JP5340368B2

JP5340368B2 - 光中継装置

Info

Publication number: JP5340368B2
Application number: JP2011257328A
Authority: JP
Inventors: 悦史山崎; 篤高田; 雅生遊部; 一茂米永; 史一犬塚; 明夫佐原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP2012050143A

Description

本発明は、光伝送ネットワークにおいて光信号の中継を行う技術に関するものである。

データ通信需要の増大に伴い、大容量のトラフィックを伝送できる波長分割多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。そのような光伝送ネットワークの中で、アクセス系のトラフィックを収容し、都市内でのトラフィック転送やコアネットワークとの間の橋渡しをするメトロネットワークは、図１に示すように、リングネットワークを構成し、これらが互いに接続された構成をとるのが一般的である。

図１に示すようなリング間を接続する光中継装置においては、経済的にネットワークを構築する観点から、光信号をできるだけ光信号のままリング間で受け渡すことが望まれている。

Y. Nishida, H. Miyazawa, M. Asobe, O. Tadanaga, E. Kubota, and H. Suzuki, "Efficient parametric wavelength conversion using direct-bonded QPM-ZnO-doped LiNbO3 ridge waveguide," in Proc. CLEO2004, San Francisco, U.S.A., May 2004, paper CFA4 : J. Yamawaku, H. Takara, T. Ohara, K. Sato, A. Takada, T. Morioka, O. Tadanaga, H. Miyazawa, and M. Asobe, "Inter-band wavelength conversion of 25 GHz-spaced 1.03 Tbit/s (103 x 10 Gbit/s) DWDM signals with small guard and low crosstalk in PPLN waveguide," in Proc. CLEO2003, Baltimore, U.S.A., Jun. 2003, paper CThPDB2 Asobe, M.; Tadanaga, O.; Miyazawa, H.; Nishida, Y.; Suzuki, H.; "Multiple quasi-phase-matched device using continuous phase modulation of /spl chi//sup (2)/ grating and its application to variable wavelength conversion", Quantum Electronics, IEEE Journal of Volume 41, Issue 12, Dec. 2005 Page(s):1540 - 1547

図１に示すようなリングネットワークにおいて、基本的に各リング内では独自に波長を割り当ててパスの設定を行っているため、例えば、リング１とリング２を跨ってパスを設定する場合において、リング１ではλ１が空いていたので当該パスにλ１の波長を割り当てたとしても、リング２でλ１が空いているとは限らず、その場合、リング２においてλ１を使用することはできない。つまり、リング１とリング２を跨って同じ波長のパスを設定する場合、利用できる波長数が限られたものになってしまう。そこで、リング間接続を行う光中継装置において、波長変換機能を備えることが望ましい。

また、対象の信号光がリングネットワークを跨らない場合であっても、ネットワーク内の他の方路から、もしくはADDのための入力ポートから対象の信号光と同一波長が入力された場合、波長の衝突が発生する。この場合、対象の信号光の波長を変換することで、その波長を空き波長へ変換して、信号光をリングネットワーク内に収容することが可能になる。このことは、リングネットワークのみならず、メッシュネットワークにも該当する。

波長変換機能として、単一デバイスで、複数波長を同時に波長変換できるデバイスを使用した波長変換装置を用いることが考えられる。このような波長変換装置としては、QPM-LN（Quasi-phase matching LiNbO3）導波路、高非線形光ファイバ等を用いた装置がある。図２に示すように、これらの波長変換装置で使用されるデバイスは、信号光（一般に多波長光）と励起光を入力すると、信号光の波長を励起光の波長を中心に折り返した波長の光を変換光として出力する特性をもっている（非特許文献１〜３）。

ここで、光中継装置の構成の一例を図３に示す。図３は、リング１上を伝送される信号光をリング２にアドすることによりリング１からリング２へのリング間接続を行うための構成例を示している。

図３に示すように、この光中継装置１０は、光カプラー１１、分波器（AWG（Arrayed-waveguide-grating）等）１２、波長変換処理部１３、合波器（AWG等）１４、光カプラー１５を備えている。分波器１２は、波長多重された信号光を波長分離し、各波長の信号光を各出力ポートから出力する機能を有する。分波器１２において、各波長の信号光は、それぞれ予め決められた出力ポートから出力される。合波器１４は、各入力ポートから入力される各波長の信号光を波長多重して出力する機能を有する。波長変換処理部１３は、分波器１２における対応する出力ポートから出力された信号光に対する波長変換処理を行う機能部である。

