JP3448182B2 - 全光ファイバ製光ルータ - Google Patents
全光ファイバ製光ルータInfo
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Description
ステムに関し、ディマルチプレクス分離化を行うために
受動型全光ファイバルータを有する多重波長光ファイバ
伝送システムに関する。
ては、光ファイバは同時にそれぞれ異なる波長で複数の
異なる通信チャネルを伝送する。このようなシステムの
使用に当たっては、光ファイバにチャネルを追加した
り、光ファイバからチャネルを選択的に取り出したりす
る必要がある。この両方の機能は、伝送パスに沿って配
置された複数の場所(通常、アクセスポイントあるいは
アクセスノードと称する)で実行される。チャネルは伝
送用に追加され、宛先で取り出される。
ァイバルーティングは、通常高価なバルク型光学要素あ
るいは集積型導波路で行われる。このようなアプローチ
は、バルク型の複屈折グレーティングを用いる。共通の
ファイバ内に来入する複数の波長は、複屈折グレーティ
ングにより空間的に分離され、そして個々の出力ファイ
バに結合される。そしてこの技術は、高価であり自由空
間の光を光ファイバに結合する必要があるために正確な
機械的整合性を必要とする。この価格の問題および整合
性の問題とは、波長のチャネル数の増加と共に増加す
る。
ータを用いることである。複数の波長がサーキュレータ
を経由して、そのサーキュレータの出力から反射性のフ
ィルタに伝播する。このフィルタは、ある選択された波
長を反射させ、その後サーキュレータのあるポートに出
力する。しかし光学サーキュレータは、光ファイバに接
続されるバルク型の光学要素を有し非常に高価である
(5000ドル)。また別のサーキュレータが、波長を
分離する際に必要となる。
上の導波路デバイスを用いることであり、これは集積型
波長ルータと称し、複数の波長を個々の出力波長に空間
的に分離するものである。しかしこのデバイスは、導波
路の光学パス長の正確な制御を必要とし、そして高価で
ある。さらにまた、この導波路デバイスをパッケージす
ることは困難で、このデバイスの安定性と信頼性に影響
を及ぼすものである。
的は、高価なバルク型の光学要素あるいは集積された平
面上導波路デバイスを用いることなく受動型で追加/取
り出しの多重化が可能な全光ファイバ光学ルータを提供
することである。
長光ファイバ伝送システムは、追加/取り出し多重化を
行うために、受動型の全光ファイバ光学ルータを具備し
ている。この光学ルータは、3つの光ファイバ要素から
なっている、即ち1)方向性カプラ、2)反射グレーテ
ィングフィルタ、3)光ファイバノッチフィルタであ
る。本明細書においては、3個の波長用ルータからN個
の波長用ルータまでこれらの構成要素を用いた光学ルー
タについて説明する。
て記載する。第1章は本発明の光学ルータを構成する3
つの構成要素について、第2章は受動型全光ファイバ光
学取り出しルータについて、第3章は追加/取り出し多
重化(add/drop multiplexing (ADM))用の受動型
全光ファイバ光学ルータについて、第4章はADMを用
いた伝送システムについて記載する。
タに3つの構成要素を用いている。第1の構成要素は、
光ファイバ製の2×2の方向性カプラである。この従来
のデバイスは、「Fiber Optic Networks」(Paul E. Gr
een 著、ISBN:0-13-319492-2 1993, Prentice-Hall )
に詳細に説明されている。このデバイスは、2入力2出
力デバイスで、いずれかの入力ファイバの光をある分離
比率(通常50%)でもって、2本の出力ファイバの両
方に向ける。この2個の入力ポートは通常0,1で示さ
れ、2個の出力ポートは2,3で示す。あるいはポート
2,3を入力として用い、ポート0,1を出力として用
いることもある。
ティングフィルタである。これは公知のデバイスで、論
文「Formation of Bragg Gratings In Optical Fibers
By ATransverse Holographic Method」(G. Meltz, et
al 著、"Optics Letters",Vol. 14, No. 15, August 1,
1989 )に記載されている。これは反射グレーティング
が、書き込まれるある長さの光ファイバを有する。フィ
ルタの中心波長と共鳴する光を反射して戻す。他の波長
の光は、フィルタとは共鳴しないために、グレーティン
グを損失ゼロでもって通過する。共鳴波長の場合には、
反射率はほぼ100%である。
ィルタである。このノッチフィルタは、2つの形式に分
けられる。論文「Long-Period Fiber Gratings As Band
-Rejection Filers」(Ashish M. Vengsarkar, et al.
