【発明の詳細な説明】
コヒーレント光時間分域反射率測定方式光送信システム
本発明は、COTDRを可能にするために増幅器の光ルーピングを有する、増
幅非双方向光ファイバによるリンクを対象とする。本発明はまた、このようなリ
ンクにおける一方の送信方向の信号と、他方の送信方向からの後方散乱ノイズと
の間の相互作用を低減する方法にも関する。
本発明は、英語の名称(coherent optical time do
main reflectometry)に対応するCOTDRという略称で知
られている、コヒーレント光時間分域反射率測定に関する。COTDRにより光
リンクの品質を監視することができる。
中継器を備える非双方向光送信システム内でCOTDRを使用する場合には、
中継器のルーピングを設け、使用する反射率測定信号の送信が行えるようにしな
ければならない。実際、中継器の増幅器は、反射されたOTDR信号の送信を阻
止するアイソレータを有する。増幅器を備える非双方向送信システム内
のCOTDRによるこのような測定装置は、例えばフルカワらの文献、「Enh
anced coherent OTDRfor long span opt
ical transmissilon lines containing
optical fiber amplifiers」、IEEE Photo
[nics Technology Letters、1995、第7巻、第5
号、540〜542ページに記述されている。
R.K.Staubliらの「Crosstalk penalties d
ue to coherent Rayleigh noise in bid
irectional optical communication sys
tems」,Journal of Lightwave Technolog
y、1991、第9巻、第3号は、双方向送信システム内の、一方の方向に伝播
する信号と、他の方向に伝播する信号のレイリー後方散乱により発生するノイズ
との間の信号のうなり効果について記述している。この文献は非双方向システム
を言及せず、専ら、双伝播方向において異なる波長を有する複発生源の双方向シ
ステムの場合しか説明されていない。後方
散乱レイリー光と信号との間には検出可能なうなりはない。単発生源の双方向シ
ステムの場合、うなりの効果による限度は評価されるが、この限界を超える実質
的な解決方法は提起されていない。
O.Gautheronらの「COTDR performance opt
imisation for amplified transmission
Systems」、IEEE Photonics Technology
Letters、1997、第7巻、第5号、1041〜1043ページは、非
双方向送信システム用増幅器の二つの種類のルーピングについて記述し、さらに
、双送信方向において同じ波長を使用する時の、システムの性能へのコヒーレン
トレイリー雑音の影響についても記述している。この文献は、この影響を軽減す
るために、送信システム内に高速偏波妨害を設け、各波長の送信出力を+2dB
mに制限することを提案している。
本発明は、中継器のルーピングを有する増幅非双方向光送信システムについて
、一方の方向に伝播する信号と、他の方向に伝播する信号のレイリー後方散乱と
の間のうなりの問題に対する解決方法を提供する。本発明の解決方法によれば、
簡単な手
段によりこのうなりの効果を制限すること、さらにはなくすことが可能である。
この解決方法により、既知の解決方法の出力に関する限界を超えることができる
。
より詳補には本発明は、COTDRを可能にするために増幅器の光ルーピング
を有する、増幅非双方向光ファイバによるリンクであって、二つの送信方向にお
いて異なる波長を特徴とするリンクを提供する。
本発明はまた、COTDRを可能にするために増幅器の光ルーピングを有する
、増幅非双方向光ファイバによるリンク内の、一方の送信方向の信号と、他方の
送信方向からの後方散乱ノイズとの間の相互作用を低減する方法であって、二つ
の送信方向において異なる波長を使用することを特徴とする方法も提供する。
有利には、このリンク内では、あるいはこの方法によれば、一方の送信方向の
信号からの後方散乱信号が、他方の送信方向のチャネルの受信フィルタを通過す
る時、大幅な減衰を受けるように、二つの送信方向の波長が選択される。
このリンク内では、あるいはこの方法によれば、一方の送信方向の信号からの
後方散乱信号が、他方の送信方向のチャネル
の受信フィルタを通過する時、少なくとも十分の1に減衰されるように、二つの
送信方向の波長が選択される。
好ましくは、送信方向のうちの一方における多重化の波長が、他方の送信方向
の多重化の波長の間に挿入され、各送信方向において波長多重送信される。
本発明は、COTDRを可能にするために増幅器の光ルーピングを有する、増
幅非双方向光ファイバによるリンクであって、少なくとも一方の送信方向におけ
る信号のスペクトル拡大手段を特徴とするリンクも提供する。
一実施形態では、これらのスペクトル拡大手段は波長変調手段を備える。有利
には、これらの変調手段は、0.5kHzから10GHzの間、好ましくは1k
Hzから5GHzの間の変調レートで波長の変調を行う。波長変調手段は、リン
クのビットレートの数倍を超える範囲、好ましくはリンクのビットレートの二倍
を超える範囲で波長を変化させる。
一実施形態では、スペクトル拡大手段は、送信方向のうちの少なくとも一方の
方向の送信器のレーザの注入電流を変調する手段を備える。
別の実施形態では、スペクトル拡大手段は位相変調手段を備
える。位相変調手段は有利には、リンクのビットレートの数倍を超える変調レー
ト、好ましくはリンクのビットレートの二倍を超える変調レートで変調を行う。
最後に本発明は、COTDRを可能にするために増幅器の光ルーピングを有す
る、増幅非双方向光ファイバによるリンク内の、一方の送信方向の信号と、他方
の送信方向からの後方散乱ノイズとの間の相互作用を低減する方法であって、送
信方向のうちの少なくとも一方の方向における信号のスペクトル拡大を特徴とす
る方法を提供する。
一実施形態では、スペクトル拡大は波長変調を含み、例えば変調レートは、0
.5kHzから10GHzの間、好ましくは1kHzから5GHzの間である。
波長変調は、リンクのビットレートの数倍を超える範囲、好ましくはリンクのビ
ットレートの二倍を超える範囲で波長を変化させる。
スペクトル拡大は、好ましくは送信方向のうちの少なくとも一方の方向の送信
器のレーザの注入電流の変調により行われる。
別の実施形態では、スペクトル拡大は位相変調を含み、例えば変調レートは、
リンクのビットレートの数倍を超え、好ましくはリンクのビットレートの二倍を
超える。
本発明の他の特徴および長所は、例として示し、淵付の図面を参照して行う本
発明についての以下の実施形態の記述を読むことにより明らかになろう。
第1図は、中継器間ルーピングを有する増幅非双方向光送信システムの略図で
ある。
第2図は、第1図のシステム内の、本発明により使用される波長の略図である
。
第1図は、中継器間ルーピングを有する増幅非双方向光送信システムの略図で
ある。第1図のシステムは、上流側ファイバ1と下流側ファイバ2とを備える。
上流側送信器3および下流側送信器4は、各々ファイバ1および2内に信号を送
信する。ファイバ1および2の他方の側に配設された上流側受信器5および下流
側受信器6は、対応する信号を受信する。上流側送信器および下流側受信器と同
じ側に位置する上流側COTDR装置8は、ファイバ1内に信号を送信し、ファ
イバ2からの信号を受信する。下流側送信器および上流側受信器と同じ側に位置
する下流側COTDR装置9は、ファイバ2内に信号を送信し、ファイバ1から
の信号を受信する。
第1図は、可能な光ルーピング構成における二つの中継器1
0および11を示す。各中継器10および11は、上流側ファイバ1および下流
側ファイバ2に各々配設された、上流側光増幅器13および15、ならびに下流
側光増幅器14および16を備える。中継器10は二つのルーピングファイバ1
