JP2001508990A - 光チャネル調整器およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光チャネル調節器（４６）が提供される。光チャネル調節器（４６）は、光信号を搬送する光ラインを受け取るタップ化された光カプラ（６０）を含む。タップ化された光カプラ（６０）は実質的にすべての光信号を出力として提供する。電気的に可変な減衰器（６４）は、タップ化された光カプラ（６０）の出力を受け取り、フィードバック制御信号に応答して光信号を減衰する。第２のタップ化された光カプラ（６６）は減衰器（６４）の出力を受け取る。第２のカプラ（６６）は受け取られた実質的にすべての光信号を出力として提供し、光信号の残りの部分をタップ出力として提供する。次に光検出器（６８）がタップ出力を受け取り、光信号を表す出力信号を提供する。比較器（７０）は光検出器（６８）の出力信号と基準信号とを受け取る。比較器（７０）は出力信号と基準信号とを比較し、比較に応答してフィードバック制御信号を減衰器（６４）に提供する。調節器は、多チャネル通信システムの一部として、各チャネルのレベルを調節してチャネルの均衡および等化を自動的に維持するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 光チャネル調整器およびその方法発明の技術分野 本発明は、広義には、光通信システムに関し、より具体的には、光チャネル調 整器およびその方法に関する。発明の背景 多チャネル波長分割多重化（ＷＤＭ）通信システムでは、より長い伝送スパン を提供する目的に、信号電力を押し上げるために光増幅器が用いられる。そのよ うなシステムにおいて光増幅器を用いる場合、増幅器への入力におけるチャネル を均等化することが重要であり、それは、増幅器の利用可能な出力電力がチャネ ル間で均等に共有されることを確実にするためである。増幅器の各入力にわたっ てチャネルが均等化されていない場合、より弱い信号が伝送スパンの距離を減少 させる。 直面する別の問題は、多チャネル波長分割多重化通信システムにおいて用いら れる光増幅器は、しばしば、光チャネルの全てにわたって、均一なゲインを有さ ないことである。これは、いくらかのチャネル不均等を生じる。光増幅器が中継 器として用いられる別のシステムでは、増幅器のカスケードは、頭端部において 良好に均等化されていた信号についても、信号不均等を生じさせる。 他の問題点は、１つの増幅器を用いる双方向伝送路増幅器（ＢＤＬＡ）の構成 に関する。各方向からの受信信号は、増幅器における適切なゲインおよび電力共 有を確実にするために均等化される必要がある。更に、増幅器のカスケードの端 部におけるチャネル間での電力レベルの顕著な不均等は、受信器への信号レベル を許容可能なレベルに保持するために、強いチャネルの弱体化を必要とし得る。 チャネルの均等化に対する従来の解決法の１つは、手動で選択される固定減衰 器または手動で調整される可変減衰器の、各チャネル通路への挿入であり、それ はチャネルを一緒に多重化する前に行われる。しかし、減衰器の選択または調節 は、各光チャネルの手動計測を必要とする。それは、各チャネルに対する、ソー ス送信器の電力レベルは変化し、且つ予め正確に知ることができないためである 。更に、老化またはモジュール交換に起因するソース伝送電力が変化する場合、 減衰器の調整プロセスは繰り返されなければならない。発明の要旨 本発明は、光チャネル調整器の方法を提供し、その方法は、これ以前に開発さ れた光チャネル調整の仕組みに関連する欠点および問題点を実質的に除去または 削減する方法である。 より具体的には、本発明は光チャネルを調整する方法を提供する。光チャネル 調整器は電気的に可変の光減衰器を含み、その光減衰器は光信号を受け取る。減 衰器は、フィードバック制御信号に応答する光信号を減衰して、減衰された光信 号を生ずる。タップ化された光カプラは、減衰器の、減衰された光信号を受け取 り、実質的に全ての減衰された光信号を出力として提供する。