図３に示す構成において、リング１を伝送される波長多重された信号光が光カプラー１１により分岐され、分波器１２に入力される。分波器１２において信号光が波長分離され、リング２に挿入される波長の信号光がそれぞれ波長変換処理部１３に入力される。そして、各波長変換処理部１３は、波長変換処理を行って、各波長の信号光を合波器１４に出力し、合波器１４は各波長の信号光を波長合成し、リング２に出力する。

図３に示す構成では、分波器１２の出力ポートと波長との対応が固定されているため、各波長に対応する出力ポートに個別にその（入力）波長用の波長変換処理部１３を備える必要がある。また、上述したように、波長リソースの有効利用の観点から、例えばリング１とリング２に跨るパスを設定する場合において、リング１とリング２のそれぞれで空いている波長を任意に当該パスに割り当てることができる必要がある。つまり、リング間接続装置１０における各波長変換処理部１３は、入力される信号光の波長に対する変換先の波長を、リング２で使用される波長の中から任意に選択できる構成である必要がある。

図４に、光中継装置１０を、リング１内で光中継を行う装置として使用する例を示す。図４に示すように、リング１を伝送される波長多重された信号光が光カプラ１１により分岐され、分波器１２に入力される。分波器１２において信号光が波長分離され、リング１に再び挿入される波長の信号光がそれぞれ波長変換処理部１３に入力される。そして、各波長変換処理部１３は、波長変換処理を行って、各波長の信号光を合波器１４に出力し、合波器１４は各波長の信号光を波長合成し、リング１に出力する。また、ここでは同一ネットワーク内の他の方路からの信号光、もしくはADDされた信号光も合波されて、リング１に収容される。

図４に示す構成でも、分波器１２の出力ポートと波長との対応が固定されているため、各波長に対応する出力ポートに個別にその（入力）波長用の波長変換処理部１３を備える必要がある。また、上述したように、波長リソースの有効利用の観点から、例えばリング１の信号光と、他方路から入力される信号光もしくはADDされる信号光のそれぞれで空いている波長を任意に割り当てることができる必要がある。つまり、光中継装置１０における各波長変換処理部１３は、入力される信号光の波長に対する変換先の波長を、他方路から入力される信号光もしくはADDされる信号光と衝突しない波長に任意に選択できる構成である必要がある。

このような観点から、図３、図４に示す光中継装置１０の波長変換処理部１３の部分は、図５に示す構成を有する。図５に示すように、各波長変換処理部１３は、入力される信号光を所望の出力ポートに出力する光スイッチと、変換先の各波長に対応する各波長変換装置（QPM-LN導波路等を含む装置）を有する。このような構成を採用することにより、入力された各波長の信号光を、任意の波長に変換することが可能となる。しかしながら、図５に示すように、この構成では、入力側の波長の各々に対して、出力側の複数の波長分の波長変換装置が必要になり装置構成が複雑になる。また、装置コストが非常に高くなってしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光伝送ネットワークにおいて用いられる波長変換機能を有する光中継装置を、簡易な構成で実現するための技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、光伝送ネットワークにおいて用いられる光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、２以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、信号光を受信する２以上の複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重した信号光を第２の光伝送ネットワークに出力する波長多重手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して波長変換処理を施し、波長変換処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの波長変換手段と、を備えたことを特徴とする光中継装置として構成される。

また、本発明は、光伝送ネットワークにおいて用いられる光中継装置であって、前記光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、２以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、信号光を受信する２以上の複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークに出力する波長多重手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して波長変換処理を施し、波長変換処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの波長変換手段と、を備えたことを特徴とする光中継装置として構成することもできる。

前記波長多重手段は、波長選択スイッチを用いて構成することができる。また、前記波長変換手段は、前記波長選択スイッチの出力ポートから出力された信号光を入力する入力ポートと、２以上の複数の出力ポートとを備え、当該信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた第１の波長選択スイッチと、信号光を受信する２以上の複数の入力ポートと、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重して前記波長多重手段の入力ポートに出力する第２の波長選択スイッチと、前記第１の波長選択スイッチの出力ポートと前記第２の波長選択スイッチの入力ポートとの間に接続される少なくとも１つの波長変換手段と、を備えた多重波長変換手段であることとしてもよい。

また、本発明は、光伝送ネットワークにおいて用いられる光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートとを含む２以上の複数の入力ポートと、２以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、信号光を受信する２以上の複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークに送出し、前記第２の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークに送出する波長多重手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して波長変換処理を施し、波長変換処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの波長変換手段と、を備え、前記波長選択スイッチの複数の出力ポートのうちの１つの出力ポートは、前記波長多重手段の複数の入力ポートのうちの１つの入力ポートに直結されており、前記第１の光伝送ネットワークから前記第２の光伝送ネットワークへ接続する場合の波長変換処理に用いる波長変換手段と、前記第２の光伝送ネットワークから前記第１の光伝送ネットワークへ接続する場合の波長変換処理に用いる波長変換手段とが共用されることを特徴とする光中継装置として構成することもできる。

