JP2545047B2 - 光通信ネットワ―クにおける光搬送波抽出,再挿入機器 - Google Patents
光通信ネットワ―クにおける光搬送波抽出,再挿入機器Info
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Description
するものであり,特に,情報信号により変調された搬送
波の光信号流からの抽出,及び異なる情報信号により変
調された同じ波長の別の搬送波の前記信号流の中への再
挿入のための機器に関係する。
重通信ネットワークにおいて,ある利用者への情報の伝
送ラインからの抽出,及び同じ利用者により作り出され
た情報の伝送ラインへの再挿入のために使用できる。実
際,そのようなネットワークにおいては,情報は通常,
散布され選択される。即ち,各利用者からの情報は他の
全ての利用者に送られ,各利用者は自分に関係する情報
を抽出するために,伝送ラインに存在する一組の波長か
らある波長を選ばなければならない。他の用途として
は,例えば,再構成可能な光ネットワークの伝送ノード
において,通信条件の変化により,ある情報流を別ルー
トで送信することや,ノードから下流の欠陥をバイパス
することが分かっている。このタイプの機器の完成のた
めに,TE/TM偏光コンバーターに基づくチューナブ
ル アコースト−オプティカル パスバンド フィルタ
ー(tunable acousto-optical passband filter) の使用
が提案された。これらの例は,論文“WDM ネットワ
ークのための完全に透明なファイバー−オプティクリン
グ構造(A fully transparent fiber-optic ring archit
ecture for WDM networks)”,イシッド(M.I.Irshid),
カベラド(M.Kavehrad),ジャーナル オブ ライトウエ
イブテクノロジー(Journal of Lightwave Technology)
,10巻,1号,1992年1月,101−108
頁,及び“偏光に独立な新しいアコースト−オプティカ
ル チューナブル フィルターを用いた波長分割多重方
式のアド/ドロップ マルチプレクサー(Wavelength-di
vision-multiplexing add/drop multiplexer employing
a novel polarisation independent acousto- optica
l tunable filter) ”,エレクトロニクス レターズ(E
lectronics Letters) ,29巻,10号,1993年5
月13日,905−907頁に述べられている。
は,一方が伝送ラインに接続され,他方がローカル処理
機器に接続されている一対の光サーキュレーターと偏光
ビームスプリッター−リコンバイナーと前記二つのサー
キュレーターの間に接続されたTE/TMアコースト−
オプティカルコンバーターとを含む二入力,二出力機器
である。前記コンバーターの二つのポートは,偏光を維
持する光ファイバーの各部分を通り前記サーキュレータ
ーに接続され,この光ファイバーのうちの一つは,それ
を通過するビームの偏光を90度回転するものの一つで
ある。伝送ライン中の光は普通楕円に偏光されており,
一番目のサーキュレーターからスプリッター−リコンバ
イナーに伝送され,そのスプリッター−リコンバイナー
がその光を直交偏光の二つのビームに分割する。TE偏
光のビームは反射され,前記コンバーターのポートの一
つに送られ,通過したTM偏光のビームはその偏光を9
0度回転する前記ファイバー部分に入り,同様にTE偏
光のビームは前記コンバーターのもう一方のポートに到
達する。これら二つのビームが,前記コンバーターを反
対方向に通過する。もし前記二つのビームの波長が,前
記フィルターが調節されている波長の内の一つに等しけ
れば,これらのビームはTM偏光を持ち前記フィルター
を通過し,再び前記スプリッター−リコンバイナーに送
られる。偏光を回転するファイバー部分を通過する前記
ビームは,TE偏光を持ち前記スプリッター−リコンバ
イナーに到達し,二番目のサーキュレーターの方向に逆
に反射され,その他のビームはTM偏光を維持し,二番
目のサーキュレーターの方向に伝送される。再結合され
たビームはそこでローカル処理機器に送られる。その他
のどんな波長に対しても,二つのビームの偏光状態は前
記フィルターによっては変化されず,この二つのビーム
は再び前記スプリッターから一番目のサーキュレーター
に送られ,その再結合されたビームは伝送ラインに再挿
入される。同様に,もしその光の波長が前記フィルター
