(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのノードの間に結合された単一の光媒体を通じて光信号を双方向伝送するためのシステムであって、このシステムが第一の方向に伝搬する信号に対する第一の光伝送バンドおよび第二の方向に伝搬する信号に対する第二の光伝送バンドを利用し、このシステムが：
前記２つのノードの第一番目のノードにて、前記単一の光媒体と結合するための入力ポート、出力ポートおよび双方向入／出力ポートを含む少なくとも第一の結合器／分離器ユニット、および第一の結合器／分離器ユニット内の前記各ポートに結合された第一の光フィルタを含み、この光フィルタが前記入力ポートから入り、前記双方向入／出力ポート上に出る前記第一のバンドの光信号を実質的に透過し、前記双方向入／出力ポートから入り、前記出力ポート上に出る信号を実質的に反射し；
このシステムがさらに
前記２つのノードの第二番目のノードにて、前記単一の光媒体と結合された入力ポート、出力ポートおよび双方向入／出力ポートを含む少なくとも第二の結合器／分離器ユニット、および第二の結合器／分離器ユニット内の前記第二の結合器／分離器ユニットの各ポートに結合された第二の光フィルタを含み、この第二の光フィルタが前記入力ポートから入り、前記双方向入／出力ポート上に出る前記第二のバンドの光信号を実質的に透過し、前記双方向入／出力ポートから入り、前記単一方向出力ポート上に出る信号を実質的に反射することを特徴とするシステム。
【請求項２】
単一の光ファイバを通じて光信号を双方向伝送するためのシステムであって、このシステムが前記光ファイバにて互いに結合された少なくとも２つのノードを含み、このシステムがたった２つの異なる光伝送バンドを利用し、これら２つのバンドの一方が前記光信号を２つの方向の一方に伝送するために用いられ、前記２つのバンドの他方が前記光信号を反対の方向に伝送するために用いられ、このシステムが：
少なくとも第一および第二の結合器／分離器ユニットを備え、少なくとも一つの結合器／分離器ユニットが前記２つのノードのおのおのの所に配置され、前記各結合器／分離器ユニットが前記単一の光ファイバと結合するための入力ポート、出力ポートおよび双方向入／出力ポート、および結合器／分離器内の前記各ポートに結合された前第一の光フィルタを含み、前記各結合器／分離器ユニットが前記入力ポートから入る光信号を前記フィルタを通じて前記双方向入／出力ポートに向ける機能、および前記双方向入／出力ポートから入る光信号を前記フィルタから前記出力ポートに向けて反射する機能を持ち；
前記第一の結合器／分離器ユニット内の光フィルタが、前記２つのバンドの第一のバンド内の光信号を実質的に透過し、反対方向に伝搬する前記第二のバンド内の光信号を実質的に反射し；
前記第二の結合器／分離器ユニット内の光フィルタが、前記第二のバンド内の信号を実質的に透過し、反対方向に伝搬する前記第一のバンド内の光信号を実質的に反射し；
前記第一と第二の結合器／分離器ユニットが前記双方向伝送システム内で前記第一と第二の結合器／分離器のペアが組み合わせて用いられるようなやり方にて交互に結合され、前記結合器／分離器ユニットの前記双方向ポートが互いに結合されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
さらに、少なくとも一つの中間ノードを備え、この中間ノードが：
少なくとも一つの第一の結合器／分離器ユニットと少なくとも一つの第二の結合器／分離器ユニット；および
少なくとも第一と第二の光増幅器を含み、前記第一の結合器／分離器ユニットの出力ポートが前記第一の光増幅器を通じて前記第二の結合器／分離器ユニットの入力ポートに結合され、前記第二の結合器／分離器ユニットの出力ポートが前記第二の光増幅器を通じて前記第一の結合器／分離器ユニットの入力ポートに結合されることを特徴とする請求項１あるいは２記載のシステム。
【請求項４】
前記システム内のエンドノードが第一あるいは第二の結合器／分離器ユニットを含み、前記エンドノードがさらに、受信された波長を前記２つの異なる伝送バンドの一つの波長に変換するための第一のセットの一つあるいは複数の光トランスレータユニットを含み、前記光トランスレータユニットが光マルチプレクサユニットに結合され、前記光マルチプレクサユニットが前記結合器／分離器ユニットの入力ポートに結合され；
