WO2008066150A1 - Système de routage de longueur d'onde - Google Patents

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WO2008066150A1
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Yutaka Urino
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength routing technique in an optical communication network, and more particularly to a technique using a wavelength filter having a periodic / circumferential wavelength transmission characteristic and a wavelength tunable light source.
  • Patent Document 1 which solves this problem, a configuration is proposed in which arbitrary input / output ports of the arrayed waveguide grating are connected as shown in FIG.
  • Patent Document 2 described later discloses a method of switching a path with an optical switch.
  • Patent Document 3 described later describes a network that enables connection between arbitrary nodes by combining a wavelength tunable light source and an arrayed waveguide grating. Is disclosed.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-79659 (Figs. 3, 4, and 6)
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3615464
  • Patent Document 3 Japanese Patent No. 2713324
  • the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a wavelength routing technique that efficiently uses a given communication band without reducing the number of connections between nodes. To do.
  • a wavelength routing system includes a plurality of nodes and an arrayed waveguide grating having circularity and optically connected to the plurality of nodes, wherein each of the nodes includes the array conductor.
  • a plurality of light sources that output light of different wavelengths to the waveguide grating, and a wavelength demultiplexer that has periodicity and demultiplexes and outputs the light output from the arrayed waveguide grating
  • the plurality of light sources includes a wavelength variable light source, and the wavelength demultiplexer has a channel period different from the channel period of the arrayed waveguide grating and a value equal to or greater than the number of output ports of the wavelength demultiplexer. Is set.
  • the upper graph 98 in the figure shows a wavelength transmission characteristic 91 between an input / output port in an arrayed waveguide grating or wavelength multiplexer / demultiplexer with a solid line, and a wavelength transmission characteristic between other input / output ports. 92 is indicated by a broken line.
  • the lower graph 99 shows the input / output next to the input / output port (i) corresponding to the upper wavelength transmission characteristic 91.
  • the wavelength transmission characteristic 96 of the port (i + 1) is indicated by a solid line
  • the wavelength transmission characteristics 97 of other ports are indicated by a broken line.
  • the difference in transmission wavelength between adjacent ports that is, the interval between the illustrated wavelength 93 and wavelength 94 is defined as the channel wavelength interval.
  • the difference between the transmission wavelengths in the same port that is, the interval between the wavelength 93 and the wavelength 95 shown in the figure, is defined as the wavelength FSR (Free Spectrum Range).
  • wavelength FSR is an integral multiple of the channel wavelength interval.
  • the wavelength FSR is four times the channel wavelength interval.
  • Wavelength multiplexers and wavelength demultiplexers exhibiting such wavelength transmission characteristics are called wavelength multiplexers and wavelength demultiplexers with periodicity.
  • a value obtained by dividing the wavelength FSR by the channel wavelength interval is defined as a channel period.
  • the channel period is “4”. Having the circulatory property means having the above periodicity and the channel cycle being equal to the number of input ports and the number of output ports.
  • an arrayed waveguide grating having wavelength transmission characteristics as shown in FIG. 34 and having both the number of input ports and the number of output ports of “4” is an array conductor having circularity. It is a waveguide grating.
  • the present invention there are various methods such as full mesh connection in which wavelengths are evenly allocated to a one-to-many connection between nodes, or wavelength multiplexing point 'two' point connection that uses all wavelengths for one-to-one connection. Can be realized without reducing the number of connected nodes. Further, if the wavelength of the light source of the node is changed, the above connection form can be dynamically changed without using an optical switch or the like.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an optical transmitter of a node in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an optical receiver of a node in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the multiplexer in the first embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the waveguide in the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the duplexer in the first embodiment.
  • FIG. 7 A schematic diagram of full mesh connection in the first embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram relating to full mesh connection in the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram regarding point-to-point connection in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a deformation of a full mesh connection in the first embodiment.
  • FIG. 12 It is an explanatory diagram regarding the deformation of the full mesh connection in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a system configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of an optical receiver of a node in the second embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of partial full mesh connection in the second embodiment.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram regarding a partial full mesh connection in the first embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of point-to-point connection in the second embodiment.
  • FIG. 23 is a system configuration diagram of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the regular waveguide in the third embodiment.
  • Sono 28] is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the duplexer in the third embodiment.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the backup waveguide in the third embodiment.
  • FIG. 30 is a schematic diagram of partial full mesh connection in the third embodiment.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram regarding a partial full mesh connection in the third embodiment.
  • FIG. 32 is a schematic diagram when a failure occurs during partial full mesh connection in the third embodiment.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram relating to wavelength transmission characteristics of an arrayed waveguide grating and a wavelength multiplexer / demultiplexer.
  • FIG. 35 is a plan view of an arrayed waveguide grating described in Patent Document 1.
  • FIG. 36 is an explanatory diagram relating to the logical connection of the arrayed-waveguide grating described in Patent Document 1.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram relating to the transmission wavelength of the arrayed waveguide grating described in Patent Document 1.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram relating to the arrayed waveguide grating described in Patent Document 1.
  • FIG. 1 shows the system configuration of the first embodiment of the present invention.
  • the system 101 according to the present embodiment is a system in which four nodes are connected to an arrayed waveguide grating 40 having circularity.
  • the output ports 110, 210, 310, and 410 of the nodes 1 to 4 are connected to the input ports 11 to 14 of the arrayed waveguide grating 40, respectively.
  • each input port 120, 220, 320, 420 of each node 1 to 4 The output ports 21 to 24 of the ray waveguide grating 40 are respectively connected.
  • each of the nodes 1 to 4 is divided into an optical transmission unit (left side) and an optical reception unit (right side). Hanare.
  • FIG. 2 shows the configuration of the optical transmission unit of node 1.
  • the optical transmission unit includes four wavelength variable light sources 116 to 119.
  • the wavelength variable light sources 116 to 119 are installed and output so that their optical outputs are input to the input ports 111 to 114 of the wavelength multiplexer 115 having periodicity.
  • the output port of the wavelength multiplexer 115 is connected to the output port 110 of the node 1.
  • the other nodes 2 to 4 have the same configuration as that of the above-mentioned configuration of the node 1, and the reference numerals of the respective components are replaced with 2 to 4 according to the node numbers, respectively, according to the node numbers. Shall be.
  • the four wavelength tunable light sources of node 2 are wavelength tunable light sources 216 to 219.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the optical receiving unit in the node 1.
  • the optical receiving unit includes four photodetectors 126 to 129.
  • the photodetectors 126 to 129 are arranged so that outputs from the output ports 121 to 124 of the wavelength demultiplexer 125 having periodicity are input to the photodetectors 126 to 129, respectively.
  • the input port of the wavelength demultiplexer 125 is connected to the input port 120 of the node 1.
  • the other nodes 2 to 4 have the same configuration as the above configuration of the node 1, and the numbers for identifying each component are changed to 2 to 4 according to the node numbers in the first digit of the description in the node 1 respectively. It shall be replaced.
  • the four photodetectors at node 3 are photodetectors 326-329.
  • the number of input ports and the number of output ports of the arrayed waveguide grating 40 used for connection between the nodes is “4”, which is equal to the number of nodes.
  • the channel period of the arrayed waveguide grating 40 having the circularity is “4” based on the definition of the circularity.
  • the channel period of the arrayed waveguide grating 40 and the channel period of the wavelength multiplexer / demultiplexers 115, 215, 315, 415, 125, 225, 325, and 425 are set to be different. In addition, both channel periods are relatively prime.
  • the channel period of the arrayed waveguide grating 40 in the present system 101 is “4”, whereas the channel period of the wavelength multiplexer and wavelength demultiplexer is set to “5”. It shall be.
  • FIG. 4 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the wavelength multiplexers 115, 215, 315, and 415 set to the channel periodic force S “5”.
  • horizontal rows Corresponds to the nodes 1 to 4, and the vertical columns correspond to the input port numbers of the wavelength multiplexers 115, 215, 315, and 415 in each node.
  • the input port number for example, “XI I” represents the input port 111 in the case of the node 1 and represents the input port 411 in the case of the node 4.
  • each of the nodes 1 to 4 Since the configuration of each of the nodes 1 to 4 is the same, the table in FIG. 4 will be described by taking the node 1 as an example.
  • the wavelength multiplexer 115 installed in the node 1 combines optical signals having wavelengths “1”, “2”, “3”, and “4” into the input ports 111 to 114, respectively. Wave output is set to output from output port 110.
  • the input port 111 has a wavelength “6, 11, 16,... An optical signal with a wavelength interval of “5” is input.
  • the optical signals of wavelengths “6, 11, 16,...” Are the same as the optical signals of other input ports (X12, X13, X14) as well as the optical signals of wavelength “1” of the same system. Combined and output from output port 1 10.
  • optical signals having wavelengths “2, 7, 12,...” Are input from the input port 112, they are output from the output port 110, and the wavelengths “3, 8, 13 If the optical signals of ⁇ ... '' are input from the input port 113, they are output from the output port 110, and if the optical signals of the wavelengths ⁇ 4, 9, 14, '' 'are input from the input port 114, they are output. Output from output port 110.
  • six wavelength numbers are shown for each cell for convenience of drawing space, but the same applies to wavelengths with numbers greater than the wavelength number shown. This also applies to the following table.
  • FIG. 5 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the arrayed waveguide grating 40.
  • the horizontal rows correspond to the input ports 11, 12, 13, 14 of the arrayed waveguide grating 40
  • the vertical columns correspond to the output ports 21, 22, 23, 24.
  • a multiplexed signal with wavelengths ⁇ 1 '', ⁇ 2 '', ⁇ 3 '', and ⁇ 4 '' is input to input port 11 connected to node 1
  • the signal with wavelength ⁇ 1 '' will be Output port 21, wavelength “2” is output from output port 22, wavelength “3” is output from output port 23, and wavelength “4” is output from output port 24.
  • Each output The signal is input to the wavelength demultiplexer at the corresponding node 14.
  • each output port 21 2 4 is an optical signal having a wavelength interval of “4”.
  • the output port 21 outputs an optical signal having a wavelength “1 5 9 13,...” As shown in FIG.
  • FIG. 6 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the wavelength demultiplexers 125 225 325 425 set to the channel periodic force S “5”. This table is based on the table in FIG. 4 regarding the wavelength multiplexer, and the description is omitted.
  • FIG. 7 schematically shows the operation when the full mesh connection based on the tables of FIGS. 4 to 6 is realized in the system 101 shown in FIG.
  • a full mesh connection is a connection that makes connections between all nodes simultaneously, including connections between input and output ports within one node.
  • the operation of each node 14 is the same.
  • the operation when node 1 transmits an optical signal will be described as an example.
  • the arrayed waveguide grating 40 outputs an optical signal corresponding to the wavelength of the combined signal from the four output ports 21 24 by the filtering action. Specifically, output port 21 outputs an optical signal of ⁇ , output port 22 outputs an optical signal of 2 and output port 23 outputs an optical signal of 3 and output port 24 Output 4 optical signal. Each output signal is input to the input port 120 220 320 420 of each node 14 connected to the output port 2124 that output it.
