JPH09105833A - 光信号の櫛形分割システム - Google Patents
光信号の櫛形分割システムInfo
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- JPH09105833A JPH09105833A JP8223821A JP22382196A JPH09105833A JP H09105833 A JPH09105833 A JP H09105833A JP 8223821 A JP8223821 A JP 8223821A JP 22382196 A JP22382196 A JP 22382196A JP H09105833 A JPH09105833 A JP H09105833A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/03—WDM arrangements
- H04J14/0307—Multiplexers; Demultiplexers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で、クロストークが少なく、温度ゆらぎ
の影響を受けにくい、光信号の櫛形分割システムを実現
する。 【解決手段】 本発明の櫛形分割システムは、少なくと
も二つの相互接続された連続するＷＤＭの段を有する。
第１段のＷＤＭは光パスと相互接続される。光パスは、
例えば、光ファイバ、導波路、またはその他の光信号キ
ャリアであり、複数のチャネルをさまざまな波長に有す
るマルチチャネル光信号を伝送する。第１段ＷＤＭは、
適当な光パスを通じて、チャネルの帯域をそれぞれの第
２段のＷＤＭに通信する。各帯域は、少なくとも一つの
別のチャネルによって分離された複数のチャネルを有す
る。各第２段ＷＤＭは、特定の帯域に割り当てられ、光
パスに相互接続される。その各光パスは一つ以上のチャ
ネルを伝送する。第１段ＷＤＭの通過帯域は第２段ＷＤ
Ｍの通過帯域より狭い。
の影響を受けにくい、光信号の櫛形分割システムを実現
する。 【解決手段】 本発明の櫛形分割システムは、少なくと
も二つの相互接続された連続するＷＤＭの段を有する。
第１段のＷＤＭは光パスと相互接続される。光パスは、
例えば、光ファイバ、導波路、またはその他の光信号キ
ャリアであり、複数のチャネルをさまざまな波長に有す
るマルチチャネル光信号を伝送する。第１段ＷＤＭは、
適当な光パスを通じて、チャネルの帯域をそれぞれの第
２段のＷＤＭに通信する。各帯域は、少なくとも一つの
別のチャネルによって分離された複数のチャネルを有す
る。各第２段ＷＤＭは、特定の帯域に割り当てられ、光
パスに相互接続される。その各光パスは一つ以上のチャ
ネルを伝送する。第１段ＷＤＭの通過帯域は第２段ＷＤ
Ｍの通過帯域より狭い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信ネ
ットワークに関し、特に、複数の波長における複数のチ
ャネルを有する光信号を多重化・分離化するマルチチャ
ネル光ファイバ通信システムのための櫛形分割システム
および方法に関する。
ットワークに関し、特に、複数の波長における複数のチ
ャネルを有する光信号を多重化・分離化するマルチチャ
ネル光ファイバ通信システムのための櫛形分割システム
および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の研究開発は、中央局から各住居単
位（例えば加入者の家庭）までおよび住居単位から中央
局まで情報を通信するための光通信ネットワークを実現
することに集中している。いくつかのネットワークアプ
ローチが可能であり、例えば、以下で説明するように、
ポイントツーポイントネットワーク、パワー分割ネット
ワーク、あるいは、波長分割多重ネットワークなどがあ
る。
位（例えば加入者の家庭）までおよび住居単位から中央
局まで情報を通信するための光通信ネットワークを実現
することに集中している。いくつかのネットワークアプ
ローチが可能であり、例えば、以下で説明するように、
ポイントツーポイントネットワーク、パワー分割ネット
ワーク、あるいは、波長分割多重ネットワークなどがあ
る。
【０００３】ポイントツーポイントネットワークでは、
一つ以上の光ファイバが中央局と各住居単位を直接連結
する。このアプローチはおそらく最も直接的かつ単純な
ものである。しかし、明らかに、非常に小さいネットワ
ークでさえ、この解決法には経済的に不利な数の相互接
続、光ファイバ、溝、送信機、および受信機を必要とす
る。
一つ以上の光ファイバが中央局と各住居単位を直接連結
する。このアプローチはおそらく最も直接的かつ単純な
ものである。しかし、明らかに、非常に小さいネットワ
ークでさえ、この解決法には経済的に不利な数の相互接
続、光ファイバ、溝、送信機、および受信機を必要とす
る。
【０００４】パワー分割ネットワークでは、送信機、受
信機、および加入者ループの光ファイバの一部がパワー
スプリッタを用いて多くの住居単位によって共有され、
そのさまざまなものが当業者に周知である。例えば、米
国特許第４，９０４，０４２号にはスターカプラが記載
されており、これは代表的なパワースプリッタ（ＰＳ(p
ower splitter)）である。ある意味では、パワースプリ
ッタは、各住居単位が各信号を受信するように各信号を
複数のファイバに同報する。このネットワークアーキテ
クチャは単純かつ低コストであるが、パワー分割による
大きいパワー損失、タイムシェアリングによる小さい帯
域幅、同報分配による加入者プライバシ保護の悪さ、お
よび、個々の加入者線を十分に診断および試験すること
ができないという点で診断試験能力の低さという欠点が
ある。
信機、および加入者ループの光ファイバの一部がパワー
スプリッタを用いて多くの住居単位によって共有され、
そのさまざまなものが当業者に周知である。例えば、米
国特許第４，９０４，０４２号にはスターカプラが記載
されており、これは代表的なパワースプリッタ（ＰＳ(p
ower splitter)）である。ある意味では、パワースプリ
ッタは、各住居単位が各信号を受信するように各信号を
複数のファイバに同報する。このネットワークアーキテ
クチャは単純かつ低コストであるが、パワー分割による
大きいパワー損失、タイムシェアリングによる小さい帯
域幅、同報分配による加入者プライバシ保護の悪さ、お
よび、個々の加入者線を十分に診断および試験すること
ができないという点で診断試験能力の低さという欠点が
ある。
【０００５】波長分割多重ネットワークは波長分割マル
チプレクサ（ＷＤＭ(wave divisionmultiplexer)）を使
用する。このネットワークでは、特定のチャネル（キャ
リアの波長）が各住居単位に割り当てられる。さらに、
ＷＤＭを利用して、複数のチャネルが単一の光ファイバ
上で多重化され、各住居単位に対応するファイバに分離
化され、中央局と各住居単位の間の仮想的なポイントツ
ーポイント接続が実現される。ＷＤＭ（フィルタあるい
はルータともいう）は当業者に周知であり、一般的に
は、光信号波長を多重化・分離化することが可能な装置
である。一般に、ＷＤＭは通常は受動光ネットワーク
（ＰＯＮ(passive optical network)）すなわち複数の
光パス（光路）を有するデバイスであり、各光パスが、
電気信号処理フィルタのように特定の通過帯域を有する
ものである。この通過帯域は、それぞれの光パスに一つ
または複数の特定の波長のみを通過させ、他はほとんど
排除する。こうして、ＷＤＭは、マルチチャネル光信号
から波長（すなわちチャネル）を分割すること、あるい
は、一つの光パス上の一つのマルチチャネル光信号に複
数の光パスの波長（すなわちチャネル）を結合すること
にために用いることができる。ＷＤＭの例は、C. Drago
ne et al., "Integrated Optics NxN Multiplexer on S
ilicon", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 3, p. 8
96 (1989)、および、米国特許第５，１３６，６７１号
に記載されている。
チプレクサ（ＷＤＭ(wave divisionmultiplexer)）を使
用する。このネットワークでは、特定のチャネル（キャ
リアの波長）が各住居単位に割り当てられる。さらに、
ＷＤＭを利用して、複数のチャネルが単一の光ファイバ
上で多重化され、各住居単位に対応するファイバに分離
化され、中央局と各住居単位の間の仮想的なポイントツ
ーポイント接続が実現される。ＷＤＭ（フィルタあるい
はルータともいう）は当業者に周知であり、一般的に
は、光信号波長を多重化・分離化することが可能な装置
である。一般に、ＷＤＭは通常は受動光ネットワーク
（ＰＯＮ(passive optical network)）すなわち複数の
光パス（光路）を有するデバイスであり、各光パスが、
電気信号処理フィルタのように特定の通過帯域を有する
ものである。この通過帯域は、それぞれの光パスに一つ
または複数の特定の波長のみを通過させ、他はほとんど
排除する。こうして、ＷＤＭは、マルチチャネル光信号
から波長（すなわちチャネル）を分割すること、あるい
は、一つの光パス上の一つのマルチチャネル光信号に複
数の光パスの波長（すなわちチャネル）を結合すること
にために用いることができる。ＷＤＭの例は、C. Drago
ne et al., "Integrated Optics NxN Multiplexer on S
ilicon", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 3, p. 8
96 (1989)、および、米国特許第５，１３６，６７１号
に記載されている。
【０００６】ＷＤＭネットワークは、原理的に、パワー
分割ネットワークよりもパワー損失が少なく、さらに、
各住居単位がそれぞれのチャネルのみを受信するという
点でプライバシー保護を提供する。ＷＤＭネットワーク
はパワー分割ネットワークに比べて技術的に優れた解決
法を提供するが、ＷＤＭネットワークは従来高価な構成
要素（すなわち、ＷＤＭおよび波長整合された送信器お
よび受信器）を必要とする。しかし、安価な主要構成要
素の最近の開発により、ＷＤＭネットワークは有効なア
プローチとなってきている。これらの主要構成要素の例
としては、C. Dragone et al., "Integrated Optics Nx
N Multiplexer on Silicon", IEEE Photon. Technol. L
ett., Vol. 3, p. 896 (1989)（および米国特許第５，
１３６，６７１号）に記載されている導波路グレーディ
ングルータ（ＷＧＲ(waveguide grading router)）や、
米国特許出願第０８／３６５，６１８号（発明者：Y.