前記結合器／分離器ユニットの出力ポートが光デマルチプレクサユニットに結合され、前記光デマルチプレクサユニットが前記２つの伝送バンドの他方の波長を受信波長に変換するための第二のセットの光トランスレータユニットを含むことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記エンドノードがさらに、前記マルチプレクサの出力と前記結合器／分離器ユニットの入力ポートの間に結合された第一の光増幅器、および前記結合器／分離器ユニットの出力ポートと前記デマルチプレクサの入力との間に結合された少なくとも一つの光増幅器を含むことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第一と第二の結合器／分離器ユニットの各々に含まれる前記第一のフィルタが薄膜広帯域フィルタから成ることを特徴とする請求項１あるいは２記載のシステム。
【請求項７】
前記Ｃ−バンドおよびＬ−バンドフィルタが、１．３〜１．７ｄＢなるレンジ内の透過挿入損失、および０．３〜０．９ｄＢなるレンジ内の反射挿入損失を含むことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記伝送バンドが、Ｌ−バンド／Ｃ−バンド、Ｃ−バンド／Ｓ−バンド、Ｃ１バンド／Ｃ２バンド、およびＳ−バンド／Ｌ−バンドから成る一群から選択されることを特徴とする請求項１あるいは２記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも２つのノードの間に結合された単一の光ファイバを通じて光信号を双方向に伝送するための方法であって、この方法がたった２つの異なる光伝送バンドを利用し、これら２つのバンドの一つが前記光信号を２つの方向の一方に伝送するために用いられ、前記２つのバンドの他方が前記光信号を反対の方向に伝送するために用いられ、この方法が：
少なくとも第一および第二の結合器／分離器ユニットを設けるステップを含み、前記２つのノードのおのおのの所に少なくとも一つの結合器／分離器ユニットが配置され、前記各結合器／分離器ユニットが前記単一の光ファイバと結合するための入力ポート、出力ポートおよび双方向入／出力ポート、並びに前記結合器／分離器内の前記各ポートに結合された光フィルタを含み、前記各結合器／分離器ユニットが前記入力ポートに入る光信号を前記フィルタを通じて前記双方向入／出力ポートに向ける機能、および前記双方向入／出力ポートに入る光信号を前記フィルタから前記出力ポートに向けて反射する機能を持ち；
前記第一の結合器／分離器ユニット内の光フィルタが、前記２つのバンドの第一のバンド内の光信号を実質的に透過し、反対方向に伝搬する前記第二のバンド内の光信号を実質的に反射し；
前記第二の結合器／分離器ユニット内の光フィルタが、前記第二のバンド内の信号を実質的に透過し、反対方向に伝搬する前記第一のバンド内の光信号を実質的に反射し；この方法がさらに
前記第一と第二の結合器／分離器ユニットを前記双方向伝送システム内で前記第一と第二の結合器／分離器のペアが組み合わせて用いられる態様にて交互に結合するステップを含み、前記結合器／分離器ユニットの前記双方向ポートが互いに結合されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記伝送バンドがＬ−バンド／Ｃ−バンド、Ｃ−バンド／Ｓ−バンド、Ｃ１バンド／Ｃ２バンド、およびＳ−バンド／Ｌ−バンドから成る一群から選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、光通信システム、より詳細には、単一の光ファイバを通じて通信を提供するための光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単一の光ファイバを通じて双方向に伝送することが可能な従来の技術の双方向光通信システムは、典型的には、通信トラヒックを分離し、複数の波長を用いて分配するために波長分割多重方式を採用する。単一ファイバ双方向光通信の一つの従来の技術による方法は、波長インタリービング方式を採用し、この方式においては、第一の方向に伝搬する波長が第二の方向に伝搬する波長とインタリーブされる。例えば、λ１、λ３、λ５等として表される増分波長が第一の方向に伝搬し、同一のスペクトルバンド内を波長λ２、λ４、λ６等が第二の方向に伝搬するように設定される。
【０００３】
