JP2003503938A - 光通信システムにおけるレーザ波長制御 - Google Patents

光通信システムにおけるレーザ波長制御

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JP2003503938A JP2001508082A JP2001508082A JP2003503938A JP 2003503938 A JP2003503938 A JP 2003503938A JP 2001508082 A JP2001508082 A JP 2001508082A JP 2001508082 A JP2001508082 A JP 2001508082A JP 2003503938 A JP2003503938 A JP 2003503938A
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エフ セー スヘムマン マルセル
ヘー ムタリク ヴェンカテッシュ
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Abstract

(57)【要約】 高密波長分割マルチプレクサ（DWDM）送信システムにおけるレーザ波長を制御且つ安定化する方法および装置を提供する。送信システムにおけるレーザは既知のようにデータ信号によってそれぞれ変調する。さらに、これらレーザは各々が所定の周波数を有する複数のテスト信号によってそれぞれ変調する。光受信機では、周波数分析機によって歪および／または振幅変化に対する周波数テスト信号を検査する。周波数テスト信号の歪および／または振幅変化が存在すれば関連するレーザの波長変化が存在することを示す。この場合制御信号を各レーザのレーザコントローラに戻してレーザの波長を調整する。レーザの波長が許容量以上に変化またはドリフトすれば、故障信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は光通信システムの分野、特に、高密な波長分割多重化システムのレー
サ波長を制御し、且つ安定化する方法および装置に関するものである。
【産業上の利用分野】
【０００２】 過去数年来、通信システムに光ファイバーネットワークを使用することが劇的
に増大してきた。かかる光ファイバーネットワークは、例えば、長距離通信シス
テム、ケーブルテレビジョンシステム、およびインターネットケーブルシステム
に通常用いられる。将来、光ファイバーネットワークを使用することは広帯域サ
ービスの市場が熟成するにつれて情報転送用の好適な媒体として一層普及してく
るようになる。例えば、かかるサービスにはビデオ−オンデマンド、対話式テレ
ビジョンおよびゲーム、映像ネットワークおよびビデオ会議が含まれる。
【０００３】 光ファイバーネットワークの要求が増してくるに従って、新たなサポート技術
の開発および現存する技術の改良が上述したサービスの実施（実現）に必要とさ
れるようになる。任意のかかる光ファイバーネットワークの一つのキーは光信号
を多重化および逆多重化する可能性にある。かかる機能を奏する一つの好適な光
学装置は波長分割多重化（WDM）である。
【０００４】 波長分割マルチプレクサWDMとは各々が特定の波長通過帯域を示す複数の光路
を有する装置である。各通過帯域は各光路に沿って一つ以上の特定の波長（即ち
、Aチャネル＠）を占有的に通過せしめる。これがため、波長分割マルチプレク
サWDMを用いてマルチチャネル光信号を特定の波長チャネルに分割するか、また
は、各光路の種々のチャネルを一つの光路の一つのマルチチャネル光信号に合成
することができる。
【０００５】
【従来の技術】
波長分割マルチプレクサWDMには通常３つの基本的な分類、即ち、粗、中間お
よび密な分類がなされたものが用いられている。粗波長分割マルチプレクサは、
比較的広く離間された２つのチャネルを分割および合成するように構成され、13
10nmおよび1550nmを中心とする100nmの帯域幅を有する波長チャネルを分離する
ために用いられる例えば1310/1550nm波長分割マルチプレクサである。中間波長
分割マルチプレクサは、粗波長分割マルチプレクサの帯域幅よりも狭く離間され
た２乃至３チャネルを分割および合成するように構成され、1550nm波長帯域でほ
ぼ20nm離間された２つのチャネルを分離するために用いられる例えば1540/1560n
m波長分割マルチプレクサである。最後に本発明の主題である高密波長分割マル
チプレクサWDM（DWDMとも称す）は、極めて密に離間された４つ以上のチャネル
を分割および合成するように構成され、1.0nm以下の間隔を有する32チャネルを
分割および合成するように構成されている。
【０００６】 高密波長分割マルチプレクサ送信システムの高密波長分割マルチプレクサには
正確な波長設定および安定化が要求される。多くの場合、システムの信頼性を確
