光伝送装置、光伝送システム及び光端局
【課題】ＡＯＴＦを使用した信頼性、及びコストパフォーマンスの良い光波長多重ネットワーク及びそのための装置を提供する。
【解決手段】ＯＡＤＭシステムにおいて、ＯＡＤＭ装置を構成する際、ＡＯＴＦ１０を使用する。ＡＯＴＦは印加するＲＦ信号の周波数を変えることによって、任意の波長を選択することができる。入力から入ってきた波長多重光信号の中から特定の波長の光信号をドロップしたり、アドポートから入力された波長多重信号をスルー光信号と合波することができる。ただし、コヒーレントクロストークが大きくなることを考えて、実際の装置構成においては、ＡＯＴＦをドロップ専用に使用することが現実的である。あるいは、他の方法においては、ドロップ光信号は光カプラで分岐し、波長をトリビュータリ局で選択するようにし、トリビュータリ局で選択された波長をＡＯＴＦでスルー光信号から抽出するようにする。
【解決手段】ＯＡＤＭシステムにおいて、ＯＡＤＭ装置を構成する際、ＡＯＴＦ１０を使用する。ＡＯＴＦは印加するＲＦ信号の周波数を変えることによって、任意の波長を選択することができる。入力から入ってきた波長多重光信号の中から特定の波長の光信号をドロップしたり、アドポートから入力された波長多重信号をスルー光信号と合波することができる。ただし、コヒーレントクロストークが大きくなることを考えて、実際の装置構成においては、ＡＯＴＦをドロップ専用に使用することが現実的である。あるいは、他の方法においては、ドロップ光信号は光カプラで分岐し、波長をトリビュータリ局で選択するようにし、トリビュータリ局で選択された波長をＡＯＴＦでスルー光信号から抽出するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重光ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
将来のマルチメディアネットワークを目指し、さらなる超長距離・大容量の光通信システム、また、これを用いた光波ネットワークの構築が要求され研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
これまでに大容量化を実現する方式として、時分割多重（Time-Division Multiplexing ：ＴＤＭ）方式、光領域での時分割多重（Optical Time-Division
Multiplexing：ＯＴＤＭ）方式、波長分割多重（Wavelength-Division Multiplexing ：ＷＤＭ）方式等の研究が行われている。
【０００４】
これらの方式の中で、ＷＤＭ方式は光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用でき、さらに光合分波器（光フィルタ）を用いることにより変調方式・速度によらず伝送光信号を選択・分岐・挿入可能となり上記光波ネットワークの機能を実現できる。
【０００５】
すなわち、光波ネットワークではネットワーク上の各ノードで必要に応じて分岐・挿入（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Multiplexer ：ＡＤＭ）、伝送路を選択する光ルーティング、クロスコネクトを行う機能を持つ必要がある。
光信号の分岐・挿入を行うための装置としては、光ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置が研究開発されている。光ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置には、分岐・挿入を行う光信号の波長が固定されている波長固定型と任意の波長の光信号を分岐・挿入できる任意波長型とがある。
【０００６】
波長固定型は、例えば、サーキュレータとファイバグレーティングとからなっており、伝送されてきた光信号のうち特定の波長の光信号をファイバグレーティングで反射して、サーキュレータを用いて分岐するものである。挿入する場合には、挿入しようとする光信号をサーキュレータで一旦ファイバグレーティングに送り、ファイバグレーティングで特定の波長が反射され、伝送路を直進してきた光信号と合波するものである。
【０００７】
このような波長固定型においては、分岐・挿入する光信号の波長がシステムの構築時に決定されてしまうために、光波ネットワークに対する多くの要求に対し十分に対応することができないという問題がある。
【０００８】
これに対し、任意波長型は分岐・挿入する光信号の波長をシステム構築後においても遠隔操作で変えることができるので、分岐・挿入する波長（チャネル）を変えたいという要求にも容易に対応することができる。
【０００９】
図５７は、光スイッチを用いた光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ）装置の構成の一例を示した図である。
波長λ１〜λｎの波長多重光は入力側からデマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）に入力され、各波長の光信号に分岐される。各波長の光信号は、各波長毎に設けられた２×２光スイッチに入力される。２×２光スイッチは、光路を切り替えることによって、各光信号を、直進させるか（スルーさせるか）、ドロップさせるかする。
【００１０】
２×２光スイッチでドロップされた光信号は、トリビュータリ局（ブランチ局）に送信される。２×２光スイッチをスルーした光信号は、そのままマルチプレクサに入力され、波長多重光に多重されて出力される。２×２光スイッチによってドロップされた光信号は、トリビュータリ局に送られる。トリビュータリ局では、ドロップされた光信号を合分波器で一旦合波した後、各チャネル毎に設けられる光受信器ＯＲに光信号を供給するため、合波した光信号を分岐する。同図には、図示されていないが、光受信器ＯＲには、波長選択フィルタが設けられており、合分波器で分岐された光信号の中から所望の波長の光信号を選択して受信する。
【００１１】
このように、ＯＡＤＭ装置で波長多重された光信号を各波長の光信号に分波してからそれぞれを光スイッチでドロップすることにより、所望の波長の光信号をドロップすることが出来る。トリビュータリ局側では、ドロップされた光信号のうち所望の波長を選択して受信することにより、所望の波長（チャネル）の光信号を受信することが出来る。特に、ドロップされる波長が異なる場合を考えると、光受信器ＯＲの前に設けられる波長選択フィルタとして、選択波長が可変のものを使用すれば、例えば、１番の光受信器で受信する光信号の波長を自由に変えることが出来る。
【００１２】
光受信器ＯＲで光信号を電気信号に変換されたものは、電気信号で、アド・ドロップ処理を行う電気ＡＤＭ（Ｅ ＡＤＭ）で処理される。また、Ｅ ＡＤＭからは、トリビュータリ局から送信すべき信号が出力され、光送信器ＯＳによって光信号に変換されて送出される。同図に示される、トリビュータリ局の各光送信器ＯＳの出力する光信号の波長は、ＯＡＤＭ装置でドロップされた波長の内のいずれかを用いるようにし、光スイッチに入力される。光スイッチでは、光送信局ＯＳから送信されてくる光信号の光路を切り替えて、ドロップ処理を行っている２×２光スイッチに、対応する波長の光信号を送るようにしている。ドロップ処理を行っている各２×２光スイッチでは、ドロップした光信号の波長と同じ波長の光信号をトリビュータリ局から受け取り、マルチプレクサＭＵＸに送信する。このようにして、トリビュータリ局から送信されてきた光信号は、ＯＡＤＭ装置をスルーする光信号とマルチプレクサＭＵＸで合波され、波長多重光信号として出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
任意波長型のＯＡＤＭ装置としては、上記のように、光スイッチを使ったものがオーソドックスな方式として考えられるが、装置として、動作が重いという問題点がある。また、光ネットワークを構築当初に最大多重波長数よりも少ない波長数でシステムを運用する場合に、マルチプレクサ、デマルチプレクサが必要のない、出力及び入力ポートを有していることになり、無駄な構成を有していることになる。また、２×２光スイッチを始めから備える場合には、使用しない光スイッチを有していることになり、初期投資の増大を招く。
【００１４】
さらに、上記の方式では、光信号をマルチプレクサで各波長の光信号に分岐しているので、マルチプレクサがバンドパスフィルタのような特性を各波長の光信号に対して持つことになる。このようなバンドパスフィルタのような特性のデバイスを直列に接続すると、パスバンドの僅かなずれが累積し、システム全体としてのパスバンドが各波長について非常に狭くなってしまうと言う問題がある。従って、この問題を避けようとすれば、各光装置のパスバンドを厳密に一致させる必要があり、システムの設計及び設置作業が非常にシビアになってしまう。
【００１５】
また、光信号は、ＡＭ変調されているので、波長成分で見るとサイドバンドが生じている。このような光信号が、パスバンドの非常に狭くなったシステムを伝播すると、波形劣化を起こし、光信号を受信側で受信できなくなる可能性がある。最悪の場合には、システムを光信号が伝播できないという事態も生じうる。
【００１６】
このような問題は、全ての波長をマルチプレクサのようなもので一旦分波する構成を採用することによって起こる。従って、固定波長型のように、ファイバグレーティングを使用する場合には、ドロップする波長の光信号のみが抜き取られ、他の波長成分に対するファイバグレーティングの特性はフラットであるので、上記のようにシステム全体に渡ってのパスバンドが狭くなってしまうという問題は生じない。
【００１７】
従って、ファイバグレーティングを使用してＯＡＤＭ装置を構成することが考えられるが、ファイバグレーティング自体は、選択波長が固定されているので、任意波長型のＯＡＤＭ装置を構成する場合には、波長数分のファイバグレーティングと、それぞれのファイバグレーティングに対して設けられる光スイッチとが必要となる。これでは、やはり、装置として動作が重くなってしまう。
【００１８】
また、ＯＡＤＭ装置は、電気のＡＤＭ装置と組み合わせて信号を処理する必要があるので、電気ＡＤＭ装置を始めから波長数分だけ用意しておくのでは、コストが大きくなってしまう。従って、用意すべき電気ＡＤＭ装置のコストとＯＡＤＭ装置のコストの合計ができるだけ小さくなるように構成しなければならない。
【００１９】
また、今日の波長多重数を増加しようという要求に対し、例えば、３２波分の波長を扱うためのマトリクススイッチが現在存在せず、小さなスイッチを組み合わせなければならないと言う問題がある。このようにすると、スイッチが非常に大きくなってしまい、装置の小型化を推進する上で障害となる。
【００２０】
上記のような問題を解決する方法として、音響光学チューナブルフィルタ（Acousto-Optic Tunable Filter；ＡＯＴＦ）を使用することが考えられる。ＡＯＴＦは、ファイバグレーティングのように、ドロップする波長の光のみ抽出するという動作をするので、スルーする光信号に対する波長特性はフラットであり、上記したような、パスバンドがシステム全体で狭くなってしまうという問題が無い。また、ファイバグレーティングと異なり、ドロップする波長を任意に選択可能であるので、容易に任意波長型ＯＡＤＭ装置を構成することができる。また、ＡＯＴＦは波長選択フィルタとしても使用できるため、透過波長固定型のバンドパスフィルタの代わりに、トリビュータリ局の波長選択フィルタとしても使用可能であり、非常に用途の広いデバイスである。しかもコスト的にも有利であり、ＯＡＤＭシステムを構築するのに適したデバイスである。
【００２１】
本発明の課題は、ＡＯＴＦを使用した信頼性、及びコストパフォーマンスの良い光波長多重ネットワーク及びそのための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の光伝送装置は、ＷＤＭ通信システムにおいて、任意の波長の光信号を分岐したり、挿入したりする光伝送装置であって、分岐・挿入すべき光信号のうち、一部の光信号についての分岐・挿入動作を行う第１の可変波長選択フィルタと、前記第１の可変波長選択フィルタで選択されなかった、分岐・挿入すべき光信号について分岐・挿入動作を行う第２の可変波長選択フィルタとの少なくとも２つの可変波長選択フィルタを備え、複数の可変波長選択フィルタを用いて分岐・挿入すべき光信号の全てを分岐または挿入することを特徴とする。
【００２３】
本発明の光端局は、ＷＤＭ光通信システムにおいて、分岐及び挿入すべき光信号を分岐・挿入する光伝送装置から分岐した光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局であって、所定の波長の光信号を、所望の数だけ合波し、挿入すべき光信号として前記光伝送装置へ伝送する光合波器を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光伝送システムは、伝送路から伝送されてきた波長多重光信号のうち、所定の波長の光信号を分岐し、対応する波長の光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局とからなる光伝送システムにおいて、該光伝送装置で分岐された光信号を必要に応じて増幅する光増幅器と、該光信号を所望の数までパワー分岐する光分波器と、該光分波器の出力のそれぞれに光フィルタとを備え、前記光端局は所定の光波長の信号を選択して受信することを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の側面の光伝送システムは、伝送路から光信号を分岐、あるいは伝送路へ光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、該光伝送装置に挿入すべき光信号を送信する端局とからなる光ネットワークにおいて、該端局の受信側の１波選択用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加し、該１波選択用ＡＯＴＦが安定化したことを確認した後に、該光伝送装置の分岐・挿入用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加して所定の光信号を分岐し、光スペクトルモニタで所定の光信号が分岐されたことを確認した後、該端局の１波挿入用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加し、１波挿入用ＡＯＴＦの動作が安定し、且つ、光スペクトルモニタで監視した挿入すべき光信号が所定の光波長と光パワーになるように制御した後に、該端局の光送信器を駆動するシーケンス処理を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の更に他の側面における光伝送システムは、１波以上の光波長に送信信号を光強度変調して送出し、光増幅多中継伝送する光伝送装置、および、該光伝送装置に伝送路途中に伝送信号光の分岐、挿入機能を持つノードを有した光伝送システムにおいて、送信部で送信光に光位相変調もしくは光周波数変調する手段を有し、該変調手段のチャーピングパラメータの符号が正である送信器を有し、送信器と伝送路の間、伝送路と受信器の間に伝送路の波長分散特性を補償する分散補償手段を配置したことを特徴とする。
【００２７】
本発明のＡＯＴＦ制御装置は、表面弾性波の作用を使って所望の波長の光信号を波長多重光信号の中から選択分岐、あるいは選択挿入するＡＯＴＦにおいて、該ＡＯＴＦの形成されている基板の表面であって、ＡＯＴＦの近傍に共振器を形成し、該共振器の共振周波数の変化を検出することにより、該ＡＯＴＦの表面温度を計測し、該計測結果に基づいてＲＦ信号を制御して、該ＡＯＴＦの動作を安定化させることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、任意の波長を印加する電気信号の周波数を変えることで、選択することができるＡＯＴＦをアド・ドロップシステムに使用したことにより、システムを構成する回路の動作が軽くなり、安価で信頼性の高い、ＯＡＤＭシステムを構成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回路構成が簡単で、安価な任意波長型ＯＡＤＭ装置及びシステムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の基本的原理を示す図である。
同図では、ＡＯＴＦ１０に波長λ１〜λｎの波長多重光信号が入力され、８波がアド・ドロップされる場合を示している。もちろん、アド・ドロップする波長の数はこれに限られたものではない。
【００３１】
ＡＯＴＦ１０による光波長の選択は、ドロップしたい波長に対応するＲＦ信号（電気信号）を印加することによって行う。同図の場合、ＡＯＴＦ１０には、波長λ１〜λｎの波長多重光信号が入力されている。そして、ＡＯＴＦ１０には、波長λ１〜λｎに対応する周波数ｆ１〜ｆｎまでのＲＦ信号のうち、８つが印加される。
【００３２】
ＡＯＴＦ１０に印加されたＲＦ信号の周波数に対応する波長の光信号は、ＡＯＴＦ１０のドロップポートに出力され、光アンプ２０によって増幅された後、８×１カプラ１１に入力される。ここで、カプラが８×１構成となっているのは、ドロップされる波長数が８となっているからである。８×１カプラ１１はドロップされてきた光信号を波長の数だけ分岐する。分岐された各光信号はすべて同じ光信号であり、ドロップされた波長の光信号をすべて含んでいる。次に、波長選択フィルタとしてＡＯＴＦ１３が設けられており、電気ＡＤＭ（光信号受信器）１７に各波長の光信号が送信される。
【００３３】
一方、ＡＯＴＦ１０は、所望の波長の光信号をドロップするだけではなく、ドロップした波長の光信号と同じ波長の光信号をアドすることができる。これは、ＡＯＴＦ１０がある波長の光信号をドロップする動作を行っている時には、同時に同じ波長の光信号をアドする作用を有しているからである。ＲＦ信号としては、ドロップあるいはアドしたい波長の光信号に対応する周波数のＲＦ信号をＡＯＴＦ１０に印加しているだけで良い。
【００３４】
アドする光信号は、同図の左側の構成によって生成される。光源となるレーザダイオードＬＤ１９は、アドすべき光信号の波長を有するＬＤ１９がアドする光信号の数だけ設けられており、これらのＬＤ１９から出力される波長λ１〜λ８の光は８×８カプラ１８で一旦合波された後、分岐される。分岐された光は光アンプ１５によって増幅され、波長選択フィルタとしてのＡＯＴＦ１４に入力される。ＡＯＴＦ１４では、波長λ１〜λ８が多重された光から光信号送出に使いたい波長の光を抽出する。ＡＯＴＦ１４で抽出された波長の光は、変調器１６によって変調され、光信号とされる。このようにして生成された各波長の光信号は、８×１カプラ１２で合波され、光アンプ２１で増幅されて、ＡＯＴＦ１０に入力される。ＡＯＴＦ１０では、アド光信号がスルー光に合波され、出力側に出力される。
【００３５】
このように、ＡＯＴＦ１０を使用すれば、原理的には、このＡＯＴＦ１０を１つ使うだけで、ＯＡＤＭの機能を達成することができる。ただし、実際のＡＯＴＦの特性は、上記原理で説明したような理想的なものでないので、様々な工夫を必要とする。例えば、ＡＯＴＦ１０のアドポートから入力されるアド光信号は、ＡＯＴＦ１０のクロストークの為、ドロップポートに僅かに出力される。アド光とドロップ光とは波長が同じであるので、コヒーレントクロストークと呼ばれるクロストークが生じ、光信号の劣化に大きな影響を与える。従って、実際にＡＯＴＦを使ってＯＡＤＭ装置を構成する場合には、このコヒーレントクロストークを避けるように構成しなくてはならない。
【００３６】
なお、ＡＯＴＦ１０で波長をアド・ドロップしない場合には、光アンプ２１をとめておくか、ＡＯＴＦ１０の選択帯域をはずすようにしておく。これは、光アンプを動作させておくと、光信号をアドしないにもかかわらず、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光がノイズとしてスルー光信号に加えられてしまうので、ＳＮ比の劣化を起こすためである。あるいは、ＡＯＴＦ１０の選択帯域をはずしておけば、ＡＳＥがスルー光信号の帯域外に挿入されることになるので、スルー光信号のＳＮ比の劣化には直接には影響しなくすることが出来る。
【００３７】
図２は、実際のＡＯＴＦを使用してＯＡＤＭ装置を構成する場合の基本的構成例のブロック図である。
同図に示すのは、ＡＯＴＦを光信号のドロップのみに使用する構成である。入力側から入力された光信号は、光アンプ３０で伝送路の損失の補償のために増幅され、１段目のＡＯＴＦ３１に入力される。１段目のＡＯＴＦ３１では、ドロップすべき波長の光信号の内の一部のみをドロップする。そして、１段目のＡＯＴＦ３１をスルーした光信号は、２段目のＡＯＴＦ３２に入力されて、ドロップすべき残りの波長の光信号をドロップする。このようにして、ドロップされた光信号は、カプラ３５で合波されると共に、受信器ＯＲの数だけ分岐される。このとき、ＡＯＴＦ３１のドロップポート側には、光アッテネータ３８が設けられており、ＡＯＴＦ３２からドロップされた光信号のレベルとＡＯＴＦ３１からドロップされた光信号のレベルをほぼ同じにしてカプラ３５に入力するように構成される。これは、ＡＯＴＦがロスが大きく、ＡＯＴＦを１つだけ通過した光信号と２つ通過した光信号とではレベルに大きな差が生じてしまうからである。もし、レベル差があるままドロップ光信号を送出すると、受信側で、あるいは受信側に届くまでに光アンプで増幅しようとしても、レベルの低い光信号がうまく増幅されず、受信側で信号を正しく受信できなくなってしまう。このようにして、ドロップされた光信号はＡＯＴＦ等の波長選択フィルタ３７によって所望の波長が選択され、受信器ＯＲで受信される。
【００３８】
また、ＡＯＴＦ３１、３２からドロップされた光信号を一旦合波するカプラ３５には、別の出力ポートを付けておき、この出力ポートからの光信号を光スペクトルモニタ３９に入力して、ドロップ光信号の有無や、各光信号の波長やパワーを監視するようにする。
【００３９】
２段のＡＯＴＦ３１、３２をスルーした光信号は、ドロップされない波長の光信号のみを含んでおり、ＯＡＤＭ装置のスルー光としてカプラ３３に入力される。光送信器ＯＳからは、ＡＭ変調された各波長の光信号（ドロップ光信号の波長と同じ波長）がカプラ３６で合波され、アド光信号としてカプラ３３に入力される。このようにして、カプラ３３に入力されるスルー光とアド光は互いに合波され、光アンプ３４で増幅されて、伝送路に出力される。
【００４０】
同図の構成例において、１段目のＡＯＴＦ３１と２段目のＡＯＴＦ３２とを使ってドロップすべき全ての光信号をドロップするのは、ＡＯＴＦの波長選択特性によるものである。すなわち、ＡＯＴＦ３１はＲＦ信号が印加されたときの波長選択特性の幅が広く、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６９２勧告ドラフトで規定されている０．８ｎｍ間隔の波長の隣り合う光信号を１つのＡＯＴＦでドロップしようとすると、クロストークが発生してしまい受信側で受信できなくなってしまう。そこで、実際には、１つのブロックで示されているＡＯＴＦ３１、あるいは、３２は、１つの基板に直列に３段のＡＯＴＦがモノリシックに形成されたものを使用している。このようにすると、波長選択特性の幅を狭くすることができるが、これでも十分ではない。そこで、更に、ＡＯＴＦを２段に設け、１段目では、例えば、光信号の波長を端から順番に番号を付けた場合に、偶数番目あるいは、奇数番目の波長の光信号のドロップのみを担当するようにする。そして、２段目では、１段目ではドロップされなかった、奇数番目あるいは偶数番目の波長の光信号のドロップを担当するようにする。このように構成することによって、隣り合う２つの光信号をドロップする場合にも、波長間隔が最低でも１．６ｎｍとなるので、ＡＯＴＦの波長選択特性でも十分クロストークを少なくすることができる。
【００４１】
また、同図の構成では、アド光信号は、ＡＯＴＦを介さないで、直接カプラ３３で合波するようにしている。前述したように、ＡＯＴＦは、ドロップした光信号の波長と同じ波長の光信号をアドする機能を有しているが、ＡＯＴＦにアドとドロップの両方の機能を担わせると、ドロップ側にアド側の光が混ざり込んでクロストークを発生してしまう。特に、この場合、アド光とドロップ光の波長が同じコヒーレントクロストークなので、クロストークによって生じる、ビート成分が大きくなり、ドロップ側で正常に光信号を受信することができなくなってしまう。アド光は、対応する波長がスルー光から抜かれており、その開いているグリッド（光信号の波長の設定位置）に合波されれば良いので、同図のように、スルー光にカプラで合波する構成を採用する。
【００４２】
なお、同図では、ＡＯＴＦを２つ用いて、ドロップすべき光信号の全てを分岐する構成を示したが、必ずしも２つに限られるものではなく、２つ以上のＡＯＴＦを用いてもよい。このように、多くのＡＯＴＦを用いると、１つのＡＯＴＦでドロップすべき光信号の内、互いに波長の値が最も近い光信号間の波長間隔を広げることができるので、クロストークをより減少させることができる。
【００４３】
図３は、ＡＯＴＦを使ったブロードキャスト機能対応のＯＡＤＭ装置の構成例を示すブロック図である。
同図（ａ）に示されるように、入力側から波長λ１〜λｎが波長多重されて送信されてくる。これを光アンプ４０で増幅し、カプラ４１に入力する。カプラ４１では、入力した光信号を２つに分岐し、１つはＡＯＴＦ４２に入力し、もう１つはドロップして、トリビュータリ局のカプラ４６に入力する。カプラ４６に入力された光信号は、カプラ４６で分岐される。分岐する数は、ドロップ光として使用される波長の数でも、全波長数でもよい。カプラ４６で分岐された光信号は、波長λ１〜λｎまでの波長の光信号を含んでいるので、この中から、ドロップ光として使用する波長の光を波長選択フィルタ４８で選択して、抽出する。
【００４４】
一方、ＡＯＴＦ４２に送られた光信号は、波長選択フィルタ４８で選択された波長をＡＯＴＦ４２で選択し、選択ポートに出力させる。選択ポートはどこにも接続されておらず、選択された光信号は捨てられることになる。ＡＯＴＦ４２の後段にもＡＯＴＦ４３が設けられているのは、図２で説明したように、一方のＡＯＴＦでドロップすべき波長の光信号の一部をドロップしてやり、他方で残りの波長の光信号をドロップしようとするものである。このようにすることによって、波長選択におけるクロストークを低減することができる。
【００４５】
２段のＡＯＴＦ４２、４３を通過したスルー光はカプラ４４に入力され、アド光と合波される。アド光は、図２で説明したのと同様に、光源からの光を波長選択フィルタ４９で所望の波長の光を選択し、次に変調器５０で変調してカプラ４７に入力される。カプラ４７で合波されたアド光はカプラ４４に入力され、スルー光と合波されて、光アンプ４５で増幅され、伝送路に送出される。
【００４６】
なお、ここでは、アド光信号は、光源からの光を波長選択フィルタ４９で選択した後変調器５０で変調をかける構成を示したが、光源からの光に変調をかけ、後に波長選択しても同様にアド光信号を生成することができる。
【００４７】
同図（ｂ）は、ブロードキャスト機能を説明する図である。
同図（ａ）のＯＡＤＭ装置が同図（ｂ）のように伝送路で接続されている場合、波長λ１の光信号をＯＡＤＭ１〜３でブロードキャストしたいとする。ＯＡＤＭ１では、波長λ１をドロップし、ＡＯＴＦでは波長λ１を選択せず、また、波長λ１のグリッドに光信号をアドしないようにする。すると、波長λ１の光信号はＯＡＤＭ１をスルーし、次のＯＡＤＭ２に入力される。ＯＡＤＭ２でも波長λ１の光信号をドロップし、ＡＯＴＦでは波長λ１を選択しないようにする。すると、同様に波長λ１の光信号はＯＡＤＭ３に伝送される。ＯＡＤＭ３では、波長λ１をドロップすると共に、ＡＯＴＦで波長λ１を選択し、波長λ１の光信号を破棄する。これにより、ＯＡＤＭ３から出力される光信号は、波長λ１の新しい光信号がアドされない限り、波長λ２〜λｎまでが多重された光信号となる。
【００４８】
このように、同図（ａ）の構成によれば、ＯＡＤＭ１〜３に波長λ１にのった同じ光信号をドロップすることができるので、ブロードキャスト通信を行いたい場合に容易に実現できるという利点がある。
【００４９】
図４は、ＯＡＤＭ装置内のＡＯＴＦ及び伝送路の冗長構成を示す原理的図である。
同図（ａ）は、ＯＡＤＭ内のＡＯＴＦの冗長構成を示している。
ＯＡＤＭの入力側に１×２スイッチ６０を設け、入力した光信号の進路を２つの進路に切り換えられるように構成しておく。１×２スイッチ６０の２つの出力ポートには、現用のＡＯＴＦと予備のＡＯＴＦを接続し、それぞれのＡＯＴＦの後段には、アド光を合波するための合波器を設ける。すなわち、同図（ａ）では、上側が現用の構成となり、下側が予備の構成となる。それぞれは、１×２スイッチ６１の２つの入力ポートに接続されている。１×２スイッチ６１は、現用のＡＯＴＦからの光信号と予備のＡＯＴＦからの光信号とを切り替え、いずれかを伝送路に出力するようにしている。１×２スイッチ６１はＯＡＤＭ装置の出力側に設けられる。
【００５０】
同図（ｂ）は、ＯＡＤＭ装置外の伝送路の冗長構成を示した図である。
伝送路が現用と予備に２重化されており、ＯＡＤＭの入力側に１×２スイッチ６２が設けられている。１×２スイッチ６２は、現用伝送路と予備伝送路のいずれかを選択して、光信号をＡＯＴＦに送る。ＡＯＴＦの次段にはアド光信号を合波する合波器が設けられ、１×２スイッチ６３に入力する。１×２スイッチ６３の出力ポートは、現用伝送路と予備伝送路に接続されており、１×２スイッチ６３がいずれかの伝送路を選択して光信号を送出するように構成される。
【００５１】
なお、同図（ａ）、（ｂ）では、ＡＯＴＦのみ、あるいは、伝送路のみが２重化されている場合のみを示したが、伝送路とＡＯＴＦ両方が２重化されている構成も可能である。この場合には、ＯＡＤＭ装置の入力側及び出力側の１×２スイッチを２×２スイッチに置き換え、現用と予備の伝送路及び現用と予備のＡＯＴＦそれぞれを２×２スイッチの入出力ポートに接続するようにすればよい。また、この場合には、２×２スイッチが壊れた場合には、対処できないので、２×２スイッチも２重化しておくと、より信頼性の高いシステムを構築することができる。すなわち、現用及び予備伝送路それぞれに１×２スイッチを設け、現用の２×２スイッチと予備の２×２スイッチのいずれに光信号を入力すべきかを選択できるようにしておく。そして、２×２スイッチの後段にも１×２スイッチを設け
、現用と予備のいずれの２×２スイッチから光信号を受け取るかを選択できるようにしておく。この構成は、ＯＡＤＭ装置の入力側及び出力側のいずれの場合にも適用でき、ＡＯＴＦ及び伝送路のみではなく、現用と予備を切り替えるためのスイッチも２重化したＯＡＤＭ装置を構成することができる。
【００５２】
図５、６は、ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図である。
伝送路より入力された光信号は、先ず、光増幅部（In-Line Amplifier：ＩＬＡ）に入力される。光増幅部は２つの増幅媒体を持っており（三角で示されている）、前段の増幅媒体で増幅される前の光信号は一部が分岐され、光スペクトルモニタ部のスイッチに入力される。この光スイッチモニタ部のスイッチは、入力する光信号を順次切り替え、スペクトルアナライザＳＡＵに光信号を送り、各場所での光スペクトルの様子を解析し、モニタするために設けられている。スペクトルアナライザＳＡＵはスペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴによって制御される。スペクトルアナライザＳＡＵは、順次切り換えられ、入力される光信号を解析する作業と並列的に解析結果のデータを出力し、スペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴで処理を受け、不図示の制御線によって、スペクトルの状態が各所で最適になるように制御信号が伝送される。あるいは、オペレータが出向き、スペクトルの様子を直接モニタすることができるようにも構成される。
【００５３】
光増幅部ＩＬＡの前段の増幅媒体で増幅された光信号は、伝送路での分散を打ち消すために、分散補償ファイバＤＣＦに入力される。この後、更に、後段の増幅媒体に入力され、パワーの大きくなった光信号がＯＡＤＭ装置に入力される。なお、光増幅部の後段の増幅媒体に接続されているＢＳＴは、ブースタと呼ばれ、増幅媒体、例えば、エルビウムドープファイバに光増幅を行うための励起光を供給するものである。
【００５４】
光増幅部ＩＬＡで増幅された光信号は、前述した冗長化のためのスイッチ部ＰＳＷ１に入力される。このスイッチ部ＰＳＷ１の詳細は省略する。スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号は、次に、チューナブルフィルタモジュールＴＦＭに入力される。チューナブルフィルタモジュールＴＦＭの入力には、光モニタが設けられている。これは、モジュール間がちゃんと接続されているか否かを監視するためのものであり、入力した光信号のパワーを検出して、不図示の制御部に通知する。不図示の制御部は、このモニタ結果を解析して、モジュールが正常に接続され、光信号が来ているか否かを判断する。例えば、モジュールが外れている場合など強度の強い光が漏れている場合には、側に人がいると、その人に危険が及ぶので、光スイッチを切るなどの処置をする。このような光モニタはチューナブルフィルタモジュールＴＦＭの出力側にも設けられており、基本的に同じ役割をになうものである。
【００５５】
光モニタを通過した光信号は、ＡＯＴＦ１に入力される。ＡＯＴＦ１は、チューナブルフィルタモジュールＴＦＤのコントローラＣＮＴからの制御信号によって、制御される。すなわち、コントローラＣＮＴからの制御信号は、ＲＦ信号を生成する回路（図５では、増幅器とＰＬＬ回路からなっていることが示されている）に印加され、このようにして生成されたＲＦ信号がＡＯＴＦ１及びＡＯＴＦ２に印加される。ＡＯＴＦ１では、前述したように、例えば、偶数番目の波長の光信号が選択され、図５の上側のポートに出力される。ＡＯＴＦ１をスルーした光信号は、偏波モード分散補償器ＰＭＤに入力される。
【００５６】
ＡＯＴＦは、後述するように、入力光信号のＴＥモードの光とＴＭモードの光とを表面弾性波（ＳＡＷ）との相互作用により、所定の波長の光信号のモードのみを変換し、出力ポートを変えるものである。ところで、ＡＯＴＦは一般に、ニオブ酸リチウム等の複屈折性を持つ材料で構成されており、何の作用も受けないスルーする光信号のＴＥモードとＴＭモードとの間に伝搬速度の違いを生じる。このとき生じる時間差は、ＡＯＴＦの１つのデバイスが３段構成になっているとした場合（後述）、５０ｐｓ程度となる。ところで、本実施形態のＯＡＤＭ装置は、１０Ｇｂｐｓの伝送速度を有するシステムに使用することが望まれているが、１０Ｇｂｐｓの場合、１つのビットに与えられるタイムスロットは１００ｐｓ程度である。従って、ＡＯＴＦをスルーすることによって受ける偏波モード分散は、１タイムスロットの５０％程度のずれを異なるモード間に引き起こすため、このままでは、光信号を正常に受信することができなくなってしまう。従って、ここでは、１つのＡＯＴＦを通過する毎に偏波モード分散補償を行うようにしている。偏波モード分散を補償する方法としては、やはり偏波モード分散を有するＰＡＮＤＡファイバ等の軸をＡＯＴＦの軸と直交させるように接続する。このようにすれば、ＡＯＴＦ内で速く伝播していたモードはＰＡＮＤＡファイバ内では遅く、ＡＯＴＦ内で遅く伝播していたモードはＰＡＮＤＡファイバ内では速く伝播することになる。ＡＯＴＦの偏波モード分散を補償するために必要なＰＡＮＤＡファイバの長さは、ＡＯＴＦの特性や、使用するＰＡＮＤＡファイバの特性にも依存するが、約２０ｍである。
【００５７】
一方、波長選択された光信号、すなわち、ドロップ側の光信号の場合には、ＡＯＴＦの内部で、ＳＡＷとの相互作用により、ＴＥモードで入ってきた光信号はＴＭモードに変換されながら伝播し、ＴＭモードで入ってきた光信号は、ＴＥモードに変換されながら伝播するので、ＴＥモードで分散を受ける時間とＴＭモードで分散を受ける時間が等しくなる。従って、最初、ＴＥモードで入力された光も、ＴＭモードで入力された光も、ＡＯＴＦ内部を伝播している間に、ＴＭモードとＴＥモードとにそれぞれ変換されるため偏波モード分散は生じない。
【００５８】
偏波モード分散補償器ＰＭＤを通過した光信号は、光増幅部ＴＦＡに入力され、増幅媒体によって光信号が増幅される。ＡＯＴＦ１を通過してきた光信号は、ＡＯＴＦのロスのためパワーが弱くなっており、ＡＯＴＦ２に入力してドロップされる光信号と、ＡＯＴＦ１でドロップされた光信号との間にレベル差が生じてしまうため、これを補償する必要があるのである。例えば、ＡＯＴＦ１つのロスは１０ｄＢ程度である。光増幅部ＴＦＡで増幅された光信号はＡＯＴＦ２で、例えば、奇数番目の波長の光信号が分岐され、残りの光信号はスルーしていく。
【００５９】
ＡＯＴＦ１とＡＯＴＦ２で分岐されたドロップすべき光信号は、２×２カプラで合波され、再び光増幅部ＴＦＡで増幅され、トリビュータリ局へと送信される。一方、２×２カプラ１のもう一方のポートからは、光アッテネータを介して光スペクトルモニタ部のスペクトルアナライザＳＡＵに入力され、ドロップされた光信号の波長及びパワーが所定の基準を満たしているか否かが検出される。
【００６０】