8および19を有し、これらファイバは各々、上流側増幅器13の入力部を下流
側増幅器14の出力部に、上流側増幅器13の出力部を下流側噌幅器14の入力
部に接続する。中継器11はルーピングファイバ21を有し、このファイバは上
流側増幅器15の出力部を下流側増幅器16の出力部に接続する。反射されたC
OTDRの信号は、ルーピングファイバ18、19および21により、自身の送
信元であるCOTDR装置に戻ることができる。第1図のようなシステムは、上
に示したO.Gautheronらの文献において記述されている。
このようなシステムにおいては、レイリー効果により上流側ファイバに後方散
乱される出力が、下流側ファイバ2に送信され、送信を不利にする。本発明は、
第一実施形態では、送信に対し発生する不都合を軽減するために、二つの送信方
向において異なる波長を使用し、その結果、送信方向のうちの一方の方向の単数
または複数の受信ウインドウにおいて、他方の送信方
向からの後方散乱出力を減少させるか無くすようにすることを提案する。二つの
送信方向間の波長の差は、送信器のドリフトより大きい、例えば送信器として使
用されるレーザのドリフトより大きいことが好ましい。0.4nmまたは0.5
nmの差で十分とすることができよう。有利には、波長多重化(WDM)の場合
、二つの送信方向間の波長は、種々のチャネルを挿入するよう変位される。第2
図は、二つの送信方向のうちの一方向内のスペクトルの可能な形態を示す図であ
る。送信チャネルは、垂直線25および26で示してある。点線の長方形27お
よび28は、対応する受信ウインドウを表わす。実線の長方形29および30は
他方の送信方向から後方散乱されるノイズを表わす。
従って、偏波分散ファイバ(DSF)または標準ファイバを有する第1図に示
す送信の種類のような送信では、上流方向では、1550nmおよび1552n
mの波長λ1およびλ3のチャネルを、下流方向では、1551nmおよび155
3nmの波長λ2およびλ4のチャネルを使用することができる。このような波長
割り当てでは、各チャネルについて0.5nmの受信ウインドウを設けることが
できる。このような構成により、
一方の送信方向からの後方散乱信号を、他方の送信方向のチャネルの受信フィル
タを通過する時、大幅に減衰させることができる。少なくとも10に等しい減衰
率により、すなわち後方散乱信号をその出力の10%未満に低減することにより
、良好な結果が得られる。このようにして、後方散乱信号との相互作用による不
都合は簡単に制限される。
また、本発明により、増幅器の光ルーピングが存在する場合でも、COTDR
信号の有効な送信を行うことにより、送信システムの最適な運用が可能である。
第二の実施形態では、本発明は、少なくとも一方の送信方向において信号のス
ペクトル拡大を行うことにより、一方の送信方向の信号と、他方の送信方向から
の後方散乱ノイズとの間の相互作用を低減することも提案する。これは、対応し
て、レイリー効果により後方散乱される信号のスペクトル幅を広くする効果を有
し、それにより、他方の送信方向の受信ウインドウにおいて、この他方の送信方
向における信号とのうなり効果が低減される。
このスペクトル拡大は、送信方向のうちの一方の信号において行うことができ
る。また、本発明の結果に到達する上で必須
ではないが、二つの送信方向においてこのようなスペクトル拡大を実施すること
も可能である。
このようなスペクトル拡大は、例えば、送信信号の波長を変調することにより
行うことが可能である。変調レートは有利には数kHzから数GHzの間、例え
ば0.5kHzから10GHzの間に含まれる。典型的には、変調レートはリン
クのビットレートの数倍を超え、好ましくはリンクのビットレートの二倍を超え
る。2.5Gbit/秒のリンクの場合、数GHz、例えば5または10GHz
の変調レートが適切である。WDM(波長分割多重)リンクの場合、リンクのビ
ットレートとはチャネルあたりのビットレートを意味する。
このような波長変調は、送信システムの送信器内の光源となるレーザの注入電
流の変調により、簡単に実施することができる。この解決方法は、低周波、通常
数kHz、または1kHz以下の波長変調の場合に特に有利であり、事実、この
場合、レーザの波長の変調により生じるスプリアス強度変調は、送信器の後置増
幅器がある場合、これにより吸収または平準化される。
他の場合、スプリアス強度変調は完璧に許容範囲内に留まり、
リンクの性能を大幅に悪化させないようにすることができる。多段レーザを送信
器として使用することも可能である。レーザの段のうちの一つの注入電流を変調
することにより、信号の強度をスプリアス変調することなく、信号の波長を変調
することができる。例えば、1または数GHzの高速波長変調により、少なくと
も他方の送信方向の受信ウインドウ内においては、後方散乱信号と、この他方の
送信方向に伝播する信号との間のうなりを軽減することができる。
別の実施形態では、本発明は、送信方向のうちの少なくとも一方において信号
の高速位相変調を行うことを提案する。その場合、レイリー後方散乱により反射
される信号と他方の送信方向に伝播する信号との間の相互作用の問題は軽減され
る。この解決方法は、スプリアス強度変調をきたさないという利点を有する。
この解決方法は、リンクのビットレートの数倍を超える、例えばリンクのビッ
トレートの二倍を超える変調レートを有する位相変調器を、送信器3または4の
下流側に配設することにより実施することができる。2.5Gbit/秒のリン
クの場合、5GHzから10GHzの間の変調レートが適当である。繰り
返しになるが、WDMリンクの場合、リンクのビットレートとはチャネルあたり
のビットレートを意味する。変調角は無関係であり、0から2πの間とすること
ができる。πの値により良好な結果が得られる。
もちろん本発明は記述し図示した例および実施形態に限定されるものではなく
、当業者であれば多くの変形形態が可能である。従って、記述した変調手段以外
の変調手段を使用することが可能であろう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Coherent Optical Time Domain Reflectometry Optical Transmission System The present invention is directed to a link with an amplified non-bidirectional optical fiber having optical looping of an amplifier to enable COTDR. The invention also relates to a method for reducing the interaction between a signal in one transmission direction and a backscatter noise from the other transmission direction on such a link. The present invention relates to coherent optical time-domain reflectometry, known as COTDR, which corresponds to the English name (coherent optical time do main reflectance). The quality of the optical link can be monitored by COTDR. If COTDR is used in a non-bidirectional optical transmission system with a repeater, looping of the repeater shall be provided to enable transmission of the reflectance measurement signal to be used. In fact, the repeater amplifier has an isolator that blocks transmission of the reflected OTDR signal. Such a measuring device by COTDR in a non-bidirectional transmission system with an amplifier is described, for example, in the article by Furukawa et al., "Enhanced coherent OTDR for long span optical transmissions line optics online engineering fiber optic exchange, a number of electronic fiber optics, and a number of alternatives. 