JP2004040241A - 光伝送装置および光信号パス接続監視方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光信号を一意に識別できるようにし、これにより装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視できるようにした光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供する。
【解決手段】例えば夫々異なる変調周波数やＩＤ情報などのユニークな変調パターンを個々の光信号に割り当て、光信号の入方路に設けられる光ファイバ増幅器５０２において各光信号に強度変調を施す。各モニタ回路５０４において上記強度変調成分を抽出することにより個々の光信号を一意に識別し、その結果をもとにパスの接続状態を監視する。その際、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ光サージが発生しない程度に抑圧された変調度で光信号を強度変調することにより、光信号の出方路でＡＬＣ駆動される光ファイバ増幅器５０５において強度変調成分を取り除くようにする。
【選択図】 図４
【解決手段】例えば夫々異なる変調周波数やＩＤ情報などのユニークな変調パターンを個々の光信号に割り当て、光信号の入方路に設けられる光ファイバ増幅器５０２において各光信号に強度変調を施す。各モニタ回路５０４において上記強度変調成分を抽出することにより個々の光信号を一意に識別し、その結果をもとにパスの接続状態を監視する。その際、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ光サージが発生しない程度に抑圧された変調度で光信号を強度変調することにより、光信号の出方路でＡＬＣ駆動される光ファイバ増幅器５０５において強度変調成分を取り除くようにする。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光伝送システムなどに用いられ、装置内部で光信号がトランスペアレントに伝達される光伝送装置と、この光伝送装置で用いられる光信号パス接続監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及に代表されるように、昨今の通信需要の増大は著しい。これを受けて光基幹通信網においても、ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術などを用いて網の太束化が推し進められている。このような状況にあって、光伝送装置のボトルネック化が顕著になってきている。従来の光伝送装置は自装置内で光信号を電気信号に変換し、電気信号でルーティング処理を行うからである。
【０００３】
このような背景から、装置内部で光−電気−光変換（Ｏ−Ｅ−Ｏ変換）を行わず、光信号のままノード処理を実施する全光伝送装置が開発され、実用に供されようとしている。全光伝送装置は装置内部でＯ−Ｅ−Ｏ変換を実施しないことから、プロトコルフリーかつビットレートフリーな光ネットワークを構築できると期待されている。この種の装置には、ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）装置や光クロスコネクト（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔ）装置などがある。
【０００４】
ところで、この種の装置は、光信号の経路を切り替えるための光スイッチや、光信号を増幅する光増幅器などの、種々の光学ユニットを備える。これらのユニットを健全な状態に保つためには、何らかの故障や、人為的に発生し得るミスコネクト、あるいはソフトウェアの不具合によるミスコネクトなどが生じた場合にこれを確実に検知する必要がある。
【０００５】
装置内ユニットの不具合を検出するためには、装置内の各光信号をそれぞれ一意に識別し、時分割多重した光信号がどの部分を流れているかを追跡することが必要である。しかしながら、全光伝送装置は光信号を電気信号に変換しないことから、伝送信号のオーバヘッド情報などを手掛かりとして個々の光信号を区別することができない。従来の装置では各ユニットの入力部において光信号の入力パワーを監視することにより光信号の導通状態を確認できるようになっているが、個々の光信号の流れる経路を追跡できるまでには至っていない。
【０００６】
光信号を一意に識別するためには、個々の光信号の波長をモニタする方法が考えられる。しかしながら波長変換機能を備える装置では、装置内部において全ての光信号が同じ波長で伝達されることも有る。このような場合には波長によって光信号を区別することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように全光伝送装置においては、光信号が装置内部でトランスペアレントに伝達されるため、何らかの手法により光信号を一意に識別できるようにしなければ、装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することができない。従来の光入力パワーを監視する手法や、光信号の波長をモニタすると云った手法によっては光信号を確実に識別できるとは言い難い。よって従来の光伝送装置はパスの接続経路を確実に監視することが困難であり、このため装置内の光学ユニットの健全性をモニタすることが難しいと云った不具合を有する。
【０００８】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、光信号を一意に識別できるようにし、これにより装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視できるようにした光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光信号が自装置内部をトランスペアレントに伝達され、当該光信号のルーティングを波長単位で実施する光伝送装置であって、区別すべき光信号にそれぞれ固有の変調特性を割り当て、この割り当てられた変調特性に基づいて個々の光信号を変調する変調手段と、この変調手段で変調された光信号から変調成分を抽出して個々の光信号を識別するモニタ手段と、前記変調手段で変調された光信号から前記変調成分を除去する除去手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
特に変調手段においては、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ規定値以下に抑圧された、強度変調成分を取り除く際に光サージが発生しない程度の変調度で、光信号を強度変調するようにした。
また除去手段としては、希土類元素ドープ光ファイバを備え、自動レベル一定制御のもとで駆動される光ファイバ増幅器を用いることができる。
【００１１】
モニタ手段を実現するには、装置内の各モニタポイントにおいて光信号を光カプラで分岐し、フォトディテクタなどの受光素子を用いて光電変換し、変調成分のみを取り出すようにすれば良い。取り出された変調成分は、その周波数自体が光信号の識別子になるし、光信号のＩＤ番号や何らかの情報を持つディジタル信号で光信号に強度変調を与えることでそのディジタル信号を光信号のＩＤにすることが可能である。
【００１２】
このような手段を講じることにより、強度変調のパターンに基づいて個々の光信号を一意に識別することが可能になる。従って、装置内部における波長パスの接続経路を確実に監視できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、波長多重光伝送システムに使用される全光伝送装置の構成を示すブロック図である。図１において光ファイバＷＬを介して到達した波長多重光は、光一括増幅器１０７により所定レベルに増幅されて光分波器１０１に入力され、個々の波長を有する光信号に分波される。各光信号はそれぞれ光増幅器１０５を介して光アドドロップ用光スイッチ１０２に導入され、その一部が光クロスコネクト用光スイッチ１０３に向け出力される。
【００１４】
光クロスコネクト用光スイッチ１０３は、光アドドロップ用光スイッチ１０２においてドロップされた光信号を、必要に応じて経路変更したのち低次群側（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ）に出力する。これらの光信号は、光増幅器１０６を介して図示しない交換機などの低次群装置に伝送される。
【００１５】
また低次群側から、光増幅器１０５および光クロスコネクト用光スイッチ１０３を介して、任意の光信号が光アドドロップ用光スイッチ１０２に導入される。これらの光信号は、光アドドロップ用光スイッチ１０２においてドロップされなかった光信号とともに経路変更され、光増幅器１０６を介して光合波器１０４に出力される。光合波器１０４は、入力された複数の光信号を波長多重し、光一括増幅器１０７を介して光ファイバＥＬに送出する。
【００１６】
図１に示される光伝送装置においては、装置内部を光信号がトランスペアレントに伝達される。よって、隣接する他の光伝送装置や光中継器との間の光伝送路、あるいは光分波器１０１などで生じる光損失を補償するために、装置への光信号の入口に光増幅器１０５が設けられる。また、装置内部の光部品（例えば光アドドロップ用光スイッチ１０２など）において生じる光損失を補償するために、装置からの信号の出口にも光増幅器１０６が設けられる。
【００１７】
図２は、図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の一例を示す図である。図中、発生した障害を（×印）で示す。図２において、光信号１０８に何らかの障害が発生して光信号パワーが著しく低下したとする。そうすると、まず光アドドロップ用光スイッチ１０２が入力断を検出し、次に光クロスコネクト用光スイッチ１０３が入力断を検出し、最後に、光増幅器１０６の後段に接続される光受信機１１０が入力断を検出することで、光信号１０８の障害が検出される。
【００１８】
