WO2004105275A1

WO2004105275A1 - ラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システム

Info

Publication number: WO2004105275A1
Application number: PCT/JP2003/006479
Authority: WO
Inventors: Eiji Ishikawa; Toshihiro Otani
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US7312918B2; JPWO2004105275A1; JP3878641B2; US20050213196A1

Abstract

本発明は、ラマン増幅を利用して主信号光を増幅する光伝送システムについて、ラマン増幅により発生する雑音光（ＡＳＳ光）の補正を簡略な構成により高い精度で実現可能にすることを目的とする。このため本発明の光伝送システムは、各伝送区間について、前段の光伝送装置から出力され光伝送路上のラマン増幅媒体に入力される主信号光を伝達／遮断する遮断部と、ラマン増幅媒体に供給する励起光のパワーを変化させると共に、その励起光パワーの変化に連動させて遮断部の状態を切り替える制御部と、ラマン増幅媒体に供給される励起光パワーおよび光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に入力される光のパワーを測定するモニタ部と、そのモニタ部での測定結果を基に主信号光パワーおよびＡＳＳ光パワーパワーを切り分けて検出してＡＳＳ光の補正を行う処理部とを備えて構成される。

Description

明細書ラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システム技術分野

本発明は、ラマン増幅を利用して主信号光の増幅を行う光伝送システムに関し、特に、ラマン増幅により発生する雑音光のパワーを測定してその補正を行う機能を備えた光伝送システムに関する。背景技術

従来の光伝送システムとして、例えば、波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重（WD M) 信号光を送信端局から光伝送路に送信し、その WDM信号光を光伝送路上に配置された複数の中継局（光増幅器）で増幅しながら受信端局まで中継伝送するシステムが知られている。このようなシステムについては、例えば、光増幅器への入力光パワーを測定し、その測定結果を基に自局で発生する雑音光のパワーを算出して自動レベル制御（A L C ) ,の出力設定レベルに対する補正を行うことにより、光増幅器の出力光に含まれる 1波長あたりの信号光パゥ一を波長数に拘わらず一定に保つようにして、伝送特性の向上を図る技術が提案されている（例えば、下記の特許文献 1参照）。

しかしながら、上記のような従来の技術については次のような課題がある。すなわち、従来の技術では、出力設定レベルに対する補正を実施するにあたり、光増幅器の入力部に設けられたモニタによる測定値、具体的には、光増幅器に入力される WD M信号光パワーおよび前段の中継局で発生した雑音光パワーの総和に相当する入力光パワーの測定値と、それに対応した光増幅器の諸特性および WD M信号光の波長数とを基に、自局で発生する雑音光パワーが計算により求められる。この雑音光パワーの計算値は、上記のように入力光パワーの測定値が信号光パワーおよび雑音光パワーの和となるため、前段の中継局における出力設定レべルの補正値を加味して推定により求めざるを得ない。従って、上記のような雑音光パワーの計算値を用いて求められる自局の出力設定レベルの補正値は誤差を含むことになり、この誤差は中継局数の増加に伴って蓄積されてしまうという課題がある。

また、近年注目されているラマン増幅器を併用して WDM信号光の中継伝送を行うシステムについて上記のような従来の技術を応用した場合、前段の中継局と自局の間に配置されたラマン増幅媒体に供給する励起光に起因して発生する誘導ラマン散乱による雑音光の補正を行う必要がある。なお、以下の説明では誘導ラマン散乱による雑音光のことを A S S ( Ampl if ied St imulated Raman Scat tering) 光と呼ぶことにする。このような A S S光の補正に関しても、前述した前段の中継器で発生した雑音光の補正の場合と同様に、その発生状態を WD M信号光と切り分けて測定することが難しいため、予め決められた係数等を用いて計算により A S S光パワーを推定することになる。このため、演算処理が繁雑になると同時に誤差要因にもなつてしまうという問題点がある。

ところで、光増幅器の雑音特性を測定する公知の技術として、例えば、光増幅器に入力される信号光に所要のパルス変調をかけると共に、光増幅器の出力側に光遮断手段を設け、入力光レベルに同期して光遮断手段を動作させながら出力光を受光して雑音特性を測定したり、あるいは、光増幅器の出力側に光力ブラを設けて出力光を 2つに分岐し、'互いに相関がなくなるまで一方の出力光を遅延等して局発光とし、デュアルバランス型光受信機を用いてヘテロダイン検波を行うことで雑音特性を測定したりする技術が提案されている（例えば、下記の特許文献 2参照)。

この公知の技術を応用して前述したような雑音光の補正を行った場合、光増幅器の出力側に光遮断手段等を配置することで自局において局所的に発生する雑音光のパワーを実測することは可能になるものの、自局よりも上流側で発生する雑音光、具体的には、前述したような前段の中継局との間の光伝送路上で分布的に発生する A S S光などのパワーを測定することはできないため、雑音光の補正を高い精度で実現することは困難である。また、光増幅器への入力光に所要の変調をかけて光遮断手段と同期させたり、あるいは、デュアルバランス型光受信機を使用したりして雑音光の測定が行われることになるため、複雑な構成および繁雑な処理が必要になるという欠点もある。本発明は上記の点に着目してなされたもので、ラマン増幅を利用して主信号光を増幅する光伝送システムについて、ラマン増幅により発生する雑音光の補正を簡略な構成により高い精度で実現可能にすることを目的とする。

