(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎの異なる波長に対応するＮチャンネルを有する波長分割多重化した光信号を搬送する伝送媒体に接続するための色分散補償用ノードであって、
（ａ）光入力と、
（ｂ）光出力と、
（ｃ）少くとも１つのドロップポートと、
（ｄ）一連のＮの波長選択性分散補償用素子であって、各分散補償用素子はＮの波長のそれぞれの１つに同調されており、それによりＮの波長チャネルのすべてを分散補償するものと、
（ｅ）Ｎの波長選択性分散補償用素子の各々を配列可能な方法でドロップポート及び光出力の１つに選択的に接続するスイッチング手段とを含み、それにより該ノードはＮチャンネルの少くとも１つを選択的にドロップし、
第１の光路と第２の光路とをさらに含み、
前記スイッチング手段が多数の波長選択性分散補償用素子を第１の光路に選択的にスイッチし、また多数の残りの波長選択性分散補償用素子を第２の光路に選択的にスイッチするように構成されていて、それにより第１の光路内の分散補償用素子から反射された信号がドロップポート及び光出力の１つに接続され、第１の光路内の分散補償用素子により送信された少くとも１つの信号がノード内を循環して第２の光路内の他の分散補償用素子に進み、第２の光路内の分散補償用素子から反射した信号が光出力及びドロップポートの他のものに接続され、また前記波長選択性補償用素子はチャープしたファイバグレーティングである分散補償用ノード。
【請求項２】
Ｎの波長選択性分散補償用素子とスイッチング手段との連鎖したシリーズを含む請求項１に記載の分散補償用ノード。
【請求項３】
Ｎの異なる波長に対応するＮチャンネルを有する光信号を分散補償する方法であって、該方法は、
（ａ）光信号を光入力に導入するステップと、
（ｂ）光信号を光入力から一連のＮの波長選択性分散補償用素子へ伝達するステップであって、各分散補償用素子はＮの波長のそれぞれの１つに同調されているおり、それにより分散補償用素子はＮの波長チャネルのすべてを分散補償するものであるステップと、
（ｃ）Ｎの波長選択性分散補償用素子の各々を配列可能な方法でドロップポート及び光出力の１つに選択的に接続するステップであって、それによりノードはＮチャンネルの少くとも１つを選択的にドロップするステップと、
（ｄ）多数の波長選択性分散補償用素子を第１の光路に選択的にスイッチするステップと、
（ｅ）多数の残りの波長選択性分散補償用素子を第２の光路に選択的にスイッチするステップと、を含み、
第１の光路内の分散補償用素子から反射した信号はドロップポート及び光出力の１つに接続され、第１の光路内の分散補償用素子により送信された少くとも１つの信号は第２の光路内の分散補償用素子の他のものへ循環され、第２の光路内の分散補償用素子から反射した信号が他の光出力及びドロップポートへ接続されるようにした方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は波長分割多重（ＷＤＭ）信号を光網内で分割補償するための構造に関する。
背景にある技術
利用可能な光通信帯域幅を最も有効に使用することは単一の光ファイバ上で多数の異なる光通信チャンネルを多重化することにより達成できる。最も有望な多重化機構はＷＤＭであり、そこではチャンネルが異なる波長を有している。いずれかの、個別の点と点との通信リンク上で容量が増加するのに加えて、このような光多重化は粗なトラヒックルーテング、簡単化されたスイッチング構造、それに最新の復旧施設といったことを提供するという潜在的な利点を備えている。高速ＷＤＭ光網で埋め込み式の標準ファイバを用いるものでは、色分散が主要な制限因子となっている。色分散を補償するための多数の技術が知られている。従来からの技術の１つでは、ファイバグレーテングが使用されて、分散補償が実行されている。他の技術には分散補償用ファイバとか分散許容の伝送フォーマットの使用が含まれている。
光マルチプレクサ／デマルチプレクサがＷＤＭ網内に用意されて、あるノードで１又は複数の波長をドロップ（引出）したり、挿入したりしている。ここでもまた、ファイバグレーテングがこの引出しと挿入機能を実行するために使用できる。
現在では、分散補償と引出し及び挿入機能とをＷＤＭ網ですることは別々に行なわれている。さらに、ルーテングでの何らかのフレキシビリティが電子光スイッチや電子機械式光スイッチを含む別な機能ブロックによって用意されている。したがって現在では、少くとも３つの機能ブロックが与えられたシステム内で必要とされている。