P.Li, et al.、出願日：１９９４年１２月２８日）に記
載されているフーリエ変換ベースの導波路フィルタ（Ｆ
Ｆ）のような、集積ＷＤＭがある。
分割ネットワークよりもパワー損失が少なく、さらに、
各住居単位がそれぞれのチャネルのみを受信するという
点でプライバシー保護を提供する。ＷＤＭネットワーク
はパワー分割ネットワークに比べて技術的に優れた解決
法を提供するが、ＷＤＭネットワークは従来高価な構成
要素（すなわち、ＷＤＭおよび波長整合された送信器お
よび受信器）を必要とする。しかし、安価な主要構成要
素の最近の開発により、ＷＤＭネットワークは有効なア
プローチとなってきている。これらの主要構成要素の例
としては、C. Dragone et al., "Integrated Optics Nx
N Multiplexer on Silicon", IEEE Photon. Technol. L
ett., Vol. 3, p. 896 (1989)（および米国特許第５，
１３６，６７１号）に記載されている導波路グレーディ
ングルータ（ＷＧＲ(waveguide grading router)）や、
米国特許出願第０８／３６５，６１８号（発明者：Y.
P.Li, et al.、出願日：１９９４年１２月２８日）に記
載されているフーリエ変換ベースの導波路フィルタ（Ｆ
Ｆ）のような、集積ＷＤＭがある。
【０００７】実用的なＷＤＭネットワークは、以下の理
由により、チャネルの単一段分割よりも２段分割のほう
が有利である。一方では、ＷＤＭネットワークは、分割
数が大きいときに経済的となる。しかし、分割比が大き
く（例えば１×３２）性能の良いＷＧＲを製造するのは
高価になる。他方では、一般に、代表的なアクセスネッ
トワークでは少なくとも二つの自然なスプライス（接
続）ノードがある。多数のファイバを収容した単一のフ
ァイバケーブルが、中央局から、約３ｋｍ離れたサービ
スエリアの中心付近のリモートノード（ＲＮ(remote no
de)１）まで走る。これらのファイバは小グループに分
割され、各グループはもう一つのノードすなわちペデス
タル（ＲＮ２）まで走る。一般にペデスタルは４〜１６
の住居単位にサービスする。リモートノード（ＲＮ１）
およびペデスタル（ＲＮ２）は既存の地点にＷＤＭを設
置するためのものである。分割比を増大させるために２
段のＷＤＭを設置することにより、ファイバ数およびシ
ステムコストを削減することができる。
由により、チャネルの単一段分割よりも２段分割のほう
が有利である。一方では、ＷＤＭネットワークは、分割
数が大きいときに経済的となる。しかし、分割比が大き
く（例えば１×３２）性能の良いＷＧＲを製造するのは
高価になる。他方では、一般に、代表的なアクセスネッ
トワークでは少なくとも二つの自然なスプライス（接
続）ノードがある。多数のファイバを収容した単一のフ
ァイバケーブルが、中央局から、約３ｋｍ離れたサービ
スエリアの中心付近のリモートノード（ＲＮ(remote no
de)１）まで走る。これらのファイバは小グループに分
割され、各グループはもう一つのノードすなわちペデス
タル（ＲＮ２）まで走る。一般にペデスタルは４〜１６
の住居単位にサービスする。リモートノード（ＲＮ１）
およびペデスタル（ＲＮ２）は既存の地点にＷＤＭを設
置するためのものである。分割比を増大させるために２
段のＷＤＭを設置することにより、ファイバ数およびシ
ステムコストを削減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】帯域分割多段ＷＤＭネ
ットワークでは、第１段は粗い分割を行い、後続段は細
かい分割を行う。この方式では、後続段のＷＤＭは大規
模となるが、チャネル間隔が小さいために製造は高価と
なる。もう一つの欠点は、すべてのチャネルに対して低
損失を維持するために、後続段のＷＤＭは、鋭いドロッ
プオフを有しながらほぼ平坦な通過帯域を有する必要が
あることである。さらに、後続段ＷＤＭの通過帯域は中
央局の送信器および受信器と整合しなければならない
が、これは困難である。その理由は、後続段ＷＤＭは異
なる場所に設置され、伝送スペクトルの温度シフトも異
なる（例えば、通常は約０．０１２ｎｍ／℃）ためであ
る。
ットワークでは、第１段は粗い分割を行い、後続段は細
かい分割を行う。この方式では、後続段のＷＤＭは大規
模となるが、チャネル間隔が小さいために製造は高価と
なる。もう一つの欠点は、すべてのチャネルに対して低
損失を維持するために、後続段のＷＤＭは、鋭いドロッ
プオフを有しながらほぼ平坦な通過帯域を有する必要が
あることである。さらに、後続段ＷＤＭの通過帯域は中
央局の送信器および受信器と整合しなければならない
が、これは困難である。その理由は、後続段ＷＤＭは異
なる場所に設置され、伝送スペクトルの温度シフトも異
なる（例えば、通常は約０．０１２ｎｍ／℃）ためであ
る。
【０００９】従って、これまで解決されていない問題と
して、必要に応じて２段に実装可能であるとともに上記
の問題点および欠点のない、多段ＷＤＭネットワークを
使用して複数の光信号チャネルをそれぞれの波長で多重
化および分離化するシステムおよび方法が必要とされて
いる。
して、必要に応じて２段に実装可能であるとともに上記
の問題点および欠点のない、多段ＷＤＭネットワークを
使用して複数の光信号チャネルをそれぞれの波長で多重
化および分離化するシステムおよび方法が必要とされて
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】簡潔に述べれば、本発明
は、多段ＷＤＭネットワークを実装するための櫛形分割
システムおよび方法を提供する。この櫛形分割システム
および方法は、分離化モードでは、複数の多重化された
チャネルをさまざまな波長に有する光信号を複数の個別
のチャネルに分離化するとともに、多重化モードでは、
さまざまな波長における複数のチャネルを単一の光信号
に多重化するために利用することができる。
は、多段ＷＤＭネットワークを実装するための櫛形分割
システムおよび方法を提供する。この櫛形分割システム
および方法は、分離化モードでは、複数の多重化された
チャネルをさまざまな波長に有する光信号を複数の個別
のチャネルに分離化するとともに、多重化モードでは、
さまざまな波長における複数のチャネルを単一の光信号
に多重化するために利用することができる。
【００１１】構造的には、本発明の櫛形分割システム
は、少なくとも二つの相互接続された連続するＷＤＭの
段を有する。本発明のシステムを２段の場合について説
明するが、理解されるように、３段以上を実装すること
も可能である。第１段のＷＤＭは光パスと相互接続され
る。光パスは、例えば、光ファイバ、導波路、またはそ
の他の光信号キャリアであり、複数のチャネルをさまざ
まな波長に有するマルチチャネル光信号を伝送する。第
１段ＷＤＭは、適当な光パスを通じて、チャネルの帯域
をそれぞれの第２段のＷＤＭに通信する。各帯域は、少
なくとも一つの別のチャネルによって分離された複数の
チャネルを有する。各第２段ＷＤＭは、特定の帯域に割
り当てられ、光パスに相互接続される。その各光パスは
一つ以上のチャネルを伝送する。さらに、本発明の重要
な特徴によれば、第１段ＷＤＭの通過帯域は第２段ＷＤ
Ｍの通過帯域より狭い。
は、少なくとも二つの相互接続された連続するＷＤＭの
段を有する。本発明のシステムを２段の場合について説
明するが、理解されるように、３段以上を実装すること
も可能である。第１段のＷＤＭは光パスと相互接続され
る。光パスは、例えば、光ファイバ、導波路、またはそ
の他の光信号キャリアであり、複数のチャネルをさまざ
まな波長に有するマルチチャネル光信号を伝送する。第
１段ＷＤＭは、適当な光パスを通じて、チャネルの帯域
をそれぞれの第２段のＷＤＭに通信する。各帯域は、少
なくとも一つの別のチャネルによって分離された複数の
チャネルを有する。各第２段ＷＤＭは、特定の帯域に割
り当てられ、光パスに相互接続される。その各光パスは
一つ以上のチャネルを伝送する。さらに、本発明の重要
な特徴によれば、第１段ＷＤＭの通過帯域は第２段ＷＤ
Ｍの通過帯域より狭い。
【００１２】第１段および第２段のＷＤＭは、単一の集
積回路、例えば、特定用途向け光集積回路（ＯＡＳＩＣ
(optical application specific integrated circui
t)）上に設けることが可能である。それらのＷＤＭは、
光ファイバネットワークのノードにおいてローカルに接
続される個別の電子素子内に設けることも可能である。
さらに、それらのＷＤＭは、リモートに分離することが
できる。例えば、それらのＷＤＭは、光ファイバネット
