JP2003503939A - 光伝送システムにおけるレーザ波長制御 - Google Patents

光伝送システムにおけるレーザ波長制御

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JP2003503939A JP2001508083A JP2001508083A JP2003503939A JP 2003503939 A JP2003503939 A JP 2003503939A JP 2001508083 A JP2001508083 A JP 2001508083A JP 2001508083 A JP2001508083 A JP 2001508083A JP 2003503939 A JP2003503939 A JP 2003503939A
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エフ セー スヘムマン マーセル
ヘー ムタリク ヴェンカテッシュ
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Abstract

(57)【要約】 密波長分割マルチプレクサ（ＤＷＤＭ）を有する光伝送システムに関するものである。各トランスミッタの出力に外乱を挿入する。各トランスミッタの波長を安定化させるフィードバックシステムは、外乱の符号に対して波長依存の伝送を行う装置の出力を分析する方法を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、光伝送システムの分野のものである。本発明は特に、密波長分割多
重伝送システムにおけるレーザ波長を制御し、かつ安定化させる方法及び装置を
提供するものである。
【０００２】 （背景技術） 過去２、３年にかけて、伝送システムにおける光ファイバネットワークの利用
が劇的に増加した。こうした光ファイバネットワークは通常、例えば遠距離電気
通信システム、ケーブルテレビジョンシステム、及びインターネットケーブルシ
ステムに採用されている。将来は、広帯域のサービスの市場が成長するにつれて
、光ファイバネットワークの利用が、情報を伝送するのに好適な媒体としてさら
に普及していく。例えばこうしたサービスは、ビデオオンデマンド、対話型テレ
ビジョン及びゲーム、画像ネットワーク、及びビデオ会議を含みうる。
【０００３】 光ファイバネットワークの需要が増加するにつれて、上述したサービスの実現
のために、新たなサポート技術の開発及び既存技術の改良が要求されている。こ
うしたあらゆる光ファイバネットワークのための１つの鍵は、光信号を多重化及
び分離する能力である。こうした機能を実行するための１つの好適な光デバイス
は、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）である。
【０００４】 ＷＤＭは多数の光路を有する装置であり、各光路が特定波長の通過帯域を有す
る。各通過帯域は、１つ以上の特定波長（即ち「チャネル」）を、それぞれの光
路に沿って通過させ、他の波長はほとんど除外する。このためＷＤＭは、多チャ
ネルの光信号を特定波長のチャネルに分割するために、あるいは個々の光路上の
種々のチャネルを、１つの光路上の１つの多チャネル光信号に組合せるために使
用することができる。
【０００５】 通常、ＷＤＭの３つの基本的なクラスが使用され、これらは、粗、中間、及び
密に分類される。粗ＷＤＭは、例えば1310nm及び1550nm付近に生成される100nm
の帯域幅を有する波長チャネルを分離するために使用される1310/1550ナノメー
トル(nm)ＷＤＭのように、相対的に大きく離間した２つのチャネルの分割及び組
合せをするために構成されている。中間ＷＤＭは、例えば1550nm波長帯域におい
て、２つのチャネルをおよそ20nm離間させるために使用される1540/1560nmＷＤ
Ｍのように、粗ＷＤＭのチャネルよりも近い間隔の２、３チャネルの分割及び組
合せをするために構成されている。最後に、本発明の本題である密ＷＤＭ（ＤＷ
ＤＭとも称される）は、例えば1.0nm未満の間隔を有する３２チャネルのように
、非常に近い間隔の４つ以上のチャネルの分割及び組合せをするために構成され
ている。近い間隔のＤＷＤＭ伝送システムにおけるＤＷＤＭトランスミッタ（伝
送器）には、高精度の波長の設定及び安定化が要求される。多くの場合には、シ
ステムの信頼性を保証するために、能動的な波長監視及び安定化技術を用いて、
ＤＷＤＭアレイ中の各トランスミッタを別個に安定化させる。不都合なことに、