US-A-5,048,909文書は色分散補償用デバイスでチャープしたファイバグレーテングを備え、ＷＤＭ光信号内の１つのチャンネルを選択的に引出したり分散補償したりするものを開示している。
発明の開示
この発明の第１の特徴によると、Ｎ個の異なる波長に対応するＮチャンネルを有する波長分割多重化した光信号を運ぶ伝送媒体に接続するための色分散補償用ノードであって、その構成は：
光入力と；
光出力と；
少くとも１つのドロップ（引出し）ポートと；
一連のＮ個の波長選択性分散補償用素子の各々をドロップポートの１つと出力ポートとに選択的に接続するためのスイッチング手段とを含み、この素子の各々はＮ個の波長のうちの各１つに同調しており、該ノードはそれによりＮ個のチャンネルの１又は複数を選択的にドロップしてＮ個のチャンネルのすべてを分散補償するようにした色分散補償用ノードである。
この発明の第２の特徴によると、光通信網が多数の、この発明の該第１の特徴による色分散補償用ノードで構成されている。
この発明では、色分散補償とチャンネルドロップの波長分割多重伝送機能が多数の波長選択性分散補償用素子とスイッチング手段とを有するノードにより実行される。このスイッチング手段は各波長選択性分散補償用素子を選択もしくはバイパスするようにされている。もし波長選択性分散補償用素子が選ばれるならば、それに対応するチャンネルは分散補償されて多数のドロップポートの１つに反射される。その他のチャンネルはスイッチング手段により循環されて他の分散補償用素子に向い、そこで分散補償されて光出力にに向けて反射される。
ノードは挿入ポートを含んでいて追加のチャンネルの多重化ができるのが好い。これはノードがドロップと挿入との両機能を分散補償に加えてできるようにし、従って分散補償をするドロップ及び挿入ノードを形成する。
波長選択性補償用素子はチャープしたファイバグレーテングである。これらのファイバグレーテングは反射性で、Ｎチャンネルの１つに対応する所望の波長に同調がとれる。チャープしたファイバグレーテングの各々は独立であるから、ファイバグレーテングの特性はそのチャンネルの特定の伝搬（透過）フォーマットに適うように特殊仕様とすることができる。したがって、各チャンネルは異なるビットレートで、また異なる変調機構でサービスを提供でき、その例として標準のＮＲＺ２値フォーマットやＲＺ光時分割多重フォーマットがある。さらに、各グレーテングは分散について個別に同調をとって、伝送ライン内の波長分散に変動が許される。
光入力、光出力及びドロップポートは光サーキュレータがよい。パワースプリッタと光アイソレータは代りとなる。
好ましい第１の実施例では、スイッチング手段は一連のディスクリートな２×２ノンブロッキング（非阻止形）光スイッチで成る。第２と第３の実施例では、単一のＭ×Ｎ多ポイントスイッチが使われる。
好ましいのは、各スイッチのスイッチング状態が網ノード制御器により制御されることである。網ノード制御器は受けたチャンネルのルート決定を実行するためのスイッチ構成を判断して決める。網ノード制御器はローカル（局地的）でも遠隔でもよい。
必要な場合には、追加の光増幅器が使われて信号パワーをブーストし、それによってスイッチング素子と関係する損失の問題を克服する。
この発明の第３の特徴によると、光網用のクロスポイントスイッチは２つの色分散補償用ノードであってこの発明の第１の特徴によるものを含み、そこでは各ノードのドロップポートが他のノードに接続されている。
この発明の第１の特徴の２つのクロス接続された分散補償ノードのドロップポートは１つの伝送ラインから他へのチャンネルのルート設定用の挿入機能を実行するために使用される。好ましいのは、１つのノードのドロップポートが他のノードの挿入ポートに接続されていることである。
ある実施例では、２つの接続されたノード内の対応するスイッチは同じ波長が変換されるのを確かにするために同じスイッチ状態に設定されるようにしている。この構成では、すべてのチャンネルが１度だけ分散補償される。
別な実施例では、対応するスイッチのスイッチ状態が互に他と独立していて、光サーキュレータが各ドロップポートに用意され、ローカルドロップ機能を備えるために２つのノードを接続している。
