CN101449494A - 光中继装置以及光中继传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光中继装置以及光中继传输系统。在对波长不同的多个光信号被波分复用后的波分复用光进行中继传输的光中继装置中，即使在作为光传输路径的光纤的损失发生了变动、或者波分复用数发生了变动的情况下，也将光功率维持成高精度并且规定水平内，而确保良好的传输特性。具备：波分复用光整体功率测定部(6)，对波分复用光的整体功率进行测定；波分复用数测定部(5a)，对包含在波分复用光中的光信号的波分复用数进行测定；可变衰减器(7)，使波分复用光的整体功率衰减；控制目标值设定部(8)，根据由波分复用数测定部(5a)测定出的波分复用数，设定与波分复用数对应的控制目标值；控制部(9)，根据控制目标值反馈控制可变衰减器(7)，以使波分复用光的整体功率的测定结果与控制目标值一致；以及光放大器(4)，与波分复用光的功率无关地以恒定的增益进行光放大。

Description

光中继装置以及光中继传输系统
技术领域
本发明涉及对利用光纤等传输的信号光进行光放大的光中继装置、以及使用该光中继装置的光中继传输系统。
背景技术
在光中继传输系统中，从以往，为了即使在由于中继站之间、或者发送站、中继站、接收站各站内的光纤的环境温度、振动、弯曲等而损失产生了变动的情况下也维持良好的传输特性，而进行吸收光纤的损失的分散或变动，而将光纤内的光功率维持成规定值那样的控制。
另外，在光中继传输系统为波分复用传输系统的情况下，需要将被复用的各波长带下的光功率维持成规定值，例如在下述专利文献1中，公开出进行使光纤内的波分复用光的整体功率成为与波分复用数对应的值那样的控制的手法。
专利文献1：特开平6-21897号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1公开的手法中，重叠于各波长上的控制信号的振幅精度成为光功率的控制误差的要因，存在当波分复用数发生了变化的情况下有可能在光功率中发生过度的变动这样的问题点。
另外，利用光放大器进行的光功率的控制由于一般伴随放大器增益的波长特性变化，所以还存在在波长不同的信号光之间发生光功率的偏差，难以将全部波长维持成规定的功率这样的问题点。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种光中继装置以及光中继传输系统，即使在作为光传输路径的光纤的损失发生了变动、或者波分复用数发生了变动的情况下，也不会在光纤内的各波长的光功率中产生过度的变动，而可以将光功率维持在高精度并且规定水平内，确保良好的传输特性。
为了解决上述课题，并达成目的，本发明的光中继装置对波长不同的多个光信号被波分复用后的波分复用光进行中继传输，其特征在于，具备：整体功率测定部，对上述波分复用光的整体功率进行测定；波分复用数测定部，对包含在上述波分复用光中的光信号的波分复用数进行测定；可变衰减器，使上述波分复用光的整体功率衰减；控制目标值设定部，根据由上述波分复用数测定部测定出的波分复用数，设定与该波分复用数对应的控制目标值；控制部，根据上述控制目标值控制上述可变衰减器；以及光放大器，与上述波分复用光的功率无关地以恒定的增益进行光放大，上述控制部对上述可变衰减器进行反馈控制，以使上述波分复用光的整体功率的测定结果与上述控制目标值一致。
根据本发明的光中继装置，对可变衰减器进行反馈控制，以使波长不同的多个光信号被波分复用后的波分复用光的整体功率的测定结果与根据波分复用数设定的整体功率的控制目标值一致，所以起到如下的效果：即使在作为光传输路径的光纤的损失产生了变动、或者波分复用数产生了变动的情况下，也不会在光纤内的各波长的光功率中产生过度的变动，可以将光功率维持成高精度并且规定水平内，确保良好的传输特性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的光中继传输系统的结构的图。
图2是示出本发明的实施方式2的光中继传输系统的结构的图。
图3是示出本发明的实施方式3的光中继传输系统的结构的图。
图4是示出本发明的实施方式4的光中继传输系统的结构的图。
图5是示出本发明的实施方式5的波分复用数测定部的结构的图。
图6是示出本发明的实施方式6的光中继传输系统的结构的图。
图7是示出本发明的实施方式7的光中继传输系统的结构的图。
标号说明
1a、1b、1c 发送站
2 接收站
3 光传输路径
4 光放大器
5a、5b、5c、5d、5e 波分复用数测定部
6 波分复用光整体功率测定部
7 可变衰减器
8 控制目标值设定部
9 控制部
10a、10b、10c、10d、10e 中继站
11、26 分波器
12、22 合波器
13 功率测定部
14 分支耦合器
15 光有无判定/计数部
16 判定阈值设定部
17 最大值检测部
18 判定基准值设定部
19 传输延迟部
20 调制分量抽取部
21、42 光发送器
23、27 调制部
24、28 振荡器
25、41 光接收器
29a、29b 光开关
31、37 光耦合器
32、38 PD(Photo Diode)
36 波分复用光整体功率变换部