また、本発明は、光伝送ネットワークにおいて用いられる光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポート及び第２の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートを含む２以上の複数の入力ポートと、前記第１の光伝送ネットワークに信号光を出力する出力ポート及び前記第２の光伝送ネットワークに信号光を出力する出力ポートを含む２以上の複数の出力ポートとを備え、各入力ポートから入力された信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長選択スイッチの入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して波長変換処理を施し、波長変換処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの波長変換手段と、を備えることを特徴とする光中継装置として構成してもよい。

上記各光中継装置において、前記波長変換手段は、入力された信号光の波長を励起光の波長を中心に折り返した波長の光を変換光として出力する装置を有することとしてもよい。また、前記装置は、周期反転構造を施した擬似位相整合二次光非線形媒質もしくは導波路、又は高非線形光ファイバを有することとしてもよい。

また、前記光中継装置は、２以上の複数の波長変換手段を備え、当該複数の波長変換手段は、異なる波長変換特性を有するQPM-LN導波路が集積されたアレイ型QPM-LN導波路を有することとしてもよい。また、上記各光中継装置において、前記波長変換手段は、入力信号光の１つの波長に対し、２以上の波長から１つの変換先の波長を選択可能なマルチQPM-LN導波路を有することとしてもよい。

本発明によれば、ネットワーク間接続を行う光中継装置における分波側に波長選択スイッチを備え、波長選択スイッチの出力ポートに波長変換手段を備えることとしたため、光伝送ネットワーク間を接続するための波長変換機能を有する光中継装置を簡易な構成で実現できる。また、単一のネットワークに閉じた場合であっても、他の方路、もしくはアドドロップ機能から対象の信号光と同一波長が入力された場合には波長の衝突回避のために波長変換機能が必要になり、この場合であっても波長変換機能を有する光中継装置を簡易な構成で実現できる。

リングネットワークを説明するための図である。波長変換装置の性質を説明するための図である。ネットワーク間を接続する光中継装置の構成の一例を示す図である。単一ネットワークにおいて波長変換処理を行う光中継装置の構成の一例を示す図である。光中継装置１０の波長変換処理部１３の部分を詳細に示す図である。波長変換装置の一例を示す図である。第１の実施の形態に係る光中継装置２０の構成図である。波長変換装置の複数波長に対する共有化を説明するための図である。波長変換装置による波長変換の例を示す図である。波長変換装置による波長変換の例を示す図である。第１の実施の形態に係る光中継装置３０の構成図である。第１の実施の形態に係る光中継装置４０の構成図である。第１の実施の形態に係る光中継装置５０の構成図である。第１の実施の形態に係る光中継装置６０の構成図である。本発明の実施の形態に係る光中継装置７０の構成図である。本発明の実施の形態に係る光中継装置８０の構成図である。第２の実施の形態に係る光中継装置９０の構成図である。第２の実施の形態に係る光中継装置１００の構成図である。第２の実施の形態に係る光中継装置１１０の構成図である。第３の実施の形態に係る光中継装置１２０の構成図である。第４の実施の形態に係る光中継装置１３０の構成図である。第５の実施の形態に係る光中継装置１４０の構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本明細書において、同一の機能を有する構成部には同一の参照符号を付与するものとする。

また、以下で説明する各実施の形態において使用する波長変換装置は、特に断らない限り、QPM-LN導波路、高非線形光ファイバ等の信号光の波長を励起光の波長を中心に折り返した波長の光を変換光として出力するデバイスを有する装置であるものとする。なお、波長変換装置は、波長変換装置を構成するデバイスの特性に応じた励起光源、励起光増幅器、励起光除去フィルタ等を含む。以下で説明する各光中継装置において、それらは図示されていないが、備えられているものとする。つまり、波長変換装置は、QPM-LN導波路、高非線形光ファイバ等のデバイスと、励起光源、励起光増幅器、励起光除去フィルタ等を含む。図６に、QPM-LN導波路１、励起光源２、励起光除去フィルタ３を有する波長変換装置の一例を示す。なお、本実施の形態では、周期反転構造を施した擬似位相整合二次光非線形媒質もしくは導波路の一例としてQPM-LN導波路を用いる例を説明しているが、周期反転構造を施した擬似位相整合二次光非線形媒質もしくは導波路であれば、その材料は問わない。