この応用で、“対応するスイッチ”という用語は２つの分散補償用ノード内部のスイッチング素子であり、特定のチャンネルに同調をとった波長選択性分散補償用素子を光出力もしくはドロップに接続する効果を有し、２つのノードが互に他の性質を映し合うようになっているものをいう。
この発明の第４の特徴によると、光通信網はこの発明の第３の特徴による多数のクロスポイントスイッチを含んでいる。
この発明の第５の特徴によると、光通信網はこの発明の第１の特徴による１又は複数の色分散補償用ノードと、この発明の第３の特徴による１又は複数のクロスポイントスイッチとの組合せで成る。
【図面の簡単な説明】
この発明は例としての目的に限って以下の添付の図面を参照して記述される。
図１は３チャンネル光ファイバ伝送ライン用の分散補償用ノードの第１の例の構成図を示す。
図２は図１の分散補償用ノードのドロップ及び挿入動作を例示する。
図３は２つのクロス接続した分散補償用ノードと一緒に組込まれたクロスポイントスイッチの第１の例の構成図を示す。
図４は２つのクロス接続された分散補償用ノードと一緒に組込まれたクロスポイントスイッチの第２の例の構成図を示す。
図５は分散補償用ノードと一緒に組込まれた網素子の構成図を示す。
図６は分散補償用ノードの第２の例の構成図である。
図７ないし９は図６の分散補償用ノードの多数の動作状態を例示する。
図１０は分散補償用ノードの第３の例の構成図を示す。
図１１は図１０の分散補償用ノードの動作状態の例を示す。
詳細な記述
図１は３チャネル光伝送ラインについてのこの発明の模式図を示す。分散補償用ノードは第１の光ファイバ１で、入力（Ｉ／Ｐ）として使われる光サーキュレータ２を有し、それがドロップポート３を備えているものと、第２の光ファイバ４で、出力（Ｏ／Ｐ）として使われる光サーキュレータ５を有し、それが第１の光ファイバ１への戻り経路を備えているものとで構成されている。第１の光ファイバ１は一緒にされた一連の２×２非阻止形スイッチＳ1−Ｓ4とチャープしたファイバグレーテングＦ1−Ｆ3とを含んでいて、各グレーテングはそれぞれが３つの可能な波長λ1−λ3の一つに同調している。光サーキュレータの入力２はドロップポート３として機能し、第１の光ファイバ１の自由端は挿入ポートとして利用される。適当なスイッチの例はJDS Fitel SR22スイッチである。適当なファイバグレーテングはRaman Kashapらの論文で題名が“A novel method of producing all fibre photo-induced chirped gratings”Electronic Letters,1994に記述がある。これらのグレーテングは、通常のファイバグレーテングとは違って、分散形周期を有している。最後に、光サーキュレータはJDS Fitel CR1500光サーキュレータである。
反射されることになるチャンネルはそれぞれのグレーテングの左にある適当なスイッチによって選ばれる。最終のスイッチＳ4は残っているチャンネルのいずれもが第２の光ファイバ４と光サーキュレータ５とを通って循環して、ファイバグレーテングの鎖（チェーン）の入力に達するようにする。そこでスイッチの位置は残っている波長の全部が前に使用されていないファイバグレーテングによって光サーキュレータである出力５に反射して戻ることを確かにする。このやり方で、伝送ラインの３つのチャンネルの全てがこのように分散補償されて、光出力Ｏ／Ｐ５かドロップポート３かに向けられる。
もし信号が挿入ポート６に入力されると、ドロップポート３から前にドロップしたものと対応しているチャンネルは出力サーキュレータ５に向けられて、これにより挿入機能が実行され、また前にドロップされなかったいずれのチャンネルも適当なファイバグレーテングから挿入ポート６に直接に反射して戻される。
図１の分散補償ノードの動作例が図２に示されている。
３チャンネルＷＤＭ信号が光伝送ライン内にあり、第１の入力サーキュレータ２で受信されている。
光伝送ライン内の３チャンネルＷＤＭ信号は第１の入力サーキュレータ２で受取られる。チャンネル１（λ1）は第１の光路内の第１のグレーテングから反射されるが、チャンネル２（λ2）と３（λ3）は修正を加えられずに通過する。チャンネル１はしたがって分散補償されて、光サーキュレータ２によってドロップポート３に向けられる。スイッチＳ2はチャンネル２と３とがそれぞれそれらのファイバグレーテングＦ2とＦ3をバイパスするようにし第２の光ファイバ４を回って循環されて、後に光サーキュレータ出力５へ、第２の光路内のそれぞれのグレーテングによりスイッチＳ2を通って、反射される。したがって、チャンネル２と３とは分散補償され、ノード出力５へのルートをとる。