双方向通信のもう一つの形態においては、関連する波長の複数のサブバンドあるいはブロックがインタリーブされる。例えば、波長λ１−４は第一の方向に伝搬し、波長λ５−８は第二の方向に伝搬し、波長λ９−１２は第一の方向に伝搬し、波長λ１３−１６は第二の方向に伝搬するように設定される。上述の各ケースにおいて、利用される波長の全ては、同一の周波数バンド、例えば、Ｃ−バンド内のものである。これらの各方式は、複数の波長を処理するために、各サブバンド内に複数のフィルタを採用する。複数のフィルタが存在する結果として、比較的大きな総信号損失が発生することとなる。もう一つの結果として、複数のフィルタ内の損失は、各方向に対して、たった一つのサブバンドに対してしか最適化できないという問題も生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、波長／周波数のより広いバンドに渡って信号損失を低減できるシステムに対する必要性が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による双方向光伝送システムは、ｘ個の光チャネルをｎ個のノードを通じて輸送する能力を有する。このシステムは、ｘ個のチャネルを各ノードを順番に接続する単一のファイバを通じて輸送する。このシステムでは、たった２つの光伝送バンドのみが用いられるために、長所として、これら２つのバンド内の信号の分離における損失を最小限に押さえることができる。システム内でのこれら２つの方向の光伝送は、方向が分離されることに加えて、スペクトル（波長／周波数）的にも分離される。２つのみのバンドが利用されるために、各ノードにおいてこれら信号を結合および分離するために、低損失広帯域薄膜光フィルタを利用することが可能となる。信号のさらなる処理は、必要に応じて、単方向要素、例えば、マルチプレクサ、デマルチプレクサおよび増幅器内で行なわれる。これら２つの別個のバンド内の光フィルタを交互に配列する方式が選択され、これによって、システム全体としての光性能が最大化され、挿入損失が著しく低減される。
【０００６】
本発明の一つの実施例においては、システム内の各中間ノードの所に、光信号の第一のバンドに対する伝送（透過）フィルタが第一のバンドに対する光増幅器の出力と双方向ファイバとの間に用いられる。このフィルタの反射ポートは、双方向ファイバからの第二のバンド内の反対方向に伝搬する信号を第二のバンドに対する光増幅器に向けて運ぶために用いられる。各中間ノードの所では、さらに第二の光バンドに対する光伝送（透過）フィルタが、第二のバンドに対する光増幅器の出力と双方向ファイバとの間に用いられる。第二のバンドに対すフィルタの反射ポートは、双方向ファイバからの第一のバンド内の入力信号を第一のバンドに対する光増幅器に運ぶために用いられる。システム内の各ノードは、これら伝送フィルタの適当な一つのみを備える。これらフィルタを交互に配列して使用する長所として、システム内の全てのノードの所で、伝送の両方向に対して、最適な信号性能が達成されると同時にフィルタリング要素からの挿入損失も最小限に押さえられる。
【０００７】
本発明のより完全な理解が本発明の以下の詳細な説明を図面を参照しながら読むことで一層明らかになるものである。図面中、類似の要素は類似の参照番号によって示される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による双方向ファイバ伝送システム１０の一つの実施例を示す。システム１０は異なる位置の第一のエンドノード１２と第二のエンドノード１４の間でｘ個のチャネルを輸送する。図示するように、中間ノード、すなわち中継器ノード１６が第一のエンドノード１２と第二のエンドノード１４との間に結合される。理解できるように、これら２つのエンドノード間の信号路内には、適当な光伝送レベルを維持するために任意の数の中間ノードを結合することができる。こうして、一つの完全な双方向ファイバ伝送システムは全体でｎ個のノードを含む。これも理解できるように、中間ノードは単に中継器タイプのノードのみでなく、ペアのエンドノードや光追加／脱落ノードから成ることも考えられる。原理的には、エンドノード１２、１４は同一の局内に配置され、トラヒック（構造）は、これらの間で、単に単純に線形接続されたノードの連鎖ではなく、一つの完全な環状システムが形成されるようなやり方にて接続される。これらの各ノードの間には、システムを通じて伝送される双方向信号を運ぶための光ファイバ１８が結合される。
【０００９】
本発明においては、長所として、たった２つの伝送バンド、例えば、一方の方向における"Ｃ"バンドと他方の方向における"Ｌ"バンドが用いられるために、これら２つのバンド内の信号の分離における損失を最小限に押さえることができる。当業者においては周知のように、Ｃ−バンドは通常１５３０〜１５６３ｎｍのレンジ内の波長を含み、Ｌ−バンドは通常１５７３〜１６１０ｎｍのレンジ内の波長を含む。エンドノード１２、１４間のファイバ１８上の２つの方向の光伝送は、方向性分離に加えて、スペクトル（波長／周波数）的にも分離される。２つのみのバンドが用いられるために、各ノードの所で信号を結合および分離するために低損失広帯域薄膜光フィルタを利用することが可能になる。信号のさらなる処理は、必要に応じて、単方向要素、例えば、マルチプレクサ、デマルチプレクサおよび増幅器内で行なわれる。図１に示すように、Ｃ−バンドは、第一のエンドノード１２から第二のエンドノード１４に向かって伝搬し、Ｌ−バンドは第二のエンドノード１４から第一のエンドノード１２に向かって伝搬する。