  • each node 14 When an optical signal is input to the wavelength demultiplexer (125 225 325 425) of its own node, each node 14 outputs it to the corresponding photodetector (126 227 328 429). Specifically, the optical signal having the wavelength ⁇ 1 input to the wavelength demultiplexer 125 of node 1 is input from the output port 121 to the optical detector 126. The optical signal of wavelength ⁇ 2 input to the wavelength demultiplexer 225 of node 2 is Input from the output port 221 to the photodetector 226. The optical signal of wavelength 3 input to the wavelength demultiplexer 325 of the node 3 is input from the output port 321 to the photodetector 326. The optical signal of wavelength ⁇ 4 input to the wavelength demultiplexer 425 of the node 4 is input from the output port 421 to the photodetector 426.
  • FIG. 8 shows a mapping of the above operations to the tables of FIGS.
  • the wavelength numbers of the optical signals used in the above description are shown in white, and the paths are shown by arrows. Similarly for other nodes 2 to 4, the wavelength numbers are shown in white. Since the above description relates to the optical signal transmitted from node 1, the arrows relating to the other nodes are omitted.
  • wavelength multiplex connection between the node 1 and the node 2 and between the node 3 and the node 4 is performed in a point-to-point manner.
  • the operation when realized is shown schematically. The operation of each combination is the same.
  • connection between node 1 and node 2 is taken as an example.
  • the oscillation wavelengths of the four wavelength tunable light sources (116 to 119) of node 1 are set to 6, ⁇ 2, ⁇ 18, and ⁇ 14, they are connected to the four input ports 111 to 114 of the wavelength multiplexer 115. , ⁇ 6, ⁇ 2, ⁇ 18 and ⁇ 14 are input.
  • the wavelength multiplexer 115 multiplexes the input optical signal and outputs it from the output port 110.
  • the output signal is input to the input port 11 of the arrayed waveguide grating 40.
  • the arrayed waveguide grating 40 outputs all four input optical signals from the output port 22.
  • the output signal is input to the input port 220 of the node 2 connected to the output port 22.
  • the node 2 demultiplexes the input optical signal by the wavelength demultiplexer 225.
  • the optical signal of ⁇ 6 obtained by the demultiplexing is input from the output port 221 of the wavelength demultiplexer 225 to the photodetector 226.
  • the optical signal of ⁇ 2 is input from the output port 222 to the photodetector 227.
  • ⁇ 18 light The signal is input from the output port 223 to the photodetector 228, and the optical signal of ⁇ 14 is output from the output port 2 24 and input to the photodetector 229.
  • Fig. 10 shows the mapping of the above operations in the tables of Figs.
  • the outline display and arrows in Fig. 10 are the same as in Fig. 8.
  • four optical signals of wavelengths “6”, “2”, “18”, and “14” transmitted from the node 1 force are transmitted to the node 2 via the arrayed waveguide grating (40). Entered. Therefore, four-wavelength multiplex connection is realized by point-to-point connection.
  • interference does not occur.
  • the example shown in FIG. 9 is obtained by appropriately changing the wavelength setting of the force variable wavelength light source, which is a connection by the combination of the node 1 and the node 2, and the node 3 and the node 4, for example, It is possible to realize wavelength multiplexing connection by any combination such as node 1 and node 4 combination.
  • FIG. 11 schematically shows a connection form in which the connections in the same node are changed into a ring-like connection in the full mesh connection shown in FIG.
  • the combination of connections includes, for example, a combination of the same nodes such as node 1 ⁇ node 1.
  • a pseudo-order of node 1 ⁇ node 2, node 2 ⁇ node 3, node 3 ⁇ node 4, node 4 ⁇ node 1 Four combinations that realize a simple ring connection are set. Specifically, for example, the combination of node 1 ⁇ node 1 in FIG. 7 is changed from node 1 ⁇ node 2 in FIG.
  • combinations other than the combination of the same nodes are the same as those of the full mesh connection shown in FIG.
  • the wavelength setting is changed from ⁇ 1 to ⁇ for the wavelength variable light sources 116, 216, 316, and 416 of each of the nodes 1 to 4 that oscillate the wavelength ⁇ in FIG. Change to 6 or ⁇ 16. More specifically, ⁇ 6 is set for each of the wavelength tunable light source 116 at node 1 and the tunable light source 316 at node 3. Also, ⁇ 16 is set for each of the wavelength tunable light source 216 at node 2 and the wavelength tunable light source 416 at node 4.
  • FIG. 12 shows a routing operation realized by the above wavelength setting. As indicated by the arrows in Figure 12, node 1 ⁇ node 2 (6), node 2 ⁇ node 3 ( ⁇ 16), node 3 ⁇ no A pseudo ring connection is realized such as node 4 ( ⁇ 6), node 4 ⁇ node 1 ( ⁇ 16), and so on.
  • the wavelength variable light sources 116, 216, 316, 416 may be set to a combination of wavelengths according to forces in which 6 and ⁇ 16 are set.
  • combinations other than those of the same node can add various connections while maintaining full mesh connections. Normally, connections within the same node are often unnecessary.
  • various connections can be dynamically changed according to changes in communication traffic. .
  • the reason why various connections are possible by changing the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source is that, as described above, the channel period ( ⁇ ) of the arrayed waveguide grating 40 having a circularity and the periodicity are present. This is because the channel period of the wavelength multiplexer (U and the channel period ( ⁇ ) of the wavelength demultiplexer are set differently).
  • the force S in which the number of wavelength tunable light sources (M) and the number of photodetectors (M) in each node are both "4", which is the same as the number of nodes (N),
  • N M
  • M the number of wavelength tunable light sources
  • M photodetectors
  • the channel period (K) of the wavelength demultiplexer at each node is equal to or larger than the number of output ports (M) of the wavelength demultiplexer, that is, “K ⁇ M”. There must be. The reason is that if “K ⁇ M-1”, there are multiple output ports with the same transmission wavelength. Then, the optical signal of that wavelength is divided into two or more output ports, or optical signals of two or more types of wavelengths are output from one output port each, resulting in inconvenience such as interference. Arise. Therefore, it should be set so that it does not become “K ⁇ M ⁇ 1”.
  • the wavelength multiplexers 115, 215, 315, and 415 and the wavelength demultiplexers 125, 225, 325, and 425 of each node are formed by an arrayed waveguide grating having periodicity or a multistage asymmetric Mach-Zehnder interferometer, etc. It can be realized.
  • the wavelength tunable light without adding an optical switch or the like.
  • a full full mesh connection as shown in Figure 7
  • a full point-to-point wavelength multiplex connection as shown in Figure 9
  • a pseudo ring connection as shown in Figure 11
  • connection forms such as mesh connection and! / Can be realized.
  • FIG. 13 shows the system configuration of the second embodiment of the present invention.
  • the number of wavelength tunable light sources (TLS) and photodetectors (PD) provided at each node was “4” in the system 101 shown in FIG. Then it is “3”.
  • the output ports 510, 610, 710, 810 of the four nodes 5-8 are connected to the input ports 11-14 of the arrayed waveguide grating 40, respectively.
  • the input ports 520, 620, 720, and 820 of the nodes 5 to 8 are connected to the output ports 24, 23, 22, and 21 of the arrayed waveguide grating 40, respectively. That is, as can be seen from the left and right comparison in FIG. 13, the optical transmission units and the optical reception units of the nodes 5 to 8 are connected in reverse order.
  • FIG. 14 shows the configuration of the optical transmission unit of node 5 (left side of FIG. 13).
  • the three wavelength variable light sources 516 to 518 are installed so that the respective optical outputs are input to the input ports 5 11 to 513 of the wavelength multiplexer 515.
  • the output port of the wavelength multiplexer 515 is connected to the output port 510 of the node 5.
  • the other nodes 6 to 8 have the same configuration, and the reference numerals of the respective components correspond to those obtained by replacing the first digit of the description of the node 5 with 6 to 8 according to the node number. That is, for example, the three wavelength variable light sources of the node 6 are the wavelength variable light sources 616 to 618.
  • FIG. 15 shows the configuration of the optical receiving unit of node 5 (right side of FIG. 13).
  • three photodetectors 526 to 528 are installed so as to receive the outputs from the output ports 521 to 523 of the wavelength demultiplexer 525.
  • the wavelength demultiplexer 525 is connected to the input port 520 of the node 5.
  • the other nodes 6 to 8 have the same configuration, and the reference numerals of the components correspond to those obtained by replacing the first digit of the description of node 5 with 6 to 8 according to the node number. That is, for example, the three photodetectors of the node 7 are photodetectors 726 to 728.
  • the channel period (N) of the arrayed waveguide grating 40 is set to “4” as in the system 101 described above.
  • the channel period of wavelength multiplexers 515, 615, 715, 815 (the channel period (K) of U and wavelength demultiplexers 525, 625, 725, 825 is It is set to “3”.
  • FIG. 16 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input / output ports of the wavelength multiplexers 515, 615, 715, and 815.
  • the horizontal row corresponds to each node 5 to 8
  • the vertical ⁇ IJ corresponds to the three input ports of the wavelength multiplexers 515, 615, 715, and 815 of each node.
  • node 5 represents input port 511
  • node 8 represents input port 811. Since each of the nodes 5 to 8 has the same configuration, description will be given by taking the node 5 as an example.
  • the wavelength multiplexer 515 of the node 5 multiplexes and outputs optical signals having wavelengths “1”, “2”, and “3” to the three input ports 511 to 513. It is set to output from port 510.
  • the channel period of this wavelength multiplexer 515 is “3”. Therefore, for example, when an optical signal with a wavelength interval of “3” such as a wavelength “4, 7, 10,...” Is input to the input port 511, an optical signal with the wavelength “1” of the same system is input. In the same manner as above, the optical signal is combined with the optical signal of the other input port and output from the output port 510. Similarly, the optical signal of wavelength “2, 5, 8, '” input from the input port 512 and the optical signal of “wavelength 3, 6, 9,... Are combined with the input port signal and output from output port 510.
  • FIG. 17 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the arrayed waveguide grating 40.
  • This table is almost the same as Fig. 5, so the detailed description is omitted.
  • the connection relationship on the force output side is different.
  • the output ports 21, 22, 23, and 24 of the arrayed waveguide grating 40 are connected to the nodes in the order of nodes 8, 7, 6, and 5. This is based on the connection relationship described above with reference to FIG.
  • FIG. 18 shows a combination of wavelengths that can be transmitted between the input / output ports of the wavelength demultiplexers 525, 625, 725, and 825. This table is based on FIG. 16 and will not be described.
  • FIG. 19 schematically shows an operation in the case of realizing a partial full mesh connection in the system 102 shown in FIG. 13 based on the tables of FIGS. 16 to 18.
  • the same nodes such as node 5 ⁇ node 5 are not connected, and connections between different nodes such as node 5 ⁇ node 8 are performed by full mesh connection.
  • an operation related to the node 5 will be described as an example.
  • the arrayed waveguide grating 40 outputs optical signals of ⁇ 1 to 3 from the three output ports 21 to 23 according to the wavelength of the optical signal input to the input port 11.
