本論文では、将来の情報化社会を担うと考えられる全光ネットワークの中で、(1)県内(Regional)ネットワーク、または、地域(Local)ネットワーク，(2)加入者(Access)ネットワーク，(3)企業内ネットワーク(LAN: Local Area Network)への適用が可能であるローカルエリアネットワークの提案を行う。これらの光ネットワークは、波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)技術を基幹技術とする光ローカルエリアネットワークであり、その有効性を理論と実験から明らかにした。

　第1章「序論」では、光ネットワークの研究，開発動向について述べる。また、全光ネットワークの構成例を示すとともに、全光ネットワークの中での本研究の位置付けを明確にする。

　第2章「光ローカルエリアネットワークの要素技術」では、最初に、光ネットワークに適用される主な多重化技術についてまとめる。次に、波長分割多重(WDM)システムを、光源と波長フィルタの動作モード(固定波長，可変波長)により分類し、各システムの特長および要求される波長チャネル数について述べる。更に、これら波長分割多重(WDM)システムに用いられる代表的な光源と波長フィルタについてまとめる。最後に、本論文で提案する各光ネットワークについて、この分類における位置付について述べる。

　第3章「デマンドアサイン波長分割多重マルチアクセス光ローカルエリアネットワーク」では、DA-WDMA (Demand Assign Wavelength Division Multi-Access)を用いた光LANを提案する。本光LANは、既存の標準光LANとこれに付加されるWDチャネルから構成される。WDチャネルは、標準光LANの伝送速度に依存しない，他チャネルの影響を受けない独立の伝送路を提供する。また、この光LANは、標準LANを拡張することにより実現される。本光LANは、光源側に可変波長光源を、受信側に可変波長フィルタを用いたWDM光ネットワークに分類される。更に、第3章では、本光LANのWDチャネル数，レベルダイヤグラムなどのシステム検討を行う。Cバンド用Er3+ドープ光ファイバアンプの波長帯域幅(約35nm)と可変波長ADM (Add Drop Multiplexer)の半値幅から制限されるWDチャネル間隔(数nm)を考慮すると、十数のWDチャネルが使用できる。このWDチャネル数は、実用的光LANあるいは、MAN (Metropolitan Area Network)の応用に対して充分な伝送容量を提供する。また、標準光LANを用いてDA-WDMA制御を実現する専用コントローラを開発し、本光LANの実用性を示す。可変波長ADMには、AO (Acoust-Optic)フィルタを用いている。本光LANは、オフィス間光ネットワークなどへ適用が可能である。

　第4章「WD・TD・SD (Wavelength Division・Time Division・Space Division)複合多重放送局内光ネットワーク」では、波長分割多重を用いた放送局向け映像信号分配ネットワークについて、波長多重光ネットワークを世界で初めて導入したフジテレビジョン新社屋の例を中心に述べる。本光ネットワークは、光源側に固定波長光源を、受信側に可変波長フィルタを用いたWDM光ネットワークに分類される。最初に、本ネットワークの構成と基本コンセプトについて述べる。次に、本光ネットワークの時分割多重システムと波長分割多重システムの設計，WDチャネルのクロストークと波長フィルタでの波形歪のシミュレーション，パワーバジェットについて述べる。時分割多重度は、商用システムの最大時分割多重伝送速度と映像信号の伝送速度により決まる。本光ネットワークでは、SDTV (Standard Definition Television)コンポジット信号の場合、15チャネルを、SDTVコンポーネント信号の場合、7チャネルを一つのWDチャネルに時分割多重する。HDTV (High Definition Television)信号の場合、時分割多重は行わない。波長多重度は、光アンプの帯域と可変波長フィルタの特性(隣接WDチャネルの抑圧比)により決まる。次に、開発した装置の構成，特性，伝送実験について報告し、本光ネットワークの実用性を示す。

　フジテレビジョン新社屋の光ネットワークは、SDTVシステムの導入が1996年8月から始まり、運用試験を経て1997年3月より本格運用された。また、HDTVシステムは、1999年4月より本格運用が開始され、現在両システムともに順調に稼働している。