タップ化された光 カプラは、また、減衰された光信号の残り部分をタップ出力として提供する。光 検出器はタップ出力を受け取り、減衰された光信号を表す電気信号を提供する。 比較器は光検出器の電気信号、および基準信号を受け取る。最後に、比較器は電 気信号を基準信号と比較し、フィードバック制御信号を減衰器に提供する。 本発明は重要な技術的利点を提供し、それは、チャネルを均等化するために必 要とされる固定減衰器の、手動での計測および選択の必要性を削除することによ る利点である。 本発明は別の技術的利点を提供し、それは、１つの増幅器を用いる双方向伝送 路増幅器における電力レベルを均等化する問題を解決することによる利点である 。 さらなる技術的利点は、図面、説明、および請求の範囲から容易に明らかとな る。図面の簡単な説明 本発明およびその利点のより完全な理解のために、ここで、添付の図面に関連 して以下の説明について言及される。図面中、同様の参照符号は同様の特徴を示 す。 図１は、光ファイバ上における１方向の伝送を用いる光増幅器を備える、従来 の４チャネル波長分割多重化通信システムの１つの実施態様についてのブロック 図である。 図２は、本発明による光調整器を備える、改善された４チャネル波長分割多重 化通信システムの１つの実施態様についてのブロック図である。 図３は、本発明による光調整器の１つの実施態様についてのブロック図である 。 図４は、本発明による、光ファイバ上における双方向伝送に用いる、４チャネ ル波長分割多重化通信システムの１つの実施態様についてのブロック図である。 図５は、本発明による、１つの増幅器を備える、双方向波長分割多重化伝送路 増幅器の１つの実施態様についてのブロック図である。 図６は、本発明による、端部から端部にわたる電力制御フィードバックを備え る、波長分割画多重化通信システムの１つの実施態様についてのブロック図であ る。発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施態様を図面を参照しながら説明する。種々の図面におけ る同様および対応する部分を示すために同様の参照符号を用いる。 本発明の光学チャネル調整器は、波長分割多重通信システムの各チャネルに対 する電力レベルを電子的に測定する。本発明の光学チャネル調整器はまた、マル チプレクサで組み合わせられ増幅される前に、経路減衰を電子的に変化させ、す べての光学チャネルを平衡にする。後に平衡が変化する場合、制御システムは平 衡を維持するために自動的に再調節する。 さらに詳細には、本発明は、光学チャネルを調節するための方法を提供する。 光学チャネル調整器は、光信号を受信する電気的に可変の光減衰器を有する。減 衰器は、フィードバック制御信号に応答して光信号を減衰し、減衰した光信号を 生成する。タップ化された光カプラは、減衰器からの減衰された光信号を受信し 、減衰された光信号の実質的にすべてを出力として提供する。タップ化された光 カプラはまた、減衰された光信号の残りの部分をタップ出力として提供する。光 検 出器は、タップ出力を受信し、減衰された光信号を示す電気信号を提供する。比 較器は、光検出器の電気信号および基準信号を受信する。最後に、比較器は、電 気信号を基準信号と比較し、フィードバック制御信号を減衰器に提供する。 図１は、全般的に１０で示される、光増幅を有する従来の一方向４チャネル波 長分割多重システムの１実施態様のブロック図である。システム１０は、複数の 送信チャネル１４を有する端末装置１２を有する。図１には送信チャネル１４の み示されるが、端末装置１２もまた受信チャネルを有し得る。各送信チャネル１ ４は、接続され、光信号を固定減衰器１６に提供する。各減衰器１６は、手動で 選択または調整され、光信号の固定減衰を提供する。減衰器１６は、光結合器１ ８に接続され、光結合器１８は、光増幅器２０に出力を提供し、光増幅器２０の 波長分割によって、複数の光信号が多重化される。光増幅器２０は、増幅された 信号を光増幅器２２に与える。