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的优选实施方式的光中继装置以及光中继传输系统进行详细说明。另外，本发明不限于以下的实施方式。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的光中继传输系统的结构的图。该图所示的光中继传输系统具备发送站1a、中继站10a以及接收站2，在发送站1a与中继站10a之间以及中继站10a与接收站2之间，例如经由作为光纤的光传输路径3被分别连接。
发送站1a构成为具备输出波长不同的光信号的多个光发送器(TX1、TX2、TX3、...)21和对光发送器21的各输出光进行合波的合波器22。此处，作为合波器22，可以使用阵列波导光栅(ArrayedWaveguide Grating：AWG)、滤波器型的波长合波器、不依赖于波长的光耦合器等。另外，还可以组合多组这些合波器来实现合波器22。
接收站2构成为具备分波为波长不同的光信号的分波器26和分别接收由分波器26分波而得到的分光波的光接收器(RX1、RX2、RX3、...)25。此处，作为分波器26，除了AWG、滤波器型的波长分波器以外，还可以使用将不依赖于波长的光耦合器和仅使特定的波长通过的光滤波器组合而得到的分波器。另外，还可以组合多组这些合波器来实现分波器26。
中继站10a具备用于补偿光纤的传输损失的典型的结构部即光放大器4。另外，在光放大器4的输入侧(上游侧)，具备波分复用数测定部5a、传输延迟部19、可变衰减器(Variable Optical Attenuator：VOA)7、波分复用光整体功率测定部6，另外还具备用于控制可变衰减器7的衰减量的控制目标值设定部8、判定基准值设定部18以及控制部9。
光放大器4是用于补偿光传输路径3的损失、在中继站10a内的各部中发生的损失的结构部，在多数情况下，使用可以对波分复用光直接进行光放大的掺铒光纤(Erbium-Doped Fiber：EDF)。
波分复用数测定部5a构成为具备：分波器11，分波为波长不同的光信号；功率测定部13，分别对由分波器11分波而得到的分波光的功率进行测定；合波器12，再次对分波器11的分波光进行合波；光有无判定/计数部15，根据功率测定部13的测定结果判定在传输波长带中有无光，并且对其数量进行计数(count)；最大值检测部17，从功率测定部13的测定结果中检测其最大值；以及判定基准值设定部18，根据最大值检测部17的检测结果设定提供给光有无判定/计数部15的阈值。此处，作为分波器11，可以与上述接收站2中的分波器26同样地，使用AWG、滤波器型的波长分波器或其他分波器。另外，作为合波器12，可以与上述发送站1a中的合波器22同样地，使用AWG、滤波器型的波长合波器、不依赖于波长的光耦合器等。另外，通过分支输入光的一部分，并输入到省略图示的发光二极管(PhotoDiode：PD)，而输出与光功率成比例的电信号(电流信号)，从而实现功率测定部13。
传输延迟部19使用规定长度的光纤等而构成，是用于使输入到可变衰减器7的光信号的到达时间延迟的结构部，通过延长从测定波分复用数后到控制可变衰减量为止的期间的传播时间，可以提供实质上缩短了测定中所需的时间的效果。例如，如果将光纤的长度设为100km，将光的传播速度设为3×108(m/s)，则波分复用数测定部5a的输出光直到到达可变衰减器7为止需要大约0.3ms的时间。其提供与波分复用数的测定时间被缩短0.3ms左右同样的效果，可以将控制可变衰减器7时的时间常数设定得较小，可以吸收更迅速的传输线路的损失变动。另外，如果将分散补偿光纤用作传输延迟部19，则可以补偿光传输路径的分散，并且还得到延迟的效果。另外，该传输延迟部19并非是必须的结构要素，而是根据需要使用即可。
可变衰减器7是通过对波分复用光提供适度的衰减，而进行功率调整的结构部。另外，该功能可以使用各种类型的部件，例如根据利用线圈电流的磁光学效果改变衰减量的类型的部件、利用对光纤提供的弯曲量改变衰减量的类型的部件、通过机械性地偏移光路而改变衰减量的类型的部件、或者通过调整被称为MEMS(Micro ElectroMechanical System，微机电系统)的小型镜的倾斜角而改变衰减量的类型的部件等。
波分复用光整体功率测定部6具备光耦合器31和PD(PhotoDiode)32，通过由PD32检测光耦合器31所分支的分支光，而可以输出与整体功率成立比的电信号(电流信号)。
另外，在图1所示的结构中，为了确保容易说明，示出了仅存在1个中继站10a的情况，但在多数情况下构成为交替连接有多个光传输路径3和中继站10a。即使在该情况下，各部的动作以及作用也相同，光传输路径3与包括光放大器4的中继站连接，而构成光中继传输系统的传输路径。
接下来，对图1所示的光中继传输系统的整体动作进行说明。在该图中，波长不同的多个光发送器21的输出光通过合波器22被合波后，从发送站1a输出并作为波分复用光。从发送站1a输出的波分复用光经由光传输路径3到达中继站10a。到达中继站10a的波分复用光的传输损失被补偿后面向接收站2输出。从中继站10a输出的波分复用光经由光传输路径3以及多个中继站到达接收站2。到达接收站2的波分复用光通过分波器26被分波成波长不同的光并且导入到光接收器25，而得到期望的接收信号。