  • the output signal is input to the wavelength demultiplexer of the corresponding node.
  • the optical signal of ⁇ 1 is input from the output port 21 of the arrayed waveguide grating 40 to the wavelength demultiplexer 825 of the node 8.
  • the optical signal of ⁇ 2 is input from the output port 22 to the wavelength demultiplexer 725 at node 7, and the optical signal of ⁇ 3 is input from the output port 23 to the wavelength demultiplexer 625 at node 6.
  • the wavelength demultiplexer 825 of the node 8 inputs the signal of ⁇ 1 from the output port 821 to the photodetector 826.
  • the wavelength demultiplexer 725 at the node 7 inputs the signal 2 from the output port 722 to the photodetector 727, and the wavelength demultiplexer 625 at the node 6 receives the signal at the output 3 from the output port 623. Is input to the photodetector 628.
  • FIG. 20 shows the mapping of the above operations in the tables of FIGS.
  • the wavelength numbers used in the above description are shown in white, and the optical signal paths for each wavelength are shown by arrows.
  • the power arrows with the wavelength numbers shown in white are omitted.
  • the optical signals of wavelengths “1”, “2”, and “3” output from node 5 are input to separate nodes corresponding to the respective wavelengths. In other words, all combinations of different nodes are connected. Also, no more than two lines of light can enter the same photodetector! /, So no interference will occur.
  • FIG. 21 schematically shows an operation in the case of realizing wavelength multiplexing of point-to-point connection based on the settings of FIGS. 16 to 18 in the configuration of FIG.
  • the example shown is a point-to-point connection between node 5 and node 8 and between node 6 and node 7.
  • the operation shown in FIG. 21 will be described using node 5 as an example. If the oscillation wavelengths of the three wavelength-variable light sources (516 to 518) at node 5 are set to 1, ⁇ 5, and ⁇ 9, the input ports 511 to 513 of wavelength multiplexer 515 are set to 1, 1, ⁇ 5, and ⁇ 9 optical signals are input. The wavelength multiplexer 515 multiplexes the input optical signal and outputs it from the output port 510. The output optical signal is The signal is input to the input port 11 of the waveguide grating 40.
  • the arrayed waveguide grating 40 outputs all input optical signals from the output port 21.
  • the output optical signal is input to the input port 820 of the wavelength demultiplexer 825 of the node 8 connected to the output port 21.
  • the wavelength demultiplexer 825 demultiplexes the input optical signals and outputs them from the output ports 821, 822, and 823.
  • the optical signal of ⁇ 1 obtained by the demultiplexing is input from the output port 821 to the photodetector 826.
  • the optical signal of ⁇ 5 is input from the output port 822 to the photodetector 827, and the optical signal of ⁇ 9 is input from the output port 823 to the photodetector 828.
  • FIG. 22 shows a mapping of the above operations to the tables shown in FIGS.
  • the outline display and arrows in FIG. 22 are the same as in FIG.
  • All the optical signals output from the node 5 are input to the node 8 via the arrayed waveguide grating 40.
  • no interference occurs. Therefore, wavelength division multiplexing of 3 wavelengths is realized in point-to-point connection between specific nodes.
  • the above example is a connection between the node 5 and the node 8 and between the node 6 and the node 7.
  • it can be pointed between any nodes. It is possible to realize two-point wavelength multiplexing connection.
  • Wavelength multiplexers 515, 615, 715, 815 and wavelength demultiplexers 525, 625, 725, 825 installed at each node are arrayed waveguide gratings with periodicity or multi-stage asymmetric Matsuhzander interferometers Etc.
  • FIG. 23 shows the system configuration of the third embodiment of the present invention.
  • the system 103 of the present embodiment is configured such that the connection path between the four nodes 50 to 80 is duplicated, and when the normal connection path becomes unavailable, it is switched to a spare connection path.
  • This system 103 As shown in FIG. 23, in addition to the regular arrayed waveguide grating 40, a spare arrayed waveguide grating 90 having a circularity is provided in the same manner as the regular arrayed waveguide grating 40.
  • the output ports 5010, 6010, 7010, 8010 of each node 50-80 are respectively connected to the input ports 11-14 of the conventional arrayed waveguide grating 40, and the input ports 5020, 6020, 7020 and 8020 are connected to the output ports 21 to 24 of the arrayed waveguide grating 40, respectively.
  • the other output ports 5030, 6030, 7030, and 8030 of each node 50 to 80 are connected to the input ports 61 to 64 of the spare arrayed waveguide grating 90, respectively, and the other input ports of each node 50 to 80 are connected.
  • 5040, 6040, 7040, and 8040 are connected to the output ports 71 to 74 of the spare arrayed waveguide grating 90, respectively.
  • FIG. 24 shows the configuration of the optical transmission unit of node 50.
  • three wavelength variable light sources 5016 to 5018 are installed so as to input their optical outputs to input ports 5011 to 5013 of the wavelength multiplexer 5015.
  • the output port 50 10 is connected to the input port 11 of the regular arrayed waveguide grating 40, and the other output port 5030 is connected to the spare arrayed waveguide grating 90.
  • the configuration of the other nodes 60, 70, and 80 is the same as that of the above-described configuration of the node 50.
  • the reference numerals for identifying each component are the first two digits described above according to the node number. Corresponds to the one replaced with.
  • the above-described optical transmission section includes means 5100 for monitoring the presence or absence of a connection failure with the regular circular array waveguide grating 40 and changing the wavelength setting of the wavelength tunable light source when the failure occurs.
  • FIG. 25 shows the configuration of the optical receiving unit of node 50.
  • three photodetectors 5026 to 5028 are installed so that outputs from the output ports 5021 to 5023 of the wavelength demultiplexer 5025 are input.
  • input port 5020 is connected to output port 24 of array waveguide grating 40
  • the other input port 5040 is the output port of spare array waveguide grating 90.
  • the configuration of the other nodes 60, 70, and 80 is the same as that of the above-mentioned configuration of node 50, and the symbols for identifying each component are replaced with 60, 70, and 80 according to the node number, respectively, in accordance with the node numbers. Corresponds to that.
  • the channel of two arrayed waveguide gratings 40 and 90 The channel period is “4”, and the wavelength multiplexers 5015, 6015, 7015, 8015 and the wavelength demultiplexers 5025, 6025, 7025, 8025 of each node are all “3”.
  • FIG. 26 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input / output ports of the wavelength multiplexers 5015, 6015, 7015, and 8015.
  • the horizontal rows correspond to the output ports 5010, 5030, 6010, 6030, 7010, 7030, 8010, 8030 of each node 50, 60, 70, 80, and the vertical columns represent the wavelengths within each node.
  • the vertical columns represent the wavelengths within each node.
  • each input port number of the multiplexer 5015, 6015, 7015, 8015 corresponds to each input port number of the multiplexer 5015, 6015, 7015, 8015.
  • the node 50 represents the input port 5011
  • the node 80 represents the input port 8011.
  • the wavelength multiplexer 5015 installed in the node 50 receives the signal of wavelength “1” at the input port 5011, the signal of wavelength “2” at the input port 5012, and the signal of wavelength “3” at the input port 5013. Sometimes they are output from an output port 5010 connected to the arrayed waveguide grating 40.
  • the wavelength multiplexer 5015 receives a signal of wavelength “2” at the input port 5011, a signal of wavelength “3” at the input port 5012, and a signal of wavelength “1” at the input port 5013. And output from the other output port 5030 connected to the spare arrayed waveguide grating 90.
  • FIG. 27 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the arrayed waveguide grating 40.
  • This table is basically the same as the table in FIG. 17 except for the symbols of the respective nodes, and the description is omitted.
  • FIG. 28 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input / output ports of the wavelength demultiplexers 5025, 6025, 7025, and 8025. This table is based on the table in FIG. 26, and the description is omitted.
  • FIG. 29 shows combinations of wavelengths that can be transmitted between the input and output ports of the spare arrayed waveguide grating 90.
  • This table is the same as the table of arrayed waveguide grating 40 shown in FIG. The difference is that, in the table of FIG. 29, the output ports 71 to 74 of the arrayed waveguide grating 90 are connected to the output nodes 50, 80, 70, 60, respectively, and the output node numbers are shown in FIG. It is a point that is shifted one by one from the thing.
  • FIG. 30 schematically shows the operation when partial full mesh connection is realized in the system 103 shown in FIG. 23 based on the settings shown in FIGS.
  • the same node is not connected and different nodes are connected. This is a form of full mesh connection between the nodes.
  • FIG. 31 shows a mapping of the operations shown in FIG. 30 to the tables shown in FIGS.
  • the optical signal path from the node 50 is indicated by arrows.
  • the operation of the system 103 is the same as that of the second embodiment described above with reference to FIGS. 19 and 20, and a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 32 shows the operation when a failure 999 occurs in the connection path between the output port 5010 of the node 50 and the input port 11 of the arrayed waveguide grating 40 during operation in the connection configuration shown in FIG. It is shown schematically.
  • the node 50 changes the oscillation wavelengths of the wavelength variable light sources 5016 to 5018 that output the optical signals from ⁇ 1 to 3 to 2, ⁇ 3, and ⁇ 4. More specifically, the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source 5016 is changed from ⁇ 1 to ⁇ 2, the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source 5017 is changed from ⁇ 2 to ⁇ 3, and the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source 5018 is changed to ⁇ Change from 3 to ⁇ 4.
  • the wavelength multiplexer 5015 Before the occurrence of fault 999, the wavelength multiplexer 5015 output the combined signal of ⁇ 1 to E3 from the output port 5010. However, when the fault 999 occurs, the oscillation wavelength is set to 2 to E4. Is changed to, the combined optical signal is output from the other output port 5030 instead of the output port 5010. The output combined signal of ⁇ 2 to E 4 is input to the input port 61 of the spare arrayed waveguide grating 90. As a result, the output path of the wavelength multiplexer 5015 can be switched from normal use to backup.
  • array waveguide grating 90 When a combined signal of ⁇ 2 to 4 is input from node 50, array waveguide grating 90 outputs an optical signal of ⁇ 2 from output port 72 to node 80, and an optical signal of ⁇ 3 Output from the output port 73 to the node 70, and output an optical signal of ⁇ 4 from the output port 72 to the node 60.
  • the wavelength demultiplexer 8025 of the node 80 outputs the optical signal of ⁇ 2 input from the spare input port 8040 to the photodetector 8026.
  • the wavelength demultiplexer 7025 of the node 70 outputs the optical signal of ⁇ 3 input from the spare input port 7040 to the photodetector 7027.
  • the wavelength demultiplexer 60 25 of node 60 outputs the optical signal of ⁇ 4 input from the spare input port 6040 to the photodetector 6028.
  • Figure 3 shows the mapping of the operations at the time of failure shown in Figure 32 to the tables in Figure 26 to Figure 29. Shown in 3. As can be seen by comparing the table in FIG. 33 and the table in FIG. 31, even if the connection route is switched to avoid a failure in this system 103, the end-to-end connection relationship between the nodes changes. do not do. In either case, no interference occurs because multiple optical signals are not input to a single photodetector.