ワークの異なるノードに配置され、分散ネットワークを
形成するようにファイバケーブルを通じて相互接続され
ることが可能である。
積回路、例えば、特定用途向け光集積回路（ＯＡＳＩＣ
(optical application specific integrated circui
t)）上に設けることが可能である。それらのＷＤＭは、
光ファイバネットワークのノードにおいてローカルに接
続される個別の電子素子内に設けることも可能である。
さらに、それらのＷＤＭは、リモートに分離することが
できる。例えば、それらのＷＤＭは、光ファイバネット
ワークの異なるノードに配置され、分散ネットワークを
形成するようにファイバケーブルを通じて相互接続され
ることが可能である。
【００１３】本発明の櫛形分割システムの動作は以下の
通りである。多重化モードでの櫛形分割システムの動作
は、逆順であることを除いては一般的に分離化モードに
類似しているため、以下では簡単のため分離化モードで
の動作のみを説明する。第１段ＷＤＭは、複数のチャネ
ルをさまざまな波長に有するマルチチャネル光信号を受
信する。第１段ＷＤＭは、狭い通過帯域を利用すること
によってその光信号を複数の帯域に分離化する。各帯域
は、少なくとも一つの他のチャネルによって分離された
複数のチャネルを有する。さらに、第２段は、第１段Ｗ
ＤＭの狭い通過帯域フィルタより広い通過帯域を有する
広い通過帯域フィルタで各帯域から個々のチャネルを分
離化するための、各帯域に割り当てられたＷＤＭを有す
る。
通りである。多重化モードでの櫛形分割システムの動作
は、逆順であることを除いては一般的に分離化モードに
類似しているため、以下では簡単のため分離化モードで
の動作のみを説明する。第１段ＷＤＭは、複数のチャネ
ルをさまざまな波長に有するマルチチャネル光信号を受
信する。第１段ＷＤＭは、狭い通過帯域を利用すること
によってその光信号を複数の帯域に分離化する。各帯域
は、少なくとも一つの他のチャネルによって分離された
複数のチャネルを有する。さらに、第２段は、第１段Ｗ
ＤＭの狭い通過帯域フィルタより広い通過帯域を有する
広い通過帯域フィルタで各帯域から個々のチャネルを分
離化するための、各帯域に割り当てられたＷＤＭを有す
る。
【００１４】本発明によって提供される新しい方法は大
略以下のように要約することができる。分離化モードで
は、第１に、複数のチャネルをさまざまな波長に有する
光信号が第１段ＷＤＭによって受信され、第１段ＷＤＭ
の第１通過帯域を利用することによって、複数のチャネ
ルから個々のチャネルの帯域が分離化される。各帯域の
チャネルは少なくとも一つの他のチャネルによって分離
される。第２に、それらの帯域はそれぞれ第２段ＷＤＭ
に通信され、個々のチャネルは、第１段ＷＤＭの通過帯
域より広い通過帯域を有する第２段ＷＤＭによって各帯
域から分離化される。
略以下のように要約することができる。分離化モードで
は、第１に、複数のチャネルをさまざまな波長に有する
光信号が第１段ＷＤＭによって受信され、第１段ＷＤＭ
の第１通過帯域を利用することによって、複数のチャネ
ルから個々のチャネルの帯域が分離化される。各帯域の
チャネルは少なくとも一つの他のチャネルによって分離
される。第２に、それらの帯域はそれぞれ第２段ＷＤＭ
に通信され、個々のチャネルは、第１段ＷＤＭの通過帯
域より広い通過帯域を有する第２段ＷＤＭによって各帯
域から分離化される。
【００１５】同様に、逆順をとれば、多重化モードに適
用した場合の本発明の方法は以下のようになる。第１
に、複数のチャネルは第２段ＷＤＭの通過帯域により帯
域ごとに多重化される。各帯域のチャネルは少なくとも
一つの他のチャネルによって分離される。第２に、それ
らの複数の帯域は、第２段ＷＤＭの通過帯域より狭い通
過帯域を有する第１段ＷＤＭを利用することによって、
単一のマルチチャネル信号を形成するように多重化され
る。
用した場合の本発明の方法は以下のようになる。第１
に、複数のチャネルは第２段ＷＤＭの通過帯域により帯
域ごとに多重化される。各帯域のチャネルは少なくとも
一つの他のチャネルによって分離される。第２に、それ
らの複数の帯域は、第２段ＷＤＭの通過帯域より狭い通
過帯域を有する第１段ＷＤＭを利用することによって、
単一のマルチチャネル信号を形成するように多重化され
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による一般化された櫛形分
割システムを図１に参照符号１０で示す。櫛形分割シス
テム１０は少なくとも二つの相互接続された連続する段
１２、１４を有する。第１段１２は１個の１×ＭのＷＤ
Ｍ１６を有する。ＷＤＭ１６は、ＮＭ個のチャネルを有
する光信号を伝送する１個の入力／出力光パス１７と、
Ｍ個の出力／入力光パス１８を有する。ＷＤＭ１６は、
狭い通過帯域を利用することによって、光パス１７上の
光信号をＭ個の帯域に（から）分離化（多重化）する。
これらのＭ個の帯域はそれぞれ、少なくとも一つの別の
チャネルによって分離された複数のチャネルを有する。
実施例では、帯域は以下のように定義される。チャネル
１，Ｍ＋１，２Ｍ＋１，...，（Ｎ−１）Ｍ＋１を有す
る第１帯域はブランチ（分枝）Ｂ1上に伝送される。チ
ャネル２，Ｍ＋２，２Ｍ＋２，...，（Ｎ−１）Ｍ＋２
を有する第２帯域はブランチＢ2上に伝送される。以上
のパターンが、チャネルＭ，２Ｍ，３Ｍ，...，ＮＭを
有するＭ番目のブランチＢMに達するまで続けられる。
割システムを図１に参照符号１０で示す。櫛形分割シス
テム１０は少なくとも二つの相互接続された連続する段
１２、１４を有する。第１段１２は１個の１×ＭのＷＤ
Ｍ１６を有する。ＷＤＭ１６は、ＮＭ個のチャネルを有
する光信号を伝送する１個の入力／出力光パス１７と、
Ｍ個の出力／入力光パス１８を有する。ＷＤＭ１６は、
狭い通過帯域を利用することによって、光パス１７上の
光信号をＭ個の帯域に（から）分離化（多重化）する。
これらのＭ個の帯域はそれぞれ、少なくとも一つの別の
チャネルによって分離された複数のチャネルを有する。
実施例では、帯域は以下のように定義される。チャネル
１，Ｍ＋１，２Ｍ＋１，...，（Ｎ−１）Ｍ＋１を有す
る第１帯域はブランチ（分枝）Ｂ1上に伝送される。チ
ャネル２，Ｍ＋２，２Ｍ＋２，...，（Ｎ−１）Ｍ＋２
を有する第２帯域はブランチＢ2上に伝送される。以上
のパターンが、チャネルＭ，２Ｍ，３Ｍ，...，ＮＭを
有するＭ番目のブランチＢMに達するまで続けられる。
【００１８】第２段１４はＭ個の並列な１×ＮのＷＤＭ
２２を有する。各ＷＤＭ２２は、それぞれの光パス１８
上のＭ個の帯域のうちの一つを通信するように構成され
る。各ＷＤＭ２２は、対応する帯域から個々のチャネル
を分離化または多重化する。実施例では、Ｍ個のＷＤＭ
２２が以下のような個々のチャネル、すなわち、１，Ｍ
＋１，...，（Ｎ−１）Ｍ＋１；２，Ｍ＋２，...，（Ｎ
−１）Ｍ＋２；...；Ｍ，２Ｍ，...，ＮＭ、を分離化ま
たは多重化する。
２２を有する。各ＷＤＭ２２は、それぞれの光パス１８
上のＭ個の帯域のうちの一つを通信するように構成され
る。各ＷＤＭ２２は、対応する帯域から個々のチャネル
を分離化または多重化する。実施例では、Ｍ個のＷＤＭ
２２が以下のような個々のチャネル、すなわち、１，Ｍ
＋１，...，（Ｎ−１）Ｍ＋１；２，Ｍ＋２，...，（Ｎ
−１）Ｍ＋２；...；Ｍ，２Ｍ，...，ＮＭ、を分離化ま
たは多重化する。
【００１９】注意すべき点であるが、図１の櫛形分割シ
ステム１０は、Ｎ1Ｎ2Δを周期とする周期性を有するこ
とが可能である。ここで、Ｎ1は第１段の分割比であ
り、Ｎ2は第２段の分割比である。この場合、波長λ1か
らＮ1Ｎ2Δだけ離れたλ′はλ1と同じ出力に行く。こ
うして、システム１０は、必要に応じて、３段以上に構
成することも可能である。例えば、１×Ｍの第１段ＷＤ
Ｍ１６においてＭをＮＭに変えて図１のような１×ＮＭ
システム１０全体として実装し、３段の１×Ｎ2Ｍシス
テム１０を形成することが可能である。
ステム１０は、Ｎ1Ｎ2Δを周期とする周期性を有するこ
とが可能である。ここで、Ｎ1は第１段の分割比であ
り、Ｎ2は第２段の分割比である。この場合、波長λ1か
らＮ1Ｎ2Δだけ離れたλ′はλ1と同じ出力に行く。こ
うして、システム１０は、必要に応じて、３段以上に構
成することも可能である。例えば、１×Ｍの第１段ＷＤ
Ｍ１６においてＭをＮＭに変えて図１のような１×ＮＭ
システム１０全体として実装し、３段の１×Ｎ2Ｍシス
テム１０を形成することが可能である。
【００２０】ＷＤＭ１６、２２は任意の適当なＷＤＭと
することが可能である。適当なＷＤＭの例は、C. Drago