【００１０】
第一のエンドノード１２の所で、任意の個数ｘの光トランスレータユニット２０が、ｘ個の対応する波長チャネルから入り信号を受信する。光トランスレータユニット２０（ＯＴＵ）は、入り波長（典型的には１３１０ｎｍ）をＣ−バンド内の適当な（典型的には１５３０ｎｍ〜１５６３ｎｍなるレンジ内の）波長に翻訳（変換）する。ＯＴＵ２０は、光マルチプレクサユニット２２に結合され、光マルチプレクサユニット２２は光増幅器ユニット２４に結合される。これらＣ−バンド信号は、光マルチプレクサ２２によってスペクトル的に結合され、次に、光増幅器２４を介して増幅される。光増幅器２４の出力は、図面中、"ＣＯＭＳＥＰ"として示される結合器／分離器ユニット３０の入力ポート２６に結合される。この名前が意味するように、ＣＯＭＳＥＰ３０は、第一の方向に伝搬する光信号を結合し、第二の方向に伝搬する光信号を分離する。図示するように、ＣＯＭＳＥＰ３０は、単一バンド入力ポート２６、単一バンド出力ポート２８、および双方向入／出力ポート３２を含む。単一バンドポート２６、２８は、単一方向に伝搬する所定の信号バンドの光信号に対する入／出力（ポート）として機能する。加えて、ここでは、単一バンド入／出力ポートとして言及されるが、これら用語は、これらポート自体を特定の構造に制限する意図で用いられるものではないことに注意する。つまり、これらポートの名称は、単に、システム１０内を流れる信号流の優勢的な方向を明らかにするために用いられるものである。内部的には、第一のエンドノード１２のＣＯＭＳＥＰユニット３０は、Ｃ−バンド透過（伝送）フィルタ３４を備える。Ｃ−バンド透過フィルタを備えるＣＯＭＳＥＰは、以下の説明においては、"Ｃ−バンドＣＯＭＳＥＰ"と呼ばれる。後に説明するように、Ｃ−バンドフィルタ３４は、Ｃ−バンド信号を、低挿入損失にて、ＣＯＭＳＥＰ３０の双方向入／出力ポート３２に伝送することを可能にする。
【００１１】
理解できるように、Ｃ−バンドとD−バンド信号の両方とも、ＣＯＭＳＥＰ３０の双方向入／出力ポート３２の所および各エンドノードを接続するファイバ１８内に存在する。Ｃ−バンド信号は、共通のファイバ１８上を、第一のエンドノード１２から中間ノード１６を通じて第二のエンドノード１４へと伝搬する。第一のエンドノード１２の所では、双方向入／出力ポート３２上に到着するＬ−バンド信号は、ＣＯＭＳＥＰ３０のＣ−バンド透過フィルタ３４から反射され、単一バンド出力ポート２８から出力される。第一のＣＯＭＳＥＰ３０の単一バンド出力ポート２８は、Ｌ−バンド光増幅器３６に結合され、Ｌ−バンド光増幅器３６は光デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）３８に結合される。Ｌ−バンド信号は、光増幅器３６によって増幅され、次に、デマルチプレクサ３８によってスペクトル的に分離される。Ｃ−バント用光トランスレータユニット（ＯＵＴ）の機能とは逆に、Ｌ−バンド用光トランスレータユニット４０は光デマルチプレクサ３８の出力に結合され、これによってＬ−バンド信号は元の公称波長（典型的には１３１０ｎｍ）に変換される。
【００１２】
第一の中継器ノード１６は、第一のエンドノード１２の双方向入／出力ポート３２に結合される。図示するように、中継器ノード１６は、（おのおのＬ−バンドに対して一つと、Ｌ−バンドに対して一つの）２つの結合器／分離器ユニット（ＣＯＭＳＥＰ）４２、４４、および２つの光増幅器４６、４８を含む。第一のエンドノード１２のＣＯＭＳＥＰ３０と同様に、中継器ノード１６の各ＣＯＭＳＥＰ４２、４４は、それぞれ、双方向入／出力ポート５０、５１、単一バンド入力ポート５２、５３、および単一バンド出力ポート５４、５５を備える。第一のエンドノード１２のＣ−バンド透過フィルタ３４を備えるＣＯＭＳＥＰ３０は、中継器ノード１６のＬ−バンド透過フィルタ５６を備えるＣＯＭＳＥＰ４２に結合される。Ｌ−バンド透過フィルタを備えるＣＯＭＳＥＰは、以降の説明においては、"Ｌ−バンドＣＯＭＳＥＰ"と呼ばれる。後に説明するように、各後続ノードのＣＯＭＳＥＰユニット内に、単一バンド用のＣ−バンド透過フィルタとＬ−バンド透過フィルタを交互に配列するやり方を用いると、長所として、フィルタに対する挿入損失が低減される。