が調節されている波長の内の一つに等しければ,二番目
のサーキュレーターを通って入射された光は,一番目の
サーキュレーターを通って伝送ラインに伝送される。
くつかの搬送波を抽出及び再挿入できるけれども,いく
つかの制限がある。その主な欠点は,チューナブル ア
コースト−オプティカルコンバーターの選択性が低いこ
とであり,このコンバーターは,少なくとも数ナノメー
ター離れていなければ,波長を唯一分割できないもので
あり,従って利用可能な帯域幅に関してのシステムの容
量を制限するものである。もう一つの欠点は,前記機器
が二つの偏光成分の選択的減衰を導入でき,出力信号の
偏光が入力信号の偏光と違ってくるかもしれないことで
ある。更に,アコースト−オプティカル ポラリゼーシ
ョン コンバーターは,市場で容易に入手できない。
アコースト−オプティカル コンバーターよりずっと優
れた選択性能をもち,容易に市販品として入手できるコ
ンポーネントのみを使用する機器が提供され,該機器は
非常に近く設定されたチャンネルをもつ波長分割システ
ムでも使用され得る。さらに,該機器の各コンポーネン
トが偏光に依存しないので,該機器は偏光に依存せずに
動作する。
は抽出される搬送波を含んだ光信号流を受け取る伝送ラ
インに接続された入力ポートと,前記搬送波もしくは再
挿入された搬送波を含んだ光信号流を伝送ラインに沿っ
て送る,この伝送ラインに接続された出力ポートとを持
った,少なくとも一番目の3ポート光サーキュレータ
ー,前記搬送波もしくは再挿入される搬送波を作り出す
手段に接続された入力ポートと,前記搬送波もしくは抽
出された搬送波を受け取る手段に接続された出力ポート
とを持った,少なくとも二番目の3ポート光サーキュレ
ーター,及び一番目のサーキュレーターの入出力ポート
と二番目のサーキュレーターの入出力ポートとの間に接
続され,通過帯域に相当する波長を通過させ,その他全
ての波長を反射できる波長微調節可能なフィルターであ
ることを特徴とし,前記搬送波もしくは抽出された搬送
波を,一番目のサーキュレーターから二番目のサーキュ
レーターに伝送し,前記搬送波もしくは再挿入された搬
送波を,二番目のサーキュレーターから一番目のサーキ
ュレーターに伝送し,その他の波長の搬送波を前記サー
キュレーターの入力ポートから出力ポートに通過させ
る,少なくともバンドパス光フィルターを含む。好まし
くは,前記フィルターは共振空洞光ファイバーフィルタ
ーであり,波長調節用に空洞長を調節する手段を備えて
いる。
がより分かりやすくなるだろう。図1はリング伝送ライ
ン1でつながれた,ある数のノードn1,n2...n
nにより構築された光ファイバー通信ネットワークを示
し,この伝送ラインは簡単のためノードと同数の,各々
が波長λ1,λ2...λnの搬送波を含む波長分割多
重情報流を搬送する。再び,記述を簡単にするため,前
記リングがただ一つのファイバーをもつと仮定する。前
記各ノードは,そのノードに必要な情報を伝送ライン1
より抽出し,そのノードで作られた情報を伝送ライン1
に挿入するための機器ADi(i=1,2...n),
及びローカル情報処理の手段,すなわち,波長λiの搬
送波を伝送ラインに沿って送り出す光送信器Txiと全
体のなかでRxiとして示されている一つもしくはそれ
以上の光受信器とを含む。通常のリング通信システムに
おいて,各ノードは,そのノードが作る情報をその情報
がリングを回った後には取り消さねばならないので,本
発明の主要部である機器ADiは,Txiで作られた搬
送波λiを伝送ラインに挿入でき,搬送波λiを含み,
この伝送ラインで利用できる搬送波の内のいくつかを受
信器Rxiに供給しなければならない。参照記号2−
1,3−1...2−n,3−nは,機器ADと送信器
Tx及び受信器Rxとを接続する光ファイバー部分を示
す。
され,抽出されなければならない最も簡単な場合の機器
ADiの内の一つの構造を示す。該機器は,マイクロ−
オプティクスにおいて用いられる入力サーキュレーター
C1,出力サーキュレーターC2,及び望みの波長に調
節されているバンドパスフィルターFPとを含む。サー
キュレーターC1,C2は,3ポート素子である。C1
の片方向ポートP1,P2は,各々,伝送ライン1の入
力分岐1e,及び出力分岐1uに接続され機器ADの入
力と出力になっている。双方向ポートP3は,サーキュ
レーターC1からフィルターFPへ,またはその逆に信
号を伝送するファイバー部分4に接続される。同様に,
C2のポートP1’,P2’(片方向),及びP3’
(両方向)は,ファイバー部分2,3,及びサーキュレ
ーターC2からフィルターFPへ,またはその逆に信号
