(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークの一本または複数のトランクファイバから信号を受信し、ネットワークの一つまたは複数のスパー局から信号を追加するために一本または複数のスパーファイバから信号を受信する一つまたは複数の入力（１、３）と、ネットワークの一本または複数のトランクファイバに信号を出力し、ネットワークのスパー局に信号をドロップするために一つまたは複数のスパーファイバに信号を出力する一つまたは複数の出力（２、４）と、追加／ドロップマルチプレクサ（１３、１４）・切換手段（１１）とを備える、複数の所定の搬送波長の信号を搬送するようになされた光ファイバネットワーク用の分岐装置であって、前記切換手段（１１）が、所定の搬送波長の信号を反射させる手段（１８）を備え、且つ、第一の入力（１）及び第二の入力（３）と第一の出力（２）及び第二の出力（４）との間の通常の信号経路指定を行なうようになされ、前記通常の信号経路指定時に前記第一の入力（１）に供給される信号は前記第一の出力（２）に直接転送され、前記第二の入力（３）に供給される信号は前記第二の出力（４）に直接転送され、且つ、代替信号経路指定を行うようになされ、それによって、前記代替信号経路指定時に、前記第一の入力（１）に供給される前記信号内の前記所定の搬送波長を有する信号が前記第二の出力（４）に転送され、前記第二の入力（３）に供給される前記信号内の前記所定の搬送波長を有する信号が前記第一の出力（２）に転送されることを特徴とする分岐装置。
【請求項２】
前記一つまたは複数の指定された出力が、ネットワークのスパー局への一つまはた複数の出力（４）である、請求項１に記載の分岐装置。
【請求項３】
前記一つまたは複数の指定された出力が、トランクファイバケーブルの共通部分内のトランクファイバの一つまたは複数の出力（２）である、請求項１に記載の分岐装置。
【請求項４】
前記信号反射手段（１８）がファイバブラッグ格子である、請求項１から３のいずれか一項に記載の分岐装置。
【請求項５】
前記切換手段（１１）が、信号が直接通過する第一の状態と、信号が、一つまたは複数の信号反射手段（１８）を含むループ経路（１６）を迂回する第二の状態とを有する一つまたは複数の切換要素を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の分岐装置。
【請求項６】
第一の１組の搬送波長では、第一の入力（１）からの信号が第一の出力（２）へ経路指定され、第二の入力（３）からの信号が第二の出力（４）へ経路指定され、第二の１組の搬送波長では、第一の入力（１）からの信号が第二の出力（４）へ経路指定され、第二の入力（３）からの信号が第一の出力（２）へ経路指定されるようになされた、第一の入力（１）と、第一の出力（２）と、第二の入力（３）と、第二の出力（４）とを有する追加／ドロップマルチプレクサを備え、切換手段が、第一の組または第二の組に所定の搬送波長を割り当てるように切り換えることのできる第一の切換要素（１１）を追加／ドロップマルチプレクサ内に備える、請求項５に記載の分岐装置。
【請求項７】
少なくとも一つの前記切換要素（１１）では、追加／ドロップマルチプレクサがループ経路内に設けられる、請求項５または６に記載の分岐装置。
【請求項８】
切換手段がさらに、ループが、その第一の入力（１）と第二の出力（４）を通じて追加／ドロップマルチプレクサ（１３）を備える第二の切換要素（２１）と、かつループが、その第二の入力（３）と第一の出力（２）を通じて追加／ドロップ（１４）マルチプレクサを備える第三の切換要素（２２）とを備える、請求項６に従属する請求項７に記載の分岐装置。
【請求項９】
前記切換手段が、信号を一つまたは複数の分岐装置出力とは異なる方向へ再経路指定できるように前記追加／ドロップマルチプレクサ（３０）の入力および出力と分岐装置の前記入力（１、３）および出力（２、４）との間に接続された事前経路指定スイッチネットワーク（３１、３２、３３）を備える、請求１に記載の分岐装置。
【請求項１０】
一つまたは複数の分岐装置出力（２、４）とは異なる方向へ再経路指定された前記信号が、追加／ドロップマルチプレクサ（３０）を通過しない、請求項９に記載の分岐装置。
【請求項１１】
追加／ドロップマルチプレクサが、第一の１組の搬送波長では、第一の入力（１）からの信号が第一の出力（２）へ経路指定され、第二の入力（３）からの信号が第二の出力（４）へ経路指定され、第二の１組の搬送波長では、第一の入力からの信号が第二の出力へ経路指定され、第二の入力からの信号が第一の出力へ経路指定されるようになされた、第一の入力（１）と、第一の出力（２）と、第二の入力（３）と、第二の出力（４）とを有する、請求項９または１０に記載の分岐装置。
【請求項１２】
事前経路指定スイッチネットワークが、第一の切換要素（３１）と、第二の切換要素（３２）と、第三の切換要素（３３）とを備え、前記第一の切換要素（３１）が、追加／ドロップマルチプレクサの第二の出力からの第一の入力（Ｄ（ｃ））と、分岐装置への第一の入力（１）からの第二の入力（Ｔ２（ｂ））と、分岐装置の第二の出力（４）への第一の出力（Ｄ（ｂ））と、第三の切換要素（３３）の第一の入力への第二の出力とを有し、第二の切換要素（３２）が、追加／ドロップマルチプレクサの第一の出力（Ｔｏ（ｃ））からの第一の入力と、分岐装置の第二の入力（３）からの第二の入力と、第三の分岐装置（３３）の第二の入力への第一の出力と、追加／ドロップマルチプレクサの第二の入力（Ａ（ｃ））への第二の出力とを有し、第三の切換要素（３３）が、追加／ドロップマルチプレクサの第一の入力（Ｔ１（ｃ））への第一の出力と、分岐装置の第一の出力（２）への第二の出力とを有し、前記各切換要素が、第一の入力からの信号が第一の出力へ送られ、第二の入力からの信号が第二の出力へ送られる第一の状態と、第一の入力からの信号が第二の出力へ送られ、第二の入力からの信号が第二の出力へ送られる第二の状態との間で切り換えることができる、請求項１１に記載の分岐装置。
【請求項１３】
追加／ドロップマルチプレクサが、第一の１組の搬送波長では、第一の入力（Ｔ１ｉ（ｃ））からの信号が第一の出力（Ｔ１ｏ（ｃ））へ経路指定され、第二の１組の搬送波長では、第一の入力（Ｔ１ｉ（ｃ））からの信号が入出力スパー（Ｂ１（ｃ））へ経路指定され、入出力スパー（Ｂ１（ｃ））からの信号が第一の出力（Ｔ１ｏ（ｃ））へ経路指定されるようになされた、第一の入力（Ｔ１ｉ（ｃ））と、第一の出力（Ｔ１ｏ（ｃ））と、入出力スパー（Ｂ１（ｃ））とを有する、請求項９または１０に記載の分岐装置。
【請求項１４】
事前経路指定スイッチネットワークが、第一の切換要素（４１）と、第二の切換要素（４２）と、第三の切換要素（４３）とを備え、前記第一の切換要素（４１）が、分岐装置の第一の出力（２）との第一の左側接続（Ｔ１ｏ（ｂ））と、追加／ドロップマルチプレクサ（４０）への第一の入力（１）との第二の左側接続（Ｔ１ｉ（ｃ））と、第三の切換要素（４３）との第一の左側接続との第一の右側接続と、第二の切換要素（４２）の第一の右側接続との第二の右側接続とを有し、第二の切換要素が、分岐装置の第一の入力（１）との第一の左側接続（Ｔ１ｉ（ｂ））と、追加／ドロップマルチプレクサの入出力スパー（Ｂ１（ｃ））との第二の左側接続と、第三の切換要素（４３）との第二の左側接続との第二の右側接続とを有し、第三の切換要素が、追加／ドロップマルチプレクサの第一の出力（Ｔ１ｏ（ｃ））との第一の右側接続と、分岐装置の入出力スパー（５）との第二の右側接続とを有し、前記各切換要素が、信号が第一の左側接続と第一の右側接続との間で送られ、かつ信号が第二の左側接続と第二の右側接続との間で送られる第一の状態と、信号が第一の左側接続と第二の右側接続との間で送られ、かつ第二の左側接続と第一の右側接続との間で送られる第二の状態との間で切り換えることができる、請求項１３に記載の分岐装置。
【請求項１５】