7, Vol. 5, No. 5, pp. 540-542. R. K. Staubli et al., "Crosstalk penalties d to coherent Rayleigh noise in bid direct optical communication system, one way bilateral, the first 9th system of the transmission system. This document describes the beat effect of a signal between a signal propagating in the other direction and noise generated by Rayleigh backscattering of the signal propagating in the other direction. This document does not refer to non-bidirectional systems, and is described exclusively for multi-source bidirectional systems having different wavelengths in the dual propagation direction. There is no detectable beat between the backscattered Rayleigh light and the signal. In the case of a single-source bi-directional system, the limit due to the beat effect is evaluated, but no practical solution has been proposed that goes beyond this limit. O. Gautheron et al., "COTDR performance optimization for amplified transmission Systems", IEEE Photonics Technology Letters, 1997, Vol. It also describes the effect of coherent trail noise on system performance when using the same wavelength in the bi-transmission direction. This document proposes to reduce this effect by providing high-speed polarization interference in the transmission system and limiting the transmission output of each wavelength to +2 dBm. The present invention provides a solution to the problem of beats between signals propagating in one direction and Rayleigh backscatter of signals propagating in the other direction for amplified non-bidirectional optical transmission systems with repeater looping. provide. The solution according to the invention makes it possible to limit or even eliminate the effect of this beat by simple means. With this solution, the limits on the output of known solutions can be exceeded. More particularly, the present invention provides an amplified non-bidirectional optical fiber link with optical looping of an amplifier to enable COTDR, wherein the link features different wavelengths in the two transmission directions. . The present invention also provides for the transmission between signals in one transmission direction and backscatter noise from the other transmission direction in a link with amplified non-bidirectional optical fiber, with optical looping of the amplifier to enable COTDR. A method for reducing the interaction of the two, wherein different wavelengths are used in the two transmission directions. Advantageously, in this link or according to this method, the backscattered signal from the signal in one transmission direction undergoes significant attenuation as it passes through the reception filter of the channel in the other transmission direction. , Two transmission direction wavelengths are selected. Within this link, or according to this method, such that the backscattered signal from the signal in one transmit direction is attenuated by at least a factor of 1 when passing through the receive filter of the channel in the other transmit direction. Two transmission direction wavelengths are selected. Preferably, multiplexed wavelengths in one