接下来，对中继站10a中的动作进行说明。在中继站10a的波分复用数测定部5a中，波分复用光通过分波器11被分波。该分波光被分别输入到功率测定部13，而独立测定各波长下的光功率(P1、P2、P3、...)。通过了功率测定部13的光通过合波器12被合波后，再次从波分复用数测定部5a输出而作为波分复用光。此处，在功率测定部13中，朝向合波器12的输出光的一部分的分支光例如被输入到PD等，而得到与光功率成比例的电信号的过程如上所述，在判定阈值设定部16中，预先设定有用于判定有无光的判定阈值Pth。
在光有无判定/计数部15中，根据针对判定频阈值Pth的光功率的测定结果(P1、P2、P3、...)的大小关系，判定有无在各波长带中的光。例如，在波分复用光的波长间隔被等间隔地分配的光传输系统的情况下，所传输的波分复用光通过分波器11被分波成等间隔的波长。另一方面，在运用中，不限于传输所分配的所有波长的光，而可以任意使用其一部分的波长。因此，在本实施方式的光有无判定/计数部15中，通过判定有无各波长，并对判定为有的波长的数量进行计数，计算出波分复用数n。另外，在被波分复用的光的波长为等频率间隔的情况、在无规则性的不等间隔的情况下，除了使用与其对应的分波器11之外进行同样的处理即可。
另外，对于从判定阈值设定部16向光有无判定/计数部15输出的判定阈值Pth，考虑设定恒定值的情况、设为可变的情况，而根据系统的条件恰当选择判定阈值Pth的值。例如，针对由功率测定部13测定出的光功率(P1、P2、P3、...)，利用最大值检测部17计算出最大值Pmax(＝max(P1、P2、P3、...))。与其相对，可以将仅降低了预先设定的比率A(A为1以上的正实数)而得到的功率值(Pmax/A)设为用于判定有无光的判定阈值Pth。通过这些处理，可以判定有无与波分复用光的光功率对应的光，所以即使在光功率整体上低的情况下，也可以正确地判定有无光。另外，所计数的波分复用数n被传达给控制目标值设定部8。
另外，上述光有无判定/计数部15、判定阈值设定部16以及最大值检测部17所进行的处理虽然还可以用硬件实现，但只要具有微控制器等控制部，则也可以用软件来实现这些功能。
光有无判定/计数部15的输出经由传输延迟部19被输入到可变衰减器7。可变衰减器7根据从控制部9输出的控制信号(Pt-P)，对所输入的波分复用光附加适度的衰减量。在波分复用光整体功率测定部6中，测定出波分复用光的整体功率，所测定出的电信号(电流信号)被输入到控制部9。在光放大器4中，对波分复用光进行光放大后输出到下游的中继站或接收站。
接下来对波分复用光的功率控制进行说明。另外，该功率控制是指控制部9进行的可变衰减器7的衰减量控制，以使由波分复用光整体功率测定部6测定出的光功率P成为恒定。另外，使用判定基准值设定部18所保持的基准值P0和波分复用数测定部5a(光有无判定/计数部15)的测定结果n，由控制目标值设定部8将对控制部9提供的控制目标值Pt设定成Pt＝P0×n。针对该控制目标值Pt，通过波分复用光整体功率测定部6→控制部9→可变衰减器7→波分复用光整体功率测定部6的控制环(反馈环)，调整可变衰减器7的衰减量，以使偏差Pt-P接近零。另外，如果根据波分复用数，设定与该波分复用数成比例的目标值，则可以将每个波长的光功率维持成恒定。另外，在波分复用数未发生变化的通常时，实施控制以使光功率的测定结果P相对恒定的控制目标值Pt成为恒定，所以传输线路的损失变动被吸收，光传输路径3中的波分复用光的功率被保持为恒定。
此处，在例如如上述专利文献1所公开的那样使用类似检测重叠于各波长的信号光上的控制信号而得到其整体功率那样的控制手法的情况下，由于所重叠的控制信号的调制度对整体功率的测定精度造成影响，所以与如本实施方式那样的使用波分复用光整体功率测定部6直接测量整体功率的手法相比，在精度这点上是不利的。
另外，还考虑根据各波长的功率与波分复用数计算出平均值，并进行控制以使该平均值成为恒定的手法(例如特开平9-162476号公报等)，但未伴随除法运算的本实施方式的手法在简便性的观点来看是更优越的。
另外，为了将所复用的所有波长下的光功率维持在规定的范围内，优选放大增益的波长依赖性极小。其内容例如记载于下述文献的相应位置。
“Erbium-Doped Fiber Amplifiers：Principles and Applications”(E.Desurvire，ISBN 0-471-58977-2，John Wiley & Sons，Inc.，1994)，P482，L22～23。
另一方面，在本实施方式的中继站10a中，光放大器4也优选将增益维持成恒定(以下称为“增益恒定维持控制”)。从该观点出发，在本发明中，无需使光放大器4中具备调整并控制功率的功能，而由可变衰减器7专门进行功率的控制。在由光放大器4调整光功率的情况下，相对输入光功率的瞬时变化，由于EDF等放大介质固有地具有的时间常数的影响，而无法追随增益的变化。其结果，在输出光功率中发生过冲，而产生过度的光功率变动。为了回避这样的光功率变动，针对光放大器4的增益恒定维持控制也是有效的。由于这样的理由，在本发明中，在光功率的控制中不使用光放大器4，而使用可变衰减器7。另外，在上述专利文献1中，重叠于各波长上的控制信号的振幅的精度成为光功率的控制误差的要因，所以为了更正确地测定光功率，需要增加测定时间，但在本实施方式的手法中，由于直接测定光整体功率，所以可以在短时间内进行高精度的测定。