  • Wavelength multiplexers 5015, 6015, 7015, 8015 and wavelength demultiplexers 502 5, 6025, 7025, 8025 installed in each node can be realized by an arrayed waveguide grating having periodicity or the like. it can.
  • the number of arrayed waveguide gratings, the number of output ports of the wavelength multiplexer, and the number of input ports of the wavelength demultiplexer are each “2”, so that the connection path is Force that was configured in duplicate
  • the above quantity may be “2” or more.
  • the connection paths can be further multiplexed by adding a spare arrayed waveguide grating according to the connection configuration of the above system configuration.
  • connection between the nodes is continued by switching to the spare arrayed waveguide grating.
  • the power S to do.
  • the number of nodes is “4”, but other numbers may be used! /,.
  • the channel period of the arrayed waveguide grating is set to “N” for the number of nodes “N”, and the channel period “K” of the wavelength demultiplexer is set to a value different from “N”. Operations and effects similar to those of the embodiment can be obtained.
  • the difference between “N” and “K” being set to “1” is the same as described above in terms of the power communication bandwidth utilization efficiency.
  • a wavelength multiplexer is installed in the optical transmission unit of each node, but a light power bra may be used instead of these wavelength multiplexers.
  • the optical power bra means a device that splits or combines input light regardless of wavelength.
  • light power bra When is used, there is a drawback that a fundamental branching loss occurs.
  • a fundamental branching loss occurs.
  • dB 3n
  • all the light sources of each node are tunable light sources.
  • a part of the tunable wavelength light sources and the rest are fixed. Similar operations and effects can be obtained with a wavelength light source.
  • the light source and the wavelength multiplexer are directly connected, but an optical modulator, an optical amplifier, and the like may be disposed between the two as necessary.
  • the output port of the wavelength demultiplexer is connected to the photodetector, but is connected to other devices such as an optical amplifier and an optical dispersion compensator!
  • the channels of the optical signal are arranged at equal wavelength intervals, but the channels are arranged at equal frequency intervals!

Description

明 細 書
波長ルーティングシステム
技術分野
[0001] 本発明は、光通信ネットワークにおける波長ルーティング技術に関し、特に、周期 性/周回性の波長透過特性を持つ波長フィルタ及び波長可変光源を用いた技術に 関する。
背景技術
[0002] 光通信ネットワークのノード間を接続する形態として、接続に要する光ファイバの本 数が比較的少な!/、スター型接続がある。このスター型接続によりフルメッシュ接続を 実現する方法として、例えば、後述の特許文献 1の背景技術に記載のアレイ導波路 格子を用いる方法がある。図 35に、同文献に記載のアレイ導波路格子の構造を示す 。また、図 36に、同文献に記載のアレイ導波路格子の論理的接続の構造を示し、図 37に、アレイ導波路格子の入出力ポート対の波長対応表を示す。
[0003] 図 37に示すとおり、アレイ導波路格子は、同一の入力ポートから入力された異なる 波長を、それぞれ異なる出力ポートから出力する。また、異なる入力ポートから入力さ れた同一波長を、それぞれ異なる出力ポートから出力する。よって、各ノードに、波長 λ 1〜え 5を合波及び分波する合分波器等を配置することにより、ノード間のフルメッ シュ接続を実現することができる。
[0004] ところで、伝送帯域を拡大するには、例えば、複数の波長を用いた波長多重が有 益である。し力、しながら、上記の方法では、図 37に示すとおり、ノード間の接続に使 用される波長は 1種類であることから、ノード間の伝送帯域を拡大し難い。また、ノー ド間に生じ得る通信の輻輳あるいは通信障害等にも対処し難いという問題がある。
[0005] 力、かる問題を解消すベぐ特許文献 1では、図 38に示すようにアレイ導波路格子の 任意の入出力ポート間を接続する構成が提案されている。また、同様な問題を解消 する手法として、例えば、後述の特許文献 2には、光スィッチで経路を切り替える方 法が開示されている。さらにまた、後述の特許文献 3には、波長可変光源とアレイ導 波路格子とを組み合わせることにより、任意のノード間の接続を可能にするネットヮー クが開示されている。
特許文献 1 :特開 2005— 79659号公報（図 3、図 4、図 6)
特許文献 2：特許第 3615464号公報
特許文献 3：特許第 2713324号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] しかしながら、上記特許文献 1にて提案されて!/、る方法にあっては、アレイ導波路 格子の任意の入出力ポート間を接続すると、接続できるノード数が減少するという問 題がある。また、波長多重できるポートが固定であるため、ノード間の輻輳や通信障 害には対処し難い。特許文献 2に記載の方法の場合は、新たな光スィッチが必要とさ れる。特許文献 3の方法の場合は、フルメッシュ接続ができないこと、及び、ノード間 の接続に 1波長し力、利用できないこと等の課題がある。
[0007] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ノード間の接続数を減少させる ことなぐ与えられている通信帯域を効率よく利用する波長ルーティング技術を提供 することを目白勺とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明に係る波長ルーティングシステムは、複数のノードと、周回性を具備し且つ 前記複数のノードに光学的に接続されたアレイ導波路格子とを備え、前記各ノードは 、前記アレイ導波路格子に対し相互に異なる波長の光を出力する複数の光源と、周 期性を具備し且つ前記アレイ導波路格子から出力される光を分波して出力する波長 分波器とを有し、前記複数の光源は、波長可変の光源を含み、前記波長分波器は、 そのチャンネル周期として、前記アレイ導波路格子のチャンネル周期と異なり且つ前 記波長分波器の出力ポート数以上の値が設定されている。
[0009] 図 34を参照して、本発明にて取り扱う周回性および周期性、並びに、チャンネル周 期の定義について説明する。図示の上段のグラフ 98は、アレイ導波路格子または波 長合波器/分波器における、ある入出力ポート間の波長透過特性 91を実線で示し、 それ以外の入出力ポート間の波長透過特性 92を破線で示したものである。一方、下 段のグラフ 99は、上段の波長透過特性 91に対応する入出力ポート (i)の隣の入出力 ポート (i+1)の波長透過特性 96を実線で示し、それ以外のポートの波長透過特性 97 を破線で示したものである。
[0010] 図 34より、隣接ポート間の透過波長の差、すなわち図示の波長 93と波長 94との間 隔をチャンネル波長間隔と定義する。また、同一ポート内での透過波長の差、すなわ ち図示の波長 93と波長 95との間隔を波長 FSR (Free Spectrum Range)と定義する。
[0011] 周期性を備えるとは、波長 FSRがチャンネル波長間隔の整数倍になっていることを 指す。図 34の場合、波長 FSRがチャンネル波長間隔の 4倍になっている。このような 波長透過特性を示す波長合波器および波長分波器を、周期性を備えた波長合波器 及び波長分波器と呼ぶ。
[0012] また、波長 FSRをチャンネル波長間隔で除した値をチャンネル周期と定義する。図
34の場合、チャンネル周期は「4」である。周回性を備えるとは、上記の周期性を有し 、かつチャンネル周期が入力ポート数および出力ポート数に等しいことを指す。すな わち、例えば、図 34に示すような波長透過特性を有し、かつ入力ポート数および出 力ポート数がいずれも「4」であるアレイ導波路格子は、周回性を備えたアレイ導波路 格子である。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、ノード間の一対多の接続に均等に波長を割り振るフルメッシュ接 続、あるいは、一対一の接続に全ての波長を使用する波長多重ポイント 'ツー 'ポイン ト接続といった種々の接続形態を、接続ノード数を減少させることなく実現することが できる。また、ノードの光源の波長を変更すれば、上記のような接続形態を光スィッチ 等を用いることなくダイナミックに変更することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の第 1の実施形態のシステム構成図である。
[図 2]第 1の実施形態におけるノードの光送信部の構成図である。
[図 3]第 1の実施形態におけるノードの光受信部の構成図である。
[図 4]第 1の実施形態における合波器の透過波長に関する説明図である。
[図 5]第 1の実施形態における導波路の透過波長に関する説明図である。
[図 6]第 1の実施形態における分波器の透過波長に関する説明図である。 園 7]第 1の実施形態におけるフルメッシュ接続の模式図である。
園 8]第 1の実施形態におけるフルメッシュ接続に関する説明図である。