次に、光増幅器２２は、光増幅器２４に入力する 。光増幅器２２は、図示されるように、ライン増幅器中継器サイトに位置する。 送信路の光増幅器の数は、信号が移動しなければならない距離を含む多数の要因 に依存する。 光増幅器２４は、光デマルチプレクサ２６に出力を提供し、光デマルチプレク サ２６は、複数の光信号を回復し、各光信号を複数の固定減衰器２８の１つに提 供する。減衰器２８はまた、手動で選択または調整され、光信号の固定減衰を提 供する。各減衰器２８は、端末装置３２の受信チャネル３０に接続される。 固定減衰器１６および２８は、光学チャネルを平衡にするように動作するが、 手動で選択およびインストールされるか、または手動で調整される可変減衰器で ある。減衰器１６および２８の選択または調整には、各光学チャネルの手動の測 定が含まれる。なぜなら、各チャネルに対するソース送信器電力レベルは変化し 、予め正確には知られていないからである。 さらに、老化またはモジュール交換によってソース送信電力が変化するとき、 減衰器の選択または調整プロセスは繰り返される必要がある。従って、ライン条 件が変化する場合、柔軟性はほとんどない。 図２は、全般的に４０で示される、本発明による光調整器を有する改善された ４チャネル波長分割多重システムの１実施態様のブロック図である。図示される ように、システム４０は、図１のシステム１０と同様である。しかし、光調整器 アセンブリ４２および光調整器アセンブリ４４が、図１の固定減衰器１６および ２８の代わりに用いられる。図２において、各送信チャネル１４は、光調整器４ ６に接続され、光調整器４６は光結合器１８に入力する。図示されるように、各 光調整器４６は、マイクロプロセッサ制御器４８から入力を受信する。同様に、 光デマルチプレクサ２６の出力は、光調整器５０に接続され、光調整器５０は、 マイクロプロセッサ制御器５２から入力を受信する。 本発明によると、光調整器４６および５０は、各チャネルに対して電力レベル を電子的に測定し、光結合器１８で組み合わせられる前であって、光デマルチプ レクサ２６で分離された後に、経路減衰を電子的に変化させ、すべての光学チャ ネルを平衡にする。マイクロプロセッサ制御器４８または５２からの入力は、各 チャネルのレベルを比較するためのレベルを提供する。平衡が後に変化する場合 、システム４０は、平衡を維持するために自動的に再調整することが可能である 。 図３は、本発明による光調整器４６（または５０）の一実施形態を示すブロッ ク図である。光調整器４６は、光信号を運ぶ光伝送路を受け取る、タップ化され た光カプラ６０を有し得る。タップ化された光カプラ６０は光信号の実質的に全 て（例えば９５％）を、電気的に可変である光減衰器６４に出力として供給する 。信号の残り部分（例えば５％）は、図示のように、入力モニタレベル信号を提 供する光検出器６２に供給される。光減衰器６４は、フィードバック制御信号に 応答して光信号を減衰させるように動作する。第２のタップ化された光カプラ６ ６は、光減衰器６４の出力を受け取り、受け取った光信号の実質的に全て（例え ば９５％）を出力として供給する。光信号の残り部分（例えば５％）は、タップ 化出力として供給される。光検出器６８は、タップ化出力を受け取り、光信号を 表す出力信号（出力モニタレベル）を、比較器７０に供給する。比較器７０は、 光検出器６８の出力信号を、マイクロプロセッサ制御された基準信号（マイクロ プロセッサ制御された電力レベル）と比較し、応答して、光減衰器６４にフィー ドバック制御信号を供給する。 本発明によれば、光調整器４６は光伝送路に対してタップ化を行い、その信号 を制御された電力レベルと比較する。制御された電力レベルは、例えば図２に示 すように、マイクロプロセッサ制御器によって供給される。マイクロプロセッサ 制御器は、光検出器６２からの入力モニタレベルを受け取り、出力検出器６８か らの出力モニタレベルを受け取る。次にマイクロプロセッサ制御器は、実行され るプログラムコードに従ってこれらの入力を処理し、マイクロプロセッサ制御さ れた電力レベルを生成する。