
【００２９】
以上に述べたように、本光波長合分波装置は、入力された光信号を、その光信号の入力された入力ポートおよびその光信号の波長に応じて定まる出力ポートから、出力する機能を実現する。この波長ルーティング機能は、当業者には良く知られたものである。尚、本実施形態におけるＦＳＲは、ＷＤＭ通信システムの波長間隔の１７倍と等しいか、１７倍よりも大きな値である。
【００３０】
本発明の光波長合分装置は、入出力導波路と各スラブ導波路との接合部分の構造に大きな特徴がある。ここで、特に入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分、並びに、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の構造に注目する。入力導波路と出力導波路がそれぞれ４本である場合を例として、以下説明をする。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施形態における入出力導波路とスラブ導波路との接合部の拡大図を示す図である。図２（ａ）は、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の拡大図を示し、接合部は幅［ｘ］を持つ。図２（ｂ）は、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の拡大図を示し、接合部は幅［ｙ］を持つ。本発明においては、各幅［ｘ］が全て同一ではないように、または、各幅［ｙ］が全て同一ではないようにすることを特徴としている。
【００３２】
図２（ａ）においては、入力導波路１０１−１、１０１−３と第１のスラブ導波路１０２の接合部分の幅は、それぞれ［ｘ１］であり、入力導波路１０１−２、１０１−４と第１のスラブ導波路１０２の接合部分の幅は［ｘ２］である。また、図２（ｂ）においては、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５−１、１０５−３の接合部分の幅は、それぞれ［ｙ１］であり、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５−２、１０５−４の接合部分の幅は、それぞれ［ｙ２］である。そして、各幅が、［ｘ１］＝［ｙ１］＜［ｘ２］＝［ｙ２］の関係を満たす場合を示している。
【００３３】
次に、上述の接合部の構成をもつ光波長合分波装置において、１つの入力導波路１０１に入力され、１つの出力導波路１０５から出力される光信号の透過特性について説明する。光信号の透過特性は、従来技術のＡＷＧと同様に、特定の中心波長、透過帯域幅、および挿入損失を持つバンドパスフィルタ特性を有している。
【００３４】
透過特性のうち「中心波長」は、従来技術のＡＷＧと同様に入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の中心位置と、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の中心位置とによって定まる。
【００３５】
透過特性のうち「透過帯域幅」は、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の幅［ｘ］、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の幅［ｙ］によって定まる。入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の幅［ｘ］を広げると、第２のスラブ導波路１０４において集光される際に、スポットサイズが拡大する。その結果、幅［ｘ］を広げる前の状態では出力導波路１０５に結合しない場所に集光していた波長の光も、出力導波路１０５に結合するようになる。従って、より広い波長帯域幅の光が出力導波路１０５から出力される。また、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の幅［ｙ］を広げると、幅［ｙ］を広げる前の状態では出力導波路１０５に結合しない場所に集光していた波長の光も、出力導波路１０５に結合するようになる。結果として、より広い波長帯域幅の光が出力導波路１０５から出力される。以上に述べたように、透過帯域幅は、ｘおよびｙに関して単調増加である関数Ｆ（ｘ，ｙ）を用いて、Ｆ（［ｘ］，［ｙ］）と表すことができる。
【００３６】