of the transmission directions are inserted between multiplexed wavelengths in the other transmission direction, and wavelength multiplex transmission is performed in each transmission direction. The present invention also provides an amplifying non-bidirectional optical fiber link with optical looping of the amplifier to enable COTDR, the link featuring means for expanding the spectrum of the signal in at least one transmission direction. In one embodiment, these spectral broadening means comprise wavelength modulation means. Advantageously, these modulation means modulate the wavelength at a modulation rate between 0.5 kHz and 10 GHz, preferably between 1 kHz and 5 GHz. The wavelength modulating means changes the wavelength in a range exceeding several times the bit rate of the link, and preferably in a range exceeding two times the bit rate of the link. In one embodiment, the spectral broadening means comprises means for modulating the laser injection current of the transmitter in at least one of the transmission directions. In another embodiment, the spectral broadening means comprises a phase modulation means. The phase modulation means advantageously modulates at a modulation rate of more than several times the link bit rate, preferably more than twice the link bit rate. Finally, the present invention provides a method for combining a signal in one transmission direction and a backscatter noise from the other transmission direction in a link with amplified non-bidirectional optical fiber having optical looping of an amplifier to enable COTDR. A method for reducing the interaction between the signals, characterized by spectral expansion of the signal in at least one of the transmission directions. In one embodiment, the spectral broadening comprises wavelength modulation, for example, where the modulation rate is 0. It is between 5 kHz and 10 GHz, preferably between 1 kHz and 5 GHz. Wavelength modulation changes the wavelength over a range of more than a few times the bit rate of the link, preferably more than twice the bit rate of the link. The spectral broadening is preferably performed by modulating the injection current of the laser of the transmitter in at least one of the transmission directions. In another embodiment, the spectral broadening includes phase modulation, for example, the modulation rate is more than a few times the bit rate of the link, and preferably more than twice the bit rate of the link. Other features and advantages of the present invention will become apparent on reading the following description of embodiments thereof, given by way of example and with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an amplified non-bidirectional optical transmission system with inter-repeater looping. FIG. 2 is a schematic diagram of the wavelengths used in accordance with the present invention in the system of FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an amplified non-bidirectional optical transmission system with inter-repeater looping. The system shown in FIG. 1 includes an upstream fiber 1 and a downstream fiber 2. Upstream transmitter 3 and downstream transmitter 4 transmit signals in fibers 1 and 2, respectively. An upstream receiver 5 and a downstream receiver 6 arranged on the other side of the fibers 1 and 2 receive corresponding signals. The upstream COTDR device 8 located on the same side as the upstream transmitter and the downstream receiver transmits a signal into the fiber 1 and receives a signal from the fiber 2. The downstream