ne et al., "Integrated Optics NxN Multiplexer on S
ilicon", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 3, p. 8
96 (1989)（および米国特許第５，１３６，６７１号）
に記載されている。もう一つの例として、ＷＤＭ１６、
２２は、米国特許出願第０８／３６５，６１８号（発明
者：Y. P. Li, et al.、出願日：１９９４年１２月２８
日）に記載されているようなフーリエフィルタとして実
装することも可能である。
することが可能である。適当なＷＤＭの例は、C. Drago
ne et al., "Integrated Optics NxN Multiplexer on S
ilicon", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 3, p. 8
96 (1989)（および米国特許第５，１３６，６７１号）
に記載されている。もう一つの例として、ＷＤＭ１６、
２２は、米国特許出願第０８／３６５，６１８号（発明
者：Y. P. Li, et al.、出願日：１９９４年１２月２８
日）に記載されているようなフーリエフィルタとして実
装することも可能である。
【００２１】光パス１７、１８、２４は、光信号を伝送
するための任意の適当な媒体とすることが可能であり、
例えば光ファイバまたは導波路である。
するための任意の適当な媒体とすることが可能であり、
例えば光ファイバまたは導波路である。
【００２２】櫛形分割システム１０は、物理的にさまざ
まな方法で実装することが可能である。櫛形分割システ
ム１０のＷＤＭ１６、２２は、単一の集積回路、例え
ば、特定用途向け光集積回路（ＯＡＳＩＣ）上に設ける
ことが可能である。この構成では、光パス１８は集積回
路光導波路とすることが可能である。ＷＤＭは、光ファ
イバネットワークのノードにおいてローカルに接続され
る個別の電子素子内に設けることも可能である。さら
に、それらのＷＤＭは、リモートに分離することができ
る。例えば、それらのＷＤＭは、光ファイバネットワー
クの異なるノード（例えばＲＮ１、ＲＮ２）に配置さ
れ、分散ネットワークを形成するようにファイバケーブ
ル１８あるいは導波路１８を通じて相互接続されること
が可能である。
まな方法で実装することが可能である。櫛形分割システ
ム１０のＷＤＭ１６、２２は、単一の集積回路、例え
ば、特定用途向け光集積回路（ＯＡＳＩＣ）上に設ける
ことが可能である。この構成では、光パス１８は集積回
路光導波路とすることが可能である。ＷＤＭは、光ファ
イバネットワークのノードにおいてローカルに接続され
る個別の電子素子内に設けることも可能である。さら
に、それらのＷＤＭは、リモートに分離することができ
る。例えば、それらのＷＤＭは、光ファイバネットワー
クの異なるノード（例えばＲＮ１、ＲＮ２）に配置さ
れ、分散ネットワークを形成するようにファイバケーブ
ル１８あるいは導波路１８を通じて相互接続されること
が可能である。
【００２３】本発明の重要な特徴によれば、第２段ＷＤ
Ｍ２２は、第１段ＷＤＭ１６によって利用される通過帯
域より広い通過帯域を利用するように構成され、第２段
ＷＤＭ２２におけるチャネルの周期（すなわち、自由ス
ペクトル範囲ＦＳＲ(free spectral range)）は第１段
ＷＤＭ１６におけるものより大きい。
Ｍ２２は、第１段ＷＤＭ１６によって利用される通過帯
域より広い通過帯域を利用するように構成され、第２段
ＷＤＭ２２におけるチャネルの周期（すなわち、自由ス
ペクトル範囲ＦＳＲ(free spectral range)）は第１段
ＷＤＭ１６におけるものより大きい。
【００２４】上記の構成の結果、システム１０はいくつ
もの顕著な効果を有する。そのいくつかについて説明す
る。第１に、第２段ＷＤＭ２２は第１段ＷＤＭ１６より
安価であるとともに物理的に小さい。第２に、システム
１０におけるチャネルの分離およびルーティングは、チ
ャネル間のクロストーク、すなわち、チャネルの結合に
よって引き起こされる干渉を低減させる。特に、分離化
モードでは、第１段１２から生じるクロストークは第２
段によって消去され、多重化モードでは、第２段１４か
ら生じるクロストークは第１段１２で消去される。第３
に、ＷＤＭ通過帯域と、中央局内の送信器・受信器の波
長との同期が非常に容易になる。その理由は、同期が必
要なのは、中央局に近い単一の位置（ＲＮ１）にある第
１段ＷＤＭ１２のみであるからである。第４に、後段の
ＷＤＭは、通過帯域およびＦＳＲが非常に広いため、許
容される製造誤差を大きくすることが可能であり、平坦
な通過帯域および複屈折補償の必要がなく、中央局にお
けるフィードバック制御をせずに完全に環境温度変動を
許容することが可能である。以上およびその他の効果
は、以下の具体的実施例の説明でさらに明らかとなる。
もの顕著な効果を有する。そのいくつかについて説明す
る。第１に、第２段ＷＤＭ２２は第１段ＷＤＭ１６より
安価であるとともに物理的に小さい。第２に、システム
１０におけるチャネルの分離およびルーティングは、チ
ャネル間のクロストーク、すなわち、チャネルの結合に
よって引き起こされる干渉を低減させる。特に、分離化
モードでは、第１段１２から生じるクロストークは第２
段によって消去され、多重化モードでは、第２段１４か
ら生じるクロストークは第１段１２で消去される。第３
に、ＷＤＭ通過帯域と、中央局内の送信器・受信器の波
長との同期が非常に容易になる。その理由は、同期が必
要なのは、中央局に近い単一の位置（ＲＮ１）にある第
１段ＷＤＭ１２のみであるからである。第４に、後段の
ＷＤＭは、通過帯域およびＦＳＲが非常に広いため、許
容される製造誤差を大きくすることが可能であり、平坦
な通過帯域および複屈折補償の必要がなく、中央局にお
けるフィードバック制御をせずに完全に環境温度変動を
許容することが可能である。以上およびその他の効果
は、以下の具体的実施例の説明でさらに明らかとなる。
【００２５】
［櫛形分割システムの第１実施例］図２に、図１の一般
化された櫛形分割システム１０の第１実施例３０を示
し、図３に、図１の第１段および第２段のＷＤＭ１６、
２２の通過帯域を示す。図１に示したように、櫛形分割
システム３０は、１×４デバイスであり、第１段１２に
１個の１×２ＷＤＭ１６を有し、第２段１４に２個の１
×２ＷＤＭ２２ａ、２２ｂを有する。
化された櫛形分割システム１０の第１実施例３０を示
し、図３に、図１の第１段および第２段のＷＤＭ１６、
２２の通過帯域を示す。図１に示したように、櫛形分割
システム３０は、１×４デバイスであり、第１段１２に
１個の１×２ＷＤＭ１６を有し、第２段１４に２個の１
×２ＷＤＭ２２ａ、２２ｂを有する。
【００２６】第１段ＷＤＭ１６は、４個のチャネル
λ1，λ2，λ3，λ4を有する光パス１７上の光信号と通
信する。これらのチャネルは図３の参照符号３１で図示
したように等間隔の周波数とするのが好ましい。間隔Δ
は例えばΔ＝４００ギガヘルツ（ＧＨｚ）である。第１
段ＷＤＭ１６は、Δに等しいチャネル間隔を有し、周期
（すなわち、自由スペクトル範囲ＦＳＲ）はＭΔであ
る。ただし、Ｍ＝２は第１段の分割比である。こうし
て、分離化モードでは、第１段ＷＤＭ１６は４個のチャ
ネルを２個の櫛に分割する（一方の出力にλ1λ3、他方
の出力にλ2λ4）。これは図３で参照符号３２で図示さ
れている。
λ1，λ2，λ3，λ4を有する光パス１７上の光信号と通
信する。これらのチャネルは図３の参照符号３１で図示
したように等間隔の周波数とするのが好ましい。間隔Δ
は例えばΔ＝４００ギガヘルツ（ＧＨｚ）である。第１
段ＷＤＭ１６は、Δに等しいチャネル間隔を有し、周期
（すなわち、自由スペクトル範囲ＦＳＲ）はＭΔであ
る。ただし、Ｍ＝２は第１段の分割比である。こうし
て、分離化モードでは、第１段ＷＤＭ１６は４個のチャ
ネルを２個の櫛に分割する（一方の出力にλ1λ3、他方
の出力にλ2λ4）。これは図３で参照符号３２で図示さ
れている。
【００２７】第２段ＷＤＭ２２ａ、２２ｂのチャネル間
隔はＭΔであり、ＦＳＲはＭＮΔである。ただし、Ｎ＝
２は第２段の分割比である。第２段ＷＤＭ２２ｂの伝送
スペクトルは第２段ＷＤＭ２２ａに対してΔだけシフト
される。これにより、２個のＷＤＭ２２の通過帯域の中
心が、図３において参照符号３３、３４で図示したよう
に入力チャネルλ1〜λ4と常に整合するようになる。こ
うして、第２段ＷＤＭ２２は、第１段ＷＤＭ１６からの
櫛をさらに個々のチャネルに分割する。
隔はＭΔであり、ＦＳＲはＭＮΔである。ただし、Ｎ＝
２は第２段の分割比である。第２段ＷＤＭ２２ｂの伝送
スペクトルは第２段ＷＤＭ２２ａに対してΔだけシフト