園 9]第 1の実施形態におけるポイント 'ツー ·ポイント接続の模式図である。
園 10]第 1の実施形態におけるポイント 'ツー ·ポイント接続に関する説明図である。 園 11]第 1の実施形態におけるフルメッシュ接続の変形の模式図である。
園 12]第 1の実施形態におけるフルメッシュ接続の変形に関する説明図である。
[図 13]本発明の第 2の実施形態のシステム構成図である。
園 14]第 2の実施形態におけるノードの光送信部の構成図である。
園 15]第 2の実施形態におけるノードの光受信部の構成図である。
園 16]第 2の実施形態における合波器の透過波長に関する説明図である。
園 17]第 2の実施形態における導波路の透過波長に関する説明図である。
園 18]第 2の実施形態における分波器の透過波長に関する説明図である。
園 19]第 2の実施形態における部分的なフルメッシュ接続の模式図である。
園 20]第 1の実施形態における部分的なフルメッシュ接続に関する説明図である。
[図 21]第 2の実施形態におけるポイント 'ツー ·ポイント接続の模式図である。
園 22]第 2の実施形態におけるポイント 'ツー ·ポイント接続に関する説明図である。
[図 23]本発明の第 3の実施形態のシステム構成図である。
園 24]第 3の実施形態におけるノードの光送信部の構成図である。
園 25]第 3の実施形態におけるノードの光受信部の構成図である。
園 26]第 3の実施形態における合波器の透過波長に関する説明図である。
園 27]第 3の実施形態における常用の導波路の透過波長に関する説明図である。 園 28]第 3の実施形態における分波器の透過波長に関する説明図である。
園 29]第 3の実施形態における予備の導波路の透過波長に関する説明図である。 園 30]第 3の実施形態における部分的なフルメッシュ接続の模式図である。
園 31]第 3の実施形態における部分的なフルメッシュ接続に関する説明図である。 園 32]第 3の実施形態における部分的なフルメッシュ接続時に障害が発生した場合 の模式図である。
園 33]第 3の実施形態における部分的なフルメッシュ接続時に障害が発生した場合 の切り替え動作に関する説明図である。
[図 34]アレイ導波路格子及び波長合波器/分波器の波長透過特性に関する説明図 である。
[図 35]特許文献 1に記載のアレイ導波路格子の平面図である。
[図 36]特許文献 1に記載のアレイ導波路格子の論理的接続に関する説明図である。
[図 37]特許文献 1に記載のアレイ導波路格子の透過波長に関する説明図である。
[図 38]特許文献 1に記載のアレイ導波路格子に関する説明図である。
符号の説明
[0015] 101 :システム
1，2，3，4：通信ノード
11, 12, 13, 14 :アレイ導波路格子の入力ポート
21,22,23,24 :アレイ導波路格子の出力ポート
40 :アレイ導波路格子
110,210,310,410 :通信ノードの出力ポート
111-114 :波長合波器の入力ポート
115,215,315,415 :波長合波器
116-119 :波長可変光源
120,220,320,420：通信ノードの入力ポート
121-124：波長分波器の出力ポート
125,225,325,425：波長分波器
126-129 :光検出器
発明を実施するための最良の形態
[0016] [第 1の実施形態]
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図 1に、本発明の 第 1の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態のシステム 101は、周回性を備え るアレイ導波路格子 40に 4つのノードが接続されているシステムである。各ノード 1〜4 の各出力ポート 110、 210、 310、 410は、アレイ導波路格子 40の入力ポート 11〜14とそ れぞれ接続されている。また、各ノード 1〜4の各入力ポート 120、 220、 320、 420は、ァ レイ導波路格子 40の出力ポート 21〜24とそれぞれ接続されている。なお、図 1では、 説明の便宜上、各ノード 1〜4を光送信部 (左側）と光受信部 (右側）とに分割して示し てレ、るが、実際のハードウェア構成では分割する必要はなレ、。
[0017] 図 2に、ノード 1の光送信部の構成を示す。光送信部は、 4つの波長可変光源 116〜 119を備える。波長可変光源 116〜119は、それらの光出力が、周期性を備えた波長 合波器 115の入力ポート 111〜 114に入力されるように設置されてレ、る。波長合波器 11 5の出力ポートは、ノード 1の出力ポート 110に接続されている。他のノード 2〜4につい ても、ノード 1の上記構成と同じ構成であり、各構成要素の符号は、上記ノード 1内の 説明の上一桁をそれぞれノード番号に応じて 2〜4に置き換えたものとする。例えば、 ノード 2の 4つの波長可変光源は、波長可変光源 216〜219である。
[0018] 図 3に、ノード 1内の光受信部の構成を示す構成図である。光受信部は、 4つの光 検出器 126〜129を備える。光検出器 126〜129は、周期性を備えた波長分波器 125の 出力ポート 121〜124からの出力がそれぞれに入力されるように配置されている。波長 分波器 125の入力ポートは、ノード 1の入力ポート 120に接続されている。他のノード 2 〜4についても、ノード 1の上記構成と同じ構成であり、各構成要素を識別する番号は 、上記ノード 1内の説明の上一桁をそれぞれノード番号に応じて 2〜4に置き換えたも のとする。例えば、ノード 3の 4つの光検出器は、光検出器 326〜329である。
[0019] 本実施形態のようにノード数が「4」の場合、ノード間の接続に用いるアレイ導波路 格子 40の入力ポート数および出力ポート数は、それぞれノード数に等しく「4」である。 そのため、前記の周回性の定義から、周回性を持つアレイ導波路格子 40のチャンネ ル周期は「4」である。
[0020] アレイ導波路格子 40のチャンネル周期と、波長合波器/分波器 115、 215、 315、 41 5、 125、 225、 325、 425のチャンネル周期とは、異なるように設定される。また、双方の チャンネル周期は互いに素となる関係にある。以下の説明では、本システム 101にお けるアレイ導波路格子 40のチャンネル周期が前述の「4」であるのに対し、波長合波 器及び波長分波器のチャンネル周期は「5」に設定されているものとする。
[0021] 図 4に、チャンネル周期力 S「5」に設定された波長合波器 115、 215、 315、 415の入出 力ポート間を透過できる波長の組み合わせを示す。図示の表において、横方向の行 は各ノード 1〜4に対応し、縦方向の列は各ノード内の波長合波器 115、 215、 315、 41 5の各入力ポート番号に対応する。入力ポート番号に関し、例えば「XI I」は、ノード 1 の場合は入力ポート 111を表し、ノード 4の場合は入力ポート 411を表す。
[0022] 各ノード 1〜4の構成は同様であるので、図 4の表について、ノード 1を例に挙げて説 明する。波長間隔がポートのチャンネル波長間隔（図 34)と等しい複数の光信号に対 し、波長の短いものから順番に「1」、「2」、「3」、…と番号を付ける。ノード 1内に設置さ れた波長合波器 115は、入力ポート 111〜114にそれぞれ波長「1」、「2」、「3」、「4」の 光信号が入力されたとき、それらを合波して出力ポート 110から出力するように設定さ れている。
[0023] また、波長合波器 115のチャンネル周期は「5」であるから、例えば、入力ポート 111 には、波長「1」の他に、波長「6、 11、 16、 · · ·」といった、波長間隔が「5」の光信号が入 力される。そして、波長「6、 11、 16、 · · ·」の光信号は、それらと同じ系統の波長「1」の 光信号と同様に、他の入力ポート（X12，X13，X14)の光信号と合波されて出力ポート 1 10から出力される。図 4の表において、ノード 1の行とポート「XI I」の列とが交差する セルに記載されている「1、 6、 11、 16、 · · ·」は、このことを示している。
[0024] 同様に、図 4より、波長「2、 7、 12、 · · ·」の光信号を入力ポート 112から入力すれば、 それらが出力ポート 110から出力され、波長「3、 8、 13、 · · ·」の光信号を入力ポート 113 から入力すれば、それらが出力ポート 110から出力され、波長「4、 9、 14、 ' 」の光信 号を入力ポート 114から入力すれば、それらが出力ポート 110から出力される。なお、 図 4の表では、図面スペースの都合上、各セルには波長番号がそれぞれ 6つずつ示 されているが、図示の波長番号より大きい番号の波長に関しても同様である。このこと は以下の表でも同じである。
[0025] 図 5に、アレイ導波路格子 40の入出力ポート間で透過できる波長の組み合わせを 示す。図示の表において、横方向の行はアレイ導波路格子 40の各入力ポート 11、 12 、 13、 14に対応し、縦方向の列は各出力ポート 21、 22、 23、 24に対応する。例えば、ノ ード 1と接続されている入力ポート 11に波長「1」、「2」、「3」、「4」の合波信号が入力さ れると、そのうちの波長「1」の信号は出力ポート 21、波長「2」は出力ポート 22、波長「3 」は出力ポート 23、波長「4」は出力ポート 24からそれぞれ出力される。出力された各 信号は、対応するノード 1 4の波長分波器へ入力される。
[0026] また、アレイ導波路格子 40のチャンネル周期は「4」であるから、各出力ポート 21 2 4が取り扱う光信号は、波長間隔が「4」の光信号である。例えば、出力ポート 21は、図 5に示すように、波長「1 5 9 13、 · · ·」の系統の光信号を出力する。
[0027] 図 6に、チャンネル周期力 S「5」に設定された波長分波器 125 225 325 425の入出 力ポート間で透過できる波長の組み合わせを示す。この表は、波長合波器に関する 図 4の表に準じたものであり、説明は省略する。
[0028] 本実施形態の動作を説明する。図 7は、図 1に示すシステム 101において、図 4〜図 6の表に基づくフルメッシュ接続を実現した場合の動作を模式的に示したものである 。フルメッシュ接続とは、 1つのノード内の入出力ポート間の接続を含めて、全てのノ ード間接続を同時に行う接続である。なお、フルメッシュ接続の場合、各ノード 1 4の 動作はそれぞれ同様であり、以下では、ノード 1が光信号を発信した場合の動作を例 に挙げる。
[0029] ノード 1の 4つの波長可変光源（116 119)の発振波長をえ 1、 ぇ2、 ぇ3、 ぇ4に設定 すると、波長合波器 115の 4つの入力ポート 111 114に、 λ ΐ〜え 4の 4系統の光信号 が入力される。波長合波器 115は、入力された光信号を合波し、それを出力ポート 11 0から出力する。出力された合波信号は、アレイ導波路格子 40の入力ポート 11に入力 される。
[0030] アレイ導波路格子 40は、そのフィルタリング作用により、 4つの出力ポート 21 24か ら合波信号の波長に応じた光信号を出力する。具体的には、出力ポート 21が λ ΐの 光信号を出力し、出力ポート 22がえ 2の光信号を出力し、出力ポート 23がえ 3の光信 号を出力し、そして、出力ポート 24がえ 4の光信号を出力する。出力された各信号は 、それを出力した出力ポート 21 24に接続されている各ノード 1 4の入力ポート 120 220 320 420に入力される。
[0031] 各ノード 1 4は、 自ノードの波長分波器（125 225 325 425)に光信号が入力され ると、それを、対応する光検出器（126 227 328 429) 出力する。具体的には、ノ ード 1の波長分波器 125に入力された波長 λ 1の光信号は、出力ポート 121から光検 出器 126へ入力される。ノード 2の波長分波器 225に入力された波長 λ 2の光信号は、 出力ポート 221から光検出器 226へ入力される。ノード 3の波長分波器 325に入力され た波長え 3の光信号は、出力ポート 321から光検出器 326へ入力される。ノード 4の波 長分波器 425に入力された波長 λ 4の光信号は、出力ポート 421から光検出器 426へ 入力される。