ＡＯＴＦ２をスルーした光信号は、前述したように、偏波モード分散補償器ＰＭＤに入力され、偏波モード分散が補償された後、光モニタ部を介してスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラ２に入力される。スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラ２には、アド光信号も入力される。アド光信号は、光増幅器ＰＷＡ１で増幅され、トリビュータリ局からの伝送ロスによる損失が補償される。更に、分散補償ファイバＤＣＦによる分散が補償され、２×２カプラ２に入力される。２×２カプラ２で合波されたスルー光信号とアド光信号は、冗長化のためのスイッチを介して、光増幅部ＰＷＡ２に入力され、ブースタＢＳＴ３、４からの励起光により増幅され、カプラで分岐される。大部分の光信号は、カプラから伝送路に出力されるが、一部は光スペクトルモニタ部に送られ、波長ずれや各波長の光信号のパワーが解析される。光増幅部ＰＷＡ２による光信号の増幅は、ＯＡＤＭ装置全体を通過することによるロスを補償するためのものである。
【００６１】
図６は、図５のＯＡＤＭ装置を使ったシステムにおけるトリビュータリ局の構成例を示した図である。
チューナブルフィルタモジュールＴＦＭでドロップされた光信号は、トリビュータリ局の波長分波器で各波長に分波される。同図の場合、波長λ１〜λ３２までの３２波に分波されている。これらの各波長の光信号は、既存光ネットワークの光電気変換部ＯＥで受信され電気信号に変換された後、当該ネットワーク用の信号、例えば、１波光ネットワークの場合には、そのネットワークで使われている波長の光信号に変換され、伝送される。一方、既存光ネットワーク等の信号出力部では、電気光変換部ＥＯで電気信号が図５でドロップされた光信号の波長λ１〜λ３２に変換されて、送出される。これらの光信号は、アッテネータで相対的レベル調整が行われ、合波器で合波されて、図５のＯＡＤＭ装置にアド光信号として送出される。
【００６２】
なお、同図では、ドロップ光信号の波長は３２個あり、この３２個の波長全てが使用されているように示されているが、システムの構築当初では、これらの波長を全て使用する必要はなく、一部の波長のみを使用してもよい。この場合、図５のチューナブルフィルタモジュールＴＦＭでドロップされる波長も３２波以下に設定される。
【００６３】
また、同図のように、波長分波器で各波長の光信号に分岐してしまうと、受信する波長を変えたいという場合に、波長分波器が各波長に先に分波してしまうので、対応するのが難しいという点が存在する。例えば、受信側で同じ波長の光信号を受信したいという場合には、波長分波器の１つのポートから信号を分けなければならず、そのような構成がシステム構築当初から設けられていない場合には、１つのポートからの光信号を分岐するカプラ等を新たに設けなくてはならない。
【００６４】
図７、８は、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図である。
図７の構成は、基本的に図５の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
伝送路より入力される光信号は、光増幅部ＩＬＡで増幅され、分散補償ファイバで分散が補償されて、スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。スイッチ部ＰＳＷ１は、前述したように、現用、予備の冗長化のための構成である。スイッチ部ＰＳＷ１から出力された光信号はチューナブルフィルタモジュールＴＦＭの光モニタ部を通過し、ＡＯＴＦ１、ＡＯＴＦ２でドロップ光信号がドロップされて、２×２カプラ１に入力される。
【００６６】
２×２カプラ１からの出力のうち一部は、スペクトルアナライザＳＡＵに入力され、スペクトルが解析される。２×２カプラ１で合波されたドロップ光信号は光アンプで増幅された後、１×４カプラで分岐される。同図では、ドロップ光の波長数は４であるとしているが、必ずしも４に限られるものではない。１×４カプラで分岐された光信号は、全てのドロップ波長を含んでおり、トリビュータリ局の受信部ＴＲＢ１のＡＯＴＦで各波長が抽出される。ここでのＡＯＴＦは１×４カプラからの光信号の中から所望の波長を抽出する作用をしており、ドロップする光信号の波長を変える予定のない場合には、通常のバンドパスフィルタも使用可能である。ＡＯＴＦを使用するのは、本システムを使用するユーザの要望により柔軟に対応するためであり、ユーザの要望としてシステム使用中にアド・ドロップする光信号の波長を変えることは強く望まれることである。なお、波長選択フィルタとしてのトリビュータリ局のＡＯＴＦは、略記されているチューナブルフィルタコントローラＴＦＣによって制御される。同図の場合には、ＡＯＴＦが２つしか設けられていないが、ドロップ光信号として４波を使用する場合には、ＡＯＴＦを４つ使用する。
【００６７】
ＡＯＴＦ１でドロップされなかったスルー光は、偏波モード分散補償器ＰＭＤで偏波モード分散補償されてから、光アンプに入力され、ＡＯＴＦ２に入力される。このように、ＡＯＴＦを２段にしているのは、前述したように、１つのＡＯＴＦでドロップすべき波長の一部、例えば、偶数番目の波長の光信号をドロップし、もう１つのＡＯＴＦで残りの波長、例えば、奇数番目の波長の光信号をドロップするようにしているものである。これは、ＡＯＴＦの波長選択特性の半値幅が比較的広いので、クロストークをできるだけさけるためになされている処置である。
【００６８】
ＡＯＴＦ２をスルーした光信号は、再び、偏波モード分散補償器ＰＭＤによって偏波モード分散が補償されてから、光モニタを通過してスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラＣＰＬ２に入力され、アド光信号と合波される。同図の場合、ドロップ光の波長が４波であるので、アド光信号の波長も４つの同じ波長を使用する。カプラＣＰＬ４には、１×８カプラが設けられており、将来のアップグレードに対応できるように構成されているが、現在使われているのは１〜４番のポートのみである。カプラＣＰＬ４で合波された各波長のアド光信号は、光アンプＰＷＡ１で増幅され、分散補償ファイバＤＣＦで分散が補償されてから、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラＣＰＬ２に入力される。そして、スルー光とアド光が合波され、プロテクションスイッチ（現用、予備を切り替えるスイッチ）を通過して、ＯＡＤＭ装置の出力側の光アンプ部ＰＷＡ２に入力される。そして、光アンプ部ＰＷＡ２に入力した光信号は、励起光源ＢＳＴ３、ＢＳＴ４からエネルギーを与えられて、パワーが増幅された後、カプラＣＰＬを介して伝送路に出力されていく。なお、カプラＣＰＬで分岐された一部の光信号は、スペクトルアナライザユニットＳＡＵに送られ、ＯＡＤＭ装置から出力される光スペクトルの状態が解析され、ＯＡＤＭ装置が正常に動作しているか否かのモニタに使用される。
【００６９】
図８は、トリビュータリ局のアド光送信側の構成を示す図である。
アド光信号送信部は、レーザバンクと光変調部及び不図示の電気ＡＤＭ装置（Ｅ ＡＤＭ）からなっている。送信すべきデータは電気ＡＤＭ装置から電気信号として送信されてきて、レーザバンクからの光を変調する駆動信号として使用される。
【００７０】
レーザバンクは、複数の互いに異なる波長の光を出力するレーザダイオードからなっており、これらがレーザダイオードユニットＬＤＵ＃１〜＃４に収納されている。ここでも、障害発生時に対応するため冗長化がなされており、レーザダイオードユニットＬＤＵは、現用（Work）と予備（Protection）とが用意されている。また、アドする光信号の波長が１〜３２のいずれの波長にも変更可能なように、異なる波長を出力するレーザダイオードが３２個設けられている。これらのレーザダイオードから出力される光は、合波器で合波されて、１〜３２の波長の光が波長多重された光を生成する。レーザダイオードユニットが冗長化されているのに対応して合波器も現用と予備が設けられている。
【００７１】
合波器から出力された光は、光アンプ部で増幅される。光アンプ部も冗長化されており、光アンプ部の構成は、増幅媒体を２つ設け、その間にアッテネータを挟んだようになっている。これは、間にアッテネータを入れることによって、後段の増幅媒体への光の入射強度を調整する作用を得る為である。増幅媒体で増幅された光信号は、カプラＣＰＬで一部が分岐されて、カプラ部ＣＰＬ３に入力される。分岐された光信号は、スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬに入力される。スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬの構成は、スペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴと、これに制御されるスペクトルアナライザＳＡＵとからなっており、カプラＣＰＬはシステムのオペレータが手動でレーザバンクからの出力光の検査をする場合に必要な出力光を光モニタポートに出力するものである。スペクトルアナライザユニットからの解析結果は略記されているレーザダイオード制御部ＬＤＣに送られ、レーザダイオードを制御するのに使用される。同図に示されるように、スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬ及びレーザダイオード制御部ＬＤＣも冗長化されている。
【００７２】
このように、異なる波長のレーザダイオードを複数用意し、これらの光を合波して使用するのは、発振波長を可変できるレーザが非常に不安定で、発振波長が精密に安定している必要のある光通信においては、十分な機能を得られないからである。
【００７３】
複数のレーザダイオードから出力された光を合波したものは、光増幅器で増幅された後、カプラ部ＣＰＬ３の１×８カプラに入力される。１×８カプラでは、入力された光をアド光信号の波長として使う分だけ分岐し、光変調部に送る。今の場合、アド・ドロップする光信号の波長は４つだけであるとしているので、実際に光接続されているのは、１×８カプラの４つのポートのみである。残りのポートは反対方向の通信回線用に設けられている光変調器（不図示）に光を供給するために使用される。
【００７４】
１×８カプラの出力ポートに接続されたファイバは、アドする光信号の波長分設けられた変調器を有する光変調部に送られる。同図では、内部構成は、１つについてのみの記載となっているが、実際には、同じ構成の変調装置が４つ設けられている。レーザバンクから送られてきた光は波長選択部ＴＦＲ１の前段のＡＯＴＦで、先ず、アド光として使用する波長の光が選択される。この選択された波長の光は変調器部の変調器Ｍｏｄに入力される。一方、電気ＡＤＭからは、所定の波長の光信号としてデータが送られてきて、受信器ＯＲで受信され、電気信号に変換される。この電気信号は分配器で分岐され、デジタルフリップフロップＤ−ＦＦと電気増幅器を介して変調器Ｍｏｄに印加される。変調器Ｍｏｄは、この電気信号の印加を受けて、波長選択部の前段のＡＯＴＦで選択された波長の光信号を変調し、出力する。変調された光信号は１×２カプラで分岐され、一方がコントローラで検出され、所望の変調が行われているか否かが確かめられる。この検出の結果は、電気増幅器にフィードバックされ、変調器Ｍｏｄが安定して動作するように調整される。
【００７５】
このようにして、変調器Ｍｏｄで変調された光信号は、光アンプＰＯＡで増幅された後、波長選択部の後段のＡＯＴＦに入力されてアド光信号として送出される。ここで、光アンプＰＯＡで増幅した後に再びＡＯＴＦを通過させるのは、光アンプＰＯＡで発生したノイズを除去するためのものであり、このＡＯＴＦは波長選択部の前段のＡＯＴＦの選択波長と同じ波長を選択するように設定されているものである。
【００７６】
なお、レーザバンクからの光の中からアドするための光波長を選択するのに、選択波長固定型のフィルタではなく、選択波長を可変できるＡＯＴＦを使用するのは、アド・ドロップする光信号の波長を変えたいときに容易に対応できるようにするためである。
【００７７】
また、波長選択部の前段のＡＯＴＦでアド光信号に使用する波長を１波だけ最初に選ぶことによって、変調器Ｍｏｄの後段の光アンプＰＯＡは、１波用のアンプで良くなり、小型のアンプを使用することができる。前述したように、最初に変調をかけて、後に波長を選択することも可能であるが、この場合には、変調器の後段のアンプは波長多重光用の光アンプでなくてはならず、大型になるとともに、高価になってしまう。
【００７８】
図９、１０は、ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例である。
図９の場合、伝送路が現用と予備に冗長化されている様子が描かれている。後に説明するように、伝送路の冗長化にも種類があり、ＵＰＳＲ（uni-directional path switch ring)や２ファイバ、４ファイバのＢＬＳＲ（bi-directional line switch ring）等の構成がある。同図の場合、４ファイバＢＬＳＲを前提にしており、伝送路（ＰＢ）と記載されているのは、４ファイバのＢＬＳＲの場合の反対方向の伝送路のＯＡＤＭ装置に設けられるＬＢスイッチへの伝送ケーブルを示し、伝送路（Ｐ）と記載されているのは４ファイバＢＬＳＲの場合の反対方向の伝送路のＯＡＤＭ装置に設けられる光１＋１プロテクションスイッチ（１＋１ＳＷ）への光信号伝送ケーブルを示している。これらは、伝送路及びＯＡＤＭ装置の冗長化の為に設けられており、システムの冗長化については、後述す
る。
【００７９】
現用の伝送路から入ってきた光信号は、光増幅部ＩＬＡで増幅されると共に、分散補償ファイバＤＣＦによって分散が補償され、スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。スイッチ部ＰＳＷ１では、ＬＢスイッチと１＋１スイッチとが設けられているが、ネットワークが２ファイバのＢＬＳＲと４ファイバのＢＬＳＲのいずれを使用しているかによって、いずれかのスイッチのみが設けられる。
【００８０】
スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号は、チューナブルフィルタモジュールで前述した作用により、ドロップ光がドロップされ１×８カプラを有するカプラ部ＣＰＬ１に入力される。１×８カプラでは、ドロップされた波長を全て含んでいる波長多重光信号を８つに分岐し、トリビュータリ局の受信部へと送信する。チューナブルフィルタモジュールをスルーした光信号は、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラに入力される。トリビュータリ局から送信されてくるアド光信号は、カプラ部ＣＰＬ４の１×８カプラで合波され、光アンプＰＷＡ１で増幅される。そして、増幅された光信号は、分散補償ファイバＤＣＦで分散補償され、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラでスルー光と合波される。
【００８１】
カプラ部ＣＰＬ４の１×８カプラの前段に光モニタが各波長のアド光信号毎に設けられているが、これは、カプラ部ＣＰＬ４がちゃんと装着されているか否かをモニタするために設けられているものである。
【００８２】
２×２カプラで合波されたスルー光とアド光は、冗長化のために設けられた１＋１スイッチ、及び、ＬＢスイッチを通過して、光アンプＰＷＡ２で増幅されて、伝送路に送出される。
【００８３】
図１０は、図９の具体例におけるトリビュータリ局側の構成を示した図である。
受信側では、ＯＡＤＭ装置からドロップされ、分岐された光信号の数だけ受信器ＴＲＢ＃１〜＃８（１）が設けられる。受信器ＴＲＢ＃１のみ内部構成が示されているので、これについて説明する。他の受信器ＴＲＢ＃２〜＃８（１）も同様の構成である。
【００８４】
先ず、ドロップされた光信号は８波からなっており、この光信号が受信器ＴＲＢ＃１（１）に入力されると、光アンプＡＭＰ１で増幅される。光アンプＡＭＰ１は、励起光源ＢＳＴから励起光を受け取っている。増幅された光信号は、カプラ部ＣＰＬ２の１×４カプラでドロップされた光信号の波長数分に分岐される。ここでは、４つに分岐されている。次に、光信号の波長変換を行うトランスポンダ＃１に入力される。詳細な構成は省略されているが、トランスポンダは＃１〜＃４の４つあり、それぞれ１×４カプラから出力される光信号を受信する。
【００８５】
トランスポンダ＃１に入力された光信号は波長選択フィルタとしてのＡＯＴＦにより、１つの波長の光信号が選択され、光受信器ＯＲによって電気信号に変換される。この電気信号は、分配器で２つに分岐され、デジタルフリップフロップＤ−ＦＦおよび増幅器を通って、変調器Ｍｏｄに印加される。変調器Ｍｏｄには、送信側のレーザバンクＬＤＢＫからの光が送信されてきており、レーザバンクＬＤＢＫから送られる複数の波長の中から適当な波長がＡＯＴＦ１で選択されて、入力される。そして、ＡＯＴＦ１で選択された光信号は変調器Ｍｏｄで変調されて出力される。出力された光信号は、光アンプＰＯＡで増幅された後、ＡＯＴＦ２で増幅器のノイズ成分が取り除かれ、他のネットワーク等に送信される。このように、他のネットワークにデータを送信する場合には、ドロップされた光信号のままでは伝送できない可能性があるので、どのような波長にでも変換できるようにトランスポンダが設けられている。また、変調器Ｍｏｄの出力は１×２カプラで分岐され、コントローラに検出されて、変調器Ｍｏｄの動作を安定させるためにフィードバックがかけられる。
【００８６】
このように、受信側のトランスポンダの動作は、図８の光変調部のものと基本的に同じである。
一方、送信側では、不図示のレーザバンクＬＤＢＫから変調に使うための光が送信されてくる。この光は、送信器＃１〜＃８（２）のカプラ部ＣＰＬ５に入力される。入力すると、先ず、カプラ部ＣＰＬ５がちゃんと接続されているか否かをモニタするための光モニタを通過し、次に、１×８カプラで８つの光に分岐され、光アンプＡＭＰ＃１〜＃４によって増幅される。このうち、アド光信号を生成するために使用されるのは、４つのみであり、他の４つは、受信側のトランスポンダに光信号の波長変換用光として送られる。
【００８７】
レーザバンクからの光のうち、アド光信号生成のために使われる４つの光は、トランスポンダ＃５のＡＯＴＦ３に入力され、アド光信号生成のための波長が選択され、変調器Ｍｏｄに送られる。アド光を変調すべきデータは、他のネットワークから光信号で送信されてきたものを光アンプＡＭＰ２で増幅し、１×４カプラで分岐した後、ＡＯＴＦ５で波長を選択し、光受信器ＯＲで電気信号に変換する。この後の動作は、受信側のトランスポンダと同様なので説明を省略する。そして、ＡＯＴＦ４から出力されるアド光信号は、同様に生成されたトランスポンダ＃６〜＃８までの光信号と１×４カプラで合波され、ＯＡＤＭ装置にアド光信号として送信される。
【００８８】
図１１、１２は、ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図である。
図１１の構成は、図９の構成とほとんど同じなので、概略説明する。なお、同図の場合には、アド側に結線がなされていないが、省略されているだけであって、実際には、トリビュータリ局のアド光信号送信側が接続されるべきものである。
【００８９】
伝送路より入力した光信号は、光増幅器で増幅され、分散補償ファイバで伝送路の分散が補償されて、現用・予備切り替え用スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。ここでの切り替えは、ネットワークが採用している冗長構成によって変わるが、ここでは、４ファイバＢＬＳＲを前提としている。スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号はチューナブルフィルタモジュールでドロップ光がドロップされ、ドロップ光信号は、１×８カプラでトリビュータリ局の受信側へ送信される。スルー光信号はそのままスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラに入力される。アド光信号は、２×８カプラで合波された後、光アンプＰＷＡ１で増幅され、分散補償ファイバＤＣＦで分散補償された後、２×２カプラでスルー光と合波される。ここで、２×２カプラや２×８カプラはそれぞれ１×２カプラや１×８カプラでもよく、ここで、出力ポートが１つ多いカプラを使っているのは、合波された光信号の状態をモニタしようとするときのための便宜を考えてのことである。従って、必ずしも２×２カプラや２×８カプラを使用しなければならないことはない。
【００９０】
アド光信号とスルー光信号とが合波された光信号は、現用・予備を切り替えるためのスイッチ（１＋１スイッチ及びＬＢスイッチ）を通過した後、光アンプＰＷＡ２によって増幅され、伝送路に送出される。
【００９１】
図１２は、トリビュータリ局の受信側構成の変形例を示した図である。
受信部ＴＲＢ＃１は、トリビュータリ局の次段に接続するネットワークが単波長ネットワークの場合の構成である。ＯＡＤＭ装置からドロップされてきたドロップ光信号は、光アンプＡＭＰで増幅された後、カプラ部ＣＰＬ２の１×４カプラで４つに分岐される。ここで、分岐する数が４であるのは、ＯＡＤＭ装置でドロップする波長の数が４であるとしているからである。１×４カプラで分岐された光信号は、それぞれに設けられているＡＯＴＦに送られ、それぞれの波長の光信号が選択される。各波長λ１〜λ４の光信号が選択されると、これらは、そのまま単波長ネットワークにそのまま送信される。なお、単波長ネットワークがサポートする光信号の波長がドロップされた光信号の波長でないときには、単波長ネットワークに接続する前段に波長変換を行うトランスポンダを設けて、サポートされている波長で光信号を送信するようにする。
【００９２】
受信部ＴＲＢ＃２は、トリビュータリ局の次段に接続するネットワークが多波長ネットワークであるが、４波までの波長多重システムである場合を示している。ＯＡＤＭ装置からドロップされてきたドロップ光信号は、光アンプＡＭＰで増幅された後、１×４カプラで４つに分岐され、１×４カプラの出力ポート毎に設けられた波長選択部ＴＦＲ＃１〜＃４に入力される。ＡＯＴＦはドロップ光信号の中から１波のみを抽出される。抽出された光信号は、単波長用の光アンプＰＯＡで増幅され、再びＡＯＴＦに入力される。後段のＡＯＴＦは、前述したように、光アンプＰＯＡのノイズを除去するためのものである。このようにして、波長選択部ＴＦＲ＃１〜＃４で抽出されたドロップ光信号は２×４カプラで合波され、波長多重ネットワークに送信される。もちろん、ドロップされたままの波長を次段の波長多重ネットワークがサポートしていない場合には、トランスポンダを介して、波長を変換して接続するようにする。
【００９３】
受信部ＴＲＢ＃８は、４波以上の波長多重光信号をサポートしているネットワークに接続する場合のトリビュータリ局の構成を示している。４波以上のドロップ光信号の波長を選択する場合には、ＯＡＤＭ装置に使用されているように、ＡＯＴＦを２段に使って、波長を選択するようにする。ＡＯＴＦはチューナブルフィルタドライバＴＦＤによって駆動される。ＯＡＤＭ装置でドロップされた光信号は、全て２段のＡＯＴＦによって選択されるので、２段目のＡＯＴＦのスルーポートには、原理的にノイズ以外は光信号は出てこない。従って、２段目のＡＯＴＦのスルーポートから出力される光は破棄する。その他の構成及び、動作は、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦによる光信号のドロップのための構成及び動作と同じなので、説明を省略する。
【００９４】
このようにして、選択された波長のドロップ光信号は、２×２カプラで合波され、増幅されて、次段の波長多重ネットワークに送信される。尚、前述の通り、次段のネットワークがドロップされたままの光信号の波長をサポートしない、あるいは、別の光信号を使用している場合には、波長変換して次段のネットワークに送信する。
【００９５】
図１３は、アド光信号を生成するための光を供給するために使用されるレーザバンクの構成及び概念を説明する図である。
任意波長型のＯＡＤＭシステムを構築するためには、任意の波長の光信号をドロップできるだけではなく、対応する任意の波長の光信号をアドできなくてはならない。そのためには、トリビュータリ局側で任意の波長の光信号を生成できなくてはならないので、波長を任意に変えることのできる光源が必要である。しかし、現在光源として広く使われているレーザダイオードは、波長を変えることが難しい。というのも、もともとレーザというのは、発光媒体を反射鏡で挟んで、反射鏡間で光を往復させる間に強度の強い光を放出するという構成をとっており、発振波長はこの発光媒体の特性と、反射鏡間の光学的距離に依存する。特に、同じレーザで異なる波長を発振させようとする場合には、反射鏡間の光学的距離を変えなくてはならないが、この方法があまりないというのが現状である。現状考えられる光学的距離の変更の仕方は、反射鏡の位置を機械的に移動させるか、温度を上下して、発光媒体の屈折率を変化させるというぐらいである。反射鏡を機械的に動かすのは、レーザが可動部を有することになるので、反射鏡の位置が狂いやすく、安定したレーザ発振を行うことができない。また、温度を上下して波長を変化させる場合には、レーザの構成に可動部がないので、安定した発振はできるが、温度上昇などによる波長の変化が小さいので、波長多重システムのグリッド全体をカバーすることはできない。
【００９６】
そこで、本実施形態では、使用する可能性のある全ての波長を発振波長とする個々のレーザダイオードを用意しておき、これらが発振するレーザ光を束ねて１つの光とし、これを様々な所に使用することとした。
【００９７】
レーザバンクの構成は、同図に示されている通りであり、波長λ１〜λｎをそれぞれ発振波長とするレーザダイオード１３９を設け、それぞれに発振させる。それぞれが発振する波長は、スペクトルモニタ１３３で監視され、予め定められている基準波長値と比較し、ずれが生じた場合には、発振波長にずれの生じたレーザダイオード１３９の駆動電流あるいは温度を調整して、発振波長が所定の値になるように調整される。
【００９８】
各レーザダイオード１３９が発振する光信号は、合波器１３８で合波され、１つの光とされる。そして、光アンプ１３６で増幅され、分配器１３１で必要な数だけ分岐される。
この光を使用する場合には、ＡＯＴＦ等のチューナブルフィルタ１３２、あるいは、使用する波長が固定しているのであれば、選択波長の固定されているバンドパスフィルタ等で必要な波長をレーザバンクからの光から抽出し、外部変調器１３５で変調をかけ、光アンプ１３７で増幅して送出する。
【００９９】
このように、複数の波長の異なる光源の光を合波して、これを利用するようにすれば、光源の発振している波長の光であれば、どの波長であってもフィルタで抽出して使うことができる。特に、波長分割多重通信システムでは、各チャネルの光信号の波長がＩＴＵ−Ｔの勧告で規定されているので、それ以外の波長を任意に使用することはないと考えてよいので、レーザバンクを使用すれば十分である。
【０１００】
図１４〜図２０は、ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
なお、図にはＡＯＴＦが１つしか記載されていないが、前述したようなＡＯＴＦを２つ用いる場合も同様である。
【０１０１】
図１４は、ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムの初期状態を示している。入力側から例えば、３２波の波長多重光信号が送信されてきた場合に、まだ、システムが稼動する前は、光信号がどこにも出力されない状態が好ましい。そこで、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１４０は、３２波全ての波長を選択するように、ＲＦ信号発振器からＲＦ信号をＡＯＴＦ１４０に印加する。すると、入力側から入力された３２波全ての波長はドロップされてしまい、スルー側（出力側）には光信号が出力されない。従って、３２波全ての光信号は、トリビュータリ局側へ送信される。トリビュータリ局では、送信されてきた光信号を光カプラ１４２で分岐し、各波長の光信号を選択するＡＯＴＦ１４３に送る。通常動作時では、ＡＯＴＦ１４３は、ドロップすべき波長を選択するのであるが、初期状態では、ＡＯＴＦ１４３に入力側から伝送されてきた３２波の光信号からは、漏れ光等が生じない程度に十分離れた位置を選択波長とするようなＲＦ信号を入力する。このようにすれば、３２波の内、ＡＯＴＦ１４３で選択される波長がないので、光受信器１４４に送信される光信号は存在しない。このように、システムの初期状態では、全てのパスが閉じられ、どこも光信号を受信しない状態となる。
【０１０２】
なお、ＡＯＴＦ１４３は、常に１波長を選択するためのＲＦ信号が印加されるので、光信号を選択しない場合にも、３２波以外の場所を１つ選択するようなＲＦ信号を印加しておく。これにより、ＡＯＴＦ１４３に印加されるＲＦ信号のパワーが光信号を選択する場合もしない場合も同じになり、ＡＯＴＦ１４３の動作を安定化させることができる。
【０１０３】
図１５は、ＯＡＤＭ装置によるドロップが行われない場合のＡＯＴＦの制御方法を示している。
スルーする場合には、ＡＯＴＦ１４０には、３２波の波長以外の場所に選択波長を設定するようなＲＦ信号をＲＦ信号発振器１４１で生成して、印加するようにする。ＲＦ信号は光信号は選択しないが、３２個の波長を選択するような３２個の周波数からなるＲＦ信号が印加される。これは、図１４のとき、ＡＯＴＦ１４０に３２波分のＲＦ信号が印加されていたので、ＡＯＴＦ１４０の特性をあまり大きく変えないようにするため、わざと３２個の周波数のＲＦ信号を印加しているのである。
【０１０４】
これにより、３２波全ての光信号はスルー側（出力側）に送信される。トリビュータリ局側には、光信号はドロップされない。したがって、光カプラ１４２にも光信号は入力されないが、ＡＯＴＦ１４３には、３２波以外の波長位置を選択するようなＲＦ信号を印加しておく。このＲＦ信号は１波のみを選択するような、１個の周波数からなるＲＦ信号である。これは、前述したように、ＡＯＴＦ１４３の動作が、ＲＦ信号のパワーの変化によって変わってしまわないようにするためである。従って、光受信器１４４では光信号は検出されない。
【０１０５】
図１６は、ＯＡＤＭ装置でドロップはしないが、入力される光信号が波長毎に異なるパワーを有している場合のＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
なお、同図では、波長がλ１〜λ３２に行くに従ってパワーが大きくなる、いわゆる、チルトが起きている場合のみを示しているが、各波長のパワーが全くバラバラでも同じ作用を得ることができる。
【０１０６】
すなわち、ＡＯＴＦ１４０に印加されるＲＦ信号のパワーの違いにより、ドロップされる光信号のパワーも異なってくるので、ＲＦ発振器１４１からは、パワーの大きい波長の光信号をより多くドロップするようにし、パワーの小さい波長の光信号はより少なくドロップ、あるいは、全くドロップしないようにする。このようにすることによって、スルー側（出力側）に出てくる光信号はパワーが揃って出てくるようになる。一方、トリビュータリ局側には、ＡＯＴＦ１４０に入力された時のパワーに応じた量のドロップ光が表れることになる。この光は、光アンプで増幅されたり、光カプラ１４２で分岐されるが、ＡＯＴＦ１４３の選択波長を３２波の波長域から十分離れた位置に設定することにより、ＡＯＴＦ１４３からは光信号が出力されない。従って、光受信器１４４では、光信号を受け取ることが無く、ドロップ動作は行われないことになる。
【０１０７】
このように、ＡＯＴＦ１４０を波長をドロップする為だけに使うのではなくて、波長毎のパワーの違いをなくすために使用することによって、システムの伝送品質の向上に役立てることができる。
【０１０８】
なお、ＡＯＴＦ１４０には、やはり、常に３２個分の波長を選択するための３２個の周波数のＲＦ信号を印加するようにしておき、ＡＯＴＦ１４３には、１波のみを選択す為の１個の周波数のＲＦ信号を印加するようにしておく。これにより、ＡＯＴＦ１４０及び１４３の動作を波長を選択するか否か、あるいは、選択する波長の数によらず、安定させることができる。
【０１０９】
なお、上記した波長毎のパワーの違いを補償する動作は、制御ＣＰＵを設けておいて、ソフトウェアで行うようにしてもよい。
図１７は、ＯＡＤＭ装置でドロップを行う場合の各ＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
【０１１０】
ここでは、波長λ１〜λ３２の内、λ２とλ３２のみをドロップする場合を考える。入力側から３２波の光信号が入力されると、ＡＯＴＦ１４０には、波長λ２とλ３２とを選択するようなＲＦ信号が印加されると共に、ＡＯＴＦ１４０の動作を安定化させるために、３２波の光信号の波長から十分離れた位置に３０波を選択するような３０個の周波数のＲＦ信号をＲＦ信号発振器１４１で生成して、印加しておく。これにより、ＡＯＴＦ１４０に印加されるＲＦ信号は３２波分を選択するものとなるが、実際にドロップされる光信号は波長λ２とλ３２のみである。残りの波長の光信号はスルー側（出力側）へ送出される。
【０１１１】
ドロップされた波長λ２とλ３２は、トリビュータリ局側へ送られ、光カプラ１４２で分岐され、ＡＯＴＦ１４３に入力される。ＡＯＴＦ１４３は、１波のみを選択するように１波のみを選択するための１つの周波数のＲＦ信号が印加される。ＡＯＴＦ１４３の一方は、波長λ２を選択し、もう一方は波長λ３２を選択する。このようにして、光受信器１４４の一方では、波長λ２の光信号が受信され、もう一方では、波長λ３２の光信号が受信される。
【０１１２】
このように、ＡＯＴＦ１４０と１４３には、常に同じパワーのＲＦ信号を印加するようにしておき、ＡＯＴＦの動作の安定を図る。また、波長多重された光信号間のパワーの違いを抑える働きも持たせることができる。
【０１１３】
図１８は、トリビュータリ局側での選択波長のトラッキングについて説明する図である。
ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０からドロップされた光信号は光カプラ１８１でドロップされた波長数分（同図では４波）に分岐され、ＡＯＴＦ１８２で各波長が選択される。しかし、温度変化やＲＦ信号の周波数のずれなどにより、ドロップされた光信号の波長とＡＯＴＦ１８２の選択波長とがずれることがある。従って、ＡＯＴＦ１８２で選択された光信号を監視し、光信号の波長とＡＯＴＦ１８２の選択波長とを一致させる必要がある。そこで、ＡＯＴＦ１８２の後段に例えば、１０：１カプラ１８３を設け、大半を光受信器で受信すると共に、一部をフォトダイオードＰＤ１８５でパワーを検出して、その結果をトラッキング回路１８６に送るようにする。トラッキング回路１８６では、ＡＯＴＦ１８２に印加するＲＦ信号の周波数を僅かに変えて、あるいは、ＡＯＴＦ１８２に印加するＲＦ信号のベースの周波数に低周波成分を重畳し、ＰＤ１８５で受信される光信号のパワーの変化を検出し、各ＰＤ１８５で受信する光信号のパワーが最も大きくなるように制御する。これは、ＲＦ信号の周波数を大きいほうと小さいほうに振るように僅かにずらしたとき、周波数の大きいほうに振ったときと小さいほうに振ったときの両方でＰＤ１８５で受信する光信号のパワーが小さくなれば、中心の周波数のとき光信号の受信パワーが最大であることを示す。トラッキング回路１８６は、このような状態を検出するようにＲＦ信号を調整して、トラッキングを行う。
【０１１４】
図１９は、ＯＡＤＭシステムのＡＯＴＦの全体の制御を示す図である。
同図で、図１８と同じ番号のついているものは同じものなので詳しい説明を省略する。
ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０でドロップされた光信号が光カプラ１９４で分岐され、１×４光スイッチを介して光スペクトルモニタ１９２に入力されている。これは、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０が光信号の波長を選択する場合に、適切に、ドロップすべき光信号の波長にマッチした動作を行っているか否かを検出するためのものである。すなわち、ドロップすべき光信号の波長とＡＯＴＦ１８０の選択波長特性とがずれている場合には、ドロップすべき光信号のスペクトルを完全にドロップすることができず、光信号に波形劣化などを引き起こして好ましくないので、ＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号の周波数とパワーを制御するためである。光スペクトルモニタ１９２の解析結果は、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３に入力され、ＡＯＴＦ１８０が適切に動作するようにＲＦ信号の制御信号が出力される。
【０１１５】
また、図１８で説明したトラッキング回路１８６もＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵと情報を交換し、ＡＯＴＦ１８２を適切に動作するように制御する。