従前から利用可能な波長監視及び安定化技術は往々にして複雑であり、高価なも
のであり、実現困難であり、かつ効力が限定的である。
【０００６】 （発明の開示） 本発明は、密波長分割マルチプレクサを具えた光伝送システムにおいて、フィ
ードバック制御情報を提供するシステムを提供するものである。
【０００７】 本発明は一般に：各々が別個の波長を有する複数の光源と；データ信号を伴う
前記光源の各々を監視して、これにより複数の光信号を生成する第１制御装置と
；前記複数の光信号の各々に、一意的な符号を挿入する第２制御装置と；前記複
数の光信号を受信して、多重化した光信号を出力する波長分割マルチプレクサ（
ＷＤＭ）と；前記多重化した光信号を受信するフェブリペロー（ＦＰ）共振器と
；前記ＦＰ共振器の出力を検査して、前記挿入した符号にもとづいて前記多重化
した光信号の各々を識別する波長デコーダとを具えている光伝送システムを含む
ものである。前記複数の光信号の各々に挿入された一意的な符号は、各々の光信
号を直ちに識別して検査し、そして安定化することができるような所定の周波数
変調により与えることができる。
【０００８】 また本発明は、波長分割マルチプレクサを利用して、光伝送システムにおける
光信号を制御する方法を含むものであり、この方法は：光信号に一意的な符号を
挿入するステップと；前記光信号をＤＷＤＭで多重化して、多重化信号を生成す
るステップと；前記多重化信号をフェブリペロー（ＦＰ）共振器に入力するステ
ップと；前記ＦＰ共振器の出力を分析して、前記光信号の各々を、その一意的な
符号にもとづいて識別するステップと；フィードバック信号をコントローラに供
給して、前記分析ステップにもとづいて光信号を制御するステップとを具えてい
る。
【０００９】 従って本発明の利点は、波長に対する既知の透過関数を有する単一素子（例え
ばＦＰ共振器）を提供して、１つ以上のトランスミッタを安定化させることにあ
る。
【００１０】 従って本発明のさらなる利点は、すべての波長（即ち多重化した後）の組合せ
で光学素子が励起された際に、この光学素子（例えばＦＰ共振器）の出力を監視
して、各個別のトランスミッタに対応する情報を取り出して、フィードバック制
御情報を各個別の送信機に提供するシステムを提供することにある。このことは
各トランスミッタの波長を、既知の関数で変調することによって達成することが
できる。
【００１１】 （発明を実施するための最良の形態） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。これらの図面は本発明の特
徴及び利点を詳細に示すものであり、これらの図面を通して、同一参照符号は同
様の構成要素を示す。これらの図面は本発明を説明するためのものであるが、こ
れらは必ずしも一定寸法比で描いたものではない。
【００１２】 図面を参照すれば、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
を内蔵した密波長分割マルチプレクサ（多重器）の光伝送システム１０を示すも
のである。本発明の波長安定化システムは、波長の制御及び安定化が重要なＤＷ
ＤＭに関連付けて説明しているが、本発明の波長安定化システムを使用して、あ
らゆる種類の光伝送システムにおけるレーザ波長を制御及び安定化することがで
きることは、当業者にとって明らかである。
【００１３】 光伝送システム１０は、各々が所定の波長またはチャネルλ1、λ2、...、λn を有する複数のトランスミッタ（伝送器）（例えばレーザ）１２1、１２2、...
、１２nから構成されるＤＷＤＭ格子またはアレイを具えている。各トランスミ
ッタ１２1、１２2、...、１２nの出力を、それぞれ第１制御装置制御１４1、１
４2、...、１４nの制御の下に、現在技術で既知の方法で、電気データ信号Ｓ1、
Ｓ2、...、Ｓnによって変調する。
【００１４】 さらに各トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの出力を、それぞれ第２制
御装置１６1、１６2、...、１６nの制御の下に、所定の「符号」Ｍ1、Ｍ2、...
、Ｍnによって変調する。即ち、各トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの
出力に外乱を追加する。好都合なことに、以下により詳細に説明するように、符
号Ｍ1、Ｍ2、...、Ｍnは、フェブリペロー（ＦＰ）からの、各個別のトランスミ
ッタ１２1、１２2、...、１２nのそれぞれに対応する光情報を分離及び識別する
ために使用することができる。これにより、各トランスミッタ１２1、１２2、..