著、"Journal Of LightwaveTechnology", Vol. 14, No.
1, January, 1996)に記載された単一波長形式の場合
には、特定の波長の光は消失する。他の全ての波長の光
は、損失ゼロでもってフィルタ内を通過する。論文「Al
l-Fiber Wavelength Filter From SuccessiveBiconical
Tapers」(Suzanne Lacroix, et al. 著、"Optics Let
ters", Vol. 11, No. 10, October, 1986)に記載され
た多重波長形式の場合には、ある複数の波長は減衰し、
他の波長の光は透過する。
ルータ 図1には、3個の波長用の全光ファイバドロップルータ
(取り出しルータ)のブロック図を示す。入力光ファイ
バ10上の3個の波長λ1 ,λ2 ,λ3 は、それぞれ3
個の別個の出力ファイバ11,12,13に分離され
る。このデバイスは、一対の方向性光ファイバカプラ1
5Aと15Bと、反射グレーティング16と一対のファ
イバ製ノッチフィルタ17A,17Bからなる。各方向
性カプラは、0から3で示された4個のポートを有す
る。
ァイバ10は、方向性光ファイバカプラ15Aのポート
0に接続される。反射グレーティング16は、λ1 を反
射するためにポート2に接続される。この反射されたλ
1 は、ポート1の出力光ファイバ11に結合される。第
2の方向性光ファイバカプラ15Bは、ポート3に光フ
ァイバ18を介して接続される。
を介して方向性光ファイバカプラ15Bのポート2に結
合され、ここでこれら波長は出力ポート0,1に結合さ
れる。出力光ファイバ12のファイバ製ノッチフィルタ
17Aは、λ1 ,λ3 を消去し、λ2 を出力する。出力
光ファイバ13のファイバ製ノッチフィルタ17Bは、
λ1 ,λ2 を消去し、λ3 を出力する。各取り出された
波長は、光ファイバカプラにより2度分離される。かく
して、取り出された波長の挿入損失は6dBである。
の波長を分配するために拡張することができる。図2
は、同一の3個のファイバ構成要素を用いて、同時に7
個の波長を取り出して、7本の別個の光ファイバへ出力
するルータを示す。入力光ファイバ20上のこの波長λ
1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 ,λ5 ,λ6 ,λ7 は、7個の異
なる出力光ファイバ21,22,23,24,25,2
6,27上に分離される。
プラ15A,15B,15C,15D,15E,15F
と、3個の反射グレーティング16A,16B,16C
と、7個のファイバ製ノッチフィルタ17A,17B,
17C,17D,17E,17F,17Gとを有する。
各方向性カプラは、0から3で示された4個のポートを
有する。
ァイバ20は、方向性光ファイバカプラ15Aのポート
0に入力される。反射グレーティング16A,16B,
16Cは、λ1 ,λ2 ,λ3 用にポート2に接続され
る。反射されたλ1 ,λ2 ,λ3 は、方向性光ファイバ
カプラ15Aのポート1を介して第2の方向性光ファイ
バカプラ15Bのポート2に結合され、そこでこれらの
波長は、出力光ファイバ21と第3の方向性光ファイバ
カプラ15Cのポート2に結合される。この信号は、方
向性光ファイバカプラ15Cにより出力光ファイバ22
と23に分離される。ファイバ製ノッチフィルタ17
A,17B,17Cは、それぞれλ1 ,λ2,λ3 を除
く他の波長を取り出す。
は、7個の波長の信号を第4の方向性光ファイバカプラ
15Dのポート2に与え、そして方向性光ファイバカプ
ラ15Dは、この分離した信号を第5,第6の方向性光
ファイバカプラ15E,15Fに与える。方向性光ファ
イバカプラ15E,15Fからの4個の分離信号は、そ
れぞれ出力光ファイバ24,25,26,27に与えら