特許文献 1

特開 2 0 0 0— 2 3 2 4 3 3号公報

特許文献 2

特開平 5— 2 5 7 1 7 7号公報発明の開示

上記の目的を達成するため、本発明のラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システムは、信号光が伝搬する光伝送路と、該光伝送路上に配置された複数の光伝送装置と、該複数の光伝送装置の入力側にそれぞれ接続する光伝送路上のラマン増幅媒体に励起光を供給する複数のラマン励起光供給部と、を備えた光伝送システムにおいて、各光伝送装置に対応した伝送区間ごとに、遮断部、制御部、モニタ部および処理部をそれぞれ備えて構成される。遮断部は、前段の光伝送装置から出力されラマン増幅媒体に入力される主信号光を遮断することが可能である。制御部は、システム起動時に、ラマン励起光供給部を制御して、ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーを変化させると共に、該励起光パワーの変化に連動させて遮断部を制御して、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬する接続状態と、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態との切り替えを行う。モニタ部は、ラマン励起光供給部からラマン増幅媒体に供給される励起光のパヮ一および光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光のパヮ一をそれぞれ測定する。処理部は、制御部による遮断部の制御状態およびモニタ部の測定結果に基づいて、ラマン励起光に起因して発生する雑音光のパワーと、後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーとを切り分けて検出して雑音光の補正を行う。かかる構成の光伝送システムでは、光伝送路上のラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーの変化に連動して遮断部の状態が制御されることにより、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬する接続状態では、主信号光および A S S光の総パヮ一が測定され、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態では、 A S S光のみのパワーが測定され、これらの測定結果を用いることにより後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーと A S S光のパワーとを切り分けて検出できるようになる。これにより、従来と比べて簡略な構成により A S S光の補正を高い精度で行うことが可能になる。

なお、本発明の他の目的、特徴および利点に関しては、添付図面に関連する実施の形態についての以下の説明で明白になるであろう。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る光伝送システムの基本的な構成を示すブロック図である。図 2は、本発明の光伝送システムにおいて起動時に取得されるデータの一例を示す図である。

図 3は、図 2のデータ取得時におけるラマン励起光のパワー変化の一例を示す図である。

図 4は、図 2のデ一夕取得時におけるラマン励起光のパワー変化の他の一例を示す図である。

図 5は、本発明の第 1の実施例による光伝送システムの構成を示すプロック図である

図 6は、上記第 1の実施例に関連した他の構成の一例を示す図である。

図 7は、本発明の第 2の実施例による光伝送システムの構成を示すプロック図である

図 8は、上記第 2の実施例におけるデ一夕取得処理を説明するためのタイムチヤー卜である。

図 9は、上記第 2の実施例におけるラマン励起光パワーの変化とデータ取得夕イミングとの関係を説明するための図である。

図 1 0は、本発明の第 3の実施例による光伝送システムの構成を示すプロック図である発明を実施するための最良の形態

以下、本発明のラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システムに関する実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。

図 1は、本発明係る光伝送システムの基本的な構成を示すブロック図である。図 1において、本光伝送システムは、例えば、主信号光 L sが伝搬する光伝送路 1上に複数の光伝送装置 2を配置し、各光伝送装置 2の入力側にそれぞれ接続する光伝送路 1上にラマン励起光供給部 3からの励起光 L pを供給して主信号光 L sをラマン増幅しながら伝送するシステムについて、各光伝送装置 2に対応した伝送区間ごとに、遮断部 4、モニタ部 5、制御部 6および処理部 7をそれぞれ設けたものである。以下、上記の各構成について詳しく説明する。

光伝送路 1は、図示しない送信端局および受信端局の間を光ファイバ等の一般的な光伝送媒体を用いて互いに接続するものである。この光伝送路 1上には、複数の中継局が所要の間隔で配置されていて、送信端局から光伝送路 1に送信された主信号光 L sが各中継局を介して受信端局まで中継伝送される。主信号光 L s は、単一波長の信号光または波長の異なる複数の信号光を合波した WD M信号光のいずれであつてもよい。

各光伝送装置 2は、上記の送信端局、受信端局または中継局に使用される一般的な光伝送装置である。この光伝送装置 2は、希土類ドープファイバ増幅器や半導体増幅器などの公知の光増幅器を利用して、入力される主信号光 L sを局所的に増幅する機能を備えていてもよい。ただし、光伝送装置 2が主信号光 L sの増幅機能を備えていない場合であっても本発明は有効である。