追加／ドロップマルチプレクサが、複数のトランクファイバ入力（Ｔ１ｉ、Ｔ２ｉ）と、複数のトランクファイバ出力（Ｔ１ｏ、Ｔ２ｏ）とを有し、各トランクファイバごとに、前記複数のトランクファイバ入力のうちの一つと前記複数のトランクファイバ出力のうちの一つとを備える入出力対（Ｔ１ｉ、Ｔ１ｏおよびＴ２ｉ、Ｔ２ｏ）が画定され、追加／ドロップマルチプレクサがさらに、スパー入力（Ａ）とスパー出力（Ｂ）とを有し、かつ信号が搬送波長に応じて、前記各トランクファイバ入力（Ｔ１ｉ、Ｔ２ｉ）から入出力対のトランクファイバ出力（Ｔ１ｏ、Ｔ２ｏ）とスパー出力（Ｄ）のどちらかへ経路指定され、またスパー入力（Ａ）から複数のトランクファイバ出力（Ｔ１ｏ、Ｔ２ｏ）のうちの決定された出力へ経路指定されるようになされる、請求項９または１０に記載の分岐装置。
【請求項１６】
前記事前経路指定ネットワークが、前記各トランクファイバごとに、第一の切換要素（５１）と、第二の切換要素（５３）と、第三の切換要素（５５）とを備え、前記第一の切換要素（５１）が、分岐装置のスパー入力（３）からの信号を受信する線（Ａ（ｂ））との第一の左側接続と、第二の切換要素（５３）の第一の左側接続との第二の左側接続と、追加／ドロップマルチプレクサのスパー入力に信号を与える線（５７）との第一の右側接続と、前記一本のトランクファイバ用の分岐装置のトランクファイバ出力（２）との第二の右側接続とを有し、前記第二の切換要素（５３）が、第三の切換要素（５５）の第一の左側接続との第二の左側接続と、前記一本のトランクファイバ用の追加／ドロップマルチプレクサのトランクファイバ出力（Ｔ１ｏ（ｃ））との第一の右側接続（Ｔ１（ｃ））と、前記一本のトランクファイバ用の分岐装置のトランクファイバ入力（１）との第二の右側接続とを有し、第三の切換要素が、追加／ドロップマルチプレクサのスパー出力（Ｄ）から信号を受信する線（Ｄ（ｃ））との第二の左側接続と、前記一本のトランクファイバ用の追加／ドロップマルチプレクサのファイバ入力（Ｔ１（ｃ））との第一の右側接続と、前記一本のトランクファイバ用の分岐装置のスパー出力（Ｄ）に信号を与える線（５８）との第二の右側接続とを有し、前記各切換要素が、信号が第一の左側接続と第一の右側接続との間で送られ、かつ信号が第二の左側接続と第二の右側接続との間で送られる第一の状態と、信号が第一の左側接続と第二の右側接続との間で送られ、かつ第二の左側接続と第一の右側接続との間で送られる第二の状態との間で切り換えることができる、請求項１５に記載の分岐装置。
【請求項１７】
前記事前経路指定スイッチネットワークが複数の２×２光学スイッチを備える、請求項５または１０に記載の分岐装置。
【請求項１８】
前記２×２光学スイッチがそれぞれ、溶融ファイバ結合器を備える、請求項１７に記載の分岐装置。
【請求項１９】
前記各２×２光学スイッチがさらに、溶融ファイバ結合器のファイバをひずませ、信号が直接、溶融ファイバ結合器の前記ファイバに沿って送られる状態から、信号が溶融ファイバ結合器のファイバ間で送られる状態に変化させるようになされた電気機械アクチュエータを備える、請求項１８に記載の分岐装置。
【請求項２０】
前記事前経路指定スイッチネットワークが複数の１×２光学スイッチ（６１、６２）を備える、請求項９または１０に記載の分岐装置。
【請求項２１】
前記事前経路指定スイッチネットワークが一つまたは複数のｎ×ｎスイッチ（７１）を備え、ｎが二より大きな整数である、請求項９または１０に記載の分岐装置。
【請求項２２】
ｎが４である、請求項２１に記載の分岐装置。
【請求項２３】
追加／ドロップマルチプレクサが、第一の１組の搬送波長では、第一の入力（１）からの信号が第一の出力（２）へ経路指定され、第二の１組の搬送波長では、第一の入力（１）からの信号が入出力スパー（５）へ経路指定され、入出力スパー（５）からの信号が第一の出力（２）へ経路指定されるようになされた、第一の入力（１）と、第一の出力（２）と、入出力スパー（５）とを有し、事前経路指定スイッチネットワーク（７）が単一の４×４スイッチを備え、分岐装置の第一の入力との第一の左側接続（７３、Ｔ１ｉ（ｂ））と、分岐装置の第一の出力との第二の左側接続（Ｔ１ｏ（ｂ））と、分岐装置の入出力スパーとの第三の左側接続（Ｂ１（ｂ））と、追加／ドロップマルチプレクサの入出力スパーとの第四の左側接続（Ｂ１（ｃ））と、追加／ドロップマルチプレクサの第一の入力（１）との第一の右側接続（７４、Ｔ１ｉ（ｃ））と、追加／ドロップマルチプレクサの第一の出力との第二の右側接続（７５、Ｔ１ｏ（ｃ））と、互いに接続された第三の右側接続（７６）と第四の右側接続（７７）とを有し、前記四つの左側接続が、第一の左側接続と第二の左側接続と第三の左側接続と第四の左側接続との第一のシーケンスを有し、前記四つの右側接続が、第一の右側接続と第二の右側接続と第三の右側接続と第四の右側接続との第二のシーケンスを有し、前記４×４スイッチが四つの位置を有し、各位置ごとに、前記第一の左側接続が、前記四つの右側接続のうちの選択された一つの接続と通信し、残りの左側接続がそれぞれ、前記残りの各左側接続が第一の左側接続との間に有する、右側接続のうちの選択された一つの接続との第二のシーケンスにおける関係を有する右側接続と通信する、請求項２２に記載の分岐装置。
【請求項２４】
前記追加／ドロップマルチプレクサが受動光学構成要素からなる、請求項１から２３のいずれか一項に記載の分岐装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、光ファイバネットワーク内で信号の経路指定を行う装置および方法に関し、詳細には、光ファイバネットワークの分岐装置内で切換を使用することに関する。そのような切換は特に、追加／ドロップマルチプレクサ内で使用し、あるいは追加／ドロップマルチプレクサへの信号の経路指定を決定するようになされる。本発明は、他の態様では、切換手段を備える追加／ドロップマルチプレクサに拡張され、かつ切換手段を備え、あるいは上記で指摘したように切換手段に関連付けられた追加／ドロップマルチプレクサを備える光ファイバネットワーク用の分岐装置に拡張される。本発明は、切換可能な波長経路指定要素にも関する。
本出願と同じ日付に出願され、「Ａｄｄ／ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」と題し、内容が引用によって本明細書に組み込まれた、本出願人の同時係属国際特許出願で論じたように、基本的に受動的な光ファイバ構成要素用の分岐要素を構築することが可能である。ファイバ・トランクの第一の部分との間で信号を搬送する第一の分岐１０１と、ファイバ・トランクの第二の部分との間で信号を搬送する第二の分岐１０２と、スパー局との間で信号を搬送する第三の分岐１０３とを有する分岐要素１０５を備える方式の例が第１Ａ図に示されている。各「分岐」１０１、１０２、１０３はこの場合は単一のファイバとして示されているが、これは図示を容易にするためのものであり、各分岐１０１、１０２、１０３は複数のファイバを備えることができる。分岐１０１、１０２は一般に、二本以上のファイバ、すなわちトラフィックを一方向へ搬送する一本または複数のファイバとトラフィックを逆方向へ搬送する一本または複数のファイバとを備える。特定の搬送波長の信号は、その搬送波長に応じて分岐要素から送出されるようにシステムによって経路指定される。例示的なケースでは、分岐１０１に到着した信号を分岐ファイバ１０３へ分岐させる際、その信号を、搬送波長λ1を除いて分岐１０２へ送出することができる。分岐１０３に沿ってスパー局から分岐要素に同じ搬送波長の新しい信号λ1’が追加され、分岐１０２に沿って分岐要素から送出される。同様に、分岐１０２に沿って分岐要素に入る信号は、分岐１０１へと送出される。ただし、異なる搬送波長λ2の信号は、分岐１０３に沿ってスパー局にドロップされ、この波長の他の信号λ2’で置き換えられ、分岐１０３に沿って分岐要素に進入し分岐１０２に沿って送出される。