れる。ファイバ製ノッチフィルタ17D,17E,17
F,17Gは、それぞれλ4 ,λ5 ,λ6 ,λ7 を除く
他の全ての波長を取り出し、それを出力光ファイバ2
4,25,26,27に出力する。この方法は、さらに
N個の波長をN本のファイバに配送するよう拡張するこ
とができる。
用の受動型全光ファイバ光学ルータ 上記の全光ファイバ取り出しルータは、追加/取り出し
多重化用のルータに組み込み、多重波長の取り出しと追
加および取り出しされなかった波長をさらに継続して伝
送するようにすることができる。
取り出し/伝送機能を実行できる取り出しルータを示
す。図3の左半分は、図1に類似する。これらの同一の
構成要素は、同一の参照番号で示し、図3の構成要素
は、3個の波長を取り出すために同様に機能する。
れた方向性光ファイバカプラ15C,15Dと、さらに
追加されたファイバ製ノッチフィルタ17Cにより実行
される。追加されるべきチャネルの中心波長をλ1 *,λ
2 *,λ3 *で表すものとする。方向性光ファイバカプラ1
5Cのポート0は、反射グレーティング16に接続さ
れ、方向性光ファイバカプラ15Dのポート0は、方向
性光ファイバカプラ15Cのポート1に接続される。フ
ァイバ製ノッチフィルタ17Cは、方向性光ファイバカ
プラ15Aと反射グレーティング16との間に配置され
る。λ1 *,λ2 *,λ3 *用の追加の端末がそれぞれ方向性
光ファイバカプラ15Cのポート3,方向性光ファイバ
カプラ15Dのポート2,ポート3により具備される。
は、方向性光ファイバカプラ15Cのポート3に入力さ
れ、そしてポート0に出力されて反射グレーティング1
6に送られる。反射グレーティング16に入射されると
波長λ1 は、ポート0に戻されて、方向性光ファイバカ
プラ15Cのポート2に現れる。波長λ2 *,λ3 *は、そ
れぞれ方向性光ファイバカプラ15Dのポート2,ポー
ト3に入力され、そこでそれらの波長は結合されてポー
ト0に現れ、このポート0は方向性光ファイバカプラ1
5Cのポート1に接続されている。かくして波長λ2 *,
λ3 *は、方向性光ファイバカプラ15Cのポート2に出
力される。
力点(方向性光ファイバカプラ15Aのポート0)に入
力されたいかなる波長も、それらが反射グレーティング
16により反射されたりあるいはファイバ製ノッチフィ
ルタ17Cにより減衰されない限り出力点(方向性光フ
ァイバカプラ15Cのポート2)に流れる。追加/取り
出し/伝播機能に際しては、この取り出された波長は出
力されないようにしなければならない。この実施例にお
いては、ファイバ製ノッチフィルタ17Cがλ2 ,λ3
を阻止し、反射グレーティング16がλ1 を阻止する。
追加チャネルあるいは取り出しチャネルのいずれかの波
長に対する挿入損失は6−7dBである。
ルチプレクサの変形例を示す。図4の追加/取り出しマ
ルチプレクサ(ADM)は、図3の実施例に類似する
が、ただし追加/取り出し機能は、2本の光ファイバに
物理的に分離されて行われる点で異なる。図4のADM
の上半分は、上方光ファイバ40(左から右へ伝播す
る)上で取り出し機能を実行する。ADMの下半分は、
下方光ファイバ41(右から左に伝播する)上で追加機
能を実行する。
の波長のチャネルにも拡張できるものである。図5は、
図2の7個の取り出しルータが、追加/取り出し/伝播
機能を実行するためにいかに変更されるかを示す。
ネットワークにいかに使用されるかについて説明したも
のである。図4に示された1個あるいは複数のADM
が、中央局61と地方局62の間の一対の上方光ファイ
バ40,下方光ファイバ41上のノードとして直列に配
置されている。しかし、ここでは3個のADMノードが
直列に配置され、3個の波長を追加/取り出している。
例えば追加/取り出しマルチプレクサ(ADM)60A
は、λ1a,λ1b,λ1cを追加/取り出し、ADM60