トリビュータリ局のアド光信号生成側では、ＬＤバンク２０２から出力された光が、光カプラ２０１によって分岐され、ＡＯＴＦ２００によって波長選択されるが、この波長選択も適切に行われているか否かを監視し、ＡＯＴＦ２００を制御するために、光カプラ１９９で光を分岐し、ＰＤ１９８で受光して結果をトラッキング回路２０３に入力する。トラッキング回路２０３はＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３と情報を交換しながら、図１８で説明した処理と同様の処理により、ＡＯＴＦ２００をトラッキングする。光カプラ１９９から出力された光は、光変調器１９７によって変調され、次段で増幅された後、ＡＯＴＦ１９６で波長選択を受ける。このＡＯＴＦ１９６は、ＡＯＴＦ２００と同じ選択波長を有する必要があるので、トラッキング回路２０３が得た情報をＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３が取得し、直接ＡＯＴＦ１９６に印加されるＲＦ信号を制御する。これにより、ＡＯＴＦ１９６とＡＯＴＦ２００は同じ波長選択特性を有することになり、同じ波長の光信号を適切に選択することができる。ＡＯＴＦ１９６を通過した光信号は、アド光信号として光カプラ１９５で合波され、途中分散補償ファイバで分散補償されて、ＡＯＴＦ１８０をスルーした光信号と光カプラ１９０で合波される。
【０１１６】
アド光信号が合波された光信号は、増幅されると共に、アド光信号が正常にアドされているか否かを検出するために、光カプラ１９１で分岐され、１×４光スイッチ２０４を介して光スペクトルアナライザ１９２で解析される。この結果は、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３で制御信号生成に使用され、ＡＯＴＦ１８０やＡＯＴＦ１９６、あるいは、トラッキング回路２０３を介してＡＯＴＦ２００を制御する。
【０１１７】
１×４光スイッチ２０４には、逆方向伝送用のＯＡＤＭ装置及びトリビュータリ局からの光信号も入力され、順次切り替えて光スペクトルモニタ１９２に入力するようにしている。これは、光スペクトルモニタ１９２が高価で、且つ、大型であるため、各所にそれぞれ設けるのはコスト的にも小型化にも好ましくないからである。そのかわり、光スペクトルモニタ１９２は、光スペクトルの解析とデータの送出とを並列に行うことができるように構成されており、１つの光信号のスペクトルの解析が終わったら、データの送出を待たずに、次の光信号のスペクトルの解析を始めることができるようになっている。通常、光スペクトルモニタ１９２においては、光信号のスペクトルの分析とデータの送出とが同じ位の時間だけかかるので、データの送出を待ってから次の光信号の解析を始めるのは測定時間を長引かせ効率的でない。そこで、１×４光スイッチ２０４を、光スペクトルモニタ１９２が光信号のスペクトル解析が終わったら、次の光信号に切り替えるように制御する。
【０１１８】
なお、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３は、内部にＲＯＭを持ち、ＡＯＴＦ１８０がドロップする時に、ＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号のデータ、スルー時のＲＦ信号データなど複数のＲＦ信号の印加状態を蓄積しておく。このＲＯＭのデータを用いてＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号の発振周波数の設定値を変更することで、瞬時に所定のＲＦ周波数とパワーを印加することを可能としている。
【０１１９】
ＡＯＴＦの全体制御において、動作シーケンスは以下のようにする。すなわち、ＡＯＴＦ１８２を最初に駆動し、動作が安定したら、次にＡＯＴＦ１８０を駆動する。ＡＯＴＦ１８０の動作が安定したら、光受信器１８４でドロップ光信号を受信する。次にＡＯＴＦ１９６、２００を駆動し、動作が安定したら、光変調器１９７を駆動し、アド光信号を送出する。
【０１２０】
図２０は、ＡＯＴＦへのＲＦ信号の印加の仕方を説明する図である。
ＡＯＴＦに突然ＲＦ信号を印加すると、対応する光信号が突然選択され、出力される。ところで、ＡＯＴＦはロスが大きいので、通常ＡＯＴＦの後段に光アンプが挿入される。この構成において、ＡＯＴＦが突然光信号を選択し、光アンプに急に強度の大きい光が入力されると、光サージ現象が起きてしまう。これを防ぐためには、光アンプに入力される光が５０〜６０ｍｓの時間をかけて立ち上がる必要がある。そこで、ＲＦ信号のパワーを５０〜６０ｍｓかけて徐々にいっぱいのパワーまで上げるようにする。このようにすれば、ＡＯＴＦで選択される光のパワーはＲＦ信号のパワーに一対一に対応するので、光も５０〜６０ｍｓかけて立ち上がるようになる。ＲＦ信号の立上げ方としては、アナログ的に滑らかに上昇させる方法もあるが、デジタル制御することを考え、５０〜６０ｍｓをｎ（ｎは自然数）ステップに分けてＲＦ信号を上昇させるようにする。ｎは、設計時に回路をできるだけ簡単化しながら最適な効果が得られるように設定されるべきものである。
【０１２１】
以上説明したような、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭでは、次のようなアップグレードが可能である。
即ち、ＯＡＤＭの初期導入時には、アドするチャネル（波長）及びドロップするチャネル（波長）を固定しておき、チャネル固定型のＯＡＤＭとして運用する。この場合、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎを固定することによって実現できる。アド／ドロップするチャネルが固定であるため原理的にはＲＦ信号周波数を変化する必要がなく、制御が容易である。
【０１２２】
次に、任意のチャネル（波長）をアド／ドロップする機能を有する任意波長型のＯＡＤＭが要求される場合には、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎを可変にする機能を設けるだけで実現できる。例えば、図１において、ドロップするチャネルを変更する場合には、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数を変更するチャネル（波長）に合わせて変更すればよい。また、アドするチャネルを変更する場合には、ＬＤ１９、８×８カプラから構成されるレーザバンクを設け、８×８カプラから出力されるＷＤＭ光（波長多重された光）から選択する波長をＡＯＴＦ１４でチューニングすれば良い。この場合は、ＡＯＴＦ１４に印加するＲＦ信号周波数を選択する波長に合わせて変化させれば良い。
【０１２３】
このように、ＡＯＴＦ及びレーザバンクを用いることにより、ＯＡＤＭのハードウェアをほとんど変更することなく固定波長型から任意波長型へのアップグレードが可能となる。
【０１２４】
図２１は、ＡＯＴＦの構成を示す図である。
ＡＯＴＦは、ニオブ酸リチウムの基板に同図太線のように光導波路を形成し、導波路の交叉する部分に偏光ビームスプリッタＰＢＳを設けている。ＲＦ信号は、ＩＤＴ（inter digital transducer）と呼ばれる、櫛を交互にかみ合わせたような電極に印加される。ＩＤＴに所定の周波数のＲＦ信号が印加されると、弾性表面波（ＳＡＷ）が発生し、基板の表面を伝播する。このＳＡＷが伝播することによる影響は、基板内部の光導波路にもおよび、屈折率を周期的に変化させて、基板内部に薄い波長板のような構造を形成する。ＳＡＷガイドは、基板表面に貼り付けられた金属膜であり、ＳＡＷはこのガイドに沿って進行する。
【０１２５】
光入力から入力される光信号は、ＴＥモードとＴＭモードとが混在したものであるが、ＰＢＳ１でＴＭモードとＴＥモードに分かれて別々の導波路を伝播する。ここで、入力された光信号のうち、ＳＡＷとちょうど相互作用する波長の光があると、上記した、薄い波長板の作用により、ＴＥモードとＴＭモードとが入れ替わる。従って、ＰＢＳ２での当該波長の進行方向が変わり、ドロップ光信号として出力される。一方、ＳＡＷとちょうど相互作用する波長以外の波長の光は、ＳＡＷの影響がランダムに働き、ＴＥモードとＴＭモードの入れ換えが起こらない。従って、そのような波長の光は光出力へスルー光として出力される。
【０１２６】
同様に、同図のアド光信号が入力されると、ＰＢＳ１でＴＥモードとＴＭモードとに分岐されて進むが、アド光信号はドロップ光信号と同じ波長を有しているので、ＳＡＷと相互作用し、ＴＥモードとＴＭモードとが入れ替わって、光出力として送出される。このようにして、光信号のアド動作が行われる。
【０１２７】
ところで、ニオブ酸リチウムは、複屈折の特性を有しているので、ＴＥモードの伝搬速度とＴＭモードの伝搬速度は導波路内で異なってしまう。従って、モード変換を受けない波長の光は偏波モード分散を受けたまま光出力として送出されてしまう。一方、モード変換を受ける波長の光は導波路内でほぼ同じ時間ＴＥモードとＴＭモードでいるので、両方のモードで伝播する光学的長さが同じとなり、偏波モード分散は打ち消されて出力される。
【０１２８】
なお、このようなＡＯＴＦにおいては、導波路のパラメータ（長さ等）を適切に選んでやると、ロスを小さくしたり、選択特性の波長幅を狭くすることができる。選択特性の波長幅を狭くすることにより、クロストークを小さくすることができる。また、ＳＡＷガイドを斜めに配置したことによっても、波長選択特性のサイドローブを小さくすることができたり、ＲＦ信号のパワーが少なくて済むなどの効果が得られる。また、ＰＢＳを工夫することにより、ロスの偏波依存性をなくすことができる。
【０１２９】
図２２は、図２１のＡＯＴＦの透過特性を示した図である。
同図には、ドロップポートの波長選択特性あるいは透過特性を示している。同図に示されるように、サイドローブが多く形成され、半値幅（ＦＷＨＭ）も０．６５ｎｍとなっている。従って、図２１の構成では、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６９２で規定される０．８ｎｍ間隔のグリッドに配置される波長をクロストークを少なくして、選択するのは困難である。
【０１３０】
図２３は、図２１のＡＯＴＦを３段モノリシックに基板上に構成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択した場合の波長選択特性である。
１段のＡＯＴＦの半値幅が０．６５ｎｍであるものを３段カスケードに接続すると、波長選択特性の幅が広がっているのが同図（ａ）からわかる。同図（ａ）を拡大したものが同図（ｂ）であり、半値幅が０．３９ｎｍとなっていることが分かる。これによれば、０．８ｎｍ間隔のグリッドに配置されている光信号を選択することが精度良くできるようになると共に、サイドローブの位置を調整することによって、クロストークをよくすることができる。
【０１３１】
従って、図５〜図１２で説明したＯＡＤＭ装置に使われているＡＯＴＦは全て、３段のＡＯＴＦをモノリシックに形成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択動作を行わせている構成を前提にしている。
【０１３２】
図２４は、ＡＯＴＦの温度依存性に対する対応技術を説明する図である。
ＡＯＴＦは温度に敏感であり、１℃温度が上がると選択波長が０．７３ｎｍずれてしまう。ＷＤＭシステムにおいては、０．８ｎｍ間隔で隣のチャネルの光信号が配置されていることを考えると、ＡＯＴＦは温度が１℃上がっただけで、隣のグリッドの波長を選択してしまうような特性を有している。従って、ＡＯＴＦをＷＤＭシステムのＯＡＤＭ装置に使用する場合には、温度変化に対するフィードバックをＲＦ信号あるいは温度制御装置にかける必要がある。温度制御装置を設けてＡＯＴＦの温度を一定に保とうとしても、ペルチェ素子等をＡＯＴＦの表面以外に設けてしまえば、温度勾配が生じるために表面の温度を正確に一定にすることは難しい。また、直接表面の温度を制御することも考えられるが、構造上ペルチェ素子等温度を上下する素子をＡＯＴＦの表面に設けることは難しい。また、温度センサもＡＯＴＦの表面の温度を正確に測らなければならないので、従来の温度センサでは、その設置方法も難しい。しかし、ＳＡＷがＡＯＴＦの表面を伝播するものであって、ＡＯＴＦの表面の温度に一番影響を受けることから表面の温度を何らかの方法で正確に検出し、表面の温度に対応した適切なフィードバックをかける必要がある。
【０１３３】
そこで、本実施形態では、共振器の発振周波数が温度により敏感に変化することを利用して、ＡＯＴＦの表面に共振器を作成して表面の温度を測定する。その構成を示したのが、図２４である。
【０１３４】
３段構成のＡＯＴＦの横の基板の表面上に周期Λ、対数ＮのＩＤＴを設け、共振器を構成する。発振回路２４０は、共振器用ＩＤＴを発振させるように信号を送信し、共振器を共振させる。周波数カウンタ２４１は、発振回路２４０から発振された信号の周波数の内、共振器が共振を起こした周波数をカウントし、その周波数からＡＯＴＦの表面温度を取得する。表面温度の情報は、フィードバックとしてＡＯＴＦのＩＤＴにＲＦ信号を送信する駆動回路２４２に送られる。駆動回路２４２は、温度の変化による選択波長のずれを計算して、ＡＯＴＦに印加するＲＦ信号の周波数を制御し、ＡＯＴＦが正確に所望の波長の光信号を選択できるように調整する。
【０１３５】
図２５は、共振器の温度依存性を示す図である。
同図によれば、ＩＤＴの周期が２０μｍ、対数が２００本の場合、２０℃〜７０℃の広い範囲で、周波数の変化がほぼ直線となっていることが分かる。同図によれば、共振器の温度係数は、−１４．１ｋＨｚ／℃である。共振器の周波数は電気回路で検出すれば良いが、通常の共振器の共振周波数を１８０ＭＨｚとして、１秒ゲートを使用して共振器の共振周波数を計測したとすると、１万分の１の精度で温度を測定できることになる。
【０１３６】
従って、上記技術によれば、ＡＯＴＦの表面温度を非常に精度良く測定することができるので、測定された共振周波数に基づいて、ＲＦ信号の周波数を調整してやれば、精度の良い透過特性の制御を行うことができる。
【０１３７】
なお、上記では、ＡＯＴＦの温度変化による選択波長の変化をＲＦ信号の周波数を変えることで補償する点について述べたが、ＡＯＴＦの温度を制御することによって、選択波長を制御することも可能である。この場合、ペルチェ素子をＡＯＴＦの表面に近い位置に配置し、温度を変化させることによって選択波長を制御する。この場合、ＲＦ信号で制御するのとは異なり、選択波長全てをスライドするように波長シフトできるので、経時劣化などによって、選択波長全体がずれを起こしている場合などに有効に使用できる。
【０１３８】
図２６、２７は、３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図である。
図２６、２７において、ＡＯＴＦによる選択波長は４つとし、３段構成のＡＯＴＦの各段に、同じ周波数成分を持つＳＡＷを発生させて、波長選択させる場合を前提としている。ＡＯＴＦに生成されるＳＡＷは理想的な正弦波ではないので、揺らぎが生じる。従って、周波数成分にサイドローブが生じ、これにより、選択される波長にクロストークを生じる。ＡＯＴＦで選択する波長が互いに離れている場合には、サイドローブが非常に小さくなるので、クロストークの発生は無視できる程度となるが、互いに近接している場合には、クロストークにより、出力される光信号のパワーがビートを生じてしまう。また、ＡＯＴＦのＳＡＷは定在波とはなっておらず、進行波としてＡＯＴＦ上を進行しているので、光信号にドップラー効果による波長シフトを生じる。そこで、本実施形態では、ＡＯＴＦに印加するＲＦ信号の位相を制御して、ビート等を打ち消すようにする。
【０１３９】
図２６は、３段構成のＡＯＴＦの格段に生じるＳＡＷの位相差がない場合を示している。同図（ａ）は、４つのチャネルを選択するために発生されるＳＡＷが互いに位相差０°となっていることを示している。
【０１４０】
同図（ｂ）の(1) は、ＡＯＴＦの選択波長特性が時間とともにどのように変化するかを示したものであり、波長特性の縦軸は線形スケールである。(2) は、(1) の縦軸をデシベル表示したものである。いずれも横軸は波長である。また、(3) と(4) はスルーポート側の波長選択特性を線形スケールとデシベルスケールで示したものである。
【０１４１】
同図（ｂ）の(1) 〜(4) から明らかなように、波長選択特性は、時間が経過するに従い、揺らぎを起こすことが分かる。この揺らぎは、対応する波長の光信号をドロップしようとした時、選択波長の光信号のパワーの揺らぎを引き起こす。選択波長の時間の経過に伴う揺らぎの様子を示したのが(5) であり、(6) は、スルーポート側のドロップされた光波長のスルー側への漏れ具合を示したものである。
【０１４２】
同図（ｂ）から分かるように、３段構成のＡＯＴＦに単純に波長選択のためのＳＡＷを発生させたのでは、選択された波長のパワーに揺らぎが生じ、これが大きくなると強度変調されている光信号のデータを正常に受信側で受信できなくなる可能性を示している。
【０１４３】
図２７は、ＡＯＴＦの選択特性の揺らぎを防止する方法を示した図である。
同図（ａ）に示されるように、本実施形態では、３段構成のＡＯＴＦで４つのチャネルを選択する場合、それぞれを選択するためのＳＡＷの位相を周期的に変えてやる。このように、ＳＡＷの位相制御を行った場合の波長選択特性を示したのが、同図（ｂ）である。(1) 〜(4) に示されるように、波長選択特性の時間経過による揺らぎが抑圧されているのが分かる。ここで図２６と同様に(1) と(3) は波長選択特性を縦軸を線形スケールに採って示したものであり、(2) と(4)は、時間経過による変化を重ね書きし、波長選択特性の縦軸をデシベルスケールで示したものである。
【０１４４】
(5) はドロップポートに出力される選択波長のパワーレベルの変化を示した図である。同図（ｂ）の(5) は、図２６（ｂ）の(5) と比較すれば明らかなように、パワーの揺らぎが抑圧されていることが分かる。パワーのレベルは０デシベルから少し下がっているが、これは、ドロップポートに出力される光信号のレベル変化をＳＡＷの位相制御で打ち消すことによって生じたロスである。また、(6) には、スルーポートの選択波長光信号の漏れ具合を示したものである。
【０１４５】
このように、ＳＡＷをＡＯＴＦに印加する場合、３段構成の各段に発生するＳＡＷの位相を制御することによって、ドロップされる光信号のパワーに生じるビートを抑制することができることが分かった。また、スルーポート側でも漏れ光が極端に多くなったりすることがなくなり、ＡＯＴＦの波長選択特性が良くなることが示されている。
【０１４６】
このように、ＡＯＴＦを単に３段構成にするのみではなく、各段に発生するＳＡＷの位相をＲＦ信号の位相を制御することによって、変えてやることによって、ＡＯＴＦの波長選択特性をよりプレーンなものとすることができる。従って、ＡＯＴＦの波長選択時に生じるビートを抑制して、強度変調された光信号をより正確に受信することができるようになる。
【０１４７】
図２８は、ＡＯＴＦ駆動回路の概略構成を示す第１の例である。
ＡＯＴＦ駆動回路を形成するに当たり、ＲＦ信号の発振周波数に対応する固定発振周波数の発振器を必要とするだけ用意しておき、これらの発振ＲＦ信号を適宜選択してＡＯＴＦに加えることにより、ＡＯＴＦを駆動する方法が１つの駆動回路構成方法である。
【０１４８】
同図は、チャネル１用に発振器ＯＳＣ１が用意され、同様に、チャネル２用に発振器ＯＳＣ２が、チャネル３用に発振器ＯＳＣ３が、準備され、波長分割多重システムで使用される全てのチャネルに対して、発振器ＯＳＣｎまで設けられている。
【０１４９】
これらの発振器ＯＳＣ１〜ｎは固定周波数発振器であって、これらが発振する信号をディバイダでそれぞれ３つに分割し（ＡＯＴＦは３段構成で、ＲＦ信号を印加すべきＩＤＴが１つのＡＯＴＦについて３つあるとしている）、１つは、位相遅延無しでカプラに入力される。２つめは、図２７（ａ）の表にあるように、ＲＦ信号に位相遅延を与えるために位相遅延部が設けられている。同図の場合、１つの位相遅延部で与える位相遅延は１２０°となっている。
【０１５０】
発振器ＯＳＣ１からのＲＦ信号は、ディバイダで分岐された後、ポート１から出力されるＲＦ信号は位相遅延無しに、カプラに送られ、１段目のＡＯＴＦ＃１に与えられる。ポート２から出力されるＲＦ信号は、１２０°位相遅延を受けた後、カプラに入力され、２段目のＡＯＴＦ＃２に印加される。また、ポート３から出力されるＲＦ信号は、１２０°の遅延を２回受け、２４０°位相遅延を受けてからカプラに入力され、３段目のＡＯＴＦ＃３に印加される。
【０１５１】
同様に、チャネル２選択用の発振器ＯＳＣ２から出力されるＲＦ信号は、ディバイダで分割された後、ポート１から出力される信号は位相遅延を受けずカプラに入力され、ＡＯＴＦ＃１に印加される。ポート２から出力されるＲＦ信号は、２４０°の位相遅延を受けて、カプラに入力され、ＡＯＴＦ＃２に印加される。ポート３からのＲＦ信号は１２０°の位相遅延を受けて、カプラに入力され、ＡＯＴＦ＃３に印加される。
【０１５２】
チャネル３用の発振器ＯＳＣ３からのＲＦ信号はディバイダで分岐された後、ポート１〜３のいずれの信号も位相遅延を受けることなく、１〜３段のＡＯＴＦ＃１〜＃３に印加される。
【０１５３】
後は、同様に、上記発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ３までの位相遅延の仕方を繰り返し、発振器ＯＳＣｎまでをカプラに結線し、１〜３段までのそれぞれのＡＯＴＦ＃１〜＃３にＲＦ信号が印加される。
【０１５４】
位相遅延部としては、ケーブルを長くするとか、トランスを設け、信号を取り出す位置を変えるとか、遅延線を使用する等が考えられる。ただし、トランスを使用した場合には、信号を取り出す位置によりインピーダンスが異なったりするので、あまり、好ましいとはいえず、また、遅延線はＲＦ信号の波形が崩れる恐れがあるので、本実施形態においては、ケーブルを長くすることによって位相遅延を与えている。ケーブルを使った場合、ＲＦ信号が１７０ＭＨｚの場合、１２０°遅延を与えるには、３５ｃｍ余分に長くしてやればよく、２４０°遅延を与える場合には、７０ｃｍ余分に長くしてやればよい。ただし、他の方法であっても、それぞれの欠点を解消するような方策をとれば、使用することができる。
【０１５５】
図２９は、ＡＯＴＦの駆動回路の概略構成を示す第２の例である。
図２８の場合には、どのような波長の光信号をもドロップすることができるように、各チャネル用の発振器を全て用意していたので、ドロップする光信号の波長が、対応しない発振器は、設けられているにも関わらず、使用されない状態となってしまう。つまり、無駄な発振器を用意していることになる。
【０１５６】
ところで、電気信号の発振器は通常発振周波数を変えることができるようになっているので、発振器をドロップする波長の数だけ用意しておき、ドロップする光信号の波長が変わったときには発振器の発振周波数を変化させることによって、対応するような回路構成も可能である。このような構成の概略を示したのが同図である。
【０１５７】
ここでは、ドロップされる光信号の波長数は８個であると決められているとする。この場合、発振器はＯＳＣ１〜ＯＳＣ８の８つのみを設けておく。各発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８から出力されるＲＦ信号は、３段のＡＯＴＦのいずれかに印加するためにディバイダで三分岐され、三分岐されたＲＦ信号は、更に後段のディバイダによって３つに分岐される。このようにして後段のディバイダによって３つに分けられたＲＦ信号は、それぞれ位相遅延無し、１２０°位相遅延、２４０°位相遅延の三種類とされて、スイッチに入力される。スイッチは、ＡＯＴＦで選択すべき波長の数等から発振器ＯＳＣ１が＃１〜＃３のＡＯＴＦの各段に印加するべき位相を選択するためのものである。
【０１５８】
同図では、発振器ＯＳＣ１に対応する構成のみが示されているが、他の発振器ＯＳＣ２〜ＯＳＣ８に対応する構成もまったく同じである。このように構成することにより、各発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８が発振するＲＦ信号を所望の位相差を付けて各段のＡＯＴＦ＃１〜＃３に加えることができるので、発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８の発振周波数が変わった場合にも、ＡＯＴＦに適切な位相制御を行ったＲＦ信号を印加し、選択された波長の光信号のパワーのビートを平滑化することができる。
【０１５９】
また、上記説明では、位相遅延量は１２０°単位であったが、設計上最も良い位相遅延量を設定すべきであって、本実施形態のように必ずしも１２０°に限られたものではない。
【０１６０】
図３０は、ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムのシステム設計を説明する図である。
ＷＤＭ伝送システムに適用する光アンプとしては、１．５μｍ帯に広い利得帯域を持つエルビウムドープファイバアンプ（ＥＤＦＡ）が実用段階にある。しかし、現在世界的に最も普及している既設の１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）伝送路上で１．５μｍ帯信号の高速伝送を行う場合、あるいは使用波長帯域で分散値が零でないnon-zero-dispersion shifted fiber （ＮＺ−ＤＳＦ）伝送路を用いる場合、伝送路の波長分散特性あるいは分散特性と光ファイバ中で発生する非線形効果の相互作用で伝送波形が歪む。ＷＤＭ伝送システムで分散特性との相互作用で波形劣化を引き起こす非線形効果は、伝送波長が１波長の場合にでも発生する自己位相変調効果（ＳＰＭ）と多波長の場合に発生する相互位相変調効果（ＸＰＭ）の２つである。ＳＰＭ、ＸＰＭ共、伝送光信号に波長チャープを起こさせるものである。
【０１６１】
これら光ファイバの分散特性に起因する影響は伝送速度、伝送距離を制限する大きな要因となる。このため何らかの方法でこれらの影響を抑圧する必要がある。
抑圧する方法として、伝送路で発生する分散と逆符号の分散を有する分散補償器を伝送路に挿入し、全伝送路の分散を小さくする方法が提案されている。分散補償器としては、ファイバグレーティングを用いたもの、光干渉計を用いたもの、伝送路と逆の分散特性を持つ光ファイバを用いたもの等様々な方法が提案されている。また、送信部で予めプリチャープをかける方法（ベースバンド信号の光強度変調成分以外に波長分散による広がりを抑圧するために光位相または光周波数変調を意図的に施す方法）、プリチャープと上記分散補償器との組み合わせで行う方法が提案されている。
【０１６２】
実システムにおいては、使用する伝送路の分散値、非線形係数、非線形効果の効率に大きく影響する各波長の伝送路入力光パワー等にばらつきが生じる。これらばらつきが生じた場合でも伝送特性に影響を与えない方法を適用する必要がある。また、光波ネットワークにおいては、各波長は任意のノードで、分岐、挿入されるため、波長によって伝送ルートが異なる。この場合にでも伝送品質を保持する必要がある。
【０１６３】
従って、本実施形態では、プリチャープと分散補償器とを組み合わせ、さらに分散補償機の挿入位置、分散補償量、送信部でのプリチャープ量（αパラメータ）の最適化により問題を解決する。
【０１６４】
以下に、具体的に説明する。
ＯＡＤＭシステムは、同図（ａ）に示されるように、送信部と受信部の間を伝送路で結び、伝送路中に、光アンプや分散補償手段、ＯＡＤＭノードが接続された構成となっている。送信部は、各電気信号を波長λ１〜λｎまでの光信号に変換するＥ／Ｏ装置が設けられ、これらによって生成された光信号がマルチプレクサＭＵＸによって波長多重され送出される。波長多重された光信号は光アンプで増幅され、分散補償手段によって分散が補償されてから再び光アンプで増幅されて、伝送路に送出される。伝送路の分散量を１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、８０ｋｍで（光アンプ間やＯＡＤＭ装置間等ノード間の伝送路のことをスパンと呼ぶ）、４スパン（送信局と受信局の間にノードが３つ入っている構成を示す。同図の場合、ノードとして２つの光アンプと分散補償手段の組み合わせ２つとＯＡＤＭノードが１つ入れられている。）の場合、送信部の分散補償手段の補償量は、例えば、−７００ｐｓ／ｎｍである。また、途中に入れられるノードとしての分散補償手段の分散補償量は例えば−１２００ｐｓ／ｎｍである。受信部は、光アンプに挟まれた分散補償手段と、波長多重された光信号を分波するデマルチプレクサＤＭＵＸと、分波された波長の光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ装置とからなっている。ここで、受信部の分散補償手段の補償量は例えば−１２００ｐｓ／ｎｍである。このとき、受信部でのトレランスは±２００ｐｓ／ｎｍとなる。
【０１６５】
このように、各分散補償手段の分散量を設定してやると８０ｋｍを４スパン伝送する波長分割多重システムにおいては、最適な分散補償をすることができる。
同図（ｂ）は、分散補償手段を構成する場合の光アンプとの組み合わせの変形例を示した図である。
【０１６６】
同図（ｂ）上段は分散補償手段が非線形効果を示しやすく、しかもロスが大きい場合の構成である。先ず、分散補償手段のロスを補償し、しかも分散補償手段内で非線形効果が起こらないようにするために、所定のレベルまで光信号のレベルを増幅する前段光アンプを設ける。ここで、所定のレベルまで増幅された光信号は、分散補償手段に入力され、分散補償される。分散補償手段から出力された光信号は、後段の光アンプによって、例えば８０ｋｍ伝送し、次の光中継器まで光信号を送信するのに必要なレベルまで増幅される。
【０１６７】
同図（ｂ）中段は分散補償手段のロスが小さい場合に可能な構成である。
伝送されてきた光信号は、増幅されないまま分散補償手段に入力され、分散が補償されてから、光アンプで増幅される。この場合は、分散補償手段のロスが小さいので、分散補償手段を通過した後の光信号のレベルがあまり小さくなっていないので、後から光アンプで増幅してもＳＮ比をあまり悪くすることない。
【０１６８】
一方、同図（ｂ）下段は、分散補償手段がファイバグレーティングを使ったもののように非線形効果をあまり示さない場合に可能な構成である。
この場合には、光アンプで光信号を増幅してから分散補償手段に入力している。光アンプで光信号は非常にパワーの大きい信号となるが、分散補償手段が非線形効果をあまり示さないので、非線形効果による波形劣化を招く恐れがほとんどない。従って、先に光アンプを設けることが可能である。このとき、分散補償手段のロスが大きくても先に光アンプで増幅しているので、分散補償器を通過した後でも十分なＳＮ比を維持することができる。
【０１６９】
分散補償手段としては、分散補償ファイバを使うことが一般的であるが、分散補償ファイバは、ロスが大きく、しかも入力する光信号のレベルが所定値より大きいと非線形効果を示すので、入力する前には、所定値より小さいレベルまで光信号を増幅し、分散補償後再び遠くまで伝送するために光パワーを挙げてやる必要がある。従って、分散補償ファイバを分散補償手段として使用する場合には、同図（ｂ）の上段の構成を使用するのが好ましい。
【０１７０】
図３１は、ＯＡＤＭ装置部分の分散補償のための構成を示す図である。
ＯＡＤＭ装置では、ドロップされる光信号に対しては、図３０の送信部から受信部に送信される光信号と同様に分散補償を受けられるように分散補償器を配置し、トリビュータリ局に送信するようにする。一方、アドされる光信号に対しては、やはり、トリビュータリ局からＯＡＤＭ装置を通って受信部に送信される光信号は、図３０の送信部から受信部に送信される光信号と同様の分散補償が受けられるように構成する。
【０１７１】
同図（ａ）では、送信側から伝送されてきた光信号は、図３０の伝送路中に設けられる分散補償手段の分散補償量と同じ−１２００ｐｓ／ｎｍの補償量を有する分散補償手段によって分散補償され、ＯＡＤＭ装置に入力する。スルーする光信号は、ＯＡＤＭ装置がなかったようにそのまま伝送されていく。一方、ドロップされる光信号も−１２００ｐｓ／ｎｍの補償を受けて、ドロップされトリビュータリ局に送信されるので、トリビュータリ局で受信されるときは、図３０の送信部から受信部にスルーして受信される光信号と同じ分散補償を受けることができる。一方、アドされる光信号は、アドポート側に、図３０では、送信器に設けられていた−７００ｐｓ／ｎｍの補償量を有する分散補償手段に対応する分散補償手段が設けられる。従って、トリビュータリ局からそのまま送出された光信号
は、アドポート側の分散補償手段によって、図３０の送信部でうける補償に対応する分散補償を受けてＯＡＤＭ装置でアドされることになる。アドされた後は、他の光信号と同じように分散補償されるので、トリビュータリ局からアドされる光信号も、受信側に送信されるときには、図３０の送信部から受信部にスルーして送信される光信号と同様の分散補償を受けて伝送される。
【０１７２】
このように、ＯＡＤＭ装置をスルーする光信号も、アド・ドロップされる光信号もそれぞれの端局に伝送される間に同じような仕方で分散補償されるように分散補償手段をネットワークに組み込むようにする。
【０１７３】
同図（ｂ）は、ＯＡＤＭ装置の別の構成例である。
ＯＡＤＭ装置の中には、光信号をドロップするためのＡＯＴＦ等の分岐回路と、光信号をアドするための光カプラ、ＡＯＴＦ、あるいは合波器等の挿入回路とが設けられている、同図（ａ）で述べたように、アド・ドロップされる光信号も、図３０の送信部から受信部にスルーする光信号と同じように分散補償をするために、ＯＡＤＭ装置の前段には、補償量−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償手段が設けられており、アド側には、−７００ｐｓ／ｎｍの分散補償手段が設けられている。同図（ｂ）の構成は、ＡＯＴＦをドロップ専用に使用し、アドは光カプラ等で行うという構成をしており、図５〜図１２に示したＯＡＤＭ装置の具体的構成に対応している。
【０１７４】
図３２、３３は、送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図である。
送信部、受信部及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側は、伝送路の経時劣化や破損回復による割入れ等により補償量を調整できることが好ましい。そこで、分散補償手段を補償量の可変な構成とすることが有力である。
【０１７５】
図３２（ａ）は、１〜ｎの補償量の異なる分散補償手段（例えば、分散補償ファイバ）を設け、入力された光信号を光カプラで等しく分岐し、光スイッチを各分散補償手段毎に設けておいて、いずれかの分散補償手段を選択するようにする。従って、光信号は、１〜ｎの異なる補償量を有する分散補償手段のいずれかを通って出力されることになり、最適な分散補償手段を選択することにより、伝送路の伝送特性の変化に対応することができるようになる。
【０１７６】
図３２（ｂ）は、１〜ｎの異なる補償量を有する分散補償手段を設けると共に、出力側に１×ｎ光スイッチを設けている。このようにすれば、１〜ｎの分散補償手段それぞれに光スイッチを設ける必要がなくなる。入力された光信号は、光カプラで分岐され、全ての分散補償手段に等しく入力され、分散補償されるが、１×ｎ光スイッチで、最適に分散補償された光信号を選択して出力するようになっている。
【０１７７】
図３３（ａ）は、入力側に１×ｎ光スイッチを設け、１〜ｎの分散補償手段のいずれか１つ、最適に分散補償することのできる分散補償手段に光信号を入力するように構成されている。１×ｎ光スイッチで光路が選択された光信号は、対応する分散補償手段を通過して、光カプラを介して出力される。
【０１７８】
図３３（ｂ）は、光カプラを使用する代わりに１×ｎ光スイッチを使用する構成例を示している。
入力した光信号は１×ｎ光スイッチで光路が決定され、１〜ｎのいずれかの分散補償手段に入力される。出力側の１×ｎスイッチは、光信号が入力された分散補償手段からの光信号を通過させるように光路をスイッチングし、光信号を出力させる。
【０１７９】
図３３の構成は、図３２の構成に比べ、光信号のパワーの減少を少なくすることができる。すなわち、図３２では、入力された光信号は、実際に分散補償手段に入力されるか否かに限らず、等しく分割されてしまうのでパワーは、分割数分の１となってしまう。しかし、図３３の構成では、入力した光信号は１×ｎスイッチにより、１〜ｎのいずれかの分散補償手段に全てのパワーが送られることになるので、実際には使用されない光路に光信号のパワーを分割して送出してしまうことがない。
【０１８０】
図３４〜３７は、分散補償するための構成の変形例を示した図である。
図３４は、光スイッチまたは、光カプラ３４０を使用した例であり、補償量が同じ、あるいは、異なる分散補償ファイバ等の分散補償手段を直列に接続し、分散補償手段を複数通過させることにより、光信号の分散補償を最適化してやろうというものである。入力した光信号は、分散補償手段を通過するが、分散補償手段の後段に設けられた光スイッチ３４１により、光路が変えられ、光スイッチまたは光カプラ３４０へと送られ、出力される。どの光スイッチで光路が切りかえられるかにより、通過する分散補償手段の数が異なるので、補償される分散の量も異なってくる。
【０１８１】