ラマン励起光供給部 3は、例えば、ラマン励起光源 3 Aおよび WD M力ブラ 3 Bを備える。ラマン励起光源 3 Aは、主信号光 L sの波長帯域に応じて設定した波長を持つ励起光 L pを発生する。このラマン励起光源 3 Aから出力される励起光 L pのパワーは、制御部 6からの制御信号に従って制御される。 WD M力ブラ 3 Bは、例えば、光伝送装置 2の入力ポートに接続される光伝送路 1の信号光出力端近傍に設けられ、ラマン励起光源 3 Aから出力される励起光 L pを光伝送路 1上に、主信号光 L sの伝搬方向とは逆方向に供給すると共に、光伝送路 1を伝搬した主信号光 L sを後段の光伝送装置 2に伝える。ここでは、各光伝送装置 2 の間を接続する光伝送路 1がラマン増幅媒体となり、光伝送路 1を伝搬する主信号光 L sが分布的にラマン増幅される。

なお、ここでは分布型のラマン増幅を適用したシステムについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、集中型のラマン増幅を適用したシステム、すなわち、一般的な光伝送媒体に比べて非線形効果が発生し易いラマン増幅媒体を光伝送路 1上に別途配置し、そのラマン増幅媒体内で主信号光 L sを集中的にラマン増幅するようなシステムであってもよい。また、ここでは 1つのラマン励起光源 3 Aから出力される励起光 L pを WDM力ブラ 3 Bを介して光伝送路 1上に供給する構成について説明するが、例えば、複数のラマン励起光源を使用し、各々から出力される各励起光を 1つに合波した後に WD M力ブラ 3 Bを介して光伝送路 1上に供給するようにしてもよい。この場合、各ラマン励起光源から出力される光パワーは、予め設定した分配比を保った状態で制御部 6からの制御信号に従って制御されるものとする。

遮断部 4は、前段の光伝送装置 2の出力ポートと、後段の光伝送装置 2の入力側に設けられたラマン励起光供給部 3からの励起光 L pの供給を受けるラマン増幅媒体（ここでは光伝送路 1全体）の信号光入力端との間に配置され、前段の光伝送装置 2から出力されラマン増幅媒体に入力される主信号光 L sを、制御部 6 からの制御信号に従って遮断するものである。この遮断部 4は、具体的には、 1 つの入力および 2つの出力を有する光スィッチや光シャツ夕一などを使用することが可能である。

モニタ部 5は、例えば、分岐回路 5 Aおよび受光回路 5 Bを有する。分岐回路 5 Aは、ラマン励起光供給部 3から光伝送路 1上に供給された励起光 L pの一部を分岐して受光回路 5 Bに伝えると共に、光伝送路 1を主信号光 L sと同方向に伝搬した光の一部を分岐して受光回路 5 Bに伝える機能を備える。受光回路 5 B は、分岐回路 5 Aで分岐された光を受光してそのパワーを測定し、光伝送路 1に供給されるラマン励起光 L pのパワーおよび光伝送路 1を伝搬した光のパワーをそれぞれ検出し、その結果を示す信号を処理部 7に出力する。

制御部 6は、後述するような所要の制御シーケンスに従つてラマン励起光源 3 Aの動作を制御し、光伝送路 1に供給される励起光 L pのパヮ一を変化させると共に、上記の制御シーケンスに従って遮断部 4の状態を制御し、前段の光伝送装置 2から光伝送路 1への主信号光 L sの伝達 Z遮断の切り替えを行う。

処理部 7は、モニタ部 5からの出力信号および制御部 6による遮断部 4の制御状態を示す信号に基づいて、 A S S光のパワーと、後段の光伝送装置 2に入力される主信号光 L sのパワーとを分離して検出し、該検出結果に応じて A S S光の補正を行って、励起光パワーに対する主信号光パワーの関係を求める。

次に、上記のような基本的な構成を備えた光伝送システムの動作について説明する。

上記の光伝送システムでは、その起動時において、主信号光 L sの伝送特性に関する所要のデータを取得するために、各光伝送装置 2に対応した伝送区間ごとに、光伝送路 1上に供給される励起光 L pのパワーを予め設定した範囲内に亘って変化させ、かつ、前段の光伝送装置 2から光伝送路 1への主信号光 L sの伝達 /遮断の状態を切り替えながら、光伝送路 1を伝搬した光のパワーが測定される。この測定により、後で詳しく説明するように、ラマン励起光パワーに対する A S S光を含んだ主信号光パワーの関係と、ラマン励起光パワーに対する A S S光パヮーのみの関係とがそれぞれ取得され、これらの関係を用いて A S S光の補正を行うことで、ラマン励起光パワーに対する主信号光パワーの関係を求めることができるようになる。

システム起動時に各々の伝送区間で実行される処理の具体的な 1つの手順としては、まず、前段の光伝送装置 2から出力される主信号光 L sが光伝送路 1に伝達されるように遮断部 4の状態を制御しておき（以下、この状態を「伝送路接続状態」と呼ぶ）、ラマン励起光源 3 Aの駆動状態を制御して励起光 L pのパワーを所要の範囲の最小値から最大値まで連続的に変化させ、光伝送路 1上に実際に供給されている励起光 L pのパワーと、その励起光供給時に光伝送路 1を伝搬した光のパワーとがモニタ部 5で逐次測定される。これにより、例えば図 2 (A) に示すように、励起光 L pのパワーの最小値から最大値に亘る変化に対して、前段の光伝送装置 2から出力され光伝送路 1を伝搬してラマン増幅された主信号光 L sに、励起光 L pにより発生した A S S光を加えた光の卜一タルパワーがどのように変化するかの関係（が取得される。