される。これにより、２個のＷＤＭ２２の通過帯域の中
心が、図３において参照符号３３、３４で図示したよう
に入力チャネルλ1〜λ4と常に整合するようになる。こ
うして、第２段ＷＤＭ２２は、第１段ＷＤＭ１６からの
櫛をさらに個々のチャネルに分割する。
【００２８】［櫛形分割システムの第２実施例］図１の
櫛形分割システム１０の第２実施例を図４に全体的に参
照符号４０で示す。櫛形分割システム４０は、一つのマ
ルチチャネル信号を３２個のＷＤＭチャネルおよび３２
個のＰＳ信号に分離化する１×３２デバイスである。構
造上は、櫛形分割システム４０は、単一の１×８結合Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構１６を有する第１段１２と、それに相互
接続され、８個の１×８ＷＤＭ／ＰＳ機構２２を有する
第２段１４とを有する。本質的には、結合ＷＤＭ／ＰＳ
機構１６、２２はそれぞれ、チャネルの波長に応じて、
ＷＤＭおよびＰＳの両方の作用をする。
櫛形分割システム１０の第２実施例を図４に全体的に参
照符号４０で示す。櫛形分割システム４０は、一つのマ
ルチチャネル信号を３２個のＷＤＭチャネルおよび３２
個のＰＳ信号に分離化する１×３２デバイスである。構
造上は、櫛形分割システム４０は、単一の１×８結合Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構１６を有する第１段１２と、それに相互
接続され、８個の１×８ＷＤＭ／ＰＳ機構２２を有する
第２段１４とを有する。本質的には、結合ＷＤＭ／ＰＳ
機構１６、２２はそれぞれ、チャネルの波長に応じて、
ＷＤＭおよびＰＳの両方の作用をする。
【００２９】説明のため、以下では、「粗ＷＤＭ」（あ
るいはＣＷＤＭ(coarse WDM)ともいう。）とは、もう一
方のＷＤＭ（すなわち「密ＷＤＭ」）より広い通過帯域
および大きいＦＳＲを有するＷＤＭのことであり、「密
ＷＤＭ」（あるいはＤＷＤＭ(dense WDM)ともいう。）
とは、もう一方のＷＤＭ（すなわち「粗ＷＤＭ」）より
狭い通過帯域および小さいＦＳＲを有するＷＤＭのこと
である。さらに、粗ＷＤＭ（すなわちＣＷＤＭ）は、Ｐ
Ｓ帯域およびＷＤＭ帯域を分離または結合するために使
用される。
るいはＣＷＤＭ(coarse WDM)ともいう。）とは、もう一
方のＷＤＭ（すなわち「密ＷＤＭ」）より広い通過帯域
および大きいＦＳＲを有するＷＤＭのことであり、「密
ＷＤＭ」（あるいはＤＷＤＭ(dense WDM)ともいう。）
とは、もう一方のＷＤＭ（すなわち「粗ＷＤＭ」）より
狭い通過帯域および小さいＦＳＲを有するＷＤＭのこと
である。さらに、粗ＷＤＭ（すなわちＣＷＤＭ）は、Ｐ
Ｓ帯域およびＷＤＭ帯域を分離または結合するために使
用される。
【００３０】少なくとも以下の理由により、ＰＳをＷＤ
Ｍに含めると有効である。第１に、いくつかの分散方
式、例えば、高出力の線形化光ファイバ増幅器（ＬＯＦ
Ａ(linearized optical fiber amplifier)）を用いた放
送用ケーブルテレビジョン（ＴＶ）信号はパワースプリ
ッタを必要とする。第２に、まず帯域幅要求が少ないと
きに安価な低速の非波長選択性の送信器および受信器に
おいてＰＳを使用し、帯域幅要求が増大したときにシス
テムを完全なＷＤＭネットワークにアップグレードする
のが経済的に実用的である。適当なＷＤＭ／ＰＳ機構１
６、２２は米国特許第５，２８５，３０５号に記載され
ている。
Ｍに含めると有効である。第１に、いくつかの分散方
式、例えば、高出力の線形化光ファイバ増幅器（ＬＯＦ
Ａ(linearized optical fiber amplifier)）を用いた放
送用ケーブルテレビジョン（ＴＶ）信号はパワースプリ
ッタを必要とする。第２に、まず帯域幅要求が少ないと
きに安価な低速の非波長選択性の送信器および受信器に
おいてＰＳを使用し、帯域幅要求が増大したときにシス
テムを完全なＷＤＭネットワークにアップグレードする
のが経済的に実用的である。適当なＷＤＭ／ＰＳ機構１
６、２２は米国特許第５，２８５，３０５号に記載され
ている。
【００３１】櫛形分割システム４０は、以下のようにデ
マルチプレクサとして使用される。粗ＷＤＭ（図示せ
ず）は中央局においてＰＳ信号とＷＤＭチャネルを結合
し、結合された光信号を光パス１７を通じて図４のよう
な第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６に送る。好ましくは、第
１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６は、一般に約４８０個までの
住居単位（ＬＵ(living unit)）のサービスエリアの中
心付近に位置する第１リモートノード（ＲＮ１）に収容
される。各ＲＮ１は４８０個までのＬＵにサービスする
ため、単一のＲＮ１エンクロージャ内には一般に１５個
のＷＤＭ／ＰＳ機構１６があり、シングルシース（バン
ドル）マルチファイバケーブルが中央局ＣＯ(central o
ffice)からＲＮ１まで走る。８個のＲＮ１出力はそれぞ
れ別々のペデスタル（ＲＮ２）にサービスする。ペデス
タル（ＲＮ２）は、４個のＬＵにサービスする第２段Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構２２となる。
マルチプレクサとして使用される。粗ＷＤＭ（図示せ
ず）は中央局においてＰＳ信号とＷＤＭチャネルを結合
し、結合された光信号を光パス１７を通じて図４のよう
な第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６に送る。好ましくは、第
１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６は、一般に約４８０個までの
住居単位（ＬＵ(living unit)）のサービスエリアの中
心付近に位置する第１リモートノード（ＲＮ１）に収容
される。各ＲＮ１は４８０個までのＬＵにサービスする
ため、単一のＲＮ１エンクロージャ内には一般に１５個
のＷＤＭ／ＰＳ機構１６があり、シングルシース（バン
ドル）マルチファイバケーブルが中央局ＣＯ(central o
ffice)からＲＮ１まで走る。８個のＲＮ１出力はそれぞ
れ別々のペデスタル（ＲＮ２）にサービスする。ペデス
タル（ＲＮ２）は、４個のＬＵにサービスする第２段Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構２２となる。
【００３２】図５に、ＷＤＭ／ＰＳ機構１６（図４）の
実施例の詳細を示す。図５において、ＷＤＭ／ＰＳ機構
１６は入力にＣＷＤＭ４２を有する。ＣＷＤＭ４２は、
波長帯域を二つに分割し、それぞれ一つの１×４ＤＷＤ
Ｍ４４および一つの１×４ＰＳ４６に送る。ＤＷＤＭ４
４の各出力はその後、ＣＷＤＭ４２と同じスペクトル応
答を有するもう一つのＣＷＤＭ４８を用いてＰＳ４６の
出力と結合される。こうして、一方の波長帯域（ＷＤＭ
帯域という。）に対して、ＷＤＭ／ＰＳ機構１６はＷＤ
Ｍとして作用し、他方の波長帯域（ＰＳ帯域という。）
に対して、ＷＤＭ／ＰＳ機構１６は透過的にＰＳとして
作用する。両方の波長帯域が入力光パス１７に存在する
場合、各出力光パス２４は、ＰＳ帯域のパワーのうちの
１／８と、ＷＤＭ帯域の一つの波長チャネルを得る。
実施例の詳細を示す。図５において、ＷＤＭ／ＰＳ機構
１６は入力にＣＷＤＭ４２を有する。ＣＷＤＭ４２は、
波長帯域を二つに分割し、それぞれ一つの１×４ＤＷＤ
Ｍ４４および一つの１×４ＰＳ４６に送る。ＤＷＤＭ４
４の各出力はその後、ＣＷＤＭ４２と同じスペクトル応
答を有するもう一つのＣＷＤＭ４８を用いてＰＳ４６の
出力と結合される。こうして、一方の波長帯域（ＷＤＭ
帯域という。）に対して、ＷＤＭ／ＰＳ機構１６はＷＤ
Ｍとして作用し、他方の波長帯域（ＰＳ帯域という。）
に対して、ＷＤＭ／ＰＳ機構１６は透過的にＰＳとして
作用する。両方の波長帯域が入力光パス１７に存在する
場合、各出力光パス２４は、ＰＳ帯域のパワーのうちの
１／８と、ＷＤＭ帯域の一つの波長チャネルを得る。
【００３３】診断目的のために予備ポート５２を付加す
ることが可能である。例えば、１×４の代わりに、２×
５ＤＷＤＭおよび２×５ＰＳを使用し、追加の出力は正
規の出力のパワーの一部（例えば１／１０）を有するよ
うにして、ＰＳ信号およびＷＤＭ信号への直接ローカル
アクセスを行うことが可能である。
ることが可能である。例えば、１×４の代わりに、２×
５ＤＷＤＭおよび２×５ＰＳを使用し、追加の出力は正
規の出力のパワーの一部（例えば１／１０）を有するよ
うにして、ＰＳ信号およびＷＤＭ信号への直接ローカル