立するために、アクティブ波長モニターリングおよび安定化技術を用いて高密波
長分割マルチプレクサアレイにおいて各送信機を個別に安定化するようにしてい
る。不幸にも従来得られる波長モニターリングおよび安定化技術は複雑且つ高価
であり、実施が困難で、しかも効果が限定されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高密波長分割マルチプレクサ送信システムにおいてレーザ波
長を制御且つ安定化する方法および装置を提供せんとするにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明光通信システムは各々が個別の波長を有する複数の光源と、これら光源
の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）により変調して複
数の光学信号（S’）を発生するシステムと、前記複数の光学信号（S’）を受信
して多重化された光学信号（St）を出力する波長分割マルチプレクサ（WDM）と
、多重化された光学信号（St）を受信し、且つ複数の光学信号（S’）に分離す
る波長分割でマルチプレクサ（WDD）と,各光学信号（S’）の周波数テスト信号
（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示すシステムとを具えることを特
徴とする。
【０００９】 さらに本発明光通信方法は、各々が個別の波長を有する複数の光源を設ける工
程と、これら光源の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）
により変調して複数の光学信号（S’）を発生する工程と、前記複数の光学信号
（S’）を多重化された光学信号（St）に変換する工程と、多重化された光学信
号（St）を複数の光学信号（S’）に分離する工程と,各光学信号（S’）の周波
数テスト信号（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示す工程とを具える
ことを特徴とする。
【００１０】 また、本発明波長安定化システムは、各々が個別の波長を有する複数の光源と
、これら光源の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）によ
り変調して複数の光学信号（S’）を発生するシステムと、各光学信号（S’）の
周波数テスト信号（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示すとともに各
々が光学信号（S’）の一つに相当する複数の制御信号（C）を発生するシステム
と、前記分析システムにより発生した関連する制御信号（C）に基づき光源の各
々の波長を調整するコントローラとを具えることを特徴とする。
【００１１】 さらに、本発明波長安定化方法は、各々が個別の波長を有する複数の光源を設
ける工程と、これら光源の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信
号（f）により変調して複数の光学信号（S’）を発生する工程と、各光学信号（
S’）の周波数テスト信号（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示すとと
もにこれに応答して制御信号（C）を発生する工程と前記分析システムにより発
生した関連する制御信号（C）に基づき光源の各々の波長を調整する工程とを具
えることを特徴とする。
【００１２】
【作用】 光通信システムのレーザはその各々がデータ信号によって既知のように変調さ
れる。さらに、本発明によれば、各々が所定の周波数を有する複数のテスト信号
を用いて各レーザを変調する。光受信機では周波数分析機によって歪および／ま
たは振幅変化に対して周波数テスト信号を検査する。周波数テスト信号の任意の
歪および／または振幅変化は関連するレーザの波長変化を示す。レーザ波長を調
整するためには各レーザのレーザコントローラに制御信号を戻す。或は又、レー
ザの波長が許容量以上に変化またはドリフトする場合には故障信号を発生する。
【００１３】
【実施例】
図面につき本発明を説明する。 図１は本発明の好適な実施例による波長安定化システムを内蔵する高密波長分
割マルチプレクサ（DWDM）の光通信システム10を示す。一般に、光通信システム
10は送信区分12、受信区分14、およびフィードバック制御ループ16を具える。本
発明波長安定化システムを波長制御兼安定化が重要なDWDMによって記載するが、
本発明波長安定化システムは任意の型の光通信システムにおいてレーザ波長を制
御し、安定化するためにも用いる。
【００１４】 送信区分12は各々が所定の波長またはチャネル,λ1,λ2,...λnを有する複数
のレーザ181,182,...18ｎ,を含む。これらレーザ181,182,...18ｎの各々は電気