次に、前段の光伝送装置 2から光伝送路 1への主信号光 L sの伝達が遮断されるように遮断部 4の状態を切り替え（以下、この状態を「伝送路分断状態」と呼ぶ)、上記の場合と同様の測定を繰り返す。この伝送路分断状態では、光伝送路 1に対する主信号光 L sの入力はないが、ラマン励起光供給部 3から供給される励起光 L pにより光伝送路 1中で発生した A S S光は主信号光 L sの有無に関係なく同じ量だけモニタ部 5に入力されることになる。これにより、図 2 (B ) に示すように、励起光 L pのパワーの最小値から最大値に亘る変化に対して、励起光 L pにより発生した A S S光のみのパワーがどのように変化するかの関係 (i i) が取得される。

上記のようにして（ i ) および（i i) の関係が取得されると、互いに等しい励起光 L pパワーに対応したデータについて、伝送路接続状態で取得した光パワーから伝送路分断状態で取得した光パワーを減算する処理、すなわち、図 2 ( C) に示すように（i ) 一（i i) の関係を求める演算処理が処理部 7で実行される。これにより、 A S S光の補正が行われ、ラマン励起光パワーに対する主信号光 L sのみのパワーの関係が求められる。

なお、上記のようなシステム起動時に実行される処理の手順では、伝送路接続状態と伝送路分断状態の双方で、ラマン励起光パヮ一を所要の範囲の最小値から最大値に亘つて変化させる必要がある。一方、データ取得処理の他の手順として、例えば図 3に示すように、ラマン励起光パワーを最小値から最大値まで連続的に変化させる過程において、伝送路接続状態（図 3中の時間 T および伝送路分断状態（図 3中の時間 T ₂) の切り替えが所要の周期 Δ Τ (= Τ ₂ - Τ ₁ ) で繰り返されるように遮断部 4を制御し、遮断部 4の各状態に対応させて光パワーの測定を繰り返し行うようにしてもよい。これにより、ラマン励起光パワーを最小値から最大値に亘つて 1回変化させるだけでも、前述の図 2 (Α) 〜（C ) に示した場合と同様な各関係を得ることが可能になる。

ただし、上記のような他の手順については、ラマン励起光パワーを変化させる速度によって、 A S S光の補正の精度が変化する点に注意を要する。すなわち、ラマン励起光パワーを変化させる速度が十分に遅い場合、 Δ Τの 1周期におけるラマン励起光パワーの差は小さく、その差による A S S光パワーの変化は無視できるレベルとなる。このため、ラマン励起光パワーに対応した A S S光および主信号光 L sの各パワーを比較的高い精度で求めることが可能である。しかし、ラマン励起光パワーを変化させる速度が速くなるにつれて、 1周期におけるラマン励起光パワーの差による A S S光パワーの変化が大きくなるため、その影響を無視できなくなる場合がある。このような場合には、例えば図 4に示すように、ラマン励起光パワーがステップ状に変化するようにラマン励起光源 3 Aを制御して、ラマン励起光パワーが一定に保たれている間に、伝送路接続状態おょぴ伝送路分断状態の切り替えを行い、各々の状態における光パワーの測定を行うようにするのが望ましい。これにより、ラマン励起光パワーに対応した A S S光および WD M信号光 L sの各パワーを十分に高い精度で求めることが可能になる。

上記のようにしてシステムの起動時に取得したラマン励起光パヮ一に対する各関係を利用することにより、例えば、ラマン励起光パワーに対応した光信号対雑音比（Opt ical Signal to Noise Rat io： O S N R ) を求めることができるため (図 2 ( C ) の S ZNを参照）、各伝送区間について、 O S N Rを最適にするラマン励起光パワーの設定値を決定することが可能になる。このラマン励起光パヮ —の設定値は、上述した従来技術のように計算により雑音光パワーを推定してその補正を行ったものではなく、雑音光パヮーを実際に測定してその補正を行ったものであるため、高い精度が得られる。また、本光伝送システムにおける A S S 光の補正は、各々の伝送区間ごとに行われ、他の伝送区間における補正の状態とは無関係になるため、伝送区間数が増大しても誤差が蓄積されることはない。次に、上記のような本発明の基本的な構成を適用した光伝送システムの具体的な実施例について説明する。

図 5は、第 1の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である。図 5に示す光伝送システムおいて、光伝送路 1上に配置された光増幅器 2 0は、前述の図 1に示した光伝送装置 2の具体例であり、光伝送路 1を伝搬して入力される主信号光 L sをその内部で局所的に所要のレベルまで増幅して出力する。この光増幅器 2 0は、ここでは出力光のレベルを一定に制御する自動レベル制御 (AL C) が行われているものとする。