また、以下で説明する実施の形態においてリングネットワーク間の接続を対象とするものに関し、接続対象となるネットワークはリングネットワークに限らず、各種ネットワーク間の接続に適用できる。また、単一ネットワーク内で波長変換を行う実施の形態に関し、ネットワークの種類は特定のものに限定されない。

（第１の実施の形態）
図７に、本発明の第１の実施の形態に係る光中継装置２０の構成を示す。図７に示すように、この光中継装置２０は、リング１からリング２へ信号光をアドするものであり、１×N（１入力N出力、Ｎは２以上の整数）波長選択スイッチ（WSS：Wavelength Selective Switch）２１、所定数の波長変換装置２２、及びN×１（N入力１出力）波長選択スイッチ２３を有する。波長変換装置２２として、図７の例では波長変換装置２２−１〜２２−６の６つが備えられる。以下、各波長変換装置を区別しない場合、波長変換装置２２−１〜２２−６のそれぞれを波長変換装置２２と記述する。また、リング１、リング２は物理的にはそれぞれ光ファイバーからなり、これらを第１の光伝送ネットワーク、第２の光伝送ネットワークと称してもよい。

１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力ポートから信号光を入力し、Ｎ個の出力ポートのうちの任意の出力ポートから任意の波長の信号光を出力する機能を備えている。Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、Ｎ個の入力ポートから入力されたそれぞれの信号光から任意の波長を選択し、波長多重して出力ポートから出力する機能を備えている。なお、「任意の」とは、遠隔操作等で適宜設定できるという意味である。また、Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力と出力を逆にしたものに相当する。

図７に示すように、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１つはリング１に接続され、また、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つはN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに直結される。

波長変換装置２２は、リング１で使用する任意の波長を、リング２で使用する任意の波長に変換を行える分だけ備えられる。もちろん、リング間接続に使用する波長を特定の波長に限定する場合等においては、リング間接続に使用する波長に対応するだけの波長変換装置２２があればよい。

波長変換装置２２の性質上、複数波長を複数波長に変換できるとともに、１×N波長選択スイッチ２１において、任意の波長（複数でもよい）を任意の出力ポートに出力することができるため、リング１で使用する波長とリング２で使用する波長の全ての組み合わせの分だけ波長変換装置２２を備える必要はない。

例えば、リング１におけるλ１〜λ４の中の任意の波長を、リング２におけるλ１〜λ４の中の任意の波長に変換可能とする場合において、変換の組み合わせは、λ１＜−＞λ２（２通り、以下同様）、λ１＜−＞λ３、λ１＜−＞λ４、λ２＜−＞λ３、λ２＜−＞λ４、λ３＜−＞λ４の１２通りある。ここで、λ１−＞λ２の変換を行うことができる波長変換装置は、λ１＜−λ２の変換も行うことができる。他の組についても同様である。また、例えば、図８に示すようなλ_Ｐを励起光として使用する波長変換装置は、λ_Ｐを中心に波長変換するため、１つでλ１＜−＞λ４及びλ２＜−＞λ３の変換を行うことができる。そして、光中継装置２０において、λ１−＞λ４及びλ２−＞λ３の波長変換を行うとした場合に、１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、λ１の信号光とλ２の信号光の多重光を、上記λ_Ｐを励起光として使用する波長変換装置が接続された出力ポートに出力すればよい。

このように、本実施の形態では、複数波長に対して波長変換装置を共有化できる。また、１×Ｎ波長選択スイッチ２１が任意の波長を任意の出力ポートに出力することができるため、図５に示したような光スイッチを用いた複雑な構成を用いる必要がなくなる。

次に、光中継装置２０の動作を説明する。なお、図中には信号光の経路の一例が示されている。他の図でも同様である。

図７に示す構成において、リング１を図示する方向に伝送される信号光が１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力ポートから入力される。１×Ｎ波長選択スイッチ２１では、予めなされた設定により、リング２にアドする波長のうちの波長変換を要しない一部の波長の信号光をN×１波長選択スイッチ２３に直結された出力ポートから出力するとともに、リング２にアドする波長のうち、波長変換を要するものとして予め定めた波長（複数であり得る）の信号光を、その信号光に対する波長変換を行う波長変換装置２２が接続された出力ポートから出力する。