COTDR device 9 located on the same side as the downstream transmitter and the upstream receiver transmits a signal into the fiber 2 and receives a signal from the fiber 1. FIG. 1 shows two repeaters 10 and 11 in a possible optical looping configuration. Each of the repeaters 10 and 11 includes upstream optical amplifiers 13 and 15 and downstream optical amplifiers 14 and 16, which are disposed in the upstream fiber 1 and the downstream fiber 2, respectively. The repeater 10 has two looping fibers 18 and 19, each of which has the input of the upstream amplifier 13 at the output of the downstream amplifier 14 and the output of the upstream amplifier 13 at the downstream width. Connected to the input of the vessel 14. The repeater 11 has a looping fiber 21 that connects the output of the upstream amplifier 15 to the output of the downstream amplifier 16. The reflected COTDR signal can be returned by the looping fibers 18, 19 and 21 to its source, the COTDR device. A system such as that shown in FIG. Gautheron et al. In such a system, the power that is backscattered by the Rayleigh effect to the upstream fiber is transmitted to the downstream fiber 2, making the transmission disadvantageous. The present invention, in a first embodiment, uses different wavelengths in the two transmission directions in order to reduce the inconvenience that occurs for the transmission, so that one or more receptions in one of the transmission directions can be achieved. It is proposed to reduce or eliminate backscatter power from the other transmission direction in the window. Preferably, the wavelength difference between the two transmission directions is greater than the drift of the transmitter, eg, greater than the drift of the laser used as the transmitter. A difference of 0.4 nm or 0.5 nm could be sufficient. Advantageously, in the case of wavelength multiplexing (WDM), the wavelength between the two transmission directions is shifted to insert different channels. FIG. 2 shows a possible form of the spectrum in one of the two transmission directions. The transmission channels are indicated by vertical lines 25 and 26. Dotted rectangles 27 and 28 represent the corresponding receive windows. Solid rectangles 29 and 30 represent noise backscattered from the other transmission direction. Thus, for a transmission such as the type of transmission shown in FIG. 1 having a polarization-dispersive fiber (DSF) or a standard fiber, the channels of wavelengths λ 1 and λ 3 at 1550 nm and 1552 nm in the upstream direction and the channels in the downstream direction. , 1551 nm and 1553 nm wavelength λ 2 and λ 4 channels can be used. In such wavelength assignment, a reception window of 0.5 nm can be provided for each channel. With this configuration, the backscattered signal from one transmission direction can be greatly attenuated when passing through the reception filter of the channel in the other transmission direction. Good results are obtained with an attenuation factor at least equal to 10, ie by reducing the backscattered signal to less than 10% of its output. In this way, disadvantages due to interaction with the backscattered signal are easily limited. Further, according to the present invention, even when optical looping of the amplifier exists, the transmission system can be optimally operated by performing effective transmission of the COTDR signal. In a second embodiment, the present invention provides for the interaction between the signal in one transmission direction and the backscatter noise