[0032] 以上の動作を図 4〜6の表にマッピングしたものを図 8に示す。図 8では、上記説明 にて使用した光信号の波長番号を白抜きで示し、その経路を矢印で示した。他のノ ード 2〜4についても同様に波長番号を白抜きで示した力 上記説明はノード 1から発 信された光信号に関するものであるため、他のノードに関する矢印は省略した。
[0033] 図 8に示すように、ノード 1から発信された波長「1」、「2」、「3」、「4」の 4系統の光信 号は、アレイ導波路格子（40)を経て、それぞれの波長に対応した 4つのノード 1〜4へ 入力される。従って、全てのノードの組み合わせが接続を成立させていることから、フ ノレメッシュ接続が実現されている。また、 1つの光検出器に 2系統以上の光信号が入 ることはないため、混信は発生しない。
[0034] 図 9に、図 1〜図 6に基づく構成のシステム 101において、ノード 1とノード 2との間、 及び、ノード 3とノード 4との間をポイント 'ツー ·ポイントで波長多重接続を実現した場 合の動作を模式的に示す。なお、各組み合わせの動作は、それぞれ同様であり、以 下の説明ではノード 1及びノード 2間の接続を例に挙げる。
[0035] ノード 1の 4つの波長可変光源（116〜119)の発振波長をえ 6、 λ 2、 λ 18、 λ 14に設 定すると、波長合波器 115の 4つの入力ポート 111〜114に、 λ 6、 λ 2、 λ 18、 λ 14の 4 系統の光信号が入力される。波長合波器 115は、入力された光信号を合波し、それを 出力ポート 110から出力する。出力された信号は、アレイ導波路格子 40の入力ポート 1 1に入力される。
[0036] アレイ導波路格子 40は、入力された 4系統の光信号を全て出力ポート 22から出力 する。出力された信号は、出力ポート 22に接続されているノード 2の入力ポート 220へ 入力される。
[0037] ノード 2は、入力された光信号を波長分波器 225によって分波する。分波により得ら れた λ 6の光信号は、波長分波器 225の出力ポート 221から光検出器 226へ入力され る。また、 λ 2の光信号は、出力ポート 222から光検出器 227へ入力される。 λ 18の光 信号は、出力ポート 223から光検出器 228へ入力され、 λ 14の光信号は、出力ポート 2 24から出力され光検出器 229へ入力される。
[0038] 以上の動作を図 4〜6の表にマッピングしたものを図 10に示す。図 10における白抜 き表示及び矢印については、図 8での要領と同様である。図 10に示すように、ノード 1 力 発信された波長「6」、「2」、「18」、「14」の 4系統の光信号は、アレイ導波路格子（ 40)を経て、ノード 2へ入力される。従って、ポイント 'ツー 'ポイント接続による 4波長の 多重接続が実現されている。また、 1つの光検出器に 2系統以上の光信号が入ること はないため、混信は発生しない。
[0039] なお、図 9に示す例は、ノード 1及びノード 2、並びに、ノード 3及びノード 4の組み合 わせによる接続である力 波長可変光源の波長設定を適宜変更することにより、例え ば、ノード 1及びノード 4の組み合わせなど、任意の組み合わせによる波長多重接続 を実現すること力できる。
[0040] 図 11は、図 7に示すフルメッシュ接続のうち、同一ノード内の接続を擬似的にリング 状の接続に変更した接続形態を模式的に示したものである。図 7に示す完全なフノレ メッシュ接続の場合、接続の組み合わせには、例えば、ノード 1→ノード 1のような同一 ノードの組み合わせが含まれる。これに対し、図 11に示す形態では、同一ノードによ る 4つの組み合わせに替えて、ノード 1→ノード 2、ノード 2→ノード 3、ノード 3→ノード 4 、ノード 4→ノード 1という、擬似的なリング接続を実現する 4つの組み合わせを設定す る。具体的には、例えば、図 7のノード 1→ノード 1の組み合わせが、図 11ではノード 1 →ノード 2に変更される。なお、図 11の形態において、同一ノードの組み合わせ以外 の組み合わせは、図 7に示すフルメッシュ接続のものと同様である。
[0041] 図 11に示す接続形態を実現するには、図 7において波長 λ ΐを発振する各ノード 1 〜4の波長可変光源 116、 216、 316、 416に対し、波長設定を λ 1から λ 6又は λ 16に 変更する。より詳細には、ノード 1の波長可変光源 116及びノード 3の波長可変光源 31 6に対し、それぞれ λ 6を設定する。また、ノード 2の波長可変光源 216及びノード 4の 波長可変光源 416に対し、それぞれ λ 16を設定する。
[0042] 図 12に、上記の波長設定により実現されるルーティング動作を示す。図 12の矢印 にて示されるように、ノード 1→ノード 2 ( 6)、ノード 2→ノード 3 ( λ 16)、ノード 3→ノー ド 4 ( λ 6)、ノード 4→ノード 1 ( λ 16)と!/、う擬似的なリング接続が実現される。
[0043] また、上記の例では、波長可変光源 116、 216、 316、 416にえ 6及び λ 16を設定した 力 別の波長の組み合わせを設定してもよい。それにより、同一ノードの組み合わせ 以外の組み合わせはフルメッシュ接続を維持しつつ、様々な接続を追加することが できる。通常、同一ノード内の接続は不要な場合が多いため、図 11に示すような形 態を適用することにより、通信トラフィックの変化に応じて様々な接続をダイナミックに 追カロ'変更することができる。
[0044] なお、波長可変光源の発振波長を変化させることにより様々な接続が可能な理由 は、前述の通り、周回性を持つアレイ導波路格子 40のチャンネル周期（Ν)と、周期性 を持つ波長合波器のチャンネル周期（U及び波長分波器のチャンネル周期 (Κ)とが 異なるよう設定されてレ、るからである。
[0045] 具体的に検証すると、例えば、図 4の表のノード番号「1」とポート番号「XI I」とが交 差するセルより、ノード 1の波長合波器 115の入力ポート 111に入力された波長「1、 6、 11、 16」の系列の光信号が、ノード 1の出力ポート 110から出力されることがわかる。こ の出力ポート 110は、アレイ導波路格子 40の入力ポート 11と接続されている。
[0046] 次に、図 5の表の入力ポート 11の行を見ると、ノード 1からアレイ導波路格子 40の入 力ポート 11に、上記の波長「1、 6、 11、 16」の系列の信号が入力された場合、その光 信号は、波長に応じてアレイ導波路格子 40の異なる出力ポート（21、 22、 23、 24)から 出力される。各出力ポート 21〜24は、ノード 1、 2、 3、 4のいずれかの入力ポートと接続 されているので、結果的に、ノード 1から、このノード 1を含めた全てのノードへ光信号 が供給される。
[0047] このように、異なる波長の光信号が、同一のノードからアレイ導波路格子 40の同一 ポートに入力されたときに、それらの信号がアレイ導波路格子 40の異なる出力ポート 力も 1ずつずれて出力されるのは、アレイ導波路格子 40のチャンネル周期（Ν)と波長 合波器のチャンネル周期（L)との差が「1」であることに起因する。よって、通信帯域を 効率よく使うためには、 Νと Lとの差を「1」に設定することが望ましい。この設定に関し 、本実施形態は「L = N+ 1」である。
[0048] 逆に、例えば、図 6の表のノード番号「1」とポート番号「X21」とが交差するセル、す なわちノード 1の波長分波器 125の出力ポート 121に出力される波長「1、 6、 11、 16」の 光信号について、その経路を逆に迪ることを考える。この波長分波器 125の入力ポー ト 120は、アレイ導波路格子 40の出力ポート 21と接続されている。図 5の表において、 この出力ポート 21の列を見ると、上記の波長「1、 6、 11、 16」の光信号がそれぞれ 1ず つずれて入力ポート 11、 12、 13、 14から入力されている。これらの入力ポート 11、 12、 1 3、 14は、ノード 1、 2、 3、 4の出力ポートと接続されているので、結果的に、全てのノー ド 1〜4からの光信号をノード 1で受信することが可能となる。
[0049] 上記作用は、アレイ導波路格子 40のチャンネル周期（N)と波長分波器のチャンネ ル周期（K)との差が「1」であることに起因する。よって、通信帯域を効率よく使うため には、 Nと Kとの差を「1」に設定することが望ましい。この設定に関し、本実施形態は「 K = N+ 1」である。
[0050] 本実施形態では、各ノード内の波長可変光源の数 (M)および光検出器の数 (M) をいずれもノード数 (N)と同じ「4」としている力 S、本発明を実施するにあたっては、必 ずしも「N = M」である必要はない。図 7に示すような完全なフルメッシュ接続を実現 するには「M≥N」であればよぐまた、図 11のように、他ノードとのフルメッシュ接続を 実現するには「M≥N—1」であればよい。また、フルメッシュ接続を実現する必要が なければ「M≤N— 1」でもよい。
[0051] ただし、各ノードの波長分波器のチャンネル周期（K)は、その波長分波器の出力ポ ート数（M)と同じ力、、それより大きい、すなわち「K≥M」である必要がある。その理由 は、仮に「K≤M— 1」とした場合、透過波長が同一となる出力ポートが複数存在する ことになる。そうすると、その波長の光信号が、 2つ以上の出力ポートに分割される、ま たは 2種類以上の波長の光信号がそれぞれ 1つの出力ポートから出力され、結果、 混信が起こる等の不都合が生じる。よって、「K≤M—1」とならないように設定すべき である。
[0052] なお、各ノードの波長合波器 115、 215、 315、 415および波長分波器 125、 225、 325、 425は、周期性をもつアレイ導波路格子または多段の非対称マッハツエンダ干渉計等 によって実現することカできる。
[0053] 本発明の第 1の実施形態によれば、光スィッチ等を付加することなぐ波長可変光 源の波長を切り替えるだけで、図 7に示すような完全なフルメッシュ接続、図 9に示す ようなポイント 'ツー ·ポイント波長多重接続、図 11に示すような擬似的なリング接続を 伴ったフルメッシュ接続と!/、つた様々な接続形態を実現することができる。
[0054] [第 2の実施形態]
図 13に、本発明の第 2の実施形態のシステム構成を示す。各ノードに設けられてい る波長可変光源 (TLS)及び光検出器 (PD)の数量に関し、図 1に示す前述のシステ ム 101では「4」であったのに対し、本実施形態のシステム 102では「3」である。
[0055] システム 102において、 4つのノード 5〜8の各出力ポート 510、 610、 710、 810は、ァレ ィ導波路格子 40の入力ポート 11〜14とそれぞれ接続されている。一方、ノード 5〜8の 各入力ポート 520、 620、 720、 820は、アレイ導波路格子 40の出力ポート 24、 23、 22、 2 1とそれぞれ接続されている。すなわち、図 13における左右の対比から分かるように、 ノード 5〜8の光送信部及び光受信部が相互に逆順に接続されている。
[0056] 図 14に、ノード 5の光送信部（図 13の左側）の構成を示す。光送信部において、 3 つの波長可変光源 516〜518は、それぞれの光出力が波長合波器 515の入力ポート 5 11〜513に入力されるように設置されている。波長合波器 515の出力ポートは、ノード 5 の出力ポート 510に接続されている。他のノード 6〜8についても同じ構成であり、各構 成要素の符号は、上記ノード 5の説明の上一桁をそれぞれノード番号に応じて 6〜8 に置き換えたものに対応する。すなわち、例えばノード 6の 3つの波長可変光源は、 波長可変光源 616〜618である。
[0057] 図 15に、ノード 5の光受信部（図 13の右側）の構成を示す。光受信部には、 3つの 光検出器 526〜528が、波長分波器 525の出力ポート 521〜523からの出力を受けるよ うに設置されている。波長分波器 525は、ノード 5の入力ポート 520に接続されている。 他のノード 6〜8についても同じ構成であり、各構成要素の符号は、上記ノード 5の説 明の上一桁をそれぞれノード番号に応じて 6〜8に置き換えたものに対応する。すな わち、例えばノード 7の 3つの光検出部は、光検出器 726〜728である。