マイクロプロセッサ制御された電力レベルは、比較 器７０によって基準として用いられる。比較に基づいて、光減衰器６４を電気的 に変化させて光信号の電力レベルを調節するようにフィードバックを提供し得る 。最適なバランスは、システムの受信側において決定されるのが最良であること が多いことに留意されたい。これは、送信側におけるチャネルを故意に異ならせ る(unequal)ことを意味し得る。また、受信側の最適バランスはしばしば、電力 レベルではなく信号対ノイズ比によって決定され得ることにも留意されたい。 図４は、全体を８０として示される、本発明による双方向的４チャネル波長分 割多重化システムの一実施形態のブロック図である。システム８０は、第１のサ イトに位置する端末装置８２を有する。端末装置８０は、送信チャネル８４およ び受信チャネル８６を提供する。各送信チャネル８４は光調整器８８に接続され ている。出て行く信号は結合器(combiner)９０によって多重化され、入って来る 信号はデマルチプレクサ９１によって分離される。光増幅器９２は、図示のよう に、マルチプレクサ９４に対して信号を供給するかあるいはマルチプレクサ９４ から信号を受け取る。システム８０は、中継器サイトに位置する複数の双方向的 伝送路増幅器９６を有する、双方向的光送信線を有している。 送信線の反対端において、マルチプレクサ９８は増幅器１００に対して信号を 供給し、増幅器１００からの信号を受け取る。入って来る信号は、多重化信号を 分離するためにデマルチプレクサ１０２に供給される。出て行く信号は、図示の ように、光調整器１０４によって結合器１０３に供給される。光調整器１０４は 、図示のように、受信チャネル１０８および送信チャネル１１０を提供する端末 装置１０６に接続されている。光調整器８８および１０４のマイクロプロセッサ 制御は、図示しないが、図２に示すものと同様であることが理解される。 図５は、本発明による単一の増幅器を備えた双方向的波長分割多重化伝送路増 幅器の一実施形態のブロック図である。図示のように、マルチプレクサ１２０は 双方向的伝送路を介して通信する。マルチプレクサ１２０は、光調整器１２２に 接続されており、光調整器１２２は、別のマルチプレクサ１２４に接続されてい る。マルチプレクサ１２４はまた、図示のように第２の光調整器１２２に接続さ れている。光増幅器１２６がマルチプレクサ１２４から信号を受け取り、増幅さ れた信号をマルチプレクサ１２８に供給する。マルチプレクサ１２８自体は、信 号をマルチプレクサ１２０だけでなくマルチプレクサ１３０にも供給する。図示 のように、本発明による光調整器１２２の使用により、単一の増幅器１２６を用 いて、双方向的伝送路増幅器において電力レベルを均衡化(balancing)すること が可能になる。 図６は、本発明による端から端への(end-to-end)チャネル電力制御フィードバ ックを備えた波長分割多重化システム１４０の一実施形態のブロック図である。 システム１４０は、図２のシステム４０と同様である。ただし、図２の光調整器 ５０は光モニタ１４２として示している。光調整器中の検出器６２を光モニタ１ ４２に用い得ることに留意されたい。更に、マイクロプロセッサ制御器５２は、 データ通信リンク１４４によってマイクロプロセッサ制御器４８にリンクされて いる。データ通信リンク１４４によって提供されるリンクは、光調整器４６およ び光モニタ１４２によって提供されるチャネル電力制御に関して、一方の終点か ら他方へのフードバックを可能にする。このデータ通信リンクは典型的には、光 通信システム中に一体化された光監視チャネル(optical supervisory channel) によって提供される。 