.、１２nの出力を可能な限り安定に維持する代わりに、既知の光伝送システムで
通常試みられているように、本発明では、例えば別個に識別可能な符号Ｍのよう
な小量の外乱を、各トランスミッタの出力に意図的に追加する。本発明の好適な
実施例では、各トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの出力を、符号Ｍ1、
Ｍ2、...、Ｍn（例えば１Hz、２Hz、３Hz）によって所定量だけ変調する。ある
いはまた、ランダム変調またはプログラム可能な変調方法も用いることができる
。逆に光伝送システム１０の性能に影響しないように、符号Ｍ1、Ｍ2、...、Ｍn の大きさを十分小さく選定することが好ましい。
【００１５】 第３制御装置１８1、１８2、...、１８nはそれぞれ、各トランスミッタ１２1
、１２2、...、１２nの出力を、波長デコーダ２０によって提供されるフィード
バック情報にもとづいて変調できるようにする手段を提供するものである。この
フィードバック情報は、トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの出力を安定
化させて、エラー検出を実行することを含むあらゆる目的に使用することができ
る。制御装置１４、１６、及び１８は、マイクロコントローラ、ソフトウエア、
ハードウエアとソフトウエア両者の組合わせ、あるいは他のいずれの既知の手段
で実現することができる。
【００１６】 光変調信号Ｓ1'、Ｓ2'、...、Ｓn'がトランスミッタ１２1、１２2、...、１２ n によって生成され、光マルチプレクサ２２に指向される。光変調信号Ｓ1'、Ｓ2 '、...、Ｓn'は現在技術で既知の方法で、光マルチプレクサ２２によって伝送信
号Ｓtに組合される。伝送信号Ｓtは例えば光ファイバケーブルのような光ガイド
（導波路）２４に沿って伝送されて、光伝送システム１０の受信セクション（図
示せず）で受信されて分離される。
【００１７】 トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの波長を安定化させるために、本発
明の光伝送システム１０は、ＦＰ共振器３０、光検出器２６、及び波長デコーダ
２０から構成されるフィードバックループを具えている。ＦＰ共振器３０は、ス
プリッタ（分割器）２８を通して伝送信号Ｓtを受信し、スプリッタ２８は小断
片的な光をＦＰ共振器３０に結合させるものである。ＦＰ共振器３０のピークの
間隔は、ＤＷＤＭ格子のトランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの波長の間隔
に等しくなるように選定することが好ましい。ＦＰ共振器３０は、個々の光信号
を、これらの信号の瞬時の波長に応じた速度で同時に伝送する。本発明の光伝送
システム１０では、ＦＰ共振器３０の出力は、すべてのトランスミッタ１２1、
１２2、...、１２nの光出力の組合せまたは総計に対応したものである。ＦＰ共
振器は現在技術で既知のものであり、ここでは詳細には記述しない。この好適な
実施例はＦＰ共振器３０を利用することを意図しているが、例えば分布フィード
バック（ＤＦＢ）のような、波長依存の透過関数を有するいずれのシステムを使
用することもできる。
【００１８】 図２に、ＦＰ共振器の伝送係数を波長の関数として示す。図に示すように、Ｆ
Ｐ共振器３０は、伝送信号Ｓtの離散した帯域を選択的に通過させる。本実施例
ではこれらの帯域は、トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの波長間隔に合
わせて等しい間隔にする。これらの帯域の中心にある離散した波長が、最高の伝
送係数を有する。このためＦＰ共振器３０は、トランスミッタの波長のアレイを
、利用可能な一連の伝送ピークに一致させる廉価な方法を提供する。しかし、ト
ランスミッタ１２1、１２2、...、１２nに安定化のフィードバックを提供するた
めには、各個別のトランスミッタ１２1、１２2、...、１２nに対応する光の構成
要素を識別して、ＦＰ共振器３０の出力から分離するように、システムを構成し
なければならない。本発明によれば、このことは符号Ｍ1、Ｍ2、...、Ｍnを使用
することによって達成される。
【００１９】 ＦＰ共振器３０は、波長に非常に敏感である。このため、符号Ｍ1、Ｍ2、...
