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公開番号2024126813
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035469
出願日2023-03-08
発明の名称波長変換装置、光伝送装置及び波長変換方法
出願人日本電気株式会社,国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類H04J 14/02 20060101AFI20240912BHJP(電気通信技術)
要約【課題】波長多重光信号の伝送において、あるバンドの光信号を他のバンドへバイパスする波長変換を簡易な構成により実現する。
【解決手段】WSS11は、Cバンドの光信号LCを、複数波長の光信号が波長多重されたドロップ信号C1～Cnとスルー信号CTとに波長分離する。波長分離フィルタD1～Dnは、ドロップ信号C1～Cnに含まれる複数波長の光信号を、それぞれ単一波長の光信号を複数含むCバンド光信号群CG1～CGnに分波する。波長変換器WA1～WAnは、Cバンド光信号群CG1～CGnを、それぞれLバンド光信号群LG1～LGnに波長変換する。波長合波フィルタM1～Mnは、Lバンド光信号群LG1～LGnのそれぞれを合波してLバンド変換後の光信号L1～Lnを出力する。合波部12は、Lバンド変換後の光信号L1～Lnと、Lバンドの光信号LLと、スルー信号CTと、を合波して出力する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１及び第２のバンドの光信号を含む波長多重光信号から予め波長分離された、前記第１のバンドの複数波長が波長多重された光信号を、波長変換の対象となる所定の複数波長の光信号が波長多重されたｎ本のドロップ信号と、波長変換の対象ではない波長の光信号が波長多重されたスルー信号と、に波長分離する第１の分波器と、
前記ｎ本のドロップ信号に含まれる前記所定の複数波長の光信号を、複数の光信号に分波するｎ個の第２の分波器と、
前記ｎ個の第２の分波器で分波された前記複数の光信号に含まれる各波長の第１の光信号を、それぞれ、前記第２のバンドの複数の第２の光信号に波長変換するｎ個の波長変換器と、
前記ｎ個の波長変換器から出力される波長変換後の前記複数の第２の光信号のそれぞれを合波してｎ本の第３の光信号を出力するｎ個の第１の合波器と、
前記ｎ本の第３の光信号と、前記波長多重光信号から予め波長分離された第２のバンドの複数波長が波長多重された光信号と、前記スルー信号と、を合波して出力する合波部と、を備える、
波長変換装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記ｎ個の第２の分波器は、前記ｎ本のドロップ信号に含まれる前記複数波長の光信号を、それぞれ、複数の単一波長の前記第１の光信号に波長分離し、
前記ｎ個の波長変換器は、前記ｎ個の第２の分波器のそれぞれから出力された前記複数の単一波長の前記第１の光信号を、前記複数の第２の光信号に変換する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記ｎ個の第１の合波器は、前記ｎ個の第２の分波器よりも広帯域幅の波長フィルタとして構成される、
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記ｎ個の第２の分波器は、それぞれ、通過帯域の中心波長が異なる波長フィルタとして構成される、
請求項３に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記ｎ個の第２の分波器は、前記ｎ本のドロップ信号を、前記複数の光信号に分岐し、
前記ｎ個の波長変換器は、前記複数の光信号のそれぞれに波長多重された前記所定の複数の波長のうちの１つの波長の光信号を、前記第２のバンドの単一波長の光信号に波長変換する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記ｎ個の第２の分波器のそれぞれは、入力される１本の前記ドロップ信号を、２本以上のｍ本の光信号に分岐し、
前記ｎ個の波長変換器のそれぞれは、前記ｍ本の光信号うちの１本が入力されるｍ個のデジタルコヒーレント波長変換器を有し、
前記ｍ個のデジタルコヒーレント波長変換器のそれぞれは、入力される前記光信号に波長多重された前記所定の複数波長の光信号のうち、所定の１つの波長の光信号を、前記第２のバンドの単一波長の光信号に波長変換する、
請求項５に記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記合波部は、
前記ｎ本の第３の光信号と、前記波長多重光信号から予め波長分離された前記第２のバンドの光信号と、を合波する第２の合波器と、
前記第２の合波器で合波された前記光信号と、前記スルー信号と、を合波して出力する第３の合波器と、を備える、
請求項１又は２に記載の波長変換装置。
【請求項８】
前記合波器は、
前記第２の合波器と前記第３の合波器との間に挿入され、前記第２の合波器で合波された前記光信号の損失を補償する第１の光アンプと、
前記第１の分波器と前記第３の合波器との間に挿入され、前記スルー信号の損失を補償する第２の光アンプと、をさらに備える、