进而，对作为本发明的特征之一的波分复用数变化时的控制动作进行说明。在波分复用数变化的情况下，利用波分复用数测定部5a测定该变化，控制目标值设定部8立刻变更控制目标值Pt而继续针对可变衰减器7的衰减量控制。此时，利用波分复用光整体功率测定部6→控制部9→可变衰减器7→波分复用光整体功率测定部6的衰减量控制环的时间常数(以下称为“可变衰减量控制时间常数”)Tc被设定成比波分复用数的测定中所需的时间(以下称为“波分复用数测定时间”)Tn长作为本发明的特征之一。由此，在直到与波分复用数n的变化对应地变更控制目标值Pt为止的期间，不会无用地改变可变衰减器7的衰减量。另外，由于马上控制目标值Pt被变更，从而进行了每个波长的光功率不会过度地变动得过大、吸收了波分复用数的变化的控制。
此处，例如，在为了回避在波分复用数的变化时每个波长的光功率变动的情况，而对波分复用数的变化进行监视，并且在所监视的波长数发生变化的情况下，预先通过监视系统通知该变化，临时停止可变衰减器的衰减量控制这样的控制手法(例如专利第3306712号)中，虽然可以简化中继站的结构，但在从通知与波分复用数相关的信息后到与波分复用数的变化相伴的处理完成为止的期间，需要例外地停止可变衰减器的控制，产生无法对应于在该期间的传输线路的损失变动这样的课题。另外，相对由于发送器的部分故障而引起的部分波长的遗漏、光纤的遗漏等、系统整体无法把握的突发性的波分复用数的变化，还产生可变衰减器的控制目标值的变更来不及应对，而无法将每个波长的光功率维持成恒定这样的课题。
与其相对，在本实施方式中，利用中继站10a在比较短时间的波分复用数测定时间Tn的时间内测定出波分复用数，在波分复用数变化的情况下立即被变更成控制可变衰减器7的控制目标值Pt。另外，由于用于控制可变衰减器7的可变衰减量控制时间常数Tc被设定成大于光整体功率的测定中所需的波分复用数测定时间Tn，所以不会无用地使可变衰减器7的衰减量瞬时变化，而即使对于突发性的波分复用数的变化，也可以将每个波长的光功率维持成恒定。另外，虽然无法吸收比波分复用数测定时间Tn短的时间的损失变动，但只要是比该时间慢的损失变动，则不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后无一例外都可以对应于波分复用数的变化。另外，在使用上述的传输延迟部19的情况下，将可变衰减量控制时间常数Tc等价地缩短传输延迟部19的延迟时间量，所以可以提高光功率恒定控制的速度性能。
另外，还考虑在将可变衰减量控制时间常数Tc设定成大于波分复用数测定时间Tn、并且设定成相对波分复用数测定时间Tn无限接近的附近的值的情况下，多少表现出波分复用数的变化时的过度的功率变动的影响的现象，但通过一检测波分复用数的变化，就将控制的时间常数临时变更成大于通常的Tc的值，或者使用上述传输延迟部19，可以降低该种的功率变动。
如上所述，在本实施方式的中继站10a中，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的中继站10a中，例如在一部分的波长光未到达、或者新的波长光到达而波分复用数突发性地变动的情况下，在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且波分复用数测定时间被设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，利用可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地起作用，所以传输线路的损失变动也被吸收而可以维持规定的光功率。
实施方式2
图2是示出本发明的实施方式2的光中继传输系统的结构的图。该图所示的光中继传输系统构成为代替在测定各波长带下的光功率之后进行合波处理的图1所示的波分复用数测定部5a的结构，而具备无需进行分波处理后的合波处理而可以测定各波长带下的光功率的波分复用数测定部5b。另外，对于发送站以及接收站的各结构部以及波分复用数测定部中的除了用于测定光功率的结构部以外的结构部，与图1所示的实施方式相同或等同，对这些各结构部附加同一标号，而省略其说明。另外，在以下的说明中，以与实施方式1不同的功能以及动作为中心进行说明。
在图2所示的波分复用数测定部5b中，经由分支波分复用光的一部分功率的分支耦合器14导入到分波器11。该分支耦合器14如果设为使用分支比为15dB或20dB这样的光耦合器，则可以将针对从波分复用数测定部5b输出后直至传输延迟部19的输出光的损失抑制得较小，并且可以将分支耦合器14的输出光连接到传输延迟部19，而无需如图1所示的实施方式1的波分复用数测定部5a那样设置合波器12。
另外，分波器11可以使用与图1的分波器11同样的分波器，功率测定部13也可以使用与图1相同的功率测定部。另外，对于光有无判定/计数部15、判定阈值设定部16、最大值检测部17的功能，也与图1相同。另外，如果作为波分复用数测定部的整体功能来看，则波分复用数测定部5b在不对波分复用光进行分波、合波使其通过，而以低损失使波分复用光通过、并且利用分支耦合器14的分支输出对波分复用数进行计数的点上与波分复用数测定部5a不同，但作为测定波分复用数n的功能基本上是相同的。