、Ｍnを追加することによって発生する、トランスミッタ１２1、１２2、...、１
２nの変調を観測することが可能である。好都合なことに、本発明では、波長デ
コーダ２０が光検出器システム２６を用いて、各符号Ｍ1、Ｍ2、...、Ｍnを調整
することができ、光検出器システム２６は単一の光検出器で構成されることが好
ましく、各トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの光の構成要素を、ＦＰ共
振器３０の組合わされた出力から分離するものである。そして分離した光の構成
要素を分析して、対応するトランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの波長の変
化を検出して、例えばトランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの制御及び安定
化用のようなフィードバック情報を生成することができる。各トランスミッタ１
２1、１２2、...、１２nに対するフィードバックは、それぞれトランスミッタ１
２1、１２2、...、１２nの第３制御装置１８1、１８2、...、１８nに提供される
。
【００２０】 波長デコーダ２０は、符号Ｍ1、Ｍ2、...、Ｍnにもとづいて、光検出システム
２６を用いて、トランスミッタ１２1、１２2、...、１２nのうち特定の１つの光
出力を調整することができる。波長デコーダ２０は、マイクロコントローラデバ
イス、ソフトウエアアプリケーション、あるいはこれらの符号を認識して区別す
ることが可能なハードウエアとソフトウエアのいずれの組合せによっても実現す
ることができる。
【００２１】 光検出システム２６は、単一のフォトダイオード等から構成されることが好ま
しく、選択したトランスミッタ１２1、１２2、...、１２nの光出力を、波長デコ
ーダ２０に供給する電気信号に変換するものである。波長デコーダ２０及び制御
装置１４、１６、及び１８は独立した装置として示してあるが、本発明の範疇を
逸脱することなく、これらの装置のいずれをも組合せて単一の制御装置とするか
、あるいは分割するか、または他の装置と組合せることができることは明らかで
ある。
【００２２】 図３に、約λNを中心とする変調波長λ(t)を有するトランスミッタ１２Nに対
するＦＰ共振器３０の伝送係数の例を示す。トランスミッタ１２Nの波長がδλ
だけ偏移している場合には、ＦＰ共振器３０によって伝送される強度もそれに従
って変化する。従って、特定のトランスミッタ１２に加えるべき修正の量は、Ｆ
Ｐ共振器３０の出力の、期待値と比較した強度にもとづいて、波長デコーダ２０
によって決定することができる。偏移δλの符号が、即ち正の偏移であるか負の
偏移であるかが、伝送信号Ｉ(t)の符号を決定する。
【００２３】 図４に、伝送強度Ｉ(t)を波長の関数としてグラフで示す。こうして、各信号
の伝送強度を検査することによって、各トランスミッタ１２1、１２2、...、１
２nに偏移があれば、その量を測定する手段を提供することができる。
【００２４】 本発明の以上の記述は、例示及び説明のためのものである。これらはすべてを
尽くしたものでも、本発明を開示した詳細形態に限定するものでもなく、以上教
示した範囲内で、多数の修正及び変形が可能である。こうした修正及び変形が、
請求項に記載の本発明の範疇に属することは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施例による光伝送システムを示すブロック図である
。
【図２】 本発明の好適な実施例によるＦＰ共振器の伝送係数を、波長の関数と
して示す図である。
【図３】 本発明の好適な実施例によるＦＰ共振器の伝送係数を示す図である。
【図４】 本発明の好適な実施例による、波長の偏移（ミスアライメント）とＦ
Ｐ共振器の出力強度との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 EA04 EA12 EA29 GA24 GA37 GA38 5K002 AA01 BA02 BA13 CA05 CA08 DA02 FA01

Claims (14)

    【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； 前記光源の各々をデータ信号で変調して、これにより複数の光信号を生成する
    第１制御装置と； 一意的な符号を、前記複数の光信号に挿入する第２制御装置と； 前記複数の光信号を受信して、多重化した光信号を出力する波長分割マルチプ
    レクサ（ＷＤＭ）と； 前記多重化した光信号を受信するフェブリペロー（ＦＰ）共振器と； 前記ＦＰ共振器の出力を検査して、前記挿入した符号にもとづいて、前記多重