透過特性のうち「挿入損失」は、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の幅［ｘ］、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の幅［ｙ］によって定まる。入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２の接合部分との幅［ｘ］が、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の幅［ｙ］に等しい時に、最も結合効率がよくなり低損失となる。また両者の比率が１からずれるに従って、結合効率が低下し、損失が増加する。従って、挿入損失はａ＝１で最小値となり、０＜ａ＜１で単調減少、ａ＞１で単調増加である関数Ｇ（ａ）を用いて、Ｇ（［ｘ］／［ｙ］）と表すことができる。
【００３７】
以上に説明したように、第１スラブ導波路１０２、アレイ導波路１０３、および第２スラブ導波路１０４の各々の構成、並びに、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の位置および幅［ｘ］、第２のスラブ導波路１０４と出力導波路１０５との接合部分の位置および幅［ｙ］を適切に設計することで、様々な透過帯域幅が混在するＮ×Ｎ光波長合分波装置を得ることができる。
【００３８】
図３は、第１の実施形態の光波長合分波装置の波長入出力特性を示す図である。図２に示したような入力側および出力側にそれぞれ２種類の接合部分の構造が混在する構成を使用すると、等周波数間隔に配置されたＷＤＭ通信システムの各波長λ１〜λ１７について、図３に示すような各入出力ポート間の波長入出力特性が得られる。図３により規定される関係に従って、波長ルーティングされるＮ×Ｎ光波長合分波装置を得ることができる。
【００３９】
図３に示される波長入出力特性のＮ×Ｎ光波長合分波装置では、入出力ポート間で通信に用いることのできる波長数は１〜３種類の範囲で混在している。例えば、入力ポート１から入力されて出力ポート１から出力されるのは、波長がλ１の光信号である。一方、入力ポート１から入力されて出力ポート２から出力されるのは、λ３およびλ４の２種類の波長の光信号である。このように、入出力ポート間によって、ルーティングされる波長の数が異なる点において、前述した第２の従来技術において全てのポート間で常に一定数の波長が使用されるのと大きく異なることに注意されたい。
【００４０】
言い換えると、第２の従来技術においては、均一な波長の数によって、各入出力ポート間の波長ルーティングが行われていた。これに対し、本発明においては、選択する入力ポート−出力ポートの組合せによって、波長ルーティングに使用される波長の数は不均一で、偏在しているということができる。すなわち、入出力ポート間に割り当てられる光信号の波長の数を選択することができるＮ×Ｎ光波長合分波装置を実現できる。
【００４１】
このような本発明の特長により、入出力ポート間の波長数を不均一に割り当て、偏在化させることで、フルメッシュ論理構成のＷＤＭ通信システムの通信需要に不均一があっても、あらかじめその不均一に柔軟に適合させて波長を割り当てることができる。従って、波長利用効率良くネットワークを構成することができるというすぐれた効果がある。
【００４２】
本実施形態においては、入力導波路とスラブ導波路との接合部分の幅、並びに出力導波路とスラブ導波路との接合部の幅を、それぞれ２種類以上設けることによって、本発明の特有の効果が得られている。この効果は、入出力導波路とスラブ導波路の境界面において、光信号の電界分布の広がり(モードフィールド径)に差を生じさせることに本質的に起因している。従って、同じ効果が得られる限り、例えば、導波路の厚み方向に変化をもたせること等によっても実現が可能である。すなわち導波路とスラブ導波路との接合部の形状に何らかの変化を与えることで、入出力ポート間の波長ルーティングが可能な波長数を不均一に割り当てることが可能であることに留意されたい。
【００４３】
本実施形態においては、入力側と出力側の両方に対して、それぞれ接合部分の幅［ｘ］、［ｙ］を変化させているが、入力側または出力側のいずれか一方だけに適用しても、同様な効果が得られる。
【００４４】
本実施形態においては、［ｘ１］［ｘ２］［ｘ１］［ｘ２］のように、２種類の幅を交互に４つ並べる構成を例として説明しているが、このパターンに限定されるわけでないことは言うまでもない（以下、接合部分の幅は、単に幅と略する）。例えば、［ｘ１］［ｘ２］［ｘ３］［ｘ１］［ｘ２］［ｘ３］・・のように、３種類の幅を交互に繰り返す構成も考えられる。また、［ｘ１］［ｘ２］［ｘ２］［ｘ１］にように、左右対称に並べることもできる。さらに、［ｘ２］［ｘ１］［ｘ２］［ｘ３］［ｘ２］［ｘ１］［ｘ２］［ｘ３］・・のように、３種類の幅を持ち、隣り合う導波路幅の差を小さくするように並べることも考えられる。この時、大小関係は、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３の関係だけでなく、隣り合う導波路の幅の差は大きくなるものの、ｘ２＜ｘ１＜ｘ３またはｘ１＜ｘ３＜ｘ２の関係であっても良い。
