JP5858474B2 - Optical variable filter and optical signal termination device using optical variable filter - Google Patents
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Description
本発明は、光通信で用いられる光回路に関する。より詳細には、波長分割多重光信号から特定の波長の光信号を取り出しまたは加えるための光信号終端装置に使用される光可変フィルタおよびこの光可変フィルタを用いた光信号終端装置に関する。 The present invention relates to an optical circuit used in optical communication. More specifically, the present invention relates to an optical variable filter used in an optical signal termination device for extracting or adding an optical signal having a specific wavelength from a wavelength division multiplexed optical signal, and an optical signal termination device using the optical variable filter.
光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の長延化をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広く普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化および低消費電力化の要求が高まっている。これまでに、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバ伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、２地点間の伝送容量を増大することが可能となった。しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路（パス）を設定（ルーティング）したり、切替（スイッチング）したりする必要がある。近年の急激な伝送容量の増大に伴って、経路設定や切替などの信号処理がボトルネックになってきている。 Optical communication technology using an optical fiber as a transmission medium has resulted in a long signal transmission distance, and a large-scale optical communication network has been constructed. In recent years, with the widespread use of Internet communication, communication traffic has increased rapidly, and demands for large capacity, high speed, high functionality, and low power consumption for communication networks are increasing. Up to now, it has become possible to increase the transmission capacity between two points by introducing a wavelength multiplex communication technique for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths through one optical fiber transmission line. However, in a communication network, it is necessary to set (route) or switch (switch) a signal path (path) at a node where a plurality of transmission paths gather. With the rapid increase in transmission capacity in recent years, signal processing such as path setting and switching has become a bottleneck.
これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきた。しかし、今後は光信号を電気信号に変換することなく、光信号のままで信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いる、いわゆるフォトニックネットワークが実現されることになる。フォトニックネットワークを使用することによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大するとともに、ノード装置の消費電力を大幅に削減することも期待されている。 Up to now, a method has been used in which a transmitted optical signal is once converted into an electrical signal, path setting or path switching is performed, the electrical signal is converted again into an optical signal, and then sent to the transmission path. However, in the future, a so-called photonic network will be realized that uses a method of performing signal path setting and switching processing without converting an optical signal into an electrical signal. By using a photonic network, it is expected that the throughput of the node will be dramatically increased and the power consumption of the node device will be greatly reduced.
フォトニックネットワークを用いた光ノードシステムとしては、複数のノードをリング状またはバス状に接続した再構成可能光アドドロップ多重（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexing）システム、および、複数のノードをメッシュ状に接続した光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross-Connect）システムが知られている。ＲＯＡＤＭシステムの各ノードには、１本の入力側光ファイバ伝送路と、１本の出力側光ファイバ伝送路とが接続され、入力側光ファイバ伝送路から入力される波長分割多重光信号に対して、波長ごとに接続を切り替える光スイッチが装備されている。これにより、波長分割多重光信号のうち任意の波長の光信号について、スルー状態とアド／ドロップ状態とを切り替えることが可能となる。 As an optical node system using a photonic network, a reconfigurable optical add drop multiplexing (ROADM) system in which a plurality of nodes are connected in a ring shape or a bus shape, and a plurality of nodes in a mesh shape An optical cross-connect (OXC: Optical Cross-Connect) system connected to the network is known. Each node of the ROADM system is connected to one input-side optical fiber transmission line and one output-side optical fiber transmission line. For each wavelength division multiplexed optical signal input from the input-side optical fiber transmission line, In addition, an optical switch that switches connections for each wavelength is equipped. This makes it possible to switch between a through state and an add / drop state for an optical signal having an arbitrary wavelength among the wavelength division multiplexed optical signals.
スルー状態とは、入力側光ファイバ伝送路から入力された光信号が、出力側光ファイバ伝送路へ出力される状態のことである。また、アド／ドロップ状態とは、入力側光ファイバ伝送路側から入力された光信号がノードに接続された端局装置に出力される「ドロップ状態」、または、端局装置から入力された光信号が出力側光ファイバ伝送路に出力される「アド状態」のことである。 The through state is a state in which an optical signal input from the input side optical fiber transmission line is output to the output side optical fiber transmission line. The add / drop state is a “drop state” in which an optical signal input from the input side optical fiber transmission line side is output to a terminal device connected to the node, or an optical signal input from the terminal device. Is an “added state” that is output to the output side optical fiber transmission line.
一方、ＯＸＣシステムでは、各ノードに複数の入力側光ファイバ伝送路と、複数の出力側光ファイバ伝送路とが接続され、入力側光ファイバ伝送路から入力される波長分割多重光信号に対して、波長ごとに接続経路（方路）を切り替える光スイッチが備えられている。この構成によって、任意の入力側光ファイバ伝送路から入力された波長分割多重光信号のうち任意の波長の光信号を、任意の出力側光ファイバ伝送路へ出力することができる。最近では、柔軟性の高いネットワークを構築するために、ＯＸＣノードにおいても端局装置を接続し、入出力光ファイバ伝送路間での接続経路の切替に加えて、端局装置へのアド／ドロップも可能なシステムが必要とされてきている。 On the other hand, in the OXC system, a plurality of input-side optical fiber transmission lines and a plurality of output-side optical fiber transmission lines are connected to each node, and wavelength division multiplexed optical signals input from the input-side optical fiber transmission lines are received. An optical switch that switches connection paths (routes) for each wavelength is provided. With this configuration, an optical signal having an arbitrary wavelength among wavelength division multiplexed optical signals input from an arbitrary input-side optical fiber transmission line can be output to an arbitrary output-side optical fiber transmission line. Recently, in order to build a highly flexible network, a terminal device is also connected to an OXC node, and in addition to switching connection paths between input and output optical fiber transmission lines, add / drop to the terminal device There is also a need for a system that can.
図１は、フォトニックネットワークにおけるＯＸＣシステムの構成を概念的に示した図である。図１に示した構成は、当初のＯＸＣシステムにさらにアドシステム／ドロップシステムを追加したものである。視点を変えれば、図１のＯＸＣシステムは、ＲＯＡＤＭシステムの方路数を１本から複数（Ｋ本）にした構成を持つものと見ることもできる。本発明は、複数の入力伝送路ファイバおよび複数の出力伝送路ファイバを備え、かつ、光信号を伝送路光ファイバからアド／ドロップすることのできるノードに関するものである。以下では、便宜的にＯＸＣシステムとして説明するが、ＲＯＡＤＭシステムにも適用できることは言うまでも無い。尚、フォトニックネットワークにおいて、複数の伝送路が集まり、さらに光レイヤと電気レイヤとの交換および通信信号の処理を行うノードを、フォトニックノードと呼ぶ。 FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of an OXC system in a photonic network. The configuration shown in FIG. 1 is obtained by adding an ad system / drop system to the original OXC system. In other words, the OXC system in FIG. 1 can be regarded as having a configuration in which the number of routes in the ROADM system is changed from one to a plurality (K). The present invention relates to a node including a plurality of input transmission line fibers and a plurality of output transmission line fibers and capable of adding / dropping an optical signal from the transmission line optical fiber. In the following description, the OXC system will be described for convenience, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a ROADM system. In the photonic network, a node in which a plurality of transmission paths are gathered and the optical layer and the electrical layer are exchanged and a communication signal is processed is called a photonic node.
図１に示したＯＸＣシステムは、基本要素として、Ｊ個の波長分割多重光信号１−１〜１−Ｊがそれぞれ入力されるＫ本の入力側光ファイバ伝送路２−１〜２−Ｋと、光クロスコネクト部３と、Ｊ個の波長分割多重光信号５−１〜５−Ｊがそれぞれ出力されるＫ本の出力側光ファイバ伝送路４−１〜４−Ｋとを備える。さらに、アド／ドロップ機能を実現するために、ドロップシステム６−１およびアドシステム６−２が追加されている。図１において、入力側および出力側の光ファイバの数Ｋと、波長分割多重光信号の数Ｊとが、同じ場合であっても良い。
The OXC system shown in FIG. 1 includes, as basic elements, K input side optical fiber transmission lines 2-1 to 2-K to which J wavelength division multiplexed optical signals 1-1 to 1-J are respectively input. The
波長分割多重光信号は、異なる波長の複数の光信号を多重化した光信号である。複数の波長の光信号を多重化して１つの波長群を構成し、さらに複数の異なる波長群を多重化して波長分割多重光信号を構成することもできる。また、１つの波長群に含まれる波長は、波長の値が、その長さの順に連続的に配置された複数の波長から構成することができる。例えば、波長（番号）が、λ1、λ2、・・λ8のように、連続して並んでいる８つの波長で１波長群を構成できる。また、波長の長さ順に連続ではなくて、飛び飛びに不連続に配置された複数の波長から構成することもできる。例えば、波長（番号）が、λ1、λ5、λ9・・λ29のように、所定の間隔を置いて不連続（離散的に）に並んだ８つの波長で１波長群を構成することもできる。１つの波長群を構成する波長の数も、上述の所定の間隔なども様々な場合が可能である。 The wavelength division multiplexed optical signal is an optical signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having different wavelengths. It is also possible to multiplex optical signals of a plurality of wavelengths to form one wavelength group, and further multiplex a plurality of different wavelength groups to configure a wavelength division multiplexed optical signal. Moreover, the wavelength contained in one wavelength group can be comprised from the several wavelength by which the value of the wavelength was continuously arrange | positioned in the order of the length. For example, the wavelength (number), lambda 1, lambda 2, as in the · · lambda 8, can constitute one wavelength group of eight wavelengths are arranged in succession. Moreover, it can also be comprised from the several wavelength arrange | positioned discontinuously discontinuously instead of being continuous in order of the length of a wavelength. For example, the wavelength (number), lambda 1, lambda 5, as in the lambda 9 · · lambda 29, constituting a wavelength group of eight wavelengths arranged in a discontinuous (discretely) at a predetermined distance You can also. There are various cases where the number of wavelengths constituting one wavelength group and the above-described predetermined interval are various.