光スィッチ 4 0、無反射終端器 4 1および光スィッチ制御回路（S WC) 4 2 は、前述の図 1に示した遮断部 4を構成するものである。光スィッチ 4 0は、 1 つの入力ポートが光増幅器 20の出力端子に接続され、 2つの出力ポートのうちの一方が光伝送路 1の信号光入力端に接続され、他方が無反射終端器 41に接続されている。この光スィッチ 40は、光スィッチ制御回路 42から出力される信号に従って入出力ポートの接続状態が切り替えられる。入力ポートと光伝送路 1 に繋がる出力ポートとの間が接続されると前述した伝送路接続状態となり、入力ポートと無反射終端器 41に繋がる出力ポートとの間が接続されると前述した伝送路分断状態となる。光スィッチ制御回路 42は、後述する CPU60から伝えられる制御情報に応じて光スィツチ 40を制御するための信号を生成する。光力ブラ 50および受光素子 51， 52は、前述の図 1に示したモニタ部 5の分岐回路 5 Aおよび受光回路 5 Bにそれぞれ対応するものである。光力ブラ 50 は、 4つのポ一ト P 1〜P 4を有し、ラマン励起光源 3 Aから WDMカプラ 3 B を介して光伝送路 1上に供給されポ一ト P 4に入力する励起光 L pの一部をポート P 2に分岐し、それをモニタ光 Lmpとして受光素子 51に出力すると共に、光伝送路 1を主信号光 L sと同じ方向に伝搬しポート P 1に入力する光の一部をポート P 3に分岐し、それをモニタ光 Lmsとして受光素子 52に出力する。受光素子 51， 52は、光力ブラ 50で分岐されたモニタ光 Lmp, Lmsをそれぞれ受光し、各々の光パワーに応じた電気信号を出力する。

CPU60およびメモリ（MEM) 61は、前述の図 1に示した制御部 6および処理部 7の具体的な構成例であり、 C P U 60には受光素子 51, 52からそれぞれ出力される電気信号が入力される。 CPU60は、受光素子 51， 52からの出力信号を基に、光伝送路 1に供給される励起光 Lpのパワーおよび光伝送路 1を伝搬した光のパワーをそれぞれ判断して、前述したような AS S光の補正のための演算処理を実行する。この CPU 60で処理されたデータはメモリ 61 に蓄積される。また、 CPU 60は、励起光 Lpのパワーおよび光スィッチ 40 の状態を制御するための信号を生成し、各制御信号をラマン励起光源 3 Aおよび光スィツチ制御回路 42にそれぞれ出力する。

上記のような構成の光伝送システムでは、前述した場合と同様にして、システム起動時に、主信号光 L sの伝送特性に関する所要のデータが各々の伝送区間ごとに取得される。ここでは、例えば波長の異なる複数の信号光を合波した WDM 信号光が主信号光 L sとして光増幅器 2 0に入力されると、その主信号光 L sは、 A L C動作する光増幅器 2 0で一定の出力レベルまで増幅されて光伝送路 1に出力される。このような状態で、前述したデ一夕取得のための具体的な手順のいずれかに従い、ラマン励起光源 3 Aの出力パワーおよび光スィッチ 4 0の接続状態がそれぞれ制御され、光伝送路 1に供給される励起光 L pのパワーが受光素子 5 1で測定されると共に、光伝送路 1を伝搬した光のパワーが受光素子 5 2で測定される。そして、各受光素子 5 1 , 5 2でのモニタ結果が C P U 6 0で演算処理されることにより、前述の図 2 (A) 〜（C) に示したようなラマン励起光パヮ一に対する各データが取得され、その結果がメモリ 6 1に格納される。

そして、上記のようにしてシステムの起動時に取得および格納したデータを利用して、ラマン励起光パワーに対応した O S N Rが求められ、 O S N Rを最適にするラマン励起光パワーの設定値が各々の伝送区間ごとに決定される。この最適化されたラマン励起光パワーの設定値は、光伝送路 1を伝搬してラマン増幅された主信号光 L sのレベルが、当該伝送区間の光増幅器 2 0 (隣り合う光増幅器のうちの後段（受信）側に位置する光増幅器）の入力ダイナミックレンジ内であることが確認された後に、実際の運用時におけるラマン励起光パヮ一の設定値として適用される。なお、 O S N Rを最適にするラマン励起光パワーが光増幅器 2 0 の入力ダイナミックレンジ外となってしまう場合には、その入力ダイナミックレンジ内で O S N Rが最も良くなるときのラマン励起光パワーが、運用時の設定値として適用される。

上記のように第 1の実施例の光伝送システムによれば、従来、主信号光 L sと切り分けて測定することが難しかった A S S光を簡略な構成によつて容易に測定することができ、 A S S光の補正を高い精度で行うことが可能である。また、システム起動時に取得したデータをメモリ 6 1に格納するようにしたことで、例えば運用開始後の波長増減設時においても、新たにデータを取得することなく、メモリ 6 1に格納されたデータに基づいて波長増減設に対応した最適な設定値を求めることができるため、システム運用上非常に有効である。