from the other transmission direction by performing spectral broadening of the signal in at least one transmission direction. It is also suggested to reduce. This has the effect of correspondingly increasing the spectral width of the signal backscattered by the Rayleigh effect, so that in the receive window in the other transmit direction, the beat effect with the signal in the other transmit direction is reduced. Reduced. This spectral expansion can be performed on one of the signals in the transmission direction. It is also possible, but not essential, to carry out such a spectrum expansion in two transmission directions, in order to reach the results of the present invention. Such spectrum expansion can be performed, for example, by modulating the wavelength of a transmission signal. The modulation rate is advantageously comprised between several kHz and several GHz, for example between 0.5 kHz and 10 GHz. Typically, the modulation rate is more than a few times the link bit rate, and preferably more than twice the link bit rate. For a link of 2.5 Gbit / s, a modulation rate of a few GHz, for example 5 or 10 GHz, is appropriate. In the case of a WDM (wavelength division multiplex) link, the bit rate of the link means the bit rate per channel. Such wavelength modulation can be easily performed by modulating the injection current of a laser serving as a light source in the transmitter of the transmission system. This solution is particularly advantageous for wavelength modulations at low frequencies, usually a few kHz or below 1 kHz, in which case the spurious intensity modulation caused by the modulation of the wavelength of the laser causes the transmitter post-amplifier to In some cases, this is absorbed or leveled. In other cases, the spurious intensity modulation can remain perfectly acceptable and not significantly degrade the performance of the link. It is also possible to use a multi-stage laser as a transmitter. By modulating the injection current of one of the laser stages, the wavelength of the signal can be modulated without spuriously modulating the intensity of the signal. For example, high-speed wavelength modulation of one or several GHz can reduce the beat between the backscattered signal and the signal propagating in the other transmission direction at least within the reception window in the other transmission direction. In another embodiment, the invention proposes performing fast phase modulation of the signal in at least one of the transmission directions. In that case, the problem of interaction between the signal reflected by Rayleigh backscatter and the signal propagating in the other transmission direction is reduced. This solution has the advantage of not causing spurious intensity modulation. This solution is implemented by disposing a phase modulator downstream of the transmitter 3 or 4 having a modulation rate which is several times higher than the link bit rate, for example more than twice the link bit rate. be able to. For a 2.5 Gbit / sec link, a modulation rate between 5 GHz and 10 GHz is appropriate. Again, in the case of a WDM link, the link bit rate means the bit rate per channel. The modulation angle is irrelevant and can be between 0 and 2π. Good results are obtained with a value of π. Of course, the present invention is not limited to the examples and embodiments described and illustrated, and those skilled in the art are capable of many modifications. Therefore, it would be possible to use modulation means other than the one described.