ドロップシステム６−１によってドロップされた光信号は、複数の受信器（伝送路Ｒｘとも呼ぶ）８に接続されて終端信号処理が行われ、電気レイヤの別のネットワーク７（例えば、電気ルータ）などへ供給される電気信号１０が出力される。また、電気レイヤの別のネットワーク７から供給される電気信号１１が、複数の送信器（伝送路Ｔｘとも呼ぶ）９に接続され、アドシステム６−２を経由して光信号がアドされる。上述の終端信号処理とは、光信号および電気信号の間の変換、レベル調整、変換後の電気信号における誤り検出・訂正、適切な信号フォーマットの変換等の信号処理を含む。ドロップシステム６−１およびアドシステム６−２ならびに受信器８および送信器９は、合わせて光信号終端装置とも呼ばれる。また、受信器８および送信器９は、端局装置とも呼ばれる。
The optical signal dropped by the drop system 6-1 is connected to a plurality of receivers 8 (also referred to as transmission lines Rx), subjected to termination signal processing, and another network 7 (for example, an electrical router) in the electrical layer, etc. The
一般に、図１に示したようなＯＸＣシステムでは、理想的なドロップ／アドシステムとして、カラーレス（Colorless、波長無依存）、ディレクションレス（Directionless、方路無依存）、およびコンテンションレス（Contentionless）の３つの特性が求められている。カラーレスとは、任意の波長の光信号を任意のドロップポートから受信器へ出力することができ、任意の波長の光信号を、アドシステムを介して送信器からアドポートを経て出力側光ファイバ伝送路へ入力することができる構成のことである。また、ディレクションレスとは、任意の入力側光ファイバ伝送路から入力された光信号を、任意のドロップポート（受信器）から出力することができ、アドシステムへ入力された任意の光信号を任意の出力側光ファイバ伝送路から出力することができる構成のことである。 In general, in the OXC system as shown in FIG. 1, as an ideal drop / add system, colorless (colorless), directionless (directionless), and contentionless These three characteristics are required. Colorless means that an optical signal of any wavelength can be output from any drop port to the receiver, and an optical signal of any wavelength can be transmitted from the transmitter via the add system to the output optical fiber transmission A configuration that can be input to a road. Directionless means that an optical signal input from an arbitrary input side optical fiber transmission line can be output from an arbitrary drop port (receiver), and an arbitrary optical signal input to an add system can be arbitrarily specified. It is the structure which can output from the output side optical fiber transmission line.
さらに、当然のことではあるが、同一の波長の異なる２以上の光信号が、同時に、光ファイバ伝送路の同一の光経路に存在すれば、光信号同士の衝突が起きて混信が生じてしまう。その光経路は使用不能（ブロッキング状態）となってしまう。このような衝突は、アド／ドロップ動作に関わる光経路の接続設定においても生じる可能性が有る。アド／ドロップ動作に関わる光経路の接続設定においてはその様な光信号同士の衝突が起こらない構成を有している必要があり、ブロッキングを生じさせることが無いようコンテンションレスに行う必要がある。 Further, as a matter of course, if two or more optical signals having the same wavelength are simultaneously present in the same optical path of the optical fiber transmission path, the optical signals collide with each other, resulting in interference. . The optical path becomes unusable (blocking state). Such a collision may also occur in connection setting of an optical path related to an add / drop operation. In the connection setting of the optical path related to the add / drop operation, it is necessary to have a configuration in which such optical signals do not collide with each other, and it is necessary to perform the contentionless so as not to cause blocking. .
現在、運用が開始されているアド／ドロップシステムでは、予め定められたポートにしか接続ができない、また、ポートの接続変更にマニュアル操作が必要であるなどの制限がある。理想的には、フォトニックネットワークにおける上述の３つの特性（ＣＤＣ：Colorless, Directionless and Contentionless）を実現する必要がある。次に、理想的フォトニックネットワークとして、現在提案されている構成を説明する。 Currently, an add / drop system that has started operation has limitations such as being able to connect only to predetermined ports and requiring manual operation to change port connections. Ideally, it is necessary to realize the above-mentioned three characteristics (CDC: Colorless, Directionless and Contentionless) in the photonic network. Next, a configuration currently proposed as an ideal photonic network will be described.
図２は、ＯＸＣシステムにおいて、フルメッシュ接続の光スイッチを用いた従来技術のアド／ドロップシステムの構成を説明する図である。図２の構成は、図１に示したＯＸＣシステムの概要構成においてアド／ドロップ機能部分をより具体化して示したものなので、図１に示した構成との相違点のみを説明する。入力側光ファイバ伝送路１−１〜１−Ｋと光クロスコネクト部３との間には、Ｋ本の入力側光ファイバ伝送路２−１〜２−Ｋからの各波長分割多重光信号を分岐する光カプラ２１−１〜２１−Ｋが備えられている。１つの光カプラには、分波器２２−１〜２２−Ｋの内の対応する１つが接続される。例えば、１番目の入力側光ファイバ伝送路２−１には、光カプラ２１−１が接続され、分岐した波長分割多重光信号１２は分波器２２−１に導かれる。尚、図２のアド／ドロップシステムにおいて、光カプラで分岐され、受信器へドロップされる波長の光信号は、光クロスコネクト部３において重複しないように適切に処理されるのは言うまでもない。光カプラは、方路切替の機能は持たないが、入力された波長を分岐して出力することが可能である。そのコストは、光マトリックススイッチと比べて非常に小さく、１／１００程度である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a conventional add / drop system using a full mesh connection optical switch in an OXC system. The configuration of FIG. 2 is a more specific example of the add / drop function portion in the schematic configuration of the OXC system shown in FIG. 1, so only the differences from the configuration shown in FIG. 1 will be described. Between the input side optical fiber transmission lines 1-1 to 1-K and the
分波器２２−１〜２２−Ｋの出力は、Ｍ入力Ｌ出力を持つフルメッシュ構成の光マトリックススイッチ２３に接続される。光スイッチ２３のＬ個の出力は、Ｌ個の受信器２４−１〜２４−Ｌに接続される。一般に、光マトリクススイッチは、任意の粒度の光信号（波長パス、波長群パス）に関して、入力された光信号を任意の順序（ポート位置）に組み替えて各出力ポートに出力する。したがって、光スイッチ２３のＭ入力の内の任意の入力ポートに入る光信号は、Ｌ出力の内の任意の出力ポートに現れる。光スイッチデバイスを実現するに当たってのコストは、一般に、入力・出力ポートの数に大きく依存し、ポート数の増加とともに増える。
The outputs of the demultiplexers 22-1 to 22-K are connected to an
一例を挙げれば、１つの波長分割多重光信号に９６個の異なる波長の光信号が多重化されており、Ｋ＝８本の入力側光ファイバ伝送路がある場合、光スイッチ２３は入力として７６８の入力ポートを持つ。１つのノード当たりの、アドポート数およびドロップポート数は、入力ポート数に対して所定の割合（ドロップ率／アド率）で決定される。例えば、アドポート数およびドロップポート数をそれぞれ１６とすれば、光スイッチ２３は、７６８入力×１６出力を持つ巨大なマトリックスを構成することになる。これは、アド側の光スイッチ２８についても同様である。
For example, when optical signals of 96 different wavelengths are multiplexed on one wavelength division multiplexed optical signal and there are K = 8 input-side optical fiber transmission lines, the
上述のように、図２に示したＯＸＣノードの構成では、カラーレス、ディレクションレス、コンテンションレスの３特性を実現できるものの、大型で高価な光スイッチを必要とする。スイッチ素子の数の多さに起因して、信頼性が低下する問題も重要であった。そこで、アド／ドロップシステムに対して、いくつかの改善された構成が提案されている。例えば、特許文献１では、ＲＯＡＤＭシステムにおけるカラーレスの構成例が示されている。また、ＯＸＣノードに関するものとして、特許文献２では、波長群の分波選択および波長の分波選択をコンパクトな光スイッチを組み合わせて構成する例が提案されている。
As described above, the configuration of the OXC node shown in FIG. 2 can realize three characteristics of colorless, directionless, and contentionless, but requires a large and expensive optical switch. The problem of reduced reliability due to the large number of switch elements was also important. Thus, several improved configurations have been proposed for add / drop systems. For example,
図３は、特許文献２による別の従来技術のアド／ドロップシステムの構成を説明する図である。図３に示したＯＸＣシステムの構成は、図２に示した構成において、アド／ドロップ機能部分を異なる構成で実現したものであるので、以下、図２の構成との相違点のみを説明する。図３に示したＯＸＣノードにおけるアド／ドロップシステムは、ドロップ側の光信号終端装置３０およびアド側の光信号終端装置３１を備えている。Ｋ個の光カプラ２１−１〜２１−Ｋによって分岐される各入力側光ファイバ伝送路からの各波長分割多重光信号は、光増幅器３１−１〜３１−Ｋでそれぞれ光出力レベルを調整される。その後、１×Ｌの光カプラ（スターカプラ）３２−１〜３２−Ｋによって、受信器３５−１〜３５−Ｌの数に相当するＬ個の波長分割多重光信号に分岐される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of another conventional add / drop system according to
したがって、各入力側光ファイバ伝送路からの波長多重化信号は、ファイバ選択スイッチ３３−１〜３３−Ｌの各々に接続される。ファイバ選択スイッチは、Ｋ個の入力側光ファイバ伝送路の中から、いずれか１つのファイバの波長分割多重光信号を選択する。ファイバ選択スイッチは、Ｋ入力１出力のスイッチによって構成できる。一例を挙げれば、図３では、Ｋ本すべての入力側光ファイバ伝送路からの波長分割光信号がファイバ選択スイッチ３３−１に与えられるが、入力側光ファイバ伝送路２−１の波長分割多重光信号１−１、３６、３７だけが、ファイバ選択スイッチ３３−１によって選択される。選択された波長分割多重光信号３８−１は、光可変フィルタ（チューナブルフィルタ）３４−１に与えられ、さらに所望の波長の光信号３９−１のみが選択される。光可変フィルタは、複数の波長を含む波長分割多重光信号から、所望の波長のみを選択するので、同調可能なフィルタ（チューナブルフィルタ）とも呼ばれる。 Therefore, the wavelength multiplexed signal from each input side optical fiber transmission line is connected to each of the fiber selection switches 33-1 to 33-L. The fiber selection switch selects the wavelength division multiplexed optical signal of any one of the K input-side optical fiber transmission lines. The fiber selection switch can be constituted by a switch of K input and 1 output. For example, in FIG. 3, the wavelength division optical signals from all K input side optical fiber transmission lines are given to the fiber selection switch 33-1, but the wavelength division multiplexing of the input side optical fiber transmission line 2-1 is performed. Only the optical signals 1-1, 36, and 37 are selected by the fiber selection switch 33-1. The selected wavelength division multiplexed optical signal 38-1 is given to an optical variable filter (tunable filter) 34-1 and only an optical signal 39-1 having a desired wavelength is selected. Since the optical variable filter selects only a desired wavelength from a wavelength division multiplexed optical signal including a plurality of wavelengths, it is also called a tunable filter (tunable filter).
図４は、Ａ入力１出力のスイッチの構成例を示す図である。Ａ入力１出力を持つＡ×１スイッチは、Ａ個の入力信号の中から１個の信号を抽出する能力を持ち、基本エレメントである１×２スイッチ４０、４１を組み合わせて構成できる。図４の（ａ）に示したスイッチは、ツリー型の構成であって、入力間で損失のばらつきを抑えられる点に特徴がある。図４の（ｂ）に示したスイッチは、格子型の構成であって、損失のばらつきの補正が必要となる。ファイバ選択スイッチは、Ａ×１スイッチによって構成できる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an
上述のように、図３に示したアド／ドロップシステムは、上述の光可変フィルタ３４−１〜３４−Ｌの実現方法にその特徴がある。本発明は、後述するように光可変フィルタをさらに改善したものを提供するものである。したがって、以下、光可変フィルタの詳細についてさらに説明する。 As described above, the add / drop system shown in FIG. 3 is characterized in the method of realizing the optical variable filters 34-1 to 34-L described above. The present invention provides an improved optical variable filter as will be described later. Therefore, the details of the optical variable filter will be further described below.