なお、上記第 1の実施例では、 4つのポートを有する光力ブラ 5 0を利用してモニタ部 5を構成する一例を示したが、例えば図 6に示すように、光伝送路 1に供給される励起光 Lpの一部を分岐するための光力ブラ 5 OAと、光伝送路 1を伝搬した光の一部を分岐するための光力ブラ 50 Bとを個別に設けるようにしてもよい。この場合、 AS S光の補正の精度を向上させるためには、各光力ブラ 5 OA, 50 Bをできるだけ近づけて配置することが望ましい。

次に、第 2の実施例による光伝送システムについて説明する。

図 7は、第 2の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である。図 7に示す光伝送システムは、上記の図 5に示した第 1の実施例の構成について、 CPU60から光スィッチ制御回路 42に制御信号を伝達する手段として、対向回線を伝送される監視制御用信号（Optical Supervisory Channel： OS C) を使用するようにしたものである。図 7の上段に示す一方の回線（上り回線）側の構成は、第 1の実施例の場合の構成と基本的に同様であり、その相違点は、光スィッチ 40を制御するために CPU60から出力される制御情報が、図 7の下段に示す他方の回線（下り 0線）側の OS C送信回路（OSCEZO) 7 0に送られると共に、下り回線側の OS C受信回路 73から上り回線側の光スィッチ制御回路 42に上記の制御情報が伝達されるようにした点である。

下り回線側では、図 7で右側に位置する前段の光増幅器 20' から出力される主信号光 Ls' が、ラマン励起光源 3 A' および WDM力ブラ 3B' により励起光 Lp' の供給された光伝送路 1' を伝搬してラマン増幅されながら、図 7で左側に位置する後段の光増幅器 20' に伝送される。また、 OSC送信回路 70から出力される OSC信号が WDM力ブラ 71を介して光伝送路 1' に送られ、主信号光 Ls' の伝搬方向と同じ方向に光伝送路 1を伝搬して、後段の光増幅器 2 0 ' の入力端近傍に設けられた WDM力ブラ 72により OS C信号が分波されて OS C受信回路 73に送られる。

上記の OS C信号は、従来の光伝送システムにおいて中継ノード間で監視制御情報を伝達するために利用されている一般的な光信号であって、ここでは、その一般的な OS C信号に対して、上り回線側の光スィッチ 40を切り替えるための制御情報が付加される。

なお、図 7の構成では、図示しないが上り回線側についても OS C信号を送受信するための一般的な構成を備えているものとする。また、下り回線側について、遮断部、モニタ部および制御部に相当する構成を特に設けていないが、上り回線側と同様にしてこれらの構成を設けるようにしてもよい。この場合、上り回線側の O S C信号を利用して下り回線側の制御情報が伝達されることになる。

次に、上記のような光伝送システムにおける起動時のデータ取得処理について、図 8および図 9のタイムチャートを参照しながら説明する。ここでは例えば前述の図 4に示したように、励起光 L pのパヮ一がステップ状に変化するようにラマン励起光源 3 Aを制御する場合について考え、具体的に、ラマン励起光源 3 Aの出力パワーの可変範囲を 0mW〜l 00 OmWとし、 1秒間に 5回ずつ 4mWのステップで（4mW/200ms) 出力パワーを増加させてデ一夕を取得するものとする。このような設定ではすべてのデ一夕を取得するのに約 50秒を要することになる。

まず、ラマン励起光源 3 Aの出力パワーを初期値で安定させるための制御信号が、 CPU 60からラマン励起光源 3 Aに出力される（図 7および図 8の（1) 参照）。また、これと同時に光スィッチ 40を伝送路接続状態にするための制御情報が CPU 60から下り回線側の OS C送信回路 70に伝えられる（図 7および図 8の（2) 参照）。 CPU60からの制御情報を受けた OS C送信回路 70 では、その制御情報を載せた 0 S C信号が生成され WDM力ブラ 71を介して光伝送路 1 ' 上に送信される。そして、光伝送路 1 ' を伝搬した OS C信号は WD M力ブラ 72で取り出され OS C受信回路 73で受信処理されて、上記の制御情報が抽出される（図 7および図 8の（3) 参照）。この OS C受信回路 73で抽出された制御情報は、上り回線側の光スィッチ制御回路 42に伝えられ、光スィツチ 40を伝送路接続状態にするための制御信号が光スィツチ制御回路 42から出力される（図 7および図 8の（4) 参照）。光スィッチ 40が伝送路接続状態で安定すると、それを知らせる情報が例えば上り回線側の OS C信号を利用して CPU 60に伝えられる。

CPU60では、光スィッチ 40の安定が確認されると共に、ラマン励起光源 3 Aの出力安定が判断されると、受光素子 51からの出力信号を基に励起光パヮ一の検出が行われ、続いて、受光素子 52からの出力信号を基に光伝送路 1を伝搬した光（主信号光 + AS S光）のパワーが検出されて、各々の検出結果がメモリ 61に記憶される（図 7および図 8の（5) 〜（7) 参照）。

処理開始から 100msが経過すると、光スィッチ 40を伝送路分断状態にするための制御情報が、 CPU60から下り回線側の OSC送信回路 70に伝えられ、下り回線の〇 S C信号に載せられて光スィッチ制御回路 42まで伝えられる。そして、上記の場合と同様にして伝送路分断状態における励起光パワーおよび A S S光パワーの検出が行われて、各々の検出結果がメモリ 61に記憶される（図 8の中央部分参照）。