また、光アドドロップ用光スイッチ１０２に何らかの障害が発生し、光アドドロップ用光スイッチ１０２の出力ポートから光信号が出力されなくなると、光クロスコネクト用光スイッチ１０３、および光受信機１１０が入力断を検出する。これにより光アドドロップ用光スイッチ１０２の故障が検出される。
【００１９】
なお、障害の影響を受けていない光信号１０９は、光アドドロップ用光スイッチ１０２、および光クロスコネクト用光スイッチ１０３を経由してＴｒｉｂｕｔａｒｙ側の光受信機１１１に接続される。
【００２０】
図３は、図２と異なる形態の障害が発生した状態を示す図である。図３においては、光アドドロップ用光スイッチ１０２にミスコネクトが発生し、本来であれば光信号１０８が出力されるべき出力ポートＰ１に光信号１０９が接続されたとする。このような場合、各ユニット入力部で光信号の入力パワーを監視する従来の手法では、光クロスコネクト用光スイッチ１０３、および光受信機１１０はいずれも光信号１０８の入力断を検出することができない。また光受信機１１０に光信号１０９が出力されることから、光受信機１１０は信号断を検出できず、従って光アドドロップ用光スイッチ１０２でのミスコネクトを検出することができないことになる。
【００２１】
（第１の実施形態）
上記のような不具合を解消することの可能な、本発明の実施の形態を以下に説明する。
図４は、本発明に係わる光伝送装置の第１の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。本実施形態においては、単一の波長の光信号を伝送する装置を想定する。図４において、光ファイバＷＬを介して到来した光信号は光ファイバ増幅器５０２を介して光スイッチなどの光学部品５０３に入力される。光学部品５０３の入力側および出力側には、それぞれモニタ回路５０４が設けられる。
【００２２】
光学部品５０３の出力光は、光ファイバ増幅器５０５を介して光ファイバＥＬに出力される。光ファイバ増幅器５０５の入力側にも、モニタ回路５０４が設けられる。
【００２３】
光ファイバ増幅器５０２および光ファイバ増幅器５０５を設けることは、装置内部の光損失などを補償するために、特に全光伝送装置においては既知の構成である。本発明において特徴的である点は、光ファイバ増幅器５０２および光ファイバ増幅器５０５の、その使用方法にある。
【００２４】
すなわち従来の手法では、両増幅器は光信号の強度レベルを一定に保つために使用されることが多い。特に、装置入口に設けられる光ファイバ増幅器５０２は、信号伝送路（光ファイバなど）の状況によりダイナミックに変動する入力光信号のレベルを補償するために、自動レベル一定制御（ＡＬＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のもとで駆動される。同様に、装置出口に設けられる光ファイバ増幅器５０５は、光部品による損失を補償したり、光信号のパス切替によって損失がダイナミックに変動しても出力レベルを一定に保つために駆動される。
【００２５】
これに対し本実施形態においては、光学部品５０３の入力側に設けられる光ファイバ増幅器５０２の増幅率を時間的に変化させ、むしろ、光信号に強度変調を与えるための手段として使用する。また、光学部品５０３の出力側に設けられる光ファイバ増幅器５０５を、光損失を補償する手段として、および強度変調成分を取り除く手段として使用する。そして、各モニタ回路５０４においては、光信号に含まれる強度変調成分を抽出することにより、個々の光信号を一意に識別し、その結果をもとにパスの接続状態を監視するようにする。このような構成により、光伝送装置内において光信号のパス接続を、光信号の伝送品質に影響を与えることなく監視することが可能になる。
【００２６】
図５〜図１０を参照して、本実施形態の光伝送装置の構成につきさらに詳しく説明する。
図５は、図４に示される光ファイバ増幅器５０２の構成を示すブロック図である。本実施形態において、光ファイバ増幅器５０２は光信号に強度変調を与えるための手段として用いられる。
図５において、図４の光ファイバＷＬから入力端子６０１を介して入力される光信号は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）６０３で発生された励起光とともに光合波器６０２で合波され、希土類元素ドープ光ファイバ６０４に入射される。そうして、希土類元素ドープ光ファイバ６０４のポンプ作用により光信号は増幅される。
【００２７】
増幅された光信号は、レベル低下を無視できる程度に光分岐器６０５で分岐されたのち、出力端子６０６から出力される。分岐して取り出された光信号はフォトダイオード６０７で受光され、モニタ回路６０８で光電変換される。そして、モニタ電圧６０９が半導体レーザ駆動回路６１０に入力される。半導体レーザ駆動回路６１０は、モニタ電圧６０９と出力設定電圧６１１とを比較し、モニタ電圧６０９が出力設定電圧６１１に一致するように励起用ＬＤ６０３の駆動電流を制御する。
【００２８】
出力設定電圧６１１は、制御部６１２から半導体レーザ駆動回路６１０に与えられる。制御部６１２には、通常運用時出力設定電圧６１３、強度変調時出力設定電圧６１４、および外部信号６１７が与えられており、制御部６１２はこれらのうちいずれかを、選択的に半導体レーザ駆動回路６１０に与える。
【００２９】
通常運用時出力設定電圧６１３は、一定値の電圧である。強度変調時出力設定電圧６１４は、通常運用時出力設定電圧６１３と、強度変調成分生成回路６１６からの信号をもとに、強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される。本実施形態においては、強度変調成分生成回路６１６から出力される変調信号の変調周波数を、希土類元素ドープ光ファイバ６０４の反転分布の応答周波数よりも低い周波数とする。
【００３０】
図６は、強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される強度変調時出力設定電圧６１４の例を示す図である。強度変調成分生成回路６１６は、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、それぞれ矩形波、正弦波、または三角波などの繰り返し波形列を発生してこれを強度変調出力電圧生成回路６１５に入力する。この波形列の周波数は、区別すべき光信号に対して各々ユニークに割り当てられる。
【００３１】
このほか強度変調成分生成回路６１６は、個々の光信号のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）情報が重畳された外部信号６１７を取得し、これを強度変調出力電圧生成回路６１５に入力する場合も有る。例えば図６（ｄ）には光信号ＩＤとして８ビットの“０１００１０１１”が、図６（ｅ）には“１１０１００１０”が示される。
【００３２】
さて、図５に示される構成では、２つの動作モードが実現される。すなわち通常運用モードと、強度変調運用モードである。通常運用モードにおいては一定値の出力設定電圧６１１が半導体レーザ駆動回路６１０に与えられるため、励起用ＬＤ６０３からは一定強度の励起光が出力される。
【００３３】
これに対し強度変調運用モードでは、矩形波、正弦波、または三角波などの繰り返し波形列、または外部信号６１７に応じて強度変調時出力設定電圧６１４が強度変調され、出力設定電圧６１１として半導体レーザ駆動回路６１０に与えられる。そうすると、半導体レーザ駆動回路６１０は強度変調時出力設定電圧６１４を目標値として制御される。これにより励起用ＬＤ６０３から出力される励起光が強度変調され、従って光ファイバ増幅器５０２の出力光６０６が強度変調される。なお、強度変調出力電圧生成回路６１５において、強度変調時出力設定電圧６１４の変調度を可変するようにしても良い。
【００３４】
上記構成においては、出力光６０６の変調度につき注意を要する。本実施形態においては、光信号の変調度を、光信号をＣＷ（連続発振光）で出力した場合の光強度に対する強度変調成分の全振幅強度の割合と定義する。
【００３５】
既に知られているように、希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファイバ増幅器においては、入力光レベルが著しく低下した状態から復旧した場合に光サージを生じる場合が有る。光サージを生じると、後段に接続される光受信機などが損傷する虞がある。この種の不具合を改善する手法については特開平８−０３７４９７号公報や、特開平１１−１１２４３５号公報などにおいて提案されている。特開平８−０３７４９７号公報には、光サージを防止するために、光ファイバ増幅器への入力信号が無い場合（例えば入力断が検出された場合）には光ファイバ増幅器の励起ＬＤの駆動電流を停止する構成が示されている。特開平１１−１１２４３５号公報には、光ファイバ増幅器の前に可変光減衰器を配置し、光信号が入力断状態から急激に回復したときにはこの可変光減衰器により入力光信号の立ち上がりをなまらせるようにした構成が示されている。
【００３６】
このような特別な工夫を要することから、なるべく光サージを生じないようにするのが望ましい。そこで本実施形態においては、後段に接続される光ファイバ増幅器５０５において光サージが発生しない程度に、出力光６０６の変調度を抑圧するようにする。
【００３７】
図７は、図４に示されるモニタ回路５０４の構成例を示す回路ブロック図である。モニタ回路５０４は、入力端子７０１と出力端子７０３との間に光分岐器７０２を備える。識別すべき光信号の一部が光分岐器７０２において分岐され、フォトダイオード７０４において受光される。分岐光のパワーは、出力端子７０３からの出力光のパワーと比較して充分に小さくしておく。受光された光信号はモニタ回路７０５において光電変換され、周波数検出回路７０８によりその周波数がアナログ的に検出される。ここで検出された周波数は光信号に固有に割り当てられたものであるので、この周波数に基づいて個々の光信号を識別することができる。
【００３８】