を伝送するもっと先のファイバー部分5に接続される。
長選択性と低い損失性をもったフィルターで,通過帯域
に相当する波長は通過し,その他全ての波長は反射する
ことができる。例えば,前記フィルターとしてファブリ
−ペロー共振器(Fabre-Perotcavity resonator)が使
え,これはファイバー4,5の内の一つの端がミラー
で,もう一方のファイバーにつながる要素の表面にもう
一つのミラーをもち,前記要素は,前記共振器の大きさ
と同じくらいの大きさと,ファイバーコアーと事実上同
じ屈折率を持つ。前記要素を備えた電圧制御圧電器は,
その要素をシフトし,共振器長を変え,従って前記フィ
ルターを調節する。チューナブルファブリ−ペローフィ
ルターの構造は,例えばECOC ’90コンファレン
ス,1990年9月16−20日,アムステルダムで発
表された論文“フィールド−ワーシイハイパフォーマン
ス チューナブル ファイバー ファブリ−ペロー フ
ィルター(A field-worthy,high performance tunable f
iber Fabry-Perot filter)”に記述されている。サーキ
ュレーターとチューナブルファブリ−ペロー共振器の両
方とも市販されている。
ることは,直ちに分かる。実際,ファブリ−ペロー共振
器はよく知られているように,調節された波長の光を通
過させ,その他の全ての波長の光が調節した波長から十
分に離して設定されていれば,それらの光を反射する。
それゆえ,伝送ラインの分岐1eに存在する種々の搬送
波が,サーキュレーターC1のポートP1,P3を通
り,ファイバー部4に到達する。前記フィルターFP
は,波長λの搬送波を通過させ,この搬送波はファイバ
ー5から,適当な受信器Rxiに進行し,他の波長の全
ては,FPで反射され,C1のポートP3,P2を通
り,伝送ラインの出力分岐1uに進行する。同様に,T
xiにより作られ,C2の入力3に存在する前記波長の
搬送波は,フィルターFPを反対方向に通過することが
でき,経路(C2のポートP1’,P3’,ファイバー
5,C1のポートP3,P2)に沿い,該機器の出力1
uにおいて,波長分割多重方式の中に挿入され得る。他
の搬送波の抽出または挿入のためには,制御電圧Vを変
え,前記フィルターが調節されている波長を変えること
で十分である。該機器が,特定の利用者への情報を抽出
し,同じ利用者によって作られた情報を伝送ラインに沿
って送ることよりむしろ,ネットワークの伝送ノードで
情報を別ルートで送るのに用いられるときは,このノー
ドの出力から搬送波を抽出し,他の出力に連なる入力に
それらの搬送波を再挿入する。
する一組λ1,λ2...λnの搬送波のような,いく
つかの搬送波を同時に抽出し再挿入する,図2の機器A
Diのようないくつかの機器の縦続接続を示す。該機器
が,全ての搬送波の抽出と挿入ができるべきものと仮定
すれば,前記一組の波長の一つに各々が調節されている
一連のnセルADi1,ADi2...ADij...
ADinが存在するだろう。C1−1...C1−n,
C2−1...C2−n,及びFP1...FPnは,
種々のセルのサーキュレーターとチューナブルフィルタ
ーである。種々のセルで行われる抽出や再挿入の操作
は,必然的に損失を引き起こすので,もしセルがある数
より多ければ,抽出または挿入された信号のレベルを回
復するために光増幅器が用いられなければならない。図
3では,セルADi1,ADi2のサーキュレーターC
1−1,C1−2及びC2−1,C2−2の間に入れら
れた,二つのアクティブファイバー光増幅器AM1,A
M2が示され,この増幅器は各々ポンプ波λp1,λp
2を受け取る。半導体増幅器もまた使用できる。
ついて説明されたことにより明らかである。一般的なフ
ィルターFPjが,それと同じ添字の波長に調節されて
いると仮定すると,入力1eに存在する一般的な波長λ
jは,一連のC1からj番目のセルのサーキュレーター
に沿って伝搬し,このj番目のセルでのみ,この信号
は,前記フィルターからサーキュレーターC2jに,及
びサーキュレーターC2jから出力2へ残りのサーキュ
レーターC2列を通り伝送される。同じことが,入力3
に入ってくる搬送波の一つにも適用される。もちろん,
両方の入力が全ての搬送波を運ぶ必要はなく(例えば,
図1に示されているもののような用途においては,入力
3にはただ一つの搬送波が存在している),また,一つ
の入力に存在する全ての搬送波が,抽出又は挿入されな
ければならないこともなく,この様な場合は,一つもし
くはそれ以上のフィルターFPが,前記周波数の組のい