这样，在本实施方式的中继站10b中，与图1的情况同样地，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的中继站10b中，例如在一部分的波长光未到达、或者新的波长光到达而波分复用数突发性地变动的情况下，也在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且将波分复用数测定时间设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，利用可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动也被吸收而可以维持规定的光功率。
另外，在本实施方式的中继站10b中，无需如图1所示的实施方式1的波分复用数测定部5a那样设置合波器12，所以得到可以简化中继站10b的结构这样的效果。
实施方式3
图3是示出本发明的实施方式3的光中继传输系统的结构的图。在该图中，光传输路径3以及接收站2的结构与实施方式1、2相同，省略其说明。另一方面，在该图的发送站1b中，具备使用振荡器24生成的频率f(f1、f2、f3、...)对光发送器21的输出光进行调制的调制器23。通过该结构，使用不同的频率f(f1、f2、f3、...)对各波长带下的光强度分别进行调制。另外，其调制度需要小到不对主信号的传输特性造成影响的程度，例如设定成5％左右。另外，被实施了调制后的调制光在通过合波器22合波之后，成为来自发送站1b的输出光，而被送出到光传输路径3。
接下来，对中继站10c的结构、功能等进行说明。在图3的中继站10c中，关于传输延迟部19、可变衰减器7、波分复用光整体功率测定部6、光放大器4、控制部9、控制目标值设定部8以及判定基准值设定部18的结构、功能等，与图2相同或等同，省略其说明。另外，在波分复用数测定部5c中，波分复用光整体功率变换部36是将波分复用光的整体功率变换成电信号(电流信号)的变换部，使用与波分复用光整体功率测定部6同样的功能来实现。在从波分复用光整体功率变换部36输出的电信号中，包含有基于调制部23的调制分量，利用调制分量抽取部20抽取该调制分量。另外，作为用于抽取频率下的强度调制分量的结构，例如，通过在将波分复用光分支成多个之后，测定通过频率f(f1、f2、f3、...)的带通滤波器的光强度，而得到与光功率P(P1、P2、P3、...)对应的电信号功率Pe(Pe1、Pe2、Pe3、...)。或者，也可以利用通过频率可变的带通滤波器，一边扫描包括频率f(f1、f2、f3、...)的频带，一边测定通过强度。
这样得到的电信号功率Pe(Pe1、Pe2、Pe3、...)的强度通过与预先设定的固定的判定阈值Pth进行比较，可以判定有无各波长带中的光。另外，针对由调制分量抽取部20测定出的电信号功率Pe(Pe1、Pe2、Pe3、...)，利用最大值检测部17计算出最大值Pmax(＝max(P1、P2、P3、...))，可以将降低了预先设定的比率A(A为1以上的正实数)而得到的功率值(Pmax/A)设为用于判定有无光的判定阈值Pth。根据这些理由，可以与图1、图2的情况同样地，判定有无与波分复用光的光功率对应的光，所以即使在光功率整体上低的情况下，也可以正确地判定有无光。另外，所计数的波分复用数n被传达至控制目标值设定部8。另外，与图1、图2同样地，光有无判定/计数部15、判定阈值设定部16以及最大值检测部17所进行的处理可以用硬件实现，也可以用软件实现。
接下来，对用于光放大器4的增益控制的时间常数TAGC、调制频率f(f1、f2、f3、...)的倒数1/f、利用波分复用数测定部5c的波分复用数测定时间Tn、用于控制可变衰减器7的衰减量的可变衰减量控制时间常数Tc之间的大小关系进行说明。
首先，表示调制频率f(f1、f2、f3、...)的周期含义的倒数1/f被设定成大于控制光放大器4增益的时间常数TAGC。通过该设定，频率f(＝f1、f2、f3、...)的调制分量可以通过光放大器4，在光传输路径3上连接有多个中继站10c的情况下，可以使该调制分量到达第2个以后的中继站10c。如果调制频率f(f1、f2、f3、...)的倒数1/f小于用于光放大器4的增益控制的时间常数TAGC，则无法追随在各调制频率下针对光放大器4的增益控制，无法维持恒定的增益。因此，在这样的情况下，调制分量的振幅衰减，无法使充分的调制分量振幅到达第2个以后的中继站10c。
另外，基于波分复用数测定部5c的波分复用数测定时间Tn设为大于调制频率f(f1、f2、f3、...)的倒数1/f。成为这样的关系的原因在于，为了通过检测调制分量而判定有无各波长带中的光，原理上需要比调制分量的周期1/f长的时间。
进而，用于控制可变衰减器7的衰减量的可变衰减量控制时间常数Tc被设定成大于基于波分复用数测定部5的波分复用数测定时间Tn。通过该设定，利用波分复用光整体功率测定部6→控制部9→可变衰减器7→波分复用光整体功率测定部6的可变衰减量控制环的时间比测定波分复用数所需的时间慢，能够防止各波长的光功率的过度变动这一点与图1、图2的情况相同。
这样，在用于光放大器4的增益控制的时间常数TAGC、调制频率f(f1、f2、f3、...)的倒数1/f、基于波分复用数测定部5c的波分复用数测定时间Tn、用于控制可变衰减器7的衰减量的可变衰减量控制时间常数Tc之间，存在TAGC<1/f<Tn<Tc这样的大小关系。