図５は、従来技術のアド／ドロップシステムにおける光可変フィルタの構成方法を説明する概念図である。波長選択フィルタは、複数の入力側光ファイバ伝送路から選択された１つのファイバ伝送路の波長分割多重光信号から、所望の波長（光周波数）の光信号のみを選択する機能を持つ。光可変フィルタの構成には、様々なものが考えられる。図５の（ａ）に示したように、波長分割多重光信号５０を、分波器５２によって波長パス単位で分波し、その後、分波された光信号を、選択スイッチ５１で選択して、ドロップした波長の光信号５３を得る方法がある。（ａ）の構成は、スイッチの規模が波長パス数と同じ以上となって巨大となるため、コストおよび信頼性の点で問題であった。
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a configuration method of an optical variable filter in a conventional add / drop system. The wavelength selection filter has a function of selecting only an optical signal having a desired wavelength (optical frequency) from a wavelength division multiplexed optical signal of one fiber transmission line selected from a plurality of input side optical fiber transmission lines. Various configurations of the optical variable filter are conceivable. As shown in FIG. 5A, the wavelength division multiplexed
特許文献２に開示された発明では、図５の（ｂ）に示すように、可変フィルタとして多段階の分波機能を縦続接続することによって、（ａ）の構成の光可変フィルタの問題を解決しようとするものである。すなわち、１段目の分波機能部５４−１および選択スイッチ５４−２を持つ１段目の光可変フィルタ５４から、ｎ段目の分波機能部５５−２および選択スイッチ５５−２を持つｎ段目の光可変フィルタ５５が、ｎ段縦続接続されている。一例として、２段構成の場合を例にとると、第１段目の光可変フィルタ５４では、波長分割多重化光信号を波長群に分波し、２段目の光可変フィルタ５５で、１つの波長群の波長分割多重化光信号を波長ごとに分波する構成とできる。
In the invention disclosed in
図６は、従来技術の２段構成の光可変フィルタの構成例を示す図である。図３に示した特許文献２に開示された従来技術のアド／ドロップシステムにおける光信号終端装置内の光可変フィルタ６０の構成例である。光可変フィルタ６０は、第１段目の波長群選択光可変フィルタ５４および２段目の波長選択光可変フィルタ５５を備える。第１段目の波長群選択光可変フィルタ５４は、１×Ｍ周回性アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）６１およびＭ×１選択スイッチ６２から構成される。第２段目の波長選択光可変フィルタ５５は、１×Ｎ周回性ＡＷＧ６３およびＮ×１選択スイッチ６４から構成される。波長分割多重光信号５０が第１段目の波長群選択光可変フィルタ５４に与えられ、１×Ｍ周回性ＡＷＧ６１によって例えば複数の波長群に群分波されて、１つのある波長群の波長分割多重光信号６６が選択される。さらに、ある波長群の波長分割多重光信号６６は、１×Ｎ周回性ＡＷＧ６３によって各波長に分波され、１つの波長の光信号５３が選択される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional optical variable filter having a two-stage configuration. It is a structural example of the optical
詳細は、特許文献２に記載されているが、ＭとＮは互いに素の関係にある。また、１×Ｍ周回性ＡＷＧ６１のＦＳＲは、チャネル間隔δｆのＭ倍に対応し、１×Ｎ周回性ＡＷＧ６３のＦＳＲは、チャネル間隔δｆのＮ倍に対応する関係にあれば良い。選択スイッチ６２、６４は、コンパクトなスイッチを組み合わせることによって、カラーレス、ディレクションレス、コンテンテョンレスのドロップ機能を実現できた。
Although details are described in
図７は、図６の構成の従来技術の光可変フィルタの機能を説明する図である。ファイバ選択機能７０は、図３のアド／ドロップシステムにおけるファイバ選択スイッチに対応する。ファイバ選択機能７０に引き続いて、第１段目の光可変フィルタ機能７５からｎ段目の光可変フィルタ機能７７を備えており、第１段目の光可変フィルタ機能７５は、波長群選択分波機能７１および波長群選択機能７２を、ｎ段目の光可変フィルタ機能７７は、波長分波機能７３および波長選択機能７４をそれぞれ備える。尚、図６の光可変フィルタは、必ずしも波長群の分波選択および波長の分波選択に分けた構成に限定されることはなく、波長分割多重光信号の構成に関係なく、多数の波長から多段階でドロップする波長を選択する構成にその特徴がある点に留意されたい。
FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the conventional optical variable filter configured as shown in FIG. The fiber selection function 70 corresponds to the fiber selection switch in the add / drop system of FIG. Subsequent to the fiber selection function 70, a first-stage variable
図６に示した光可変フィルタによれば、多段階でドロップする波長を選択するので、光スイッチの規模の小さいデバイスを利用することができる。スイッチの数は、概ね次式によって表される。ここで、ｎは、光可変フィルタの段数である。 According to the optical variable filter shown in FIG. 6, since the wavelength to be dropped is selected in multiple stages, a device with a small scale optical switch can be used. The number of switches is generally expressed by the following equation. Here, n is the number of stages of the optical variable filter.
図８は、図６に示した光可変フィルタにおけるスイッチ規模と段数ｎの関係を示した図である。スイッチ規模は、波長多重数がいずれの場合でも、段数を増加するほど減少する。３段以上ではスイッチ規模の減少量はやや頭打ちとなり、２段構成にする場合の減少量が顕著である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the switch scale and the number of stages n in the optical variable filter shown in FIG. The switch scale decreases as the number of stages increases regardless of the number of wavelength multiplexing. When the number of stages is three or more, the amount of reduction in the switch size is slightly peaked, and the amount of reduction in the case of the two-stage configuration is remarkable.
しかしながら、スマートフォンの爆発的な普及に代表されるようなネットワークトラフィックが急激に増加する最近の状況を踏まえると、特許文献２に開示された構成の光可変フィルタも、スイッチ規模の大きさの点で依然として十分なものではない。
However, considering the recent situation in which network traffic, such as the explosive spread of smartphones, has increased rapidly, the optical variable filter having the configuration disclosed in
ネットワークトラフィックの急激な増加に加えて、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）技術、各光デバイスの技術的な進展が見込まれており、近い将来には１本の光ファイバ伝送路の中で取り扱われる波長の数は、最大で２００を越えることが予測されている。光終信号端装置における光可変フィルタが処理すべき波長パス（波長）の数が増加すれば、スイッチの数もさらに増加することは必至である。したがって、さらにスイッチ規模を縮小させることのできる光可変フィルタの新しい構成が望まれている。 In addition to the rapid increase in network traffic, wavelength division multiplexing (WDM) technology and the technological progress of each optical device are expected, and in the near future, in one optical fiber transmission line The maximum number of wavelengths handled is expected to exceed 200. If the number of wavelength paths (wavelengths) to be processed by the optical variable filter in the optical end signal end device increases, the number of switches will inevitably increase. Therefore, a new configuration of an optical variable filter that can further reduce the switch scale is desired.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フォトニックノードの光信号終端装置において、光スイッチの規模をさらに縮小することのできる光可変フィルタを提供し、さらにその光可変フィルタを利用した光信号終端装置、フォトニックノードを提供するところにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical variable filter that can further reduce the scale of an optical switch in an optical signal termination device of a photonic node. The present invention also provides an optical signal termination device and a photonic node using the optical variable filter.
上述の課題を解決するために、請求項１の発明は、光パスネットワークにおいて、複数の光ファイバの各々を介して中継ノードへ伝送されてきた複数の波長分割多重光の中より選択された１つの波長分割多重光から、該選択された波長分割多重光の中に含まれる所定の波長パスの光信号を選択して電気レイヤへドロップさせる可変フィルタにおいて、前記選択された波長分割多重光を、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１の周回性波長合分波器の前記複数の入力ポートの内の１つの入力ポートに選択的に入力するための第１の光スイッチと、前記第１の周回性波長合分波器の前記複数の出力ポートの内から１つの出力ポートを選択する第２の光スイッチと、前記第１の周回性波長合分波器の前記選択された出力ポートからの分波出力光を、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、前記第１の周回性波長合分波器とは異なる周回性を持つ第２の周回性波長合分波器の前記複数の入力ポートの内の１つの入力ポートに選択的に入力するための第３の光スイッチと、前記第２の周回性波長合分波器の前記複数の出力ポートの内から１つの出力ポートを選択する第４の光スイッチとを備え、前記第４の光スイッチによって選択された、前記第２の周回性波長合分波器の出力ポートからの光信号が電気レイヤへドロップされることを特徴とする光可変フィルタである。周回性波長合分波器は、サイクリック波長合分波器とも呼ばれる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
請求項２の発明は、請求項１の光可変フィルタであって、前記第１の周回性波長合分波器は、Ｍ入力Ｍ出力を持ち、Ｍチャネルに対応するＦＳＲを持つように構成されたアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）であって、前記Ｍ入力の内のｍ個の入力ポートのいずれかが前記第１の光スイッチによって選択され、前記Ｍ出力の内のｍ´個の出力ポートのいずれかが前記第２の光スイッチによって選択され、前記第２の周回性波長合分波器はＮ入力Ｎ出力を持ち、Ｎチャネルに対応するＦＳＲを持つように構成されたＡＷＧであって、前記Ｎ入力の内のｎ個の入力ポートのいずれかが前記第３の光スイッチによって選択され、前記Ｎ出力の内のｎ´個の出力ポートのいずれかが前記第４の光スイッチによって選択され、前記Ｍと前記Ｎとは、互いに素の関係となるように選択されることを特徴とする。前記第１の周回性波長合分波器のＭは、同一ポートに入出力されるチャネル番号の周期となる。また、前記第２の周回性波長合分波器のＮは、同一ポートに入出力されるチャネル番号の周期となる。
The invention according to
請求項３の発明は、請求項２の光可変フィルタであって、ｍ、ｍ´、ｎおよびｎ´は、
Ｍ≦ｍ×ｍ´およびＮ≦ｎ×ｎ´の関係をさらに満たすよう選択されることを特徴とする。
The invention of
It is selected so as to further satisfy the relationship of M ≦ m × m ′ and N ≦ n × n ′.
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの光可変フィルタであって、前記第２の光スイッチおよび前記第３の光スイッチは、１以上の入力の中から１つを選択し、１以上の出力の中の１つに出力する一体の光スイッチとして構成されたことを特徴とする。
Invention of
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの光可変フィルタであって、前記第１の光スイッチ、前記第１の周回性波長合分波器および前記第２の光スイッチからなる第１段目の光可変フィルタ機能部、および前記第３の光スイッチ、前記第２の周回性波長合分波器および前記第４の光スイッチからなる第２段目の光可変フィルタ機能部に加え、入力ポート選択のための光スイッチ、周回性波長合分波器および出力ポート選択のための光スイッチからなる別の光可変フィルタ機能部を１段以上さらに備えたことを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the optical variable filter according to any one of the first to fourth aspects, comprising the first optical switch, the first recursive wavelength multiplexer / demultiplexer, and the second optical switch. In addition to the first-stage variable optical filter function section and the second-stage variable optical filter function section including the third optical switch, the second cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer, and the fourth optical switch Further, one or more stages of optical variable filter function units including an optical switch for selecting an input port, a cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer, and an optical switch for selecting an output port are further provided.