【００４５】
また、［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ２］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］のように、１つだけ異なる幅の導波路を配置することもできる。さらに、［ｘ２］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ１］［ｘ２］のように、両端の２箇所に、他の導波路と幅の異なる導波路を配置することもできる。このように、様々な導波路幅の配列パターンによっても、入出力ポート間の波長数を不均一に割り当てることが可能であることに留意されたい。
【００４６】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態の光波長合分波装置の波長入出力特性を示す図である。本実施形態の光波長合分波装置の基本構成は、第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。入出力導波路は、それぞれ４本である。
【００４７】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、ＦＳＲをＷＤＭ通信波長間隔の１０倍に設定する。この時、等周波数間隔に構成されたＷＤＭ通信システムの各波長λ１〜λ１０に関して、図４に示されるような周期性を有する波長入出力特性が得られる。図４により規定される周回性を持った関係に従って、波長ルーティングされるように各波長が配置されたＮ×Ｎ光波長合分波装置を得ることができる。
【００４８】
図４に示される波長入出力特性を持ったＮ×Ｎ光波長合分波装置においては、入出力ポート間で通信に用いることのできる波長数は、１〜３種類の範囲で混在している。例えば、入力ポート１から入力されて出力ポート３から出力されるのは、波長がλ６の光信号である。一方、入力ポート１から入力されて出力ポート４から出力されるのは、λ８およびλ９の２種類の波長の光信号である。
【００４９】
本実施形態においても、各入出力ポート間の波長ルーティングが可能な波長数を不均一に割り当て、偏在化させることで、フルメッシュＷＤＭ通信システムの通信ノード間の通信需要に不均一があっても、あらかじめその不均一に柔軟に適合させて波長を割り当てることができる。従って、波長利用効率良くネットワーク構成を行うことができるというすぐれた効果がある。
【００５０】
また、本実施形態では、波長入出力特性がλ１〜λ１０の範囲で周期性（周回性）を有する。このため、第１の実施形態において通信に必要な波長の数は１７であったのに対し、本実施形態では必要な波長の数は１０に減らされる。従って、第１の実施形態と比較して、より狭い波長帯域を使用して同一の機能を実現することができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
以下、図５から図７を参照しながら、本発明にかかる光波長合分波装置の第３の実施形態を説明する。本実施形態は、第１の実施形態の出力導波路の構成に変更を加えた点に特徴がある。従って、この出力導波路の構成と動作に焦点をあてて説明する。
【００５２】
図５は、本発明の第３の実施形態である光波長合分波装置の構成を説明する図である。Ｎ本の入力導波路１０１は、第１スラブ導波路１０２に接続される。さらに、第１のスラブ導波路の出力は、隣り合う導波路が所定の光路長差を有するアレイ導波路１０３に接続される。アレイ導波路１０３の他端は、第２スラブ導波路１０４に接続される。第２のスラブ導波路１０３の他端は、２Ｎ本の導波路５０１に接続される点で、第１の実施形態と異なる。２Ｎ本の導波路５０１の他端は、Ｎ個の光カプラ５０２に接続され、さらに、Ｎ本の出力導波路５０３に接続される。導波路５０１と光カプラの接続方法は、詳しく後述する。尚、図５では、例としてＮ＝４の場合を示している。
【００５３】
次に、本実施形態の光波長合分波装置の動作原理を説明する。Ｎ本の入力導波路１０１に光信号が入力され、アレイ導波路１０３を経て第２のスラブ導波路１０４に光信号が入力されるまでは、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