データ信号S1,S2,...Sn,によって従来技術のように変調する。さらに、レーザ18 1 ,182,...18ｎのは各々が所定の周波数を有する複数のテスト信号tによって変調
する。図１に示す光通信システム10において、レーザ181,182,...18ｎの各々は
一対のテスト信号fによって変調する。また、追加のテスト信号fを用いて本発明
の要旨を逸脱しない範囲内でレーザ181,182,...18ｎを変調することもできる。
図２に詳細に示すように、周波数テスト信号tはデータ信号S1,S2,...Sn,の主信
号帯域を外れるように選択してデータ信号との干渉を防止し得るようにする。図
１に示すように、レーザ181はデータ信号S1並びに第１および第２周波数テスト
信号f1およびf2によって変調する。同様に、レーザ18２,18３,...18ｎはデータ
信号S2および周波数テスト信号f2およびf3、データ信号S3および周波数テスト信
号f5およびf6、...によって変調する。
【００１５】 レーザ181,182,...18ｎにより発生した変調光信号S1’,S2’,...Sn’は光マル
チプレクサー20に供給される。これら変調光信号S1’,S2’,...Sn’は光マルチ
プレクサー20によって既知のように送信信号S1に結合する。この送信信号S1は光
ガイド22、即ち、光ファイバーケーブルに沿って送信され、これにより光通信シ
ステム10の受信区分14で受信され、逆多重化される。この送信信号S1は光デマル
チプレクサ24によって既知のように逆多重化されるとともに変調光信号S1’,S2
’,...Sn’に分離される。
【００１６】 受信区分では、個別の各変調光信号S1’,S2’,...Sn’を個別の受信機のノー
ド261,262,...26nに向けるようにする。受信機ノード261を図１に詳細に示す。
残の受信機ノード261,262,...26nも同様の構成素子を具える。
【００１７】 受信機ノード261は既知のように光信号S1’からデータ信号S1および周波数テ
スト信号f1およびf2を抽出する光受信機281を具える。さらに受信機ノード261は
歪および／または振幅変化に対する周波数テスト信号f1およびf2を試験する周波
数分析機301を具える。
【００１８】 周波数テスト信号f1およびf2の歪はこれら信号f1およびf2間の任意の関連する
周波数変化を分析することによって決めるのが好適である。例えば、レーザ181
の波長λ1の変化を示す周波数テスト信号f1およびf2の歪はΔ（f１＋f２）また
はΔ（f１-f２）によって決めることができる。或は又、さらには、周波数テス
ト信号f1およびf2の歪はこれら信号の一方または双方の振幅変化を試験すること
によって決めることができる。また、他の技術を用いて周波数テスト信号f1およ
びf2の歪を決めることもできる。残のレーザ18２,18３,...18ｎに関する周波数
テスト信号の歪も同様に決めることができる。
【００１９】 周波数分析機301によって発生した情報はフィードバック制御ループ16を経て
送信区分12に帰還させてレーザ181を制御し、安定化させるようにする。或は又
、周波数分析機301の出力を故障検出／警報システム32によって供給することが
できる。この故障検出／警報システム32を用い、任意の周波数分析機301,301,.. . 301,の任意の分析機の出力に応答して故障（例えば、過剰な波長ドリフト）を
検出し、かかる故障を記録し、警報等を発生する。さらに、信号および／または
歪／振幅分析の一部分または全てはレーザ181,182,...18ｎのコントローラまた
は他の制御システムによって送信区分12で行うことができる。この場合には、周
波数テスト信号f1およびf2を分析のために送信区分12に帰還する（以下参照）。
【００２０】 周波数分析機301によって提供される情報を送信区分12に帰還する必要がある
場合には、受信機ノード261に帰還レーザ341を設ける。また、残りの受信機ノー
ド262,263,...26ｎの各々にも関連する帰還レーザ342,343,...34ｎを設ける。帰
還レーザ341, 342,...34ｎの各々は予め規定された波長またはチャネルλr1,λr 2 ,...λrｍの各々を有する。帰還レーザ341, 342,...34ｎの各々は電気データ信
号Sr1,Sr1,...Srｍによって従来既知のように変調する。さらに、或は又、帰還
レーザ341, 342,...34ｎの各々はレーサ181,182,...18ｎの波長λ1,λ2,...λn
の変化に関連する情報をそれぞれ含む制御信号C1,C2,...Cnによって変調する。
【００２１】 次いで、帰還レーザ341, 342,...34ｎによって発生した変調光信号Sr1’,Sr1
’,...Srｍ’は光または電気或は光学式マルチプレクサ36に向けるようにする。
これら変調光信号Sr1’,Sr1’,...Srｍ’は光マルチプレクサ36によって既知の
ように混合されて送信信号Srtとなる。送信信号Srtは光導波路38、例えば、光フ