【００１３】
当業者においては理解できるように、２つのエンドノード間の距離に依存して、第一のエンドノード１２と第二のエンドノード１４との間に任意の数の中継器を配置することができる。第二のエンドノード１４は、本質的に、第一のエンドノードと相補的な構造を持つ。つまり、第一のエンドノード１２のＣＯＭＳＥＰ３０がＣ−バンド透過フィルタ３４を持つのに対して、第二のエンドノード１４のＣＯＭＳＥＰ６０はＬ−バンド透過フィルタ６２を持つ。同様に、光増幅器、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、および光トランスレータユニットは、全て他方のバンド波長に対して適合化される。第二のエンドノード１４は、Ｌ−バンド用ＣＯＭＳＥＰ６０の双方向入／出力ポート６４を通じて双方向ファイバ１８に結合される。第二のエンドノード１４内のＬ−バンドＣＯＭＳＥＰ６０の単一バンド出力ポート６８は、光増幅器７２に結合され、光増幅器７２は光デマルチプレクサ７４に結合される。Ｃ−バンド用光トランスレータユニット７６が光デマルチプレクサ７４の出力に結合され、これによって光デマルチプレクサ７４の出力が公称の１３１０ｎｍ波長に戻される。
【００１４】
第二のエンドノード１４の入力側には、入り波長をＬ−バンド内の適当な波長に変換するための光トランスレータユニット（ＯＴＵ）７８が設けられる。図示するように、ＯＴＵ７８は光マルチプレクサ８０と光増幅器８２に結合される。光増幅器８２は、第二のエンドノード１４のＬ−バンドＣＯＭＳＥＰ６０の単一バンド入力ポート７０に結合される。
【００１５】
以上、双方向伝送システム１０の基本構造について説明したが、以下では本発明の動作についてより詳細に説明する。第一のエンドノード１２から開始し、入り波長、例えば、１３１０ｎｍは、光トランスレータユニット２０（ＯＴＵ）に入り、Ｃ−バンド（例えば、１５３０ｎｍ〜１５６３ｎｍ）内の適当な波長に翻訳される。これらＣ−バンド信号は、光マルチプレクサ２２内によってスペクトル的に結合され、光増幅器２４をによって増幅される。次に、これらＣ−バンド信号は、ＣＯＭＳＥＰ３０の単一バンド入力ポート２６を通じて、Ｃ−バンド透過光フィルタ３４に送られる。Ｃ−バンド透過光フィルタ３４は、これらＣ−バンド信号を、双方向ポートに、低挿入損失にて伝送する。Ｃ−バンド用のＣＯＭＳＥＰ３０に関しては、今日、全ての動作条件の下で最悪の場合で、１．７ｄＢなる挿入損失、ここに指定される一例としての目標周波数における典型的な性能（条件）に対しては、１．３ｄＢなる挿入損失のフィルタが入手である。この損失は、１．５ｄＢなる伝送損失、および２つのコネクタに対する約０．２ｄＢなる損失に基づいて計算されたものである。上述のような特性のフィルタは、JDS Uniphase of San Jose,California、およびE-TEK Dynamics,Inc. of San Jose,Californiaなどの供給業者から市販されている。
【００１６】
Ｃ−バンド信号は第一のエンドノード１２から共通のファイバ１８を通じて中間ノード１６に伝搬する。Ｃ−バンド信号の幾らかの部分は、共通のファイバ内で、不完全なスプライス、貧弱なコネクタ、あるいは非線形ファイバ特性などの様々な原因に起因して方向を変える。ただし、方向を変えて第一のエンドノード１２に戻るこれら反射Ｃ−バンド信号の殆どはＣＯＭＳＥＰ３０のＣ−バンドフィルタ３４によって双方向ポート３２から単一バンド入力ポート２６に向けられ、用いられる光フィルタの性能によって決定される最小レベルの信号がのみ双方向ポート３２から出力ポート２８に向けられる。例えば、上述のフィルタ要素は、このパラメータに対して、−１５ｄＢあるいはそれ以上の最悪の場合の性能を達成する。光増幅器３６およびデマルチプレクサ３８の最悪の場合のスペクトル性能と合わせた場合、反射されるＣ−バンド信号を妥当なレベルに維持するために、追加のスペクトルフィルタリングは必要とされない。
【００１７】
中継器ノード１６の所では、第一のエンドノード１２からのＣ−バンド信号は、双方向ポート５０を通じてＬ−バンドＣＯＭＳＥＰ４２に入る。ＣＯＭＳＥＰ４２は、Ｌ−バンド透過フィルタ５６を備え、従って、図示するように、Ｃ−バンド信号は、Ｌ−バンド透過フィルタから、最小の挿入損失にて、反射される。この用途に対するＬ−バンド透過フィルタは、あらゆる動作条件の下で、最悪の場合の挿入損失が０．９ｄＢ、典型的には、０．３〜０．５ｄＢなる性能のものが入手できる。この損失は、０．７ｄＢの伝送損失、および２つのコネクタに対する約０．２ｄＢなる損失に基づいて計算されたものである。Ｃ−バンド信号は、次に、光増幅器４６にて増幅され、その後、Ｃ−バンドＣＯＭＳＥＰ４４の入力ポート５３に向かう。Ｃ−バンド信号は、この中継器ノード１６から、システム内の次のノードに類似のやり方にて伝搬する。