図３５は、迂回路を作って、光信号が通過する分散補償手段の数や種類を変えてやる構成である。入力した光信号は、光スイッチ３５０によって次段の分散補償手段を迂回するか通過するかが切り換えられる。直列に接続されている分散補償手段のそれぞれの前段には、光スイッチ３５０が設けられており、各光スイッチの次段の分散補償手段を光信号に通過させるか否かが決定できるようになっている。同図の構成の場合には、迂回路が形成されているため、後段に設けられている分散補償手段に光信号を通過させるのに、前段の分散補償手段を通過させる必要がないので、分散補償手段によって補償する分散補償量の大小をより自由に設定できる。
【０１８２】
図３６は、図３４の変形例である。各分散補償手段の後段には、光カプラ３６２が設けられており、光信号が分岐されるようになっている。この構成によれば、同構成で可能な分散補償量の種類を受けた全ての光信号が、それぞれの光スイッチ３６０まで送られてきており、光スイッチ３６０の内１つを開いてやることにより、最も良く分散補償された光信号を光スイッチまたは光カプラ３６１に送ることができる。光スイッチまたは光カプラ３６１からは、このようにして選択された最も良く分散補償された光信号を送出することができる。ただし、この構成では、光信号が光スイッチまたは光カプラ３６１に送られるか否かに関わらず、光カプラ３６２によって分岐されてしまうので、後段の分散補償手段に入力される光信号ほどパワーが小さくなってしまうという性質がある。
【０１８３】
図３７は、図３６の更なる変形例である。各分散補償手段の後段には光カプラ３７０が設けられており、各分散補償手段によって分散補償された光信号が光スイッチ３７１に入力される。光スイッチはさまざまな分散補償を受けた光信号のうち最も良く分散補償された光信号を選択して出力する。この場合にも、光信号は、分散補償手段を順次通過するうちに、その後段の光カプラ３７０で分岐されてしまうことにより、パワーが小さくなってしまうという性質を持っている。
【０１８４】
図３８、３９は、分散補償と波形劣化特性について示した図である。
図３８は、１０Ｇｂｐｓで、８波多重した場合において、８０ｋｍを４スパン伝送したときの波形劣化を示している。伝送路（シングルモードファイバ；ＳＭＦ）への入力光パワーは１チャネル当たり平均で＋１０ｄＢｍ、送信局側でαパラメータ＝−１のプリチャープを行っており、送信局では分散補償ファイバを使用せず、中継器と受信局で同じ大きさの分散補償量を持つ分散補償ファイバで分散補償している。
【０１８５】
ＩＳＩ劣化とは符号間干渉による劣化量のことであり、信号の振幅方向の劣化を表している。ＩＳＩ劣化は、０％に近いほど良い。位相マージンは、光信号のオン／オフパターンの時間方向のずれの量など、光信号の位相方向の劣化量を表すものであり、１００％に近いほうが良い。
【０１８６】
今、光信号の劣化量の許容範囲をＩＳＩ劣化が１０％、位相マージンが７０％であるとする。同図の上から突出しているグラフのＩＳＩ劣化が１０％である部分で持つ幅が、いずれのチャネルに対してもほぼ１０００〜１２００ｐｓ／ｎｍ／ｕｎｉｔの範囲にあることが分かる。一方、同図の下から突出しているグラフの位相マージンが７０％である部分の幅が、いずれのチャネルに対してもほぼ１１５０〜１３００ｐｓ／ｎｍ／ｕｎｉｔの範囲であることが分かる。
【０１８７】
上記両者の範囲の重なった部分が、分散補償量のトレランスである。このトレランスが広いほうが良いのであるが、同図では、非常に狭いことが分かる。
図３９は、図３８の条件において、送信局で受信局と同じ量の分散補償をしており、中継器は送信局や受信局の分散補償量の２倍の分散を行っている。また、送信局では、送信局でαパラメータ＝＋１のプリチャープを行っている。
【０１８８】
同図ではトレランスの広がりがわかりにくいが、送信側で分散補償を行うとともに、αパラメータが正のプリチャープを行うことによって、分散トレランスを広くすることができる。
【０１８９】
これをわかりやすく示したのが図４０である。
図４０は、位相マージンが７０％以上である場合の分散トレランスを示した図である。
同図（ａ）は、送信側でαパラメータ＝＋１のプリチャープを行った場合を示し、同図（ｂ）は、送信側でαパラメータ＝−１のプリチャープを行った場合を示す。同図は、１０Ｇｂｐｓの伝送速度で、１６波波長多重し、４スパン伝送したものである。同図では、グラフの上方に位相マージンが７０％以上を満たす上限が示されており、グラフの下方に下限が示されている。この上限と下限の間が分散トレランスである。同図（ｂ）のように、送信側で負のプリチャープを行った場合には、上限と下限がほとんどくっついてしまい、トレランスがほとんどないことが示されている。これに対し、同図（ａ）のように、送信側で正のプリチャープを行った場合には、上限と下限に幅があり、分散トレランスが大きく取れることが分かる。分散トレランスが大きいということは、中継器（インラインアンプ）の分散補償量を一定に保っていても、伝送路のスパンの長さの変化によらず同じ伝送特性で光信号を伝送することができることを示している。これは、光信号の分岐、挿入や修復時の割入れ等によって、伝送路のスパン長が変わってしまったり、伝送路劣化により伝送路の長さは同じでも光信号の感じる光路長が長くなってしまったりした場合にもインラインアンプの分散補償量を変えずに済む許容量が大きいということであり、実際のシステムを構築する上で有利になる。
【０１９０】
以下に、ＯＡＤＭ装置を使ってネットワークを構築する際に必要とされる冗長構成（パスプロテクション）の構成例を説明する。
図４１は、２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示した図である。
【０１９１】
同図では、３２波を多重する波長分割多重システムを前提に説明する。ＢＬＳＲでは、２ファイバで上り伝送路と下り伝送路の冗長化を行うため、波長チャネルの半分を現用（Work）、残り半分を予備（Protection）として使用する。例えば、同図では、西から東への通信には、波長λ１〜λ１６を現用として使用し、東から西への通信には、波長λ１７〜λ３２を現用として使用している。
【０１９２】
正常時は、西から来た光信号は、１×２カプラ４１０から光ループバックスイッチ４１１を通り、波長λ１〜λ１６までを現用として使用している波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２に入力される。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２から出力される光信号は、光ループバックスイッチ４１３を通って１×２カプラ４１４を介して伝送路に送出される。同様に、東から西に光信号を送信する場合には、１×２カプラ４１９から光ループバックスイッチ４１８を介して波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７に入力される。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７では、波長λ１７〜λ３２を現用として使用している。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７から送出される光信号は、光ループバックスイッチ４１６を介して、１×２カプラ４１５を通って、西側に送出される。なお、波長λ１〜λ１６と波長λ１７〜λ３２は、それぞれ同じ情報を常に運んでいる。
【０１９３】
ここで、図４２に示すように西側にケーブル切断が起こり、西側へ光信号を送信できない、あるいは、西側から光信号を受信できなくなったとすると、東側から送られてくる波長λ１〜λ１６の予備回線が波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２の現用装置により処理され、波長λ１７〜λ３２の現用回線が波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７の現用装置により処理されるようになる。すなわち、東側から送られてきた光信号は、１×２カプラ４１９で光ループバックスイッチ４１８に送られると共に、光ループバックスイッチ４１１にも送られている。光ループバックスイッチ４１１は、西側からのパスを切断し、１×２カプラ４１９からの光信号を波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２に送信するようにする。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２は、波長λ１〜λ１６の光信号を現用の装置で処理し、光ループバックスイッチ４１３と１×２カプラ４１４を介して東側へ送出する。１×２カプラ４１９からのもう一方の光信号は、光ループバックスイッチ４１８を介して波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７に入力され、波長λ１７〜λ３２までを現用装置で処理して、出力する。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４１６で光路が切り換えられ、１×２カプラ４１４から東側へ送出される。
【０１９４】
図４３に示すように、東側にケーブル切断が生じた場合は、上記説明と同じであって、ただし、光ループバックスイッチ４１８が上記説明の光ループバックスイッチ４１１の動作をし、光ループバックスイッチ４１３が上記説明の光ループバックスイッチ４１６の動作をするようになる。
【０１９５】
同図のように、波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２で現用として使う波長と予備として使う波長とを波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７では、現用と予備を入れ換えて使用することにより、ケーブル切断が生じて、光信号の折り返しが必要になった場合に、光信号の波長変換を行う必要がなくなる。従って、装置の構成を簡単化でき、コストの低減に寄与するところが大きい。
【０１９６】
同図のような装置構成は、ＢＬＳＲ（Bidirectional Line Switch Ring ）という名前が示すように、リング状のネットワーク（図４４、４５参照）において採用される。
図４４は、正常時のリングネットワークを示す。ＯＡＤＭノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図４１にて説明したＯＡＤＭノードと同一の状態にある。図４５はＯＡＤＭノードＡの西側で光ケーブル断が生じた場合のリングネットワークの構成を示す図である。この場合ＯＡＤＭノードＡでは、図４２のようにループバックスイッチ４１１、４１６が切り替わる。また、ＯＡＤＭノードＤでは、図４３に示すようにループバックスイッチ４１３、４１８が切り替わる。
【０１９７】
図４６は、４ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示す図である。
４ファイバＢＬＳＲにおいては、波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部も２重化されており、西側から東側へ向かう回線には、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３と予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４が設けられ、東側から西側へ向かう回線には、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１と予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３２が設けられている。また、４ファイバＢＬＳＲにおいては、伝送路も現用と予備が設けられており、例えば、３２波のチャネルを現用と予備に分ける必要はなく、３２波すべてを現用として使用することができる。
【０１９８】
１＋１プロテクションにおいては、現用伝送路と予備伝送路に常に同じ情報が流されている。通常動作では、西側から入力された光信号は、光ループバックスイッチ４２６、４２７を通過し、光１＋１プロテクションスイッチ４２５に入力する。光１＋１プロテクションスイッチ４２５では、現用回線と予備回線の切り替えを行う。一般に、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３には、ＳＮ比の良い回線の光信号が入力される。光１＋１プロテクションスイッチ４２５から出力された光信号は、それぞれ現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３あるいは予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４に入力され、処理された後、光１＋１プロテクションスイッチ４２２に入力される。光１＋１プロテクションスイッチ４２２では、現用と予備の切り替えが行われ、出力された光信号は、光ループバックスイッチ４２０、４２１を介して東側へ送出される。
【０１９９】
東側から西側へ送られる光信号は、光ループバックスイッチ４３４、４３５及び光１＋１プロテクションスイッチ４３３を介して、それぞれ現用波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１及び予備波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３２に入力されて、処理される。現用及び予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１、４３２から出力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４３０、光ループバックスイッチ４２８、４２９を介して西側へ送出される。
【０２００】
図４６のＯＡＤＭノードによりリングネットワークを構成した場合の例を図４７に示す。
図４６のノードの西側のケーブルがすべて切断などにより使用できなくなった場合には、このノードで折り返し転送が行われる。東側の現用回線から入力した光信号は、そのまま現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１に入力される。現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１から出力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチを介して光ループバックスイッチ４２８に入力されるが、西側へは送信されず、光ループバックスイッチ４２１へ転送され、予備回線を使って東側へ送信される。一方、東側の予備回線から入力された光信号は、西側のケーブル切断等により、光ループバックスイッチ４３５によって、光ループバックスイッチ４２６に転送される。光ループバックスイッチ４２６は、転送されてきた光信号を光１＋１プロテクションスイッチ４２５を介して現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３に入力する。この光信号が現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３から出力されると、光１＋１プロテクションスイッチ４２２、光ループバックスイッチ４２０を介して東側へ現用回線を使って送信される。
【０２０１】
図４８のＯＡＤＭノードＡの動作が以上の説明に対応する。
東側のケーブルがすべて使えなくなった場合は、上記説明と同様であって、ただし、光ループバックスイッチ４２８の動作を光ループバックスイッチ４２０が、光ループバックスイッチ４３５と４２６の動作を光ループバックスイッチ４２７と４３４が行う。
【０２０２】
図４８のＯＡＤＭノードＤの動作が以上の説明に対応する。
４ファイバＢＬＳＲでは、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の故障と伝送路の切断が同時に起きても対応することができる。例えば、図４９に示すように、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３が故障し、西側へ向かう現用回線が同時に切断されたとする。
【０２０３】
このときは、東側の現用回線から入力された光信号は、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１を介して光１＋１プロテクションスイッチ４３０でパスが予備側に切り換えられ、光ループバックスイッチ４２９を介して西側へ送出される。一方、西側の現用回線から入力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４２５で予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４に送られる。予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４から送出された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４２２によって、光ループバックスイッチ４２０に送られ、現用回線を使って、東側へ送出される。
【０２０４】
このように、伝送路の現用回線が使えなくなった、あるいは、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部が使えなくなった場合には、光１＋１プロテクションスイッチ４３０が現用と予備を切り替えて障害を克服する。
【０２０５】
図５０は、１つのファイバで両方向伝送を行うシステムにおける２ファイバＢＬＳＲのノード構成である。
同図の構成では、現用回線の東側から入力した光信号は、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０で分岐され、光ループバックスイッチ４４２を介して現用波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部のうち、波長λ１７〜λ３２を扱う（波長多重数を３２と仮定している）装置４４４に入力する。ここで、ＢＤ−ＷＤＭカプラとは、Bi-Directional−ＷＤＭカプラという意味である。装置４４４から出力された光信号は光ループバックスイッチ４４６を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４７に入力され、現用回線を使用して西側に送出される。一方、現用回線を介して西側から入力した波長λ１〜λ１６の光信号は、光ループバックスイッチ４４５を介して現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の内、波長λ１〜λ１６を扱う装置４４３に入力される。装置４４３から出力される光信号は、光ループバックスイッチ４４１を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０で西向きの光信号と合波されて現用回線を東向きに伝送される。
【０２０６】
このように、１つのファイバで両方向伝送を行う場合は、互いに逆方向に伝播する光信号の干渉が大きくならないように、異なる波長を使うようにする。例えば、同図では、西から東へ向かう信号を波長λ１〜λ１６とし、東から西に向かう信号を波長λ１７〜λ３２としている。
【０２０７】
通常時における予備側の動作は、現用側の動作と同じであるが、使用される波長が異なっている。すなわち、西から東へ向かう光信号の波長はλ１７〜λ３２であり、東から西へ向かう光信号の波長はλ１〜λ１６となっている。
【０２０８】
ここで、図５１に示すようにＯＡＤＭノードの西側の伝送路が現用も予備も使用できなくなったとする。すると、波長λ１〜λ１６の光信号は、東側から予備回線を使って、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４８に入力され、光ループバックスイッチ４５０を介して光ループバックスイッチ４４５に転送される。光ループバックスイッチ４４５は、転送された光信号を現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の波長λ１〜λ１６を処理する装置４４３に入力する。装置４４３から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４４１を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０に入力され、東側へ現用回線を使用して伝送される。
【０２０９】
一方、東側から現用回線を使ってＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０に入力した、波長λ１７〜λ３２までの光信号は、光ループバックスイッチ４４２を介して装置４４４に入力され、処理される。装置４４４から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４４６で、光ループバックスイッチ４４９に転送され、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４８を介して、予備回線を使って東側へ送出される。
【０２１０】
また、図５２に示すようにＯＡＤＭノードの東側の伝送路が現用、予備共に使えなくなった場合には、上記と動作は同じであるが、光ループバックスイッチ４５０の動作を光ループバックスイッチ４５３が行い、光ループバックスイッチ４４６と４４９の動作を光ループバックスイッチ４４１と４５３が行う。
【０２１１】
図５３は、図５０のＯＡＤＭノードを用いてリングネットワークを構成した場合の図である。また、図５４は、ＯＡＤＭノードＡの西側でケーブル断が生じた場合の例を示す図である。この場合、ＯＡＤＭノードＡでは、図５１と同様にループバックスイッチ４４５、４４６、４４９、４５０が動作し、またＯＡＤＭノードＤでは図５２と同様に、ループバックスイッチ４４１、４４２、４５３、４５４が動作する。
【０２１２】
なお、図４１〜図５３において説明したλ１〜λ３２の光信号は、北米ＳＯＮＥＴ ＯＣ−１９２又はＯＣ−４８、ＯＣ−１２等に対応したフレーム構成を有する。
図５５は、光１＋１プロテクションスイッチの構成例を示した図である。
【０２１３】
ＯＡＤＭノードは光１＋１プロテクションスイッチによって冗長化がなされているが、光１＋１プロテクションスイッチが故障した場合には、冗長化が機能しなくなるので、光１＋１プロテクションスイッチそのものも冗長化しておくのが好ましい。
【０２１４】
入力側から入力された光信号は、２×１カプラ４６０、４６１によってそれぞれ２分岐され、ゲートスイッチ４６２〜４６５に入力される。ゲートスイッチ４６２〜４６５を通過した光信号は、２×１カプラ４６６、４６７から出力側に出力される。２×１カプラ４６６と４６７の内、いずれかが故障した場合には、ゲートスイッチ４６２、４６３か、ゲートスイッチ４６４、４６５のいずれかを開いた状態にし、もう一方を閉じて、光信号を送り出すようにする。また、２×１カプラ４６０、４６１のいずれか一方が故障した場合には、ゲートスイッチ４６２、４６４か、ゲートスイッチ４６３、４６５のいずれかを開いた状態にし、もう一方を閉じて、光信号を送出するようにする。
【０２１５】
このように、ゲートスイッチ４６２〜４６５を切り替えることによって、２×１カプラ４６０、４６１、４６６、４６７のいずれかが故障しても対応することができる。
図５６は、光伝送路において、再生器をどのように挿入するかに関する考え方を説明する図である。
【０２１６】
同図（ａ）に示されるように、光伝送路には、光アンプ４７０−１〜４７０−４が設けられ、これら光アンプ４７０−１〜４７０−４を所定数中継した後再生器４７１で光信号の再生を行う。
【０２１７】
同図（ｂ）には、光アンプ４７０−１〜４７０−４を中継される間の光信号のレベルの変化とＳＮ光の劣化の様子を示している。同図（ｂ）に示されるように、光信号のレベルは光アンプ４７０−１〜４７０−４でそれぞれ増幅され、伝送路を伝播するに従って減衰するということを繰り返している。従って、光信号のレベルのみに着目すれば、伝送路に適当な間隔で光アンプを配置しておけばよい。しかし、同図（ｂ）のＳＮ比のグラフに示されるように、光アンプでは、光信号にＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）というノイズが積み重ねられていくので、ＳＮ比は徐々に悪化していく。ＳＮ比の劣化は、劣化すればするほど悪化の仕方か小さくなっていくが、そのような状態になると光信号の情報を正確に読み取ることができなくなってしまう。従って、ＳＮ比が悪くなりきらない内に、再生器４７１を使って光信号の再生を行わなくてはならない。再生器４７１は、受信した波長多重された光信号を各波長に分波し、各波長毎に光受信器ＯＲで光受信し、３Ｒ処理を行って電気信号を生成し、この電気信号で光送信器ＯＳで光信号に変換して送出する。各波長毎に再生された光信号は互いに合波されて波長多重光信号として伝送路に再び送出される。
【０２１８】
このような再生器４７１を設ける方法は、直線型のネットワークでは、所定数の光アンプを通過したら、そこに再生器４７１を設けるようにすればよいが、リングネットワークであって、しかも冗長化がなされている場合には、予備のパスが使用された場合においても、所定数の光アンプを通過したら再生器を設けるように、再生器の配置を最適化する必要がある。一般に、５つ光アンプを通過した後、再生器を入れるとすると、予備のパスを使用した場合には上手く行かない場合が生じる。従って、５つの以下の光アンプ、例えば、３つを通過したら再生器を入れるようにする。これによれば、早めに光信号を再生することになり、また、高価で構成の複雑な再生器をより多くネットワークに組み込むことになるが、これは、ネットワークのパフォーマンスとコストを鑑みて最適化されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の基本的原理を示す図である。
【図２】実際のＡＯＴＦを使用してＯＡＤＭ装置を構成する場合の基本的構成例のブロック図である。
【図３】ＡＯＴＦを使ったブロードキャスト対応のＯＡＤＭ装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＯＡＤＭ装置内のＡＯＴＦ及び伝送路の冗長構成を示す原理的図である。
【図５】ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図（その１）である。
【図６】ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図（その２）である。
【図７】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図（その１）である。
【図８】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図（その２）である。
【図９】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例を示す図（その１）である。
【図１０】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例を示す図（その２）である。
【図１１】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図（その１）である。
【図１２】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図（その２）である。
【図１３】アド光信号を生成するための光を供給するために使用されるレーザバンクの構成及び概念を説明する図である。
【図１４】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その１）である。
【図１５】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その２）である。
【図１６】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その３）である。
【図１７】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その４）である。
【図１８】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その５）である。
【図１９】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その６）である。
【図２０】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その７）である。
【図２１】ＡＯＴＦの構成を示す図である。
【図２２】図２１のＡＯＴＦの透過特性を示した図である。
【図２３】図２１のＡＯＴＦを３段モノリシックに基板上に構成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択した場合の波長選択特性である。
【図２４】ＡＯＴＦの温度依存性に対する対応技術を説明する図である。
【図２５】共振器の温度依存性を示す図である。
【図２６】３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図（その１）である。
【図２７】３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図（その２）である。
【図２８】ＡＯＴＦ駆動回路の概略構成を示す第１の例を示す図である。
【図２９】ＡＯＴＦの駆動回路の概略構成を示す第２の例を示す図である。
【図３０】ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムのシステム設計を説明する図である。
【図３１】ＯＡＤＭ装置部分の分散補償のための構成を示す図である。
【図３２】送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図（その１）である。
【図３３】送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図（その２）である。
【図３４】分散補償するための構成の変形例を示した図（その１）である。
【図３５】分散補償するための構成の変形例を示した図（その２）である。
【図３６】分散補償するための構成の変形例を示した図（その３）である。
【図３７】分散補償するための構成の変形例を示した図（その４）である。
【図３８】分散補償と波形劣化特性について示した図（その１）である。
【図３９】分散補償と波形劣化特性について示した図（その２）である。
【図４０】位相マージンが７０％以上である場合の分散トレランスを示した図である。
【図４１】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示した図である。
【図４２】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードのプロテクションパスを説明する図（その１）である。
【図４３】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードのプロテクションパスを説明する図（その２）である。
【図４４】ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図４５】ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図４６】４ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示す図である。
【図４７】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図４８】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図４９】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークのノード障害・光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図５０】１つのファイバで両方向伝送を行うシステムにおける２ファイバＢＬＳＲのノード構成である。
【図５１】２ファイバＢＬＳＲネットワークに双方向ＯＡＤＭノードを適用した場合のプロテクションパスを説明する図（その１）である。
【図５２】２ファイバＢＬＳＲネットワークに双方向ＯＡＤＭノードを適用した場合のプロテクションパスを説明する図（その２）である。
【図５３】双方向ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図５４】双方向ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図５５】光１＋１プロテクションスイッチの構成例を示した図である。
【図５６】光伝送路において、再生器をどのように挿入するかに関する考え方を説明する図である。
【図５７】光スイッチを用いた光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ）装置の構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１０、１３、１４、３１、３２、４２、４３、１４０、１４３、１８０、１８２、１９６、２００ ＡＯＴＦ
１１、１２ ８×１カプラ
１５、２０、２１、３０、３４、４０、４５、１３６、１３７ 光アンプ
１６、５０、１９７ （光）変調器
１７ 電気ＡＤＭ
１８ ８×８カプラ
１９、１３９ レーザダイオード
３３、３５、３６、４１、４４、４６、４７、１４２、１８１、１９０、１９１、１９４、１９５、１９９、２０１ 光カプラ
３７、４８、４９ 波長選択フィルタ（ＡＯＴＦ）
６０〜６３ １×２スイッチ
１３０、２０２ レーザバンク
１３１ 分配器
１３２ チューナブルフィルタ
１３３、１９２ （光）スペクトルモニタ
１３５ 外部変調器
１３８ 合波器
１４１ ＲＦ信号発振器
１４４、１８４ 光受信器
１８３ １０：１光カプラ
１８５、１９８ フォトダイオード（ＰＤ）
１８６、２０３ トラッキング回路
１９３ ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ
２０４ １×４光スイッチ
２４０ 発振回路
２４１ 周波数カウンタ
２４２ 駆動回路
３４０、３６１ 光スイッチまたは光カプラ
３４１、３５０、３６０、３７１ 光スイッチ
３６２、３７０ 光カプラ
４１０、４１４、４１５、４１９ １×２カプラ
４１１、４１３、４１６、４１８、４２０、４２１、４２６、４２７、４２８、４２９、４３４、４３５、４４１、４４２、４４５、４４６、４４９、４５０、４５３、４５４ 光ループバックスイッチ
４１２、４１７ ＯＡＤＭ装置
４２２、４２５、４３０、４３３ 光１＋１プロテクションスイッチ
４２３、４３１、４４３、４４４ ＯＡＤＭ装置（現用）
４２４、４３２、４５１、４５２ ＯＡＤＭ装置（予備）
４４０、４４７、４４８、４５５ ＢＤ−ＷＤＭカプラ
４６０、４６１、４６６、４６７ ２×１カプラ
４６２〜４６５ ゲートスイッチ
４７０−１〜４７０−４ 光アンプ
４７１ 再生器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重光ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
将来のマルチメディアネットワークを目指し、さらなる超長距離・大容量の光通信システム、また、これを用いた光波ネットワークの構築が要求され研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
これまでに大容量化を実現する方式として、時分割多重（Time-Division Multiplexing ：ＴＤＭ）方式、光領域での時分割多重（Optical Time-Division
Multiplexing：ＯＴＤＭ）方式、波長分割多重（Wavelength-Division Multiplexing ：ＷＤＭ）方式等の研究が行われている。
【０００４】
これらの方式の中で、ＷＤＭ方式は光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用でき、さらに光合分波器（光フィルタ）を用いることにより変調方式・速度によらず伝送光信号を選択・分岐・挿入可能となり上記光波ネットワークの機能を実現できる。
【０００５】
すなわち、光波ネットワークではネットワーク上の各ノードで必要に応じて分岐・挿入（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Multiplexer ：ＡＤＭ）、伝送路を選択する光ルーティング、クロスコネクトを行う機能を持つ必要がある。
光信号の分岐・挿入を行うための装置としては、光ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置が研究開発されている。光ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置には、分岐・挿入を行う光信号の波長が固定されている波長固定型と任意の波長の光信号を分岐・挿入できる任意波長型とがある。