挿入ポート６へのＷＤＭ信号入力は前にドロップされたチャンネルを置換えることができる。例えば図示のスイッチ状態で、チャンネル１に対応する挿入ポート６で導入された信号はグレーテングＦ2，Ｆ3を乱れを受けずに通過して光サーキュレータ５に入る。しかし、チャンネル２と３とはそれぞれのグレーテングから反射されて、挿入ポート６に戻ることになる。
追加のチャンネルが単に追加の２×２スイッチと適当なチャープしたファイバグレーテングを挿入するだけで加えることができる。
図３は図１と２の分散補償ノードの拡張を示し、２×２クロスポイントスイッチを用意している。このクロスポイントスイッチは２つと同一ノードでドロップポートファイバ７と８とを備えたもので成り、その各々は分散補償ノードが他の第１の光ファイバ１、すなわちドロップポート３にクロス接続され、また２つのノードの挿入ポート６がクロス接続されている。この例では、デバイスの対応するスイッチ、すなわち同じスイッチ番号を付けたものが同じ状態に設定されて、同じチャンネルがクロス接続の２つの半分によって交換がされるようにしている。したがって、チャープしたファイバグレーテングは同調されて同じチャンネル（λ）を反射するようにするが、各グレーテングによって用意される分散補償の程度は個々の伝送ライン分散特性を勘定に入れて同調をとることができる。
図３の例ではローカルなドロップと挿入とに対して予備の接続は存在していない。しかし、対応するスイッチが異なるスイッチ状態を採ることができるようにし、接続用光ファイバ７，８内に光サーキュレータ９，１０を用意することによってローカルなドロップ機能を実施することは可能である。図４は光サーキュレータ９，１０がこれを達成するため用意されている例を示す。この例では、第１の補償用ノード上のチャンネル３は取外されている。ドロップは第１の分散補償用ノードをチャンネル１と３とをドロップするように構成し、また第２の分散補償用ノードをチャンネル１をドロップするように構成することによって設定されている。第１の分散補償用ノード上のチャンネル１がドロップされると、このノード上の挿入ポート６は第２の分散補償用ノードのドロップポート３からチャンネル１を受けることになる。しかし、チャンネル３が第２の分散補償用ノードからドロップされていないので、このチャンネルが第２の分散補償用ノードの挿入ポート６に提供されるときは、図示のように光サーキュレータ９のローカルなドロップポート１１へ向けて反射される。この実施例では、チャープしたファイバグレーテングの反射率は、ドロップしたチャンネルがクロストークにより同じ波長の他のチャンネルの性能を劣化させないことを確実とするのに、十分なものである。
２チャンネルと３チャンネル分散補償用ノードでドロップと挿入の両方の機能を実現するものについてのスイッチ状態を書き留めた真理値表が表１と表２とにそれぞれ示されており、ここでは波長ルート決定が論理的に示されている。
ここで“０”は透過（伝送）“１”は反射（ドロップ）であり、スイッチ設定は論理的に“０”がバーであり、“１”がクロスである。
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上の表から次のことが求められる。
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したがって、Ｎ波長（チャンネル）のスイッチｎに対しては：
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これはスイッチ構成がドロップ及び挿入構成で波長の任意の数に対して決められるようにしている。
図５は分散補償とドロップ及び挿入機能を２チャンネル伝送ライン内で実施するためのシステムの構成図を示す。このシステムは網ノード（管理）制御器１２とＸＯＲ論理アレイ１３と分散補償ノード１４で光入力１５、入出力１６、ドロップポート１７と挿入ポート１８とを有するものとを含んでいる。網管理制御器１２は分散補償用ノード１４内のスイッチＳ1−Ｓ3の状態をＸＯＲ論理アレイ１３を介して制御する。チャンネル１（λ1）もしくはチャンネル２（λ2）への入力を論理アレイ内で論理“１”に設定することはこのチャンネルがドロップポート１７へ落ちることを意味している。ＸＯＲ論理アレイ１３のチャンネル０（λ0）とチャンネル３（λ3）とはそれぞれ“１”と“０”とに保たれて、必要とされるスイッチ設定を実行する。