このようにして同一の励起光パワーにおける伝送路接続 Z分断状態の各データが取得され、処理開始から 200msが経過すると、ラマン励起光源 3Aの出力パワーを 4 mWに増加させるための制御信号が CPU60からラマン励起光源 3 Aに出力されて、上記の場合と同様の処理が順次繰り返される。図 9は、ラマン励起光源 3 Aの出力パヮ一を 0mW〜l 000 mWで変化させた場合の一連の処理の流れを模式的にまとめたものである。

上記のように第 2の実施例の光伝送システムによれば、対向回線の O S C信号を利用して光スィッチ 40の切り替え制御を行うようにしたことで、離れた場所に設置される C PU 60と光スィツチ制御回路 42との間における制御情報の伝達を容易に実現することが可能になる。

次に、第 3の実施例による光伝送システムについて説明する。

図 10は、第 3の実施例による光伝送システムの構成を示すプロック図である。図 10に示す光伝送システムは、上記の図 5に示した第 1の実施例の構成について、前段の光増幅器 20から光伝送路 1に送出する主信号光 L sのパワーに関する情報を、自回線の OS C信号に載せて後段側に伝送することにより、 AS S 光の補正を行ったラマン利得についてのデータを取得できるようにした応用例でめる。

具体的には、前段の光増幅器 20から出力される主信号光 L sのパワー（主信号光 L sが WDM信号光の場合には各波長の信号光のトータルパワー）に関する情報が、前段の光増幅器 20から OS C送信回路 80に伝えられる。 OSC送信回路 80は、従来の光伝送システムにおいて一般的に使用されている OS C信号に、上記前段の光増幅器 20から出力される主信号光 L sのパワーに関する情報を載せて WDM力ブラ 81に出力する。 WDM力ブラ 81は、例えば、前段の光増幅器 20と光スィッチ 40の間に配置され、 OSC送信回路 80からの OSC 信号を主信号光 L sに合波して光伝送路 1上に送出する。

光伝送路 1を主信号光 L sと伴に伝搬した OS C信号は、例えば、励起光 Lp を光伝送路 1上に供給する WDM力ブラ 3 Bと後段の光増幅器 20との間に配置された WDM力ブラ 82で分波されて OS C受信回路 83に送られる。 OS C受信回路 83は、 WDM力ブラ 82からの OS C信号を受信処理して、前段の光増幅器 20から出力される主信号光 L sのパワーに関する情報を抽出し、それを C PU 60に伝える。なお、 OSC送信回路 80、 WDM力ブラ 81， 82および OS C受信回路 83以外の他の部分の構成は、第 1の実施例の場合の構成と同様である。

上記のような構成の光伝送システムでは、例えば、前述の第 1実施例で説明したようなシステム起動時のデータ取得処理において、最初に、前段の光増幅器 2 0から出力される主信号光 L sのパワーに関する情報が OS C信号に載せられ、その O S C信号が伝送路接続状態に制御された光スィツチ 40および光伝送路 1 を伝搬して OS C受信回路 83まで伝送される。この OS C信号の伝送の際、ラマン励起光源 3 Aを駆動せずに励起光 L pが光伝送路 1に供給されないようにして、前段の光増幅器 20から出力され光伝送路 1を伝搬した主信号光 L sのパヮ一を受光素子 52を用いて測定し、その測定結果を CPU 60に伝えるようにする。これにより CPU 60では、 OSC信号に載せて伝えられた主信号光 L sの送信パワーから受光素子 52を用いて測定された主信号光 L sの受信パワーを減算することにより、当該伝送区間における光伝送路 1の損失が求められ、主信号光 L sの送信パワーおよび光伝送路 1の損失に関するデータがメモリ 61に格納される。

上記のようにして光伝送路 1の損失についてのデータが取得された後に、前述した第 1の実施例の場合と同様にして、ラマン励起光パワーに対する主信号光パヮーおよび AS S光パワーの測定が行われ、その測定結果がメモリ 61に格納される。そして、 CPU 60では、メモリ 61に格納された各データを用いることにより、 AS S光の補正を行ったラマン利得が計算される。このラマン利得の計算は、具体的には、前段の光増幅器 20から出力される主信号光 L sのパワーを Pい光伝送路 1の損失を Lo s s、 OSNRが最適になるような所要のパワーのラマン励起光を光伝送路 1に供給したときの受信光（主信号光 L s +AS S 光）のパワーを P₂、 AS S光のみのパワーを P_ASSとして、次の（1) 式に示す関係に従って行われる。

ラマン利得： G= (P₂-P_ASS) / (Pi-Lo s s) … (1)

このようにして AS S光の補正を行ったラマン利得を算出し、そのデータをメモリ 61に格納しておくことにより、運用開始時やその後の波長増減設時などに、当該伝送区間のラマン利得をより正確に設定できるようになり、後段の光増幅器 20に入力される主信号光 L sについての高精度のレベル調整を実現することが可能になる。