【０００６】
波長固定型は、例えば、サーキュレータとファイバグレーティングとからなっており、伝送されてきた光信号のうち特定の波長の光信号をファイバグレーティングで反射して、サーキュレータを用いて分岐するものである。挿入する場合には、挿入しようとする光信号をサーキュレータで一旦ファイバグレーティングに送り、ファイバグレーティングで特定の波長が反射され、伝送路を直進してきた光信号と合波するものである。
【０００７】
このような波長固定型においては、分岐・挿入する光信号の波長がシステムの構築時に決定されてしまうために、光波ネットワークに対する多くの要求に対し十分に対応することができないという問題がある。
【０００８】
これに対し、任意波長型は分岐・挿入する光信号の波長をシステム構築後においても遠隔操作で変えることができるので、分岐・挿入する波長（チャネル）を変えたいという要求にも容易に対応することができる。
【０００９】
図５７は、光スイッチを用いた光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ）装置の構成の一例を示した図である。
波長λ１〜λｎの波長多重光は入力側からデマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）に入力され、各波長の光信号に分岐される。各波長の光信号は、各波長毎に設けられた２×２光スイッチに入力される。２×２光スイッチは、光路を切り替えることによって、各光信号を、直進させるか（スルーさせるか）、ドロップさせるかする。
【００１０】
２×２光スイッチでドロップされた光信号は、トリビュータリ局（ブランチ局）に送信される。２×２光スイッチをスルーした光信号は、そのままマルチプレクサに入力され、波長多重光に多重されて出力される。２×２光スイッチによってドロップされた光信号は、トリビュータリ局に送られる。トリビュータリ局では、ドロップされた光信号を合分波器で一旦合波した後、各チャネル毎に設けられる光受信器ＯＲに光信号を供給するため、合波した光信号を分岐する。同図には、図示されていないが、光受信器ＯＲには、波長選択フィルタが設けられており、合分波器で分岐された光信号の中から所望の波長の光信号を選択して受信する。
【００１１】
このように、ＯＡＤＭ装置で波長多重された光信号を各波長の光信号に分波してからそれぞれを光スイッチでドロップすることにより、所望の波長の光信号をドロップすることが出来る。トリビュータリ局側では、ドロップされた光信号のうち所望の波長を選択して受信することにより、所望の波長（チャネル）の光信号を受信することが出来る。特に、ドロップされる波長が異なる場合を考えると、光受信器ＯＲの前に設けられる波長選択フィルタとして、選択波長が可変のものを使用すれば、例えば、１番の光受信器で受信する光信号の波長を自由に変えることが出来る。
【００１２】
光受信器ＯＲで光信号を電気信号に変換されたものは、電気信号で、アド・ドロップ処理を行う電気ＡＤＭ（Ｅ ＡＤＭ）で処理される。また、Ｅ ＡＤＭからは、トリビュータリ局から送信すべき信号が出力され、光送信器ＯＳによって光信号に変換されて送出される。同図に示される、トリビュータリ局の各光送信器ＯＳの出力する光信号の波長は、ＯＡＤＭ装置でドロップされた波長の内のいずれかを用いるようにし、光スイッチに入力される。光スイッチでは、光送信局ＯＳから送信されてくる光信号の光路を切り替えて、ドロップ処理を行っている２×２光スイッチに、対応する波長の光信号を送るようにしている。ドロップ処理を行っている各２×２光スイッチでは、ドロップした光信号の波長と同じ波長の光信号をトリビュータリ局から受け取り、マルチプレクサＭＵＸに送信する。このようにして、トリビュータリ局から送信されてきた光信号は、ＯＡＤＭ装置をスルーする光信号とマルチプレクサＭＵＸで合波され、波長多重光信号として出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
任意波長型のＯＡＤＭ装置としては、上記のように、光スイッチを使ったものがオーソドックスな方式として考えられるが、装置として、動作が重いという問題点がある。また、光ネットワークを構築当初に最大多重波長数よりも少ない波長数でシステムを運用する場合に、マルチプレクサ、デマルチプレクサが必要のない、出力及び入力ポートを有していることになり、無駄な構成を有していることになる。また、２×２光スイッチを始めから備える場合には、使用しない光スイッチを有していることになり、初期投資の増大を招く。
【００１４】
さらに、上記の方式では、光信号をマルチプレクサで各波長の光信号に分岐しているので、マルチプレクサがバンドパスフィルタのような特性を各波長の光信号に対して持つことになる。このようなバンドパスフィルタのような特性のデバイスを直列に接続すると、パスバンドの僅かなずれが累積し、システム全体としてのパスバンドが各波長について非常に狭くなってしまうと言う問題がある。従って、この問題を避けようとすれば、各光装置のパスバンドを厳密に一致させる必要があり、システムの設計及び設置作業が非常にシビアになってしまう。
【００１５】
また、光信号は、ＡＭ変調されているので、波長成分で見るとサイドバンドが生じている。このような光信号が、パスバンドの非常に狭くなったシステムを伝播すると、波形劣化を起こし、光信号を受信側で受信できなくなる可能性がある。最悪の場合には、システムを光信号が伝播できないという事態も生じうる。
【００１６】
このような問題は、全ての波長をマルチプレクサのようなもので一旦分波する構成を採用することによって起こる。従って、固定波長型のように、ファイバグレーティングを使用する場合には、ドロップする波長の光信号のみが抜き取られ、他の波長成分に対するファイバグレーティングの特性はフラットであるので、上記のようにシステム全体に渡ってのパスバンドが狭くなってしまうという問題は生じない。
【００１７】
従って、ファイバグレーティングを使用してＯＡＤＭ装置を構成することが考えられるが、ファイバグレーティング自体は、選択波長が固定されているので、任意波長型のＯＡＤＭ装置を構成する場合には、波長数分のファイバグレーティングと、それぞれのファイバグレーティングに対して設けられる光スイッチとが必要となる。これでは、やはり、装置として動作が重くなってしまう。
【００１８】
また、ＯＡＤＭ装置は、電気のＡＤＭ装置と組み合わせて信号を処理する必要があるので、電気ＡＤＭ装置を始めから波長数分だけ用意しておくのでは、コストが大きくなってしまう。従って、用意すべき電気ＡＤＭ装置のコストとＯＡＤＭ装置のコストの合計ができるだけ小さくなるように構成しなければならない。
【００１９】
また、今日の波長多重数を増加しようという要求に対し、例えば、３２波分の波長を扱うためのマトリクススイッチが現在存在せず、小さなスイッチを組み合わせなければならないと言う問題がある。このようにすると、スイッチが非常に大きくなってしまい、装置の小型化を推進する上で障害となる。
【００２０】
上記のような問題を解決する方法として、音響光学チューナブルフィルタ（Acousto-Optic Tunable Filter；ＡＯＴＦ）を使用することが考えられる。ＡＯＴＦは、ファイバグレーティングのように、ドロップする波長の光のみ抽出するという動作をするので、スルーする光信号に対する波長特性はフラットであり、上記したような、パスバンドがシステム全体で狭くなってしまうという問題が無い。また、ファイバグレーティングと異なり、ドロップする波長を任意に選択可能であるので、容易に任意波長型ＯＡＤＭ装置を構成することができる。また、ＡＯＴＦは波長選択フィルタとしても使用できるため、透過波長固定型のバンドパスフィルタの代わりに、トリビュータリ局の波長選択フィルタとしても使用可能であり、非常に用途の広いデバイスである。しかもコスト的にも有利であり、ＯＡＤＭシステムを構築するのに適したデバイスである。
【００２１】
本発明の課題は、ＡＯＴＦを使用した信頼性、及びコストパフォーマンスの良い光波長多重ネットワーク及びそのための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の光伝送装置は、ＷＤＭ通信システムにおいて、任意の波長の光信号を分岐したり、挿入したりする光伝送装置であって、分岐・挿入すべき光信号のうち、一部の光信号についての分岐・挿入動作を行う第１の可変波長選択フィルタと、前記第１の可変波長選択フィルタで選択されなかった、分岐・挿入すべき光信号について分岐・挿入動作を行う第２の可変波長選択フィルタとの少なくとも２つの可変波長選択フィルタを備え、複数の可変波長選択フィルタを用いて分岐・挿入すべき光信号の全てを分岐または挿入することを特徴とする。
【００２３】
本発明の光端局は、ＷＤＭ光通信システムにおいて、分岐及び挿入すべき光信号を分岐・挿入する光伝送装置から分岐した光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局であって、所定の波長の光信号を、所望の数だけ合波し、挿入すべき光信号として前記光伝送装置へ伝送する光合波器を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光伝送システムは、伝送路から伝送されてきた波長多重光信号のうち、所定の波長の光信号を分岐し、対応する波長の光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局とからなる光伝送システムにおいて、該光伝送装置で分岐された光信号を必要に応じて増幅する光増幅器と、該光信号を所望の数までパワー分岐する光分波器と、該光分波器の出力のそれぞれに光フィルタとを備え、前記光端局は所定の光波長の信号を選択して受信することを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の側面の光伝送システムは、伝送路から光信号を分岐、あるいは伝送路へ光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、該光伝送装置に挿入すべき光信号を送信する端局とからなる光ネットワークにおいて、該端局の受信側の１波選択用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加し、該１波選択用ＡＯＴＦが安定化したことを確認した後に、該光伝送装置の分岐・挿入用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加して所定の光信号を分岐し、光スペクトルモニタで所定の光信号が分岐されたことを確認した後、該端局の１波挿入用ＡＯＴＦに所定のＲＦ周波数を印加し、１波挿入用ＡＯＴＦの動作が安定し、且つ、光スペクトルモニタで監視した挿入すべき光信号が所定の光波長と光パワーになるように制御した後に、該端局の光送信器を駆動するシーケンス処理を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の更に他の側面における光伝送システムは、１波以上の光波長に送信信号を光強度変調して送出し、光増幅多中継伝送する光伝送装置、および、該光伝送装置に伝送路途中に伝送信号光の分岐、挿入機能を持つノードを有した光伝送システムにおいて、送信部で送信光に光位相変調もしくは光周波数変調する手段を有し、該変調手段のチャーピングパラメータの符号が正である送信器を有し、送信器と伝送路の間、伝送路と受信器の間に伝送路の波長分散特性を補償する分散補償手段を配置したことを特徴とする。
【００２７】
本発明のＡＯＴＦ制御装置は、表面弾性波の作用を使って所望の波長の光信号を波長多重光信号の中から選択分岐、あるいは選択挿入するＡＯＴＦにおいて、該ＡＯＴＦの形成されている基板の表面であって、ＡＯＴＦの近傍に共振器を形成し、該共振器の共振周波数の変化を検出することにより、該ＡＯＴＦの表面温度を計測し、該計測結果に基づいてＲＦ信号を制御して、該ＡＯＴＦの動作を安定化させることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、任意の波長を印加する電気信号の周波数を変えることで、選択することができるＡＯＴＦをアド・ドロップシステムに使用したことにより、システムを構成する回路の動作が軽くなり、安価で信頼性の高い、ＯＡＤＭシステムを構成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回路構成が簡単で、安価な任意波長型ＯＡＤＭ装置及びシステムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の基本的原理を示す図である。
同図では、ＡＯＴＦ１０に波長λ１〜λｎの波長多重光信号が入力され、８波がアド・ドロップされる場合を示している。もちろん、アド・ドロップする波長の数はこれに限られたものではない。
【００３１】
ＡＯＴＦ１０による光波長の選択は、ドロップしたい波長に対応するＲＦ信号（電気信号）を印加することによって行う。同図の場合、ＡＯＴＦ１０には、波長λ１〜λｎの波長多重光信号が入力されている。そして、ＡＯＴＦ１０には、波長λ１〜λｎに対応する周波数ｆ１〜ｆｎまでのＲＦ信号のうち、８つが印加される。
【００３２】
ＡＯＴＦ１０に印加されたＲＦ信号の周波数に対応する波長の光信号は、ＡＯＴＦ１０のドロップポートに出力され、光アンプ２０によって増幅された後、８×１カプラ１１に入力される。ここで、カプラが８×１構成となっているのは、ドロップされる波長数が８となっているからである。８×１カプラ１１はドロップされてきた光信号を波長の数だけ分岐する。分岐された各光信号はすべて同じ光信号であり、ドロップされた波長の光信号をすべて含んでいる。次に、波長選択フィルタとしてＡＯＴＦ１３が設けられており、電気ＡＤＭ（光信号受信器）１７に各波長の光信号が送信される。
【００３３】
一方、ＡＯＴＦ１０は、所望の波長の光信号をドロップするだけではなく、ドロップした波長の光信号と同じ波長の光信号をアドすることができる。これは、ＡＯＴＦ１０がある波長の光信号をドロップする動作を行っている時には、同時に同じ波長の光信号をアドする作用を有しているからである。ＲＦ信号としては、ドロップあるいはアドしたい波長の光信号に対応する周波数のＲＦ信号をＡＯＴＦ１０に印加しているだけで良い。
【００３４】
アドする光信号は、同図の左側の構成によって生成される。光源となるレーザダイオードＬＤ１９は、アドすべき光信号の波長を有するＬＤ１９がアドする光信号の数だけ設けられており、これらのＬＤ１９から出力される波長λ１〜λ８の光は８×８カプラ１８で一旦合波された後、分岐される。分岐された光は光アンプ１５によって増幅され、波長選択フィルタとしてのＡＯＴＦ１４に入力される。ＡＯＴＦ１４では、波長λ１〜λ８が多重された光から光信号送出に使いたい波長の光を抽出する。ＡＯＴＦ１４で抽出された波長の光は、変調器１６によって変調され、光信号とされる。このようにして生成された各波長の光信号は、８×１カプラ１２で合波され、光アンプ２１で増幅されて、ＡＯＴＦ１０に入力される。ＡＯＴＦ１０では、アド光信号がスルー光に合波され、出力側に出力される。
【００３５】
このように、ＡＯＴＦ１０を使用すれば、原理的には、このＡＯＴＦ１０を１つ使うだけで、ＯＡＤＭの機能を達成することができる。ただし、実際のＡＯＴＦの特性は、上記原理で説明したような理想的なものでないので、様々な工夫を必要とする。例えば、ＡＯＴＦ１０のアドポートから入力されるアド光信号は、ＡＯＴＦ１０のクロストークの為、ドロップポートに僅かに出力される。アド光とドロップ光とは波長が同じであるので、コヒーレントクロストークと呼ばれるクロストークが生じ、光信号の劣化に大きな影響を与える。従って、実際にＡＯＴＦを使ってＯＡＤＭ装置を構成する場合には、このコヒーレントクロストークを避けるように構成しなくてはならない。
【００３６】
なお、ＡＯＴＦ１０で波長をアド・ドロップしない場合には、光アンプ２１をとめておくか、ＡＯＴＦ１０の選択帯域をはずすようにしておく。これは、光アンプを動作させておくと、光信号をアドしないにもかかわらず、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光がノイズとしてスルー光信号に加えられてしまうので、ＳＮ比の劣化を起こすためである。あるいは、ＡＯＴＦ１０の選択帯域をはずしておけば、ＡＳＥがスルー光信号の帯域外に挿入されることになるので、スルー光信号のＳＮ比の劣化には直接には影響しなくすることが出来る。
【００３７】
図２は、実際のＡＯＴＦを使用してＯＡＤＭ装置を構成する場合の基本的構成例のブロック図である。
同図に示すのは、ＡＯＴＦを光信号のドロップのみに使用する構成である。入力側から入力された光信号は、光アンプ３０で伝送路の損失の補償のために増幅され、１段目のＡＯＴＦ３１に入力される。１段目のＡＯＴＦ３１では、ドロップすべき波長の光信号の内の一部のみをドロップする。そして、１段目のＡＯＴＦ３１をスルーした光信号は、２段目のＡＯＴＦ３２に入力されて、ドロップすべき残りの波長の光信号をドロップする。このようにして、ドロップされた光信号は、カプラ３５で合波されると共に、受信器ＯＲの数だけ分岐される。このとき、ＡＯＴＦ３１のドロップポート側には、光アッテネータ３８が設けられており、ＡＯＴＦ３２からドロップされた光信号のレベルとＡＯＴＦ３１からドロップされた光信号のレベルをほぼ同じにしてカプラ３５に入力するように構成される。これは、ＡＯＴＦがロスが大きく、ＡＯＴＦを１つだけ通過した光信号と２つ通過した光信号とではレベルに大きな差が生じてしまうからである。もし、レベル差があるままドロップ光信号を送出すると、受信側で、あるいは受信側に届くまでに光アンプで増幅しようとしても、レベルの低い光信号がうまく増幅されず、受信側で信号を正しく受信できなくなってしまう。このようにして、ドロップされた光信号はＡＯＴＦ等の波長選択フィルタ３７によって所望の波長が選択され、受信器ＯＲで受信される。
【００３８】
また、ＡＯＴＦ３１、３２からドロップされた光信号を一旦合波するカプラ３５には、別の出力ポートを付けておき、この出力ポートからの光信号を光スペクトルモニタ３９に入力して、ドロップ光信号の有無や、各光信号の波長やパワーを監視するようにする。
【００３９】
２段のＡＯＴＦ３１、３２をスルーした光信号は、ドロップされない波長の光信号のみを含んでおり、ＯＡＤＭ装置のスルー光としてカプラ３３に入力される。光送信器ＯＳからは、ＡＭ変調された各波長の光信号（ドロップ光信号の波長と同じ波長）がカプラ３６で合波され、アド光信号としてカプラ３３に入力される。このようにして、カプラ３３に入力されるスルー光とアド光は互いに合波され、光アンプ３４で増幅されて、伝送路に出力される。
【００４０】
同図の構成例において、１段目のＡＯＴＦ３１と２段目のＡＯＴＦ３２とを使ってドロップすべき全ての光信号をドロップするのは、ＡＯＴＦの波長選択特性によるものである。すなわち、ＡＯＴＦ３１はＲＦ信号が印加されたときの波長選択特性の幅が広く、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６９２勧告ドラフトで規定されている０．８ｎｍ間隔の波長の隣り合う光信号を１つのＡＯＴＦでドロップしようとすると、クロストークが発生してしまい受信側で受信できなくなってしまう。そこで、実際には、１つのブロックで示されているＡＯＴＦ３１、あるいは、３２は、１つの基板に直列に３段のＡＯＴＦがモノリシックに形成されたものを使用している。このようにすると、波長選択特性の幅を狭くすることができるが、これでも十分ではない。そこで、更に、ＡＯＴＦを２段に設け、１段目では、例えば、光信号の波長を端から順番に番号を付けた場合に、偶数番目あるいは、奇数番目の波長の光信号のドロップのみを担当するようにする。そして、２段目では、１段目ではドロップされなかった、奇数番目あるいは偶数番目の波長の光信号のドロップを担当するようにする。このように構成することによって、隣り合う２つの光信号をドロップする場合にも、波長間隔が最低でも１．６ｎｍとなるので、ＡＯＴＦの波長選択特性でも十分クロストークを少なくすることができる。
【００４１】
また、同図の構成では、アド光信号は、ＡＯＴＦを介さないで、直接カプラ３３で合波するようにしている。前述したように、ＡＯＴＦは、ドロップした光信号の波長と同じ波長の光信号をアドする機能を有しているが、ＡＯＴＦにアドとドロップの両方の機能を担わせると、ドロップ側にアド側の光が混ざり込んでクロストークを発生してしまう。特に、この場合、アド光とドロップ光の波長が同じコヒーレントクロストークなので、クロストークによって生じる、ビート成分が大きくなり、ドロップ側で正常に光信号を受信することができなくなってしまう。アド光は、対応する波長がスルー光から抜かれており、その開いているグリッド（光信号の波長の設定位置）に合波されれば良いので、同図のように、スルー光にカプラで合波する構成を採用する。
【００４２】
なお、同図では、ＡＯＴＦを２つ用いて、ドロップすべき光信号の全てを分岐する構成を示したが、必ずしも２つに限られるものではなく、２つ以上のＡＯＴＦを用いてもよい。このように、多くのＡＯＴＦを用いると、１つのＡＯＴＦでドロップすべき光信号の内、互いに波長の値が最も近い光信号間の波長間隔を広げることができるので、クロストークをより減少させることができる。
【００４３】
図３は、ＡＯＴＦを使ったブロードキャスト機能対応のＯＡＤＭ装置の構成例を示すブロック図である。
同図（ａ）に示されるように、入力側から波長λ１〜λｎが波長多重されて送信されてくる。これを光アンプ４０で増幅し、カプラ４１に入力する。カプラ４１では、入力した光信号を２つに分岐し、１つはＡＯＴＦ４２に入力し、もう１つはドロップして、トリビュータリ局のカプラ４６に入力する。カプラ４６に入力された光信号は、カプラ４６で分岐される。分岐する数は、ドロップ光として使用される波長の数でも、全波長数でもよい。カプラ４６で分岐された光信号は、波長λ１〜λｎまでの波長の光信号を含んでいるので、この中から、ドロップ光として使用する波長の光を波長選択フィルタ４８で選択して、抽出する。
【００４４】
一方、ＡＯＴＦ４２に送られた光信号は、波長選択フィルタ４８で選択された波長をＡＯＴＦ４２で選択し、選択ポートに出力させる。選択ポートはどこにも接続されておらず、選択された光信号は捨てられることになる。ＡＯＴＦ４２の後段にもＡＯＴＦ４３が設けられているのは、図２で説明したように、一方のＡＯＴＦでドロップすべき波長の光信号の一部をドロップしてやり、他方で残りの波長の光信号をドロップしようとするものである。このようにすることによって、波長選択におけるクロストークを低減することができる。
【００４５】
２段のＡＯＴＦ４２、４３を通過したスルー光はカプラ４４に入力され、アド光と合波される。アド光は、図２で説明したのと同様に、光源からの光を波長選択フィルタ４９で所望の波長の光を選択し、次に変調器５０で変調してカプラ４７に入力される。カプラ４７で合波されたアド光はカプラ４４に入力され、スルー光と合波されて、光アンプ４５で増幅され、伝送路に送出される。
【００４６】
なお、ここでは、アド光信号は、光源からの光を波長選択フィルタ４９で選択した後変調器５０で変調をかける構成を示したが、光源からの光に変調をかけ、後に波長選択しても同様にアド光信号を生成することができる。
【００４７】
同図（ｂ）は、ブロードキャスト機能を説明する図である。
同図（ａ）のＯＡＤＭ装置が同図（ｂ）のように伝送路で接続されている場合、波長λ１の光信号をＯＡＤＭ１〜３でブロードキャストしたいとする。ＯＡＤＭ１では、波長λ１をドロップし、ＡＯＴＦでは波長λ１を選択せず、また、波長λ１のグリッドに光信号をアドしないようにする。すると、波長λ１の光信号はＯＡＤＭ１をスルーし、次のＯＡＤＭ２に入力される。ＯＡＤＭ２でも波長λ１の光信号をドロップし、ＡＯＴＦでは波長λ１を選択しないようにする。すると、同様に波長λ１の光信号はＯＡＤＭ３に伝送される。ＯＡＤＭ３では、波長λ１をドロップすると共に、ＡＯＴＦで波長λ１を選択し、波長λ１の光信号を破棄する。これにより、ＯＡＤＭ３から出力される光信号は、波長λ１の新しい光信号がアドされない限り、波長λ２〜λｎまでが多重された光信号となる。
【００４８】
このように、同図（ａ）の構成によれば、ＯＡＤＭ１〜３に波長λ１にのった同じ光信号をドロップすることができるので、ブロードキャスト通信を行いたい場合に容易に実現できるという利点がある。
【００４９】
図４は、ＯＡＤＭ装置内のＡＯＴＦ及び伝送路の冗長構成を示す原理的図である。
同図（ａ）は、ＯＡＤＭ内のＡＯＴＦの冗長構成を示している。
ＯＡＤＭの入力側に１×２スイッチ６０を設け、入力した光信号の進路を２つの進路に切り換えられるように構成しておく。１×２スイッチ６０の２つの出力ポートには、現用のＡＯＴＦと予備のＡＯＴＦを接続し、それぞれのＡＯＴＦの後段には、アド光を合波するための合波器を設ける。すなわち、同図（ａ）では、上側が現用の構成となり、下側が予備の構成となる。それぞれは、１×２スイッチ６１の２つの入力ポートに接続されている。１×２スイッチ６１は、現用のＡＯＴＦからの光信号と予備のＡＯＴＦからの光信号とを切り替え、いずれかを伝送路に出力するようにしている。１×２スイッチ６１はＯＡＤＭ装置の出力側に設けられる。
【００５０】
同図（ｂ）は、ＯＡＤＭ装置外の伝送路の冗長構成を示した図である。
伝送路が現用と予備に２重化されており、ＯＡＤＭの入力側に１×２スイッチ６２が設けられている。１×２スイッチ６２は、現用伝送路と予備伝送路のいずれかを選択して、光信号をＡＯＴＦに送る。ＡＯＴＦの次段にはアド光信号を合波する合波器が設けられ、１×２スイッチ６３に入力する。１×２スイッチ６３の出力ポートは、現用伝送路と予備伝送路に接続されており、１×２スイッチ６３がいずれかの伝送路を選択して光信号を送出するように構成される。
【００５１】
なお、同図（ａ）、（ｂ）では、ＡＯＴＦのみ、あるいは、伝送路のみが２重化されている場合のみを示したが、伝送路とＡＯＴＦ両方が２重化されている構成も可能である。この場合には、ＯＡＤＭ装置の入力側及び出力側の１×２スイッチを２×２スイッチに置き換え、現用と予備の伝送路及び現用と予備のＡＯＴＦそれぞれを２×２スイッチの入出力ポートに接続するようにすればよい。また、この場合には、２×２スイッチが壊れた場合には、対処できないので、２×２スイッチも２重化しておくと、より信頼性の高いシステムを構築することができる。すなわち、現用及び予備伝送路それぞれに１×２スイッチを設け、現用の２×２スイッチと予備の２×２スイッチのいずれに光信号を入力すべきかを選択できるようにしておく。そして、２×２スイッチの後段にも１×２スイッチを設け
、現用と予備のいずれの２×２スイッチから光信号を受け取るかを選択できるようにしておく。この構成は、ＯＡＤＭ装置の入力側及び出力側のいずれの場合にも適用でき、ＡＯＴＦ及び伝送路のみではなく、現用と予備を切り替えるためのスイッチも２重化したＯＡＤＭ装置を構成することができる。
【００５２】
図５、６は、ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図である。
伝送路より入力された光信号は、先ず、光増幅部（In-Line Amplifier：ＩＬＡ）に入力される。光増幅部は２つの増幅媒体を持っており（三角で示されている）、前段の増幅媒体で増幅される前の光信号は一部が分岐され、光スペクトルモニタ部のスイッチに入力される。この光スイッチモニタ部のスイッチは、入力する光信号を順次切り替え、スペクトルアナライザＳＡＵに光信号を送り、各場所での光スペクトルの様子を解析し、モニタするために設けられている。スペクトルアナライザＳＡＵはスペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴによって制御される。スペクトルアナライザＳＡＵは、順次切り換えられ、入力される光信号を解析する作業と並列的に解析結果のデータを出力し、スペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴで処理を受け、不図示の制御線によって、スペクトルの状態が各所で最適になるように制御信号が伝送される。あるいは、オペレータが出向き、スペクトルの様子を直接モニタすることができるようにも構成される。
【００５３】
光増幅部ＩＬＡの前段の増幅媒体で増幅された光信号は、伝送路での分散を打ち消すために、分散補償ファイバＤＣＦに入力される。この後、更に、後段の増幅媒体に入力され、パワーの大きくなった光信号がＯＡＤＭ装置に入力される。なお、光増幅部の後段の増幅媒体に接続されているＢＳＴは、ブースタと呼ばれ、増幅媒体、例えば、エルビウムドープファイバに光増幅を行うための励起光を供給するものである。
【００５４】
光増幅部ＩＬＡで増幅された光信号は、前述した冗長化のためのスイッチ部ＰＳＷ１に入力される。このスイッチ部ＰＳＷ１の詳細は省略する。スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号は、次に、チューナブルフィルタモジュールＴＦＭに入力される。チューナブルフィルタモジュールＴＦＭの入力には、光モニタが設けられている。これは、モジュール間がちゃんと接続されているか否かを監視するためのものであり、入力した光信号のパワーを検出して、不図示の制御部に通知する。不図示の制御部は、このモニタ結果を解析して、モジュールが正常に接続され、光信号が来ているか否かを判断する。例えば、モジュールが外れている場合など強度の強い光が漏れている場合には、側に人がいると、その人に危険が及ぶので、光スイッチを切るなどの処置をする。このような光モニタはチューナブルフィルタモジュールＴＦＭの出力側にも設けられており、基本的に同じ役割をになうものである。
【００５５】
光モニタを通過した光信号は、ＡＯＴＦ１に入力される。ＡＯＴＦ１は、チューナブルフィルタモジュールＴＦＤのコントローラＣＮＴからの制御信号によって、制御される。すなわち、コントローラＣＮＴからの制御信号は、ＲＦ信号を生成する回路（図５では、増幅器とＰＬＬ回路からなっていることが示されている）に印加され、このようにして生成されたＲＦ信号がＡＯＴＦ１及びＡＯＴＦ２に印加される。ＡＯＴＦ１では、前述したように、例えば、偶数番目の波長の光信号が選択され、図５の上側のポートに出力される。ＡＯＴＦ１をスルーした光信号は、偏波モード分散補償器ＰＭＤに入力される。
【００５６】
ＡＯＴＦは、後述するように、入力光信号のＴＥモードの光とＴＭモードの光とを表面弾性波（ＳＡＷ）との相互作用により、所定の波長の光信号のモードのみを変換し、出力ポートを変えるものである。ところで、ＡＯＴＦは一般に、ニオブ酸リチウム等の複屈折性を持つ材料で構成されており、何の作用も受けないスルーする光信号のＴＥモードとＴＭモードとの間に伝搬速度の違いを生じる。このとき生じる時間差は、ＡＯＴＦの１つのデバイスが３段構成になっているとした場合（後述）、５０ｐｓ程度となる。ところで、本実施形態のＯＡＤＭ装置は、１０Ｇｂｐｓの伝送速度を有するシステムに使用することが望まれているが、１０Ｇｂｐｓの場合、１つのビットに与えられるタイムスロットは１００ｐｓ程度である。従って、ＡＯＴＦをスルーすることによって受ける偏波モード分散は、１タイムスロットの５０％程度のずれを異なるモード間に引き起こすため、このままでは、光信号を正常に受信することができなくなってしまう。従って、ここでは、１つのＡＯＴＦを通過する毎に偏波モード分散補償を行うようにしている。偏波モード分散を補償する方法としては、やはり偏波モード分散を有するＰＡＮＤＡファイバ等の軸をＡＯＴＦの軸と直交させるように接続する。このようにすれば、ＡＯＴＦ内で速く伝播していたモードはＰＡＮＤＡファイバ内では遅く、ＡＯＴＦ内で遅く伝播していたモードはＰＡＮＤＡファイバ内では速く伝播することになる。ＡＯＴＦの偏波モード分散を補償するために必要なＰＡＮＤＡファイバの長さは、ＡＯＴＦの特性や、使用するＰＡＮＤＡファイバの特性にも依存するが、約２０ｍである。
【００５７】
一方、波長選択された光信号、すなわち、ドロップ側の光信号の場合には、ＡＯＴＦの内部で、ＳＡＷとの相互作用により、ＴＥモードで入ってきた光信号はＴＭモードに変換されながら伝播し、ＴＭモードで入ってきた光信号は、ＴＥモードに変換されながら伝播するので、ＴＥモードで分散を受ける時間とＴＭモードで分散を受ける時間が等しくなる。従って、最初、ＴＥモードで入力された光も、ＴＭモードで入力された光も、ＡＯＴＦ内部を伝播している間に、ＴＭモードとＴＥモードとにそれぞれ変換されるため偏波モード分散は生じない。
【００５８】
偏波モード分散補償器ＰＭＤを通過した光信号は、光増幅部ＴＦＡに入力され、増幅媒体によって光信号が増幅される。ＡＯＴＦ１を通過してきた光信号は、ＡＯＴＦのロスのためパワーが弱くなっており、ＡＯＴＦ２に入力してドロップされる光信号と、ＡＯＴＦ１でドロップされた光信号との間にレベル差が生じてしまうため、これを補償する必要があるのである。例えば、ＡＯＴＦ１つのロスは１０ｄＢ程度である。光増幅部ＴＦＡで増幅された光信号はＡＯＴＦ２で、例えば、奇数番目の波長の光信号が分岐され、残りの光信号はスルーしていく。
【００５９】
ＡＯＴＦ１とＡＯＴＦ２で分岐されたドロップすべき光信号は、２×２カプラで合波され、再び光増幅部ＴＦＡで増幅され、トリビュータリ局へと送信される。一方、２×２カプラ１のもう一方のポートからは、光アッテネータを介して光スペクトルモニタ部のスペクトルアナライザＳＡＵに入力され、ドロップされた光信号の波長及びパワーが所定の基準を満たしているか否かが検出される。
【００６０】
ＡＯＴＦ２をスルーした光信号は、前述したように、偏波モード分散補償器ＰＭＤに入力され、偏波モード分散が補償された後、光モニタ部を介してスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラ２に入力される。スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラ２には、アド光信号も入力される。アド光信号は、光増幅器ＰＷＡ１で増幅され、トリビュータリ局からの伝送ロスによる損失が補償される。更に、分散補償ファイバＤＣＦによる分散が補償され、２×２カプラ２に入力される。２×２カプラ２で合波されたスルー光信号とアド光信号は、冗長化のためのスイッチを介して、光増幅部ＰＷＡ２に入力され、ブースタＢＳＴ３、４からの励起光により増幅され、カプラで分岐される。大部分の光信号は、カプラから伝送路に出力されるが、一部は光スペクトルモニタ部に送られ、波長ずれや各波長の光信号のパワーが解析される。光増幅部ＰＷＡ２による光信号の増幅は、ＯＡＤＭ装置全体を通過することによるロスを補償するためのものである。
【００６１】
図６は、図５のＯＡＤＭ装置を使ったシステムにおけるトリビュータリ局の構成例を示した図である。
チューナブルフィルタモジュールＴＦＭでドロップされた光信号は、トリビュータリ局の波長分波器で各波長に分波される。同図の場合、波長λ１〜λ３２までの３２波に分波されている。これらの各波長の光信号は、既存光ネットワークの光電気変換部ＯＥで受信され電気信号に変換された後、当該ネットワーク用の信号、例えば、１波光ネットワークの場合には、そのネットワークで使われている波長の光信号に変換され、伝送される。一方、既存光ネットワーク等の信号出力部では、電気光変換部ＥＯで電気信号が図５でドロップされた光信号の波長λ１〜λ３２に変換されて、送出される。これらの光信号は、アッテネータで相対的レベル調整が行われ、合波器で合波されて、図５のＯＡＤＭ装置にアド光信号として送出される。
【００６２】
なお、同図では、ドロップ光信号の波長は３２個あり、この３２個の波長全てが使用されているように示されているが、システムの構築当初では、これらの波長を全て使用する必要はなく、一部の波長のみを使用してもよい。この場合、図５のチューナブルフィルタモジュールＴＦＭでドロップされる波長も３２波以下に設定される。
【００６３】
また、同図のように、波長分波器で各波長の光信号に分岐してしまうと、受信する波長を変えたいという場合に、波長分波器が各波長に先に分波してしまうので、対応するのが難しいという点が存在する。例えば、受信側で同じ波長の光信号を受信したいという場合には、波長分波器の１つのポートから信号を分けなければならず、そのような構成がシステム構築当初から設けられていない場合には、１つのポートからの光信号を分岐するカプラ等を新たに設けなくてはならない。
【００６４】
図７、８は、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図である。
図７の構成は、基本的に図５の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
伝送路より入力される光信号は、光増幅部ＩＬＡで増幅され、分散補償ファイバで分散が補償されて、スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。スイッチ部ＰＳＷ１は、前述したように、現用、予備の冗長化のための構成である。スイッチ部ＰＳＷ１から出力された光信号はチューナブルフィルタモジュールＴＦＭの光モニタ部を通過し、ＡＯＴＦ１、ＡＯＴＦ２でドロップ光信号がドロップされて、２×２カプラ１に入力される。