例えば、λ１をλ２に変換する場合を想定する。図９に示すように、波長変換装置２２−３が、λ１をλ２に変換する性質を有する場合に、１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、リング１の信号光のうち、λ１の信号光を波長変換装置２２−３が接続された出力ポートから出力する。また、λ３、λ４をそれぞれλ５、λ６に変換する必要がある場合を想定し、図１０に示すように、波長変換装置２２−６が、λ３、λ４をそれぞれλ５、λ６に変換する性質を有する場合に、１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、リング１の信号光のうち、λ３、λ４の信号光を波長変換装置２２−６が接続された出力ポートから出力する。

そして、Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１又は波長変換装置２２と接続された各入力ポートを含む全ての入力ポートから入力された信号光を波長多重し、出力ポートから出力し、リング２に送出する。

図３〜５に示した光中継装置では、分波器１２の出力ポートと、そこから出力される信号光の波長とが固定されているので、出力ポートから出力される各波長において、その波長を任意の波長に変換するための複雑な構成が必要であったが、波長選択スイッチを用いて任意の波長の信号光を任意の波長変換装置に出力することを可能とした本実施の形態では、図３〜５に示す光中継装置における複雑な構成を備える必要はなく、簡易な構成を実現でき、図３〜５に示す光中継装置に比べてコストを削減できる。

図１１は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例１を示す図である。図１１に示すように、この光中継装置３０は、リング１上に光カプラー３１を備え、１×N波長選択スイッチ２１の入力ポートが、光カプラー３１から分岐された信号光を入力する点が図７に示す構成と異なる。このような構成でも、上述した効果と同じ効果を得ることができる。

図１２は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例２を示す図である。図１２に示すように、この光中継装置４０は、図７に示す構成におけるN×１波長選択スイッチ２３を合波器（光カプラー等）４１に置き換えた構成に相当する。この構成においても、構成を簡易化できるという効果を奏する。ただし、光カプラーを用いるので、合波側の損失が図７に示す構成より大きくなる。

図１３は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例３を示す図である。図１３に示すように、この光中継装置５０は、リング１に接続される１×N波長選択スイッチ２１、リング２に接続されるN×１波長選択スイッチ２３に加えて、リング３に接続されるN×１波長選択スイッチ５１を有する。１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ２３間は、図７に示す構成と同様に接続される。つまり、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つの出力ポートがN×１波長選択スイッチ５１に直結されるとともに、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１又は複数の出力ポートが波長変換装置２２を介してN×１波長選択スイッチ２３と接続される。

また、１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ５１間も、１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ２３間と同様に接続される。つまり、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つの出力ポートがN×１波長選択スイッチ５１に直結されるとともに、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１又は複数の出力ポートが波長変換装置２２を介してN×１波長選択スイッチ５１と接続される。

図１３に示す構成では、リング１から複数リング（リング２、３）への波長変換を伴う接続を行うことができる。なお、リング２、３は、別々の複数のリングであってもよいし、１つのリングネットワークにおける双方向リングを構成するものであってもよい。また、リング２、３は、１つのリングにおける冗長構成（現用リングと予備リング）でもあり得る。

図１３に示す構成では、１×N波長選択スイッチ２１に入力される信号光の波長のうち、波長変換処理を要せずにリング２にアドされる波長の信号光が、N×１波長選択スイッチ２３の直結される出力ポートから出力され、波長変換処理を要する波長の信号光は、波長変換装置２２が接続された出力ポートから出力される。また、１×N波長選択スイッチ２１に入力される信号光の波長のうち、波長変換処理を要せずにリング３にアドされる波長の信号光が、N×１波長選択スイッチ５１に直結される出力ポートから出力され、波長変換処理を要する波長の信号光は、波長変換装置２２が接続された出力ポートから出力される。

図１４は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例４を示す図である。図１４に示す光中継装置６０の構成は、図１１に示す構成の１×N波長選択スイッチ２１におけるある出力ポートとN×１波長選択スイッチ２３におけるある入力ポート間に、１×N波長選択スイッチ６１、波長変換装置６２、及びN×１波長選択スイッチ６３からなる構成（多重波長変換機能部６４と呼ぶ）を配置したものである。

図１４に示す構成において、光カプラー３１から分岐されたリング１の信号光のうち、波長変換処理を要さない波長の信号光は、N×１波長選択スイッチ２３に直結される出力ポートから出力され、波長変換処理を要する波長の信号光は、波長変換装置２２が接続された出力ポート、及び多重波長変換機能部６４が接続された出力ポートから出力される。