    化した光信号を識別する波長デコーダと を具えていることを特徴とする光伝送システム。
  2. 【請求項２】 前記ＦＰ共振器の出力を電気信号に変換する光デコーダシステム
    をさらに具えていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
  3. 【請求項３】 前記波長デコーダの出力にもとづいて、各光源の波長を修正する
    第３制御装置をさらに具えていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送シス
    テム。
  4. 【請求項４】 前記第３制御装置が、安定化装置を具えていることを特徴とする
    請求項３に記載の光伝送システム。
  5. 【請求項５】 前記第３制御装置が、前記光源のいずれかにおける障害状態を識
    別するシステムを具えていることを特徴とする請求項３に記載の光伝送システム
    。
  6. 【請求項６】 前記一意的な符号の各々を、所定の変調により与えることを特徴
    とする請求項１に記載の光伝送システム。
  7. 【請求項７】 波長の異なる複数の光信号を受信して、伝送に適した多重化信号
    を出力する波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を利用して、前記複数の光信号を
    、前記ＷＤＭへの入力信号として制御するためのフィードバック制御ループを有
    する光伝送システムにおいて、この伝送システムが： 前記複数の光信号の各々に一意的な符号を挿入する第１制御装置と； 波長に対する既知の透過関数を有し、前記多重化信号を前記ＷＤＭから受信す
    る素子と； 前記素子の出力を電気信号に変換する装置と； 前記電気信号を分析して、前記一意的な符号にもとづいて、前記複数の光信号
    の各々を識別して、前記光信号の各々に対するフィードバック信号を生成する波
    長デコーダと； 前記波長デコーダから受信した前記フィードバック信号にもとづいて、前記複
    数の光信号の各々を制御する第２制御装置と を具えていることを特徴とする光伝送システム。
  8. 【請求項８】 前記素子がフェブリペロー（ＦＰ）共振器であることを特徴とす
    る請求項７に記載の光伝送システム。
  9. 【請求項９】 前記一意的な符号の各々を、所定の変調により与えることを特徴
    とする請求項７に記載の光伝送システム。
  10. 【請求項１０】 前記フィードバック制御信号が、障害検出情報または安定化情
    報を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。
  11. 【請求項１１】 密波長分割マルチプレクサ（ＤＷＤＭ）を有する光伝送システ
    ムにおいて、この光伝送システムが： ＤＷＤＭに入力される複数の光信号の各々に、一意的な符号を追加する第１制
    御装置と； ＤＷＤＭから出力される多重化信号を受信して、分離した複数の光信号を出力
    する光学素子と； 前記光信号を分析して、前記一意的な符号にもとづいて、前記分離した複数の
    光信号を識別する装置と； 前記複数の光信号の各々に関する制御情報を提供する装置と を具えていることを特徴とする光伝送システム。
  12. 【請求項１２】 前記光学素子がフェブリペロー（ＦＰ）共振器であることを特
    徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
  13. 【請求項１３】 密波長分割マルチプレクサ（ＤＷＤＭ）を利用した伝送システ
    ムにおいて光信号を制御する方法において、この方法が： 前記光信号の各々に、一意的な符号を挿入するステップと； 前記光信号を前記ＤＷＤＭで多重化して、多重化信号を生成するステップと； 前記多重化信号を、フェブリペロー（ＦＰ）共振器に入力するステップと； 前記ＦＰ共振器の出力を分析して、前記光信号の各々を、その一意的な符号に
    もとづいて識別するステップと； フィードバック信号をコントローラに供給して、前記分析ステップにもとづい
    て、前記光信号を制御するステップと を具えていることを特徴とする光信号の制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記符号を挿入するステップが、前記光信号の各々を、所定の
    周波数で変調するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の光伝送シ
    ステム。
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