【００１８】
最後の中継器ノード内のＣ−バンドＣＯＭＳＥＰの出力ポートから出たＣ−バンド信号は、自身の双方向ポート６４を通じて第二のエンドノード１４内のＬ−バンド用ＣＯＭＳＥＰ６０内に入る。図示するように、これらＣ−バンド信号は出力ポート７２に向かって、ここでも最小の挿入損失にて反射される。ＣＯＭＳＥＰ６０は光増幅器７２に結合され、光増幅器７２は出マルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ  Ｃｎ）７４に結合される。その後、これらＣ−バンド信号は光増幅器７２によって増幅され、その後、デマルチプレクサ７４によってスペクトル的に分離される。これらＣ−バンド信号は、その後、ＯＴＵ（ｃｎ１〜ｃｎｘ）を用いてスペクトル的に元の公称波長（典型的には１３１０ｎｍ）に変換される。
【００１９】
Ｃ−バンド信号と同様な仕方で、第二のエンドノード１４内のＬ−バンドＯＴＵ７８に入る公称波長（典型的には１３１０ｎｍ）入力信号は、適当なＬ−バンド（典型的には、１５７３ｎｍ〜１６１０ｎｍなるレンジの）波長に翻訳される。これら信号は、次に、Ｃ−バンド信号との関連で上で説明したのと類似のやり方にて、第二のエンドノード１４から第一のエンドノード１２に伝搬する。第一のエンドノード１２の所では、これらＬ−バンド信号はＣＯＭＳＥＰ３０内のＣ−バンドフィルタ３４から反射される。次に、これらＬ−バンド信号は、光増幅器３６によって増幅され、その後、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸＬｌ）３８によってスペクトル的に分離される。これらＬ−バンド信号は、次に、ＯＴＵユニット（１１１〜１１ｘ）４０を用いて元の公称波長（典型的には１３１０ｎｍ）に変換される。
【００２０】
本発明との関連で説明されるようにＣ−バンド透過フィルタとＬ−バンド透過フィルタを交互の使用するやり方は、システム全体から見たとき、幾つかの重要な長所を持つ。最も明白な長所は、ノード間の双方向伝送を単一ファイバを用いて行なえることである。こうすることで、２つの網要素間の双方向接続を形成するために要求されるファイバを多くのシステムにおいて現在行なわれているやり方と比較して半分に低減することができる。理解できるように、これは顧客にとって非常に大きなコストの削減となる。
【００２１】
さらに、説明のように本発明に従ってこれら２つのフィルタを交互に配置して用いた場合、各ノードの所で、低レベルの入力信号を、最小限の光信号挿入損失にて分離することが可能となる。これは、伝送の両方向に対して言えることであり、これは、上述のように２つのフィルタを交互に配置することで達成される直接的な効用である。図１からわかるように、第一のエンド１２から第二のエンドノード１４に伝搬するＣ−バンド信号は常にＬ−バンドＣＯＭＳＥＰ内の反射経路を用いて分離される。同様にして、第二のエンドノード１４から第一のエンドノード１２に伝搬するＬ−バンド信号は常にＣ−バンドＣＯＭＳＥＰ内の反射経路を用いて分離される。バンドの分離点における挿入損失を最小限に押さえることは、分離点における追加の挿入損失はシステムレベルでの光電力予算内で回復することが困難であることから、非常に重要である。この困難さは、最近のリアルタイムシステムでは、ファイバ１８内に発射される光信号に対してますます高い電力レベルが用いられるようになっており、より高い電力レベルが用いられた場合、システムのノード間の光ファイバ内に信号劣化を招く望ましくない非線形効果がより多く発生することによる。このたため、ファイバ１８内への信号発射の電力レベルには制限があり、追加の分離損失を補償するために、電力レベルを増加することは許されない状況にある。
【００２２】
説明のようにフィルタを交互に配列するやり方を用いると、発射側フィルタの所での挿入損失をより高い電力の光増幅器出力を用いて、外部のファイバプラント内での非線形光電力ペナルティを招くことなく、回復することが可能となる。これは、光増幅器の出力とＣＯＭＳＥＰの入力との間で用いられるファイバの長さが短く、このため、より高い電力に起因して発生するＣＯＭＳＥＰの損失を押さえるための光電力ペナルティは微々たるものとなるためである。
【００２３】