請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの光可変フィルタであって、前記波長分割多重光信号は、複数の波長群から構成され、１つの波長群は、複数の波長を含むように構成され、前記１つの波長群は、波長の値が、その長さの順に連続的に配置された複数の波長から構成される連続配置型波長群であることを特徴とする。すなわち、そのチャネル番号が連続的に並んだ、複数のチャネルが選択された、連続配置型波長群で良い。 A sixth aspect of the present invention is the optical variable filter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the wavelength division multiplexed optical signal is composed of a plurality of wavelength groups, and one wavelength group includes a plurality of wavelengths. The one wavelength group is a continuously arranged wavelength group composed of a plurality of wavelengths whose wavelength values are continuously arranged in the order of their lengths. That is, it may be a continuously arranged wavelength group in which a plurality of channels are selected in which the channel numbers are continuously arranged.
請求項７の発明は、請求項１乃至５いずれかの光可変フィルタであって、前記波長分割多重光信号は、複数の波長群から構成され、１つの波長群は、複数の波長を含むように構成され、前記１つの波長群は、波長の値が、その長さの順に連続的に配置された複数の波長の中から、所定の間隔で選択され不連続な順に配置された複数の波長から構成される分散配置型波長群であることを特徴とする。すなわち、チャネル番号が、所定の周期で不連続に選択された分散配置型波長群でも良い。 A seventh aspect of the present invention is the optical variable filter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the wavelength division multiplexed optical signal includes a plurality of wavelength groups, and one wavelength group includes a plurality of wavelengths. The one wavelength group includes a plurality of wavelengths whose wavelength values are selected at a predetermined interval from a plurality of wavelengths continuously arranged in the order of their lengths and are arranged in a discontinuous order. It is a dispersion arrangement type wavelength group composed of: That is, the dispersion-arranged wavelength group in which channel numbers are selected discontinuously at a predetermined period may be used.
請求項７の発明は、前記複数の光ファイバの各々から、波長分割多重光を分岐する複数の光分岐装置と、前記複数の光分岐装置からそれぞれ分岐された複数の波長分割多重光のうちの１つを選択し、所定のドロップ率に対応した数の光可変フィルタのうちの１つへ出力する、複数のマトリックス光スイッチまたは複数入力１出力を有する光スイッチと、請求項１乃至７いずれかに記載の光可変フィルタとを備えたことを特徴とする光パスネットワークの光信号終端装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, a plurality of optical branching devices branching wavelength division multiplexed light from each of the plurality of optical fibers, and a plurality of wavelength division multiplexed light respectively branched from the plurality of optical branching
以上説明したように、本発明によって、フォトニックノードの光信号終端装置において、光スイッチの規模をさらに縮小することのできる光可変フィルタを提供することがきる。光可変フィルタを構成する光スイッチの規模を大幅に減らすことができるので、デバイスの構成を簡略化し低コスト化をすることができる。回路規模の縮小により、デバイスの信頼性の向上も実現できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical variable filter that can further reduce the scale of an optical switch in an optical signal termination device of a photonic node. Since the scale of the optical switch constituting the optical variable filter can be greatly reduced, the configuration of the device can be simplified and the cost can be reduced. By reducing the circuit scale, device reliability can be improved.
本発明は、光信号のままで信号経路の設定や切替処理を行なう光パスネットワークにおける光クロスコネクト装置の光信号終端部に関する。この光信号終端部は、複数の光ファイバを介してそれぞれ中継ノードへ並列的に伝送されてきた複数の波長分割多重光の中より選択された１つの波長分割多重光から、その波長分割多重光に含まれる所定の波長パスの光信号を選択して、電気レイヤへドロップさせる光可変フィルタを複数備えている。特徴的な本発明の光可変フィルタは、従来技術と比べてより小規模な光スイッチを用いて実現可能となる。 The present invention relates to an optical signal termination unit of an optical cross-connect device in an optical path network that performs signal path setting and switching processing while maintaining an optical signal. The optical signal termination unit includes a wavelength division multiplexed light from one wavelength division multiplexed light selected from a plurality of wavelength division multiplexed lights respectively transmitted in parallel to a relay node through a plurality of optical fibers. Are provided with a plurality of optical variable filters that select and drop optical signals of a predetermined wavelength path included in the electrical layer. The characteristic variable optical filter of the present invention can be realized by using a smaller-scale optical switch as compared with the prior art.
発明者らは、従来技術の光可変フィルタにおいて着目されていなかった、周回性波長合分波器の入力ポートによる波長選択機能を利用して、波長光可変フィルタをさらにコンパクト、低コストで高信頼性のデバイスで構成できることを見出した。周回性波長合分波器のＦＳＲの設定と実際に利用する入力ポートおよび出力ポートを決定し、分波する波長数を特定の条件に決定して、同一ポートに重複することなく各波長を出力する。本構成で、光スイッチの規模を低減する。以下、従来技術の構成との比較をしながら、本発明の構成について説明する。 The inventors have made use of the wavelength selection function by the input port of the recursive wavelength multiplexer / demultiplexer, which has not been paid attention to in the prior art optical variable filter, making the optical wavelength variable filter more compact, low cost and highly reliable. I found that it can be composed of sex devices. Determine the FSR setting of the recursive wavelength multiplexer / demultiplexer and the actual input and output ports to be used, determine the number of wavelengths to be demultiplexed under specific conditions, and output each wavelength without overlapping the same port To do. With this configuration, the scale of the optical switch is reduced. The configuration of the present invention will be described below while comparing with the configuration of the prior art.
本発明の光可変フィルタまたは光信号終端部が取り扱う波長分割多重光信号は、複数の異なる波長の光信号が多重化されたものであるが、波長分割多重光信号の構成は様々なものを含む。例えば、波長分割多重光信号が、複数の波長群から構成され、１つの波長群は、複数の波長を含むような構成とすることができる。光通信システムにおいては、波長の値、または対応する光周波数と、チャネル番号とが関連付けられている。 The wavelength division multiplexed optical signal handled by the optical tunable filter or the optical signal termination unit of the present invention is obtained by multiplexing optical signals having a plurality of different wavelengths, and the wavelength division multiplexed optical signal includes various configurations. . For example, the wavelength division multiplexed optical signal may be configured from a plurality of wavelength groups, and one wavelength group may include a plurality of wavelengths. In an optical communication system, a wavelength value or a corresponding optical frequency is associated with a channel number.
１つの波長群に含まれる波長は、波長の値が、その長さの順に連続的に配置された複数の波長から構成することができる（連続配置型波長群）。例えば、波長（番号）が、λ1、λ2、・・λ8のように、連続して並んでいる８つの波長（チャネル番号でも連続）で１波長群を構成できる。また、波長の長さ順に連続ではなくて、所定のチャネル番号間隔で選択され飛び飛びに不連続な順に配置された複数の波長から構成することもできる（分散配置型波長群）。例えば、波長（番号）が、λ1、λ5、λ9・・λ29のように、所定の間隔を置いて不連続（離散的に）に並んだ８つの波長で１波長群を構成することもできる。波長群の数、１つの波長群を構成する波長の数、上述の所定のチャネル番号間隔なども様々な場合が可能である。尚、チャネルの間隔は、システムによって、等波長間隔または等光周波数間隔で構成される。 A wavelength included in one wavelength group can be composed of a plurality of wavelengths whose wavelength values are continuously arranged in the order of their length (continuous arrangement type wavelength group). For example, the wavelength (number), lambda 1, lambda 2, as in the · · lambda 8, can constitute one wavelength group in the eight that are arranged continuous wavelength (continuous even channel numbers). Moreover, it is also possible to configure from a plurality of wavelengths selected in a predetermined channel number interval and arranged in a discontinuous order instead of being continuous in order of wavelength length (dispersed arrangement type wavelength group). For example, the wavelength (number), lambda 1, lambda 5, as in the lambda 9 · · lambda 29, constituting a wavelength group of eight wavelengths arranged in a discontinuous (discretely) at a predetermined distance You can also. The number of wavelength groups, the number of wavelengths constituting one wavelength group, the predetermined channel number interval described above, and the like can be various. The channel interval is configured with equal wavelength intervals or equal optical frequency intervals depending on the system.
従来技術の光可変フィルタでは、周回性波長合分波器が使用されており、代表的なものとして、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を利用できる。ＡＷＧにおいては、入力ポートへ入力された波長多重信号を分波して、各出力ポートに分波された光信号が出力される。ＦＳＲ（Free Spectral Range：自由スペクトル領域）を適切に設定してＡＷＧを構成することによって、出力ポートに現れる波長は、サイクリックなものすなわち周回性を持ったものとなる。光スイッチの規模を大幅に減らすことができる本発明の特徴は、周回性を持つ波長合分波器を使用することによって得られるので、波長合分波器はＡＷＧだけには限られないが、後述する実施例では、周回性ＡＷＧを利用した例で説明する。 In the conventional optical variable filter, a cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer is used. As a typical example, an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) can be used. In the AWG, the wavelength multiplexed signal input to the input port is demultiplexed, and the demultiplexed optical signal is output to each output port. By configuring the AWG by appropriately setting the FSR (Free Spectral Range), the wavelength appearing at the output port becomes cyclic, that is, has recursive properties. Since the feature of the present invention that can greatly reduce the scale of the optical switch is obtained by using a wavelength multiplexer / demultiplexer having a recursive property, the wavelength multiplexer / demultiplexer is not limited to the AWG, In an embodiment described later, an example using a circular AWG will be described.