第２のスラブ導波路１０４の一端に入力された光信号は、入力された位相関係に応じて定まる位置に集光して他端から出力される。そして、２Ｎ本の導波路５０１に入力される。２Ｎ本の導波路５０１を通る光信号は、Ｎ本離れた導波路を通る光信号と光カプラ５０２によって混合される。すなわち、１番目と（Ｎ＋１）番目、２番目と（Ｎ＋２）番目、・・Ｎ番目と２Ｎ番目の導波路が、それぞれ各光カプラにより接続される。図５の場合は、１番目と５番目、２番目と６番目、・・４番目と８番目の各光導波路５０１が光カプラ５０２によって接続される。光カプラ５０２からの出力は、それぞれＮ本の出力導波路５０３を通り、光波長合分波装置の光信号出力となる。
【００５５】
ここで、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の幅［ｘ］は全て同一ではないように、または、第２のスラブ導波路１０４と２Ｎ本の導波路５０１との接合部分の幅［ｙ］は、全て同一ではないように設計する。ただし、カプラ５０２によって接続されるＮ本離れた２つの導波路５０１の各々と、第２のスラブ導波路１０４との接合部分は、それぞれ、等しい幅になるように設計する。図５でより具体的に説明すれば、１番目の光導波路５０１と第２のスラブ導波路との接合部分の幅をｙとした場合、光カプラによって接続される５番目の導波路５０１と第２のスラブ導波路との接合部分の幅も、同じｙとする。
【００５６】
本実施形態では、入力導波路１０１の各々と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の幅は、交互に［ｘ１］と［ｘ２］とを繰り返す。同様に、第２のスラブ導波路１０４と導波路５０１の各々との接合部分の幅は、交互に［ｙ１］と［ｙ２］を繰り返すものとする。また、各幅は、［ｘ１］＝［ｙ１］＜［ｘ２］＝［ｙ２］の関係を満たすものとする。（図示せず。）
ここで、第１スラブ導波路１０２、アレイ導波路１０３、および第２スラブ導波路１０４の各々の構成、並びに、入力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２との接合部分の位置および幅［ｘ］、第２のスラブ導波路１０４と導波路５０１との接合部分の位置および幅［ｙ］を適切に設計することで、第１の実施形態同様に、様々な透過帯域幅が混在するＮ×２Ｎ光波長合分波特性を得ることができる
図６は、第３の実施形態の光波長合分波装置におけるＮ本の入力導波路１０１と２Ｎ本の導波路の間の波長入出力特性を説明する第１の図である。前述したように、この２Ｎ本の導波路５０１からの光信号は、２本ずつ組み合わせて、それぞれＮ個の光カプラ５０２によって混合され、Ｎ本の出力導波路５０３を通って出力される。この結果、本実施形態の光波長合分波装置の全体としては、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置が得られる。
【００５７】
図７は、第３の実施形態の光波長合分波装置におけるＮ本の入力導波路１０１とＮ本の出力導波路の間の波長入出力特性を説明する第２の図である。ここでは、Ｎ本の入力導波路１０１とＮ本の出力導波路５０３の間の入出力特性から、特にλ１０からλ１９に着目した特性が示されている。
【００５８】
図７に示したＮ本の入力導波路１０１とＮ本の出力導波路の間の波長入出力特性では、入出力ポート間で通信に用いることのできる波長数は１〜３種類の範囲で混在している。本実施形態においても、入出力ポート間の波長ルーティングが可能な波長数を不均一に割り当て、偏在化させることで、フルメッシュＷＤＭ通信システムの通信ノード間の通信需要に不均一があっても、あらかじめその不均一に柔軟に適合させて波長を割り当てることができる。従って、波長利用効率良くネットワークの構成を行うことができるというすぐれた効果がある。
【００５９】
さらに、入出力特性がλ１０〜λ１９の範囲で周期性（周回性）を有するため、通信に必要な波長数が少なくて済む。第２の実施形態と同様に、狭い波長帯域を使用して同一の機能を実現することができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
図８は、本発明にかかる第４の実施形態である光信号伝送システムの構成を説明する図である。図８に示す光信号伝送システムは、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１と、ＷＤＭ信号送受信装置を含む最大Ｎ台の通信ノード８０２−１、８０２−２、８０２−３、８０２−ｎと、光波長合分波装置８０１と各通信ノードとを接続する２芯の光ファイバ８０３とを備える。本実施形態では、光波長合分波装置８０１として、前述の第１〜第３の実施形態の光波長合分波装置のうちのいずれかを使用する。また、本実施形態においては、Ｎ＝４の場合を例として示す。
【００６１】