システムの光電力予算は、実現されるシステムの光信号対雑音比に直接影響を与えるために、光トランスレータユニット間の最大距離を決定する際の非常に重要なパラメータとなる。典型的なシステムにおいては、信号を再生成するために用いられるべき光トランスレータユニットまでのスパンの数を二倍（＋３ ｄＢ）にするためには、スパン当たりのノイズ寄与を半分（−３ ｄＢ）に低減することを要求される。本発明によるシステムは、同等な双方向システムと比較して、光電力予算面で、０．８ｄＢ〜４ｄＢだけ有利である。この長所は、双方向システムが遭遇する特定の制約に依存して、許されるスパン損失を増加するために用いることも、信号再生間のスパンの最大数を増加するために用いることもできる。
【００２４】
この最小分離損失を達成するためには、たった２つのバンドのみを使用することが必要となる。こうして、各バンドは、チャネルの最大数をサポートするのに十分に広い帯域幅を持つことが必要となる。今日の実用システムでは、各バンド内に３〜４ＴＨｚのスペクトルをカバーするチャネルを提供することができる。ここで用いられる波長の選択は、例えば、増幅要素に対して利用可能な技術、および約１５６５ｎｍにおいて最小のファイバ損失を与えるファイバの伝送損失特性に依存する。こうして、システムのノード間のファイバに対して、この２つのバンド内の損失は概ね等しくされる。本発明は、Ｃ−バンドとＬ−バンド内の波長に対して用いるものとして説明されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の波長のバンドを用いることもできる。例えば、水分損失ピークが除去されたファイバ上での１３００ｎｍ〜１５３０ｎｍの間（"Ｓ"−バンド）のより多くのバンドも直ぐに実用的となることが予測される。これらバンドは、チャネルに対して望ましい光分散特性を持つ一方で、あまり高過ぎる損失特性は持たず、現在の非零分散シフトファイバと比較して、より高い発射電力に対してより強い。ただし、理解できるように、単一方向光要素の光特性については特定の用途に応じて修正する必要がある。
【００２５】
本発明のもう一つの長所は、Ｌ−バンドとＣ−バンドが典型的には約１１ｎｍなる光帯域幅だけ分離される点にある。このように広く分離されたバンドを用いた場合は、（小さな波長オフセットの場合に発生し、元の信号方向と反対方向に伝搬する）誘導ブリユアン散乱はもはやペナルティに寄与することはなくなる。これは、ＣＯＭＳＥＰユニット内の光フィルタの方向性（指向性）特性によるもので、信号の方向を操作するための他の手段、例えば、光サーキュレータを用いて達成することは不可能である。こうして、これらバンドを、互いに十分に隔離（分離）することが可能となる。
【００２６】
図面に示すような低損失単一バンド反射フィルタを使用する場合、これに伴って、個々のバンド要素、例えば、光増幅器、マルチプレクサおよびデマルチプレクサの設計についても、他のバンド信号の非理想的な漏れによって所望のバンド信号が劣化されないような配慮が必要となる。例えば、光増幅器は、反対方向に伝搬するバンド信号の排除が最適となるように選択することが必要となる。ただし、一般には、本発明に用いるための個々のバンド要素、例えば、光増幅器、マルチプレクサおよびデマルチプレクサは、当業者においては容易に考えられるソースから普通に入手できるものから選択することができる。
【００２７】
本発明は、加えて、各バンド内の信号が反対方向に伝搬するために、一方の信号が他方の信号と遭遇する時間が相対的に速くなり、これら２つのバンド内の信号の相互作用がその分だけ低減され、システム全体としての性能が向上するという追加の長所をもつ。このため、あるタイプの非線形信号劣化、例えば、光信号のラマン結合に起因して光受信機内で発生するノイズに対して割当てなければならないシステムマージンを最小限に押さえることが可能となる。
【００２８】
加えて、システム内の任意の接続の所で、総光電力が等価な単方向伝搬と比較して約２なるファクターだけ低減される。このため、このシステムでは、より高い性能を、様々な危険レベルに直ぐに遭遇することなく、実現することができる。例えば、１５００〜１６５０ｎｍなるレンジにおいて５０ｍＷ（約＋１７ｄＢｍ）を超える断面電力レベルを持つシステムでは、ハザードレベル３Ａ定格を維持するためには、自動電力停止手法を用いる必要がある。光電力が増加するとこれに比例して停止が完了するまでに許される時間は短くなる。こうして、本発明の方法では、２つのバンド内のシステムの総発射電力を同一とした場合、従来の技術のほぼ二倍の停止時間が許される。このために、他のサブシステム内で要求される設計要件が緩和される。