如上所述，利用本实施方式的波分复用数测定部5c，图3所示的中继站10c与图1的中继站10a、图2的中继站10b同样地，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以能够与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的中继站10c中，在一部分的波长光未到达，或者其他波长光新到达而波分复用数突发性地变动的情况下，在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且将波分复用数测定时间设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，基于可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动被吸收而可以维持规定的光功率。
另外，在本实施方式中，作为一个例子示出了对各波长带下的光强度进行调制的情况，但不限于强度调制，而也可以使用频率调制、相位调制等其他调制手段，在任一情况下都得到与强度调制同样的效果。
实施方式4
图4是示出本发明的实施方式4的光中继传输系统的结构的图。在该图中，该图所示的光中继传输系统构成为具备在可变衰减器7的下游侧测定波分复用数的波分复用数测定部5d，代替在可变衰减器7的上游侧(针对波分复用光信号的传输方向)测定波分复用数的图3所示的波分复用数测定部5c。此处，图3中的波分复用光整体功率测定部6以及波分复用光整体功率变换部36的功能由于在实施方式4中可以进行共用化，所以如图4所示构成为向控制部9以及调制分量抽取部20的各结构部传达波分复用光整体功率变换部36的输出。另外，对于发送站以及接收站的结构以及用于控制可变控制部的结构，与图3所示的实施方式3相同或等同，对这些各结构部附加同一标号，省略其说明。
如上所述，在图4的中继站10d中，波分复用光整体功率变换部36的输出传达至控制部9而控制可变衰减器7，并且在调制分量抽取部20中，也根据波分复用光整体功率变换部36的输出进行波分复用数的测定那样地动作，对于其他动作，与图3的中继站10c相同。
因此，本实施方式的中继站10d与图3的中继站10c同样地，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的中继站10d中，在一部分的波长光未到达，或者其他波长的光新到达而波分复用数突发性地变动的情况下，在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且波分复用数测定时间被设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，利用可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动被吸收而可以维持规定的光功率。
另外，在本实施方式的中继站10d中，可以仅通过波分复用测定部5c的波分复用光整体功率变换部36实现图3所示的中继站10c中的波分复用光整体功率测定部6以及波分复用光整体功率变换部36这两者的功能，所以得到可以简化中继站10d的结构这样的效果。
另外，在本实施方式中，作为一个例子示出了对各波长带下的光强度进行调制的情况，但不限于强度调制，而也可以使用频率调制、相位调制等其他调制手段，在任一情况下都能够得到与强度调制同样的效果。
实施方式5
图5是示出本发明的实施方式5的波分复用数测定部的结构的图。在图1以及图2中，示出了发送站与接收站仅存在于光中继传输系统的两端的结构，但为了在紧接功率测定部13之前或紧接着功率测定部13之后，仅抽出一部分波长，而在中继站内向光接收器输入、或向不同的传输线路导入；或者在紧接着功率测定部13之后追加光发送器的光那样的OADM(Optical Add-Drop Multiplex)结构的传输系统中，本发明也是有效的。作为其一个例子，在图1所示的结构中，图5示出中继站10a中的波分复用数测定部5a的变形例。
在图5中，在功率测定部13与合波器12之间配置有光开关29a、29b。光开关29a被用于选择输出线路，可以对是直线地沿着直至合波器12的线路输出、或是分支而向光接收器41输出进行切换。另一方面，光开关29b被用于选择输入线路，可以对是输入来自光开关29a的光、还是输入来自光发送器42的光进行切换。
另外，在图5所示的例子中，向光开关29a、29b连接了光接收器41、光发送器42，但也可以代替光接收器41而连接直至其他传输线路的光纤、代替光发送器42而连接来自其他传输线路的光纤。
另外，还可以采用仅有光开关29a、29b的任意一方的结构，根据各个传输系统选择恰当的结构。
另外，光开关29a、29b也可以配置在分波器11与功率测定部13之间，根据传输系统选择恰当的结构。
如上所述，通过在图1所示的中继站10a等中具备本实施方式的波分复用数测定部5e，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以对于光功率的恒定控制可以高精度地进行控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式中，在一部分的波长光未到达，或者其他波长光新到达而波分复用数突发性地变动的情况下，也在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且波分复用数测定时间被设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，基于可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动也被吸收而可以维持规定的光功率。