　第5章「U-FDMA/D-TDM光マルチアクセスネットワーク」では、加入者ネットワークへの適用が期待できるU-FDMA/D-TDM　(Upstream- Frequency-Division-Multiple Access/Downstream-Time-Division-Multiplexing)光マルチアクセスネットワークを提案する。本ネットワークでは、上りの信号光をスターカプラでサブキャリア多重(SCM: Subcarrier Multiplexing)し、この信号をセントラルオフィスの受信器のバンドパスフィルタにより電気的に分離(Demultiplexing)する。また、各ネットワークターミネータ(Network Terminator)に単一のキャリア周波数を割当てるので、通常のSCM方式と比較して、ネットワークターミネータの送信光源に線形性の高いデバイスを必要としない。下りの通信には、TDM (Time Division Multiplexing)を用い、ブロードバンドサービスを放送モードで提供する。また、上りと下りの通信に異なるキャリア周波数を割当てるので、双方向通信が容易に実現できる。本光ネットワークは、波長分割多重(WDM)技術を補助的に適用した光ネットワークに分類される。セントラルオフィスの受信器での光ビート雑音を避ける一つの方法としてネットワークターミネータの送信光源に広い光スペクトル幅を持つSLD (Superluminescent　Diode)を用いることを提案し、実験的に有効性を示す。CNR (Carrier to Noise Ratio)と光ファイバの波長分散によるパワーペナルティを計算し、本ネットワークのチャネル容量を求めた。例として、光ファイバ長10km，分岐数32に対して、上り約1.5Mb/s，下り約800Mb/sの最大チャネル容量が得られる。また、上りの通信のビート雑音の影響を回避するために、近年入手可能になったC-WDM用半導体レーザを用いた場合のチャネル容量を求めた。この場合、例えば、上り約180Mb/s，下り約1.6Gb/sの最大チャネル容量が得られる。

　第6章「波長アドレスを用いたパケット転送光ネットワーク」では、波長アドレスを用いたパケット転送光ネットワークを提案する。本光ネットワークは、アクセス方式として、スロッテドループ(或は、バス)を採用する。ネットワーク内の各ノードは、互いに異なる波長によってアドレスされ、各ノードでは、自ノードに割当てられたアドレス波長の信号を選択受信する。フレーム同期とアクセス制御は、フレームパルスに割当てられた特定の波長により行われる。本光ネットワークは、光源側に可変波長光源を、受信側に固定波長フィルタを用いたWDM光ネットワークに分類される。本ネットワークは、(1)WDM技術による高スループット，(2)アクセス制御が簡便，(3)ハードウエアの実現性が高い，(4)ハードウエアの低減が可能などの特長がある。光デバイス，制御技術の点から本ネットワークの実現性を検討するとともに、パワーバジェットの設計例を示す。本ネットワークの要素技術として高速の波長切り換え光源がある。高速波長切換光源として二つの可変波長半導体レーザと光スイッチを用いる構成を提案する。例えば、53byteのATM (Asynchronous Transfer Mode)セル単位でのセル伝送を仮定すると、伝送速度600Mb/sに対して、波長切換安定化に要求される時間は、700ns以下となる。次に、この要求時間以内に高速に波長を切換え、安定化する方法として、ファブリペローエタロンを用いた方式を提案し、実験的に動作を確認する。試作した波長切換え光源の特性は、伝送速度600Mb/sのシステムに充分適用できるものである。更に、高速パケット信号伝送/選択受信の実験を行い、本光ネットワークの実現性を示す。

　第7章「結論」では、本研究の成果をまとめるとともに、今後の展開についても述べる。

DA-WDMA光LANには、DA-WDMの回線の代わりに、固定波長光源と可変波長フィルタを用いた回線を用いることが考えられる。また、充分なWDチャネル数を確保できれば、自由度の高い光LANを構成することが可能となる。映像信号分配光ネットワークには、大規模光スイッチャや、IP (Internet Protocol)ネットワークの導入も考えられる。加入者系光ネットワークには、WDMデバイスの低価格化によるWDMネットワークへの展開が期待される。WDMパケット転送光ネットワークは、次世代技術を導入した光ネットワークであり、今後の要素技術の進展による実用化が期待される。

　本論文は"波長分割多重光ローカルエリアネットワークとその要素技術に関する研究"と題し，波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)技術を基幹とする光ローカルエリアネットワークの提案を行い，その有効性を理論と実験から明らかにしている。