加えて、ある事象（例えば、ファイバ接続の切断）が、ファイバ端の故障をトリガしたり、さらには逆方向に増幅器（光電力のソース）に至るまでファイバ全体を破壊させるような場合、ファイバに対する物理的配慮が必要となる。これら破壊的効果の幾つかは実用システムによって採用される電力レベルにおいても認められる。他の破壊的効果は、現在商用システムとして開発中のシステムにおいて採用されるレベルにおいて発生することが予想される。本発明によると、システムの総電力を約２なるファクタだけ増加した場合でも、システムは、これら破壊的効果に対する閾値以下で動作することが可能となる。これは、電力の半分がファイバの各端から発射され、この電力が典型的には１０〜１５ｋｍのファイバによって、３ｄＢ（半分）だけ減衰されるためである。ノード間のファイバ長がこの距離を２倍以上超える限り（通常のシステムは８０ｋｍなるノード間隔に設計されるために、これは極めて現実的である）、ファイバの断面内のピーク電力レベルが一端のみからファイバ内に発射される電力レベルを大きく超えることはない。
【００２９】
以上は単に本発明の原理を解説するものであり、当業者においては、ここには明記しなかったが、本発明の原理を具現し、本発明の精神および範囲内に含まれる様々なアレンジメント（方法および装置）が考えられるものである。例えば、上では単に本発明を解説する目的で、Ｃ−バンドとＬ−バンドを用いるものとして説明したが、本発明の範囲内で他のバンドおよびサブバンドを用いることも考えられる。より具体的には、Ｃ／Ｓバンドを含む他のバンド、およびＣ１／Ｃ２サブバンドを含む他のサブバンドを用いることもできる。さらに、単方向要素は単一要素として示されたが、所望の機能を達成するために、複数の要素を用いることもできる。さらに、上で言及された全ての例および条件的言葉使いは、主として読者に本発明の原理、および発明者の概念がいかに当分野の進歩に貢献するかを理解してもらう目的で用いられたものであり、本発明は上で言及された実施例あるいは条件に制限されるものと解されるべきではない。さらに、本発明の原理、特徴および実施例、並びに具体例について述べる全ての記述は、構造および機能上の両方の同等物も含むものと解されるべきである。加えて、これら同等物には現在既に知られている同等物並びに将来開発されるであろう同等物の両方、つまり、構造とは関係なく、同一の機能を遂行する開発されたあらゆる要素が含まれるものである。
【００３０】
クレーム中、指定される機能を遂行するための手段として表現される任意の要素は、その機能を遂行するための任意のやり方、例えば、ａ）その機能を遂行する回路要素の組合せ、あるいはｂ）その機能を遂行するための任意の形式の、従って、ファームウエア、マイクロコードその他を含む、ソフトウエアおよびソフトウエアを実行するための適当な回路を包含するものと解されるべきである。これらクレームによって定義される本発明は、言及される様々な手段によって提供される機能が、クレームによって主張されるやり方にて結合され、一体化される所にある。出願者は、従って示されるものと同等な機能を提供することが可能なあらゆる手段を同等であるものとみなすものである。当業者においては、本発明の原理の多くの他の修正および適用が明らかであるとともに、ここでの教示から明らかになると考えられる。従って、本発明の範囲はクレームによってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による双方向光伝送システムの実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０  双方向ファイバ伝送システム
１２  第一のエンドノード
１４  第二のエンドノード
１６  中間ノード
１８  光ファイバ
２０  光トランスレータユニット（ＯＴＵ）
２２  光マルチプレクサユニット
２４  光増幅器ユニット
２６  単一バンド入力ポート
２８  単一バンド出力ポート
３０  結合器／分離器（ＣＯＭＳＥＰ）ユニット
３２  双方向入／出力ポート
３４  Ｃ−バンド透過フィルタ
３６  Ｌ−バンド光増幅器
３８  光デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）
４０  Ｌ−バンド光トランスレータユニット
６０  結合器／分離器（ＣＯＭＳＥＰ）ユニット
６２  Ｌ−バンド透過フィルタ
６４  双方向入／出力ポート
７６  Ｃ−バンド光トランスレータユニット
８０  光マルチプレクサ
８２  光増幅器
【図１】
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