図８は、図４に示されるモニタ回路５０４の別の構成例を示す回路ブロック図である。図８において図７と共通する部分には同一の符号を付す。図８において、フォトダイオード７０４で受光された分岐光はモニタ回路７０５で光電変換される。その光電変換出力はコンパレータ７０６に入力され、強度変調成分が取り出される。この強度変調成分はＡＤコンバータ７０７に与えられてにおいてＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換が実施される。なおコンパレータ７０６はＡＤコンバータ７０７に内蔵されていることもある。
【００３９】
ＡＤコンバータ７０７の出力は周波数検出回路７０８に与えられ、その周波数がディジタル的に検出される。また図６の（ｄ）や（ｅ）のように、強度変調成分に光信号のＩＤや何らかの情報が重畳されている場合には、ＡＤコンバータ７０７の出力はＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）装置を介して図示しない外部装置に入力され、重畳されているＩＤやその他の情報が解読される。このようにしても、個々の光信号を一意に解読することが可能になる。
【００４０】
図９は、図４に示される光ファイバ増幅器５０５の構成を示す図である。本実施形態において光ファイバ増幅器５０５は、光学部品で生じた光損失を補償するためだけでなく、強度変調された光信号から強度変調成分を取り除くための手段として使用される。
【００４１】
強度変調された光信号から強度変調成分を取り除くためには、希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファイバ増幅器に自動レベル一定制御（ＡＬＣ）を適用することにより、上記希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数よりも低い変調周波数成分を取り除くことが可能である。
【００４２】
一般的に、光ファイバ増幅器の励起光に対する増幅利得の周波数特性は、その遮断周波数が２ｋＨｚ程度である。よって、この遮断周波数より遅い例えば１ｋＨｚの周波数で強度変調された光信号であれば、希土類元素ドープ光ファイバはこの光信号の変動に十分追従することができる。従って光ファイバ増幅器をＡＬＣで用いた場合、変調周波数成分を取り除くことが可能になる。
【００４３】
図９において、図示しない光学部品によりロスして光レベルが小さくなった強度変調光は、入力端子９０１を介して光ファイバ増幅器５０５に導入される。強度変調光は光合波器９０２において励起用ＬＤ光９０３からの励起光と合波され、希土類元素ドープ光ファイバ９０４に入射される。
【００４４】
強度変調光は希土類元素ドープ光ファイバ９０４のポンプ作用により増幅され、光分岐器９０５でその一部が分岐されたのち出力端子９０６から出力される。この分岐光はフォトダイオード９０７で受光されモニタ回路９０８で光電変換されたのち、得られたモニタ電圧９０９が半導体レーザ駆動回路９１０に入力される。
【００４５】
半導体レーザ駆動回路９１０は、上記モニタ電圧９０９と出力設定電圧９１１とを比較し、モニタ電圧９０９が出力設定電圧９１１に一致するように半導体レーザ９０３の駆動電流を制御する。出力設定電圧９１１には、一定の値の電圧が用いられる。
【００４６】
このような構成において、回路の応答特性を希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数と同等レベルにすることにより、希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数以下の入力光レベル変動に対して、出力端子９０６から出射される出力光のレベルを一定に保つことが可能である。
【００４７】
図１０は、図４に示される光伝送装置の各部における光信号波形を示す図である。図１０（Ａ）は、図４の光ファイバ増幅器５０２に入力される光信号波形を示す。光信号（Ａ）は光ファイバ増幅器５０２により強度変調され、光信号（Ｂ）となる。先述の通り本実施形態では、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ強度変調成分を取り除く際に光サージが発生しない程度の変調度で、光信号を強度変調するようにする。
【００４８】
光信号（Ｂ）は各光部品を経由することにより損失を受け、減衰して光信号（Ｃ）となる。光信号（Ｃ）は光ファイバ増幅器５０５に入力され、強度変調成分が取り除かれて光信号（Ｄ）となる。すなわち装置出口に設置される光ファイバ増幅器５０５を自動レベル一定制御で用いることにより、適切に変調された被変調光の強度変調成分を取り除くことが可能となる。
【００４９】
光部品による損失の補償だけでなく、光信号のパス切替によって損失がダイナミックに変動しても出力レベルを一定に保つため、駆動される光ファイバ増幅器を装置出口に設けることは従来から行なわれている。本実施形態では既存の光ファイバ増幅器を利用するが、光信号の変調周波数および変調度を新規な発想のもとで適切に設定することにより、装置出口に設けられる光ファイバ増幅器５０５を強度変調成分を取り除く手段として使用するようにしている。
【００５０】
以上のように本実施形態では、例えば夫々異なる変調周波数やＩＤ情報などのユニークな変調パターンを個々の光信号に割り当て、光信号の入方路に設けられる光ファイバ増幅器５０２において各光信号に強度変調を施す。そして、各モニタ回路５０４において上記強度変調成分を抽出し、個々の変調成分を識別することにより、個々の光信号を一意に識別することが可能になる。従って、個々の光信号の導通をモニタすることにより、装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することが可能になる。
【００５１】
また本実施形態では光信号を強度変調する際に、その変調周波数を希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い周波数とし、かつ光サージが発生しない程度に抑圧された変調度で光信号を強度変調するようにしている。このようにしたので、光信号の出方路においてＡＬＣ駆動される光ファイバ増幅器５０５により、強度変調成分を取り除くことが可能になる。このようなことから、光伝送装置内において、光信号の伝送品質に影響を与えることなく、光信号のパス接続を監視することが可能になる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明に係わる光伝送装置の第２の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。本実施形態においては、複数の波長の光信号を波長多重して伝送するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）光伝送システムを想定する。なお図１１において図４と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
光ファイバＷＬから到来する光波長多重信号は、光分波器５０１において個々の波長の光信号に分波される。分波された各光信号は、それぞれ光ファイバ増幅器５０２に入力されて、伝送路や光分波器５０１などで生じた光損失が補償されるとともに、固有の変調パターンにより強度変調される。各モニタ回路５０４においては、各光信号に含まれる固有の強度変調成分が抽出される。この情報は図示しない装置内制御部などに通知され、パスの接続状態を監視するために使用される。
【００５４】
光ファイバ増幅器５０５は、光スイッチなどの光学部品５０９で生じた光損失を補償し、また、各光信号の強度変調成分を取り除く。各光ファイバ増幅器５０５の出力光信号は光合波器５０６で再び合波され、光波長多重信号となって光伝送路へ出力される。以上のように本発明は、波長多重光伝送システムにおいても、光伝送装置内において各光信号のパスの接続状態を、各光信号の伝送品質に影響を与えずに監視することが可能となる。
【００５５】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明に係わる光伝送装置の第３の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１２には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１２において図１１と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
図１２においては光ファイバ増幅器５０２をＡＬＣ駆動するものとし、よって光ファイバ増幅器５０２の出力光レベルを一定とする。その代わりに、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７を設け、可変光減衰器５０７により光信号を強度変調するようにする。
【００５７】
図１３は、図１２に示される可変光減衰器５０７の構成例を示す回路ブロック図である。図１３において、入力端子８０１から入射された光信号は、可変型の光減衰器８１８を介して出力端子８０６から出射される。光減衰器８１８は、制御部８１２からの出力設定電圧８１１に基づいてドライブ回路８１０により駆動され、減衰量が時間的に可変される。制御部８１２には、出力設定電圧８１３、強度変調時出力設定電圧８１４、および外部信号８１７が与えられており、制御部８１２はこれらのうちいずれかを、選択的にドライブ回路８１０に与える。
【００５８】
出力設定電圧８１３は、一定値の電圧である。強度変調時出力設定電圧８１４は、出力設定電圧８１３と、強度変調成分生成回路８１６からの信号をもとに、強度変調出力電圧生成回路８１５において生成される。
【００５９】
強度変調成分生成回路８１６は、矩形波、正弦波、三角波などの繰り返し波形列や光信号のＩＤを表すビット列を外部信号８１７から取り入れ、強度変調出力電圧生成回路８１５に出力する。これにより強度変調時出力設定電圧８１４は強度変調信号となる。そうして、制御部８１２が信号８１４を選択した場合、信号８１４を目標値としてドライブ回路８１０が駆動され、その結果、光減衰器８１８のから出力端子８０６を介して出力される光信号には、強度変調成分が重畳される。
【００６０】