図９は、アレイ導波路回折格子における周回性機能を持った分波動作を説明する図である。ＡＷＧ９０は、８つの入力ポートと、８つの出力ポートを持っている。ＡＷＧに含まれるスラブ導波路およびアレイ導波路の構造パラメータ等を適切に構成することによって、ＦＳＲを８つの波長チャネル分に相当する波長帯域幅に調節することができる。例えば、入力ポート９１の中の１番目のポートへ波長λ1〜λ16を含む波長分割多重光信号を入力すると、波長グループ９３で示したように、出力ポート９２の１番目から８番目までのポートにλ1〜λ16の各波長の光信号が出力される。このとき、１番目の出力ポートには、λ1およびλ9の波長の光信号が出力される。すなわち、１番目の出力ポートからは、波長番号を８で割ったときの剰余が１となる番号の波長を持つ光信号が出力される。
FIG. 9 is a diagram for explaining a demultiplexing operation having a recursive function in the arrayed waveguide diffraction grating. The
ここで、入力ポート９１の中の２番目のポートへ波長λ1〜λ16を含む波長分割多重光信号を入力すると、波長グループ９４で示したように各波長が出力される。波長グループ９３で示した波長と比べると、同じ波長番号の光信号は隣の出力ポートに１つずつずれて出力される。同様に、入力ポート９１の中の３番目のポートへ波長λ1〜λ16を含む波長分割多重光信号を入力すると、今度は波長グループ９５で示したように各波長が出力される。波長グループ９３で示した波長と比べると、同じ波長番号の光信号は隣の出力ポートにさらに１つずつずれて出力される。つまり、波長分割多重光信号が入力されるポートの位置を１つだけずらすと、ある波長の光信号の出力ポートの位置も１つだけずれることが分かる。したがって、波長分割多重光信号を入力する入力ポートを選択することによって、同一の出力ポートに現れる光信号の波長を変更することができる。発明者らは、入力ポートの選択によるこの波長選択機能を利用することに着目した。
Here, when a wavelength division multiplexed optical signal including wavelengths λ 1 to λ 16 is input to the second port of the
図１０は、本発明の光可変フィルタの構成を説明する図である。本発明の光可変フィルタ１００は、図６で示した従来技術の光可変フィルタに対応するものである。したがって、光可変フィルタ１００は、図３に示したフォトニックノードにおけるドロップシステム３０において、光可変フィルタ３４−１〜３４−Ｌをそれぞれ置き換えるものである。光可変フィルタ１００には、複数の光ファイバの中より選択された１つの入力側光ファイバ伝送路から、波長分割多重光信号５０が入力される。光可変フィルタ１００によって、所望の波長の光信号が選択されて、ドロップされた光信号５３が得られ、受信器３５−１〜３５−Ｌのうちの１つに渡される。
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the optical variable filter of the present invention. The variable
光可変フィルタ１００は、１入力ｍ出力（１×ｍ）を持つ第１の光スイッチ１０１と、Ｍ入力Ｍ出力を持つ第１の周回性ＡＷＧ１０２と、ｍ´入力ｎ出力を持つ第２の光スイッチ１０３と、Ｎ入力Ｎ出力を持つ第２の周回性ＡＷＧ１０４と、ｎ´入力１出力（ｎ´×１）を持つ第３の光スイッチ１０５とを備えている。波長分割多重光信号５０は、第１の光スイッチ１０１の入力ポート１０６に入力されて、ドロップされた波長の光信号５３は、第３の光スイッチ１０５の出力ポート１０７から得られる。フォトニックノードの光信号終端装置において、光可変フィルタ１００は、複数の光受信器の各々に対して備えられる。
The optical
１×ｍの第１の光スイッチ１０１は、入力された波長分割多重光信号を、ｍ個のいずれかの出力ポートに切り替える機能を持つ。第１の光スイッチ１０１の出力ポートは、それぞれ、第１の周回性ＡＷＧのＭ個の入力ポートのうちのいずれかｍ個に接続されている。したがって、少なくともｍ≦Ｍの関係が成り立つ。第１の光スイッチ１０１は、第１の周回性ＡＷＧ１０２の入力ポートのうちのいずれか１つを選択する機能を持つことになる。すなわち、第１の周回性ＡＷＧ１０２の入力ポート選択機能を持つ。
The 1 × m first
第１の周回性ＡＷＧ１０２は、選択されたいずれか１つの入力ポートに波長分割多重光信号が入力され、その出力ポートに波長（群）ごとに光信号を分波して出力する。第１の周回性ＡＷＧ１０２は、Ｍ入力Ｍ出力を持ち、その分波特性はサイクリックであって周回性を持っている。したがって、第１の周回性ＡＷＧ１０２は、周回性波長合分波器またはサイクリック波長合分波器と呼ばれる。Ｍは同一ポートに入出力されるチャネル番号の周期となる。１つの出力ポートに着目すれば、Ｍチャネルごとの異なる波長番号を持つ複数の光信号が出力される。
The first circulating
ここで、第１の周回性ＡＷＧ１０２は、その分波機能のうちの一部だけしか利用されていない点に留意されたい。本発明の光可変フィルタにおいては、Ｍ個の入力ポートおよびＭ個の出力ポートの内で、それぞれ、ｍ個の入力ポートおよびｍ´個の出力ポートしか利用されない。したがって、第１の周回性ＡＷＧ１０２は、波長合分波器としてＭ入力Ｍ出力の合分波特性を持つように構成要素であるスラブ導波路およびアレイ導波路などが設定されている。しかし、デバイスとしての入出力ポート配線は、一部であるｍ個の入力ポートおよびｍ´個の出力ポートだけ備えれば良い点に留意されたい。
Here, it should be noted that only a part of the demultiplexing function of the
また、ｍおよびｍ´は、Ｍに対して次式の関係を持つ。
Ｍ≦ｍ×ｍ´ 式（２）
Further, m and m ′ have the following relationship with respect to M.
M ≦ m × m ′ Formula (2)
後述する実施例で詳細に述べるが、第１の光スイッチ１０１によって選択される第１の周回性ＡＷＧのｍ個の入力ポートに応じて、第１の周回性ＡＷＧのｍ´個の出力ポートの各々に現れる光信号の波長が決定される。したがって、ｍ×ｍ´通りの異なる波長群（または波長）を選択できる。第１の周回性ＡＷＧ１０２は、チャネル間隔をδｆ（Ｈｚ）とするとき、次式で表されるＦＳＲ1を持つ。
ＦＳＲ1＝Ｍ×δｆ 式（３）
As will be described in detail in an embodiment to be described later, according to m input ports of the first cyclic AWG selected by the first
FSR 1 = M × δf Formula (3)
第１の周回性ＡＷＧ１０２は、同一出力ポートにＭチャネル毎にサイクリック（周回的）に異なる波長の光信号を出力するので、式（２）を満たせば、重複することなく波長群（または波長）を分波できる。
Since the first circulating
第２の光スイッチ１０３は、第１の周回性ＡＷＧ１０２のｍ´個の出力の内の１つを選択し、かつ、後続の第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ個の入力ポートを選択する機能を持つ。すなわち、第２の光スイッチ１０３は、（ｍ´×１）スイッチ機能部分と（１×ｎ）スイッチ機能部分とを縦続接続したものとなる。
The second
図１１は、本発明の光可変フィルタにおける第２の光スイッチ１０３の具体的な構成例を示した図である。（ａ）は第１の構成例を、（ｂ）は第２の構成例を示す。（ａ）の第１の構成例では、光スイッチ１０３は、図１１左側にある前段のＡ入力１出力の光スイッチ１１０と、図１１右側にある後段の１入力Ｂ出力の光スイッチ１１１とが接続されている。図１１では、Ａ＝８、Ｂ＝９の例を示している。いずれの光スイッチも要素素子である１×２スイッチ１１２を組み合わせて構成できる。
FIG. 11 is a diagram showing a specific configuration example of the second
光スイッチ１１０のＡ個の入力ポートのうちのいずれか１つのポートへの入力光信号が選択される。次に、その選択された入力光信号は、後段の光スイッチ１１１の入力ポートに接続される。さらに、光スイッチ１１１のＢ個の出力ポートのいずれか１つに接続される。結局、光スイッチ１０３は、Ａ入力から１入力のみを選択して、それをＢ出力のうちの任意の１ポートに出力するスイッチである。このような光スイッチは、図１１に示した構成だけに限定されず、他のどのような方法でも実現できる。図１１に示すように、光スイッチ１０３は２つのスイッチ１１０、１１１から構成されているかのように描かれてはいるが、光スイッチ１０３を一体の光スイッチデバイスとして構成することができる。
An input optical signal to any one of the A input ports of the
別の構成例として、図１１の（ｂ）に示すように、中央部に２×２スイッチ１１３を用いて構成することもできる。すなわち、（ａ）の構成において、前段スイッチ１１０の出力スイッチと後段スイッチ１１１の入力スイッチを、１つの２×２スイッチ１１３によって実現することができる。（ａ）、（ｂ）の構成に限られず、他にも様々な方法で、第２の光スイッチ１０３を実現できることは言うまでもない。
As another configuration example, as shown in FIG. 11B, a 2 × 2
再び、図１０に戻ると、第２の光スイッチ１０３によって、第１の周回性ＡＷＧのｍ´個の出力ポートの内のいずれか１つの光信号が選択されて、さらに後続の第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ個の入力ポートの１つに入力される。
Returning to FIG. 10 again, the second
第２の周回性ＡＷＧ１０４は、選択されたいずれか１つの入力ポートに波長分割多重光信号が入力され、その出力ポートに波長ごとに光信号を分波して出力する。第２の周回性ＡＷＧ１０４は、Ｎ入力Ｎ出力を持ち、その分波特性に周回性を持っている。Ｎは同一ポートに入出力されるチャネル番号の周期となる。したがって、１つの出力ポートに着目すれば、Ｎチャネルごとの異なるチャネル（波長）番号を持つ複数の光信号が出力され得る。ここで、第２の周回性ＡＷＧ１０４は、第１の周回性ＡＷＧ１０２同様に、その分波機能のうちの一部だけしか利用されていない点に留意されたい。すなわち、Ｎ個の入力ポートおよびＮ個の出力ポートの内で、それぞれ、ｎ個の入力ポートおよびｎ´個の出力ポートしか利用されていない。したがって、第２の周回性ＡＷＧ１０４は、波長合分波器としてＮ入力Ｎ出力の合分波特性を持つように構成要素であるスラブ導波路およびアレイ導波路などが設定されている。しかし、デバイスとしての入出力ポート配線は、一部であるｎ個の入力ポートおよびｎ´個の出力ポートだけを備えれば良い点に留意されたい。
The second circulating
また、ｎおよびｎ´は、Ｎに対して次式の関係を持つ。
Ｎ≦ｎ×ｎ´ 式（４）
Further, n and n ′ have the following relationship with N.