多重波長変換機能部６４が接続された出力ポートから出力された信号光は、多重波長変換機能部６４における１×N波長選択スイッチ６１において適宜分離され、各波長の信号光は予め設定しておいた出力ポートから出力され、各波長変換装置６２における波長変換処理を経て、N×１波長選択スイッチ６３により多重されてN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに入力される。N×１波長選択スイッチ２３からは、リング１からの信号光と、リング２においてN×１波長選択スイッチ２３を通過する信号光とが多重された信号光が出力される。図１４に示す構成は、例えば、図１１における構成において、波長変換のために必要な波長変換装置の数の分だけ、１×N波長選択スイッチ２１、N×１波長選択スイッチ２３における出力／入力ポートを確保できない場合に適用することができる。

なお、図１４に示す構成は、図１１に示す構成をベースとしているが、図７に示す構成でも同様にして多重波長変換機能部６４を備えることができる。

（第２の実施の形態）
リング１とリング２を接続する場合、リング１からリング２への信号光のアドに加えて、リング２からリング１への信号光のアドも行われるのが一般的である。そのための構成の一例を図１５に示す。図１５に示す光中継装置７０は、本発明の実施の形態に係るものであり、第１の実施の形態で示したリング１からリング２への接続のための構成（図１１に示す変形例１）と同様の構成を、リング２からリング１への接続にも用いたものである。

図１５に示した光中継装置７０により、リング１からリング２への接続ができ、リング２からリング１への接続も行うことができるとともに、第１の実施の形態と同様に、簡易な構成で波長変換を行うことができるという効果を奏する。

ただし、図１５に示す構成では、４つの波長選択スイッチを備えなければならず、また、リング１用、リング２用のそれぞれで波長変換装置群を備えなければならない。図１５に示す構成に近いが、波長選択スイッチの数を減少させるという観点で、図１６に示す構成も考えられる。

図１６に示すように、この光中継装置８０は、図１５に示す分波側の２つの１×Ｎ波長選択スイッチをN×M（N入力M出力）波長選択スイッチ８１（この場合N＝２）に置き換えた構成である。この構成では、図１５に比べて波長選択スイッチの数が少なくて済むが、リング１用、リング２用のそれぞれで波長変換装置群を備えなければならないという点は図１５の構成と同じである。

以下、本実施の形態では、リング間での波長変換装置の共有を可能とし、リング間を双方向で接続する場合でも簡易な構成で光中継装置を実現することを可能とする技術について説明する。

図１７に、第２の実施の形態に係る光中継装置９０の構成図を示す。図１７に示すように、この光中継装置９０は、N×M（N入力M出力、Ｎ、Ｍは２以上の整数）の波長選択スイッチ８１と、M×N（M入力N出力）の波長選択スイッチ８３とを備え、N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３との間に波長変換装置８２−１〜８２−６を接続した構成を有している。以下、各波長変換装置を区別しない場合、波長変換装置８２−１〜８２−６のそれぞれを波長変換装置８２と記述する。

N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３はそれぞれ、任意の波長（１又は複数）を任意の入力ポートから入力し、任意の波長（１又は複数）を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチである。また、M×N波長選択スイッチ８１は、N×M波長選択スイッチ８３の入力と出力を逆にしたものに相当する。

図１７の構成において、N×M波長選択スイッチ８１の入力ポート、及びM×N波長選択スイッチ８３の出力ポートは、それぞれリング１、２に接続され、N×M波長選択スイッチ８１の出力ポートのうちの少なくとも１つはM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートに直結される。また、所定数の波長変換装置８２がそれぞれN×M波長選択スイッチ８１の出力ポートとM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートとの間に接続される。

N×M波長選択スイッチ８１、及びM×N波長選択スイッチ８３におけるNは、入力／出力される信号光の数以上の数であればよい。また、Mは、N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３を直結するポートの数である１と、備えるべき波長変換装置の数とを加えた数以上の数であればよい。

本構成では、リング１からリング２へ接続する場合の波長変換に用いる波長変換装置と、リング２からリング１へ接続する場合の波長変換に用いる波長変換装置とを共用することができ、図１５、１６に示す構成より、全体の波長変換装置の数を削減できる。

例えば、リング１からリング２への接続においてλ３からλ６の波長変換を行い、リング２からリング１への接続においてλ４からλ５の波長変換を行う場合においては、図１０に示した特性の波長変換装置を１つ備えればよい。一方、同じ想定において、図１５、１６に示す構成では、リング１からリング２への変換用と、リング２からリング１への変換用で、この波長変換装置が２つ必要になる。

次に、図１７に示す光中継装置９０の動作例を説明する。

リング１からN×M波長選択スイッチ８１の入力ポートに信号光が入力されるとともに、リング２からもN×M波長選択スイッチ８１の別の入力ポートに信号光が入力される。そして、両信号光の波長の中で、リング１に送出される波長のうち波長変換処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置９０をスルーするリング１の波長を含む）、及び、リング２に送出される波長のうち波長変換処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置９０をスルーするリング２の波長を含む）が波長多重された信号光が直結出力ポートから出力され、波長変換装置８２を介さないで直接にM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートに入力される。