なお、強度変調光の変調周波数を希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低くし、かつ、強度変調光の変調度をサージを防止できる程度に抑圧することは、第１および第２の実施形態と同様である。
【００６１】
このように本実施形態では、光学部品５０３の入力側に設けられる光ファイバ増幅器５０２をＡＬＣ駆動し、光ファイバ増幅器５０２から一定レベルの光信号を出力させる。その代わりに、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７を設け、強度変調信号に応じて可変光減衰器５０７の減衰量を可変することにより光信号に強度変調を与えるようにしている。このようにすることでも、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００６２】
（第４の実施形態）
図１４は、本発明に係わる光伝送装置の第４の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１４には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１４において図１２と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６３】
図１４においては、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間の可変光減衰器５０７が排除される。これに代えて、光学部品５０３と光ファイバ増幅器５０５との間に可変光減衰器５０８が設けられる。光ファイバ増幅器５０２は第１および第２の実施形態と同様に、光信号に強度変調を与える手段として動作する。光ファイバ増幅器５０５はＡＬＣ駆動され、光学部品５０３や可変光減衰器５０８などで生じた光損失を補償する。そして本実施形態においては、可変光減衰器５０８により光信号の強度変調成分を取り除くようにする。
【００６４】
図１５は、可変光減衰器５０８の構成例を示す回路ブロック図である。図１５において、図示しない光学部品から出力される強度変調光は、入力端子９０１を介して可変光減衰器５０８に導入される。強度変調光は光減衰器９１２を介して光分岐器９０５でその一部が分岐されたのち、出力端子９０６から出力される。分岐光はフォトダイオード９０７で受光されモニタ回路９０８で光電変換されたのち、得られたモニタ電圧９０９がドライブ回路８１０に入力される。
【００６５】
ドライブ回路８１０は、上記モニタ電圧９０９と出力設定電圧９１１とを比較し、モニタ電圧９０９が出力設定電圧９１１に一致するように光減衰器９１２の減衰量を制御する。出力設定電圧９１１には、一定の値の電圧が用いられる。
【００６６】
このような構成において、回路の応答特性を希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数と同等レベルにすることにより、希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数以下の入力光レベル変動に対して、出力端子９０６から出射される出力光のレベルを一定に保つことが可能である。すなわち、装置出口に設置される光ファイバ増幅器５０５の前に可変光減衰器５０８を設置し、これを自動レベル一定制御（ＡＬＣ）で用いることにより、変調周波数成分を取り除くことが可能である。従って本実施形態においても、上記第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図１６は、本発明に係わる光伝送装置の第５の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１６には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１６において図１２、図１４と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６８】
図１６においては、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７が、また光学部品５０３と光ファイバ増幅器５０５との間に可変光減衰器５０８が、それぞれ設けられる。光ファイバ増幅器５０２，５０５は、いずれも駆動される。そして、可変光減衰器５０７により光信号に強度変調を与え、可変光減衰器５０８により光信号から強度変調成分を取り除くようにしたものである。
【００６９】
このような構成によっても、光信号に影響を与えることなく、個々の波長の光信号を一意に区別することが可能となり、従って本実施形態においても、上記第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００７０】
以上、第１〜第５の実施形態において詳細に説明したように、これらの実施形態によれば光信号を一意に識別することができ、よって装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することの可能な光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば図１〜図３に示されるように、アドドロップ用と、クロスコネクト用とに光スイッチを分割する必要は必ずしも無い。アドドロップ処理とクロスコネクト処理とを一つの光スイッチにより実施するようにしても良い。
また上記第３〜第５の実施形態において、可変光減衰器５０７に代えて光強度変調器を用いるようにしても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、光信号を一意に識別できるようになり、これにより装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することの可能な光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長多重光伝送システムに使用される全光伝送装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の一例を示す図。
【図３】図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の別の例を示す図。
【図４】本発明に係わる光伝送装置の第１の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図５】図４に示される光ファイバ増幅器５０２の構成を示すブロック図。
【図６】強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される強度変調時出力設定電圧６１４の例を示す図。
【図７】図４に示されるモニタ回路５０４の構成例を示す回路ブロック図。
【図８】図４に示されるモニタ回路５０４の別の構成例を示す回路ブロック図。
【図９】図４に示される光ファイバ増幅器５０５の構成例を示す回路ブロック図。
【図１０】図４に示される光伝送装置の各部における光信号波形を示す図。
【図１１】本発明に係わる光伝送装置の第２の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１２】本発明に係わる光伝送装置の第３の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１３】図１２に示される可変光減衰器５０７の構成例を示す回路ブロック図。
【図１４】本発明に係わる光伝送装置の第４の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１５】図１４に示される可変光減衰器５０８の構成例を示す回路ブロック図。
【図１６】本発明に係わる光伝送装置の第５の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【符号の説明】
ＷＬ，ＥＬ…光ファイバ
Ｐ１…出力ポート
１０１…光分波器
１０２…光アドドロップ用光スイッチ
１０３…光クロスコネクト用光スイッチ
１０４…光合波器
１０５，１０６…光増幅器
１０７…光一括増幅器
１１０，１１１…光受信機
５０１…光分波器
５０２，５０５…光ファイバ増幅器
５０３…光学部品
５０４…モニタ回路
５０６…光合波器
５０７，５０８…可変光減衰器
５０９…光学部品
６０１…入力端子
６０２…光合波器
６０３…励起用ＬＤ
６０４…希土類元素ドープ光ファイバ
６０５…光分岐器
６０６…出力端子
６０７…フォトダイオード
６０８…モニタ回路
６０９…モニタ電圧
６１０…半導体レーザ駆動回路
６１１…出力設定電圧
６１２…制御部
６１３…通常運用時出力設定電圧
６１４…強度変調時出力設定電圧
６１５…強度変調出力電圧生成回路
６１６…強度変調成分生成回路
７０１…入力端子
７０２…光分岐器
７０３…出力端子
７０４…フォトダイオード
７０５…モニタ回路
７０６…コンパレータ
７０７…ＡＤコンバータ
７０８…周波数検出回路
８０１…入力端子
８０６…出力端子
８１０…ドライブ回路
８１１…出力設定電圧
８１２…制御部
８１３…出力設定電圧
８１４…強度変調時出力設定電圧
８１５…強度変調出力電圧生成回路
８１６…強度変調成分生成回路
８１８…光減衰器
９０１…入力端子
９０２…光合波器
９０３…ＬＤ光
９０４…希土類元素ドープ光ファイバ
９０５…光分岐器
９０６…出力端子
９０７…フォトダイオード
９０８…モニタ回路
９０９…モニタ電圧
９１０…半導体レーザ駆動回路
９１１…出力設定電圧
９１２…光減衰器
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光伝送システムなどに用いられ、装置内部で光信号がトランスペアレントに伝達される光伝送装置と、この光伝送装置で用いられる光信号パス接続監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及に代表されるように、昨今の通信需要の増大は著しい。これを受けて光基幹通信網においても、ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術などを用いて網の太束化が推し進められている。このような状況にあって、光伝送装置のボトルネック化が顕著になってきている。従来の光伝送装置は自装置内で光信号を電気信号に変換し、電気信号でルーティング処理を行うからである。