B,60Cに関連する波長を伝搬させている。ADM6
0Bは、λ2a,λ2b,λ2cを追加/取り出し、ADM6
0Cに関連する波長を伝搬させ、そしてADM60C
は、λ3a,λ3b,λ3cを追加/取り出している。
クス分離化を行うために受動型全光ファイバルータを有
する多重波長光ファイバ伝送システムに関し、本発明
は、高価なバルク型の光学要素あるいは集積された平面
上導波路デバイスを用いることなく受動型で追加/取り
出しの多重化が可能な全光ファイバ光学ルータを提供す
るものである。
しルータのブロック図
全ファイバ型光学取り出しルータのブロック図
用の受動型全ファイバ型光学取り出しルータのブロック
図
追加/取り出しの多重化するための3個の波長用の受動
型全ファイバ型光学取り出しルータのブロック図
用の受動型全ファイバ型光学取り出しルータのブロック
図
いかに用いられるかを表す図
Claims (9)
- 【請求項1】 多重波長入力信号から少なくとも3つの
光学チャネルλ1、λ2、λ3を付加/取り出し多重化す
る受動型全光ファイバ製光ルータにおいて、 (A) 第1入力ポート(0)と第2入力ポート(1)
と、第1出力ポート(2)と第2出力ポート(3)を有
する第1ファイバ製方向性カプラ(15A)と、 前記第1入力ポート(0)は、前記多重波長入力信号を
受信し、それを各出力ポートに結合し、 (B) 前記第1出力ポート(2)に光学的に接続され
た波長λ1の光学チャネルを選択的に反射するファイバ
製反射グレーティングフィルタ(16)と、 前記ファイバ製反射グレーティングフィルタ(16)
は、λ1 の波長を前記第1ファイバ製方向性カプラ(1
5A)に反射して戻し、前記第2入力ポート(1)に波
長λ1 を選択的に出力し、 (C) 第1入力ポート(3)と、前記第1ファイバ製
方向性カプラ(15A)の第2出力ポート(3)に接続
された第2入力ポート(2)と、第1出力ポート(0)
と第2出力ポート(1)とを有する第2ファイバ製方向
性カプラ(15B)と、 (D) 前記第2ファイバ製方向性カプラ(15B)の
第1出力ポート(0)に光学的に結合され、第2波長λ
2 の光学チャネルを選択的に通過させる第1ノッチフィ
ルタ(17A)と、 前記第1ノッチフィルタ(17A)は、波長λ1 ,λ3
を阻止し、波長λ2 を選択的に出力し、 (E) 前記第2ファイバ製方向性カプラ(15B)の
第2出力ポート(1)に光学的に接続され、第3波長λ
3 の光学チャネルを選択的に通過させる第2ノッチフィ
ルタ(17B)と、を有し、 前記第2ノッチフィルタ(17B)は、波長λ1 ,λ2
を阻止し、波長λ3 を選択的に出力することを特徴とす
る受動型全光ファイバ製光ルータ。 - 【請求項2】 多重波長入力信号から複数の光学チャネ
ルを取り出す全光ファイバ製光ルータにおいて、 (A) 第1入力ポートと第2入力ポートと、第1出力
ポートと第2出力ポートを有する第1方向性カプラと、 前記多重波長入力信号は、前記第1入力ポートに入力さ
れて前記出力ポートの各々に結合され、 (B) 取り出すべき波長の複数の光学チャネルを前記
第1方向性カプラに選択的に反射して、前記第2入力ポ
ートに出力する複数の反射グレーティングフィルタ(1
6)と、 (C) 前記第1方向性カプラの前記第2入力ポートに
接続され、取り出すべき前記複数の光学チャネルを受信
し、それらを別個のチャネルとして出力するカプラとフ
ィルタの第1ネットワークと、 (D) 前記第1方向性カプラの前記第2出力ポートに
接続され、前記第1方向性カプラからの連続信号を受信
し、取り出すべきチャネルを別個のチャネルとして出力
するカプラとフィルタの第2ネットワークとを有するこ
とを特徴とする全光ファイバ製光ルータ。 - 【請求項3】 波長λ1*の少なくとも1つの光学チャネ
ルを多重波長信号に付加する全光ファイバ製光学マルチ
プレクサにおいて、 (A)第1入力ポートと第2入力ポートと、第1出力ポ