本実施形態における光信号伝送システムでは、中心にＮ×Ｎ光波長合分波装置８０１が設置され、ＷＤＭ信号送受信装置を含む複数の通信ノード８０２との間が、それぞれ２芯の光ファイバ８０３によって接続されている。本システムの物理構成は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１を中心とするスター型の構成をとる。次に、各通信ノード８０２内に設けられるＷＤＭ信号送受信装置の構成を説明する。
【００６２】
図９は、第４の実施形態の光信号伝送システムに用いるＷＤＭ信号送受信装置の構成を説明する図である。本ＷＤＭ信号送受信装置９００は、上り信号の経路上に、複数の上り信号入力ポート９０１と、各信号入力ポートに接続された第１の伝送媒体中継装置９０２と、合波器９０３と、上り信号出力ポート９０４とを含む。同様に、下り信号の経路上に、下り信号入力ポート９０５と、分波器９０６と、第２の伝送媒体中継装置９０７と、複数の下り信号出力ポート９０８とを含む。
【００６３】
通信ノードから送出される信号は、ＷＤＭ信号送受信装置９００の上り信号入力ポート９０１に入力される。次に、第１の伝送媒体中継装置９０２において、入力信号は適切な波長の光信号に変換され出力される。第１の伝送媒体中継装置９０２からの出力光は、合波器９０３によって波長多重化され、上り信号出力ポート９０４から出力される。上り信号出力ポート９０４から出力された光信号は、図８中に示される２芯の光ファイバ８０３の内の１本を通り、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の適切な入力ポートに入力される。
【００６４】
一方、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の出力ポートから出力される光信号は、２芯の光ファイバ８０３のもう１本を通り、ＷＤＭ信号送受信装置９００の下り信号入力ポート９０５に入力される。次に、分波器９０６によって光信号の波長ごとに異なるポートに分けられる。分波された各光信号は、第２の伝送媒体中継装置９０７に入力され、光信号や電気信号など信号形態を問わずに、通信ノードに適した信号形態で信号を出力する。出力された信号は、各下り信号出力ポート９０８から通信ノードに出力される。
【００６５】
本実施形態では、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１として、第１の実施形態における光波長合分波装置を適用する場合において、λ１〜λ１７の波長を使用することを想定している。従って、図９においては、第１の伝送媒体中継装置９０２および第２の伝送媒体中継装置９０７に、それぞれ最大１７台分の伝送媒体中継装置を記載している。実際には、通信に必要な数分の伝送媒体中継装置を実装すればよい。伝送媒体中継装置の数を限定する意図はないことに留意されたい。
【００６６】
以上に説明した構成のＷＤＭ信号送受信装置９００を使用することにより、図８に示した本実施形態の光信号伝送システムにおいて、各通信ノード間の通信が行われる。ある通信ノードから送出された信号は、その通信ノードが備えるＷＤＭ信号送受信装置を経由して、上り信号出力ポート９０４から光信号としてＮ×Ｎ光波長合分波装置８０１へ出力される。Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１においては、光信号は波長入出力特性に従って波長ルーティングされ、目的の通信ノードが備えるＷＤＭ信号送受信装置９００の下り信号入力ポート９０５に入力される。ＷＤＭ信号送受信装置９００を経由して、目的の通信ノード内へ信号が送られる。
【００６７】
第１〜第３の実施形態に関して述べたように、第１〜第３の実施形態のＮ×Ｎ光波長合分波装置８０１は、その全ての入出力ポート間で少なくとも１波長の光信号を通信に使用できる。このため、本発明の光信号通信システムは、通信ノード間にフルメッシュ論理構成の接続性を持つ。
【００６８】
さらに本実施形態の光信号通信システムの特徴として、通信ノード間の通信に用いることのできる光信号の数に注目されたい。例えば、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１として、第１の実施形態における光波長合分波装置を適用する場合を考える。図３を参照すれば、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の第１入力ポートに接続された送信側通信ノードから、第３出力ポートに接続された受信側通信ノードに向けて送られる光信号には、λ６の１波長の信号を使用することができる。また、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の第１入力ポートに接続された送信側通信ノードから、第４出力ポートに接続された受信側通信ノードに向けて送られる光信号には、λ８，λ９の２種類の波長の光信号を使用することができる。Ｎ×Ｎ光波長合分波装置８０１の第２入力ポートに接続された送信側通信ノードから、第４出力ポートに接続された受信側通信ノードに向けて送られる光信号には、λ１０，λ１１，λ１２の３種類の波長の光信号を使用することができる。