上記で指摘したような受動分岐要素は、かなりの利点を有するように設計することができ、すなわち、比較的少ない数の構成要素を使用するだけでよく、使用寿命中に任意の点に注意する必要がないように構築することができる。そのような要素は特に、海中ケーブルネットワークで使用するのに適している。しかし、この分野でも、分岐要素を少なくとも限られた程度に切り換えられるようにすることが望ましい。望ましい一つのオプションを第１Ｂ図に示す。この場合、トランク１０１からスパー１０３にλ1がドロップされるだけでなく、λ3がドロップされスパー１０３からの同じ搬送波長の新しい信号で置き換えられる。別法として、λ1ではなくλ3をドロップすることができる。そのような特徴をもたらす能力によって、すでに設置されている個別の分岐装置を物理的に変更または交換する必要なしに（たとえば、ネットワークとの間でスパー局の追加または除去を行い、あるいはスパーノードに容量を追加することによって）ネットワーク全体を再構成することができる。
望ましい他のオプションを第１Ｃ図、第１Ｄ図、第１Ｅ図に示す。これらはすべて、トランクとスパーのどちらかの切断に関係するものである。これらのオプションはすべて、すべてのトラフィックを、切断された分岐とは別の方向へ経路指定することによって、そのような切断が行われた後でもトラフィックを伝送できるようにする際に助けとなる。スパーファイバ１０３が切断された第１Ｃ図のケースでは、スパーへのすべてのトラフィックが一方または他方のトランク分岐１０１、１０２上へ経路指定される。トラフィックは次いで、前の分岐装置およびスパー局あるいは後に続く代替分岐装置およびスパー局を通過し（代替分岐装置は、たとえば第１Ａ図の構成から第１Ｂ図の構成に切り換えることによって追加搬送波長を追加しドロップするように修正される）次いでファイバ切断スパー局と代替スパー局との間のバックホールネットワーク（たとえば、陸線）によって二つの局の間で伝送される。スパーからのトラフィックは同じ経路をたどることができるが方向は逆になる。第１Ｄ図および第１Ｅ図は、トランクファイバが切断されたことに応答してすべてのトラフィックを再経路指定できるようにする構成を示す。第１Ｄ図の切断されたトランク１０２へ伝送されるすべての信号はスパー１０３にドロップされ、第１Ｅ図に示したようにバックホールネットワークを通じて分岐装置用の他のスパーへ伝達され、そのため、トランクファイバに沿って送られるすべての信号がファイバ切断を迂回する。
Ｃ．Ｒ．ＧｉｌｅｓおよびＶ．Ｍｉｚｒａｈｉ、ＩＯＯＣ−９５、ＴｈＣ２−１、６６ページないし６７ページには、追加／ドロップ波長を変更することのできる簡単な追加／ドロップマルチプレクサを含む実験的構成が示されている。この汎用タイプの追加／ドロップマルチプレクサを第１５図に示す。信号経路は、信号をドロップすることができる第一の光学循環装置９０１と信号を追加することができる第二の光学循環装置９０２をリンクし、第一の１×２光学スイッチ９０３に入り第二の１×２光学スイッチ９０４から出る。二つの光学スイッチは、λ1の光を反射させるために第一の経路によってブラッグ格子９０５とリンクされ、また、λ2の光を反射させるために第二の経路によってブラッグ格子９０６とリンクされ、それによってマルチプレクサの追加／ドロップ波長をλ1とλ2との間で切り換えることができる。循環装置のポートとの接続は、選択された信号経路上でブラッグ格子によって反射された搬送波長の信号のみが追加またはドロップされるような接続である。しかし、この文献では、第１Ｂ図ないし第１Ｅ図の機能を達成するために光ファイバネットワークの分岐装置で使用される再経路指定機構を構築する問題に対する完全な解決策は提示されていない。
ＵＳ−Ａ４９０６０６４号は、二つの直角モードで与えられる信号を分離し各モードを異なる出力へ経路指定するスイッチについて説明している。それぞれの異なる極の信号の経路指定が相互交換されるようにすべての信号を一方のモードから他方のモードに変換するためにモードトグル切換が行われる。第１Ｂ図ないし第１Ｅ図に示したような再経路指定用の手段はない。
したがって、第１Ｂ図ないし第１Ｅ図に示した機能を用いて信号再経路指定を行う簡単で経済的な切換機構を提供する必要がある。一般に、光ファイバネットワークの分岐装置が簡単で信頼できる切換を行えるようにする必要がある。
したがって、本発明は、ネットワークの一本または複数のトランクファイバおよびネットワークの一つまたは複数のスパー局からの信号を追加する一本または複数のスパーファイバから信号を受信する一つまたは複数の入力と、ネットワークのスパー局に信号をドロップするためにネットワークの一本または複数のトランクファイバと一本または複数のスパーファイバに信号を出力する一つまたは複数の出力と、追加／ドロップマルチプレクサおよび切換手段とを備える、複数の所定の搬送波長の信号を搬送するようになされた光ファイバネットワーク用の分岐装置であって、切換手段が入力と出力との間の通常の信号経路指定と代替信号経路指定を行うようになされ、それによって、代替信号経路指定時に、分岐装置の一つまたは複数の指定された出力へは信号が経路指定されず、通常なら一つまたは複数の指定された出力へ経路指定される信号が、分岐装置の一つまたは複数の他の出力へ経路指定されることを特徴とする分岐装置を提供する。
ある好ましい実施形態では、信号が直接通過する第一の状態と、信号が一つまたは複数の波長経路指定構成要素を含むループ経路を通過する第二の状態とを有する一つまたは複数の切換要素を切換手段が備える。少なくとも一つの切換要素を追加／ドロップマルチプレクサ内に設けることができ、少なくとも一つの切換要素に関しては、ループ経路内に追加／ドロップマルチプレクサを設けることができる。
切換手段は、追加／ドロップマルチプレクサの入出力と分岐装置の入出力との間に接続された事前経路指定切換ネットワークを備え、一つまたは複数の分岐装置出力とは別の方向へ信号を再経路指定できるので有利である。好ましくは、一つまたは複数の分岐装置出力とは別の方向へ再経路指定された信号は、追加／ドロップマルチプレクサを通過しない。事前経路指定切換ネットワークは複数の２×２光学スイッチ、特に結合器ファイバを湾曲させることによって切換が行われる光ファイバ結合器を備える溶融ファイバスイッチを備えることが好ましい。
本明細書はまた、ネットワークのファイバから信号を受信する一つまたは複数の入力と、ネットワークのファイバに信号を出力する一つまたは複数の出力と、一つまたは複数の入力と一つまたは複数の出力との間で信号を経路指定する追加／ドロップマルチプレクサと、一つまたは複数の入力と一つまたは複数の出力との間で少なくとも一つの代替経路指定を行うために一つまたは複数の２×２光学スイッチを備える切換手段とを備える、複数の所定の搬送波長の信号を搬送するようになされた光ファイバネットワーク用の分岐装置を記述する。
本明細書はまた、本発明は、波長経路指定要素の入力と出力との間の信号線を画定する切換セグメントの直線アレイを備え、さらに制御信号用の入力を備え、各切換セグメントが、一つまたは複数の所定の搬送波長の信号を再経路指定する手段と、選択された１組の所定の搬送波長の信号を制御信号の成分に応じて再経路指定できるように、切換セグメントに関係する制御信号の成分に応答して信号線との間で信号再経路指定手段を切り換える手段とを備える、光ファイバネットワーク内で波長分割多重化を行う波長経路指定要素を記述する。直線アレイにはＮ個の切換セグメントがあり、Ｍ番目の切換セグメントの場合、信号再経路指定手段が搬送波長λMに関するファイバブラッグ格子を備え、したがって、搬送波長λMを波長経路指定要素によって反射させあるいは送ることができるように制御信号の成分を選択できるので有利である。なお、この態様で本発明はさらに、そのような波長経路指定要素を備える、多重波長フィルタと追加／ドロップマルチプレクサも提供する。
本明細書はまた、本発明は、入力と、出力と、入出力と、入力から出力へ、あるいは入出力と入力または出力との間で所定の波長の信号を選択的に経路指定する手段と、与えられた信号経路指定を切り換える選択的信号経路指定手段用の切換手段とを備え、切換手段の状態にはかかわらずに入力から出力へ経路指定される信号の経路が、切換手段を作動させてもまったく影響を受けないように、信号経路指定手段が適応化される、光ファイバネットワーク内で波長分割多重化を行う波長経路指定要素を記述する。
前述の波長経路指定要素は追加／ドロップマルチプレクサで使用することができ、そのような追加／ドロップマルチプレクサは特に、上記で指摘した分岐装置で使用できるようになされる。