本発明を詳細に説明したが、付属された請求の範囲によって規定される本発明 の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な置換、変化および変更を行うこ とが可能であることが理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光信号を受け取る電気的に可変な減衰器であって、フィードバック制御信 号に応答して光信号を減衰し、減衰光信号を提供するように動作する減衰器と、 該減衰器の該減衰光信号を受け取るタップ化された光カプラであって、実質的 にすべての該減衰光信号を出力として提供し、該減衰光信号の残りの部分をタッ プ出力として提供するように動作する光カプラと、 該タップ出力を受け取り、該減衰光信号を表す電気信号を提供する光検出器と 、 該光検出器の該電気信号と、基準信号とを受け取る比較器であって、該電気信 号と該基準信号とを比較し、該比較に応答して該フィードバック制御信号を該減 衰器に提供するように動作する比較器と、 を備えた光チャネル調節器。 ２．入力光信号を受け取る第２のタップ化された光カプラであって、該入力光 信号の実質的にすべてを前記電気的に可変な減衰器によって受け取られる前記光 信号として提供し、該入力光信号の残りの部分をタップ出力として提供する第２ のタップ化された光カプラと、 該第２のタップ化された光カプラからの該タップ出力を受け取り、該入力光信 号を表す電気信号を提供する第２の光検出器と、 をさらに備えた、請求項１に記載の光チャネル調節器。 ３．複数の光チャネル調節器であって、それぞれが、 電気的に可変な減衰器と、 タップ化された光カプラと、 光検出器と、 比較器と、を備えた光チャネル調節器と、 マイクロプロセッサであって、 該複数の光チャネル調節器のそれぞれからの前記減衰光信号を表す前記電気 信号を受け取り、 該電気信号に応答して複数の基準信号を生成し、そして 該複数の光チャネル調節器のそれぞれの該比較器に基準信号を提供するよう に動作するマイクロプロセッサと、 を備えた、光調節器アセンブリ。 ４．前記各光チャネル調節器は、 入力光信号を受け取る第２のタップ化された光カプラであって、該入力光信号 の実質的にすべてを前記電気的に可変な減衰器によって受け取られる前記光信号 として提供し、該入力光信号の残りの部分をタップ出力として提供する第２のタ ップ化された光カプラと、 該第２のタップ化された光カプラからの該タップ出力を受け取り、該入力光信 号を表す電気信号を提供する第２の光検出器と、 をさらに備えた、請求項３に記載の光チャネル調節器。 ５．複数の光チャネル調節器であって、それぞれが、 電気的に可変な減衰器と、 タップ化された光カプラと、 光検出器と、 比較器と、を備えた光チャネル調節器と、 マイクロプロセッサであって、 該複数の光チャネル調節器のそれぞれからの前記入力光信号を表す電気信号 を受け取り、 該電気信号に応答して複数の基準信号を生成し、そして 該複数の光チャネル調節器のそれぞれの該比較器に基準信号を提供するよう に動作するマイクロプロセッサと、 を備えた、光チャネル調節器アセンブリ。 ６．前記各光チャネル調節器は、 入力光信号を受け取る第２のタップ化された光カプラであって、該入力光信号 の実質的にすべてを前記電気的に可変な減衰器によって受け取られる前記光信号 として提供し、該入力光信号の残りの部分をタップ出力として提供する該第２の タップ化された光カプラと、 該第２のタップ化された光カプラからの該タップ出力を受け取り、該入力光信 号を表す電気信号を提供する第２の光検出器と、 をさらに備えている、請求項５に記載の光チャネル調節器。 ７．