【０００３】
このような背景から、装置内部で光−電気−光変換（Ｏ−Ｅ−Ｏ変換）を行わず、光信号のままノード処理を実施する全光伝送装置が開発され、実用に供されようとしている。全光伝送装置は装置内部でＯ−Ｅ−Ｏ変換を実施しないことから、プロトコルフリーかつビットレートフリーな光ネットワークを構築できると期待されている。この種の装置には、ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）装置や光クロスコネクト（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔ）装置などがある。
【０００４】
ところで、この種の装置は、光信号の経路を切り替えるための光スイッチや、光信号を増幅する光増幅器などの、種々の光学ユニットを備える。これらのユニットを健全な状態に保つためには、何らかの故障や、人為的に発生し得るミスコネクト、あるいはソフトウェアの不具合によるミスコネクトなどが生じた場合にこれを確実に検知する必要がある。
【０００５】
装置内ユニットの不具合を検出するためには、装置内の各光信号をそれぞれ一意に識別し、時分割多重した光信号がどの部分を流れているかを追跡することが必要である。しかしながら、全光伝送装置は光信号を電気信号に変換しないことから、伝送信号のオーバヘッド情報などを手掛かりとして個々の光信号を区別することができない。従来の装置では各ユニットの入力部において光信号の入力パワーを監視することにより光信号の導通状態を確認できるようになっているが、個々の光信号の流れる経路を追跡できるまでには至っていない。
【０００６】
光信号を一意に識別するためには、個々の光信号の波長をモニタする方法が考えられる。しかしながら波長変換機能を備える装置では、装置内部において全ての光信号が同じ波長で伝達されることも有る。このような場合には波長によって光信号を区別することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように全光伝送装置においては、光信号が装置内部でトランスペアレントに伝達されるため、何らかの手法により光信号を一意に識別できるようにしなければ、装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することができない。従来の光入力パワーを監視する手法や、光信号の波長をモニタすると云った手法によっては光信号を確実に識別できるとは言い難い。よって従来の光伝送装置はパスの接続経路を確実に監視することが困難であり、このため装置内の光学ユニットの健全性をモニタすることが難しいと云った不具合を有する。
【０００８】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、光信号を一意に識別できるようにし、これにより装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視できるようにした光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光信号が自装置内部をトランスペアレントに伝達され、当該光信号のルーティングを波長単位で実施する光伝送装置であって、区別すべき光信号にそれぞれ固有の変調特性を割り当て、この割り当てられた変調特性に基づいて個々の光信号を変調する変調手段と、この変調手段で変調された光信号から変調成分を抽出して個々の光信号を識別するモニタ手段と、前記変調手段で変調された光信号から前記変調成分を除去する除去手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
特に変調手段においては、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ規定値以下に抑圧された、強度変調成分を取り除く際に光サージが発生しない程度の変調度で、光信号を強度変調するようにした。
また除去手段としては、希土類元素ドープ光ファイバを備え、自動レベル一定制御のもとで駆動される光ファイバ増幅器を用いることができる。
【００１１】
モニタ手段を実現するには、装置内の各モニタポイントにおいて光信号を光カプラで分岐し、フォトディテクタなどの受光素子を用いて光電変換し、変調成分のみを取り出すようにすれば良い。取り出された変調成分は、その周波数自体が光信号の識別子になるし、光信号のＩＤ番号や何らかの情報を持つディジタル信号で光信号に強度変調を与えることでそのディジタル信号を光信号のＩＤにすることが可能である。
【００１２】
このような手段を講じることにより、強度変調のパターンに基づいて個々の光信号を一意に識別することが可能になる。従って、装置内部における波長パスの接続経路を確実に監視できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、波長多重光伝送システムに使用される全光伝送装置の構成を示すブロック図である。図１において光ファイバＷＬを介して到達した波長多重光は、光一括増幅器１０７により所定レベルに増幅されて光分波器１０１に入力され、個々の波長を有する光信号に分波される。各光信号はそれぞれ光増幅器１０５を介して光アドドロップ用光スイッチ１０２に導入され、その一部が光クロスコネクト用光スイッチ１０３に向け出力される。
【００１４】
光クロスコネクト用光スイッチ１０３は、光アドドロップ用光スイッチ１０２においてドロップされた光信号を、必要に応じて経路変更したのち低次群側（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ）に出力する。これらの光信号は、光増幅器１０６を介して図示しない交換機などの低次群装置に伝送される。
【００１５】
また低次群側から、光増幅器１０５および光クロスコネクト用光スイッチ１０３を介して、任意の光信号が光アドドロップ用光スイッチ１０２に導入される。これらの光信号は、光アドドロップ用光スイッチ１０２においてドロップされなかった光信号とともに経路変更され、光増幅器１０６を介して光合波器１０４に出力される。光合波器１０４は、入力された複数の光信号を波長多重し、光一括増幅器１０７を介して光ファイバＥＬに送出する。
【００１６】
図１に示される光伝送装置においては、装置内部を光信号がトランスペアレントに伝達される。よって、隣接する他の光伝送装置や光中継器との間の光伝送路、あるいは光分波器１０１などで生じる光損失を補償するために、装置への光信号の入口に光増幅器１０５が設けられる。また、装置内部の光部品（例えば光アドドロップ用光スイッチ１０２など）において生じる光損失を補償するために、装置からの信号の出口にも光増幅器１０６が設けられる。
【００１７】
図２は、図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の一例を示す図である。図中、発生した障害を（×印）で示す。図２において、光信号１０８に何らかの障害が発生して光信号パワーが著しく低下したとする。そうすると、まず光アドドロップ用光スイッチ１０２が入力断を検出し、次に光クロスコネクト用光スイッチ１０３が入力断を検出し、最後に、光増幅器１０６の後段に接続される光受信機１１０が入力断を検出することで、光信号１０８の障害が検出される。
【００１８】
また、光アドドロップ用光スイッチ１０２に何らかの障害が発生し、光アドドロップ用光スイッチ１０２の出力ポートから光信号が出力されなくなると、光クロスコネクト用光スイッチ１０３、および光受信機１１０が入力断を検出する。これにより光アドドロップ用光スイッチ１０２の故障が検出される。
【００１９】
なお、障害の影響を受けていない光信号１０９は、光アドドロップ用光スイッチ１０２、および光クロスコネクト用光スイッチ１０３を経由してＴｒｉｂｕｔａｒｙ側の光受信機１１１に接続される。
【００２０】
図３は、図２と異なる形態の障害が発生した状態を示す図である。図３においては、光アドドロップ用光スイッチ１０２にミスコネクトが発生し、本来であれば光信号１０８が出力されるべき出力ポートＰ１に光信号１０９が接続されたとする。このような場合、各ユニット入力部で光信号の入力パワーを監視する従来の手法では、光クロスコネクト用光スイッチ１０３、および光受信機１１０はいずれも光信号１０８の入力断を検出することができない。また光受信機１１０に光信号１０９が出力されることから、光受信機１１０は信号断を検出できず、従って光アドドロップ用光スイッチ１０２でのミスコネクトを検出することができないことになる。
【００２１】
（第１の実施形態）
上記のような不具合を解消することの可能な、本発明の実施の形態を以下に説明する。
図４は、本発明に係わる光伝送装置の第１の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。本実施形態においては、単一の波長の光信号を伝送する装置を想定する。図４において、光ファイバＷＬを介して到来した光信号は光ファイバ増幅器５０２を介して光スイッチなどの光学部品５０３に入力される。光学部品５０３の入力側および出力側には、それぞれモニタ回路５０４が設けられる。
【００２２】
光学部品５０３の出力光は、光ファイバ増幅器５０５を介して光ファイバＥＬに出力される。光ファイバ増幅器５０５の入力側にも、モニタ回路５０４が設けられる。
【００２３】
光ファイバ増幅器５０２および光ファイバ増幅器５０５を設けることは、装置内部の光損失などを補償するために、特に全光伝送装置においては既知の構成である。本発明において特徴的である点は、光ファイバ増幅器５０２および光ファイバ増幅器５０５の、その使用方法にある。
【００２４】