　第1章 "序論"では，光ネットワークの研究・開発動向について述べる。また，全光ネットワークの構成例を示すとともに，全光ネットワークにおける本研究の位置付けを明確にする。

　第2章は "ローカルエリアネットワークの要素技術"と題し，光ネットワークに適用される主な多重化技術についてまとめる。次に波長多重システムを，光源と波長フィルタの動作モード(固定波長，可変波長)により分類し，各システムの特長および要求される波長チャネル数について述べる。さらに，本論文で提案する各光ネットワークがこの分類においてどのように位置付けられるかを論ずる。

　第3章 "デマンドアサイン波長分割多重マルチアクセス光ローカルエリアネットワーク"では，DA-WDMA (Demand Assign Wavelength Division Multi-Access)を用いた光LANを提案する。本光LANは，光源側に可変波長光源を，受信側に可変波長フィルタを用いたWDM光ネットワークであり，オフィス間光ネットワークなどへの適用が可能である。本光LANの波長チャネル数，レベルダイヤグラムなどのシステム検討を行った後，DA-WDMA制御を実現する専用コントローラを開発し，標準光LANを用いて本方式の実用性を実験的に示した。

　第4章は"波長分割・時分割・空間分割複合多重放送局内光ネットワーク"と題し，放送局向け映像信号分配光ネットワークについて，波長多重光ネットワークを世界で初めて導入したフジテレビジョン新社屋の例を中心に述べる。本光ネットワークは，光源側に固定波長光源を，受信側に可変波長フィルタを用いたWDM光ネットワークに分類される。まず，本ネットワークの構成と基本コンセプトについて述べた後，時分割多重システムと波長分割多重システムの設計，クロストークと波長フィルタでの波形歪のシミュレーション，パワーバジェットを解析する。次に，開発した装置の構成，特性，伝送実験について報告し，本光ネットワークの実用性を示す。

　第5章 "上り周波数分割マルチアクセス/下り時分割多重光アクセスネットワーク"では，加入者ネットワークへの適用が期待できるU-FDMA/D-TDM (Upstream- Frequency-Division-Multiple Access/Downstream-Time-Division-Multiplexing)光ネットワークを提案する。本ネットワークでは，上りの信号光をスターカプラでサブキャリア多重(SCM: Subcarrier Multiplexing)し，この信号をセントラルオフィスの受信器のバンドパスフィルタにより電気的に分離(Demultiplexing)する。本光ネットワークは，波長多重技術を補助的に適用した光ネットワークに分類される。セントラルオフィスの受信器での光ビート雑音を避ける一つの方法として，ネットワークターミネータの送信光源に広い光スペクトル幅を持つSLD (Superluminescent　Diode)を用いることを提案し，実験的にその有効性を示している。

　第6章 "波長アドレスを用いたパケット転送光ネットワーク"では，波長アドレスを用いたパケット転送光ネットワークを提案する。ネットワーク内の各ノードは，互いに異なる波長によってアドレスされ，各ノードでは自ノードに割当てられたアドレス波長の信号を選択受信する。本光ネットワークは，光源側に可変波長光源を，受信側に固定波長フィルタを用いた波長多重光ネットワークに分類される。光デバイス，制御技術の点から本ネットワークの実現性を検討するとともに，パワーバジェットの設計例を示す。さらに，高速波長切換光源として二つの可変波長半導体レーザと光スイッチを用いる構成を提案し，試作した波長切換え光源を用いて高速パケット信号伝送／選択受信の実験を行い，本光ネットワークの実現性を検証している。

　第7章は "結論"であり，本研究の成果をまとめるとともに今後の展開について述べる。

　以上のように本研究では，光ローカルエリアネットワークへの応用を目指して，波長可変光源および波長可変光フィルタを導入した柔軟な波長多重光ネットワーク構成法を種々提案し，要素技術ならびにシステム設計に基づき，提案する光ネットワークを試作してその評価を行なった。その一部は，放送局用の実用システムに導入されている。これらの成果は，現在発展を続けている波長多重光ネットワークの先駆をなし，将来の光ネットワーク設計に指針を与えるものであり，電子工学への貢献が多大である。

　よって本論文は博士(工学)の学位請求論文として合格と認められる。