[0058] 本実施形態におけるアレイ導波路格子 40のチャンネル周期（N)は、前述のシステ ム 101と同じく「4」に設定されている。その一方で、波長合波器 515、 615、 715、 815の チャンネル周期（Uおよび波長分波器 525、 625、 725、 825のチャンネル周期（K)は、 「3」に設定されている。
[0059] 図 16に、波長合波器 515、 615、 715、 815の入出力ポート間を透過できる波長の組 み合わせを示す。この表において、横方向の行は各ノード 5〜8に対応し、縦方向の 歹 IJは、各ノードの波長合波器 515、 615、 715、 815がそれぞれ具備する 3つの入力ポ ートに対応する。例えば、「XI I」の場合、ノード 5の場合は入力ポート 511を表し、ノー ド 8の場合は入力ポート 811を表す。各ノード 5〜8は同じ構成であるから、ノード 5を例 に挙げて説明する。
[0060] ノード 5の波長合波器 515は、 3つの入力ポート 511〜513に波長「1」、「2」、「3」の光 信号が入力されたときに、それらを合波して出力ポート 510から出力するように設定さ れている。この波長合波器 515のチャンネル周期は「3」である。よって、例えば入力ポ ート 511に波長「4、 7、 10、 · · ·」のような、波長間隔が「3」の光信号が入力されたとき、 同じ系統の波長「1」の光信号と同様に、他の入力ポートの光信号と合波されて出力 ポート 510から出力される。入力ポート 512から入力された波長「2、 5、 8、 ' 」の光信号 、及び、入力ポート 513から入力された「波長 3、 6、 9、 · · ·」の光信号も同様に、他の入 力ポートの信号と合波されて出力ポート 510から出力される。
[0061] 図 17に、アレイ導波路格子 40の入出力ポート間を透過できる波長の組み合わせを 示す。この表は、図 5とほぼ同じであるので詳細な説明は省略する力 出力側の接続 関係が異なる。図 17に示すように、アレイ導波路格子 40の出力ポート 21、 22、 23、 24 は、各ノードに対し、ノード 8、 7、 6、 5の順で接続される。これは、図 13に沿って前述 した接続関係に基づく。
[0062] 図 18に、波長分波器 525、 625、 725、 825の入出力ポート間を透過できる波長の組 み合わせを示す。この表は、図 16に準じたものであり、説明は省略する。
[0063] 本実施形態の動作について説明する。図 19は、図 13に示すシステム 102において 、図 16〜図 18の表に基づいて部分的なフルメッシュ接続を実現する場合の動作を 模式的に示すものである。図示の接続形態は、ノード 5→ノード 5のような同一ノードの 接続は行わず、ノード 5→ノード 8のような異なるノード間の接続をフルメッシュ接続に より行うものである。以下、一例として、ノード 5に関する動作を説明する。
[0064] ノード 5の 3つの波長可変光源（516〜518)の発振波長をえ 1、 ぇ2、 ぇ3に設定する と、波長合波器 515の入力ポート 511〜513に λ ΐ〜え 3の光信号が入力される。波長 合波器 515は、それらの光信号を合波し、出力ポート 510から出力する。出力された合 波信号は、アレイ導波路格子 40の入力ポート 11に入力される。
[0065] アレイ導波路格子 40は、入力ポート 11へ入力された光信号の波長に応じて、 3つの 出力ポート 21〜23から λ 1〜え 3の光信号を出力する。出力された信号は、対応する ノードの波長分波器へ入力される。このとき、 λ 1の光信号は、アレイ導波路格子 40の 出力ポート 21からノード 8の波長分波器 825へ入力される。また、 λ 2の光信号は、出 力ポート 22からノード 7の波長分波器 725へ入力され、 λ 3の光信号は、出力ポート 23 からノード 6の波長分波器 625へ入力される。
[0066] そして、ノード 8の波長分波器 825は、その出力ポート 821から λ 1の信号を光検出器 826へ入力する。また、ノード 7の波長分波器 725は、その出力ポート 722からえ 2の信 号を光検出器 727へ入力し、ノード 6の波長分波器 625は、その出力ポート 623からえ 3 の信号を光検出器 628へ入力する。
[0067] 以上の動作を図 16〜図 18の表にマッピングしたものを図 20に示す。この図では、 上記説明に使用した波長番号を白抜きで示し、各波長の光信号の経路を矢印で示 した。他のノード 6〜8についても、同様に波長番号を白抜きで示した力 矢印は省略 した。図 20から分かるように、ノード 5から出力された波長「1」、「2」、「3」の光信号は、 それぞれの波長に対応した別個のノードに入力される。すなわち、異なるノードの全 ての組み合わせによる接続が実現されている。また、同一の光検出器に 2系統以上 の光が入ることがな!/、ため、混信は発生しなレ、。
[0068] 図 21は、図 13の構成において、図 16〜図 18の設定に基づきポイント'ッ一.ポイン ト接続の波長多重を実現した場合の動作を模式的に示したものである。図示の例は 、ノード 5及びノード 8間、並びに、ノード 6及びノード 7間のポイント'ツー'ポイント接続 である。
[0069] 図 21に示す動作についてノード 5を例に挙げて説明する。ノード 5の 3つの波長可 変光源（516〜518)の発振波長をえ 1、 λ 5、 λ 9に設定すると、波長合波器 515の入 力ポート 511〜513にえ 1、 λ 5、 λ 9の光信号が入力される。波長合波器 515は、入力 された光信号を合波し、出力ポート 510から出力する。出力された光信号は、アレイ導 波路格子 40の入力ポート 11に入力される。
[0070] アレイ導波路格子 40は、入力された光信号を全て出力ポート 21から出力する。出力 された光信号は、この出力ポート 21と接続されているノード 8の波長分波器 825の入力 ポート 820へ入力される。波長分波器 825は、入力された光信号を分波し、それらを出 力ポート 821、 822、 823から出力する。そして、分波により得られた λ 1の光信号は、出 力ポート 821から光検出器 826へ入力される。また、 λ 5の光信号は出力ポート 822から 光検出器 827へ入力され、 λ 9の光信号は出力ポート 823から光検出器 828へ入力さ れる。
[0071] 以上の動作を図 16〜図 18で示した表にマッピングしたものを図 22に示す。図 22 における白抜き表示及び矢印については、図 8での要領と同様である。ノード 5から 出力された光信号は、アレイ導波路格子 40を経て全てノード 8に入力される。また、同 一の光検出器に 2系統以上の光信号が入ることがないため、混信は発生しない。よつ て、特定のノード間のポイント'ツー'ポイント接続において 3波長の波長多重通信が 実現されている。なお、上記の例は、ノード 5及びノード 8間、並びに、ノード 6及びノー ド 7間の接続であるが、波長可変光源の波長を適宜変更することによって、任意のノ ード間でポイント 'ツー ·ポイントによる波長多重接続を実現することが可能である。
[0072] 各ノードに設置される波長合波器 515、 615、 715、 815および波長分波器 525、 625、 725、 825は、周期性をもつアレイ導波路格子または多段の非対称マツハツヱンダ干 渉計等によって実現できる。
[0073] 以上説明した第 2の実施形態によれば、波長合波器及び波長分波器のチャンネル 周期（L、 K)とアレイ導波路格子（40)のチャンネル周期（N)との関係を「L = N— 1」 及び「K = N— 1」としたことにより、波長の利用効率がより高められる。具体的には、 本実施形態の設定によれば、前述の第 1の実施形態では取り扱われない波長「5、 10 、 15、 20· · ·」の光信号も取り扱うことが可能となる。
[0074] [第 3の実施形態]
図 23に、本発明の第 3の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態のシステム 1 03は、 4つのノード 50〜80間の接続経路を 2重化し、通常の接続経路が利用不可と なった場合に、予備の接続経路に切り替えるというものである。本システム 103は、図 23に示すように、常用のアレイ導波路格子 40に加え、この常用のものと同様に周回 性を持つ予備のアレイ導波路格子 90を備える。
[0075] 各ノード 50〜80の出力ポート 5010、 6010、 7010、 8010は、常用のアレイ導波路格子 40の入力ポート 11〜14とそれぞれ接続され、各ノード 50〜80の入力ポート 5020、 6020 、 7020、 8020は、アレイ導波路格子 40の出力ポート 21〜24とそれぞれ接続されている 。また、各ノード 50〜80の別の出力ポート 5030、 6030、 7030、 8030は、予備のアレイ導 波路格子 90の入力ポート 61〜64とそれぞれ接続され、各ノード 50〜80の別の各入力 ポート 5040、 6040、 7040、 8040は、予備のアレイ導波路格子 90の出力ポート 71〜74と それぞれ接続されている。
[0076] 図 24に、ノード 50の光送信部の構成を示す。光送信部には、 3つの波長可変光源 5016〜5018が、それらの光出力を波長合波器 5015の入力ポート 5011〜5013に入力 するように設置されている。波長合波器 5015の 2つの出力ポートのうち、出力ポート 50 10は、常用のアレイ導波路格子 40の入力ポート 11に接続され、他方の出力ポート 503 0は、予備のアレイ導波路格子 90の入力ポート 61に接続されている。他のノード 60、 7 0、 80の構成もノード 50の上記構成と同様であり、各構成要素を識別する符号は、上 記説明の上二桁をそれぞれノード番号に応じて 60、 70、 80に置き換えたものに対応 する。
[0077] また、上記の光送信部は、常用の周回性アレイ導波路格子 40との接続障害の有無 を監視し、障害が発生したとき、波長可変光源の波長設定を変更する手段 5100を備 X·る。
[0078] 図 25に、ノード 50の光受信部の構成を示す。光受信部には、 3つの光検出器 5026 〜5028が、波長分波器 5025の出力ポート 5021〜5023からの出力が入力されるように 設置されている。波長分波器 5025の 2つの入力ポートのうち、入力ポート 5020は、ァ レイ導波路格子 40の出力ポート 24に接続され、他方の入力ポート 5040は、予備のァ レイ導波路格子 90の出力ポート 71に接続されている。他のノード 60、 70、 80の構成も ノード 50の上記構成と同様であり、各構成要素を識別する符号は、上記説明の上二 桁をそれぞれノード番号に応じて 60、 70、 80に置き換えたものに対応する。
[0079] 本実施形態のシステム 103において、 2つのアレイ導波路格子 40及び 90のチャンネ ル周期はいずれも「4」であり、各ノードの波長合波器 5015、 6015、 7015、 8015および 波長分波器 5025、 6025、 7025、 8025のチャンネル周期は、いずれも「3」である。
[0080] 図 26に、波長合波器 5015、 6015、 7015、 8015の入出力ポート間を透過できる波長 の組み合わせを示している。この表において、横方向の行は各ノード 50、 60、 70、 80 の出力ポート 5010、 5030、 6010、 6030、 7010、 7030、 8010、 8030に対応し、縦方向の 列は各ノード内の波長合波器 5015、 6015、 7015、 8015の各入力ポート番号に対応す る。例えば、入力ポート番号「XI I」の場合、ノード 50の場合は入力ポート 5011を表し、 ノード 80の場合は入力ポート 8011を表す。
[0081] 図 26の表について、ノード 50を例に挙げて説明する。ノード 50に設置された波長合 波器 5015は、入力ポート 5011に波長「1」の信号、入力ポート 5012に波長「2」の信号、 入力ポート 5013に波長「3」の信号がそれぞれ入力されたとき、それらを、アレイ導波 路格子 40とつながる出力ポート 5010から出力する。また、波長合波器 5015は、入力 ポート 5011に波長「2」の信号、入力ポート 5012に波長「3」の信号、入力ポート 5013に 波長「1」の信号がそれぞれ入力されたとき、それらを、予備のアレイ導波路格子 90へ つながる他方の出力ポート 5030から出力する。