【００６９】
上述したように、通信ノード間で通信に用いることのできる波長は、１〜３種類の範囲で混在している。フルメッシュ論理構成のネットワークを構築する場合においては、すべての通信ノード間の通信需要は必ずしも均一ではない。ノード間において通信需要が不均一である場合でも、あらかじめその不均一に適応するように、本発明の光信号通信システムを適用することができる。第２の従来技術において指摘したように、割り当てられた波長が未使用となるために波長利用効率を低下させることがない。通信ノード間の通信需要に応じて入出力ポートを割り当てることで、波長帯域を無駄なく使用できる。波長利用効率の良い、フルメッシュ論理構成のＷＤＭ光信号伝送システムを実現できる。
【００７０】
［第５の実施形態］
以下に述べる第５の実施形態の光信号伝送システムは、各通信ノード間を接続している光ファイバ上に上り下り双方向の光信号を混在させる点で、第４の実施形態と異なる特徴を持っている。以下、本実施形態において使用されるＷＤＭ信号送受信装置の構成と光信号の送受信を中心に説明する。
【００７１】
図１０は、本発明にかかる第５の実施形態である光信号伝送システムに用いるＷＤＭ信号送受信装置の構成を説明する図である。本実施形態の光信号伝送システムは、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置と、それぞれがＷＤＭ信号送受信装置を含む最大Ｎ台の複数の通信ノードと、光波長合分波装置と各通信ノードとを接続する２芯の光ファイバとを備える。光信号伝送システム全体の構成は、図８において示した第４の実施形態と同様であるため、説明は省略する。本実施形態では、光波長合分波装として、前述の第１〜第３の実施形態の光波長合分波装置のうちのいずれかを使用する。また、本実施形態においては、Ｎ＝４の場合を例として示す。
【００７２】
図１０（ａ）に示すＷＤＭ信号送受信装置１０００は、属する通信ノードからの信号が入力される上り経路と、属する通信ノードへ信号が出力される下り経路の２つに大別できる。第４の実施形態のＷＤＭ信号送受信装置は、上り経路と下り経路が完全に分離された構成となっている。これに対し、本実施形態のＷＤＭ信号送受信装置１０００は、一部の上り信号および下り信号がそれぞれ２芯の光ファイバ８０３上に混在した状態で信号処理される構成となっている点に特徴がある。
【００７３】
上り経路においては、複数の上り信号入力ポート９０１が、第１の伝送媒体中継装置９０２に接続される。第１の伝送媒体中継装置９０２の一部の出力は、第１の合分波器１００１に接続され、さらに、第１の信号入出力ポート１００３へ接続される。ここで、第１の伝送媒体中継装置９０２の一部の出力は、後述する第２の合分波器１００２にも接続されている点に留意されたい。下り経路においては、第２の信号入出力ポート１００４が、第２の合分波器１００２に接続される。第２の光合分波器１００２は、第２の伝送媒体中継装置９０７を経由して、複数の下り信号出力ポート９０８に接続される。ここで、第１の光合分波器１００１からの出力の一部も、第２の伝送媒体中継装置９０７に接続されていることに留意されたい。上述の構成からも理解されるように、本実施形態のＷＤＭ信号送受信装置１０００においては、上り信号と下り信号とが混在した状態で、２つの信号入出力ポート１００３、１００４から入出力できる構成となっている。
【００７４】
次に、本実施形態のＷＤＭ信号送受信装置１０００の動作を説明する。所属する通信ノードから送出される信号は、ＷＤＭ信号送受信装置１０００の上り信号入力ポート９０１から入力され、第１の伝送媒体中継装置９０２において、適切な波長の光信号に変換される。光信号に変換された伝送媒体中継装置９０２からの出力光は、第１の合分波器１００１によって波長多重化され、第１の信号入出力ポート１００３から出力される。また、光信号に変換された伝送媒体中継装置９０２からの出力光の一部は、第２の合分波器１００２によって波長多重化され、第２の信号入出力ポート１００４からも出力される。第１の信号入出力ポート１００３から出力された光信号は、２芯の光ファイバのうちの１本を通り、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置の適切な入力ポートに入力される。また第２の信号入出力ポート１００４から出力された光信号は、２芯の光ファイバのもう１本を通り、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置の適切な出力ポートに入力される。