N ≦ n × n ′ Formula (4)
後述する実施例で詳細に述べるが、第２の周回性ＡＷＧ１０４において第２の光スイッチ１０３によって選択されるｎ個の入力ポートに応じて、第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ´個の出力ポートの各々に現れる波長が決定される。したがって、第２の周回性ＡＷＧ１０４によってｎ×ｎ´通りの異なる組み合わせに応じてチャネル（波長）番号を一意に選択できる。第２の周回性ＡＷＧ１０４は、チャネル間隔をδｆ（Ｈｚ）とするとき、次式で表されるＦＳＲ2を持つ。
ＦＳＲ2＝Ｎ×δｆ 式（５）
As will be described in detail in an embodiment to be described later, according to n input ports selected by the second
FSR 2 = N × δf Formula (5)
第２の周回性ＡＷＧ１０４は、同一出力ポートにＮチャネル毎にサイクリック（周回的）に異なる波長の光信号を出力するので、式（４）を満たせば、重複することなく波長ごとに光信号を分波できる。ここで、第１の周回性ＡＷＧ１０２のＭと、第２の周回性ＡＷＧ１０４のＮは、互いに素の関係にあることが必要である。
Since the second circulating
第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ´個の出力ポートは、そのうちの１つがｎ´入力１出力を持つ第３の光スイッチ１０５によって選択される。第３の光スイッチ１０５の出力ポート１０７から、ドロップさせる特定の波長を持つ光信号５３が出力される。以上説明したように、光可変フィルタ１００は、全体として第１の周回性ＡＷＧ１０２による１段目の光可変フィルタ機能と、第２の周回性ＡＷＧ１０４による２段目の光可変フィルタ機能とを備えており、この点で、図６に示した従来技術の光可変フィルタの構成と似ている。しかしながら、図６に示した構成には無い、第１の周回性ＡＷＧ１０２の入力ポートを選択する第１の光スイッチと、第２の周回性ＡＷＧ１０４の入力ポートを選択する第２の光スイッチを備えている点で、相違している。
The n ′ output ports of the second
図１０に示した構成は、例示的に２段で構成された場合を示している。ここで、図１０における光スイッチ１０３を、図１１のように２つに分けて考える。すなわち光可変フィルタ１００は、第１の光スイッチ１０１、第１の周回性ＡＷＧ１０２および第２の光スイッチ１１０（図１１）からなる第１段目の光可変フィルタ機能部、および、第３の光スイッチ１１１（図１１）、第２の周回性ＡＷＧ１０４および第４の光スイッチ１０５からなる第２段目の光可変フィルタ機能部から構成されている。しかし、図１０に示した２段の構成に加え、入力ポート選択のための光スイッチ、周回性ＡＷＧおよび出力ポート選択のための光スイッチからなる別の光可変フィルタ機能部をさらに１段以上備えても良いことは言うまでもない。
The configuration shown in FIG. 10 shows an example in which the configuration is configured in two stages. Here, the
図１２は、本発明の光可変フィルタの機能を含む光信号終端部（光信号終端装置）の機能を説明する図である。（ａ）は、本発明の光可変フィルタの機能を説明するものであり、（ｂ）は従来技術の光可変フィルタの機能を対比させて説明するものである。本発明の光信号終端部では、従来技術と同様に、ファイバ選択スイッチ３３−１〜３３−Ｌ（図３を参照）によって、複数の入力側光ファイバ伝送路から１本のファイバの選択（段階１２０）が実行される。さらに、図１０に示した本発明の光可変フィルタにおいて、第１の光スイッチ１０１によって、第１の周回性ＡＷＧ１０１の入力ポート選択が実行される（段階１２１）。その後、第１の周回性ＡＷＧ１０１によって波長群分波または波長分波が行われる（段階１２２）。さらに、第２の光スイッチ１０３の前段の光スイッチ部分１１０（図１１を参照）によって、第１の周回性ＡＷＧの出力ポート選択が実行される（段階１２３）。さらに、第２の光スイッチ１０３の後段の光スイッチ部分１１１によって、第２の周回性ＡＷＧの入力ポート選択が実行される（段階１２４）。次に、第２の周回性ＡＷＧ１０４によって波長分波が行われる（段階１２４）。最後に、第３の光スイッチ１０５によって、第２の周回性ＡＷＧの出力ポート選択が実行される（段階１２６）。
FIG. 12 is a diagram illustrating the function of the optical signal termination unit (optical signal termination device) including the function of the optical variable filter of the present invention. (A) explains the function of the optical variable filter of the present invention, and (b) explains the function of the conventional optical variable filter in comparison. In the optical signal termination unit of the present invention, as in the prior art, fiber selection switches 33-1 to 33-L (see FIG. 3) select one fiber from a plurality of input side optical fiber transmission lines (steps). 120) is executed. Further, in the optical tunable filter of the present invention shown in FIG. 10, the first
図１２の（ｂ）は、従来技術の光可変フィルタにおける機能を、本発明の（ａ）と対比させて示した。図１２の（ｂ）の従来技術の光可変フィルタの機能は、図５の（ｂ）に示した概念図に示した機能と対応している。また、図１２の（ａ）と（ｂ）とを対比することによって、本発明の光可変フィルタは、第１の周回性ＡＷＧの入力ポート選択機能１２１および第２の周回性ＡＷＧの入力ポート選択機能１２４を備えている点に新規な特徴があることが分かる。本発明の光可変フィルタでは、周回性を持つＡＷＧの入力ポートを選択することによって、ＡＷＧの持つ分波機能を効率的に使用するとともに、周回性ＡＷＧのＦＳＲの設定（ＭおよびＮの設定）と利用する入力ポートおよび出力ポートを選び、出力される波長に重複が生じない構成を選択している。第１の周回性ＡＷＧの入力ポート選択機能１２１および第２の周回性ＡＷＧの入力ポート選択機能１２４を利用して、光スイッチの規模を従来技術よりもさらに低減する。次に、具体的な実施例とともに本発明の光可変フィルタの動作をさらに詳細に説明する。
FIG. 12B shows the function of the conventional optical variable filter in comparison with FIG. The function of the conventional optical variable filter in FIG. 12B corresponds to the function shown in the conceptual diagram in FIG. Also, by comparing (a) and (b) of FIG. 12, the optical variable filter of the present invention can select the input
図１３〜図１５は、それぞれ、本発明の実施例１の光可変フィルタの動作を説明するための図である。図１３は、第１の周回性ＡＷＧの「入力ポート４」が選択された場合の光可変フィルタの波長選択動作を説明している。同様に、図１４は第１の周回性ＡＷＧの「入力ポート５」が選択された場合の、図１５は第１の周回性ＡＷＧの「入力ポート６」が選択された場合の、波長選択動作をそれぞれ示している。本実施例では、一例として、９６チャネルを含む波長分割多重光信号の場合を前提とする。
13 to 15 are diagrams for explaining the operation of the optical variable filter according to the first embodiment of the present invention. FIG. 13 illustrates the wavelength selection operation of the optical tunable filter when “
本実施例では、第１の光スイッチ１０１は、１入力３出力ポートを持つ選択スイッチである。波長分割多重光信号５０は、第１の光スイッチ１０１によって、第１の周回性ＡＷＧ１０２の入力ポート４、入力ポート５または入力ポート６のいずれかに接続される。第１のＡＷＧ１０２は、９入力９出力を持ち（Ｍ＝９）、９チャネル分の帯域幅（Ｈｚ）に相当するＦＳＲ1を持つものとする。したがって、第１の周回性ＡＷＧ１０２の９個の出力ポートには、９個の異なる波長の光信号が順次出力され、かつ、９で割ったときの剰余が同じチャネル番号（波長番号）の光信号は、同一の出力ポートに現れることになる。
In this embodiment, the first
本実施例の場合では、９個の出力ポートの内で、２番目、５番目および８番目の出力ポートが使用される。図１３に示したように、第１の周回性ＡＷＧ１０２の「入力ポート４」が選択されたとき、２番目の出力ポートからは、１、１０、１９・・９１のチャネル番号（波長番号）の１１個の光信号群１３０−１が出力される。すなわち、２番目の出力ポートからは、１〜９６のチャネル番号の信号のうち、９で割った剰余が１であるチャネル番号の光信号群１３０−１が出力される。同様に、５番目の出力ポートからは、４、１３、２２・・９４のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が４であるチャネル番号の１１個の光信号群１３０−４が出力される。同様に、８番目の出力ポートからは、７、１６、２５・・・８８のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が７であるチャネル番号の１０個の光信号群１３０−７が出力される。
In the present embodiment, the second, fifth and eighth output ports are used among the nine output ports. As shown in FIG. 13, when “
ここで、図１４に示すように、第１の周回性ＡＷＧ１０２の「入力ポート５」が選択されたときは、２番目、５番目および８番目の各出力ポートからは、図１３に示したのとは異なる波長番号の光信号が出力されることに着目されたい。すなわち、２番目の出力ポートからは、２、１１、２０・・・９２のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が２であるチャネル番号の１１個の光信号群１３０−２が出力される。５番目の出力ポートからは、５、１４、２３・・・９５のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が５であるチャネル番号の１１個の光信号群１３０−５が出力される。８番目の出力ポートからは、８、１７、２６・・・８９のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が８であるチャネル番号の１０個の光信号群１３０−８が出力される。
Here, as shown in FIG. 14, when the “
さらに、図１５に示すように、第１の周回性ＡＷＧ１０２の「入力ポート６」が選択されたときは、２番目、５番目および８番目の各出力ポートからは、図１３、図１４に示したのとは異なる波長番号の光信号が出力される。すなわち、２番目の出力ポートからは、３、１２、２１・・・９３のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が３であるチャネル番号の１１個の光信号群１３０−３が出力される。５番目の出力ポートからは、６、１５、２４・・・９６のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が６であるチャネル番号の１１個の光信号群１３０−６が出力される。８番目の出力ポートからは、９、１８、２７・・・９０のチャネル番号（波長番号）を持ち、すなわち９で割った剰余が０であるチャネル番号の１０個の光信号群１３０−９が出力される。
Further, as shown in FIG. 15, when “
図１３〜図１５に示した第１の光スイッチ１０１および第１の周回性ＡＷＧ１０２による上述の選択・分波動作によって、１〜９６のチャネル番号を持つ９６個の光信号を含む波長分割多重光信号５０は、第１の周回性ＡＷＧ１０２のｍ＝３（個）の入力ポートのいずれかを選択することで、第１の周回性ＡＷＧ１０２のｍ´＝３（個）の出力ポートのいずれかに波長群分波されて出力されることが分かる。
Wavelength division multiplexed light including 96 optical signals having
第１の周回性ＡＷＧ１０２によってｍ´＝３（個）の出力ポートのいずれかに分波された光信号は、さらに第２の光スイッチ１０３によって１つが選択されて、第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ＝４（個）の入力ポートの内のいずれかに導かれる。第２の周回性ＡＷＧ１０３は、１１入力１１出力を持ち（Ｎ＝１１）、１１チャネル分の帯域幅（Ｈｚ）に相当するＦＳＲ2を持つものとする。したがって、第２の周回性ＡＷＧ１０４の１１個の出力ポートには、１１個の異なる波長の光信号が順次出力され、かつ、同一の入力ポートから入力された場合において、１１で割ったときの剰余が同じチャネル番号（波長番号）の光信号は、同一の出力ポートに現れ得る。ここで、第１の周回性ＡＷＧ１０２におけるポート数（ＦＳＲ1相当のチャネル数）Ｍ＝９と、第２の周回性ＡＷＧ１０５におけるポート数（ＦＳＲ2相当のチャネル数）Ｎ＝１１とは、互いに素の関係にある。以下、第２の光スイッチおよび第２の周回性ＡＷＧの動作をさらに説明する。
One of the optical signals demultiplexed to one of the output ports of m ′ = 3 (pieces) by the first
図１３を再び参照すると、第１の周回性ＡＷＧ１０２の３つの出力ポートからの光信号群は、第３の光スイッチ１０３によって、第２の周回性ＡＷＧ１０４の入力ポート４、入力ポート５、入力ポート６および入力ポート７の内のいずれか１つに接続される。第２の周回性ＡＷＧ１０４は、選択された入力ポートに応じて、入力光信号を異なる出力ポートに分波して出力する。ここで、図１３において第１の周回性ＡＷＧ１０２の２番目の出力ポートからの光信号群１３０−１に着目する。光信号群１３０−１は、第２の光スイッチ１０３の選択機能によって、第２の周回性ＡＷＧ１０４の、入力ポート４、入力ポート５、入力ポート６および入力ポート７の内のいずれかに接続される。