アクセスを行うことが可能である。
【００３４】図６に、ＷＤＭ／ＰＳ機構２２（図４）の
実施例の詳細を示す。各ＷＤＭ／ＰＳ機構２２は、光パ
ス５５を通じてＤＷＤＭ５６と相互接続され、光パス５
７を通じてＰＳ５８と相互接続されたＣＷＤＭ５４から
なる。ＤＷＤＭ５６は光パス５５上で４個のＷＤＭ信号
の集合を受信し、フィルタリングしてこれらのチャネル
を分離し、各光パス２４上の制限チャネルを提供する。
さらに、ＰＳ５８は、光パス５７上で４個の同報信号の
集合を受信し、フィルタリングして同報信号を分離し、
４個の光パス２４のそれぞれの同報信号を提供する。
実施例の詳細を示す。各ＷＤＭ／ＰＳ機構２２は、光パ
ス５５を通じてＤＷＤＭ５６と相互接続され、光パス５
７を通じてＰＳ５８と相互接続されたＣＷＤＭ５４から
なる。ＤＷＤＭ５６は光パス５５上で４個のＷＤＭ信号
の集合を受信し、フィルタリングしてこれらのチャネル
を分離し、各光パス２４上の制限チャネルを提供する。
さらに、ＰＳ５８は、光パス５７上で４個の同報信号の
集合を受信し、フィルタリングして同報信号を分離し、
４個の光パス２４のそれぞれの同報信号を提供する。
【００３５】場合によっては、例えば光回線終端装置
（ＯＮＵ）において、図６のＷＤＭ／ＰＳ機構２２がＰ
Ｓ帯域およびＷＤＭ帯域に対して別々の検出器に接続さ
れる場合、ＣＷＤＭ４２（図５）は不要となる。
（ＯＮＵ）において、図６のＷＤＭ／ＰＳ機構２２がＰ
Ｓ帯域およびＷＤＭ帯域に対して別々の検出器に接続さ
れる場合、ＣＷＤＭ４２（図５）は不要となる。
【００３６】櫛形分割システム４０が作用する３２個の
ＷＤＭチャネルに対する割当て計画の例を図７の参照符
号６１で示す。図７にはまた、参照符号６２、６３で、
第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６および第２段ＷＤＭ／ＰＳ
機構２２のうちの一つのそれぞれの理想ＤＷＤＭ通過帯
域を示す。ＷＤＭ帯域は１．５μｍ付近とすることが好
ましく、ＰＳ帯域は１．３μｍ付近とすることが好まし
いが、これらは相互に交換することも可能であり、他の
波長とすることも可能である。チャネル間隔は約４００
ＧＨｚ（波長で約３．２ｎｍ）である。第１段ＷＤＭ／
ＰＳ機構１６（図４）の通過帯域間隔は約４００ＧＨｚ
でＦＳＲは約８×４００ＧＨｚであり、複屈折補正は不
要であり、わずかな通過帯域平坦化しか必要としない。
第２段ＤＷＤＭ５６（図６）の通過帯域間隔は約８×４
００ＧＨｚでＦＳＲは約３２×４００ＧＨｚであり、通
過帯域平坦化やフィードバック制御は不要である。第２
段ＤＷＤＭ５６は通過帯域間隔が大きく分割が少数であ
るため、フーリエ変換ベースの導波路フィルタ（ＦＦ）
をＷＧＲの代わりに使用することが好ましい。
ＷＤＭチャネルに対する割当て計画の例を図７の参照符
号６１で示す。図７にはまた、参照符号６２、６３で、
第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６および第２段ＷＤＭ／ＰＳ
機構２２のうちの一つのそれぞれの理想ＤＷＤＭ通過帯
域を示す。ＷＤＭ帯域は１．５μｍ付近とすることが好
ましく、ＰＳ帯域は１．３μｍ付近とすることが好まし
いが、これらは相互に交換することも可能であり、他の
波長とすることも可能である。チャネル間隔は約４００
ＧＨｚ（波長で約３．２ｎｍ）である。第１段ＷＤＭ／
ＰＳ機構１６（図４）の通過帯域間隔は約４００ＧＨｚ
でＦＳＲは約８×４００ＧＨｚであり、複屈折補正は不
要であり、わずかな通過帯域平坦化しか必要としない。
第２段ＤＷＤＭ５６（図６）の通過帯域間隔は約８×４
００ＧＨｚでＦＳＲは約３２×４００ＧＨｚであり、通
過帯域平坦化やフィードバック制御は不要である。第２
段ＤＷＤＭ５６は通過帯域間隔が大きく分割が少数であ
るため、フーリエ変換ベースの導波路フィルタ（ＦＦ）
をＷＧＲの代わりに使用することが好ましい。
【００３７】３２個のチャネルは１．４８μｍから１．
５８μｍまでの全部で約１００ｎｍの帯域幅を占有す
る。この波長範囲の外側の波長、すなわち、１．４３μ
ｍから１．４８μｍまでおよび１．５８μｍから１．６
３μｍまでの波長は、各ＬＵにもう一つのチャネルを分
配するために、あるいは、試験目的のためにオプション
として使用可能である。各ＬＵに二つのチャネルを分配
する場合、各ＯＮＵにおいてその二つのチャネルを分離
するためには簡単なＣＷＤＭ（例えば周知のマッハ・ツ
ェンダー干渉計）が使用可能である。予備のチャネルを
試験のために使用する場合、第２段ＤＷＤＭ５６（図
６）のＦＳＲは約６４×４００ＧＨｚまで増大させるこ
とが可能であり、それにより、試験信号がＯＮＵに到達
するのを防ぐことができる。
５８μｍまでの全部で約１００ｎｍの帯域幅を占有す
る。この波長範囲の外側の波長、すなわち、１．４３μ
ｍから１．４８μｍまでおよび１．５８μｍから１．６
３μｍまでの波長は、各ＬＵにもう一つのチャネルを分
配するために、あるいは、試験目的のためにオプション
として使用可能である。各ＬＵに二つのチャネルを分配
する場合、各ＯＮＵにおいてその二つのチャネルを分離
するためには簡単なＣＷＤＭ（例えば周知のマッハ・ツ
ェンダー干渉計）が使用可能である。予備のチャネルを
試験のために使用する場合、第２段ＤＷＤＭ５６（図
６）のＦＳＲは約６４×４００ＧＨｚまで増大させるこ
とが可能であり、それにより、試験信号がＯＮＵに到達
するのを防ぐことができる。
【００３８】櫛形分割システム４０（図４）は、チャネ
ル間のクロストークを大幅に低減させる。この点に関し
て、図８に、参照符号７１として、３２個のチャネルお
よび１個の試験チャネルがすべてアクティブであるが無
相関であり、同じパワーレベルを有するときの、第１段
ＷＤＭ／ＰＳ機構１６の入力におけるパワースペクトル
を示す。図８にはさらに、参照符号７２、７３として、
それぞれ、第１段および第２段の出力１８、２４（図
４）のスペクトルも示されている。さらに、図８におい
て、破線領域６５は、第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６（図
４）の理想通過帯域を表し、破線領域６６は、第２段Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構２２（図４）の理想通過帯域を表す。
ル間のクロストークを大幅に低減させる。この点に関し
て、図８に、参照符号７１として、３２個のチャネルお
よび１個の試験チャネルがすべてアクティブであるが無
相関であり、同じパワーレベルを有するときの、第１段
ＷＤＭ／ＰＳ機構１６の入力におけるパワースペクトル
を示す。図８にはさらに、参照符号７２、７３として、
それぞれ、第１段および第２段の出力１８、２４（図
４）のスペクトルも示されている。さらに、図８におい
て、破線領域６５は、第１段ＷＤＭ／ＰＳ機構１６（図
４）の理想通過帯域を表し、破線領域６６は、第２段Ｗ
ＤＭ／ＰＳ機構２２（図４）の理想通過帯域を表す。
【００３９】それぞれδ1およびδ2というクロストーク
レベルを有する２段のＷＤＭが櫛形分割システム４０に
おいて縦続接続されると、第１段からのクロストーク信
号（相対強度δ1）は、第２段において、通過チャネル
に隣接するチャネルを除いては、δ2倍に縮小する。第
２段ＷＤＭの通過帯域の端のチャネルのクロストーク縮
小は約０．５倍である。こうして、チャネル９を通る最
終出力において、クロストーク信号は、相対強度δ1の
チャネル８および１０、相対強度δ1／２のチャネル７
および１１、相対強度δ2のチャネル１、１７、２５お
よび試験チャネル、ならびに、相対強度δ1δ2のチャネ
ル２〜６、１２〜１６、１８〜２４、および２６〜３２
である。従って、累積したクロストークは３δ1＋４δ2
＋２４δ1δ2となる。現在の導波路技術で実現可能な現
実的なクロストークレベルは、δ1〜０．００５および
δ2〜０．００２５（すなわち、−２３ｄＢおよび−２
６ｄＢ）であり、累積クロストークは〜０．０２５すな
わち−１６ｄＢとなる。注意すべき点であるが、単一段
の１×３２ＷＤＭを使用した場合、累積クロストークレ
ベルは３１δ1〜０．１５（−７．５ｄＢ）となる。従
って、多段櫛形分割方式は効果的なクロストーク低減を
実現し、これは実用化の重要な要素となる。６４個のチ
ャネルがアクティブである場合、累積クロストークは３
ｄＢだけ劣化することになるが、これでもなお、ディジ
タルビデオ伝送に要求されるクロストークレベルよりは
低い。
レベルを有する２段のＷＤＭが櫛形分割システム４０に
おいて縦続接続されると、第１段からのクロストーク信
号（相対強度δ1）は、第２段において、通過チャネル