【００７５】
一方、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置から出力される光信号は、２芯の光ファイバの１本を通り、ＷＤＭ信号送受信装置１０００の第１の信号入出力ポート１００３、または、２芯の光ファイバのもう１本を通り第２の信号入出力ポート１００４に入力される。第１の合分波器１００１または第２の合分波器１００２によって、波長ごとに異なるポートから光信号がそれぞれ取り出される。合分波器から取り出された各光信号は、伝送媒体中継装置９０７に入力され、光信号や電気信号など信号形態を問わずに、所属する通信ノードに適した信号形態に処理される。信号は、下り信号出力ポート９０８から通信ノードへ出力される。
【００７６】
本実施形態の特徴は、ＷＤＭ信号送受信装置とＮ×Ｎ光波長合分波装置の間を結ぶ光ファイバに、上り下り双方向の光信号を混在させるところにある。これは、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置内において、光信号が混信することを防ぐためである。Ｎ×Ｎ光波長合分波装置内のアレイ導波路回折格子の構造上、主として信号が透過するポートのほかに、そのポートに隣接するポートにも一部の信号が漏れて出力される。この漏れ信号は、その隣接するポートを通る同一波長の信号と干渉し、光信号の品質を劣化させる要因となる。例えば、第１の実施形態の光波長合分波装置について考えてみる。図３の波長入出力特性に示されているように、第２の入力ポートに入力されたλ４の信号は、主として第１の出力ポートに出力されるが、信号の一部は隣接する第２の出力ポートにも漏れ信号として出力される。一方、第１の入力ポートに入力されたλ４の信号は、主として第２の出力ポートに出力されるため、前述の漏れ信号と干渉し、信号品質は劣化する。
【００７７】
以上に説明したような光信号の混信の問題を避けるため、アレイ導波路回折格子の入出力特性の可逆性を活用し、光波長合分波装置の隣接するポートから、同一波長の信号が出力されないようにする。このために、ＷＤＭ信号送受信装置とＮ×Ｎ光波長合分波装置の間を結ぶ２芯光ファイバのそれぞれに、上りおよび下り双方向の光信号を混在させている。
【００７８】
以下、具体的なＷＤＭ信号送受信装置の構成指針の例を示す。
【００７９】
第ａ番目（ａは１以上Ｎ以下の整数）の通信ノードに備えられたＷＤＭ信号送受信装置の第１の信号入出力ポート１００３は、光ファイバを介してＮ×Ｎ光波長合分波装置の第ａ番目の入力ポートに接続される。第２の信号入出力ポート１００４は、もう１本の光ファイバを介してＮ×Ｎ光波長合分波装置の第（Ｎ−ａ）番目の出力ポートに接続される。
【００８０】
第ａ番目の通信ノードから第ｂ番目（ｂは１以上Ｎ以下の整数）の通信ノードに送られる信号は、伝送媒体中継装置９０２から出力された後、（ａ＋ｂ）  ｍｏｄ  ４が０または１の場合には、第１の合分波器１００１によって波長多重化し、第１の信号入出力ポート１００３から出力する。また、（ａ＋ｂ）  ｍｏｄ  ４が２または３の場合には、第２の合分波器１００２によって波長多重化し、第２の信号入出力ポート１００４から出力する。（但し、Ａ  ｍｏｄ  Ｂは、整数Ａを整数Ｂで割った時の余りとする。）
同様にして、全ての通信ノードから送信する信号の出力ポートを決定することで、自動的に各通信ノードの第１の合分波器１００１および第２の合分波器１００２から取り出される信号が定まる。合分波器から取り出された各光信号は、伝送媒体中継装置９０７に入力され、光信号や電気信号など信号形態を問わずに、通信ノードに適した信号形態で信号を処理される。信号は、下り信号出力ポート９０８から通信ノードへ出力される。
【００８１】
上述のように構成すると、光波長合分波装置の隣接するポートから、同一波長の信号が出力されることなく、通信ノード間にフルメッシュ論理構成の接続性を実現できる。
【００８２】
上述の構成指針は、第１の実施形態の光波長合分波装置のように、波長周回性を持たないＮ×Ｎ光波長合分波装置を用いる場合には、全てのＮに対して適用できる。しかしながら、第２または第３の実施形態の光波長合分波装置のように、波長周回性を持ったＮ×Ｎ光波長合分波装置を用いる場合には、Ｎが４の倍数である場合のみに適用できることに注意されたい。
【００８３】