本明細書はまた、本発明は、入力と、出力と、信号が入力から出力へ直接通過する第一の状態と、信号が一つまたは複数の波長経路指定構成要素を含むループ経路を通過する第二の状態とを有する一つの切換要素を備える、波長経路指定要素を記述する。
本発明はさらに、搬送波長に応じて信号の所定の経路指定を行う一つまたは複数の受動追加／ドロップマルチプレクサと、スイッチングネットワークとの両方を備える分岐装置へ信号を送ることと、一つまたは複数の所定の搬送波長に関して分岐装置内の信号の経路指定を変更するようにスイッチングネットワークを操作することとを含む、光ファイバネットワークの局間で複数の所定の搬送波長の信号を経路指定する方法を提供する。
そのような方法は特に、どの追加／ドロップマルチプレクサ内の切換要素を作動させてもまったく影響を受けない光ファイバネットワークに沿って順方向へ送られる信号用の信号経路が分岐装置内に設けられるように適応化することができる。
前述の態様のうちのいくつかはもはや、国際審査機関によってさらに検討できるように提出された本明細書では請求されていないが、地域処理時に分割出願の主題を形成するものである。
下記に、一例として特に、添付の図面を参照して、本発明の具体的な実施形態について説明する。
第１Ａ図ないし第１Ｅ図は、光ファイバネットワークの例示的な分岐装置の経路指定構成の望ましい範囲を示す図である。
第２Ａ図および第２Ｂ図は、本発明の実施形態による分岐装置用の切換要素の実施形態を示す図である。
第３図は、本発明の実施形態による分岐装置で使用できる追加／ドロップマルチプレクサを示す図である。
第４図は、本発明の実施形態による分岐装置で使用できる追加／ドロップマルチプレクサを示す図である。
第５Ａ図および第５Ｂ図は、本発明の他の実施形態による分岐装置で使用できる追加／ドロップマルチプレクサおよび事前経路指定スイッチングネットワークを示す図である。
第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図は、本発明の他の実施形態による分岐装置で使用できる追加／ドロップマルチプレクサおよび事前経路指定スイッチングネットワークを示す図である。
第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図は、本発明の他の実施形態による分岐装置で使用できる追加／ドロップマルチプレクサおよび代替事前経路指定スイッチングネットワークを示す図である。
第８Ａ図および第８Ｂ図は、本発明の他の実施形態による分岐装置で使用できるスイッチ構成および事前経路指定スイッチングネットワークを示す図である。
第９Ａ図、第９Ｂ図、第９Ｃ図は、本発明の他の態様の実施形態による波長経路指定手段を示す図である。
第１０図は、第９図の波長経路指定手段を使用するようになされた波長分離フィルタを示す図である。
第１１図は、第９図の波長経路指定手段を使用するようになされた追加／ドロップマルチプレクサを示す図である。
第１２図は、本発明の他の態様による波長経路指定手段を備える追加／ドロップマルチプレクサの第一の実施形態を示す図である。
第１３図は、本発明の他の態様による波長経路指定手段を備える追加／ドロップマルチプレクサの第二の実施形態を示す図７である。
第１４図は、本発明の他の態様による波長経路指定手段を備える追加／ドロップマルチプレクサの第三の実施形態を示す図である。
第１５図は、従来技術の切換可能な追加／ドロップマルチプレクサを示す図である。
第２Ａ図および第２Ｂ図は、本発明の実施形態による分岐装置用の切換要素の実施形態を示す。両方の実施形態の中央に２×２光学交差点スイッチ８１がある。スイッチ８１は、信号が対応する点（８２と８４、８３と８５）の間でまっすぐに送られる状態と、信号が互いに交差する点（８２と８５、８３と８４）の間で送られる第二の状態の二つの状態を有する。切換要素は全体として、信号が直接通過する第一の状態と、信号が一つまたは複数の光学要素８８を含むループ８６を通過する第二の状態とを有するように構成される。第２Ａ図で、２×２スイッチ８１が交差状態にセットされると、信号は点８２と点８５との間で真っ直ぐに送られるが、２×２スイッチ８１が非交差状態にセットされると、信号はループ８６を通過する。この結果、交差状態では、この切換要素によってすべての信号を真っ直ぐに送ることができるが、非交差状態、すなわち「直通」状態では、搬送波長λ1の信号が光学構成要素８８、この場合はノッチ反射フィルタ（好ましくはファイバブラッグ格子）によってλ1で反射される。切換要素は対称的であり、したがってこの動作は、点８２で進入する信号と点８５で進入する信号の両方に適用する。同様に、第２Ｂ図の実施形態の切換要素は交差状態では、λ1の信号のみを反射させる。直通状態では、信号はループ８６を通過し、搬送波長λ2の信号が、やはりファイバブラッグ格子８８によって反射される。電気制御信号またはその他の適切な従来型の手段によって、スイッチを作動させる信号を与えることができる。
２×２スイッチの特に有利な形態は、米国コロラド州ＢｏｕｌｄｅｒのＯｐｔｉＶｉｄｅｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されているファイバスイッチのような機械作動溶融ファイバスイッチである。これらのスイッチは、光学機械的な装置である。このようなスイッチは、溶融させたファイバの対（そのような溶融対は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．によって製造されている）からなる光ファイバ結合器を備える。一つの入力および一つの出力がそれぞれ、各ファイバ上にある、二つの入力および二つの出力が設けられる。非応力状態では、信号はそれぞれの入力と出力の間の各ファイバに沿って直接送られ、ファイバ間で送られることはない。しかし、結合器に機械的力が付与され、厳密に決定された度合いの湾曲が行われると（これは電気機械アクチュエータを用いて行うことができる）、結合器の特性が変化し、信号はほぼ完全に、一方のファイバ上の入力から他方のファイバ上の出力へ送られる。そのようなスイッチではファイバ経路を確立し切断する必要がなく、すなわち、従来型の開閉スイッチとは異なり、経路の一部を形成するファイバが互いに接触しないので、スイッチを通じた光学経路が存在しない点がない。そのようなスイッチは、損失が少なく反復性が高いので、本発明には特に適切である。
そのようなスイッチ要素は、第３図に示したように、複数の所定の搬送波長の信号を搬送するようになされた光ファイバネットワーク用の分岐装置で使用することができる。分岐装置は、トランクファイバから信号を受信する入力１と、トランクファイバに信号を出力する出力２と、ネットワークのスパー局に接続されたスパーファイバ（追加ファイバ）から信号を受信する入力３と、スパーファイバ４（ドロップファイバ）に信号を出力する出力４とを備える。これらの入力と出力との間に、追加／ドロップマルチプレクサ、この場合は３ポート光学循環装置１３、１４とそれらの間のファイバ接続部とを備える基本的に受動的な追加／ドロップマルチプレクサがあり、これらの入力と出力を接続している。各光学循環装置は、あるポートで受信した信号のほぼすべてをシーケンス内の次のポートを通じて（矢印で示したように）循環させる。これらの入力と出力との間で信号の二つの異なる経路指定を行うために、この場合は（ファイバ接続部上に配置された）追加／ドロップマルチプレクサ内の切換要素からなる切換手段が設けられる。切換要素は、基本的に第２Ａ図に示したような要素であり、２×２スイッチ１１と、ファイバブラッグ格子１８を含むループ１６とを備える。この場合、スイッチ１１が非交差状態である場合、信号は、ファイバブラッグ格子１８から反射される搬送波長を除いて、トランク入力１とトランク出力２との間およびスパー入力３とスパー出力４との間で直接送られる。光学循環装置１３および１４を通じて信号を追跡することによって分かるように、このような搬送波長の信号はそれぞれ、トランク入力１からスパー出力４へ送られ、スパー入力３からトランク出力２へ送られる。しかし、スイッチ１１を交差位置に切り換えた場合、ループ１６が回線から外され、すべての信号は直接トランク入力１からトランク出力２へ送られ、スパー入力３からスパー出力４へ送られる。（第三のポートに入射した光が吸収され循環装置の第一のポートへ循環されない）従来型の三ポート循環装置を使用する場合、この構成では光を逆方向へ循環させることができないことに留意されたい。