ァイバーケーブルに沿って送信され、これにより光通信システム10の送信区分12
で受信され、逆多重化される。この送信信号Srtは光デマルチプレクサ40によっ
て既知のように逆多重化され、変調光信号Sr1’,Sr1’,...Srｍ’に分離される
。
【００２２】 図１に詳細に説明するように、制御信号C1は光受信機441により変調光信号Sr1 ’から抽出する。次いで、この制御信号C1をレーザ181のコントローラ461に供給
してレーザの波長を制御し、安定化する。同様に、制御信号C２,C３,...Cnを残
りのレーザ18２,18３,...18ｎの関連するコントローラ462,463,...46nに供給す
る。
【００２３】 本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲内
で幾多の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な例による波長安定化システムを含む光通信システムを
示す構成図である。
【図２】 レーザ用の複数のテスト信号を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 14/00 14/02 (72)発明者 ヴェンカテッシュ ヘー ムタリク オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 5F073 BA02 EA03 GA24 GA38 HA08 5K002 CA05 CA17 DA02 DA04 EA05 EA07 FA01

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が個別の波長を有する複数の光源と、これら光源の各々をデ
    ータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）により変調して複数の光学信
    号（S’）を発生するシステムと、前記複数の光学信号（S’）を受信して多重化
    された光学信号（St）を出力する波長分割マルチプレクサ（WDM）と、多重化さ
    れた光学信号（St）を受信し、且つ複数の光学信号（S’）に分離する波長分割
    でマルチプレクサ（WDD）と,各光学信号（S’）の周波数テスト信号（f）を分析
    して関連する光源の波長の変化を示すシステムとを具えることを特徴とする光通
    信システム。
  2. 【請求項２】 前記分析システムによって各々が光学信号（S’）の一つに相当
    する複数の制御信号（C）を発生するようにしたことを特徴とする請求項１に記
    載の光通信システム。
  3. 【請求項３】 前記分析システムによって出力された関連する制御信号（C）に
    基づいて前記光源の各々を調整するシステムをさらに具えることを特徴とする請
    求項２に記載の光通信システム。
  4. 【請求項４】 前記複数の制御信号（C）を前記調整システムに伝送するシステ
    ムをさらに具えることを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
  5. 【請求項５】 前記分析システムによって出力された関連する制御信号（C）に
    基づいて前記光源の各々の故障状態を識別するシステムをさらに具えることを特
    徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  6. 【請求項６】 各周波数テスト信号（f）は所定の周波数を具えることを特徴と
    する請求項1に記載の光通信システム。
  7. 【請求項７】 前記分析システムによって歪に対して前記周波数テスト信号（f
    ）を試験するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  8. 【請求項８】 前記周波数テスト信号（f）は第１周波数テスト信号f１および第
    ２周波数テスト信号f２を含み、ここに、これら周波数テスト信号f１およびf２
    の歪をΔ（f１＋f２）またはΔ（f１-f２）に従って決めるようにしたことを特
    徴とする請求項７に記載の光通信システム。
  9. 【請求項９】 前記分析システムによって振幅変化に対して前記周波数テスト信
    号（f）を試験するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の光通信システム
    。
  10. 【請求項１０】 各々が個別の波長を有する複数の光源を設ける工程と、これら
    光源（18）の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）により
    変調して複数の光学信号（S’）を発生する工程と、前記複数の光学信号（S’）
    を多重化された光学信号（St）に変換する工程と、多重化された光学信号（St）