[0082] 図 27に、アレイ導波路格子 40の入出力ポート間を透過できる波長の組み合わせを 示す。この表は、各ノードの符号以外は、基本的に図 17の表と同様であり、説明は省 略する。
[0083] 図 28に、波長分波器 5025、 6025、 7025、 8025の入出力ポート間を透過できる波長 の組み合わせを示す。この表は、図 26の表に準じたものであり、説明は省略する。
[0084] 図 29に、予備のアレイ導波路格子 90の入出力ポート間を透過できる波長の組み合 わせを示す。この表は、図 27に示すアレイ導波路格子 40の表と波長の組み合わせ に関しては同じである。異なる点は、図 29の表では、アレイ導波路格子 90の出力ポ ート 71〜74と出力ノード 50、 80、 70、 60とがそれぞれ接続されており、出力ノードの番 号が図 27のものから 1つずつずれている点である。
[0085] 本実施形態の動作を説明する。図 30は、図 23に示すシステム 103において図 26 〜図 29の設定に基づき部分的なフルメッシュ接続を実現した場合の動作を模式的 に示したものである。図示の接続形態は、同一ノード間の接続を行わず、異なるノー ド間をフルメッシュ接続するという形態である。
[0086] また、図 30に示す動作を図 26〜図 29の表にマッピングしたものを図 31に示す。こ れまで同様、ノード 50からの光信号の経路のみ矢印で示している。図 31に示す経路 の場合、常用のアレイ導波路格子 40を介した接続のみ行われており、予備のアレイ 導波路格子 90は使用されていない。よって、システム 103の動作は、図 19及び図 20 に沿って前述した第 2の実施形態の動作と同様であり、詳細な説明は省略する。
[0087] 図 32は、図 30に示す接続形態にて動作中、ノード 50の出力ポート 5010とアレイ導 波路格子 40の入力ポート 11との間の接続経路に障害 999が発生した場合の動作を模 式的に示したものである。
[0088] 障害 999が発生すると、ノード 50は、 λ 1〜え 3の光信号を出力していた波長可変光 源 5016〜5018の発振波長をえ 2、 λ 3、 λ 4に変更する。より詳細には、波長可変光 源 5016の発振波長を λ 1から λ 2へ変更し、波長可変光源 5017の発振波長を λ 2か ら λ 3へ変更し、波長可変光源 5018の発振波長を λ 3から λ 4へ変更する。
[0089] 障害 999の発生前、波長合波器 5015は、 λ 1〜え 3の合波信号を出力ポート 5010か ら出力していたが、障害 999の発生により発振波長をえ 2〜え 4に変更すると、合波し た光信号を、出力ポート 5010に替えて他方の出力ポート 5030から出力する。出力さ れた λ 2〜え 4の合波信号は、予備のアレイ導波路格子 90の入力ポート 61へ入力さ れる。これにより、波長合波器 5015の出力経路が常用から予備のものに切り替えられ
[0090] アレイ導波路格子 90は、ノード 50から λ 2〜え 4の合波信号が入力されると、 λ 2の 光信号を出力ポート 72からノード 80へ出力し、 λ 3の光信号を出力ポート 73からノード 70へ出力し、 λ 4の光信号を出力ポート 72からノード 60へ出力する。
[0091] ノード 80の波長分波器 8025は、予備の入力ポート 8040から入力された λ 2の光信号 を光検出器 8026へ出力する。ノード 70の波長分波器 7025は、予備の入力ポート 7040 から入力された λ 3の光信号を光検出器 7027へ出力する。ノード 60の波長分波器 60 25は、予備の入力ポート 6040から入力された λ 4の光信号を光検出器 6028へ出力す
[0092] 図 32に示される障害発生時の動作を図 26〜図 29の表にマッピングしたものを図 3 3に示す。この図 33の表と図 31の表とを比較して分かるように、本システム 103におい て障害回避のために接続経路を切り替えても、ノード間のエンド '·ツー 'エンドの接続 関係は変化しない。また、いずれの場合も、 1つの光検出器に複数系統の光信号が 入力することはないので、混信は発生しない。
[0093] なお、図 32及び図 33に沿った上記説明は、説明を簡単にするために、障害（999) 力 つだけ発生したケースの説明であった力 S、アレイ導波路格子 40に対する複数の 接続に同時に障害が発生しても同様の方法で障害を回避することができる。また、図 32に示すような異なるノード間のフルメッシュ接続でない、他の接続形態であっても、 波長可変光源の波長を変更することで障害回避が可能である。
[0094] 各ノード内に設置される波長合波器 5015、 6015、 7015、 8015および波長分波器 502 5、 6025、 7025、 8025は、周期性をもつアレイ導波路格子等によって実現することがで きる。
[0095] 本実施形態のシステム構成は、アレイ導波路格子の数、波長合波器の出力ポート の数、波長分波器の入力ポートの数をそれぞれ「2」とすることで、接続経路が 2重化 されている構成であった力 上記数量は「2」以上であってもよい。その場合も、上記 システム構成の接続形態に準じて予備のアレイ導波路格子を増設することにより、接 続経路を更に多重化することができる。
[0096] 以上説明した第 3の実施形態によれば、ノードとアレイ導波路格子との接続障害が 発生しても、予備のアレイ導波路格子への切り換えにより、そのノード間の接続を継 続すること力 Sでさる。
[0097] 上記各実施形態のシステムは、ノード数が「4」であったが、他の数量であってもよ!/、 。その場合、ノード数「N」に対し、アレイ導波路格子のチャンネル周期を「N」に設定 し、波長分波器のチャンネル周期「K」を「N」と異なる数値に設定することで、上記実 施形態と同様の動作および効果が得られる。また、「N」と「K」との差を「1」に設定す ること力 通信帯域の利用効率上より望ましい点も、上記説明と同様である。
[0098] また、上記各実施形態のシステムは、各ノードの光送信部に波長合波器を設置し ているが、これらの波長合波器の代わりに光力ブラを用いてもよい。ここで、光力ブラ とは、波長に依らず入力光を分割または結合するデバイスを指す。ただし、光力ブラ を用いた場合、原理的な分岐損失が生じるという欠点がある。一般に、入力ポート数 が「2n」、出力ポート数が「1」の光力ブラの場合、約 3n (dB)の原理的な損失が生じる。 よって、入力ポート数が多くなるほど、光力ブラを用いるより、波長合波器を用いる方 が損失の点では有利となる。
[0099] また、上記各実施形態のシステムは、各ノードの光源を全て波長可変光源としてい るが、必要とされる接続変更の程度によっては、一部を波長可変波長光源、残りを固 定波長光源としても、同様の動作および効果を得ることができる。この場合、全ての 光源を波長可変光源にする場合に比べて、光送信部のコストを低減できるとレ、う効果 力 sある。
[0100] また、上記各実施形態では、光源と波長合波器とが直接接続されているが、必要に 応じて、両者間に光変調器及び光増幅器等が配置されてもよい。また、上記各実施 形態では、波長分波器の出力ポートが光検出器と接続されているが、光増幅器及び 光分散補償器等の他のデバイスと接続されて!、てもよレ、。
[0101] また、上記各実施形態では、光信号のチャンネルが等波長間隔で並んでいるが、 チャンネルが等周波数間隔で並んで!/、てもよレ、。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のノードと、周回性を具備し且つ前記複数のノードに光学的に接続されたァレ ィ導波路格子とを備え、
前記各ノードは、前記アレイ導波路格子に対し相互に異なる波長の光を出力する 複数の光源と、周期性を具備し且つ前記アレイ導波路格子から出力される光を分波 して出力する波長分波器とを有し、
前記複数の光源は、波長可変の光源を含み、
前記波長分波器は、そのチャンネル周期として、前記アレイ導波路格子のチャンネ ル周期と異なり且つ前記波長分波器の出力ポート数以上の値が設定されていること を特徴とする波長ルーティングシステム。
[2] 前記波長分波器のチャンネル周期と前記アレイ導波路格子のチャンネル周期とが 互いに素の関係に設定されていることを特徴とする請求項 1記載の波長ルーティング システム。
[3] 前記波長分波器のチャンネル周期と前記アレイ導波路格子のチャンネル周期との 差が 1に設定されていることを特徴とする請求項 1又は 2記載の波長ルーティングシス テム。
[4] 前記各ノードは、周期性を具備し且つ前記複数の光源からの光を合波して前記ァ レイ導波路格子へ出力する波長合波器を有し、
前記波長合波器は、そのチャンネル周期として、前記アレイ導波路格子のチャンネ ル周期と異なり且つ前記波長合波器の入力ポート数以上の値が設定されていること を特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の波長ルーティングシステム。
[5] 前記波長合波器のチャンネル周期と前記アレイ導波路格子のチャンネル周期とが 互いに素の関係に設定されていることを特徴とする請求項 4記載の波長ルーティング システム。
[6] 前記波長合波器のチャンネル周期と前記アレイ導波路格子のチャンネル周期との 差が 1に設定されていることを特徴とする請求項 4又は 5記載の波長ルーティングシス テム。
[7] 前記波長分波器のチャンネル周期と前記波長合波器のチャンネル周期とが等しく 設定されていることを特徴とする請求項 4乃至 6のいずれか 1項に記載の波長ルーテ イングシステム。
[8] 前記複数の光源の数が前記複数のノードの数から 1を引いた数以上であることを特 徴とする請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の波長ルーティングシステム。
[9] 周回性を具備し且つ前記複数のノードに光学的に接続された第 2のアレイ導波路 格子を備え、
前記各ノードは、前記複数の光源と前記アレイ導波路格子との間の通信障害を監 視し、障害を検知したとき、前記複数の光源から出力すべき光の波長を変更し且つ 波長が変更された光を前記第 2のアレイ導波路格子へ出力する手段を有することを 特徴とする請求項 1乃至 8のいずれ力、 1項に記載の波長ルーティングシステム。
[10] 周回性を具備するアレイ導波路格子と光学的に接続されたノードであって、
前記アレイ導波路格子に対し相互に異なる波長の光を出力する複数の光源と、周 期性を具備し且つ前記アレイ導波路格子から出力される光を分波して出力する波長 分波器とを備え、
前記複数の光源は、波長可変の光源を含み、
前記波長分波器は、そのチャンネル周期として、前記アレイ導波路格子のチャンネ ル周期と異なり且つ前記波長分波器の出力ポート数以上の値が設定されていること を特徴とするノード。
[11] 前記波長分波器のチャンネル周期が、前記アレイ導波路格子のチャンネル周期と 互いに素の関係に設定されていることを特徴とする請求項 10記載のノード。
[12] 前記波長分波器のチャンネル周期が、前記アレイ導波路格子のチャンネル周期と 差が 1に設定されて!/、ることを特徴とする請求項 10又は 11記載のノード。
[13] 周期性を具備し且つ前記複数の光源力 の光を合波して前記アレイ導波路格子へ 出力する波長合波器を備え、
前記波長合波器は、そのチャンネル周期として、前記アレイ導波路格子のチャンネ ル周期と異なり且つ前記波長合波器の入力ポート数以上の値が設定されていること を特徴とする請求項 10乃至 12のいずれか 1項に記載のノード。
[14] 前記波長合波器のチャンネル周期が、前記アレイ導波路格子のチャンネル周期と 互いに素の関係に設定されていることを特徴とする請求項 13記載のノード。
[15] 前記波長合波器のチャンネル周期が、前記アレイ導波路格子のチャンネル周期と 差が 1に設定されていることを特徴とする請求項 13又は 14記載のノード。
[16] 前記波長分波器のチャンネル周期が、前記波長合波器のチャンネル周期と等しく 設定されていることを特徴とする請求項 13乃至 15のいずれか 1項に記載のノード。
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