なお、上記第 3の実施例に示した構成は、前述した第 2の実施例との組み合わせも勿論可能である。この場合、各回線を伝搬する OS C信号には、自回線における前段の光増幅器から出力される主信号光のパヮ一に関する情報と、対向回線における光スィッチの制御情報とがそれぞれ載せられることになる。産業上の利用可能性

本発明は、簡略な構成によって容易に主信号光と AS S光とを切り分けて測定することができ、各々の伝送区間についての AS S光の補正を他の伝送区間における補正の状態に関係なく高い精度で行うことのできる光伝送システムを提供することが可能になるため、産業上の利用可能性が大である。

Claims

請求の範囲

1 . 信号光が伝搬する光伝送路と、該光伝送路上に配置された複数の光伝送装置と、該複数の光伝送装置の入力側にそれぞれ接続する光伝送路上のラマン増幅媒体に励起光を供給する複数のラマン励起光供給部と、を備えた光伝送システムにおいて、

前記各光伝送装置に対応した伝送区間ごとにそれぞれ、

前段の光伝送装置から出力され前記ラマン増幅媒体に入力される主信号光を遮断することが可能な遮断部と、

システム起動時に、前記ラマン励起光供給部を制御して、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーを変化させると共に、該励起光パワーの変化に連動させて前記遮断部を制御して、主信号光が前記ラマン増幅媒体を伝搬する接続状態と、主信号光が前記ラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態との切り替えを行う制御部と、

前記ラマン励起光供給部から前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーおよび前記光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光のパワーをそれぞれ測定するモニタ部と、

前記制御部による前記遮断部の制御状態および前記モニタ部の測定結果に基づいて、ラマン励起光に起因して発生する雑音光のパワーと、後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーとを切り分けて検出して前記雑音光の補正を行う処理部と、を備えて構成されたことを特徴とする光伝送システム。

2 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが予め設定した範囲に亘つて連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、該励起光パワーの前記範囲に亘る 1回の変化が完了すると、前記ラマン増幅媒体における主信号光の伝搬状態が切り替わるように前記遮断部を制御することを特徴とする光伝送システム。

3 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが予め設定した範囲に亘つて連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、該励起光パワーの前記範囲に亘る 1回の変化の間に、前記ラマン増幅媒体における主信号光の伝搬状態が周期的に切り替わるように前記遮断部を制御することを特徴とする光伝送システム。

4. 請求項 3に記載の光伝送システムであって、

前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが前記範囲に亘つてステップ状に連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、当該ステップの時間幅に対応した周期に従って前記遮断部の切り替え制御を行うことを特徴とする光伝送システム。

5 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記処理部は、前記遮断部が分断状態に制御されているときの前記モニタ部における測定結果を用いてラマン励起光パワーに対する雑音光パワーの関係を求めると共に、前記遮断部が接続状態に制御されているときに前記モニタ部で測定された伝搬光のパワーから、前記遮断部が分断状態に制御されているときに前記モ二夕部で測定された伝搬光のパワーを減算することにより、ラマン励起光パワーに対する主信号光パヮ一の関係を求めることを特徴とする光伝送システム。

6 . 請求項 5に記載の光伝送システムであって、

前記処理部は、前記ラマン励起光パワーに対する雑音光パワーの関係と、前記ラマン励起光パワーに対する主信号光パヮ一の関係とを用いて、ラマン励起光パヮーに対する光信号対雑音比の関係を求め、当該関係に基づいて運用時におけるラマン励起光パワーの設定値を決定することを特徴とする光伝送システム。

7 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記処理部は、処理したデータを格納するための記憶回路を含むことを特徴とする光伝送システム。

8 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記制御部は、前記遮断部を制御するための情報を、対向回線を伝搬する監視制御信号を利用して前記遮断部まで伝達することを特徴とする光伝送システム。

9 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前段の光伝送装置から出力される主信号光のパワーに関する情報を、前記主信号光と伴に伝送される監視制御信号を利用して前記処理部まで伝達する手段を備え、前記処理部は、前記検出した雑音光パワーおよび主信号光パワー、並びに、前記監視制御信号を介して伝達される主信号光パワーに関する情報に基づいてラマン利得を演算することを特徴とする光伝送システム。

1 0 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記遮断部は、光スィッチを含むことを特徴とする光伝送システム。

1 1 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記遮断部は、光シャツ夕一を含むことを特徴とする光伝送システム。

1 2 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記光伝送装置は、出力光のレベルを一定に制御する自動レベル制御が行われる光増幅器を含むことを特徴とする光伝送システム。

1 3 . 請求項 1に記載の光伝送システムであって、

前記モニタ部は、前記ラマン励起光供給部から前記ラマン増幅媒体に供給される励起光の一部および前記光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光の一部をそれぞれ分岐する光力ブラと、該光力ブラで分岐された励起光のパワーを測定するための第 1の受光素子と、前記光力ブラで分岐された後段の光伝送装置に送られる光のパワーを測定するための第 2の受光素子とを含むことを特徴とする光伝送システム。

差替え用紙（規則 26)