实施方式6
图6是示出本发明的实施方式6的光中继传输系统的结构的图。在该图中，发送站1b、光传输路径3以及接收站2的结构与图3相同或等同。另一方面，中继站10a的结构与图1相同或等同，但在中继站10a的输出侧(下游侧)附加了具有在检测出波分复用数的变化的情况下，立即使用频率f0对波分复用光的功率进行强度调制的功能的调制部27。另一方面，中继站10e除了与图3的中继站10c同样的结构以及功能以外，还具备对由调制部27附加的调制分量f0进行检测的功能。此处，在利用中继站10e检测出调制分量f0的情况下，用于控制可变衰减器7的时间常数(可变衰减量控制时间常数Tc)被临时变更成比通常大的值，光功率的变动被抑制成最小限。通过该动作，即使在中继站10e的波分复用数测定部5d的测定时间长的情况下，也可以通过对来自测定时间短的中继站10a的调制分量进行检测，有效地抑制光功率的变动。
另外，在图6的结构中，构成为在中继站10a的外部具备调制部27，但也可以构成为在中继站10a的内部具备。
如上所述，在本实施方式的光中继传输系统中，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的光中继传输系统中，例如在一部分的波长光未到达，或者其他波长光新到达而波分复用数突发性地变动的情况下，也在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且波分复用数测定时间被设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度的变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，基于可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动也被吸收而可以维持规定的光功率。
另外，在本实施方式的光中继传输系统中，在由中继站10e检测出调制分量f0的情况下，以用于控制可变衰减器7的时间常数(可变衰减量控制时间常数Tc)被临时变更成比通常大的值，光功率的变动被抑制成最小限的方式动作，所以即使在中继站10e的波分复用数测定部5d中的测定时间长的情况下，也可以通过对来自测定时间短的中继站10a的调制分量进行检测，而有效地抑制光功率的变动。
另外，在本实施方式中，作为一个例子示出了对波分复用光的光强度进行调制的情况，但不限于强度调制，而也可以使用频率调制、相位调制等其他调制手段，在任一情况下都能够得到与强度调制同样的效果。
实施方式7
图7是示出本发明的实施方式7的光中继传输系统的结构的图。在该图中，发送站1c是向图3的发送站1b附加了功率测定部13、光有无判定/计数部15、振荡器28、调制部27的各结构部而得到的。另外，功率测定部13、光有无判定/计数部15的各功能与图1的波分复用数测定部5a中具备的各功能相同或等同。另外，中继站10e与图6的情况同样地，具备检测调制分量f0的功能。
在图7中，在调制部27中，使用振荡器28所生成的频率f0对波分复用光实施了强度调制。另外，在由中继站10e检测出调制分量f0的情况下，用于控制可变衰减器7的时间常数(可变衰减量控制时间常数Tc)被临时变更成比通常大的值，光功率的变动被抑制成最小限。通过该动作，即使在中继站10e的波分复用数测定部5d的测定时间长的情况下，也可以通过对由发送站1c附加的调制分量进行检测，而有效地抑制光功率的变动。
如上所述，在本实施方式的光中继传输系统中，直接测定波分复用光的整体功率，并根据其测定结果控制可变衰减器，所以可以高精度地进行光功率的恒定控制。此时，由于根据波分复用数设定了整体功率的控制目标值，所以可以与波分复用数无关地将每个波长的光功率维持成规定的水平。
另外，在本实施方式的光中继传输系统中，例如在一部分的波长光未到达，或者新的波长光到达而波分复用数突发性地变动的情况下，也在短时间内测定出波分复用数之后，变更整体功率的控制目标值，并且波分复用数测定时间被设定成小于可变衰减量控制时间常数的值，所以能够防止各波长带下的光功率的过度变动。进而，通过这样的结构，不论在波分复用数刚要变化之前、还是刚刚变化之后，基于可变衰减器的整体功率恒定控制都有效地发挥作用，所以传输线路的损失变动被吸收而可以维持规定的光功率。
另外，在本实施方式的光中继传输系统中，在调制部27中，使用振荡器28所生成的频率f0对波分复用光实施了强度调制，在由中继站10e检测出调制分量f0的情况下，用于控制可变衰减器7的时间常数(可变衰减量控制时间常数Tc)被临时变更成比通常大的值，光功率的变动被抑制成最小限，所以即使在中继站10e的波分复用数测定部5d的测定时间长的情况下，也可以通过对由发送站1c所附加的调制分量进行检测，而有效地抑制光功率的变动。
另外，在本实施方式中，作为一个例子示出了对波分复用光的光强度进行调制的情况，但不限于强度调制，也可以使用频率调制、相位调制等其他调制手段，在任一情况下都得到与强度调制同样的效果。
(产业上的可利用性)
如上所述，本发明作为对利用光纤等传输的信号光进行光放大的光中继装置、以及使用该光中继装置的光中继传输系统是有用的。