図６はこの発明の第２の例を示し、ここでは分散補償用ノードが単一の多点スイッチ１９と多数のチャープしたファイバグレーテング２０とによって形成されている。適当なスイッチの例は、商品名JDS Fitel SGシリーズＭ×Ｎ単一モードマトリックススイッチとして販売されている。図示のように、各ファイバグレーテング２０の出力は多点スイッチ１９内部で後段のスイッチング素子の入力に接続されている。スイッチング素子の各々の入力はスイッチング素子のいずれかの出力に選択的に接続可能であり、要求される分散補償といずれものドロップと挿入機能を実行するようになる。
光サーキュレータ２１が第１のスイッチング素子の入力に接続されており、それによって光入力２２とドロップポート２３とが用意されている。さらに光サーキュレータ２４は光出力２５を作る。第６のスイッチング素子の出力は挿入ポートを用意する。
図７はスイッチの状態を示し、この動作は分散補償を光入力２２で受けた４つのチャンネルに対して実行し、チャンネル２と４をドロップしている。
このスイッチ状態が選ばれて、チャープしたファイバグレーテングＦ2とＦ4とが第１の光路内にあるようにする。チャンネル２と４とはこの第１の光路内で分散補償されて、ドロップポート２３へ反射される。残りのチャンネルはこれらのグレーテング中を乱れを生じないで通過し、第２の光路へ循環され、そこにはチャープしたファイバグレーテングＦ1とＦ3が含まれていて、そこでチャンネル１と３とがそれぞれ分散補償されて光出力２５へ向けて反射される。この発明の第１の例として、もし必要であれば、チャンネル２と３とが第２の伝送ラインから挿入ポート２６に導入でき、多重化動作が実行される。ここでもまた前にドロップされたことのないチャンネルが挿入ポート２６で導入されると、それが対応するチャープしたファイバグレーテング２０によって反射されて、挿入ポート２６へ戻る。
図８は光入力２２で受けた４つのチャンネル全部の分散補償と、チャンネル３に関するドロップ動作とを示す。
図９は光入力２２で受けた４つのチャンネル全部の分散補償と光出力ポート２５への全４チャンネルの伝送とを示す。
図１０はこの発明の第３の例を示し、これは添付の図６ないし１０の図面を参照して記述した第２の例の多点スイッチ構造の拡張である。この第３の例では、ドロップポート２３と出力ポート２５とに加えて、第２と第３の光サーキュレータ２７と２８とがそれぞれドロップポート２９と３０として用意されている。これが分散補償用ノードに複数の他の伝送ラインに向けてチャンネルをドロップできるようにし、光網をまたいだルート決定を可能としている。
図１１はスイッチ状態を示し、この状態の動作は光入力２２で受けた４つのチャンネルの各々に対して分散補償を実行し、ドロップポート２３からチャンネル２（λ2）をドロップし、ドロップポート２９からチャンネル４（λ4）をドロップし、また光出力２５からチャンネル１（λ1）とチャンネル３（λ3）とを送るものである。ここでもまた、挿入ポート２６は他の伝送ライン（図示せず）からのチャンネルを多重化するようにされている。この例では、ドロップポート３０は使用されていない。
示してあるように、図１１の分散補償用ノード内でのスイッチ状態はチャープしたファイバグレーテングＦ2が第１の光路内にあり、チャープしたファイバグレーテングＦ4が第２の光路内にあり、チャープしたグレーテングＦ1とが第３の光路内にある。ある特定の光路内の１又は複数のチャープしたファイバグレーテングのいずれかにチャンネルが同調していると、関連のチャープしたファイバグレーテングによって反射されて、光サーキュレータのいずれかでスイッチング素子を経てその光路の１又は複数のファイバグレーテングに接続されているものに向けられる。光路内のチャープしたファイバグレーテングを通り乱れなく送られるチャンネルは次の光路へ循環される。このやり方で、受信したチャンネルのすべてが分散補償用ノード内を循環されて、チャンネルのすべてがチャープしたファイバグレーテングに到達し、また光出力がドロップポートへ反射されるかがスイッチの状態で決められるところに従って行なわれるまで続く。
【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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