Referring again to FIG. 13, the optical signal groups from the three output ports of the first
図１３において、第１の周回性ＡＷＧ１０２の異なる出力ポートからの光信号は、チャネル番号の文字字体によって区別をしている。２番目の出力ポートから出力される光信号のチャネル番号は通常書体で、５番目の出力ポートから出力される光信号のチャネル番号はグレイの書体で、さらに、８番目の出力ポートから出力される光信号のチャネル番号は白抜きの書体で示されている。
In FIG. 13, optical signals from different output ports of the first circulating
また、第２の周回性ＡＷＧ１０４で選択される入力ポートと、その入力ポートの時に出力ポートから分波され出力される光信号のチャネル番号との対応関係を、ハッチング等の種類で区別してある。すなわち、第２の周回性ＡＷＧ１０４の「入力ポート４」に入力された光信号は、ａと表示されたベルトの内に記載されたチャネル番号の光信号として出力されることを示している。また、第２の周回性ＡＷＧ１０４の「入力ポート５」に入力された光信号は、ｂと表示されたベルトの内に記載されたチャネル番号の光信号として出力されることを示している。以下同様に、第２の周回性ＡＷＧ１０４の「入力ポート６」に入力された光信号は、ｃと表示されたベルトの内に記載されたチャネル番号の光信号として出力され、「入力ポート７」に入力された光信号は、ｄと表示されたベルトの内に記載されたチャネル番号の光信号として出力されることを示している。
Further, the correspondence between the input port selected by the
さらに具体的に、第２の光スイッチ１０３および第２の周回性ＡＷＧ１０４の選択・分波動作を説明すれば、以下の通りである。図１３に示した第１の周回性ＡＷＧ１０２の２番目の出力ポートからの光信号群１３０−１に着目すると、第２の周回性ＡＷＧ１０４の「入力ポート４」が選択されたとき、チャネル番号１の光信号は、出力ポート２から出力される（ベルトａ）。このとき同時に、チャネル番号８２の光信号は、出力ポート６から出力され（ベルトａ）、チャネル番号６４の光信号は、出力ポート１０から出力されている（ベルトａ）。
More specifically, the selection / demultiplexing operation of the second
次に、光信号群１３０−１のうち、チャネル番号１０、２８、４６に着目すると、「入力ポート５」が選択されたとき、チャネル番号４６の光信号は、出力ポート２から出力されている（ベルトｂ）。このとき同時に、チャネル番号２８の光信号は、出力ポート６から出力され（ベルトｂ）、チャネル番号１０の光信号は、出力ポート１０から出力されている（ベルトｂ）。
Next, focusing on
さらに、光信号群１３０−１のうち、チャネル番号５５、７３、９１に着目すると、「入力ポート６」が選択されたとき、チャネル番号９１の光信号は、出力ポート２から出力されている（ベルトｃ）。このとき同時に、チャネル番号７３の光信号は、出力ポート６から出力され（ベルトｃ）、チャネル番号５５の光信号は、出力ポート１０から出力されている（ベルトｃ）。
Furthermore, focusing on
また、光信号群１３０−１のうち、チャネル番号１、１９、３７に着目すると、「入力ポート７」が選択されたとき、チャネル番号３７の光信号は、出力ポート２から出力されている（ベルトｄ）。このとき同時に、チャネル番号１９の光信号は、出力ポート６から出力され（ベルトｄ）、チャネル番号１の光信号は、出力ポート１０から出力されている（ベルトｄ）。
Focusing on
上述の選択・分波動作から、第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ＝４（個）入力ポートの内の１つを選択したとき、第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ´＝３（個）の出力ポートからは、異なるチャネル番号の光信号が１つずつ現れることが分かる。さらに、別の入力ポートを選択すると、選択した入力ポートに対応した、別の異なる３つのチャネル番号の光信号が、１つずつ現れる。結局、第２の周回性ＡＷＧ１０４の入力ポートおよび出力ポートの１つの組み合わせと、分波される光信号のチャネル番号とが、１対１で関連付けられて動作していることが分かる。すなわち、第２の周回性ＡＷＧ１０４の入力ポート（ｎ＝４）および出力ポート（ｎ´＝３）の１つの組み合わせ（ｎ×ｎ´通り）を決定すれば、その組み合わせの出力ポートから得られる光信号のチャネル番号が、一意に決定される。最後に第３の光スイッチ１０５によって、第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ´個の出力ポートの内の１つを選択することによって、所望のドロップされる光信号５３が得られる。
When one of the n = 4 (ports) input ports of the second
上述の２番目の出力ポートからの光信号群１３０−１における動作は、図１３に示した第１の周回性ＡＷＧ１０２の５番目の出力ポートからの光信号群１３０−４、および、８番目の出力ポートからの光信号群１３０−７に着目しても同様であることが確認できる。したがって、（１）第２の光スイッチ１０３によって第１の周回性ＡＷＧ１０２のｍ´個の出力ポートの内から１つの出力ポートが選択され、かつ、（２）第２の光スイッチ１０３によって第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ個の入力ポートの内から１つの入力ポートが選択され、さらに、（３）第３の光スイッチ１０５によって第２の周回性ＡＷＧ１０４のｎ´個の出力ポートの内から１つの出力ポートが選択されて、３つの光信号群１３０−１、１３０−４、１３０−７の３２個の内から１つのチャネル番号の光信号が選択される。
The operation of the optical signal group 130-1 from the second output port described above is performed by the optical signal group 130-4 from the fifth output port of the first circulating
上述の（１）、（２）、（３）の３つの選択動作によって、第１の光スイッチ１０１で「入力ポート５」が選択される図１４の場合も、同様に、３つの光信号群１３０−２、１３０−５、１３０−８の３２個の内の１つのチャネル番号の光信号が選択される。さらに、第１の光スイッチ１０１で「入力ポート６」が選択される図１５の場合も、同様に、３つの光信号群１３０−３、１３０−６、１３０−９の３２個の内の１つのチャネル番号の光信号が選択される。結局、光スイッチ１０１による入力ポート選択動作と、２つの周回性ＡＷＧ１０２、１０４の入出力ポートに関する４つの選択動作の組み合わせの結果、９６チャネルからなる波長分割多重光信号５０は、９つの光信号群１３０−１〜１３０−９を経て、ドロップされる光信号として、ただ１つのチャネル番号の光信号５３が一意に選択されることになる。
Similarly, in the case of FIG. 14 in which “
以上詳細に述べたように、実施例１の光可変フィルタの構成では、９６チャネルを含む波長分割多重光信号から、９×９ポートの第１の周回性ＡＷＧおよび１１×１１ポートの第２の周回性ＡＷＧ、ならびに、３種類の光スイッチを利用して、任意のチャネル（波長）番号の光信号をドロップすることができる。本実施例の構成によって、従来技術の構成と比べて、光可変フィルタの光スイッチの規模を大幅に縮小できる。詳細は、後述する。 As described above in detail, in the configuration of the optical tunable filter according to the first embodiment, the 9 × 9 port first AWG and the 11 × 11 port second AWG are obtained from the wavelength division multiplexed optical signal including 96 channels. An optical signal having an arbitrary channel (wavelength) number can be dropped by using the revolving AWG and three types of optical switches. With the configuration of this embodiment, the scale of the optical switch of the optical variable filter can be greatly reduced as compared with the configuration of the prior art. Details will be described later.
実施例１の光可変フィルタは波長分割多重光信号に含まれる波長数が９６の場合を示したが、他に様々な波長数およびＡＷＧの構成を用いて光可変フィルタを構成できることは言うまでもない。また、実施例１で示したような２段の周回性ＡＷＧを使う構成に限られず、図８に示したように３段以上の周回性ＡＷＧ（光可変フィルタ部）を持つ構成であっても、スイッチ規模の縮小効果が認められる。 In the optical variable filter of the first embodiment, the case where the number of wavelengths included in the wavelength division multiplexed optical signal is 96 is shown, but it goes without saying that the optical variable filter can be configured using various other numbers of wavelengths and AWG configurations. Further, the present invention is not limited to the configuration using the two-stage circulating AWG as shown in the first embodiment, and may be configured to have three or more stages of circulating AWG (optical variable filter section) as shown in FIG. The effect of reducing the switch scale is recognized.
図１６は、実施例２として、２段構成の場合で他の様々な光可変フィルタの構成例を示す表である。Ｍは、第１の周回性ＡＷＧの入力ポート数または出力ポート数であり、Ｎは、第２の周回性ＡＷＧの入力ポート数または出力ポート数である。ｍは、第１の周回性ＡＷＧで光可変フィルタとして実際に利用される入力ポート数であり、ｍ´は、第１の周回性ＡＷＧで利用される出力ポート数である。また、ｎは、第２の周回性ＡＷＧで光可変フィルタとして利用される入力ポート数であり、ｎ´は、第２の周回性ＡＷＧで光可変フィルタとして利用される出力ポート数である。ＭとＮとの間では、互いに素の関係にある。さらに、ｍ、ｍ´、ｎ、ｎ´と、Ｍ、Ｎとの間には、先に示したように、次の関係が成り立つ。
Ｍ≦ｍ×ｍ´ 式（２）
Ｎ≦ｎ×ｎ´ 式（４）
FIG. 16 is a table showing configuration examples of various other optical variable filters in the case of a two-stage configuration as the second embodiment. M is the number of input ports or output ports of the first cyclic AWG, and N is the number of input ports or output ports of the second cyclic AWG. m is the number of input ports actually used as an optical variable filter in the first circulatory AWG, and m ′ is the number of output ports used in the first circulatory AWG. Further, n is the number of input ports used as an optical variable filter in the second circular AWG, and n ′ is the number of output ports used as an optical variable filter in the second circular AWG. There is a prime relationship between M and N. Further, as described above, the following relationship is established between m, m ′, n, and n ′ and M and N.
M ≦ m × m ′ Formula (2)
N ≦ n × n ′ Formula (4)
一般に、分岐数の非常に多い光スイッチを多段化する場合には、スイッチ規模を最小化するために、多段化した後の各分岐の値が近接する整数となるように選ばれる。例えば、１００×１の選択スイッチは、１×２のスイッチと５０×１のスイッチを組み合わせるよりも、１０×１のスイッチを２つ使用するほうがスイッチ規模を小さくできる。したがって、図１６の表に示したように、ＭとＮは互いに素であって近接した値が選択される。 In general, when an optical switch having a very large number of branches is multistaged, the values of the branches after the multistage are selected to be close integers in order to minimize the switch scale. For example, a 100 × 1 selection switch can be made smaller by using two 10 × 1 switches than combining a 1 × 2 switch and a 50 × 1 switch. Therefore, as shown in the table of FIG. 16, M and N are prime and close values are selected.