したがって、第３図の構成は、スパー局のファイバ接続が切断された場合に特に助けとなる、第１Ｃ図に示した機能に適切なものである。そのような状況では、信号が普通ならファイバ切断によって失われる場合に、分岐装置の指定された出力（この場合はスパー出力）とは異なる方向へそのような信号を経路指定すると有利である。その場合、ネットワークの他の分岐装置は、関連するスパー局に関する信号が他の位置のトランクからドロップされ、たとえばバックホールネットワークによって所期の宛先へ経路指定される。しかし、第２Ａ図の切換要素ではなく第２Ｂ図の切換要素を使用することによって、ループが回線から外れているときに分岐とスパーとの間で１組の波長を経路指定し、ループが回線に含まれているときに分岐とスパーとの間で他の１組の波長を経路指定するように切り換えることのできる分岐装置を設けることができる。そのような構成は、第１Ｂ図に示したタイプのものであり、スパーの信号容量を増加させたいときに利益を与える。
もちろん、指定された出力、すなわち、トランクファイバケーブルの共通セクション内のトランクファイバへの出力とは異なる方向へ信号を送ることによってトランクファイバの切断が可能になるように、第１Ｄ図および第１Ｅ図の機能を与えることも望ましい。そのような構成を第４図に示す。
第４図は、第３図の構成とほぼ同様であるが、トランク入力１とスパー出力４と光学循環装置１３との間に介在する他の切換要素２１が構成されている。同様に、スパー入力３とトランク出力２と光学循環装置１４との間に介在する他の切換要素２２が構成されている。切換要素２１と切換要素２２は第２Ａ図に示した構成とほぼ同じ構成のものであり、各ケースで、追加／ドロップマルチプレクサが有効にループに含まれるように構成される。切換要素２１と切換要素２２との両方が非交差位置にある場合、第４図の分岐装置によって行われる経路指定は、第３図の分岐装置によって行われる経路指定とまったく同じである。しかし、どちらかの切換要素が交差位置にある場合、経路指定は根本的に変更される。たとえば、切換要素２１が交差位置にある場合、トランク入力１からの信号は直接スパー出力４へ送られる。この構成は、分岐出力側が切断されている場合（第１Ｄ図のケース）に適切である。同様に、切換要素２２が交差位置にある場合、スパー入力３からのすべての信号は直接、トランク出力２へ送られる。これは、トランク入力側が切断されている場合（第１Ｅ図のケース）に適切である。この両方のケースではもちろん、信号を代替経路を通じて所期の宛先へ経路指定できるようにネットワークの他の点を修正する必要がある。複数のトランクファイバまたはスパーファイバを含むネットワークの場合には、第４図または第３図の構成のうちの複数の構成を多重分岐装置として組み合わせることができる。
アクティブ機能を達成し、具体的には受動追加／ドロップマルチプレクサに基づいて分岐装置にアクティブ機能を与える代替方法は、分岐装置の入力と出力の間に接続された事前経路指定スイッチネットワークを設け信号を複数の分岐装置出力とは別の方向へ再経路指定できるようにすることである。この手法を使用した本発明の実施形態について下記で、第５Ａ図および第５Ｂ図を参照して説明する。
第５Ａ図は、特定の有用な機能を有する受動追加／ドロップマルチプレクサを示す。この機能を有する追加／ドロップマルチプレクサは、一つまたは複数のファイバブラッグ格子を有する一致する二つの経路によってリンクされた一致する二つの５０：５０光ファイバ結合器を備えるマッハツェンダー干渉計で構築することができる。そのようなマッハツェンダー干渉計は、Ｊｏｈｎｓｏｎ等、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、第２３巻、６６８ページないし６６９ページ（１９８７年）に記載されており、そのような干渉計を使用した追加／ドロップマルチプレクサは、「Ａｄｄ／ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」と題し上記で引用された本出願人の同時係属国際特許出願に記載されている。追加／ドロップマルチプレクサ３０（この種の追加／ドロップマルチプレクサを下記ではＭＺ−ＡＤＭ（マッハツェンダー追加／ドロップマルチプレクサ，Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒと呼ぶ）は、第一の入力および第一の出力（本明細書ではそれぞれ、トランク入力を表すＴiおよびトランク出力を表すＴ0と呼ぶ）と、第二の入力および第二の出力（本明細書ではそれぞれ、スパーファイバ追加を表すＡおよびスパーファイバドロップを表すＤと呼ぶ）とを有する。（ｃ）は、下記に示す理由で、この指定がＭＺ−ＡＤＭ構成要素に適用されることを示す。第一の１組の搬送波長（トランクに沿って真っ直ぐ送られる搬送波長）の場合、信号は第一の入力から第一の出力へ経路指定され、第二の入力から第二の出力へ経路指定される。しかし、第二の１組の搬送波長（スパーとの間でドロップされ追加される搬送波長）の場合、信号は第一の入力から第二の出力へ経路指定され第二の入力から第一の出力へ経路指定される。
したがって、第５Ａ図に示したＭＺ−ＡＤＭ３０はこの実施形態の分岐装置にとって基本的なものである。他の重大な態様は、第５Ｂ図に示した事前経路指定スイッチネットワーク３６である。これは、前述のタイプの三つの２×２スイッチ３１、３２、３３を備える。ただし、当然のことながら、当業者は、たとえば１×２スイッチを適切に組み合わせることによって、他のスイッチ構成を通じて同じ機能を達成することができる。第５Ｂ図では、第５Ａ図に示したのと同じ規約を使用して信号８の接続が示されている。しかし、ある点が（ｃ）ではなく（ｂ）と示されているという違いがある。（ｂ）と示された点は、分岐装置自体の入力または出力１、２、３、４に接続され、たとえば、Ｔi（ｂ）は直接、トランクファイバ入力１に接続される。（ｃ）と示された点は、前述のようにＭＺ−ＡＤＭ３０の適切なポートに接続され、たとえば、第５Ｂ図で切換要素３３から現れるＴi（ｃ）は第５Ａ図のＴi（ｃ）と同じ位置であり、切換要素３３のこのポートが直接、ＭＺ−ＡＤＭ３０の関連するポートに接続されることを示している。
この結果得られる分岐装置のアクティブ機能を下記の第１表に示す。経路オプションは第１Ａ図ないし第１Ｅ図のうちの関連する図に関して示されており、各スイッチの位置はＳ（直通）、Ｃ（交差）、または−（不定−経路指定には関係しない）で示されている。
0003888471.tif 000002
表から分かるように、すべてのスイッチが直通状態である場合、「通常の」経路指定が行われ、すべての信号は、関連する分岐装置入力（または出力）と関連するＭＺ−ＡＤＭ入力（または出力）との間で直接送られる。スイッチ３１を交差させることによって、トランク入力信号は、場合によってはＭＺ−ＡＤＭを通過せずに直接スパードロップファイバにドロップされ、したがって第１Ｄ図の機能が達成される。同様に、スイッチ３１、３２、３３を適切に切り換えることによって、信号をＭＺ−ＡＤＭ３０を通過させずに第１Ｃ図および第１Ｅ図の経路指定を行うことができる。
上記で指摘したように、このアクティブ機能は異なる切換構成（たとえば、六つの１×２スイッチ）を用いて達成することができるが、図の２×２構成は、小数の比較的廉価で簡単な構成要素しか必要としないので特に有利である。