    を複数の光学信号（S’）に分離する工程と,各光学信号（S’）の周波数テスト
    信号（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示す工程とを具えることを特
    徴とする光通信方法。
  11. 【請求項１１】 各々が光学信号（S’）の一つに相当する複数の制御信号（C）
    を発生する工程をさらに具えることを特徴とする請求項１０に記載の光通信方法
    。
  12. 【請求項１２】 関連して発生した制御信号（C）に基づいて前記光源の各々を
    調整する工程をさらに具えることを特徴とする請求項１１に記載の光通信方法。
  13. 【請求項１３】 関連して発生した制御信号（C）に基づいて前記光源の各々の
    故障状態を識別する工程をさらに具えることを特徴とする請求項１１に記載の光
    通信方法。
  14. 【請求項１４】 各周波数テスト信号（f）は所定の周波数を具えることを特徴
    とする請求項１０に記載の光通信方法。
  15. 【請求項１５】 前記分析工程が歪に対して前記周波数テスト信号（f）を試験
    する工程をさらに具えるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の光通信
    システム。
  16. 【請求項１６】 前記周波数テスト信号（f）は第１周波数テスト信号f１および
    第２周波数テスト信号f２を含み、ここに、これら周波数テスト信号f１およびf
    ２の歪をΔ（f１＋f２）またはΔ（f１-f２）に従って決めるようにしたことを
    特徴とする請求項１５に記載の光通信方法。
  17. 【請求項１７】 前記分析工程は振幅変化に対して前記周波数テスト信号（f）
    を試験する工程をさらに具えることを特徴とする請求項１０に記載の光通信シス
    テム。
  18. 【請求項１８】 各々が個別の波長を有する複数の光源と、これら光源の各々を
    データ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）により変調して複数の光学
    信号（S’）を発生するシステムと、各光学信号（S’）の周波数テスト信号（f
    ）を分析して関連する光源の波長の変化を示すとともに各々が光学信号（S’）
    の一つに相当する複数の制御信号（C）を発生するシステムと、前記分析システ
    ムにより発生した関連する制御信号（C）に基づき光源の各々の波長を調整する
    コントローラとを具えることを特徴とする波長安定化システム。
  19. 【請求項１９】 前記分析システムが歪に対して前記周波数テスト信号（f）を
    試験する工程をさらに具えるようにしたことを特徴とする請求項１８に記載の波
    長安定化システム。
  20. 【請求項２０】 前記周波数テスト信号（f）は第１周波数テスト信号f１および
    第２周波数テスト信号f２を含み、ここに、これら周波数テスト信号f１およびf
    ２の歪をΔ（f１＋f２）またはΔ（f１-f２）によって決めるようにしたことを
    特徴とする請求項１９に記載の波長安定化システム。
  21. 【請求項２１】 前記分析システムは振幅変化に対して前記周波数テスト信号（
    f）を試験するようにしたことを特徴とする請求項１８に記載の波長安定化シス
    テム。
  22. 【請求項２２】 各々が個別の波長を有する複数の光源を設ける工程と、これら
    光源の各々をデータ信号（S）および複数の周波数テスト信号（f）により変調し
    て複数の光学信号（S’）を発生する工程と、各光学信号（S’）の周波数テスト
    信号（f）を分析して関連する光源の波長の変化を示すとともにこれに応答して
    制御信号（C）を発生する工程と前記分析システムにより発生した関連する制御
    信号（C）に基づき光源の各々の波長を調整する工程とを具えることを特徴とす
    る波長安定化方法。
  23. 【請求項２３】 歪に対して前記周波数テスト信号（f）を試験する工程をさら
    に具えるようにしたことを特徴とする請求項２２に記載の波長安定化方法。
  24. 【請求項２４】 前記周波数テスト信号（f）は第１周波数テスト信号f１および
    第２周波数テスト信号f２を含み、且つ前記試験工程はΔ（f１＋f２）またはΔ
    （f１-f２）によって周波数テスト信号f１およびf２の歪を決めるようにしたこ
    とを特徴とする請求項２３に記載の波長安定化方法。
  25. 【請求項２５】 前記分析工程は振幅変化に対して前記周波数テスト信号（f）
    を試験する工程をさらに具えることを特徴とする請求項２２に記載の波長安定化
    方法。
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