【００６６】
２×２カプラ１からの出力のうち一部は、スペクトルアナライザＳＡＵに入力され、スペクトルが解析される。２×２カプラ１で合波されたドロップ光信号は光アンプで増幅された後、１×４カプラで分岐される。同図では、ドロップ光の波長数は４であるとしているが、必ずしも４に限られるものではない。１×４カプラで分岐された光信号は、全てのドロップ波長を含んでおり、トリビュータリ局の受信部ＴＲＢ１のＡＯＴＦで各波長が抽出される。ここでのＡＯＴＦは１×４カプラからの光信号の中から所望の波長を抽出する作用をしており、ドロップする光信号の波長を変える予定のない場合には、通常のバンドパスフィルタも使用可能である。ＡＯＴＦを使用するのは、本システムを使用するユーザの要望により柔軟に対応するためであり、ユーザの要望としてシステム使用中にアド・ドロップする光信号の波長を変えることは強く望まれることである。なお、波長選択フィルタとしてのトリビュータリ局のＡＯＴＦは、略記されているチューナブルフィルタコントローラＴＦＣによって制御される。同図の場合には、ＡＯＴＦが２つしか設けられていないが、ドロップ光信号として４波を使用する場合には、ＡＯＴＦを４つ使用する。
【００６７】
ＡＯＴＦ１でドロップされなかったスルー光は、偏波モード分散補償器ＰＭＤで偏波モード分散補償されてから、光アンプに入力され、ＡＯＴＦ２に入力される。このように、ＡＯＴＦを２段にしているのは、前述したように、１つのＡＯＴＦでドロップすべき波長の一部、例えば、偶数番目の波長の光信号をドロップし、もう１つのＡＯＴＦで残りの波長、例えば、奇数番目の波長の光信号をドロップするようにしているものである。これは、ＡＯＴＦの波長選択特性の半値幅が比較的広いので、クロストークをできるだけさけるためになされている処置である。
【００６８】
ＡＯＴＦ２をスルーした光信号は、再び、偏波モード分散補償器ＰＭＤによって偏波モード分散が補償されてから、光モニタを通過してスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラＣＰＬ２に入力され、アド光信号と合波される。同図の場合、ドロップ光の波長が４波であるので、アド光信号の波長も４つの同じ波長を使用する。カプラＣＰＬ４には、１×８カプラが設けられており、将来のアップグレードに対応できるように構成されているが、現在使われているのは１〜４番のポートのみである。カプラＣＰＬ４で合波された各波長のアド光信号は、光アンプＰＷＡ１で増幅され、分散補償ファイバＤＣＦで分散が補償されてから、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラＣＰＬ２に入力される。そして、スルー光とアド光が合波され、プロテクションスイッチ（現用、予備を切り替えるスイッチ）を通過して、ＯＡＤＭ装置の出力側の光アンプ部ＰＷＡ２に入力される。そして、光アンプ部ＰＷＡ２に入力した光信号は、励起光源ＢＳＴ３、ＢＳＴ４からエネルギーを与えられて、パワーが増幅された後、カプラＣＰＬを介して伝送路に出力されていく。なお、カプラＣＰＬで分岐された一部の光信号は、スペクトルアナライザユニットＳＡＵに送られ、ＯＡＤＭ装置から出力される光スペクトルの状態が解析され、ＯＡＤＭ装置が正常に動作しているか否かのモニタに使用される。
【００６９】
図８は、トリビュータリ局のアド光送信側の構成を示す図である。
アド光信号送信部は、レーザバンクと光変調部及び不図示の電気ＡＤＭ装置（Ｅ ＡＤＭ）からなっている。送信すべきデータは電気ＡＤＭ装置から電気信号として送信されてきて、レーザバンクからの光を変調する駆動信号として使用される。
【００７０】
レーザバンクは、複数の互いに異なる波長の光を出力するレーザダイオードからなっており、これらがレーザダイオードユニットＬＤＵ＃１〜＃４に収納されている。ここでも、障害発生時に対応するため冗長化がなされており、レーザダイオードユニットＬＤＵは、現用（Work）と予備（Protection）とが用意されている。また、アドする光信号の波長が１〜３２のいずれの波長にも変更可能なように、異なる波長を出力するレーザダイオードが３２個設けられている。これらのレーザダイオードから出力される光は、合波器で合波されて、１〜３２の波長の光が波長多重された光を生成する。レーザダイオードユニットが冗長化されているのに対応して合波器も現用と予備が設けられている。
【００７１】
合波器から出力された光は、光アンプ部で増幅される。光アンプ部も冗長化されており、光アンプ部の構成は、増幅媒体を２つ設け、その間にアッテネータを挟んだようになっている。これは、間にアッテネータを入れることによって、後段の増幅媒体への光の入射強度を調整する作用を得る為である。増幅媒体で増幅された光信号は、カプラＣＰＬで一部が分岐されて、カプラ部ＣＰＬ３に入力される。分岐された光信号は、スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬに入力される。スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬの構成は、スペクトルアナライザコントローラＳＡＵ ＣＮＴと、これに制御されるスペクトルアナライザＳＡＵとからなっており、カプラＣＰＬはシステムのオペレータが手動でレーザバンクからの出力光の検査をする場合に必要な出力光を光モニタポートに出力するものである。スペクトルアナライザユニットからの解析結果は略記されているレーザダイオード制御部ＬＤＣに送られ、レーザダイオードを制御するのに使用される。同図に示されるように、スペクトルアナライザユニットＳＡＵＬ及びレーザダイオード制御部ＬＤＣも冗長化されている。
【００７２】
このように、異なる波長のレーザダイオードを複数用意し、これらの光を合波して使用するのは、発振波長を可変できるレーザが非常に不安定で、発振波長が精密に安定している必要のある光通信においては、十分な機能を得られないからである。
【００７３】
複数のレーザダイオードから出力された光を合波したものは、光増幅器で増幅された後、カプラ部ＣＰＬ３の１×８カプラに入力される。１×８カプラでは、入力された光をアド光信号の波長として使う分だけ分岐し、光変調部に送る。今の場合、アド・ドロップする光信号の波長は４つだけであるとしているので、実際に光接続されているのは、１×８カプラの４つのポートのみである。残りのポートは反対方向の通信回線用に設けられている光変調器（不図示）に光を供給するために使用される。
【００７４】
１×８カプラの出力ポートに接続されたファイバは、アドする光信号の波長分設けられた変調器を有する光変調部に送られる。同図では、内部構成は、１つについてのみの記載となっているが、実際には、同じ構成の変調装置が４つ設けられている。レーザバンクから送られてきた光は波長選択部ＴＦＲ１の前段のＡＯＴＦで、先ず、アド光として使用する波長の光が選択される。この選択された波長の光は変調器部の変調器Ｍｏｄに入力される。一方、電気ＡＤＭからは、所定の波長の光信号としてデータが送られてきて、受信器ＯＲで受信され、電気信号に変換される。この電気信号は分配器で分岐され、デジタルフリップフロップＤ−ＦＦと電気増幅器を介して変調器Ｍｏｄに印加される。変調器Ｍｏｄは、この電気信号の印加を受けて、波長選択部の前段のＡＯＴＦで選択された波長の光信号を変調し、出力する。変調された光信号は１×２カプラで分岐され、一方がコントローラで検出され、所望の変調が行われているか否かが確かめられる。この検出の結果は、電気増幅器にフィードバックされ、変調器Ｍｏｄが安定して動作するように調整される。
【００７５】
このようにして、変調器Ｍｏｄで変調された光信号は、光アンプＰＯＡで増幅された後、波長選択部の後段のＡＯＴＦに入力されてアド光信号として送出される。ここで、光アンプＰＯＡで増幅した後に再びＡＯＴＦを通過させるのは、光アンプＰＯＡで発生したノイズを除去するためのものであり、このＡＯＴＦは波長選択部の前段のＡＯＴＦの選択波長と同じ波長を選択するように設定されているものである。
【００７６】
なお、レーザバンクからの光の中からアドするための光波長を選択するのに、選択波長固定型のフィルタではなく、選択波長を可変できるＡＯＴＦを使用するのは、アド・ドロップする光信号の波長を変えたいときに容易に対応できるようにするためである。
【００７７】
また、波長選択部の前段のＡＯＴＦでアド光信号に使用する波長を１波だけ最初に選ぶことによって、変調器Ｍｏｄの後段の光アンプＰＯＡは、１波用のアンプで良くなり、小型のアンプを使用することができる。前述したように、最初に変調をかけて、後に波長を選択することも可能であるが、この場合には、変調器の後段のアンプは波長多重光用の光アンプでなくてはならず、大型になるとともに、高価になってしまう。
【００７８】
図９、１０は、ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例である。
図９の場合、伝送路が現用と予備に冗長化されている様子が描かれている。後に説明するように、伝送路の冗長化にも種類があり、ＵＰＳＲ（uni-directional path switch ring)や２ファイバ、４ファイバのＢＬＳＲ（bi-directional line switch ring）等の構成がある。同図の場合、４ファイバＢＬＳＲを前提にしており、伝送路（ＰＢ）と記載されているのは、４ファイバのＢＬＳＲの場合の反対方向の伝送路のＯＡＤＭ装置に設けられるＬＢスイッチへの伝送ケーブルを示し、伝送路（Ｐ）と記載されているのは４ファイバＢＬＳＲの場合の反対方向の伝送路のＯＡＤＭ装置に設けられる光１＋１プロテクションスイッチ（１＋１ＳＷ）への光信号伝送ケーブルを示している。これらは、伝送路及びＯＡＤＭ装置の冗長化の為に設けられており、システムの冗長化については、後述す
る。
【００７９】
現用の伝送路から入ってきた光信号は、光増幅部ＩＬＡで増幅されると共に、分散補償ファイバＤＣＦによって分散が補償され、スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。スイッチ部ＰＳＷ１では、ＬＢスイッチと１＋１スイッチとが設けられているが、ネットワークが２ファイバのＢＬＳＲと４ファイバのＢＬＳＲのいずれを使用しているかによって、いずれかのスイッチのみが設けられる。
【００８０】
スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号は、チューナブルフィルタモジュールで前述した作用により、ドロップ光がドロップされ１×８カプラを有するカプラ部ＣＰＬ１に入力される。１×８カプラでは、ドロップされた波長を全て含んでいる波長多重光信号を８つに分岐し、トリビュータリ局の受信部へと送信する。チューナブルフィルタモジュールをスルーした光信号は、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラに入力される。トリビュータリ局から送信されてくるアド光信号は、カプラ部ＣＰＬ４の１×８カプラで合波され、光アンプＰＷＡ１で増幅される。そして、増幅された光信号は、分散補償ファイバＤＣＦで分散補償され、スイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラでスルー光と合波される。
【００８１】
カプラ部ＣＰＬ４の１×８カプラの前段に光モニタが各波長のアド光信号毎に設けられているが、これは、カプラ部ＣＰＬ４がちゃんと装着されているか否かをモニタするために設けられているものである。
【００８２】
２×２カプラで合波されたスルー光とアド光は、冗長化のために設けられた１＋１スイッチ、及び、ＬＢスイッチを通過して、光アンプＰＷＡ２で増幅されて、伝送路に送出される。
【００８３】
図１０は、図９の具体例におけるトリビュータリ局側の構成を示した図である。
受信側では、ＯＡＤＭ装置からドロップされ、分岐された光信号の数だけ受信器ＴＲＢ＃１〜＃８（１）が設けられる。受信器ＴＲＢ＃１のみ内部構成が示されているので、これについて説明する。他の受信器ＴＲＢ＃２〜＃８（１）も同様の構成である。
【００８４】
先ず、ドロップされた光信号は８波からなっており、この光信号が受信器ＴＲＢ＃１（１）に入力されると、光アンプＡＭＰ１で増幅される。光アンプＡＭＰ１は、励起光源ＢＳＴから励起光を受け取っている。増幅された光信号は、カプラ部ＣＰＬ２の１×４カプラでドロップされた光信号の波長数分に分岐される。ここでは、４つに分岐されている。次に、光信号の波長変換を行うトランスポンダ＃１に入力される。詳細な構成は省略されているが、トランスポンダは＃１〜＃４の４つあり、それぞれ１×４カプラから出力される光信号を受信する。
【００８５】
トランスポンダ＃１に入力された光信号は波長選択フィルタとしてのＡＯＴＦにより、１つの波長の光信号が選択され、光受信器ＯＲによって電気信号に変換される。この電気信号は、分配器で２つに分岐され、デジタルフリップフロップＤ−ＦＦおよび増幅器を通って、変調器Ｍｏｄに印加される。変調器Ｍｏｄには、送信側のレーザバンクＬＤＢＫからの光が送信されてきており、レーザバンクＬＤＢＫから送られる複数の波長の中から適当な波長がＡＯＴＦ１で選択されて、入力される。そして、ＡＯＴＦ１で選択された光信号は変調器Ｍｏｄで変調されて出力される。出力された光信号は、光アンプＰＯＡで増幅された後、ＡＯＴＦ２で増幅器のノイズ成分が取り除かれ、他のネットワーク等に送信される。このように、他のネットワークにデータを送信する場合には、ドロップされた光信号のままでは伝送できない可能性があるので、どのような波長にでも変換できるようにトランスポンダが設けられている。また、変調器Ｍｏｄの出力は１×２カプラで分岐され、コントローラに検出されて、変調器Ｍｏｄの動作を安定させるためにフィードバックがかけられる。
【００８６】
このように、受信側のトランスポンダの動作は、図８の光変調部のものと基本的に同じである。
一方、送信側では、不図示のレーザバンクＬＤＢＫから変調に使うための光が送信されてくる。この光は、送信器＃１〜＃８（２）のカプラ部ＣＰＬ５に入力される。入力すると、先ず、カプラ部ＣＰＬ５がちゃんと接続されているか否かをモニタするための光モニタを通過し、次に、１×８カプラで８つの光に分岐され、光アンプＡＭＰ＃１〜＃４によって増幅される。このうち、アド光信号を生成するために使用されるのは、４つのみであり、他の４つは、受信側のトランスポンダに光信号の波長変換用光として送られる。
【００８７】
レーザバンクからの光のうち、アド光信号生成のために使われる４つの光は、トランスポンダ＃５のＡＯＴＦ３に入力され、アド光信号生成のための波長が選択され、変調器Ｍｏｄに送られる。アド光を変調すべきデータは、他のネットワークから光信号で送信されてきたものを光アンプＡＭＰ２で増幅し、１×４カプラで分岐した後、ＡＯＴＦ５で波長を選択し、光受信器ＯＲで電気信号に変換する。この後の動作は、受信側のトランスポンダと同様なので説明を省略する。そして、ＡＯＴＦ４から出力されるアド光信号は、同様に生成されたトランスポンダ＃６〜＃８までの光信号と１×４カプラで合波され、ＯＡＤＭ装置にアド光信号として送信される。
【００８８】
図１１、１２は、ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図である。
図１１の構成は、図９の構成とほとんど同じなので、概略説明する。なお、同図の場合には、アド側に結線がなされていないが、省略されているだけであって、実際には、トリビュータリ局のアド光信号送信側が接続されるべきものである。
【００８９】
伝送路より入力した光信号は、光増幅器で増幅され、分散補償ファイバで伝送路の分散が補償されて、現用・予備切り替え用スイッチ部ＰＳＷ１に入力される。ここでの切り替えは、ネットワークが採用している冗長構成によって変わるが、ここでは、４ファイバＢＬＳＲを前提としている。スイッチ部ＰＳＷ１を通過した光信号はチューナブルフィルタモジュールでドロップ光がドロップされ、ドロップ光信号は、１×８カプラでトリビュータリ局の受信側へ送信される。スルー光信号はそのままスイッチ部ＰＳＷ２の２×２カプラに入力される。アド光信号は、２×８カプラで合波された後、光アンプＰＷＡ１で増幅され、分散補償ファイバＤＣＦで分散補償された後、２×２カプラでスルー光と合波される。ここで、２×２カプラや２×８カプラはそれぞれ１×２カプラや１×８カプラでもよく、ここで、出力ポートが１つ多いカプラを使っているのは、合波された光信号の状態をモニタしようとするときのための便宜を考えてのことである。従って、必ずしも２×２カプラや２×８カプラを使用しなければならないことはない。
【００９０】
アド光信号とスルー光信号とが合波された光信号は、現用・予備を切り替えるためのスイッチ（１＋１スイッチ及びＬＢスイッチ）を通過した後、光アンプＰＷＡ２によって増幅され、伝送路に送出される。
【００９１】
図１２は、トリビュータリ局の受信側構成の変形例を示した図である。
受信部ＴＲＢ＃１は、トリビュータリ局の次段に接続するネットワークが単波長ネットワークの場合の構成である。ＯＡＤＭ装置からドロップされてきたドロップ光信号は、光アンプＡＭＰで増幅された後、カプラ部ＣＰＬ２の１×４カプラで４つに分岐される。ここで、分岐する数が４であるのは、ＯＡＤＭ装置でドロップする波長の数が４であるとしているからである。１×４カプラで分岐された光信号は、それぞれに設けられているＡＯＴＦに送られ、それぞれの波長の光信号が選択される。各波長λ１〜λ４の光信号が選択されると、これらは、そのまま単波長ネットワークにそのまま送信される。なお、単波長ネットワークがサポートする光信号の波長がドロップされた光信号の波長でないときには、単波長ネットワークに接続する前段に波長変換を行うトランスポンダを設けて、サポートされている波長で光信号を送信するようにする。
【００９２】
受信部ＴＲＢ＃２は、トリビュータリ局の次段に接続するネットワークが多波長ネットワークであるが、４波までの波長多重システムである場合を示している。ＯＡＤＭ装置からドロップされてきたドロップ光信号は、光アンプＡＭＰで増幅された後、１×４カプラで４つに分岐され、１×４カプラの出力ポート毎に設けられた波長選択部ＴＦＲ＃１〜＃４に入力される。ＡＯＴＦはドロップ光信号の中から１波のみを抽出される。抽出された光信号は、単波長用の光アンプＰＯＡで増幅され、再びＡＯＴＦに入力される。後段のＡＯＴＦは、前述したように、光アンプＰＯＡのノイズを除去するためのものである。このようにして、波長選択部ＴＦＲ＃１〜＃４で抽出されたドロップ光信号は２×４カプラで合波され、波長多重ネットワークに送信される。もちろん、ドロップされたままの波長を次段の波長多重ネットワークがサポートしていない場合には、トランスポンダを介して、波長を変換して接続するようにする。
【００９３】
受信部ＴＲＢ＃８は、４波以上の波長多重光信号をサポートしているネットワークに接続する場合のトリビュータリ局の構成を示している。４波以上のドロップ光信号の波長を選択する場合には、ＯＡＤＭ装置に使用されているように、ＡＯＴＦを２段に使って、波長を選択するようにする。ＡＯＴＦはチューナブルフィルタドライバＴＦＤによって駆動される。ＯＡＤＭ装置でドロップされた光信号は、全て２段のＡＯＴＦによって選択されるので、２段目のＡＯＴＦのスルーポートには、原理的にノイズ以外は光信号は出てこない。従って、２段目のＡＯＴＦのスルーポートから出力される光は破棄する。その他の構成及び、動作は、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦによる光信号のドロップのための構成及び動作と同じなので、説明を省略する。
【００９４】
このようにして、選択された波長のドロップ光信号は、２×２カプラで合波され、増幅されて、次段の波長多重ネットワークに送信される。尚、前述の通り、次段のネットワークがドロップされたままの光信号の波長をサポートしない、あるいは、別の光信号を使用している場合には、波長変換して次段のネットワークに送信する。
【００９５】
図１３は、アド光信号を生成するための光を供給するために使用されるレーザバンクの構成及び概念を説明する図である。
任意波長型のＯＡＤＭシステムを構築するためには、任意の波長の光信号をドロップできるだけではなく、対応する任意の波長の光信号をアドできなくてはならない。そのためには、トリビュータリ局側で任意の波長の光信号を生成できなくてはならないので、波長を任意に変えることのできる光源が必要である。しかし、現在光源として広く使われているレーザダイオードは、波長を変えることが難しい。というのも、もともとレーザというのは、発光媒体を反射鏡で挟んで、反射鏡間で光を往復させる間に強度の強い光を放出するという構成をとっており、発振波長はこの発光媒体の特性と、反射鏡間の光学的距離に依存する。特に、同じレーザで異なる波長を発振させようとする場合には、反射鏡間の光学的距離を変えなくてはならないが、この方法があまりないというのが現状である。現状考えられる光学的距離の変更の仕方は、反射鏡の位置を機械的に移動させるか、温度を上下して、発光媒体の屈折率を変化させるというぐらいである。反射鏡を機械的に動かすのは、レーザが可動部を有することになるので、反射鏡の位置が狂いやすく、安定したレーザ発振を行うことができない。また、温度を上下して波長を変化させる場合には、レーザの構成に可動部がないので、安定した発振はできるが、温度上昇などによる波長の変化が小さいので、波長多重システムのグリッド全体をカバーすることはできない。
【００９６】
そこで、本実施形態では、使用する可能性のある全ての波長を発振波長とする個々のレーザダイオードを用意しておき、これらが発振するレーザ光を束ねて１つの光とし、これを様々な所に使用することとした。
【００９７】
レーザバンクの構成は、同図に示されている通りであり、波長λ１〜λｎをそれぞれ発振波長とするレーザダイオード１３９を設け、それぞれに発振させる。それぞれが発振する波長は、スペクトルモニタ１３３で監視され、予め定められている基準波長値と比較し、ずれが生じた場合には、発振波長にずれの生じたレーザダイオード１３９の駆動電流あるいは温度を調整して、発振波長が所定の値になるように調整される。
【００９８】
各レーザダイオード１３９が発振する光信号は、合波器１３８で合波され、１つの光とされる。そして、光アンプ１３６で増幅され、分配器１３１で必要な数だけ分岐される。
この光を使用する場合には、ＡＯＴＦ等のチューナブルフィルタ１３２、あるいは、使用する波長が固定しているのであれば、選択波長の固定されているバンドパスフィルタ等で必要な波長をレーザバンクからの光から抽出し、外部変調器１３５で変調をかけ、光アンプ１３７で増幅して送出する。
【００９９】
このように、複数の波長の異なる光源の光を合波して、これを利用するようにすれば、光源の発振している波長の光であれば、どの波長であってもフィルタで抽出して使うことができる。特に、波長分割多重通信システムでは、各チャネルの光信号の波長がＩＴＵ−Ｔの勧告で規定されているので、それ以外の波長を任意に使用することはないと考えてよいので、レーザバンクを使用すれば十分である。
【０１００】
図１４〜図２０は、ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
なお、図にはＡＯＴＦが１つしか記載されていないが、前述したようなＡＯＴＦを２つ用いる場合も同様である。
【０１０１】
図１４は、ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムの初期状態を示している。入力側から例えば、３２波の波長多重光信号が送信されてきた場合に、まだ、システムが稼動する前は、光信号がどこにも出力されない状態が好ましい。そこで、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１４０は、３２波全ての波長を選択するように、ＲＦ信号発振器からＲＦ信号をＡＯＴＦ１４０に印加する。すると、入力側から入力された３２波全ての波長はドロップされてしまい、スルー側（出力側）には光信号が出力されない。従って、３２波全ての光信号は、トリビュータリ局側へ送信される。トリビュータリ局では、送信されてきた光信号を光カプラ１４２で分岐し、各波長の光信号を選択するＡＯＴＦ１４３に送る。通常動作時では、ＡＯＴＦ１４３は、ドロップすべき波長を選択するのであるが、初期状態では、ＡＯＴＦ１４３に入力側から伝送されてきた３２波の光信号からは、漏れ光等が生じない程度に十分離れた位置を選択波長とするようなＲＦ信号を入力する。このようにすれば、３２波の内、ＡＯＴＦ１４３で選択される波長がないので、光受信器１４４に送信される光信号は存在しない。このように、システムの初期状態では、全てのパスが閉じられ、どこも光信号を受信しない状態となる。
【０１０２】
なお、ＡＯＴＦ１４３は、常に１波長を選択するためのＲＦ信号が印加されるので、光信号を選択しない場合にも、３２波以外の場所を１つ選択するようなＲＦ信号を印加しておく。これにより、ＡＯＴＦ１４３に印加されるＲＦ信号のパワーが光信号を選択する場合もしない場合も同じになり、ＡＯＴＦ１４３の動作を安定化させることができる。
【０１０３】
図１５は、ＯＡＤＭ装置によるドロップが行われない場合のＡＯＴＦの制御方法を示している。
スルーする場合には、ＡＯＴＦ１４０には、３２波の波長以外の場所に選択波長を設定するようなＲＦ信号をＲＦ信号発振器１４１で生成して、印加するようにする。ＲＦ信号は光信号は選択しないが、３２個の波長を選択するような３２個の周波数からなるＲＦ信号が印加される。これは、図１４のとき、ＡＯＴＦ１４０に３２波分のＲＦ信号が印加されていたので、ＡＯＴＦ１４０の特性をあまり大きく変えないようにするため、わざと３２個の周波数のＲＦ信号を印加しているのである。
【０１０４】
これにより、３２波全ての光信号はスルー側（出力側）に送信される。トリビュータリ局側には、光信号はドロップされない。したがって、光カプラ１４２にも光信号は入力されないが、ＡＯＴＦ１４３には、３２波以外の波長位置を選択するようなＲＦ信号を印加しておく。このＲＦ信号は１波のみを選択するような、１個の周波数からなるＲＦ信号である。これは、前述したように、ＡＯＴＦ１４３の動作が、ＲＦ信号のパワーの変化によって変わってしまわないようにするためである。従って、光受信器１４４では光信号は検出されない。
【０１０５】
図１６は、ＯＡＤＭ装置でドロップはしないが、入力される光信号が波長毎に異なるパワーを有している場合のＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
なお、同図では、波長がλ１〜λ３２に行くに従ってパワーが大きくなる、いわゆる、チルトが起きている場合のみを示しているが、各波長のパワーが全くバラバラでも同じ作用を得ることができる。
【０１０６】
すなわち、ＡＯＴＦ１４０に印加されるＲＦ信号のパワーの違いにより、ドロップされる光信号のパワーも異なってくるので、ＲＦ発振器１４１からは、パワーの大きい波長の光信号をより多くドロップするようにし、パワーの小さい波長の光信号はより少なくドロップ、あるいは、全くドロップしないようにする。このようにすることによって、スルー側（出力側）に出てくる光信号はパワーが揃って出てくるようになる。一方、トリビュータリ局側には、ＡＯＴＦ１４０に入力された時のパワーに応じた量のドロップ光が表れることになる。この光は、光アンプで増幅されたり、光カプラ１４２で分岐されるが、ＡＯＴＦ１４３の選択波長を３２波の波長域から十分離れた位置に設定することにより、ＡＯＴＦ１４３からは光信号が出力されない。従って、光受信器１４４では、光信号を受け取ることが無く、ドロップ動作は行われないことになる。
【０１０７】
このように、ＡＯＴＦ１４０を波長をドロップする為だけに使うのではなくて、波長毎のパワーの違いをなくすために使用することによって、システムの伝送品質の向上に役立てることができる。
【０１０８】
なお、ＡＯＴＦ１４０には、やはり、常に３２個分の波長を選択するための３２個の周波数のＲＦ信号を印加するようにしておき、ＡＯＴＦ１４３には、１波のみを選択す為の１個の周波数のＲＦ信号を印加するようにしておく。これにより、ＡＯＴＦ１４０及び１４３の動作を波長を選択するか否か、あるいは、選択する波長の数によらず、安定させることができる。
【０１０９】
なお、上記した波長毎のパワーの違いを補償する動作は、制御ＣＰＵを設けておいて、ソフトウェアで行うようにしてもよい。
図１７は、ＯＡＤＭ装置でドロップを行う場合の各ＡＯＴＦの制御方法を説明する図である。
【０１１０】
ここでは、波長λ１〜λ３２の内、λ２とλ３２のみをドロップする場合を考える。入力側から３２波の光信号が入力されると、ＡＯＴＦ１４０には、波長λ２とλ３２とを選択するようなＲＦ信号が印加されると共に、ＡＯＴＦ１４０の動作を安定化させるために、３２波の光信号の波長から十分離れた位置に３０波を選択するような３０個の周波数のＲＦ信号をＲＦ信号発振器１４１で生成して、印加しておく。これにより、ＡＯＴＦ１４０に印加されるＲＦ信号は３２波分を選択するものとなるが、実際にドロップされる光信号は波長λ２とλ３２のみである。残りの波長の光信号はスルー側（出力側）へ送出される。
【０１１１】
ドロップされた波長λ２とλ３２は、トリビュータリ局側へ送られ、光カプラ１４２で分岐され、ＡＯＴＦ１４３に入力される。ＡＯＴＦ１４３は、１波のみを選択するように１波のみを選択するための１つの周波数のＲＦ信号が印加される。ＡＯＴＦ１４３の一方は、波長λ２を選択し、もう一方は波長λ３２を選択する。このようにして、光受信器１４４の一方では、波長λ２の光信号が受信され、もう一方では、波長λ３２の光信号が受信される。
【０１１２】
このように、ＡＯＴＦ１４０と１４３には、常に同じパワーのＲＦ信号を印加するようにしておき、ＡＯＴＦの動作の安定を図る。また、波長多重された光信号間のパワーの違いを抑える働きも持たせることができる。
【０１１３】
図１８は、トリビュータリ局側での選択波長のトラッキングについて説明する図である。
ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０からドロップされた光信号は光カプラ１８１でドロップされた波長数分（同図では４波）に分岐され、ＡＯＴＦ１８２で各波長が選択される。しかし、温度変化やＲＦ信号の周波数のずれなどにより、ドロップされた光信号の波長とＡＯＴＦ１８２の選択波長とがずれることがある。従って、ＡＯＴＦ１８２で選択された光信号を監視し、光信号の波長とＡＯＴＦ１８２の選択波長とを一致させる必要がある。そこで、ＡＯＴＦ１８２の後段に例えば、１０：１カプラ１８３を設け、大半を光受信器で受信すると共に、一部をフォトダイオードＰＤ１８５でパワーを検出して、その結果をトラッキング回路１８６に送るようにする。トラッキング回路１８６では、ＡＯＴＦ１８２に印加するＲＦ信号の周波数を僅かに変えて、あるいは、ＡＯＴＦ１８２に印加するＲＦ信号のベースの周波数に低周波成分を重畳し、ＰＤ１８５で受信される光信号のパワーの変化を検出し、各ＰＤ１８５で受信する光信号のパワーが最も大きくなるように制御する。これは、ＲＦ信号の周波数を大きいほうと小さいほうに振るように僅かにずらしたとき、周波数の大きいほうに振ったときと小さいほうに振ったときの両方でＰＤ１８５で受信する光信号のパワーが小さくなれば、中心の周波数のとき光信号の受信パワーが最大であることを示す。トラッキング回路１８６は、このような状態を検出するようにＲＦ信号を調整して、トラッキングを行う。
【０１１４】
図１９は、ＯＡＤＭシステムのＡＯＴＦの全体の制御を示す図である。
同図で、図１８と同じ番号のついているものは同じものなので詳しい説明を省略する。
ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０でドロップされた光信号が光カプラ１９４で分岐され、１×４光スイッチを介して光スペクトルモニタ１９２に入力されている。これは、ＯＡＤＭ装置のＡＯＴＦ１８０が光信号の波長を選択する場合に、適切に、ドロップすべき光信号の波長にマッチした動作を行っているか否かを検出するためのものである。すなわち、ドロップすべき光信号の波長とＡＯＴＦ１８０の選択波長特性とがずれている場合には、ドロップすべき光信号のスペクトルを完全にドロップすることができず、光信号に波形劣化などを引き起こして好ましくないので、ＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号の周波数とパワーを制御するためである。光スペクトルモニタ１９２の解析結果は、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３に入力され、ＡＯＴＦ１８０が適切に動作するようにＲＦ信号の制御信号が出力される。
【０１１５】
また、図１８で説明したトラッキング回路１８６もＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵと情報を交換し、ＡＯＴＦ１８２を適切に動作するように制御する。
トリビュータリ局のアド光信号生成側では、ＬＤバンク２０２から出力された光が、光カプラ２０１によって分岐され、ＡＯＴＦ２００によって波長選択されるが、この波長選択も適切に行われているか否かを監視し、ＡＯＴＦ２００を制御するために、光カプラ１９９で光を分岐し、ＰＤ１９８で受光して結果をトラッキング回路２０３に入力する。トラッキング回路２０３はＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３と情報を交換しながら、図１８で説明した処理と同様の処理により、ＡＯＴＦ２００をトラッキングする。光カプラ１９９から出力された光は、光変調器１９７によって変調され、次段で増幅された後、ＡＯＴＦ１９６で波長選択を受ける。このＡＯＴＦ１９６は、ＡＯＴＦ２００と同じ選択波長を有する必要があるので、トラッキング回路２０３が得た情報をＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３が取得し、直接ＡＯＴＦ１９６に印加されるＲＦ信号を制御する。これにより、ＡＯＴＦ１９６とＡＯＴＦ２００は同じ波長選択特性を有することになり、同じ波長の光信号を適切に選択することができる。ＡＯＴＦ１９６を通過した光信号は、アド光信号として光カプラ１９５で合波され、途中分散補償ファイバで分散補償されて、ＡＯＴＦ１８０をスルーした光信号と光カプラ１９０で合波される。
【０１１６】
アド光信号が合波された光信号は、増幅されると共に、アド光信号が正常にアドされているか否かを検出するために、光カプラ１９１で分岐され、１×４光スイッチ２０４を介して光スペクトルアナライザ１９２で解析される。この結果は、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３で制御信号生成に使用され、ＡＯＴＦ１８０やＡＯＴＦ１９６、あるいは、トラッキング回路２０３を介してＡＯＴＦ２００を制御する。
【０１１７】
１×４光スイッチ２０４には、逆方向伝送用のＯＡＤＭ装置及びトリビュータリ局からの光信号も入力され、順次切り替えて光スペクトルモニタ１９２に入力するようにしている。これは、光スペクトルモニタ１９２が高価で、且つ、大型であるため、各所にそれぞれ設けるのはコスト的にも小型化にも好ましくないからである。そのかわり、光スペクトルモニタ１９２は、光スペクトルの解析とデータの送出とを並列に行うことができるように構成されており、１つの光信号のスペクトルの解析が終わったら、データの送出を待たずに、次の光信号のスペクトルの解析を始めることができるようになっている。通常、光スペクトルモニタ１９２においては、光信号のスペクトルの分析とデータの送出とが同じ位の時間だけかかるので、データの送出を待ってから次の光信号の解析を始めるのは測定時間を長引かせ効率的でない。そこで、１×４光スイッチ２０４を、光スペクトルモニタ１９２が光信号のスペクトル解析が終わったら、次の光信号に切り替えるように制御する。
【０１１８】
なお、ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ１９３は、内部にＲＯＭを持ち、ＡＯＴＦ１８０がドロップする時に、ＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号のデータ、スルー時のＲＦ信号データなど複数のＲＦ信号の印加状態を蓄積しておく。このＲＯＭのデータを用いてＡＯＴＦ１８０に印加するＲＦ信号の発振周波数の設定値を変更することで、瞬時に所定のＲＦ周波数とパワーを印加することを可能としている。
【０１１９】
ＡＯＴＦの全体制御において、動作シーケンスは以下のようにする。すなわち、ＡＯＴＦ１８２を最初に駆動し、動作が安定したら、次にＡＯＴＦ１８０を駆動する。ＡＯＴＦ１８０の動作が安定したら、光受信器１８４でドロップ光信号を受信する。次にＡＯＴＦ１９６、２００を駆動し、動作が安定したら、光変調器１９７を駆動し、アド光信号を送出する。
【０１２０】
図２０は、ＡＯＴＦへのＲＦ信号の印加の仕方を説明する図である。