本発明の他の実施形態の基礎を形成する受動追加／ドロップマルチプレクサの他の形態を第６Ａ図に示す。そのような追加／ドロップマルチプレクサはたとえば、光学循環装置とファイバブラッグ格子を適切に組み合わせることによって構成することができる。そのような構成は、「Ａｄｄ／ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」と題し上記で引用された本出願人の同時係属国際特許出願に記載されている。五ポート光学循環装置を使用した一例を第６Ｃ図に示す。この追加／ドロップマルチプレクサは、それぞれ、分岐装置の入力１、出力２、入出力５に対応する、第一の入力および第一の出力（本明細書ではそれぞれ、第一のトランク入力を表すＴ１iおよび第二のトランク出力を表すＴ１0と呼ぶ。このような二つの追加／ドロップマルチプレクサを、信号を互いに逆の方向へ搬送する一対のトランクファイバと共に使用する必要がある）と、入出力スパーとを有する。そのような設計は、中継器を有さないスパーケーブルと共に使用する設計として適切である。ＭＺ−ＡＤＭと同様に、第一の１組の搬送波長の場合、第一の入力からの信号は第一の出力へ経路指定され、第二の１組の搬送波長の場合、第一の入力からの信号は入出力スパーへ経路指定され、入出力スパーからの信号は第一の出力へ経路指定される。
そのような追加／ドロップマルチプレクサ４０に関する第１Ａ図、第１Ｃ図、第１Ｄ図、および第１Ｅ図の機能を達成するうえで適切な事前経路指定ネットワーク４６を第６Ｂ図に示す。この図では、第５Ｂ図に関して使用したのと同じ命名規約が使用されている。すべてのこれらの機能を与えるのに必要なスイッチ構成を下記の第２表に示す。
0003888471.tif 000003
第２表内のＳ、Ｃ、および−は、第１表と同じ意味を有する。この場合も、追加／ドロップマルチプレクサ４０へ信号を送らずに第１Ｃ図ないし第１Ｅ図の機能を達成できることが分かる。この構成を使用する場合、トランクファイバ対用の分岐装置に必要なのは六つの２×２スイッチだけである。１×２スイッチを使用する場合は１２個のスイッチが必要である。
それ自体がトランクファイバ対ならびにスパー局への追加ファイバおよびドロップファイバと共に使用できるようになされた受動追加／ドロップマルチプレクサ５０を第７Ａ図に示す。そのような追加／ドロップマルチプレクサはたとえば、上記で引用された「Ａｄｄ／ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」と題する本出願人の同時係属国際特許出願に記載されており、
一例が第７Ｄ図に示されている。二本のトランクファイバ入力（Ｔ１iおよびＴ２i）と二本のトランク出力（Ｔ１0およびＴ２0）があり、各トランクファイバごとに、入力と出力（たとえば、Ｔ１iおよびＴ１0）とを備える入出力対がある。スパー入力Ａとスパー出力Ｄも設けられる。信号は搬送波長に応じて経路指定され、トランクファイバ入力に到着した信号はその入出力対のトランクファイバ出力、またはスパー出力Ｄへ経路指定され、スパー入力Ａから到着した信号は適切な一つのトランクファイバ出力へ経路指定される。この設計は、他のトランクファイバを追加する（したがって、各追加トランクファイバごとの入出力対のトランクファイバ入力およびトランクファイバ出力を追加する）ことによって容易に拡張することができる。
本発明の実施形態による、追加／ドロップマルチプレクサ５０を使用した分岐装置用の事前経路指定ネットワークを第７Ｂ図に示す。前の図で使用したのと同じ表示規約を使用して、事前経路指定スイッチネットワークと、それぞれ分岐装置自体および追加／ドロップマルチプレクサ５０の入力１、１’（トランク）３（スパー）および出力２、２’（トランク）４（スパー）との間の接続を示す。第７Ｂ図のネットワークでは、六つの２×２スイッチ５１ないし５６が使用される。前述のように、第１Ａ図ないし第１Ｅ図のうちの適切な図の機能を与えるために必要なスイッチ構成を下記の表、この場合は第３表に示す。
0003888471.tif 000004
この場合も、通常の追加／ドロップは、すべてのスイッチが直通状態である場合に行われる。適切な切換によって、第１Ｃ図ないし第１Ｅ図の経路指定のそれぞれを行うことができる。第７Ｂ図に示した構成を、容易により多くのトランクファイバに拡張できることに留意されたい。各入出力対ごとに、三つのスイッチ（５１、５３、５５；５２、５４、５６）の列が設けられ、この場合はスイッチ５１および５２を通過するスパー入力線５７と、この場合はスイッチ５５および５６を通過するスパー出力線５８が各列をリンクする。スイッチ５１、５３、５５を備える列は基本的に、スイッチ５２、５４、５６を備える列と機能が同じであり、当然のことながら、必要に応じて他の列を追加することによってこの構成を他のトランクファイバに拡張することができる。
第７Ｂ図に示したのと同じ機能を有する代替事前経路指定ネットワークを第７Ｃ図に示す。第７Ｃ図で使用している表示規約は、第７Ｂ図および前述の他の図で使用した表示規約と同じものである。第７Ｃ図の事前経路指定ネットワーク６６は、各対が実際上１×３スイッチとして機能する対６１、６２として配列された１２個の１×２スイッチを使用する。この経路指定組合せを示す表は記載しないが、当然のことながら、適切な切換組合せによって、第３表に示したすべての経路指定が可能である。
１×２スイッチを使用する場合は一般に、２×２スイッチを使用したときの２倍の数のスイッチを使用する必要があるが、上位スイッチ（たとえば、ｎ＞２のｎ×ｎ）を使用することによって必要なスイッチの数をさらに削減できることに留意されたい。第８Ａ図は４×４スイッチを示す。そのようなスイッチは、たとえば、カナダ、オンタリオ州ＮｅｐｅａｎのＪＤＳ  Ｆｉｔｅｌ  Ｉｎｃ．から市販されている。四つの入力（Ｉｎ１ないしＩｎ４）および四つの出力（Ｏｕｔ１ないしＯｕｔ４）があり、各セットが循環シーケンス１ないし４を形成する。スイッチ７１は、入力と出力が互いに一致するように回転させることができる。任意の入力を任意の出力と一致させることができるが、すべての入力と出力はいつも循環シーケンスに応じて一致する。
第８Ｂ図は、第６Ａ図の追加／ドロップマルチプレクサ４０と共に使用できる本発明の実施形態による分岐装置の他の実施形態用の事前経路指定スイッチネットワークを示す。表示規約は前述のとおりである。下記には表を記載しないが、出力７４、７５、７６、７７を連続的に入力７３と連通させれば、第１Ａ図の状態、第１Ｅ図の状態、第１Ｃ図の状態、第１Ｄ図の状態が得られることが分かる。
上位スイッチを使用することによって、使用すべきスイッチの総数を削減することができるが、２×２スイッチを構成要素として使用すると特に有利であり、２×２スイッチを使用する実施形態が好ましい。前述の図には、スイッチネットワークを使用することによってアクティブ切換装置を形成するように受動波長分割追加／ドロップマルチプレクサと共に、あるいはその周りで適用できるいくつかのトポロジーが示されている。特に、２×２交差点光ファイバスイッチは溶融ファイバスイッチの形で設けられるので有利であり、このファイバスイッチを使用して、第１Ａ図ないし第１Ｅ図に示し、かつこれらの図を参照して論じたすべての機能を与えることができる。したがって、そのようなスイッチを使用して、このように、本発明による分岐装置において全ファイバ低損失スイッチングネットワークを形成することができる。
第２Ａ図および第２Ｂ図は、簡単な切換要素を示す。この切換要素によって、所定の搬送波長の信号を再経路指定する手段として一つまたは複数の光学構成要素を有するループを信号回路に追加することができる。図のケースでは、これらの光学構成要素はファイバブラッグ格子８８である。本発明の他の態様の実施形態による簡単で精密で多機能な切換要素または波長経路指定要素を第９Ａ図に示す。