くつかに調節されていないことで十分である。
ネントで構築できるうえに,高い選択性という長所をも
つ。実際,数ギガヘルツのオーダーのスペクトル幅をも
つフィルターで行われた予備評価では,前記共振器の両
方のミラーの反射率が実質的に同じであると仮定すれ
ば,波長分割多重方式の隣接したチャンネルが十分の数
ナノメーター離して設定されていれば,クロストークは
無視しえることが示されている。比較のため言うと,前
記エレクトロニクスレターズにある論文に述べられてい
るアコースト−オプティカルフィルターを使用した機器
は,搬送波の抽出や再挿入のために,ナノメーターのオ
ーダー離して設定してあるチャンネルを要求する。従っ
て,本発明によって同じ帯域ではより多くのチャンネル
をもつ伝送システムが完成できる。ここで述べられたこ
とは,非限定的な例のみにより与えられ,変更と改良は
本発明の範囲を越えることなくして可能であるのは,明
白である。
の例を示す。
するための本発明による機器を示す。
入をするための本発明による機器を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 異なる波長のいくつかの搬送波を含む光
信号流を運ぶ伝送ライン(1e)から情報信号により変
調された少なくとも一つの光搬送波の抽出,及び異なる
情報信号により変調された同一の搬送波の伝送ライン
(1u)への再挿入を行う機器であって, 前記搬送波もしくは抽出される搬送波を含んだ光信号流
を受け取る伝送ライン(1e)に接続された入力ポート
(P1)と,前記搬送波もしくは再挿入された搬送波を
含んだ光信号流を伝送ライン(1u)に沿って送る,こ
の伝送ライン(1u)に接続された出力ポート(P2)
とを持った,少なくとも一番目の3ポート光サーキュレ
ーター(C1), 前記搬送波もしくは再挿入される搬送波を作り出す手段
(Tx1...Txn)に接続された入力ポート(P’
1)と,前記搬送波もしくは抽出された搬送波を受け取
る手段(Rx1...Rxn)に接続された出力ポート
(P’2)とを持った,少なくとも二番目の3ポート光
サーキュレーター(C2),及び一番目のサーキュレー
ター(C1)の入出力ポート(P3)と二番目のサーキ
ュレーター(C2)の入出力ポート(P’3)との間に
接続され,通過帯域に相当する波長を通過させ,その他
全ての波長を反射できる波長微調節可能なフィルターで
あることを特徴とし,前記搬送波もしくは抽出された搬
送波を,一番目のサーキュレーター(C1)から二番目
のサーキュレーター(C2)に伝送し,前記搬送波もし
くは再挿入された搬送波を,二番目のサーキュレーター
(C2)から一番目のサーキュレーター(C1)に伝送
し,その他の波長の搬送波を前記サーキュレーターの入
力ポート(P1,P1’)から出力ポート(P2,P
2’)に通過させる,少なくともバンドパス光フィルタ
ー(FP)を含んだ前記機器。 - 【請求項2】 前記フィルター(FP)が共振空洞光フ
ァイバーフィルターであり,波長の調節用に空洞長を調
節する手段を備えていることを特徴とする請求項1に記
載の機器。 - 【請求項3】 各々,異なる波長(λ1...λn)に
調節されているいくつかのセル(ADi1...ADi
n)を含み,一番目と二番目のサーキュレーター(C1
−1...C1−n;C2−1...C2−n),及び
一番目のサーキュレーター(C1−1...C1−n)
の入出力ポートと二番目のサーキュレーター(C2−
1...C2−n)の入出力ポートの間に置かれたバン
ドパス光フィルター(FP1...FPn)より成り,
一番目と二番目のサーキュレーター(C1−1...C
1−n;C2−1...C2−n)が各々縦続接続され
るように,これらのセルは接続され,最初のセル(AD
i1)の一番目と二番目のサーキュレーター(C1−
1,C2−1)は,伝送ライン(1e)及び各々,再挿
入される光搬送波を作りだす手段に接続された入力ポー
トを持ち,最後のセル(ADin)の一番目と二番目の
サーキュレーター(C1−n,C2−n)は,伝送ライ
ン(1u)及び各々,抽出された光搬送波を受け取る手
段に接続された出力ポートを持つことを特徴とした請求
項1ないし2に記載の機器。 - 【請求項4】 少なくとも一対の隣接したセルの,一番
目のサーキュレーターの間,及び二番目のサーキュレー
ターの間の各々に,光増幅器(AM1...AM2)を
含み,前記フィルター(FP1...FPn)で発生し
たパワー損失を補償することを特徴とした請求項3に記
載の機器。
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