図１７は、本発明の光可変フィルタによる光スイッチ規模の削減効果を従来技術と比較して示した図である。図１６に示した各波長数の実施例の場合の光スイッチの規模を、対応する従来技術の構成の場合と比較して示した図である。光スイッチの規模は、たとえば、図１１に示した光スイッチを構成する最小の要素スイッチ素子である１×２スイッチの数によって把握することができる。２段構成の場合に本発明の場合に必要となる、第１の光スイッチ１０１、第２の光スイッチ１０３、第３の光スイッチ１０５の合計の１×２スイッチポイント数を縦軸に取っている。
FIG. 17 is a diagram showing the reduction effect of the optical switch scale by the optical variable filter of the present invention in comparison with the prior art. It is the figure which showed the scale of the optical switch in the case of the Example of each wavelength number shown in FIG. 16 compared with the case of the structure of a corresponding prior art. The scale of the optical switch can be grasped, for example, by the number of 1 × 2 switches that are the minimum element switch elements constituting the optical switch shown in FIG. The vertical axis represents the total number of 1 × 2 switch points of the first
図１８は、従来技術の構成を基準として、本発明の光可変フィルタによるスイッチ数の削減率を示した表を示す図である。波長分割多重光信号の波長パス数が多くなるほど、その削減率は大きくなることがわかる。特に、波長パス数が２４０の場合には、従来技術の光可変フィルタと比べてスイッチ数は５９％減となり、スイッチの規模を半減させることができる。したがって、本発明の光可変フィルタの構成は、波長パスの数が増えれば増えるほど、要素スイッチの数を削減することができる。近い将来には１本の光ファイバ伝送路の中で取り扱われる波長の数は、最大で２００を越えることが予測されており、本発明は、将来の爆発的なトラフィック増加に最も効果的に対応することができる。 FIG. 18 is a diagram showing a table showing the reduction rate of the number of switches by the optical variable filter of the present invention on the basis of the configuration of the prior art. It can be seen that the reduction rate increases as the number of wavelength paths of the wavelength division multiplexed optical signal increases. In particular, when the number of wavelength paths is 240, the number of switches is reduced by 59% compared to the conventional optical variable filter, and the scale of the switch can be halved. Therefore, the configuration of the optical variable filter of the present invention can reduce the number of element switches as the number of wavelength paths increases. In the near future, it is predicted that the maximum number of wavelengths handled in one optical fiber transmission line will exceed 200, and the present invention will most effectively cope with the future explosive traffic increase. can do.
本発明の光可変フィルタは、図３のようにファイバ選択スイッチおよび受信器を組み合わせて、ドロップ側の光信号終端装置を構成することもできるのは言うまでもない。また、本発明は、光スイッチの構成を簡略化できるので、どのような構成の光スイッチを利用する場合でも小型化、簡略化、高信頼性化の点で優れた効果を発揮する。平面光回路（ＰＬＣ）によって実現する場合にも、デバイスの小型化に大きく寄与することができる。 Needless to say, the optical variable filter of the present invention can be configured as a drop-side optical signal terminator by combining a fiber selection switch and a receiver as shown in FIG. In addition, since the configuration of the optical switch can be simplified, the present invention exhibits excellent effects in terms of downsizing, simplification, and high reliability regardless of the configuration of the optical switch. Even when realized by a planar optical circuit (PLC), it can greatly contribute to miniaturization of the device.
以上詳細に述べたように、本発明によって、フォトニックノードの光信号終端装置において、光スイッチの規模をさらに縮小することのできる光可変フィルタを提供することがきる。光可変フィルタを構成する要素スイッチ素子の数を減らし光スイッチの規模を大幅に減らすことができるので、デバイスの構成を簡略化し低コスト化をすることができる。回路規模の縮小により、デバイスの信頼性の向上も実現できる。 As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical variable filter capable of further reducing the scale of an optical switch in an optical signal termination device of a photonic node. Since the number of element switch elements constituting the optical variable filter can be reduced and the scale of the optical switch can be greatly reduced, the configuration of the device can be simplified and the cost can be reduced. By reducing the circuit scale, device reliability can be improved.
本発明は、光通信システムに利用することができる。特に、波長分割多重光信号から特定の波長の光信号を取り出しまたは加える可変フィルタおよび光信号終端装置に利用できる。 The present invention can be used in an optical communication system. In particular, the present invention can be used for a variable filter and an optical signal terminator for extracting or adding an optical signal having a specific wavelength from a wavelength division multiplexed optical signal.
１−１〜１−Ｊ、３６、３７、５０ 波長分割多重光信号
２−１〜２−Ｋ 入力側光ファイバ伝送路
３ 光クロスコネクト部
４−１〜４−Ｋ 出力側光ファイバ伝送路
５−１〜５−Ｊ 出力波長分割多重光信号
６−１、３０ ドロップシステム
６−２、３１ アドシステム
７ 電気レイヤネットワーク
８、２４−１〜２４−Ｌ、３５−１〜３５−Ｌ 受信器
９、２５−１〜２５−Ｌ 送信器
２１−１〜２１−Ｋ、２７−１〜２７−Ｋ 光カプラ
２３、２８ フルマトリックススイッチ
３３−１〜３３−Ｌ ファイバ選択スイッチ
３４−１〜３４−Ｌ、６０、１００ 光可変フィルタ
３９−１〜３９−Ｌ、５３ ドロップされた光信号
６２、６４、１０１、１０３、１０５ 光スイッチ
６１、６３、１０２、１０４ 周回性波長合分波器（ＡＷＧ）
1-1 to 1-J, 36, 37, 50 Wavelength division multiplexed optical signal 2-1 to 2-K input side optical
Claims (8)
前記選択された波長分割多重光を、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１の周回性波長合分波器の前記複数の入力ポートの内の１つの入力ポートに選択的に入力するための第１の光スイッチと、
前記第１の周回性波長合分波器の前記複数の出力ポートの内から１つの出力ポートを選択する第２の光スイッチと、
前記第１の周回性波長合分波器の前記選択された出力ポートからの分波出力光を、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、前記第１の周回性波長合分波器とは異なる周回性を持つ第２の周回性波長合分波器の前記複数の入力ポートの内の１つの入力ポートに選択的に入力するための第３の光スイッチと、
前記第２の周回性波長合分波器の前記複数の出力ポートの内から１つの出力ポートを選択する第４の光スイッチと
を備え、
前記第４の光スイッチによって選択された、前記第２の周回性波長合分波器の出力ポートからの光信号が電気レイヤへドロップされることを特徴とする光可変フィルタ。 In an optical path network, from one wavelength division multiplexed light selected from among a plurality of wavelength division multiplexed lights transmitted to a relay node via each of a plurality of optical fibers, the selected wavelength division multiplexed light is transmitted. In a variable filter that selects an optical signal of a predetermined wavelength path included therein and drops it to the electrical layer,
The selected wavelength division multiplexed light is selectively input to one input port of the plurality of input ports of the first cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer having a plurality of input ports and a plurality of output ports. A first optical switch for
A second optical switch for selecting one output port from among the plurality of output ports of the first circulating wavelength multiplexer / demultiplexer;
Demultiplexed output light from the selected output port of the first circulating wavelength multiplexer / demultiplexer has a plurality of input ports and a plurality of output ports, and the first circulating wavelength multiplexer / demultiplexer A third optical switch for selectively inputting to one input port of the plurality of input ports of the second cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer having a different cyclicity from
A fourth optical switch for selecting one output port from among the plurality of output ports of the second cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer ;
An optical variable filter , wherein an optical signal selected from the output port of the second cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer selected by the fourth optical switch is dropped to an electrical layer .
前記第２の周回性波長合分波器はＮ入力Ｎ出力を持ち、Ｎチャネルに対応するＦＳＲを持つように構成されたＡＷＧであって、前記Ｎ入力の内のｎ個の入力ポートのいずれかが前記第３の光スイッチによって選択され、前記Ｎ出力の内のｎ´個の出力ポートのいずれかが前記第４の光スイッチによって選択され、
前記Ｍと前記Ｎとは、互いに素の関係となるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の光可変フィルタ。 The first cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer is an arrayed waveguide grating (AWG) having an M input and an M output and having an FSR corresponding to an M channel. Are selected by the first optical switch, and m ′ output ports of the M outputs are selected by the second optical switch,
The second cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer is an AWG that has N inputs and N outputs and is configured to have an FSR corresponding to an N channel, and any one of the n input ports of the N inputs. Is selected by the third optical switch, and any of n ′ output ports of the N outputs is selected by the fourth optical switch,
The optical variable filter according to claim 1, wherein the M and the N are selected so as to have a prime relationship with each other.
Ｍ≦ｍ×ｍ´および
Ｎ≦ｎ×ｎ´の関係をさらに満たすよう選択されることを特徴とする請求項２に記載の光可変フィルタ。 m, m ′, n and n ′ are
The optical variable filter according to claim 2, wherein the optical variable filter is selected so as to further satisfy a relationship of M ≦ m × m ′ and N ≦ n × n ′.
前記第３の光スイッチ、前記第２の周回性波長合分波器および前記第４の光スイッチからなる第２段目の光可変フィルタ機能部に加え、
入力ポート選択のための光スイッチ、周回性波長合分波器および出力ポート選択のための光スイッチからなる別の光可変フィルタ機能部を１段以上さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光可変フィルタ。 A first-stage variable optical filter function unit including the first optical switch, the first recursive wavelength multiplexer / demultiplexer, and the second optical switch; and the third optical switch, the second optical switch, In addition to the second-stage optical variable filter function unit including the recursive wavelength multiplexer / demultiplexer and the fourth optical switch,
2. The optical switch according to claim 1, further comprising at least one optical variable filter function unit including an optical switch for selecting an input port, a cyclic wavelength multiplexer / demultiplexer, and an optical switch for selecting an output port. 4. The optical variable filter according to any one of 4 above.
前記複数の光分岐装置からそれぞれ分岐された複数の波長分割多重光のうちの１つを選択し、所定のドロップ率に対応した数の光可変フィルタのうちの１つへ出力する、複数のマトリックス光スイッチまたは複数入力１出力を有する光スイッチと、
請求項１乃至７いずれかに記載の光可変フィルタと
を備えたことを特徴とする光パスネットワークの光信号終端装置。 A plurality of optical branching devices for branching wavelength division multiplexed light from each of the plurality of optical fibers;
A plurality of matrices for selecting one of a plurality of wavelength division multiplexed lights respectively branched from the plurality of optical branching devices and outputting to one of a number of optical variable filters corresponding to a predetermined drop rate An optical switch or an optical switch having multiple inputs and one output;
An optical signal termination device for an optical path network, comprising: the optical variable filter according to claim 1.
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