第９Ａ図は、光ファイバネットワーク内で波長分割多重化を行う波長経路指定要素を示す。この要素は、切換要素２０１、２０２、２０３の直線アレイ２００を備える。この直線アレイは、波長経路指定要素の入力２０７と出力２０８との間に信号線を画定する。波長経路指定要素は制御信号用の入力（図示せず）も有する。切換セグメント２０１は、ある所定の搬送波長の信号を再経路指定する手段を備える。この場合、この手段はファイバブラッグ格子２１１であり、λ1の信号を反射させる。これは、１×２光学スイッチ２２１と１×２光学スイッチ２２２との間の二つの経路２３１、２３２の一方で行われる。この切換セグメントはまた、その切換セグメントに関係する制御信号の成分に応答して信号線との間で信号再経路指定手段を切り換える手段を、光学スイッチ２２１および２２２ならびにその間の経路２３１および２３２の形で備える。スイッチ２２１および２２２は、信号が経路２３１に沿って二つのスイッチ間で搬送され、その場合、ファイバブラッグ格子２１１が回路内にない一つの位置と、信号が経路２３２に沿ってスイッチ間で搬送され、その場合、ファイバブラッグ格子２１１が回路内にありλ1の信号が切換セグメントによって（信号が到着したときの方向へ）反射される第二の位置との間で切り換えることができる。各切換要素は類似しているが、選択された１組の所定の搬送波長の信号を制御信号の成分に応じて再経路指定できるように各切換セグメントごとに異なるファイバブラッグ格子（またはその他の適切な光学構成要素）が設けられる。
制御信号は、たとえば各切換要素でのオン／オフ信号の送信と矛盾しない任意の方法で与えることができる。適切な構成の切換要素を用いれば、その切換要素は、第一の位置に配置することも、あるいは第二の位置に配置することもできる。
同じ機能を達成する代替実施形態を第９Ｂ図に示す。直線アレイ３００は一連の切換要素３０１、３０２、３０３を備える。各切換要素は基本的に、第２Ａ図に示した切換要素に類似している。たとえば、切換要素３０１は２×２光学スイッチ３２１を備える。スイッチ３２１が交差位置にある場合、信号は入力２０７と次の切換要素３０２への入力との間のスイッチを直接通過する。しかし、スイッチ３２１が直通位置にある場合、信号は、ファイバブラッグ格子３１１を含むループを通過し、したがって信号線上のλ1の信号は切換要素３０１で反射される。この場合も、各切換要素のループ上の光学構成要素は、選択された１組の所定の搬送波長が制御信号の成分に応じて再経路指定されるように選択される。この構成は、格子当たりに一つのスイッチしか必要とされないという点で有利である。
損失は、同じ機能を与える本発明の他の実施形態を使用することによって削減することができる。この実施形態は第９Ｃ図に示されており、第９Ａ図の実施形態の機能と第９Ｂ図の実施形態の特徴の組合せを備える。直線アレイ４００はＮ＋１個の光学スイッチとＮ個の格子（またはその他の光学構成要素）とを備える。例示的な切換要素は、光学スイッチ４２１および４２２（２×２として示されている。ただし、入力２０７および出力２０８に隣接するスイッチは１×２であってよい）と、その間の二つの経路４３１と４３２とを備える。ファイバブラッグ格子４１１は経路４３２上に配置され、光学スイッチ４２１は、経路４３１と経路４３２のどちらかが信号線の一部になり、それによって、切換要素がそれぞれ、搬送波長λ1の信号を反射せず、あるいは反射するように切り換えることができる。第９Ａ図の実施形態および第９Ｂ図の実施形態とは異なり、所与の切換要素に与えられる制御信号成分が、他の切換要素に与えられる信号成分に依存し、前の格子が信号線に対して選択されたかどうかによって、所与の切換要素の格子を信号線に含めるために必要な切換状態が決定されることに留意されたい。
第９Ａ図ないし第９Ｃ図に示した三つの構成に関する損失を下記の第４表に示す。スイッチおよびファイバブラッグ格子には損失０．３ｄＢが仮定され、それに対してスプライスの損失は無視される。
0003888471.tif 000005
上記の第４表に示した損失は比較には有用であるが、実際の装置損失は、使用可能な構成要素の特性に依存する。表から分かるように、第９Ａ図の実施形態は静的損失が多いが、差分損失は比較的少ない。第９Ｂ図の実施形態は第９Ａ図の実施形態と比べて最小損失は少ないが、最大損失は同程度に多く、したがって差分損失はずっと多い。第９Ｃ図の実施形態は最小損失が第９Ｂ図の実施形態よりわずかに多い（一つの追加スイッチがある）が、差分損失は第９Ａ図の実施形態と同じである。したがって、第９Ｃ図の実施形態は、最も有利な実際的オプションを与える可能性が高く、八波長ルータの場合、総損失は６ｄＢ未満であり差分損失は３ｄＢ未満である。
第９Ａ図ないし第９Ｃ図に示した構成はすべて、それぞれ、搬送波長λNの反射と透過とで切り換えられるようになされた、Ｎ個の切換セグメントを使用し、したがって２N個の経路指定オプションを与える。この形態の波長経路指定要素は特に好ましい。Ｎ本の制御線は、たとえばＮビットバイナリワードを送信することによって設けることができ、波長経路指定要素用の制御信号入力として設けることができる。したがって、波長経路指定要素は、各切換要素（またはファイバブラッグ格子）の状況がバイナリワードを画定するバイナリ格子ルータとみなすことができる。この構成は、非常に簡単にかつ非常に少ない損失で完全可変波長経路指定を行うことができる。
そのような波長経路指定要素は、第１０図に示したように、波長分離フィルタの主要な要素を形成することができる。バイナリ格子ルータ５０１は、Ｎビットワードまたは同様な形で入力される制御信号５０２と共に、３ポート循環装置５０３の第二のポートとトランクファイバ出力５１２との間に設けられる。トランクファイバ入力５１１は循環装置５０３の第一のポートに接続され、ドロップファイバ５１４は循環装置の第三のポートに接続される。その信号のために信号線内に適切なファイバブラッグ格子が設けられる波長λNの信号は、トランクファイバ入力５１１を通じて入力され、バイナリ格子ルータ５０１へ循環され、ルータ５０１によって反射され、次いでさらにドロップファイバ５１４を通じて循環される。その信号のために信号線から適切なファイバブラッグ格子が切り換えられる波長λNの信号は、バイナリ格子ルータ５０１内を真っ直ぐに通過し、トランクファイバ出力５１２から出力される。
他の３ポート光学循環装置５０４を追加すると、内部にバイナリ格子ルータを含む追加／ドロップマルチプレクサが構成される。この追加／ドロップマルチプレクサは第３図のマルチプレクサであり、この場合、第２Ａ図の切換要素が（たとえば）第９Ｃ図の切換要素で置き換えられる。当然のことながら、制御信号５０２で選択されないλNの信号はトランク入力ファイバ５１１とトランク出力ファイバ５１２との間で直接送られ、かつ追加ファイバ５１３とドロップファイバ５１４の間で直接送られる。これに対して、制御信号で選択されるλNの信号はトランク入力ファイバ５１１からドロップファイバ５１４へ送られ、あるいは追加ファイバ５１３からトランク出力ファイバ５１２へ送られる。
この構成では、分岐装置をたとえば第１Ｂ図の機能を与えるように簡単でかつ精密に再プログラミングすることができる。これは特に、（通常のケースと同様に）ある位置との間の２方向トラフィックが必要である場合に有用である。
第２図および第９図の波長経路指定要素と、それから構築される追加／ドロップマルチプレクサには潜在的な欠点がある。この欠点は、切換動作に有限の時間がかかり、したがって、動作可能な信号経路がない短い期間が生じるため、真っ直ぐマルチプレクサに至るチャネル上のトラフィックが切換プロセス中に瞬間的に遮断されるからである。構成要素を適切に選択することによって、一方の経路を、他方の経路が切断される前に確立することができる場合でも、経路長が厳密に等しくなる可能性は低く、経路位相差のために依然としてトラフィックエラーが発生する。この欠点は、切換格子を用いて波長経路指定を行う前述の試みにも当てはまる。
この欠点を有さないようになされた追加／ドロップマルチプレクサを第１２図に示す。この追加／ドロップマルチプレクサは、二つの波長経路指定要素６０１および６０２を備える。各波長経路指定要素は、入力と、出力と、要素の使用に応じて入力と出力のどちらかとして使用できる他の接続点とを有する。この接続点を本明細書では入出力と呼ぶ。