ートと第2出力ポートを有する第1ファイバ製方向性カ
プラと、 (B)前記第1ファイバ製方向性カプラの第1入力ポー
トに接続され、波長λ1*を前記第1ファイバ製方向性カ
プラに反射して戻し、前記第1出力ポートに、付加され
た波長λ1*チャネルでもって前記多重波長信号を出力す
る第1ファイバ製反射グレーティングとを有し、 前記第1入力ポートは、前記多重波長入力信号を受信
し、それを前記第1出力ポートに出力し、 前記第1ファイバ製方向性カプラの第2出力ポートは、
波長λ1*の前記光学チャネルを受信することを特徴とす
る全光ファイバ製光学マルチプレクサ。 - 【請求項4】 少なくとも波長λ1*,λ2*,λ3*の光学
チャネルを追加でき、 (C)第1入力ポートと第2入力ポートと、第1出力ポ
ートと第2出力ポートを有する第2方向性カプラをさら
に有し、 前記第2方向性カプラは、前記第1入力ポートで付加さ
れるべき波長λ2*の第2チャネルを受信し、入力ポート
で付加されるべき波長λ3*の第3チャネルを受信し、 前記第2方向性カプラは、前記第1出力ポートに波長λ
2*とλ3*のチャネルの合成波長を出力し、 前記第2方向性カプラの第1出力ポートは、前記第1フ
ァイバ製方向性カプラの前記第2入力ポートに光学的に
結合され、波長λ2*とλ3*のチャネルを前記多重波長信
号に付加することを特徴とする請求項3のマルチプレク
サ。 - 【請求項5】 複数の光学チャネルを多重波長信号に付
加する全光ファイバ製光学ルータにおいて、 (A)第1入力ポートと第2入力ポートと、第1出力ポ
ートと第2出力ポートを有する第1方向性カプラと、 前記多重波長入力信号は、前記第1入力ポートに受信
し、 (B)付加されるべき波長の複数の光学チャネルを前記
第1方向性カプラに選択的に反射して、前記第1出力ポ
ートに表示させる複数のファイバ製反射グレーティング
フィルタと、 (C)前記第1方向性カプラの第2出力ポートに接続さ
れ、付加されるべき第1の複数のチャネルを受信し、そ
れらを前記第1方向性カプラの第2出力ポートに結合信
号として出力するカプラの第1ネットワークと、 (D)前記第1方向性カプラの第2入力ポートに接続さ
れ、付加されるべき第2の複数のチャネルを受信し、そ
れらを前記第1方向性カプラの第2入力ポートに結合信
号として出力するカプラの第2ネットワークとを有する
ことを特徴とする全光ファイバ製光学マルチプレクサ。 - 【請求項6】 1つあるいは複数の光学チャネルを前記
連続信号に加えるために、光学マルチプレクサに光学的
に結合された請求項1,2のいずれかに記載の全光ファ
イバ製光学ルータを有する付加/取り出し多重化用の光
学ルータ。 - 【請求項7】 1つあるいは複数の光学チャネルを前記
多重波長信号から取り出すために、光学ルータに光学的
に結合された請求項3,4,5のいずれかに記載の全光
ファイバ製光学マルチプレクサを含む付加/取り出し多
重化用の光学マルチプレクサ。 - 【請求項8】 1つあるいは複数の追加/取り出しノー
ドを有する一対の光伝送ファイバを有する光ファイバ通
信システムにおいて、前記付加/取り出しノードの少な
くとも1つは前記光伝送ファイバの1つの上に請求項
1,2のいずれかに記載の全光ファイバ製光学ルータを
有することを特徴とする光ファイバ通信システム。 - 【請求項9】 1つあるいは複数の追加/取り出しノー
ドを有する一対の光伝送ファイバを有する光ファイバ通
信システムにおいて、前記付加/取り出しノードの少な
くとも1つは前記光伝送ファイバの1つの上に請求項
3,4,5のいずれかに記載の全光ファイバ製光学マル
チプレクサを有することを特徴とする光ファイバ通信シ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
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