に隣接するチャネルを除いては、δ2倍に縮小する。第
２段ＷＤＭの通過帯域の端のチャネルのクロストーク縮
小は約０．５倍である。こうして、チャネル９を通る最
終出力において、クロストーク信号は、相対強度δ1の
チャネル８および１０、相対強度δ1／２のチャネル７
および１１、相対強度δ2のチャネル１、１７、２５お
よび試験チャネル、ならびに、相対強度δ1δ2のチャネ
ル２〜６、１２〜１６、１８〜２４、および２６〜３２
である。従って、累積したクロストークは３δ1＋４δ2
＋２４δ1δ2となる。現在の導波路技術で実現可能な現
実的なクロストークレベルは、δ1〜０．００５および
δ2〜０．００２５（すなわち、−２３ｄＢおよび−２
６ｄＢ）であり、累積クロストークは〜０．０２５すな
わち−１６ｄＢとなる。注意すべき点であるが、単一段
の１×３２ＷＤＭを使用した場合、累積クロストークレ
ベルは３１δ1〜０．１５（−７．５ｄＢ）となる。従
って、多段櫛形分割方式は効果的なクロストーク低減を
実現し、これは実用化の重要な要素となる。６４個のチ
ャネルがアクティブである場合、累積クロストークは３
ｄＢだけ劣化することになるが、これでもなお、ディジ
タルビデオ伝送に要求されるクロストークレベルよりは
低い。
【００４０】
【発明の効果】本発明はさまざまな効果を有するが、例
としてそのうちのいくつかについて以下にまとめる。
としてそのうちのいくつかについて以下にまとめる。
【００４１】本発明の櫛形分割システムの効果は、費用
効率がよいことである。狭い通過帯域を有する高価なＷ
ＤＭは第１段に利用し、第２段以下の後続段には安価な
ＷＤＭを利用することが可能である。
効率がよいことである。狭い通過帯域を有する高価なＷ
ＤＭは第１段に利用し、第２段以下の後続段には安価な
ＷＤＭを利用することが可能である。
【００４２】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、チャネル間の累積クロストークが効果的に縮小さ
れることである。実際、発明者の測定によれば、３２チ
ャネルのシステムで約８デシベル（ｄＢ）のクロストー
クの低減があった。
果は、チャネル間の累積クロストークが効果的に縮小さ
れることである。実際、発明者の測定によれば、３２チ
ャネルのシステムで約８デシベル（ｄＢ）のクロストー
クの低減があった。
【００４３】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、温度ゆらぎの影響をほとんど受けないことであ
り、特に、第１段および第２段が異なる物理的ノード位
置にあるような分散ネットワークに実装した場合に有効
である。
果は、温度ゆらぎの影響をほとんど受けないことであ
り、特に、第１段および第２段が異なる物理的ノード位
置にあるような分散ネットワークに実装した場合に有効
である。
【００４４】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、例えば光時間領域反射計（ＯＴＤＲ(optical tim
e domain reflectometry)）を用いて個々の光パスの試
験を行うことができることである。
果は、例えば光時間領域反射計（ＯＴＤＲ(optical tim
e domain reflectometry)）を用いて個々の光パスの試
験を行うことができることである。
【００４５】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、構造が単純であり、大量に実装および製造するこ
とが容易であり、動作の信頼性が高いことである。
果は、構造が単純であり、大量に実装および製造するこ
とが容易であり、動作の信頼性が高いことである。
【００４６】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、単一の集積回路（ＩＣ）上に実装することも、Ｉ
Ｃの段として実装することも可能であることである。
果は、単一の集積回路（ＩＣ）上に実装することも、Ｉ
Ｃの段として実装することも可能であることである。
【００４７】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、完全に受動的な要素とともに実装してＰＯＮを作
成することが可能であることである。
果は、完全に受動的な要素とともに実装してＰＯＮを作
成することが可能であることである。
【００４８】本発明の櫛形分割システムのもう一つの効
果は、ＷＤＭおよびパワー分割機構の両方を有するデバ
イスとともに実装することができることである。このよ
うなデバイスの例は米国特許第５，２８５，３０５号に
記載されている。
果は、ＷＤＭおよびパワー分割機構の両方を有するデバ
イスとともに実装することができることである。このよ
うなデバイスの例は米国特許第５，２８５，３０５号に
記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の櫛形分割システムおよび方法を説明す
るブロック図である。このシステムは、第１段に１個の
１×Ｍ（１個の光パス入／出、Ｍ個の光パス出／入）の
ＷＤＭを有し、第２段にＭ個の１×ＮのＷＤＭを有し、
ＮＭ個のチャネルを有する。
るブロック図である。このシステムは、第１段に１個の
１×Ｍ（１個の光パス入／出、Ｍ個の光パス出／入）の
ＷＤＭを有し、第２段にＭ個の１×ＮのＷＤＭを有し、
ＮＭ個のチャネルを有する。
【図２】図１の櫛形分割システムの第１実施例のブロッ
ク図である。この第１実施例は２個の段を有し、第１段
に１個の１×２ＷＤＭを有し、第２段に２個の１×２Ｗ
ＤＭを有し、４個のチャネルを有する。
ク図である。この第１実施例は２個の段を有し、第１段
に１個の１×２ＷＤＭを有し、第２段に２個の１×２Ｗ
ＤＭを有し、４個のチャネルを有する。
【図３】図２の特定の櫛形分割システムにおけるチャネ
ル通過帯域のグラフの図である。
ル通過帯域のグラフの図である。
【図４】図１の櫛形分割システムの第２実施例のブロッ
ク図である。この第２実施例は２個の段を有し、第１段
に１個の１×８ＷＤＭ／ＰＳ機構を有し、第２段に８個
の１×４ＷＤＭ／ＰＳ機構を有し、３２個のＷＤＭチャ
ネルおよび３２個のＰＳチャネルを有する。
ク図である。この第２実施例は２個の段を有し、第１段
に１個の１×８ＷＤＭ／ＰＳ機構を有し、第２段に８個
の１×４ＷＤＭ／ＰＳ機構を有し、３２個のＷＤＭチャ
ネルおよび３２個のＰＳチャネルを有する。
【図５】図４の第１段のＷＤＭ／ＰＳ機構のブロック図
である。
である。
【図６】図４の第２段のＷＤＭ／ＰＳ機構のブロック図
である。
である。
【図７】図４の特定の櫛形分割システムにおけるチャネ
ル通過帯域のグラフの図である。
ル通過帯域のグラフの図である。
【図８】図４の特定の櫛形分割システムにおける、波長
スペクトルに対するチャネル分離、フィルタリング、お
よびクロストークのグラフの図である。
スペクトルに対するチャネル分離、フィルタリング、お
よびクロストークのグラフの図である。
１０ 櫛形分割システム １２ 第１段 １４ 第２段 １６ １×Ｍ ＷＤＭ １７ 入力／出力光パス １８ 出力／入力光パス ２２ １×Ｎ ＷＤＭ ２４ 光パス ３０ 櫛形分割システム ４０ 櫛形分割システム ４２ ＣＷＤＭ ４４ １×４ ＤＷＤＭ ４６ １×４ ＰＳ ４８ ＣＷＤＭ ５２ 予備ポート ５４ ＣＷＤＭ ５５ 光パス ５６ ＤＷＤＭ ５７ 光パス ５８ ＰＳ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユアン ピー．リー アメリカ合衆国，30155 ジョージア，ダ ルス，フェアフォード レイン 410
Claims (34)
- 【請求項１】 光信号を、相異なる波長の複数のチャネ
ルに分離化する櫛形分割システムにおいて、 前記複数のチャネルを有する光信号を受信し、第１通過
帯域を利用して、それぞれ少なくとも一つの他のチャネ
ルによって分離された複数のチャネルを有する複数の帯
域に分離化する第１段ＷＤＭと、 前記第１通過帯域より広い第２通過帯域により、それぞ
れ前記帯域から個々のチャネルを分離化する複数の第２
段ＷＤＭとからなることを特徴とする櫛形分割システ
ム。 - 【請求項２】 ＮＭ個のチャネルおよびＭ個の第２段Ｗ
ＤＭがあり、Ｉ番目の第２段ＷＤＭはＮＭ個のチャネル
のうちのチャネルＩおよびチャネル（Ｍ＋Ｉ）を受信し
分離化することを特徴とする請求項１のシステム。 - 【請求項３】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭを単一
の集積回路上に設けたことを特徴とする請求項１のシス