波長経路指定要素６０１では、中央要素は３ポート光学循環装置６１１である。この要素の入力は循環装置６１１の第一のポートにあり、出力は第三のポートに設けられる。第二のポートは信号経路指定手段に接続される。この信号経路指定手段は信号反射部６１２を備える。これは、循環装置６１１の第二のポートに接続され、各ファイバブラッグ格子が、異なる搬送波長λ1ないしλn-1を反射させるようになされた、複数のファイバブラッグ格子を有する、ファイバからなる。信号経路指定手段は切換可能な部分６１３を備え、この部分によって、信号経路指定手段自体が行う信号経路指定を変更することができる。切換可能な部分は、切換手段６３１、この場合は１×２スイッチと、二つの代替信号経路６３２および６３３とを備える。一方の信号経路は、λnで反射させる他のファイバブラッグ格子で終端し、それに対して他方の信号経路は、波長経路指定要素の入出力で終端する。この構成では、この場合は入力と出力との間、あるいは入力または出力と入出力との間でλnの信号を選択的に経路指定することができる。これは第１０図の構成と類似しており、第１０図の構成は、ある点で第１２図の波長経路指定要素に類似している。
しかし、この構成では、信号経路指定手段は、入力から出力へ経路指定される信号の経路が、切換要素の状態にはかかわらずに、切換手段の作動の影響をまったく受けないようになされる。第１２図のケースでは、λ1ないしλn-1の信号はすべて、切換手段の状態にはかかわらずに入力から出力へ送られる。そのような信号は第一のポートを通じて循環装置６１１に進入し、第二のポートを通過して信号反射部６１２に入る。信号は次いで、適切な一つのファイバブラッグ格子によって反射され、循環装置６１１の第二のポートに戻る。信号は次いで、循環装置の第三のポート、すなわち出力を通過する。信号は、信号経路指定手段の切換部６１３には進入せず、したがって切換手段６３１の作動の影響をまったく受けない。
第１２図に示したように、二つのそのような波長経路指定要素から特に簡単で有効な形態の追加／ドロップ循環装置を構築することができる。波長経路指定要素６０１と波長経路指定要素６０２は、ほぼ同じであり、唯一の違いは入出力が使用されることである。要素６０１に関しては、入出力が出力として使用され、分岐局へのドロップ出力４としてなされる。要素６０２に関しては、入出力が入力、すなわち分岐局からの追加入力３として使用される。要素６０１の出力は、循環装置６１１を通じて要素６０２の入力として与えられる。要素６０１の入力はトランクファイバ入力１として使用できるようになされ、それに対して要素６０２の出力はトランクファイバ出力２として使用できるようになされる。
動作時には、搬送波長λ1ないしλn-1の信号がトランクファイバの入力１から進入し、循環装置６１１の第二のポートへ送られる。次いで、信号はすべて、信号反射部６１２内の適切な一つのファイバブラッグ格子によって反射され、循環装置６１１の第三のポートから出て第二の波長経路指定要素６０２の循環装置６２１の第一のポートに達する。信号は、第二の波長経路指定要素６０２の信号反射部６２２で反射され、循環装置６２１の第三のポートから出てトランクファイバ出力に達する。したがって、切換で使用されないチャネルに関しては、この信号経路は、切換可能な部分を含まないのでまったく影響を受けない。このため、このマルチプレクサに追加されることも、あるいはドロップされることもないすべてのトランクチャネルは、常にマルチプレクサを通じた同じ光学経路を有し、したがって、トランクチャネルエラーの恐れなしにマルチプレクサを再構成することができる。
λnの信号には、二つの可能性がある。第１２図に示したケースでは、両方のスイッチが位置Ａにある。この構成では、この波長の信号は、他の波長チャネルλ1ないしλn-1の場合と同様に信号経路指定手段の切換可能な部分６１３、６２３によって反射され、したがってトランクファイバ入力１からトランクファイバ出力２へ送られる。ドロップ出力４と追加入力３はこの構成では接続されない。この構成は、第１Ｃ図の「バイパス」経路指定を有する分岐装置向けになされ、信号は分岐局との間でドロップされることも、あるいは追加されることもない。二つのスイッチが位置Ｂにあるときは、通常の第１Ａ図のケースが与えられる。次に、トランクファイバ入力１から入力されたλnの信号は、信号経路上でファイバブラッグ格子によって反射されることがないので信号経路指定手段６１２を真っ直ぐに通過し、ドロップ出力４から送出される。同様に、追加入力３を通じて到着する同じ波長の置換信号は信号経路指定手段６２２のすべての格子を通過し、循環装置６２１を通過してトランクファイバ出力２へ送られる。この構成では、トランクファイバ上のλnの信号はスパー局にドロップされ、同じ波長の新しい信号で置き換えられる。
当業者には、たとえば、１×２スイッチではなく１×ｎスイッチを使用し、あるいはスイッチ出力上に格子の異なる組合せを有することによって、異なる経路指定の選択および波長の組合せが容易に得られることが容易に理解されよう。
そのような代替可能性を第１３図に示す。この図は、本発明のこの態様による波長経路指定要素を使用する追加／ドロップマルチプレクサの第二の実施形態を示す。第１２図と同じ構成要素は同じ参照符号を有する。ただし、信号反射部６１２、６２２内のファイバブラッグ格子がチャネルλ1ないしλn-2しか及ばないことに留意されたい。切換可能な部分６１４および６２４はこの場合、与えられるいずれかの代替信号経路が信号反射部６１２または６２２と適切な波長経路指定要素の入出力（したがって、マルチプレクサの追加入力３またはドロップ出力４）をリンクするようになされた第一および第二の１×２スイッチ６４１および６４２を備える。代替信号経路６４３および６４４はそれぞれ、λn-1およびλnを反射させるようになされたファイバブラッグ格子を有する。当然のことながら、切換手段を位置Ａに配置した場合、λnの信号はトランク入力１からトランク出力２へ送られ、λn-1の信号はトランク入力１からドロップ出力４にドロップされ、同じ波長の信号をトランク出力２上で追加入力３から置き換えることができる。位置Ｂではこれが逆になり、λn-1の信号がトランクファイバ上に残り、それに対してλnの信号がドロップされ置き換えられる。機能のシフトは、第１Ａ図のケースと第１Ｂ図のケースの間で行われる。この場合も、追加／ドロップマルチプレクサのどんな構成でも追加されず、あるいはドロップされないチャネルは、マルチプレクサの切換可能な部分に到達せず、切換プロセスの影響をまったく受けない。
本発明のこの態様による波長経路指定要素を使用する追加／ドロップマルチプレクサの第三の実施形態を第１４図に示す。構成要素が変更されない場合、第１３図と同じ参照符号が使用されている。切換可能な部分６１５および６１６は、第一の代替信号経路６５３がλn-1で反射させるファイバブラッグ格子を備え、これに対して他方の代替信号経路６５４はファイバブラッグ格子を有さないという点で上記に示した切換可能な部分とは異なる。この構成では、λnの信号はトランクからドロップ出力４にドロップされ、どちらかのマルチプレクサ構成における追加入力３から置き換えられるが、λn-1の信号は、主信号経路が信号経路要素６５３を含むときに構成Ａにおけるトランクに沿って真っ直ぐに進み、主信号経路が構成Ｂであり、したがって信号経路要素６５４を含むときにスパーにドロップされスパーから置き換えられる。この構成では、この場合も、スパーにドロップされる構成の信号でも、あるいはスパーから置き換えられる構成の信号でもない信号に影響を与えずに、スパー局に容量を追加することができる。
当然のことながら、切換の代替形態は完全に本発明のこの態様から成り、たとえば第１４図の実施形態の１×２スイッチの対を、第２Ａ図に示したような２×２スイッチ構成で置き換えることができる。
光ファイバシステムの分岐装置内の適切な受動追加／ドロップマルチプレクサ構造内で切換要素を使用するそのような構成要素を使用することによって、分岐装置を通じてトランクに沿って送られる信号は、分岐装置を再構成してもまったく影響を受けない。スパー局との間でドロップまたは受信される信号は影響を受けるが、光ファイバシステムに沿って第一の端末局から第二の端末局へ通過する信号はしたがって、光ファイバシステムを再構成してもまったく影響を受けない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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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