すなわち従来の手法では、両増幅器は光信号の強度レベルを一定に保つために使用されることが多い。特に、装置入口に設けられる光ファイバ増幅器５０２は、信号伝送路（光ファイバなど）の状況によりダイナミックに変動する入力光信号のレベルを補償するために、自動レベル一定制御（ＡＬＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のもとで駆動される。同様に、装置出口に設けられる光ファイバ増幅器５０５は、光部品による損失を補償したり、光信号のパス切替によって損失がダイナミックに変動しても出力レベルを一定に保つために駆動される。
【００２５】
これに対し本実施形態においては、光学部品５０３の入力側に設けられる光ファイバ増幅器５０２の増幅率を時間的に変化させ、むしろ、光信号に強度変調を与えるための手段として使用する。また、光学部品５０３の出力側に設けられる光ファイバ増幅器５０５を、光損失を補償する手段として、および強度変調成分を取り除く手段として使用する。そして、各モニタ回路５０４においては、光信号に含まれる強度変調成分を抽出することにより、個々の光信号を一意に識別し、その結果をもとにパスの接続状態を監視するようにする。このような構成により、光伝送装置内において光信号のパス接続を、光信号の伝送品質に影響を与えることなく監視することが可能になる。
【００２６】
図５〜図１０を参照して、本実施形態の光伝送装置の構成につきさらに詳しく説明する。
図５は、図４に示される光ファイバ増幅器５０２の構成を示すブロック図である。本実施形態において、光ファイバ増幅器５０２は光信号に強度変調を与えるための手段として用いられる。
図５において、図４の光ファイバＷＬから入力端子６０１を介して入力される光信号は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）６０３で発生された励起光とともに光合波器６０２で合波され、希土類元素ドープ光ファイバ６０４に入射される。そうして、希土類元素ドープ光ファイバ６０４のポンプ作用により光信号は増幅される。
【００２７】
増幅された光信号は、レベル低下を無視できる程度に光分岐器６０５で分岐されたのち、出力端子６０６から出力される。分岐して取り出された光信号はフォトダイオード６０７で受光され、モニタ回路６０８で光電変換される。そして、モニタ電圧６０９が半導体レーザ駆動回路６１０に入力される。半導体レーザ駆動回路６１０は、モニタ電圧６０９と出力設定電圧６１１とを比較し、モニタ電圧６０９が出力設定電圧６１１に一致するように励起用ＬＤ６０３の駆動電流を制御する。
【００２８】
出力設定電圧６１１は、制御部６１２から半導体レーザ駆動回路６１０に与えられる。制御部６１２には、通常運用時出力設定電圧６１３、強度変調時出力設定電圧６１４、および外部信号６１７が与えられており、制御部６１２はこれらのうちいずれかを、選択的に半導体レーザ駆動回路６１０に与える。
【００２９】
通常運用時出力設定電圧６１３は、一定値の電圧である。強度変調時出力設定電圧６１４は、通常運用時出力設定電圧６１３と、強度変調成分生成回路６１６からの信号をもとに、強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される。本実施形態においては、強度変調成分生成回路６１６から出力される変調信号の変調周波数を、希土類元素ドープ光ファイバ６０４の反転分布の応答周波数よりも低い周波数とする。
【００３０】
図６は、強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される強度変調時出力設定電圧６１４の例を示す図である。強度変調成分生成回路６１６は、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、それぞれ矩形波、正弦波、または三角波などの繰り返し波形列を発生してこれを強度変調出力電圧生成回路６１５に入力する。この波形列の周波数は、区別すべき光信号に対して各々ユニークに割り当てられる。
【００３１】
このほか強度変調成分生成回路６１６は、個々の光信号のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）情報が重畳された外部信号６１７を取得し、これを強度変調出力電圧生成回路６１５に入力する場合も有る。例えば図６（ｄ）には光信号ＩＤとして８ビットの“０１００１０１１”が、図６（ｅ）には“１１０１００１０”が示される。
【００３２】
さて、図５に示される構成では、２つの動作モードが実現される。すなわち通常運用モードと、強度変調運用モードである。通常運用モードにおいては一定値の出力設定電圧６１１が半導体レーザ駆動回路６１０に与えられるため、励起用ＬＤ６０３からは一定強度の励起光が出力される。
【００３３】
これに対し強度変調運用モードでは、矩形波、正弦波、または三角波などの繰り返し波形列、または外部信号６１７に応じて強度変調時出力設定電圧６１４が強度変調され、出力設定電圧６１１として半導体レーザ駆動回路６１０に与えられる。そうすると、半導体レーザ駆動回路６１０は強度変調時出力設定電圧６１４を目標値として制御される。これにより励起用ＬＤ６０３から出力される励起光が強度変調され、従って光ファイバ増幅器５０２の出力光６０６が強度変調される。なお、強度変調出力電圧生成回路６１５において、強度変調時出力設定電圧６１４の変調度を可変するようにしても良い。
【００３４】
上記構成においては、出力光６０６の変調度につき注意を要する。本実施形態においては、光信号の変調度を、光信号をＣＷ（連続発振光）で出力した場合の光強度に対する強度変調成分の全振幅強度の割合と定義する。
【００３５】
既に知られているように、希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファイバ増幅器においては、入力光レベルが著しく低下した状態から復旧した場合に光サージを生じる場合が有る。光サージを生じると、後段に接続される光受信機などが損傷する虞がある。この種の不具合を改善する手法については特開平８−０３７４９７号公報や、特開平１１−１１２４３５号公報などにおいて提案されている。特開平８−０３７４９７号公報には、光サージを防止するために、光ファイバ増幅器への入力信号が無い場合（例えば入力断が検出された場合）には光ファイバ増幅器の励起ＬＤの駆動電流を停止する構成が示されている。特開平１１−１１２４３５号公報には、光ファイバ増幅器の前に可変光減衰器を配置し、光信号が入力断状態から急激に回復したときにはこの可変光減衰器により入力光信号の立ち上がりをなまらせるようにした構成が示されている。
【００３６】
このような特別な工夫を要することから、なるべく光サージを生じないようにするのが望ましい。そこで本実施形態においては、後段に接続される光ファイバ増幅器５０５において光サージが発生しない程度に、出力光６０６の変調度を抑圧するようにする。
【００３７】
図７は、図４に示されるモニタ回路５０４の構成例を示す回路ブロック図である。モニタ回路５０４は、入力端子７０１と出力端子７０３との間に光分岐器７０２を備える。識別すべき光信号の一部が光分岐器７０２において分岐され、フォトダイオード７０４において受光される。分岐光のパワーは、出力端子７０３からの出力光のパワーと比較して充分に小さくしておく。受光された光信号はモニタ回路７０５において光電変換され、周波数検出回路７０８によりその周波数がアナログ的に検出される。ここで検出された周波数は光信号に固有に割り当てられたものであるので、この周波数に基づいて個々の光信号を識別することができる。
【００３８】
図８は、図４に示されるモニタ回路５０４の別の構成例を示す回路ブロック図である。図８において図７と共通する部分には同一の符号を付す。図８において、フォトダイオード７０４で受光された分岐光はモニタ回路７０５で光電変換される。その光電変換出力はコンパレータ７０６に入力され、強度変調成分が取り出される。この強度変調成分はＡＤコンバータ７０７に与えられてにおいてＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換が実施される。なおコンパレータ７０６はＡＤコンバータ７０７に内蔵されていることもある。
【００３９】
ＡＤコンバータ７０７の出力は周波数検出回路７０８に与えられ、その周波数がディジタル的に検出される。また図６の（ｄ）や（ｅ）のように、強度変調成分に光信号のＩＤや何らかの情報が重畳されている場合には、ＡＤコンバータ７０７の出力はＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）装置を介して図示しない外部装置に入力され、重畳されているＩＤやその他の情報が解読される。このようにしても、個々の光信号を一意に解読することが可能になる。
【００４０】
図９は、図４に示される光ファイバ増幅器５０５の構成を示す図である。本実施形態において光ファイバ増幅器５０５は、光学部品で生じた光損失を補償するためだけでなく、強度変調された光信号から強度変調成分を取り除くための手段として使用される。
【００４１】
強度変調された光信号から強度変調成分を取り除くためには、希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファイバ増幅器に自動レベル一定制御（ＡＬＣ）を適用することにより、上記希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数よりも低い変調周波数成分を取り除くことが可能である。
【００４２】
一般的に、光ファイバ増幅器の励起光に対する増幅利得の周波数特性は、その遮断周波数が２ｋＨｚ程度である。よって、この遮断周波数より遅い例えば１ｋＨｚの周波数で強度変調された光信号であれば、希土類元素ドープ光ファイバはこの光信号の変動に十分追従することができる。従って光ファイバ増幅器をＡＬＣで用いた場合、変調周波数成分を取り除くことが可能になる。
【００４３】
図９において、図示しない光学部品によりロスして光レベルが小さくなった強度変調光は、入力端子９０１を介して光ファイバ増幅器５０５に導入される。強度変調光は光合波器９０２において励起用ＬＤ光９０３からの励起光と合波され、希土類元素ドープ光ファイバ９０４に入射される。
【００４４】