請求項７に記載の波長変換装置。
【請求項９】
第１及び第２のバンドの光信号を含む波長多重光信号から前記第１のバンドの複数波長が波長多重された光信号と前記第２のバンドの複数波長が波長多重された光信号とを波長分離する第３の分波器と、
波長変換装置と、を備え、
前記波長変換装置は、
前記第３の分波器で波長分離された、前記第１のバンドの複数波長が波長多重された光信号を、波長変換の対象となる所定の複数波長の光信号が波長多重されたｎ本のドロップ信号と、波長変換の対象ではない波長の光信号が波長多重されたスルー信号と、に波長分離する第１の分波器と、
前記ｎ本のドロップ信号に含まれる前記所定の複数波長の光信号を、複数の光信号に分波するｎ個の第２の分波器と、
前記ｎ個の第２の分波器で分波された前記複数の光信号に含まれる各波長の第１の光信号を、それぞれ、前記第２のバンドの複数の第２の光信号に波長変換するｎ個の波長変換器と、
前記ｎ個の波長変換器から出力される波長変換後の前記複数の第２の光信号のそれぞれを合波してｎ本の第３の光信号を出力するｎ個の第１の合波器と、
前記ｎ本の第３の光信号と、前記第３の分波器で波長分離された前記第２のバンドの複数波長が波長多重された光信号と、前記スルー信号と、を合波して出力する合波部と、を備える、
光伝送装置。
【請求項１０】
第１の分波器により、第１及び第２のバンドの光信号を含む波長多重光信号から予め波長分離された、前記第１のバンドの複数波長が波長多重された光信号を、波長変換の対象となる所定の複数波長の光信号が波長多重されたｎ本のドロップ信号と、波長変換の対象ではない波長の光信号が波長多重されたスルー信号と、に波長分離し、
ｎ個の第２の分波器により、前記ｎ本のドロップ信号に含まれる前記所定の複数波長の光信号を、複数の光信号に分波し、
ｎ個の波長変換器により、前記ｎ個の第２の分波器で分波された前記複数の光信号に含まれる各波長の第１の光信号を、それぞれ、前記第２のバンドの複数の第２の光信号に波長変換し、
前記ｎ個の波長変換器から出力される波長変換後の前記複数の第２の光信号のそれぞれを合波してｎ本の第３の光信号を出力し、
前記ｎ本の第３の光信号と、前記波長多重光信号から予め波長分離された第２のバンドの複数波長が波長多重された光信号と、前記スルー信号と、を合波して出力する、
波長変換方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、波長変換装置、光伝送装置及び波長変換方法に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンに代表される携帯端末の急速な普及と、端末の高度化による高精細画像等の大容量データ通信により、ネットワークに流れるトラフィックは急速な伸びを続けている。ある調査によると、日本国内の２０２０年度のブロードバンド契約者の総ダウンロードトラフィックは約１９Ｔｂｐｓで、年率約５７%の割合で増大を続けており、今後もトラフィックの増大が見込まれている。これに対し、大容量通信を支えるコアネットワークでは、複数の異なる波長の光信号を１本の光ファイバに多重して伝送する波長分割多重技術（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）、ＤＰ－ＱＰＳＫ（ＤｕａｌＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、１６－ＱＡＭ（１６－ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の高度変調方式など、大容量化のニーズに応える技術の開発が進められてきた。
【０００３】
さらに、無線通信における５Ｇサービスの進展に伴い、大容量化だけでなく、ネットワークの低遅延化のニーズも高まっている。これらのニーズに対して、近年ではＮＴＴ（日本電信電話株式会社：ＮｉｐｐｏｎＴｅｌｅｇｒａｐｈａｎｄＴｅｌｅｐｈｏｎｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が主導するＩＯＷＮ（ＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）構想では、大容量かつ低遅延のネットワークを実現するオールフォトニクス・ネットワークが提唱されている。オールフォトニクス・ネットワークは、スイッチングノードにおける電気変換を伴う一般的なネットワークと異なり、全てのパスにおいて光のままで伝送が行われる。このため、電気のスイッチの容量に束縛されることなく、大容量で通信が可能なだけでなく、電気変換に伴う遅延がなく、低遅延化も図ることができる。
【０００４】
しかしながら、このように波長パスを通信単位で用いると、波長資源の問題が発生する。現在、主に利用されている波長帯はＣバンドであるが、波長資源は高々１００波程度である。これに対し、Ｌバンドを用いる方法であるＬバンド拡張や１ファイバに複数のコアを有する空間多重伝送が検討されている。空間多重伝送では、空間多重通信用の光ファイバや伝送損失を補償する空間多重用の光アンプ等が研究されているが、デバイスが開発段階であることや、新たに伝送路を引き直すことがコスト増大につながるため、現状では将来技術と捉えられている。Ｌバンド拡張は、ファイバ及びデバイスは既に開発されており、現在の伝送路を利用可能であることから、現実的な手法である。しかし、ネットワーク全体にＬバンド拡張を適用すると、全てのノードにＬバンド用の光アンプ及び光スイッチの導入が必要であり、コストが増大してしまう。