図１０は、Ｎ×Ｎ光波長合分波装置を第１の実施形態における光波長合分波装置とした場合に、上述した構成指針を適用したときのＷＤＭ信号送受信装置１０００の構成を示している。ＷＤＭ信号送受信装置１０００内の構成は、図１０（ａ）に示した奇数番目の通信ノード用のものと、図１０（ｂ）に示した偶数番目の通信ノード用のものの２通りに分けられる。尚、図１０においては、第１の伝送媒体中継装置９０２および第２の伝送媒体中継装置９０７に、それぞれ最大１７台分の伝送媒体中継装置を記載している。実際には、通信に必要な数分の伝送媒体中継装置を実装すれば良い。伝送媒体中継装置の数を限定する意図はないことに留意されたい。
【００８４】
以上の詳細に説明したように、本実施形態では、第４の実施形態と同様に、通信ノード間で通信に用いることのできる波長は、１〜３種類の範囲で混在している。フルメッシュ論理構成のネットワークを構築する場合においては、すべての通信ノード間の通信需要は必ずしも均一ではない。通信需要にノード間で不均一がある場合でも、あらかじめその不均一に適応するように、本発明の光信号通信システムを適用することができる。特に本実施形態によれば、漏れ信号との干渉による信号品質の劣化が起きにくい、フルメッシュ論理構成のＷＤＭ光信号伝送システムを実現できる。
【００８５】
以上、本発明について、具体的に説明してきたが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、上記の光波長合分波装置の入出力特性や、ＷＤＭ信号送受信装置内の構成は、本発明の趣旨から逸脱することなく、その構成と詳細を変更することができる。また、説明のための構成要素は、本発明の趣旨を逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施形態である光波長合分波装置の構造図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光波長合分波装置のスラブ導波路と入力導波路との接合部の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態である光波長合分波装置の説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する第１の図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する第２の図である。
【図８】本発明の第４の実施形態である光信号伝送システムの説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態である光信号伝送システムに用いるＷＤＭ信号送受信装置の説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態である光信号伝送システムに用いるＷＤＭ信号送受信装置の説明図である。
【図１１】従来のフルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のフルメッシュＷＤＭ光信号伝送システムに用いられる、光波長合分波装置の波長入出力特性を説明する図である。
【図１３】第１の従来技術のアレイ導波路回折格子型合分波回路の構成図である。
【図１４】４ポートのＡＷＧの波長入出力特性を説明する図である。
【図１５】周回性を持つＡＷＧの波長入出力特性を説明する図である。
【図１６】第２の従来技術であるアレイ導波路回折格子の透過波長帯域を拡大した波長合分波装置の特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１、１３０３  Ｎ本の入力導波路
１０２、１３０２ａ  第１スラブ導波路
１０３、１３０１  アレイ導波路
１０４、１３０２ｂ  第２スラブ導波路
１０５、５０２、１３０４  Ｎ本の出力導波路
５０１  ２Ｎ本の導波路
５０２  Ｎ個の光カプラ
８０１、１１０１  Ｎ×Ｎ光波長合分波装置
８０２、１１０２  ＷＤＭ信号送受信装置を備える複数の通信ノード
８０３、１１０３  ２芯の光ファイバ
９００、１０００  ＷＤＭ信号送受信装置
９０１  複数の上り信号入力ポート
９０２、９０７  伝送媒体中継装置
９０３  合波器
９０４  上り信号出力ポート
９０５  下り信号入力ポート
９０６  分波器
９０８  複数の下り信号出力ポート
１００１、１００２  合分波器
１００３  第１の信号入出力ポート
１００４  第２の信号入出力ポート
１６０１  光波長合分波装置の透過スペクトル
１６０２  ＷＤＭ信号波長
【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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