強度変調光は希土類元素ドープ光ファイバ９０４のポンプ作用により増幅され、光分岐器９０５でその一部が分岐されたのち出力端子９０６から出力される。この分岐光はフォトダイオード９０７で受光されモニタ回路９０８で光電変換されたのち、得られたモニタ電圧９０９が半導体レーザ駆動回路９１０に入力される。
【００４５】
半導体レーザ駆動回路９１０は、上記モニタ電圧９０９と出力設定電圧９１１とを比較し、モニタ電圧９０９が出力設定電圧９１１に一致するように半導体レーザ９０３の駆動電流を制御する。出力設定電圧９１１には、一定の値の電圧が用いられる。
【００４６】
このような構成において、回路の応答特性を希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数と同等レベルにすることにより、希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数以下の入力光レベル変動に対して、出力端子９０６から出射される出力光のレベルを一定に保つことが可能である。
【００４７】
図１０は、図４に示される光伝送装置の各部における光信号波形を示す図である。図１０（Ａ）は、図４の光ファイバ増幅器５０２に入力される光信号波形を示す。光信号（Ａ）は光ファイバ増幅器５０２により強度変調され、光信号（Ｂ）となる。先述の通り本実施形態では、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ強度変調成分を取り除く際に光サージが発生しない程度の変調度で、光信号を強度変調するようにする。
【００４８】
光信号（Ｂ）は各光部品を経由することにより損失を受け、減衰して光信号（Ｃ）となる。光信号（Ｃ）は光ファイバ増幅器５０５に入力され、強度変調成分が取り除かれて光信号（Ｄ）となる。すなわち装置出口に設置される光ファイバ増幅器５０５を自動レベル一定制御で用いることにより、適切に変調された被変調光の強度変調成分を取り除くことが可能となる。
【００４９】
光部品による損失の補償だけでなく、光信号のパス切替によって損失がダイナミックに変動しても出力レベルを一定に保つため、駆動される光ファイバ増幅器を装置出口に設けることは従来から行なわれている。本実施形態では既存の光ファイバ増幅器を利用するが、光信号の変調周波数および変調度を新規な発想のもとで適切に設定することにより、装置出口に設けられる光ファイバ増幅器５０５を強度変調成分を取り除く手段として使用するようにしている。
【００５０】
以上のように本実施形態では、例えば夫々異なる変調周波数やＩＤ情報などのユニークな変調パターンを個々の光信号に割り当て、光信号の入方路に設けられる光ファイバ増幅器５０２において各光信号に強度変調を施す。そして、各モニタ回路５０４において上記強度変調成分を抽出し、個々の変調成分を識別することにより、個々の光信号を一意に識別することが可能になる。従って、個々の光信号の導通をモニタすることにより、装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することが可能になる。
【００５１】
また本実施形態では光信号を強度変調する際に、その変調周波数を希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い周波数とし、かつ光サージが発生しない程度に抑圧された変調度で光信号を強度変調するようにしている。このようにしたので、光信号の出方路においてＡＬＣ駆動される光ファイバ増幅器５０５により、強度変調成分を取り除くことが可能になる。このようなことから、光伝送装置内において、光信号の伝送品質に影響を与えることなく、光信号のパス接続を監視することが可能になる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明に係わる光伝送装置の第２の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。本実施形態においては、複数の波長の光信号を波長多重して伝送するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）光伝送システムを想定する。なお図１１において図４と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
光ファイバＷＬから到来する光波長多重信号は、光分波器５０１において個々の波長の光信号に分波される。分波された各光信号は、それぞれ光ファイバ増幅器５０２に入力されて、伝送路や光分波器５０１などで生じた光損失が補償されるとともに、固有の変調パターンにより強度変調される。各モニタ回路５０４においては、各光信号に含まれる固有の強度変調成分が抽出される。この情報は図示しない装置内制御部などに通知され、パスの接続状態を監視するために使用される。
【００５４】
光ファイバ増幅器５０５は、光スイッチなどの光学部品５０９で生じた光損失を補償し、また、各光信号の強度変調成分を取り除く。各光ファイバ増幅器５０５の出力光信号は光合波器５０６で再び合波され、光波長多重信号となって光伝送路へ出力される。以上のように本発明は、波長多重光伝送システムにおいても、光伝送装置内において各光信号のパスの接続状態を、各光信号の伝送品質に影響を与えずに監視することが可能となる。
【００５５】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明に係わる光伝送装置の第３の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１２には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１２において図１１と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
図１２においては光ファイバ増幅器５０２をＡＬＣ駆動するものとし、よって光ファイバ増幅器５０２の出力光レベルを一定とする。その代わりに、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７を設け、可変光減衰器５０７により光信号を強度変調するようにする。
【００５７】
図１３は、図１２に示される可変光減衰器５０７の構成例を示す回路ブロック図である。図１３において、入力端子８０１から入射された光信号は、可変型の光減衰器８１８を介して出力端子８０６から出射される。光減衰器８１８は、制御部８１２からの出力設定電圧８１１に基づいてドライブ回路８１０により駆動され、減衰量が時間的に可変される。制御部８１２には、出力設定電圧８１３、強度変調時出力設定電圧８１４、および外部信号８１７が与えられており、制御部８１２はこれらのうちいずれかを、選択的にドライブ回路８１０に与える。
【００５８】
出力設定電圧８１３は、一定値の電圧である。強度変調時出力設定電圧８１４は、出力設定電圧８１３と、強度変調成分生成回路８１６からの信号をもとに、強度変調出力電圧生成回路８１５において生成される。
【００５９】
強度変調成分生成回路８１６は、矩形波、正弦波、三角波などの繰り返し波形列や光信号のＩＤを表すビット列を外部信号８１７から取り入れ、強度変調出力電圧生成回路８１５に出力する。これにより強度変調時出力設定電圧８１４は強度変調信号となる。そうして、制御部８１２が信号８１４を選択した場合、信号８１４を目標値としてドライブ回路８１０が駆動され、その結果、光減衰器８１８のから出力端子８０６を介して出力される光信号には、強度変調成分が重畳される。
【００６０】
なお、強度変調光の変調周波数を希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低くし、かつ、強度変調光の変調度をサージを防止できる程度に抑圧することは、第１および第２の実施形態と同様である。
【００６１】
このように本実施形態では、光学部品５０３の入力側に設けられる光ファイバ増幅器５０２をＡＬＣ駆動し、光ファイバ増幅器５０２から一定レベルの光信号を出力させる。その代わりに、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７を設け、強度変調信号に応じて可変光減衰器５０７の減衰量を可変することにより光信号に強度変調を与えるようにしている。このようにすることでも、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００６２】
（第４の実施形態）
図１４は、本発明に係わる光伝送装置の第４の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１４には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１４において図１２と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６３】
図１４においては、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間の可変光減衰器５０７が排除される。これに代えて、光学部品５０３と光ファイバ増幅器５０５との間に可変光減衰器５０８が設けられる。光ファイバ増幅器５０２は第１および第２の実施形態と同様に、光信号に強度変調を与える手段として動作する。光ファイバ増幅器５０５はＡＬＣ駆動され、光学部品５０３や可変光減衰器５０８などで生じた光損失を補償する。そして本実施形態においては、可変光減衰器５０８により光信号の強度変調成分を取り除くようにする。
【００６４】
図１５は、可変光減衰器５０８の構成例を示す回路ブロック図である。図１５において、図示しない光学部品から出力される強度変調光は、入力端子９０１を介して可変光減衰器５０８に導入される。強度変調光は光減衰器９１２を介して光分岐器９０５でその一部が分岐されたのち、出力端子９０６から出力される。分岐光はフォトダイオード９０７で受光されモニタ回路９０８で光電変換されたのち、得られたモニタ電圧９０９がドライブ回路８１０に入力される。
【００６５】