ＡＯＴＦに突然ＲＦ信号を印加すると、対応する光信号が突然選択され、出力される。ところで、ＡＯＴＦはロスが大きいので、通常ＡＯＴＦの後段に光アンプが挿入される。この構成において、ＡＯＴＦが突然光信号を選択し、光アンプに急に強度の大きい光が入力されると、光サージ現象が起きてしまう。これを防ぐためには、光アンプに入力される光が５０〜６０ｍｓの時間をかけて立ち上がる必要がある。そこで、ＲＦ信号のパワーを５０〜６０ｍｓかけて徐々にいっぱいのパワーまで上げるようにする。このようにすれば、ＡＯＴＦで選択される光のパワーはＲＦ信号のパワーに一対一に対応するので、光も５０〜６０ｍｓかけて立ち上がるようになる。ＲＦ信号の立上げ方としては、アナログ的に滑らかに上昇させる方法もあるが、デジタル制御することを考え、５０〜６０ｍｓをｎ（ｎは自然数）ステップに分けてＲＦ信号を上昇させるようにする。ｎは、設計時に回路をできるだけ簡単化しながら最適な効果が得られるように設定されるべきものである。
【０１２１】
以上説明したような、ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭでは、次のようなアップグレードが可能である。
即ち、ＯＡＤＭの初期導入時には、アドするチャネル（波長）及びドロップするチャネル（波長）を固定しておき、チャネル固定型のＯＡＤＭとして運用する。この場合、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎを固定することによって実現できる。アド／ドロップするチャネルが固定であるため原理的にはＲＦ信号周波数を変化する必要がなく、制御が容易である。
【０１２２】
次に、任意のチャネル（波長）をアド／ドロップする機能を有する任意波長型のＯＡＤＭが要求される場合には、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎを可変にする機能を設けるだけで実現できる。例えば、図１において、ドロップするチャネルを変更する場合には、ＡＯＴＦ１０に印加するＲＦ信号周波数を変更するチャネル（波長）に合わせて変更すればよい。また、アドするチャネルを変更する場合には、ＬＤ１９、８×８カプラから構成されるレーザバンクを設け、８×８カプラから出力されるＷＤＭ光（波長多重された光）から選択する波長をＡＯＴＦ１４でチューニングすれば良い。この場合は、ＡＯＴＦ１４に印加するＲＦ信号周波数を選択する波長に合わせて変化させれば良い。
【０１２３】
このように、ＡＯＴＦ及びレーザバンクを用いることにより、ＯＡＤＭのハードウェアをほとんど変更することなく固定波長型から任意波長型へのアップグレードが可能となる。
【０１２４】
図２１は、ＡＯＴＦの構成を示す図である。
ＡＯＴＦは、ニオブ酸リチウムの基板に同図太線のように光導波路を形成し、導波路の交叉する部分に偏光ビームスプリッタＰＢＳを設けている。ＲＦ信号は、ＩＤＴ（inter digital transducer）と呼ばれる、櫛を交互にかみ合わせたような電極に印加される。ＩＤＴに所定の周波数のＲＦ信号が印加されると、弾性表面波（ＳＡＷ）が発生し、基板の表面を伝播する。このＳＡＷが伝播することによる影響は、基板内部の光導波路にもおよび、屈折率を周期的に変化させて、基板内部に薄い波長板のような構造を形成する。ＳＡＷガイドは、基板表面に貼り付けられた金属膜であり、ＳＡＷはこのガイドに沿って進行する。
【０１２５】
光入力から入力される光信号は、ＴＥモードとＴＭモードとが混在したものであるが、ＰＢＳ１でＴＭモードとＴＥモードに分かれて別々の導波路を伝播する。ここで、入力された光信号のうち、ＳＡＷとちょうど相互作用する波長の光があると、上記した、薄い波長板の作用により、ＴＥモードとＴＭモードとが入れ替わる。従って、ＰＢＳ２での当該波長の進行方向が変わり、ドロップ光信号として出力される。一方、ＳＡＷとちょうど相互作用する波長以外の波長の光は、ＳＡＷの影響がランダムに働き、ＴＥモードとＴＭモードの入れ換えが起こらない。従って、そのような波長の光は光出力へスルー光として出力される。
【０１２６】
同様に、同図のアド光信号が入力されると、ＰＢＳ１でＴＥモードとＴＭモードとに分岐されて進むが、アド光信号はドロップ光信号と同じ波長を有しているので、ＳＡＷと相互作用し、ＴＥモードとＴＭモードとが入れ替わって、光出力として送出される。このようにして、光信号のアド動作が行われる。
【０１２７】
ところで、ニオブ酸リチウムは、複屈折の特性を有しているので、ＴＥモードの伝搬速度とＴＭモードの伝搬速度は導波路内で異なってしまう。従って、モード変換を受けない波長の光は偏波モード分散を受けたまま光出力として送出されてしまう。一方、モード変換を受ける波長の光は導波路内でほぼ同じ時間ＴＥモードとＴＭモードでいるので、両方のモードで伝播する光学的長さが同じとなり、偏波モード分散は打ち消されて出力される。
【０１２８】
なお、このようなＡＯＴＦにおいては、導波路のパラメータ（長さ等）を適切に選んでやると、ロスを小さくしたり、選択特性の波長幅を狭くすることができる。選択特性の波長幅を狭くすることにより、クロストークを小さくすることができる。また、ＳＡＷガイドを斜めに配置したことによっても、波長選択特性のサイドローブを小さくすることができたり、ＲＦ信号のパワーが少なくて済むなどの効果が得られる。また、ＰＢＳを工夫することにより、ロスの偏波依存性をなくすことができる。
【０１２９】
図２２は、図２１のＡＯＴＦの透過特性を示した図である。
同図には、ドロップポートの波長選択特性あるいは透過特性を示している。同図に示されるように、サイドローブが多く形成され、半値幅（ＦＷＨＭ）も０．６５ｎｍとなっている。従って、図２１の構成では、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６９２で規定される０．８ｎｍ間隔のグリッドに配置される波長をクロストークを少なくして、選択するのは困難である。
【０１３０】
図２３は、図２１のＡＯＴＦを３段モノリシックに基板上に構成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択した場合の波長選択特性である。
１段のＡＯＴＦの半値幅が０．６５ｎｍであるものを３段カスケードに接続すると、波長選択特性の幅が広がっているのが同図（ａ）からわかる。同図（ａ）を拡大したものが同図（ｂ）であり、半値幅が０．３９ｎｍとなっていることが分かる。これによれば、０．８ｎｍ間隔のグリッドに配置されている光信号を選択することが精度良くできるようになると共に、サイドローブの位置を調整することによって、クロストークをよくすることができる。
【０１３１】
従って、図５〜図１２で説明したＯＡＤＭ装置に使われているＡＯＴＦは全て、３段のＡＯＴＦをモノリシックに形成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択動作を行わせている構成を前提にしている。
【０１３２】
図２４は、ＡＯＴＦの温度依存性に対する対応技術を説明する図である。
ＡＯＴＦは温度に敏感であり、１℃温度が上がると選択波長が０．７３ｎｍずれてしまう。ＷＤＭシステムにおいては、０．８ｎｍ間隔で隣のチャネルの光信号が配置されていることを考えると、ＡＯＴＦは温度が１℃上がっただけで、隣のグリッドの波長を選択してしまうような特性を有している。従って、ＡＯＴＦをＷＤＭシステムのＯＡＤＭ装置に使用する場合には、温度変化に対するフィードバックをＲＦ信号あるいは温度制御装置にかける必要がある。温度制御装置を設けてＡＯＴＦの温度を一定に保とうとしても、ペルチェ素子等をＡＯＴＦの表面以外に設けてしまえば、温度勾配が生じるために表面の温度を正確に一定にすることは難しい。また、直接表面の温度を制御することも考えられるが、構造上ペルチェ素子等温度を上下する素子をＡＯＴＦの表面に設けることは難しい。また、温度センサもＡＯＴＦの表面の温度を正確に測らなければならないので、従来の温度センサでは、その設置方法も難しい。しかし、ＳＡＷがＡＯＴＦの表面を伝播するものであって、ＡＯＴＦの表面の温度に一番影響を受けることから表面の温度を何らかの方法で正確に検出し、表面の温度に対応した適切なフィードバックをかける必要がある。
【０１３３】
そこで、本実施形態では、共振器の発振周波数が温度により敏感に変化することを利用して、ＡＯＴＦの表面に共振器を作成して表面の温度を測定する。その構成を示したのが、図２４である。
【０１３４】
３段構成のＡＯＴＦの横の基板の表面上に周期Λ、対数ＮのＩＤＴを設け、共振器を構成する。発振回路２４０は、共振器用ＩＤＴを発振させるように信号を送信し、共振器を共振させる。周波数カウンタ２４１は、発振回路２４０から発振された信号の周波数の内、共振器が共振を起こした周波数をカウントし、その周波数からＡＯＴＦの表面温度を取得する。表面温度の情報は、フィードバックとしてＡＯＴＦのＩＤＴにＲＦ信号を送信する駆動回路２４２に送られる。駆動回路２４２は、温度の変化による選択波長のずれを計算して、ＡＯＴＦに印加するＲＦ信号の周波数を制御し、ＡＯＴＦが正確に所望の波長の光信号を選択できるように調整する。
【０１３５】
図２５は、共振器の温度依存性を示す図である。
同図によれば、ＩＤＴの周期が２０μｍ、対数が２００本の場合、２０℃〜７０℃の広い範囲で、周波数の変化がほぼ直線となっていることが分かる。同図によれば、共振器の温度係数は、−１４．１ｋＨｚ／℃である。共振器の周波数は電気回路で検出すれば良いが、通常の共振器の共振周波数を１８０ＭＨｚとして、１秒ゲートを使用して共振器の共振周波数を計測したとすると、１万分の１の精度で温度を測定できることになる。
【０１３６】
従って、上記技術によれば、ＡＯＴＦの表面温度を非常に精度良く測定することができるので、測定された共振周波数に基づいて、ＲＦ信号の周波数を調整してやれば、精度の良い透過特性の制御を行うことができる。
【０１３７】
なお、上記では、ＡＯＴＦの温度変化による選択波長の変化をＲＦ信号の周波数を変えることで補償する点について述べたが、ＡＯＴＦの温度を制御することによって、選択波長を制御することも可能である。この場合、ペルチェ素子をＡＯＴＦの表面に近い位置に配置し、温度を変化させることによって選択波長を制御する。この場合、ＲＦ信号で制御するのとは異なり、選択波長全てをスライドするように波長シフトできるので、経時劣化などによって、選択波長全体がずれを起こしている場合などに有効に使用できる。
【０１３８】
図２６、２７は、３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図である。
図２６、２７において、ＡＯＴＦによる選択波長は４つとし、３段構成のＡＯＴＦの各段に、同じ周波数成分を持つＳＡＷを発生させて、波長選択させる場合を前提としている。ＡＯＴＦに生成されるＳＡＷは理想的な正弦波ではないので、揺らぎが生じる。従って、周波数成分にサイドローブが生じ、これにより、選択される波長にクロストークを生じる。ＡＯＴＦで選択する波長が互いに離れている場合には、サイドローブが非常に小さくなるので、クロストークの発生は無視できる程度となるが、互いに近接している場合には、クロストークにより、出力される光信号のパワーがビートを生じてしまう。また、ＡＯＴＦのＳＡＷは定在波とはなっておらず、進行波としてＡＯＴＦ上を進行しているので、光信号にドップラー効果による波長シフトを生じる。そこで、本実施形態では、ＡＯＴＦに印加するＲＦ信号の位相を制御して、ビート等を打ち消すようにする。
【０１３９】
図２６は、３段構成のＡＯＴＦの格段に生じるＳＡＷの位相差がない場合を示している。同図（ａ）は、４つのチャネルを選択するために発生されるＳＡＷが互いに位相差０°となっていることを示している。
【０１４０】
同図（ｂ）の(1) は、ＡＯＴＦの選択波長特性が時間とともにどのように変化するかを示したものであり、波長特性の縦軸は線形スケールである。(2) は、(1) の縦軸をデシベル表示したものである。いずれも横軸は波長である。また、(3) と(4) はスルーポート側の波長選択特性を線形スケールとデシベルスケールで示したものである。
【０１４１】
同図（ｂ）の(1) 〜(4) から明らかなように、波長選択特性は、時間が経過するに従い、揺らぎを起こすことが分かる。この揺らぎは、対応する波長の光信号をドロップしようとした時、選択波長の光信号のパワーの揺らぎを引き起こす。選択波長の時間の経過に伴う揺らぎの様子を示したのが(5) であり、(6) は、スルーポート側のドロップされた光波長のスルー側への漏れ具合を示したものである。
【０１４２】
同図（ｂ）から分かるように、３段構成のＡＯＴＦに単純に波長選択のためのＳＡＷを発生させたのでは、選択された波長のパワーに揺らぎが生じ、これが大きくなると強度変調されている光信号のデータを正常に受信側で受信できなくなる可能性を示している。
【０１４３】
図２７は、ＡＯＴＦの選択特性の揺らぎを防止する方法を示した図である。
同図（ａ）に示されるように、本実施形態では、３段構成のＡＯＴＦで４つのチャネルを選択する場合、それぞれを選択するためのＳＡＷの位相を周期的に変えてやる。このように、ＳＡＷの位相制御を行った場合の波長選択特性を示したのが、同図（ｂ）である。(1) 〜(4) に示されるように、波長選択特性の時間経過による揺らぎが抑圧されているのが分かる。ここで図２６と同様に(1) と(3) は波長選択特性を縦軸を線形スケールに採って示したものであり、(2) と(4)は、時間経過による変化を重ね書きし、波長選択特性の縦軸をデシベルスケールで示したものである。
【０１４４】
(5) はドロップポートに出力される選択波長のパワーレベルの変化を示した図である。同図（ｂ）の(5) は、図２６（ｂ）の(5) と比較すれば明らかなように、パワーの揺らぎが抑圧されていることが分かる。パワーのレベルは０デシベルから少し下がっているが、これは、ドロップポートに出力される光信号のレベル変化をＳＡＷの位相制御で打ち消すことによって生じたロスである。また、(6) には、スルーポートの選択波長光信号の漏れ具合を示したものである。
【０１４５】
このように、ＳＡＷをＡＯＴＦに印加する場合、３段構成の各段に発生するＳＡＷの位相を制御することによって、ドロップされる光信号のパワーに生じるビートを抑制することができることが分かった。また、スルーポート側でも漏れ光が極端に多くなったりすることがなくなり、ＡＯＴＦの波長選択特性が良くなることが示されている。
【０１４６】
このように、ＡＯＴＦを単に３段構成にするのみではなく、各段に発生するＳＡＷの位相をＲＦ信号の位相を制御することによって、変えてやることによって、ＡＯＴＦの波長選択特性をよりプレーンなものとすることができる。従って、ＡＯＴＦの波長選択時に生じるビートを抑制して、強度変調された光信号をより正確に受信することができるようになる。
【０１４７】
図２８は、ＡＯＴＦ駆動回路の概略構成を示す第１の例である。
ＡＯＴＦ駆動回路を形成するに当たり、ＲＦ信号の発振周波数に対応する固定発振周波数の発振器を必要とするだけ用意しておき、これらの発振ＲＦ信号を適宜選択してＡＯＴＦに加えることにより、ＡＯＴＦを駆動する方法が１つの駆動回路構成方法である。
【０１４８】
同図は、チャネル１用に発振器ＯＳＣ１が用意され、同様に、チャネル２用に発振器ＯＳＣ２が、チャネル３用に発振器ＯＳＣ３が、準備され、波長分割多重システムで使用される全てのチャネルに対して、発振器ＯＳＣｎまで設けられている。
【０１４９】
これらの発振器ＯＳＣ１〜ｎは固定周波数発振器であって、これらが発振する信号をディバイダでそれぞれ３つに分割し（ＡＯＴＦは３段構成で、ＲＦ信号を印加すべきＩＤＴが１つのＡＯＴＦについて３つあるとしている）、１つは、位相遅延無しでカプラに入力される。２つめは、図２７（ａ）の表にあるように、ＲＦ信号に位相遅延を与えるために位相遅延部が設けられている。同図の場合、１つの位相遅延部で与える位相遅延は１２０°となっている。
【０１５０】
発振器ＯＳＣ１からのＲＦ信号は、ディバイダで分岐された後、ポート１から出力されるＲＦ信号は位相遅延無しに、カプラに送られ、１段目のＡＯＴＦ＃１に与えられる。ポート２から出力されるＲＦ信号は、１２０°位相遅延を受けた後、カプラに入力され、２段目のＡＯＴＦ＃２に印加される。また、ポート３から出力されるＲＦ信号は、１２０°の遅延を２回受け、２４０°位相遅延を受けてからカプラに入力され、３段目のＡＯＴＦ＃３に印加される。
【０１５１】
同様に、チャネル２選択用の発振器ＯＳＣ２から出力されるＲＦ信号は、ディバイダで分割された後、ポート１から出力される信号は位相遅延を受けずカプラに入力され、ＡＯＴＦ＃１に印加される。ポート２から出力されるＲＦ信号は、２４０°の位相遅延を受けて、カプラに入力され、ＡＯＴＦ＃２に印加される。ポート３からのＲＦ信号は１２０°の位相遅延を受けて、カプラに入力され、ＡＯＴＦ＃３に印加される。
【０１５２】
チャネル３用の発振器ＯＳＣ３からのＲＦ信号はディバイダで分岐された後、ポート１〜３のいずれの信号も位相遅延を受けることなく、１〜３段のＡＯＴＦ＃１〜＃３に印加される。
【０１５３】
後は、同様に、上記発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ３までの位相遅延の仕方を繰り返し、発振器ＯＳＣｎまでをカプラに結線し、１〜３段までのそれぞれのＡＯＴＦ＃１〜＃３にＲＦ信号が印加される。
【０１５４】
位相遅延部としては、ケーブルを長くするとか、トランスを設け、信号を取り出す位置を変えるとか、遅延線を使用する等が考えられる。ただし、トランスを使用した場合には、信号を取り出す位置によりインピーダンスが異なったりするので、あまり、好ましいとはいえず、また、遅延線はＲＦ信号の波形が崩れる恐れがあるので、本実施形態においては、ケーブルを長くすることによって位相遅延を与えている。ケーブルを使った場合、ＲＦ信号が１７０ＭＨｚの場合、１２０°遅延を与えるには、３５ｃｍ余分に長くしてやればよく、２４０°遅延を与える場合には、７０ｃｍ余分に長くしてやればよい。ただし、他の方法であっても、それぞれの欠点を解消するような方策をとれば、使用することができる。
【０１５５】
図２９は、ＡＯＴＦの駆動回路の概略構成を示す第２の例である。
図２８の場合には、どのような波長の光信号をもドロップすることができるように、各チャネル用の発振器を全て用意していたので、ドロップする光信号の波長が、対応しない発振器は、設けられているにも関わらず、使用されない状態となってしまう。つまり、無駄な発振器を用意していることになる。
【０１５６】
ところで、電気信号の発振器は通常発振周波数を変えることができるようになっているので、発振器をドロップする波長の数だけ用意しておき、ドロップする光信号の波長が変わったときには発振器の発振周波数を変化させることによって、対応するような回路構成も可能である。このような構成の概略を示したのが同図である。
【０１５７】
ここでは、ドロップされる光信号の波長数は８個であると決められているとする。この場合、発振器はＯＳＣ１〜ＯＳＣ８の８つのみを設けておく。各発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８から出力されるＲＦ信号は、３段のＡＯＴＦのいずれかに印加するためにディバイダで三分岐され、三分岐されたＲＦ信号は、更に後段のディバイダによって３つに分岐される。このようにして後段のディバイダによって３つに分けられたＲＦ信号は、それぞれ位相遅延無し、１２０°位相遅延、２４０°位相遅延の三種類とされて、スイッチに入力される。スイッチは、ＡＯＴＦで選択すべき波長の数等から発振器ＯＳＣ１が＃１〜＃３のＡＯＴＦの各段に印加するべき位相を選択するためのものである。
【０１５８】
同図では、発振器ＯＳＣ１に対応する構成のみが示されているが、他の発振器ＯＳＣ２〜ＯＳＣ８に対応する構成もまったく同じである。このように構成することにより、各発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８が発振するＲＦ信号を所望の位相差を付けて各段のＡＯＴＦ＃１〜＃３に加えることができるので、発振器ＯＳＣ１〜ＯＳＣ８の発振周波数が変わった場合にも、ＡＯＴＦに適切な位相制御を行ったＲＦ信号を印加し、選択された波長の光信号のパワーのビートを平滑化することができる。
【０１５９】
また、上記説明では、位相遅延量は１２０°単位であったが、設計上最も良い位相遅延量を設定すべきであって、本実施形態のように必ずしも１２０°に限られたものではない。
【０１６０】
図３０は、ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムのシステム設計を説明する図である。
ＷＤＭ伝送システムに適用する光アンプとしては、１．５μｍ帯に広い利得帯域を持つエルビウムドープファイバアンプ（ＥＤＦＡ）が実用段階にある。しかし、現在世界的に最も普及している既設の１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）伝送路上で１．５μｍ帯信号の高速伝送を行う場合、あるいは使用波長帯域で分散値が零でないnon-zero-dispersion shifted fiber （ＮＺ−ＤＳＦ）伝送路を用いる場合、伝送路の波長分散特性あるいは分散特性と光ファイバ中で発生する非線形効果の相互作用で伝送波形が歪む。ＷＤＭ伝送システムで分散特性との相互作用で波形劣化を引き起こす非線形効果は、伝送波長が１波長の場合にでも発生する自己位相変調効果（ＳＰＭ）と多波長の場合に発生する相互位相変調効果（ＸＰＭ）の２つである。ＳＰＭ、ＸＰＭ共、伝送光信号に波長チャープを起こさせるものである。
【０１６１】
これら光ファイバの分散特性に起因する影響は伝送速度、伝送距離を制限する大きな要因となる。このため何らかの方法でこれらの影響を抑圧する必要がある。
抑圧する方法として、伝送路で発生する分散と逆符号の分散を有する分散補償器を伝送路に挿入し、全伝送路の分散を小さくする方法が提案されている。分散補償器としては、ファイバグレーティングを用いたもの、光干渉計を用いたもの、伝送路と逆の分散特性を持つ光ファイバを用いたもの等様々な方法が提案されている。また、送信部で予めプリチャープをかける方法（ベースバンド信号の光強度変調成分以外に波長分散による広がりを抑圧するために光位相または光周波数変調を意図的に施す方法）、プリチャープと上記分散補償器との組み合わせで行う方法が提案されている。
【０１６２】
実システムにおいては、使用する伝送路の分散値、非線形係数、非線形効果の効率に大きく影響する各波長の伝送路入力光パワー等にばらつきが生じる。これらばらつきが生じた場合でも伝送特性に影響を与えない方法を適用する必要がある。また、光波ネットワークにおいては、各波長は任意のノードで、分岐、挿入されるため、波長によって伝送ルートが異なる。この場合にでも伝送品質を保持する必要がある。
【０１６３】
従って、本実施形態では、プリチャープと分散補償器とを組み合わせ、さらに分散補償機の挿入位置、分散補償量、送信部でのプリチャープ量（αパラメータ）の最適化により問題を解決する。
【０１６４】
以下に、具体的に説明する。
ＯＡＤＭシステムは、同図（ａ）に示されるように、送信部と受信部の間を伝送路で結び、伝送路中に、光アンプや分散補償手段、ＯＡＤＭノードが接続された構成となっている。送信部は、各電気信号を波長λ１〜λｎまでの光信号に変換するＥ／Ｏ装置が設けられ、これらによって生成された光信号がマルチプレクサＭＵＸによって波長多重され送出される。波長多重された光信号は光アンプで増幅され、分散補償手段によって分散が補償されてから再び光アンプで増幅されて、伝送路に送出される。伝送路の分散量を１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、８０ｋｍで（光アンプ間やＯＡＤＭ装置間等ノード間の伝送路のことをスパンと呼ぶ）、４スパン（送信局と受信局の間にノードが３つ入っている構成を示す。同図の場合、ノードとして２つの光アンプと分散補償手段の組み合わせ２つとＯＡＤＭノードが１つ入れられている。）の場合、送信部の分散補償手段の補償量は、例えば、−７００ｐｓ／ｎｍである。また、途中に入れられるノードとしての分散補償手段の分散補償量は例えば−１２００ｐｓ／ｎｍである。受信部は、光アンプに挟まれた分散補償手段と、波長多重された光信号を分波するデマルチプレクサＤＭＵＸと、分波された波長の光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ装置とからなっている。ここで、受信部の分散補償手段の補償量は例えば−１２００ｐｓ／ｎｍである。このとき、受信部でのトレランスは±２００ｐｓ／ｎｍとなる。
【０１６５】
このように、各分散補償手段の分散量を設定してやると８０ｋｍを４スパン伝送する波長分割多重システムにおいては、最適な分散補償をすることができる。
同図（ｂ）は、分散補償手段を構成する場合の光アンプとの組み合わせの変形例を示した図である。
【０１６６】
同図（ｂ）上段は分散補償手段が非線形効果を示しやすく、しかもロスが大きい場合の構成である。先ず、分散補償手段のロスを補償し、しかも分散補償手段内で非線形効果が起こらないようにするために、所定のレベルまで光信号のレベルを増幅する前段光アンプを設ける。ここで、所定のレベルまで増幅された光信号は、分散補償手段に入力され、分散補償される。分散補償手段から出力された光信号は、後段の光アンプによって、例えば８０ｋｍ伝送し、次の光中継器まで光信号を送信するのに必要なレベルまで増幅される。
【０１６７】
同図（ｂ）中段は分散補償手段のロスが小さい場合に可能な構成である。
伝送されてきた光信号は、増幅されないまま分散補償手段に入力され、分散が補償されてから、光アンプで増幅される。この場合は、分散補償手段のロスが小さいので、分散補償手段を通過した後の光信号のレベルがあまり小さくなっていないので、後から光アンプで増幅してもＳＮ比をあまり悪くすることない。
【０１６８】
一方、同図（ｂ）下段は、分散補償手段がファイバグレーティングを使ったもののように非線形効果をあまり示さない場合に可能な構成である。
この場合には、光アンプで光信号を増幅してから分散補償手段に入力している。光アンプで光信号は非常にパワーの大きい信号となるが、分散補償手段が非線形効果をあまり示さないので、非線形効果による波形劣化を招く恐れがほとんどない。従って、先に光アンプを設けることが可能である。このとき、分散補償手段のロスが大きくても先に光アンプで増幅しているので、分散補償器を通過した後でも十分なＳＮ比を維持することができる。
【０１６９】
分散補償手段としては、分散補償ファイバを使うことが一般的であるが、分散補償ファイバは、ロスが大きく、しかも入力する光信号のレベルが所定値より大きいと非線形効果を示すので、入力する前には、所定値より小さいレベルまで光信号を増幅し、分散補償後再び遠くまで伝送するために光パワーを挙げてやる必要がある。従って、分散補償ファイバを分散補償手段として使用する場合には、同図（ｂ）の上段の構成を使用するのが好ましい。
【０１７０】
図３１は、ＯＡＤＭ装置部分の分散補償のための構成を示す図である。
ＯＡＤＭ装置では、ドロップされる光信号に対しては、図３０の送信部から受信部に送信される光信号と同様に分散補償を受けられるように分散補償器を配置し、トリビュータリ局に送信するようにする。一方、アドされる光信号に対しては、やはり、トリビュータリ局からＯＡＤＭ装置を通って受信部に送信される光信号は、図３０の送信部から受信部に送信される光信号と同様の分散補償が受けられるように構成する。
【０１７１】
同図（ａ）では、送信側から伝送されてきた光信号は、図３０の伝送路中に設けられる分散補償手段の分散補償量と同じ−１２００ｐｓ／ｎｍの補償量を有する分散補償手段によって分散補償され、ＯＡＤＭ装置に入力する。スルーする光信号は、ＯＡＤＭ装置がなかったようにそのまま伝送されていく。一方、ドロップされる光信号も−１２００ｐｓ／ｎｍの補償を受けて、ドロップされトリビュータリ局に送信されるので、トリビュータリ局で受信されるときは、図３０の送信部から受信部にスルーして受信される光信号と同じ分散補償を受けることができる。一方、アドされる光信号は、アドポート側に、図３０では、送信器に設けられていた−７００ｐｓ／ｎｍの補償量を有する分散補償手段に対応する分散補償手段が設けられる。従って、トリビュータリ局からそのまま送出された光信号
は、アドポート側の分散補償手段によって、図３０の送信部でうける補償に対応する分散補償を受けてＯＡＤＭ装置でアドされることになる。アドされた後は、他の光信号と同じように分散補償されるので、トリビュータリ局からアドされる光信号も、受信側に送信されるときには、図３０の送信部から受信部にスルーして送信される光信号と同様の分散補償を受けて伝送される。
【０１７２】
このように、ＯＡＤＭ装置をスルーする光信号も、アド・ドロップされる光信号もそれぞれの端局に伝送される間に同じような仕方で分散補償されるように分散補償手段をネットワークに組み込むようにする。
【０１７３】
同図（ｂ）は、ＯＡＤＭ装置の別の構成例である。
ＯＡＤＭ装置の中には、光信号をドロップするためのＡＯＴＦ等の分岐回路と、光信号をアドするための光カプラ、ＡＯＴＦ、あるいは合波器等の挿入回路とが設けられている、同図（ａ）で述べたように、アド・ドロップされる光信号も、図３０の送信部から受信部にスルーする光信号と同じように分散補償をするために、ＯＡＤＭ装置の前段には、補償量−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償手段が設けられており、アド側には、−７００ｐｓ／ｎｍの分散補償手段が設けられている。同図（ｂ）の構成は、ＡＯＴＦをドロップ専用に使用し、アドは光カプラ等で行うという構成をしており、図５〜図１２に示したＯＡＤＭ装置の具体的構成に対応している。
【０１７４】
図３２、３３は、送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図である。
送信部、受信部及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側は、伝送路の経時劣化や破損回復による割入れ等により補償量を調整できることが好ましい。そこで、分散補償手段を補償量の可変な構成とすることが有力である。
【０１７５】
図３２（ａ）は、１〜ｎの補償量の異なる分散補償手段（例えば、分散補償ファイバ）を設け、入力された光信号を光カプラで等しく分岐し、光スイッチを各分散補償手段毎に設けておいて、いずれかの分散補償手段を選択するようにする。従って、光信号は、１〜ｎの異なる補償量を有する分散補償手段のいずれかを通って出力されることになり、最適な分散補償手段を選択することにより、伝送路の伝送特性の変化に対応することができるようになる。
【０１７６】
図３２（ｂ）は、１〜ｎの異なる補償量を有する分散補償手段を設けると共に、出力側に１×ｎ光スイッチを設けている。このようにすれば、１〜ｎの分散補償手段それぞれに光スイッチを設ける必要がなくなる。入力された光信号は、光カプラで分岐され、全ての分散補償手段に等しく入力され、分散補償されるが、１×ｎ光スイッチで、最適に分散補償された光信号を選択して出力するようになっている。
【０１７７】
図３３（ａ）は、入力側に１×ｎ光スイッチを設け、１〜ｎの分散補償手段のいずれか１つ、最適に分散補償することのできる分散補償手段に光信号を入力するように構成されている。１×ｎ光スイッチで光路が選択された光信号は、対応する分散補償手段を通過して、光カプラを介して出力される。
【０１７８】
図３３（ｂ）は、光カプラを使用する代わりに１×ｎ光スイッチを使用する構成例を示している。
入力した光信号は１×ｎ光スイッチで光路が決定され、１〜ｎのいずれかの分散補償手段に入力される。出力側の１×ｎスイッチは、光信号が入力された分散補償手段からの光信号を通過させるように光路をスイッチングし、光信号を出力させる。
【０１７９】
図３３の構成は、図３２の構成に比べ、光信号のパワーの減少を少なくすることができる。すなわち、図３２では、入力された光信号は、実際に分散補償手段に入力されるか否かに限らず、等しく分割されてしまうのでパワーは、分割数分の１となってしまう。しかし、図３３の構成では、入力した光信号は１×ｎスイッチにより、１〜ｎのいずれかの分散補償手段に全てのパワーが送られることになるので、実際には使用されない光路に光信号のパワーを分割して送出してしまうことがない。
【０１８０】
図３４〜３７は、分散補償するための構成の変形例を示した図である。
図３４は、光スイッチまたは、光カプラ３４０を使用した例であり、補償量が同じ、あるいは、異なる分散補償ファイバ等の分散補償手段を直列に接続し、分散補償手段を複数通過させることにより、光信号の分散補償を最適化してやろうというものである。入力した光信号は、分散補償手段を通過するが、分散補償手段の後段に設けられた光スイッチ３４１により、光路が変えられ、光スイッチまたは光カプラ３４０へと送られ、出力される。どの光スイッチで光路が切りかえられるかにより、通過する分散補償手段の数が異なるので、補償される分散の量も異なってくる。
【０１８１】
図３５は、迂回路を作って、光信号が通過する分散補償手段の数や種類を変えてやる構成である。入力した光信号は、光スイッチ３５０によって次段の分散補償手段を迂回するか通過するかが切り換えられる。直列に接続されている分散補償手段のそれぞれの前段には、光スイッチ３５０が設けられており、各光スイッチの次段の分散補償手段を光信号に通過させるか否かが決定できるようになっている。同図の構成の場合には、迂回路が形成されているため、後段に設けられている分散補償手段に光信号を通過させるのに、前段の分散補償手段を通過させる必要がないので、分散補償手段によって補償する分散補償量の大小をより自由に設定できる。
【０１８２】
図３６は、図３４の変形例である。各分散補償手段の後段には、光カプラ３６２が設けられており、光信号が分岐されるようになっている。この構成によれば、同構成で可能な分散補償量の種類を受けた全ての光信号が、それぞれの光スイッチ３６０まで送られてきており、光スイッチ３６０の内１つを開いてやることにより、最も良く分散補償された光信号を光スイッチまたは光カプラ３６１に送ることができる。光スイッチまたは光カプラ３６１からは、このようにして選択された最も良く分散補償された光信号を送出することができる。ただし、この構成では、光信号が光スイッチまたは光カプラ３６１に送られるか否かに関わらず、光カプラ３６２によって分岐されてしまうので、後段の分散補償手段に入力される光信号ほどパワーが小さくなってしまうという性質がある。
【０１８３】
図３７は、図３６の更なる変形例である。各分散補償手段の後段には光カプラ３７０が設けられており、各分散補償手段によって分散補償された光信号が光スイッチ３７１に入力される。光スイッチはさまざまな分散補償を受けた光信号のうち最も良く分散補償された光信号を選択して出力する。この場合にも、光信号は、分散補償手段を順次通過するうちに、その後段の光カプラ３７０で分岐されてしまうことにより、パワーが小さくなってしまうという性質を持っている。
【０１８４】
図３８、３９は、分散補償と波形劣化特性について示した図である。
図３８は、１０Ｇｂｐｓで、８波多重した場合において、８０ｋｍを４スパン伝送したときの波形劣化を示している。伝送路（シングルモードファイバ；ＳＭＦ）への入力光パワーは１チャネル当たり平均で＋１０ｄＢｍ、送信局側でαパラメータ＝−１のプリチャープを行っており、送信局では分散補償ファイバを使用せず、中継器と受信局で同じ大きさの分散補償量を持つ分散補償ファイバで分散補償している。
【０１８５】
ＩＳＩ劣化とは符号間干渉による劣化量のことであり、信号の振幅方向の劣化を表している。ＩＳＩ劣化は、０％に近いほど良い。位相マージンは、光信号のオン／オフパターンの時間方向のずれの量など、光信号の位相方向の劣化量を表すものであり、１００％に近いほうが良い。
【０１８６】
今、光信号の劣化量の許容範囲をＩＳＩ劣化が１０％、位相マージンが７０％であるとする。同図の上から突出しているグラフのＩＳＩ劣化が１０％である部分で持つ幅が、いずれのチャネルに対してもほぼ１０００〜１２００ｐｓ／ｎｍ／ｕｎｉｔの範囲にあることが分かる。一方、同図の下から突出しているグラフの位相マージンが７０％である部分の幅が、いずれのチャネルに対してもほぼ１１５０〜１３００ｐｓ／ｎｍ／ｕｎｉｔの範囲であることが分かる。
【０１８７】
上記両者の範囲の重なった部分が、分散補償量のトレランスである。このトレランスが広いほうが良いのであるが、同図では、非常に狭いことが分かる。
図３９は、図３８の条件において、送信局で受信局と同じ量の分散補償をしており、中継器は送信局や受信局の分散補償量の２倍の分散を行っている。また、送信局では、送信局でαパラメータ＝＋１のプリチャープを行っている。
【０１８８】
同図ではトレランスの広がりがわかりにくいが、送信側で分散補償を行うとともに、αパラメータが正のプリチャープを行うことによって、分散トレランスを広くすることができる。
【０１８９】
これをわかりやすく示したのが図４０である。
図４０は、位相マージンが７０％以上である場合の分散トレランスを示した図である。