Claims (17)

1.一种光中继装置，对波长不同的多个光信号被波分复用后的波分复用光进行中继传输，其特征在于，具备：
整体功率测定部，对上述波分复用光的整体功率进行测定；
波分复用数测定部，对包含在上述波分复用光中的光信号的波分复用数进行测定；
可变衰减器，使上述波分复用光的整体功率衰减；
控制目标值设定部，根据由上述波分复用数测定部测定出的波分复用数，设定与该波分复用数对应的控制目标值；
控制部，根据上述控制目标值控制上述可变衰减器；以及
光放大器，与上述波分复用光的功率无关地以恒定的增益进行光放大，
上述控制部对上述可变衰减器进行反馈控制，以使上述波分复用光的整体功率的测定结果与上述控制目标值一致。
2.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
上述控制目标值被设定为相对上述波分复用数成比例关系，且在检测出上述波分复用数变化的情况下该控制目标值被变更，并且上述波分复用数的测定时间被设定成小于对上述可变衰减器进行反馈控制时的控制时间常数的值。
3.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
还具备传输延迟部，该传输延迟部被配置在针对上述波分复用光信号的传输方向的上游侧所配置的上述波分复用数测定部、与下游侧所配置的上述可变衰减器之间，对所传输的上述波分复用光附加规定的延迟时间。
4.根据权利要求3所述的光中继装置，其特征在于：
上述传输延迟部是具有规定长度的光纤。
5.根据权利要求3所述的光中继装置，其特征在于：
上述传输延迟部是具有规定长度的分散补偿光纤。
6.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
还具备调制部，该调制部在检测出上述波分复用数的变化的情况下，为了向下游侧传达该波分复用数的变化而对上述波分复用光实施规定的调制。
7.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
具备调制分量抽取部，该调制分量抽取部抽取被实施给上述波分复用光的调制分量，
上述调制分量抽取部通过抽取被实施给上述波分复用光的调制分量而检测上述波分复用数的变化，
上述控制目标值设定部设定与检测到波分复用数的变化时的检测后的波分复用数对应的控制目标值。
8.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
在检测出上述波分复用光中的波分复用数的变化的情况下，对上述可变衰减器进行反馈控制时的控制时间常数被临时变更成大于通常时的控制时间常数的值。
9.根据权利要求8所述的光中继装置，其特征在于：
在对上述可变衰减器进行反馈控制时的控制时间常数被临时变更成大于通常时的控制时间常数的值的情况下，在经过了之后的规定时间后复原成通常时的控制时间常数。
10.根据权利要求1所述的光中继装置，其特征在于：
上述波分复用数测定部构成为具备：将上述波分复用光光学地分波的单元；以及对分波后的分波光的各功率进行测定的单元。
11.根据权利要求10所述的光中继装置，其特征在于：
根据上述波分复用数测定部测定出的上述波分复用光的各波长带下的光功率的各测定结果与预先设定的判定阈值的比较结果，判定有无在各波长带中的光。
12.根据权利要求10所述的光中继装置，其特征在于：
根据上述波分复用数测定部测定出的上述波分复用光的各波长带下的光功率的各测定结果的最大值(Pmax)、与降低了以该最大值为基准预先设定的比率A量的判定阈值(Pmax/A)的比较结果，判定有无在各波长带中的光，其中A为1以上的正实数。
13.一种光中继传输系统，其特征在于，具备：
发送单元，发送波分复用光；
接收单元，接收上述波分复用光；
传输路径，配置于连接上述发送单元与上述接收单元之间的传输线路上；以及
权利要求1所述的光中继装置，设置于上述发送单元与上述传输路径之间、各上述传输路径之间、或上述传输路径与上述接收单元之间的至少一个区间上。
14.根据权利要求13所述的光中继传输系统，其特征在于：
上述发送单元构成为具备针对每个发送波长使用不同的频率进行调制的调制单元，并且上述光中继装置的波分复用数测定部构成为具备电气地抽取重叠于上述波分复用光上的调制分量的单元。
15.根据权利要求14所述的光中继传输系统，其特征在于：
在用于上述光放大器的增益控制的时间常数TAGC、基于上述调制单元的调制频率f的倒数1/f、基于上述波分复用数测定部的波分复用数测定时间Tn、用于对上述可变衰减器进行期间控制的控制时间常数Tc之间，存在TAGC<1/f<Tn<Tc这样的大小关系。
16.根据权利要求14所述的光中继传输系统，其特征在于：
根据上述波分复用数测定部测定出的上述波分复用光的各波长带下的光功率的各测定结果与预先设定的判定阈值的比较结果，判定有无在各波长带中的光。
17.根据权利要求14所述的光中继传输系统，其特征在于：
根据上述波分复用数测定部测定出的上述波分复用光的各波长带下的光功率的各测定结果的最大值(Pmax)、与降低了以该最大值为基准预先设定的比率A量的判定阈值(Pmax/A)的比较结果，判定有无在各波长带中的光，其中A为1以上的正实数。
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