テム。 - 【請求項４】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭは、光
ファイバネットワークのノードにおいてローカルに接続
された個別の電子素子内にあることを特徴とする請求項
１のシステム。 - 【請求項５】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭは、分
散ネットワークを形成するようにファイバケーブルによ
って相互接続された光ファイバネットワークの異なるノ
ードに分離されて存在することを特徴とする請求項１の
システム。 - 【請求項６】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭのうち
の少なくとも一つは導波路グレーディングルータからな
ることを特徴とする請求項１のシステム。 - 【請求項７】 第１段ＷＤＭから第２段ＷＤＭへ前記帯
域を転送する光ファイバをさらに有することを特徴とす
る請求項１のシステム。 - 【請求項８】 第１段ＷＤＭから第２段ＷＤＭへ前記帯
域を転送する導波路をさらに有することを特徴とする請
求項１のシステム。 - 【請求項９】 前記チャネルは周波数スペクトルに沿っ
てほぼ等間隔に配置されることを特徴とする請求項１の
システム。 - 【請求項１０】 前記光信号上に多重化される複数のパ
ワーチャネルを分離化するパワースプリッタを各ＷＤＭ
ごとにさらに有することを特徴とする請求項１のシステ
ム。 - 【請求項１１】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭのう
ちの少なくとも一つはフーリエフィルタからなることを
特徴とする請求項２のシステム。 - 【請求項１２】 相異なる波長の複数のチャネルを光信
号に多重化する櫛形分割システムにおいて、 第１通過帯域で前記チャネルを多重化することにより、
それぞれ少なくとも一つの他のチャネルによって分離さ
れた複数のチャネルを有する帯域を生成する複数の第１
段ＷＤＭと、 前記第１通過帯域より狭い第２通過帯域を利用して前記
帯域を多重化することにより、相異なる波長の複数のチ
ャネルを有する光信号を生成する第２段ＷＤＭとからな
ることを特徴とする櫛形分割システム。 - 【請求項１３】 ＮＭ個のチャネルおよびＮ個の第２段
ＷＤＭがあり、Ｉ番目の第２段ＷＤＭはＮＭ個のチャネ
ルのうちのチャネルＩおよびチャネル（Ｍ＋Ｉ）を多重
化することを特徴とする請求項１２のシステム。 - 【請求項１４】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭは受
動素子であることを特徴とする請求項１２のシステム。 - 【請求項１５】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭのう
ちの少なくとも一つは導波路グレーディングルータから
なることを特徴とする請求項１２のシステム。 - 【請求項１６】 第１段ＷＤＭから第２段ＷＤＭへ前記
帯域を転送する光ファイバをさらに有することを特徴と
する請求項１２のシステム。 - 【請求項１７】 第２段ＷＤＭから第１段ＷＤＭへ前記
帯域を転送する導波路をさらに有することを特徴とする
請求項１２のシステム。 - 【請求項１８】 前記チャネルは周波数スペクトルに沿
ってほぼ等間隔に配置されることを特徴とする請求項１
２のシステム。 - 【請求項１９】 前記光信号上に多重化される複数のパ
ワーチャネルを多重化するパワースプリッタを各ＷＤＭ
ごとにさらに有することを特徴とする請求項１２のシス
テム。 - 【請求項２０】 第１段ＷＤＭおよび第２段ＷＤＭのう
ちの少なくとも一つはフーリエフィルタからなることを
特徴とする請求項１２のシステム。 - 【請求項２１】 Ｎは２でありＭは２であることを特徴
とする請求項１３のシステム。 - 【請求項２２】 Ｎは４でありＭは８であることを特徴
とする請求項１３のシステム。 - 【請求項２３】 それぞれの波長に複数のチャネルを有
する光信号を個々のチャネルに分離化する櫛形分割シス
テムにおいて、 ＮＭ個のチャネルを有する光信号を受信しＮＭ個のチャ
ネルをＭ個の帯域に分離化するＷＤＭからなる第１段
と、 Ｉ番目のＷＤＭにおいてチャネルＩおよびチャネル（Ｍ
＋Ｉ）を有する帯域を受信し当該帯域から個々のチャネ
ルを分離化するＭ個のＷＤＭを有する第２段とからな
り、 第２段のＭ個のＷＤＭがチャネルを分離化するための通
過帯域は、第１段のＷＤＭの通過帯域より広いことを特
徴とする櫛形分割システム。 - 【請求項２４】 第１段および第２段は受動ネットワー
クであることを特徴とする請求項２３のシステム。 - 【請求項２５】 第１段および第２段の各ＷＤＭは導波
路グレーディングルータからなることを特徴とする請求
項２３のシステム。 - 【請求項２６】 第１段から第２段へ前記帯域を転送す
る光ファイバをさらに有することを特徴とする請求項２
３のシステム。 - 【請求項２７】 第１段から第２段へ前記帯域を転送す
る導波路をさらに有することを特徴とする請求項２３の
システム。 - 【請求項２８】 前記チャネルは周波数スペクトルに沿
ってほぼ等間隔に配置されることを特徴とする請求項２
３のシステム。 - 【請求項２９】 各ＷＤＭはフーリエフィルタからな
り、ＭおよびＮはいずれも２に等しいことを特徴とする
請求項２３のシステム。 - 【請求項３０】 前記光信号上に多重化される複数のパ
ワーチャネルを分離化するパワースプリッタを各ＷＤＭ
ごとにさらに有することを特徴とする請求項２３のシス
テム。 - 【請求項３１】 Ｎは２でありＭは２であることを特徴
とする請求項２３のシステム。 - 【請求項３２】 Ｎは４でありＭは８であることを特徴
とする請求項２３のシステム。 - 【請求項３３】 光信号を、それぞれの波長の複数のチ
ャネルに分離化する櫛形分割方法において、 前記複数のチャネルを有する光信号を受信するステップ
と、 第１ＷＤＭにおいて第１通過帯域を利用して、それぞれ
少なくとも一つの他のチャネルによって分離された複数
のチャネルを有する複数の帯域に分離化するステップ
と、 第２ＷＤＭにおいて前記第１通過帯域より広い第２通過
帯域により、各帯域から個々のチャネルを分離化するス
テップとからなることを特徴とする櫛形分割方法。 - 【請求項３４】 それぞれの波長の複数のチャネルを光
信号に多重化する櫛形分割方法において、 前記複数のチャネルを受信するステップと、 第１ＷＤＭにおいて第１通過帯域を利用して前記チャネ
ルを多重化することにより、それぞれ少なくとも一つの
他のチャネルによって分離された複数のチャネルを有す
る帯域を生成するステップと、 第２ＷＤＭにおいて前記第１通過帯域より狭い第２通過
帯域を利用して前記帯域を多重化することにより光信号
を生成するステップとからなることを特徴とする櫛形分
割方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US525938 | 1990-05-16 | ||
| US08/525,938 US5680490A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Comb splitting system and method for a multichannel optical fiber communication network |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105833A true JPH09105833A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=24095242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223821A Pending JPH09105833A (ja) | 1995-09-08 | 1996-08-26 | 光信号の櫛形分割システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5680490A (ja) |
| EP (1) | EP0762690B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09105833A (ja) |
| AU (1) | AU703880B2 (ja) |
| CA (1) | CA2179843C (ja) |
| DE (1) | DE69636334T2 (ja) |
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