多チャネル波長分割多重通信システムであって、 複数の伝送チャネルと、 該複数の伝送チャネルから複数の光信号を受け取るように動作する複数の光調 節器であって、それぞれが、 電気的に可変な減衰器と、 タップ化された光カプラと、 光検出器と、 比較器と、を備えた光調節器と、 第１のマイクロプロセッサであって、 該複数の光調節器のそれぞれからの減衰光信号を表す電気信号を受け取り、 該電気信号に応答して複数の基準信号を生成し、そして 該複数の光調節器のそれぞれの該比較器に基準信号を提供するように動作す る第１のマイクロプロセッサと、 該減衰信号を複数受け取るように動作する光結合器と、 該光結合器からの出力信号を受け取るように動作する第１の光増幅器と、 該第１の光増幅器からの出力信号を受け取るように動作する第２の光増幅器と 、 該第２の光増幅器からの出力信号を受け取るように動作する第３の光増幅器と 、 該第３の光増幅器からの出力信号を受け取り、該複数の光信号を復元するよう に動作する光デマルチプレクサと、 該光デマルチプレクサからの複数の光信号を受け取るように動作する複数の光 調節器であって、それぞれが 電気的に可変な減衰器と、 タップ化された光カプラと、 光検出器と、 比較器と、を備えた光調節器と、 第２のマイクロプロセッサであって、 該複数の光調節器のそれぞれからの前記入力光信号を表す該電気信号を受け 取り、 該電気信号に応答して複数の基準信号を生成し、そして 該複数の光調節器のそれぞれの該比較器に基準信号を提供するように動作す る第２のマイクロプロセッサと、 該複数の光調節器からの複数の光信号を受け取るように動作する複数の受信チ ャネルと、 を備えた、多チャネル波長分割多重通信システム。 ８．前記各光チャネル調節器は、 入力光信号を受け取る第２のタップ化された光カプラであって、該入力光信号 の実質的にすべてを前記電気的に可変な減衰器によって受け取られる前記光信号 として提供し、該入力光信号の残りの部分をタップ出力として提供する該第２の タップ化された光カプラと、 該第２のタップ化された光カプラからの該タップ出力を受け取り、該入力光信 号を表す電気信号を提供する第２の光検出器と、 をさらに備えた、請求項７に記載の光チャネル調節器。 ９．光チャネルを調節する方法であって、 フィードバック制御信号に応答して光信号を減衰して、減衰光信号を提供する ステップと、 該減衰光信号を監視するステップと、 該減衰光信号の該監視に応答して、該フィードバック制御信号を生成するステ ップと、 を包含する方法。 １０．前記監視するステップは、 前記減衰光信号をタップするステップと、 該減衰光信号の実質的にすべてを出力として提供するステップと、 該減衰光信号の残りの部分をタップ出力として提供するステップと、 を包含する、請求項９に記載の方法。 １１．前記生成するステップは、前記タップ出力を基準レベルと比較するステ ップと、該比較に応答して前記フィードバック制御信号を生成するステップとを 包含する、請求項１０に記載の方法。 １２．前記監視するステップは、前記入力光信号を監視するステップをさらに 包含し、 前記生成するステップは、該入力光信号の該監視に応答して前記フィードバッ ク制御信号を生成するステップをさらに包含する、請求項９に記載の方法。 １３．前記監視するステップは、前記伝送の受信端部での光信号対ノイズ比を 迫跡するステップをさらに包含し、 前記生成するステップは、．該光信号対ノイズ比の該追跡に応答して、前記フ ィードバック制御信号を生成するステップをさらに包含する、請求項９に記載の 方法。 １４．光チャネルを調節するシステムであって、 複数の伝送チャネルであって、それぞれが 入力光信号と、 フィードバック制御信号に応答して該入力光信号を減衰して、減衰光信号を 提供する手段と、 を備えた伝送チャネルと、 コントローラであって、 該複数の伝送チャネル上の該減衰光信号のそれぞれを監視し、そして 該減衰光信号の監視に応答して複数のフィードバック制御信号を生成するよ うに動作するコントローラと、 を備えたシステム。 １５．前記コントローラは、 前記複数の伝送チャネル上の前記光信号のそれぞれを各伝送チャネルに沿った 任意の点で監視し、そして 該光信号の該監視に応答して複数のフィードバック制御信号を生成するように さらに動作する、請求項１４に記載のシステム。 １６．前記コントローラは、 前記複数の伝送チャネル上の前記光信号のそれぞれを各伝送チャネルに沿った 多数の点で監視し、そして 該光信号の該監視に応答して複数のフィードバック制御信号を生成するように さらに動作する、請求項１４に記載のシステム。