一方、入力された両信号光の中で、波長変換処理を要する波長の信号光（複数波長を含む場合もある）はそれぞれ波長変換装置８２が接続されたN×M波長選択スイッチ８１の出力ポートから出力され、波長変換処理を経て、M×N波長選択スイッチ８３の対応する入力ポートに入力される。

そして、M×N波長選択スイッチ８３は、各入力ポートに入力された信号光の波長のうち、リング１に送出すべき波長を多重した信号光をリング１に出力し、リング２に送出すべき波長を多重した信号光をリング２に出力する。

図１７に示す構成は図１５、１６に示す構成に比べて簡易であり、しかも、図１７に示す構成は、リング数が更に増加しても同様の構成でよい。

図１８は、第２の実施の形態に係る光中継装置の変形例１を示す図である。この光中継装置１００は、N×M波長選択スイッチ８１が、リング１とリング２に光カプラーを介して接続されている点が図１７に示した構成と異なる。この構成によっても、波長変換装置のリング間での共有化ができ、簡易な構成を実現できる。

図１９に、第２の実施の形態における変形例２を示す。図１９に示すように、この光中継装置１１０は、Ｎ×Ｍ波長選択スイッチ１０１と、所定数の波長変換装置１０２を備える。この構成において、リング１、リング２から入力された両信号光の波長の中で波長変換処理を要する各波長の信号光はそれぞれ波長変換装置１０２が接続された出力ポートから出力され、各波長変換装置１０２による処理を経て、各入力ポートに入力される。そして、波長変換装置１０２による処理を経たリング１に向かう波長の信号光と、リング１及びリング２から入力された信号光の波長のうち波長変換処理を要せずにリング１に向かう波長の信号光とが波長多重されてリング１に出力される。同様に、波長変換装置１０２による処理を経たリング２に向かう波長の信号光と、リング１及びリング２から入力された信号光の波長のうち波長変換処理を要せずにリング２に向かう波長の信号光とが波長多重されてリング２に出力される。

本構成では、図１７に示した構成と同様に、波長変換装置の共用化が可能であり、波長変換装置の削減効果がある。また、図１９に示す構成では波長選択スイッチの数が１つで済み、より簡易な構成を実現できる。

（第３の実施の形態）
図２０に第３の実施の形態における光中継装置の構成を示す。図２０に示す光中継装置１２０は、図１７に示す光中継装置９０において、波長変換装置８２−１〜８２−６として、異なる波長変換特性を有するQPM-LN導波路が集積されたアレイ型波長変換装置１２２（QPM-LN導波路アレイを含む装置）を用いたものである。この構成によれば、波長変換装置８２−１〜８２−６をより簡易な構成にすることができる。

また、この構成によれば、各QPM-LNデバイス個別に温調デバイス、温調制御回路が必要であったものが、集積化QPM-LNデバイス１つに対して、１つのの温調デバイス、および温調回路ですむため、温調デバイス、および温調制御回路が削減できコンパクト化できるという利点がある。また、WSSの出力ポートとQPM-LNデバイスの入力ポート、およびQPM−LNデバイスの出力ポートとWSSの入力ポートを空間系で直接結合する構成を採用することにより、より集積密度を向上させることができる。

なお、このアレイ型波長変換装置１２１は、図１７に示す構成のみならず、本実施の形態で説明した全ての構成において適用できるものである。

（第４の実施の形態）
周期分極反転構造を用いたQPM-LNを用いた波長変換素子において、通常の均一周期構造では、励起波長に対するQPM帯域が狭いため励起波長を変化させることができない。これに対し、周期分極反転構造に周期の異なる位相変調を施すことにより、多波長励起が可能なマルチQPM-LN素子（マルチQPM-LN導波路とも呼ぶ）が知られている。このマルチQPM-LN素子を用いると、波長の異なる複数の信号の波長変換が可能となる。第４の実施の形態では、このマルチQPM-LNを用いた光中継装置について説明する。