【０００５】
これに対し、Ｌバンド拡張を行いつつ、急激なコスト増大を抑制する手法が提案されている（非特許文献１）。この手法においては、ネットワーク全体でＬバンド拡張を行うのではなく、ボトルネックとなる一部のリンクのみにおいてＣバンドの波長の一部をＬバンドに波長変換してバイパスを行う。非特許文献１では、ネットワークモデルＪＰＮ１２において、中部地方のノード間のトラフィックが混雑しており、全体の容量増大を阻害されている。本手法では、このようなボトルネック区間のみにＬバンド拡張を適用している。具体的には、第１のノードにおいてＣバンドの波長の光信号の一部をＬバンドに波長変換し、次の第２のノードへ伝送する。第２のノードにおいては、Ｃバンドの光信号のみスイッチングを行い、Ｌバンドはカットスルーで、第３のノードへ伝送する。第３のノードにおいては、Ｌバンドの波長の光信号を再度Ｃバンドに波長変換を行っている。すなわち、第１のノードと第３のノードとの間でＣバンドの波長の光信号の一部をＬバンドの波長の光信号に移行し、ボトルネックの度合いを減少させ、ネットワーク全体の容量拡張を実現している。これにより、非特許文献１においては、例えば、混雑するノード間のみのリンクに関してＣバンドの波長の光信号の１６％をＬバンドに移行することで、ネットワーク全体の容量を９％向上できることが報告されている。
【０００６】
なお、波長変換の方法は、光の非線形性を利用した全光波長変換、トランスポンダ機能を利用した波長変換などが提唱され、利用されている。全光波長変換では、光のまま波長変換をおこなうため遅延が少ない利点があるが、波長変換デバイスの光損失が大きく、伝送可能距離が制限される等の問題がある。また、トランスポンダ機能においては、デジタル信号処理を介して、いわゆる３Ｒ（増幅:Ｒｅ－ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ、波形整形:Ｒｅ－ｓｈａｐｉｎｇ、ビット間隔調整:Ｒｅ－ｔｉｍｉｎｇ）再生で完全な波形成型がなされる。そのため、伝送距離制限はなくなるが、デジタル信号処理での遅延が発生する問題がある。これに対して、デジタル信号処理部を介さず送信器、受信器間のアナログ電気信号を折り返す構成もある（以下アナログ波長変換と記載する）。アナログ波長変換においては、デジタル処理を施さないため、これまで伝送路で蓄積された信号劣化を補償する別の機能が付加される。例えば、コヒーレント受信フロントエンドとコヒーレント送信フロントエンドとの間にアナログの信号処理部を設け、帯域を補正する等の方法がある。非特許文献１にかかる手法のように、比較的短いパスのみをＬバンドに迂回する方法では、低コスト及び低遅延のアナログ波長変換の利用が期待される。
【０００７】
なお、現在利用されているノードにおいては、ルーティング制御の制約を回避するため、波長衝突がなく、任意の波長の信号を任意の方路にスイッチングするノード構成方法が必要である。波長多重光信号は、例えば、Ｃバンドの光信号とＬバンドの光信号とに分離され、Ｃバンドの光信号が波長変換の対象となる。Ｃバンドの光信号は、波長変換を行う装置などに入力され、変換対象となるＣバンドの各波長の光信号が、Ｌバンドの波長の光信号に波長変換される。
【０００８】
このようなＣバンドの波長多重光信号をＬバンドの波長信号に波長変換を行う波長バンド変換器が提案されている（特許文献１）。この波長バンド変換器では、波長多重光信号から、波長変換される各波長の光信号に分離する光バンド分離装置が設けられる。一般に、このような光バンド分離装置は、例えば広帯域の光カプラが用いられる。光バンド分離装置に入力された波長多重光信号はＣバンド、Ｌバンド毎に分離された後、波長バンド変換器によって、Ｃバンドの波長多重光信号からＬバンドの波長多重光信号へ、またはＬバンドの波長多重光信号からＣバンドの波長多重光信号へ一括波長変換することができる。なお、一般的に一括波長変換する方法として、全光波長変換が用いられる。Ｃバンドの波長多重光信号、および、Ｌバンドの波長多重光信号に波長変換された光信号はレベル調整された後に合波装置によって合波されて、波長多重光信号として伝送される。
【０００９】
他にも、波長衝突なく、任意の波長の信号を任意の方路にスイッチングするノード構成方法が様々に提案されている（例えば、特許文献２及び３）。また、Ｃバンド及びＬバンドでの光信号の伝送についても、各種提案されている（例えば、特許文献４～６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２００１－２７４７５０号公報
特開２０１３－５２３０号公報
特開２００６－２１１５９１号公報
特開２００１－２４５９４号公報
特開２００１－４４５４６号公報
特開２０１２－１５５７７号公報
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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