同図（ａ）は、送信側でαパラメータ＝＋１のプリチャープを行った場合を示し、同図（ｂ）は、送信側でαパラメータ＝−１のプリチャープを行った場合を示す。同図は、１０Ｇｂｐｓの伝送速度で、１６波波長多重し、４スパン伝送したものである。同図では、グラフの上方に位相マージンが７０％以上を満たす上限が示されており、グラフの下方に下限が示されている。この上限と下限の間が分散トレランスである。同図（ｂ）のように、送信側で負のプリチャープを行った場合には、上限と下限がほとんどくっついてしまい、トレランスがほとんどないことが示されている。これに対し、同図（ａ）のように、送信側で正のプリチャープを行った場合には、上限と下限に幅があり、分散トレランスが大きく取れることが分かる。分散トレランスが大きいということは、中継器（インラインアンプ）の分散補償量を一定に保っていても、伝送路のスパンの長さの変化によらず同じ伝送特性で光信号を伝送することができることを示している。これは、光信号の分岐、挿入や修復時の割入れ等によって、伝送路のスパン長が変わってしまったり、伝送路劣化により伝送路の長さは同じでも光信号の感じる光路長が長くなってしまったりした場合にもインラインアンプの分散補償量を変えずに済む許容量が大きいということであり、実際のシステムを構築する上で有利になる。
【０１９０】
以下に、ＯＡＤＭ装置を使ってネットワークを構築する際に必要とされる冗長構成（パスプロテクション）の構成例を説明する。
図４１は、２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示した図である。
【０１９１】
同図では、３２波を多重する波長分割多重システムを前提に説明する。ＢＬＳＲでは、２ファイバで上り伝送路と下り伝送路の冗長化を行うため、波長チャネルの半分を現用（Work）、残り半分を予備（Protection）として使用する。例えば、同図では、西から東への通信には、波長λ１〜λ１６を現用として使用し、東から西への通信には、波長λ１７〜λ３２を現用として使用している。
【０１９２】
正常時は、西から来た光信号は、１×２カプラ４１０から光ループバックスイッチ４１１を通り、波長λ１〜λ１６までを現用として使用している波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２に入力される。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２から出力される光信号は、光ループバックスイッチ４１３を通って１×２カプラ４１４を介して伝送路に送出される。同様に、東から西に光信号を送信する場合には、１×２カプラ４１９から光ループバックスイッチ４１８を介して波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７に入力される。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７では、波長λ１７〜λ３２を現用として使用している。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７から送出される光信号は、光ループバックスイッチ４１６を介して、１×２カプラ４１５を通って、西側に送出される。なお、波長λ１〜λ１６と波長λ１７〜λ３２は、それぞれ同じ情報を常に運んでいる。
【０１９３】
ここで、図４２に示すように西側にケーブル切断が起こり、西側へ光信号を送信できない、あるいは、西側から光信号を受信できなくなったとすると、東側から送られてくる波長λ１〜λ１６の予備回線が波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２の現用装置により処理され、波長λ１７〜λ３２の現用回線が波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７の現用装置により処理されるようになる。すなわち、東側から送られてきた光信号は、１×２カプラ４１９で光ループバックスイッチ４１８に送られると共に、光ループバックスイッチ４１１にも送られている。光ループバックスイッチ４１１は、西側からのパスを切断し、１×２カプラ４１９からの光信号を波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２に送信するようにする。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２は、波長λ１〜λ１６の光信号を現用の装置で処理し、光ループバックスイッチ４１３と１×２カプラ４１４を介して東側へ送出する。１×２カプラ４１９からのもう一方の光信号は、光ループバックスイッチ４１８を介して波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７に入力され、波長λ１７〜λ３２までを現用装置で処理して、出力する。波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４１６で光路が切り換えられ、１×２カプラ４１４から東側へ送出される。
【０１９４】
図４３に示すように、東側にケーブル切断が生じた場合は、上記説明と同じであって、ただし、光ループバックスイッチ４１８が上記説明の光ループバックスイッチ４１１の動作をし、光ループバックスイッチ４１３が上記説明の光ループバックスイッチ４１６の動作をするようになる。
【０１９５】
同図のように、波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１２で現用として使う波長と予備として使う波長とを波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４１７では、現用と予備を入れ換えて使用することにより、ケーブル切断が生じて、光信号の折り返しが必要になった場合に、光信号の波長変換を行う必要がなくなる。従って、装置の構成を簡単化でき、コストの低減に寄与するところが大きい。
【０１９６】
同図のような装置構成は、ＢＬＳＲ（Bidirectional Line Switch Ring ）という名前が示すように、リング状のネットワーク（図４４、４５参照）において採用される。
図４４は、正常時のリングネットワークを示す。ＯＡＤＭノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図４１にて説明したＯＡＤＭノードと同一の状態にある。図４５はＯＡＤＭノードＡの西側で光ケーブル断が生じた場合のリングネットワークの構成を示す図である。この場合ＯＡＤＭノードＡでは、図４２のようにループバックスイッチ４１１、４１６が切り替わる。また、ＯＡＤＭノードＤでは、図４３に示すようにループバックスイッチ４１３、４１８が切り替わる。
【０１９７】
図４６は、４ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示す図である。
４ファイバＢＬＳＲにおいては、波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部も２重化されており、西側から東側へ向かう回線には、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３と予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４が設けられ、東側から西側へ向かう回線には、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１と予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３２が設けられている。また、４ファイバＢＬＳＲにおいては、伝送路も現用と予備が設けられており、例えば、３２波のチャネルを現用と予備に分ける必要はなく、３２波すべてを現用として使用することができる。
【０１９８】
１＋１プロテクションにおいては、現用伝送路と予備伝送路に常に同じ情報が流されている。通常動作では、西側から入力された光信号は、光ループバックスイッチ４２６、４２７を通過し、光１＋１プロテクションスイッチ４２５に入力する。光１＋１プロテクションスイッチ４２５では、現用回線と予備回線の切り替えを行う。一般に、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３には、ＳＮ比の良い回線の光信号が入力される。光１＋１プロテクションスイッチ４２５から出力された光信号は、それぞれ現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３あるいは予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４に入力され、処理された後、光１＋１プロテクションスイッチ４２２に入力される。光１＋１プロテクションスイッチ４２２では、現用と予備の切り替えが行われ、出力された光信号は、光ループバックスイッチ４２０、４２１を介して東側へ送出される。
【０１９９】
東側から西側へ送られる光信号は、光ループバックスイッチ４３４、４３５及び光１＋１プロテクションスイッチ４３３を介して、それぞれ現用波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１及び予備波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３２に入力されて、処理される。現用及び予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１、４３２から出力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４３０、光ループバックスイッチ４２８、４２９を介して西側へ送出される。
【０２００】
図４６のＯＡＤＭノードによりリングネットワークを構成した場合の例を図４７に示す。
図４６のノードの西側のケーブルがすべて切断などにより使用できなくなった場合には、このノードで折り返し転送が行われる。東側の現用回線から入力した光信号は、そのまま現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１に入力される。現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１から出力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチを介して光ループバックスイッチ４２８に入力されるが、西側へは送信されず、光ループバックスイッチ４２１へ転送され、予備回線を使って東側へ送信される。一方、東側の予備回線から入力された光信号は、西側のケーブル切断等により、光ループバックスイッチ４３５によって、光ループバックスイッチ４２６に転送される。光ループバックスイッチ４２６は、転送されてきた光信号を光１＋１プロテクションスイッチ４２５を介して現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３に入力する。この光信号が現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３から出力されると、光１＋１プロテクションスイッチ４２２、光ループバックスイッチ４２０を介して東側へ現用回線を使って送信される。
【０２０１】
図４８のＯＡＤＭノードＡの動作が以上の説明に対応する。
東側のケーブルがすべて使えなくなった場合は、上記説明と同様であって、ただし、光ループバックスイッチ４２８の動作を光ループバックスイッチ４２０が、光ループバックスイッチ４３５と４２６の動作を光ループバックスイッチ４２７と４３４が行う。
【０２０２】
図４８のＯＡＤＭノードＤの動作が以上の説明に対応する。
４ファイバＢＬＳＲでは、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の故障と伝送路の切断が同時に起きても対応することができる。例えば、図４９に示すように、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２３が故障し、西側へ向かう現用回線が同時に切断されたとする。
【０２０３】
このときは、東側の現用回線から入力された光信号は、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４３１を介して光１＋１プロテクションスイッチ４３０でパスが予備側に切り換えられ、光ループバックスイッチ４２９を介して西側へ送出される。一方、西側の現用回線から入力された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４２５で予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４に送られる。予備の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部４２４から送出された光信号は、光１＋１プロテクションスイッチ４２２によって、光ループバックスイッチ４２０に送られ、現用回線を使って、東側へ送出される。
【０２０４】
このように、伝送路の現用回線が使えなくなった、あるいは、現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部が使えなくなった場合には、光１＋１プロテクションスイッチ４３０が現用と予備を切り替えて障害を克服する。
【０２０５】
図５０は、１つのファイバで両方向伝送を行うシステムにおける２ファイバＢＬＳＲのノード構成である。
同図の構成では、現用回線の東側から入力した光信号は、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０で分岐され、光ループバックスイッチ４４２を介して現用波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部のうち、波長λ１７〜λ３２を扱う（波長多重数を３２と仮定している）装置４４４に入力する。ここで、ＢＤ−ＷＤＭカプラとは、Bi-Directional−ＷＤＭカプラという意味である。装置４４４から出力された光信号は光ループバックスイッチ４４６を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４７に入力され、現用回線を使用して西側に送出される。一方、現用回線を介して西側から入力した波長λ１〜λ１６の光信号は、光ループバックスイッチ４４５を介して現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の内、波長λ１〜λ１６を扱う装置４４３に入力される。装置４４３から出力される光信号は、光ループバックスイッチ４４１を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０で西向きの光信号と合波されて現用回線を東向きに伝送される。
【０２０６】
このように、１つのファイバで両方向伝送を行う場合は、互いに逆方向に伝播する光信号の干渉が大きくならないように、異なる波長を使うようにする。例えば、同図では、西から東へ向かう信号を波長λ１〜λ１６とし、東から西に向かう信号を波長λ１７〜λ３２としている。
【０２０７】
通常時における予備側の動作は、現用側の動作と同じであるが、使用される波長が異なっている。すなわち、西から東へ向かう光信号の波長はλ１７〜λ３２であり、東から西へ向かう光信号の波長はλ１〜λ１６となっている。
【０２０８】
ここで、図５１に示すようにＯＡＤＭノードの西側の伝送路が現用も予備も使用できなくなったとする。すると、波長λ１〜λ１６の光信号は、東側から予備回線を使って、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４８に入力され、光ループバックスイッチ４５０を介して光ループバックスイッチ４４５に転送される。光ループバックスイッチ４４５は、転送された光信号を現用の波長Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部の波長λ１〜λ１６を処理する装置４４３に入力する。装置４４３から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４４１を介してＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０に入力され、東側へ現用回線を使用して伝送される。
【０２０９】
一方、東側から現用回線を使ってＢＤ−ＷＤＭカプラ４４０に入力した、波長λ１７〜λ３２までの光信号は、光ループバックスイッチ４４２を介して装置４４４に入力され、処理される。装置４４４から出力された光信号は、光ループバックスイッチ４４６で、光ループバックスイッチ４４９に転送され、ＢＤ−ＷＤＭカプラ４４８を介して、予備回線を使って東側へ送出される。
【０２１０】
また、図５２に示すようにＯＡＤＭノードの東側の伝送路が現用、予備共に使えなくなった場合には、上記と動作は同じであるが、光ループバックスイッチ４５０の動作を光ループバックスイッチ４５３が行い、光ループバックスイッチ４４６と４４９の動作を光ループバックスイッチ４４１と４５３が行う。
【０２１１】
図５３は、図５０のＯＡＤＭノードを用いてリングネットワークを構成した場合の図である。また、図５４は、ＯＡＤＭノードＡの西側でケーブル断が生じた場合の例を示す図である。この場合、ＯＡＤＭノードＡでは、図５１と同様にループバックスイッチ４４５、４４６、４４９、４５０が動作し、またＯＡＤＭノードＤでは図５２と同様に、ループバックスイッチ４４１、４４２、４５３、４５４が動作する。
【０２１２】
なお、図４１〜図５３において説明したλ１〜λ３２の光信号は、北米ＳＯＮＥＴ ＯＣ−１９２又はＯＣ−４８、ＯＣ−１２等に対応したフレーム構成を有する。
図５５は、光１＋１プロテクションスイッチの構成例を示した図である。
【０２１３】
ＯＡＤＭノードは光１＋１プロテクションスイッチによって冗長化がなされているが、光１＋１プロテクションスイッチが故障した場合には、冗長化が機能しなくなるので、光１＋１プロテクションスイッチそのものも冗長化しておくのが好ましい。
【０２１４】
入力側から入力された光信号は、２×１カプラ４６０、４６１によってそれぞれ２分岐され、ゲートスイッチ４６２〜４６５に入力される。ゲートスイッチ４６２〜４６５を通過した光信号は、２×１カプラ４６６、４６７から出力側に出力される。２×１カプラ４６６と４６７の内、いずれかが故障した場合には、ゲートスイッチ４６２、４６３か、ゲートスイッチ４６４、４６５のいずれかを開いた状態にし、もう一方を閉じて、光信号を送り出すようにする。また、２×１カプラ４６０、４６１のいずれか一方が故障した場合には、ゲートスイッチ４６２、４６４か、ゲートスイッチ４６３、４６５のいずれかを開いた状態にし、もう一方を閉じて、光信号を送出するようにする。
【０２１５】
このように、ゲートスイッチ４６２〜４６５を切り替えることによって、２×１カプラ４６０、４６１、４６６、４６７のいずれかが故障しても対応することができる。
図５６は、光伝送路において、再生器をどのように挿入するかに関する考え方を説明する図である。
【０２１６】
同図（ａ）に示されるように、光伝送路には、光アンプ４７０−１〜４７０−４が設けられ、これら光アンプ４７０−１〜４７０−４を所定数中継した後再生器４７１で光信号の再生を行う。
【０２１７】
同図（ｂ）には、光アンプ４７０−１〜４７０−４を中継される間の光信号のレベルの変化とＳＮ光の劣化の様子を示している。同図（ｂ）に示されるように、光信号のレベルは光アンプ４７０−１〜４７０−４でそれぞれ増幅され、伝送路を伝播するに従って減衰するということを繰り返している。従って、光信号のレベルのみに着目すれば、伝送路に適当な間隔で光アンプを配置しておけばよい。しかし、同図（ｂ）のＳＮ比のグラフに示されるように、光アンプでは、光信号にＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）というノイズが積み重ねられていくので、ＳＮ比は徐々に悪化していく。ＳＮ比の劣化は、劣化すればするほど悪化の仕方か小さくなっていくが、そのような状態になると光信号の情報を正確に読み取ることができなくなってしまう。従って、ＳＮ比が悪くなりきらない内に、再生器４７１を使って光信号の再生を行わなくてはならない。再生器４７１は、受信した波長多重された光信号を各波長に分波し、各波長毎に光受信器ＯＲで光受信し、３Ｒ処理を行って電気信号を生成し、この電気信号で光送信器ＯＳで光信号に変換して送出する。各波長毎に再生された光信号は互いに合波されて波長多重光信号として伝送路に再び送出される。
【０２１８】
このような再生器４７１を設ける方法は、直線型のネットワークでは、所定数の光アンプを通過したら、そこに再生器４７１を設けるようにすればよいが、リングネットワークであって、しかも冗長化がなされている場合には、予備のパスが使用された場合においても、所定数の光アンプを通過したら再生器を設けるように、再生器の配置を最適化する必要がある。一般に、５つ光アンプを通過した後、再生器を入れるとすると、予備のパスを使用した場合には上手く行かない場合が生じる。従って、５つの以下の光アンプ、例えば、３つを通過したら再生器を入れるようにする。これによれば、早めに光信号を再生することになり、また、高価で構成の複雑な再生器をより多くネットワークに組み込むことになるが、これは、ネットワークのパフォーマンスとコストを鑑みて最適化されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の基本的原理を示す図である。
【図２】実際のＡＯＴＦを使用してＯＡＤＭ装置を構成する場合の基本的構成例のブロック図である。
【図３】ＡＯＴＦを使ったブロードキャスト対応のＯＡＤＭ装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＯＡＤＭ装置内のＡＯＴＦ及び伝送路の冗長構成を示す原理的図である。
【図５】ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図（その１）である。
【図６】ＡＯＴＦを使用したＯＡＤＭ装置の具体的構成の第１の例を示す図（その２）である。
【図７】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図（その１）である。
【図８】ＡＯＴＦを用いたＯＡＤＭ装置の具体的な構成の第２の例を示す図（その２）である。
【図９】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例を示す図（その１）である。
【図１０】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第３の例を示す図（その２）である。
【図１１】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図（その１）である。
【図１２】ＡＯＴＦを使ったＯＡＤＭ装置の具体的構成の第４の例を示す図（その２）である。
【図１３】アド光信号を生成するための光を供給するために使用されるレーザバンクの構成及び概念を説明する図である。
【図１４】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その１）である。
【図１５】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その２）である。
【図１６】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その３）である。
【図１７】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その４）である。
【図１８】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その５）である。
【図１９】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その６）である。
【図２０】ＯＡＤＭ装置におけるドロップ用ＡＯＴＦの制御方法を説明する図（その７）である。
【図２１】ＡＯＴＦの構成を示す図である。
【図２２】図２１のＡＯＴＦの透過特性を示した図である。
【図２３】図２１のＡＯＴＦを３段モノリシックに基板上に構成し、同一周波数のＳＡＷで波長選択した場合の波長選択特性である。
【図２４】ＡＯＴＦの温度依存性に対する対応技術を説明する図である。
【図２５】共振器の温度依存性を示す図である。
【図２６】３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図（その１）である。
【図２７】３段構成のＡＯＴＦの選択特性の揺らぎと揺らぎ防止対策を説明する図（その２）である。
【図２８】ＡＯＴＦ駆動回路の概略構成を示す第１の例を示す図である。
【図２９】ＡＯＴＦの駆動回路の概略構成を示す第２の例を示す図である。
【図３０】ＯＡＤＭ装置を含むＯＡＤＭシステムのシステム設計を説明する図である。
【図３１】ＯＡＤＭ装置部分の分散補償のための構成を示す図である。
【図３２】送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図（その１）である。
【図３３】送信部、受信部、及びＯＡＤＭ装置のアド側、ドロップ側に設けられる分散補償手段の構成例を示す図（その２）である。
【図３４】分散補償するための構成の変形例を示した図（その１）である。
【図３５】分散補償するための構成の変形例を示した図（その２）である。
【図３６】分散補償するための構成の変形例を示した図（その３）である。
【図３７】分散補償するための構成の変形例を示した図（その４）である。
【図３８】分散補償と波形劣化特性について示した図（その１）である。
【図３９】分散補償と波形劣化特性について示した図（その２）である。
【図４０】位相マージンが７０％以上である場合の分散トレランスを示した図である。
【図４１】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示した図である。
【図４２】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードのプロテクションパスを説明する図（その１）である。
【図４３】２ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードのプロテクションパスを説明する図（その２）である。
【図４４】ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図４５】ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図４６】４ファイバＢＬＳＲのＯＡＤＭノードの構成を示す図である。
【図４７】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図４８】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図４９】ＯＡＤＭノードを備えた４ファイバＢＬＳＲネットワークのノード障害・光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図５０】１つのファイバで両方向伝送を行うシステムにおける２ファイバＢＬＳＲのノード構成である。
【図５１】２ファイバＢＬＳＲネットワークに双方向ＯＡＤＭノードを適用した場合のプロテクションパスを説明する図（その１）である。
【図５２】２ファイバＢＬＳＲネットワークに双方向ＯＡＤＭノードを適用した場合のプロテクションパスを説明する図（その２）である。
【図５３】双方向ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの正常時の構成を説明する図である。
【図５４】双方向ＯＡＤＭノードを備えた２ファイバＢＬＳＲネットワークの光ケーブル断線時の構成を説明する図である。
【図５５】光１＋１プロテクションスイッチの構成例を示した図である。
【図５６】光伝送路において、再生器をどのように挿入するかに関する考え方を説明する図である。
【図５７】光スイッチを用いた光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ）装置の構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１０、１３、１４、３１、３２、４２、４３、１４０、１４３、１８０、１８２、１９６、２００ ＡＯＴＦ
１１、１２ ８×１カプラ
１５、２０、２１、３０、３４、４０、４５、１３６、１３７ 光アンプ
１６、５０、１９７ （光）変調器
１７ 電気ＡＤＭ
１８ ８×８カプラ
１９、１３９ レーザダイオード
３３、３５、３６、４１、４４、４６、４７、１４２、１８１、１９０、１９１、１９４、１９５、１９９、２０１ 光カプラ
３７、４８、４９ 波長選択フィルタ（ＡＯＴＦ）
６０〜６３ １×２スイッチ
１３０、２０２ レーザバンク
１３１ 分配器
１３２ チューナブルフィルタ
１３３、１９２ （光）スペクトルモニタ
１３５ 外部変調器
１３８ 合波器
１４１ ＲＦ信号発振器
１４４、１８４ 光受信器
１８３ １０：１光カプラ
１８５、１９８ フォトダイオード（ＰＤ）
１８６、２０３ トラッキング回路
１９３ ＯＡＤＭ装置制御ＣＰＵ
２０４ １×４光スイッチ
２４０ 発振回路
２４１ 周波数カウンタ
２４２ 駆動回路
３４０、３６１ 光スイッチまたは光カプラ
３４１、３５０、３６０、３７１ 光スイッチ
３６２、３７０ 光カプラ
４１０、４１４、４１５、４１９ １×２カプラ
４１１、４１３、４１６、４１８、４２０、４２１、４２６、４２７、４２８、４２９、４３４、４３５、４４１、４４２、４４５、４４６、４４９、４５０、４５３、４５４ 光ループバックスイッチ
４１２、４１７ ＯＡＤＭ装置
４２２、４２５、４３０、４３３ 光１＋１プロテクションスイッチ
４２３、４３１、４４３、４４４ ＯＡＤＭ装置（現用）
４２４、４３２、４５１、４５２ ＯＡＤＭ装置（予備）
４４０、４４７、４４８、４５５ ＢＤ−ＷＤＭカプラ
４６０、４６１、４６６、４６７ ２×１カプラ
４６２〜４６５ ゲートスイッチ
４７０−１〜４７０−４ 光アンプ
４７１ 再生器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＤＭ光通信システムにおいて、分岐及び挿入すべき光信号を分岐・挿入する光伝送装置から分岐した光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局であって、
所定の波長の光信号を、所望の数だけ合波し、挿入すべき光信号として前記光伝送装置へ伝送する光合波器を備えることを特徴とする光端局。
【請求項２】
前記光合波器の後段に分散補償器を備え、伝送路の分散を最適に補償することを特徴とする請求項１に記載の光端局。
【請求項３】
伝送に用いるすべての信号波長に対応する複数の光源を備え、該複数の光源の出力光を合波する合波器と、
該合波器による損失を補償する光増幅器と、
伝送に用いる最大の信号波長数を最大とする所望の数まで光を分波する分波器と、
該分波器により分波されたそれぞれの光について、所定の光波長を選択する光可変フィルタと、
該選択された光に変調信号を印加することで任意数任意波長の光信号を生成し、前記光伝送装置に挿入すべき光信号として伝送する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光端局。
【請求項４】
伝送路から伝送されてきた波長多重光信号のうち、所定の波長の光信号を分岐し、対応する波長の光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局とからなる光伝送システムにおいて、
該光伝送装置で分岐された光信号を必要に応じて増幅する光増幅器と、
該光信号を所望の数までパワー分岐する光分波器と、
該光分波器の出力のそれぞれに光フィルタとを備え、
前記光端局は所定の光波長の信号を選択して受信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
前記分波器の出力のそれぞれに備える光フィルタを、選択波長を可変とすることのできる可変光フィルタとし、前記光端局で任意の波長の光信号を選択して受信することを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
【請求項６】
分波器の出力に備える可変光フィルタとして、１個のＡＯＴＦ、もしくは該ＡＯＴＦを複数段にカスケード接続したものを使用したことを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記光伝送装置において、伝送路への出力ポートにモニタ用の分岐ポートを設け、光信号の有無・波長・パワーを監視すると同時に、所望の波長の光信号を分岐するための波長選択フィルタへの制御信号の印加パワーを調整し、及び、光端局での挿入すべき光信号を増幅する光増幅器の出力パワーを調整する制御手段を有し、
前記制御手段は、モニタしている光信号の内の最小の信号パワーを有する波長の光信号のパワーに他の波長の光信号のパワーを一致させるように制御することによりそれぞれの光信号の伝送路出力パワーをほぼ一定に保つことを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
【請求項１】
ＷＤＭ光通信システムにおいて、分岐及び挿入すべき光信号を分岐・挿入する光伝送装置から分岐した光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局であって、
所定の波長の光信号を、所望の数だけ合波し、挿入すべき光信号として前記光伝送装置へ伝送する光合波器を備えることを特徴とする光端局。
【請求項２】
前記光合波器の後段に分散補償器を備え、伝送路の分散を最適に補償することを特徴とする請求項１に記載の光端局。
【請求項３】
伝送に用いるすべての信号波長に対応する複数の光源を備え、該複数の光源の出力光を合波する合波器と、
該合波器による損失を補償する光増幅器と、
伝送に用いる最大の信号波長数を最大とする所望の数まで光を分波する分波器と、
該分波器により分波されたそれぞれの光について、所定の光波長を選択する光可変フィルタと、
該選択された光に変調信号を印加することで任意数任意波長の光信号を生成し、前記光伝送装置に挿入すべき光信号として伝送する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光端局。
【請求項４】
伝送路から伝送されてきた波長多重光信号のうち、所定の波長の光信号を分岐し、対応する波長の光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局とからなる光伝送システムにおいて、
該光伝送装置で分岐された光信号を必要に応じて増幅する光増幅器と、
該光信号を所望の数までパワー分岐する光分波器と、
該光分波器の出力のそれぞれに光フィルタとを備え、
前記光端局は所定の光波長の信号を選択して受信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
前記分波器の出力のそれぞれに備える光フィルタを、選択波長を可変とすることのできる可変光フィルタとし、前記光端局で任意の波長の光信号を選択して受信することを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
【請求項６】
分波器の出力に備える可変光フィルタとして、１個のＡＯＴＦ、もしくは該ＡＯＴＦを複数段にカスケード接続したものを使用したことを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記光伝送装置において、伝送路への出力ポートにモニタ用の分岐ポートを設け、光信号の有無・波長・パワーを監視すると同時に、所望の波長の光信号を分岐するための波長選択フィルタへの制御信号の印加パワーを調整し、及び、光端局での挿入すべき光信号を増幅する光増幅器の出力パワーを調整する制御手段を有し、
前記制御手段は、モニタしている光信号の内の最小の信号パワーを有する波長の光信号のパワーに他の波長の光信号のパワーを一致させるように制御することによりそれぞれの光信号の伝送路出力パワーをほぼ一定に保つことを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【公開番号】特開２００８−１０４２０４（Ｐ２００８−１０４２０４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８０２１６（Ｐ２００７−２８０２１６）
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【分割の表示】特願２００４−１６２３９２（Ｐ２００４−１６２３９２）の分割
【原出願日】平成１０年４月２日（１９９８．４．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【分割の表示】特願２００４−１６２３９２（Ｐ２００４−１６２３９２）の分割
【原出願日】平成１０年４月２日（１９９８．４．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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