図２１に第４の実施の形態における光中継装置の構成を示す。図２１に示す光中継装置１３０は、図１７に示す光中継装置９０において、波長変換装置として、１つのデバイスで入力光の変換先波長を複数有する（複数の波長の中から選択できる）マルチQPM-LN導波路を含む構成を使用したものである。つまり、このマルチQPM-LN導波路は、複数の波長変換デバイスの役割を１つのデバイスで実現できる。そのような意味で、図２１に示す構成では、図１７に示す構成よりも波長変換装置の数を少なくしている。この構成によれば、各装置が、１つの入力波長に対して複数の変換先波長をサポートできるので、備えるべき波長変換装置の数を削減でき、装置構成をより簡易化できる。なお、マルチQPM-LN導波路は、本実施の形態で説明した全ての構成における波長変換装置を構成するデバイスとして使用できる。

（第５の実施の形態）
これまで、本発明の実施の形態として、複数ネットワーク間を接続する光中継装置について説明したが、本発明に係る技術は、複数ネットワーク間を接続する光中継装置のみならず、単一ネットワークにおいて波長変換処理を行う光中継装置にも適用できる。単一ネットワークにおいて波長変換処理を行う光中継装置の例を第５の実施の形態として説明する。

図２２に、第５の実施の形態に係る光中継装置１４０の構成を示す。この光中継装置１４０は、リング２との接続がなされない点を除き、図７に示した第１の実施の形態に係る光中継装置２０と同じ装置構成である。また、図１４に示す構成と同様にして、光中継装置１４０に多重波長変換機能部６４を備えてもよい。

図２２に示す構成において、リング１を図示する方向に伝送される信号光が１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力ポートから入力される。１×Ｎ波長選択スイッチ２１では、予めなされた設定により、波長変換を要しない一部の波長の信号光をN×１波長選択スイッチ２３に直結された出力ポートから出力するとともに、波長変換を要するものとして予め定めた波長（複数であり得る）の信号光を、その信号光に対する波長変換を行う波長変換装置２２が接続された出力ポートから出力し、波長変換装置２２が波長変換を行って、波長変換後の信号光をＮ×１波長選択スイッチ２３に向けて出力する。図２２には、図７の場合と同様に、λ１をλ２に変換する様子、及び、λ３、λ４をそれぞれλ５、λ６に変換する様子が示されている。

Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１又は波長変換装置２２と接続された各入力ポートを含む全ての入力ポートから入力された信号光を波長多重し、出力ポートから出力し、リング１に送出する。

図４を用いて説明したように、単一のネットワークに閉じた場合であっても、他の方路、もしくはアドドロップ機能から対象の信号光と同一波長が入力された場合には波長の衝突回避のために波長変換機能が必要になるが、本実施の形態における構成を採用することにより、このような波長変換機能を有する光中継装置を簡易な構成で実現できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１ QPM-LN導波路
２励起光源
３励起光除去フィルタ
１１、１５、３１、１１５、１３１光カプラー
１２分波器
１３波長変換処理部
１４、４１合波器
２１、６１、１２１１×N波長選択スイッチ
２２、６２、８２、１０２、１２２波長変換装置
２３、５１、６３、９１、９２、１２３ N×１波長選択スイッチ
６４多重波長変換機能部
８１、１０１ N×M波長選択スイッチ
８３ M×N波長選択スイッチ
１３５マルチQPM-LN導波路

Claims

光伝送ネットワークにおいて用いられる光中継装置であって、
第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートとを含む２以上の複数の入力ポートと、２以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる２以上の複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
信号光を受信する２以上の複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークに送出し、前記第２の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークに送出する波長多重手段と、
前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して波長変換処理を施し、波長変換処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの波長変換手段と、を備え、
前記波長選択スイッチの複数の出力ポートのうちの１つの出力ポートは、前記波長多重手段の複数の入力ポートのうちの１つの入力ポートに直結されており、
前記第１の光伝送ネットワークから前記第２の光伝送ネットワークへ接続する場合の波長変換処理に用いる波長変換手段と、前記第２の光伝送ネットワークから前記第１の光伝送ネットワークへ接続する場合の波長変換処理に用いる波長変換手段とが共用される
ことを特徴とする光中継装置。
前記波長変換手段は、入力された信号光の波長を励起光の波長を中心に折り返した波長の光を変換光として出力する装置を有することを特徴とする請求項１に記載の光中継装置。
前記装置は、周期反転構造を施した擬似位相整合二次光非線形媒質もしくは導波路、又は高非線形光ファイバを有することを特徴とする請求項２に記載の光中継装置。
前記光中継装置は、２以上の複数の波長変換手段を備え、当該複数の波長変換手段は、異なる波長変換特性を有するQPM-LN導波路が集積されたアレイ型QPM-LN導波路を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の光中継装置。
前記波長変換手段は、入力信号光の１つの波長に対し、２以上の波長から１つの変換先の波長を選択可能なマルチQPM-LN導波路を有することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の光中継装置。