ドライブ回路８１０は、上記モニタ電圧９０９と出力設定電圧９１１とを比較し、モニタ電圧９０９が出力設定電圧９１１に一致するように光減衰器９１２の減衰量を制御する。出力設定電圧９１１には、一定の値の電圧が用いられる。
【００６６】
このような構成において、回路の応答特性を希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数と同等レベルにすることにより、希土類元素ドープ光ファイバ９０４の反転分布の応答周波数以下の入力光レベル変動に対して、出力端子９０６から出射される出力光のレベルを一定に保つことが可能である。すなわち、装置出口に設置される光ファイバ増幅器５０５の前に可変光減衰器５０８を設置し、これを自動レベル一定制御（ＡＬＣ）で用いることにより、変調周波数成分を取り除くことが可能である。従って本実施形態においても、上記第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図１６は、本発明に係わる光伝送装置の第５の実施形態における主要部構成を示すブロック図である。図１６には、ＷＤＭシステムで使用される光伝送装置において１チャネル分の構成が示される。なお図１６において図１２、図１４と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６８】
図１６においては、光ファイバ増幅器５０２と光学部品５０３との間に可変光減衰器５０７が、また光学部品５０３と光ファイバ増幅器５０５との間に可変光減衰器５０８が、それぞれ設けられる。光ファイバ増幅器５０２，５０５は、いずれも駆動される。そして、可変光減衰器５０７により光信号に強度変調を与え、可変光減衰器５０８により光信号から強度変調成分を取り除くようにしたものである。
【００６９】
このような構成によっても、光信号に影響を与えることなく、個々の波長の光信号を一意に区別することが可能となり、従って本実施形態においても、上記第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００７０】
以上、第１〜第５の実施形態において詳細に説明したように、これらの実施形態によれば光信号を一意に識別することができ、よって装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することの可能な光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば図１〜図３に示されるように、アドドロップ用と、クロスコネクト用とに光スイッチを分割する必要は必ずしも無い。アドドロップ処理とクロスコネクト処理とを一つの光スイッチにより実施するようにしても良い。
また上記第３〜第５の実施形態において、可変光減衰器５０７に代えて光強度変調器を用いるようにしても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、光信号を一意に識別できるようになり、これにより装置内部におけるパスの接続経路を確実に監視することの可能な光伝送装置および光信号パス接続監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長多重光伝送システムに使用される全光伝送装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の一例を示す図。
【図３】図１に示される光伝送装置において障害が発生した状態の別の例を示す図。
【図４】本発明に係わる光伝送装置の第１の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図５】図４に示される光ファイバ増幅器５０２の構成を示すブロック図。
【図６】強度変調出力電圧生成回路６１５において生成される強度変調時出力設定電圧６１４の例を示す図。
【図７】図４に示されるモニタ回路５０４の構成例を示す回路ブロック図。
【図８】図４に示されるモニタ回路５０４の別の構成例を示す回路ブロック図。
【図９】図４に示される光ファイバ増幅器５０５の構成例を示す回路ブロック図。
【図１０】図４に示される光伝送装置の各部における光信号波形を示す図。
【図１１】本発明に係わる光伝送装置の第２の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１２】本発明に係わる光伝送装置の第３の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１３】図１２に示される可変光減衰器５０７の構成例を示す回路ブロック図。
【図１４】本発明に係わる光伝送装置の第４の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【図１５】図１４に示される可変光減衰器５０８の構成例を示す回路ブロック図。
【図１６】本発明に係わる光伝送装置の第５の実施形態における主要部構成を示すブロック図。
【符号の説明】
ＷＬ，ＥＬ…光ファイバ
Ｐ１…出力ポート
１０１…光分波器
１０２…光アドドロップ用光スイッチ
１０３…光クロスコネクト用光スイッチ
１０４…光合波器
１０５，１０６…光増幅器
１０７…光一括増幅器
１１０，１１１…光受信機
５０１…光分波器
５０２，５０５…光ファイバ増幅器
５０３…光学部品
５０４…モニタ回路
５０６…光合波器
５０７，５０８…可変光減衰器
５０９…光学部品
６０１…入力端子
６０２…光合波器
６０３…励起用ＬＤ
６０４…希土類元素ドープ光ファイバ
６０５…光分岐器
６０６…出力端子
６０７…フォトダイオード
６０８…モニタ回路
６０９…モニタ電圧
６１０…半導体レーザ駆動回路
６１１…出力設定電圧
６１２…制御部
６１３…通常運用時出力設定電圧
６１４…強度変調時出力設定電圧
６１５…強度変調出力電圧生成回路
６１６…強度変調成分生成回路
７０１…入力端子
７０２…光分岐器
７０３…出力端子
７０４…フォトダイオード
７０５…モニタ回路
７０６…コンパレータ
７０７…ＡＤコンバータ
７０８…周波数検出回路
８０１…入力端子
８０６…出力端子
８１０…ドライブ回路
８１１…出力設定電圧
８１２…制御部
８１３…出力設定電圧
８１４…強度変調時出力設定電圧
８１５…強度変調出力電圧生成回路
８１６…強度変調成分生成回路
８１８…光減衰器
９０１…入力端子
９０２…光合波器
９０３…ＬＤ光
９０４…希土類元素ドープ光ファイバ
９０５…光分岐器
９０６…出力端子
９０７…フォトダイオード
９０８…モニタ回路
９０９…モニタ電圧
９１０…半導体レーザ駆動回路
９１１…出力設定電圧
９１２…光減衰器
Claims (9)
- 光信号が自装置内部をトランスペアレントに伝達され、当該光信号のルーティングを波長単位で実施する光伝送装置であって、
区別すべき光信号にそれぞれ固有の変調特性を割り当て、この割り当てられた変調特性に基づいて個々の光信号を変調する変調手段と、
この変調手段で変調された光信号から変調成分を抽出して個々の光信号を識別するモニタ手段と、
前記変調手段で変調された光信号から前記変調成分を除去する除去手段とを具備することを特徴とする光伝送装置。 - 前記変調手段は、前記変調特性に基づいて、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ規定値以下に抑圧された変調度で前記光信号を強度変調することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
- 前記除去手段は、希土類元素ドープ光ファイバを備え、自動レベル一定制御のもとで駆動される光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
- 前記変調手段は、区別すべき光信号にそれぞれ固有の識別周波数を割り当て、この識別周波数に基づいて個々の光信号を強度変調し、
前記モニタ手段は、この変調手段で強度変調された光信号から前記識別周波数を抽出して個々の光信号を識別することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。 - 前記変調手段は、区別すべき光信号にそれぞれ固有の識別情報を割り当て、この識別情報に基づいて個々の光信号を強度変調し、
前記モニタ手段は、この変調手段で強度変調された光信号から前記識別情報を抽出して個々の光信号を識別することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。 - 光信号が自装置内部をトランスペアレントに伝達され、当該光信号のルーティングを波長単位で実施する光伝送装置で用いられる光信号パス接続監視方法あって、
区別すべき光信号にそれぞれ固有の変調特性を割り当て、この割り当てられた変調特性に基づいて個々の光信号を変調する第１ステップと、
この第１ステップで変調された光信号から変調成分を抽出して個々の光信号を識別する第２ステップと、
前記第１ステップで変調された光信号から前記変調成分を除去する第３ステップとを具備することを特徴とする光信号パス接続監視方法。 - 前記第１ステップは、前記変調特性に基づいて、希土類元素ドープ光ファイバの反転分布の応答周波数より低い変調周波数で、かつ規定値以下に抑圧された変調度で前記光信号を強度変調するステップであることを特徴とする請求項６に記載の光信号パス接続監視方法。
- 前記第１ステップは、区別すべき光信号にそれぞれ固有の識別周波数を割り当て、この識別周波数に基づいて個々の光信号を強度変調するステップであり、
前記第２ステップは、この第１ステップで強度変調された光信号から前記識別周波数を抽出して個々の光信号を識別するステップであることを特徴とする請求項６に記載の光信号パス接続監視方法。 - 前記第１ステップは、区別すべき光信号にそれぞれ固有の識別情報を割り当て、この識別情報に基づいて個々の光信号を強度変調するステップであり、
前記第２ステップは、この第１ステップで強度変調された光信号から前記識別情報を抽出して個々の光信号を識別することを特徴とする請求項６に記載の光信号パス接続監視方法。
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