JP2004147086A - 光伝送システム、光合波器および光分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ特にＣＷＤＭ光伝送に好適な光伝送システムを提供する。
【解決手段】光送信器１１_１〜１１_Ｎより出力されたＮ波長の信号光は、光合波器１２により合波され、光ファイバ伝送路２０により伝送されて、光分波器３２に到達し、光分波器３２より波長毎に分波され、波長λ_ｎの信号光が光受信器３１_ｎにより受信される。光ファイバ伝送路２０の長さが１５０ｋｍ以下である。Ｎ波長のうちの何れかの２波長λ_ａ，λ_ｂについて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで小さく、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで大きい。光ファイバ伝送路２０の２波長λ_ａ，λ_ｂでの全伝送損失の差より、光受信器３１_ａ，３１_ｂに到達する２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差が小さい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多波長の信号光を伝送する光伝送システム、多波長の信号光を合波する光合波器、および、多波長の信号光を分波する光分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ：　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送システムは、多波長の信号光を多重化して光ファイバ伝送路により伝送するものであり、大容量の情報を高速に送受信することができる。通信需要が旺盛な幹線系の光伝送システムでは、多波長の信号光の光周波数間隔を狭くすることで多重度を大きくして、これにより更なる大容量化を図ることが検討されている。このような多重度が大きいＷＤＭは、ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ　ＷＤＭ）と呼ばれる。
【０００３】
一方、それほど通信需要が大きくない光伝送システムでは、多波長の信号光の光周波数間隔を広くすることで多重度を小さくして、これによりシステムコストの低減が図られている（例えば特許文献１を参照）。このような多重度が小さいＷＤＭは、ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ　ＷＤＭ）と呼ばれる。ＣＷＤＭ光伝送システムでは、信号光の波数の低減に伴って光部品（例えば、信号光源、受光素子、等）の数を削減し、また、光周波数間隔が大きいことに因り波長精度要求値が低い安価な光部品（例えば、光合波器、光分波器、等）を使用することで、システムコストの低減を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１５６７０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＣＷＤＭ光伝送システムでは、光周波数間隔が大きいことから、多波長の信号光を含む信号光波長帯域の幅が広くなり、例えば、この帯域幅が１００ｎｍ程度になる場合もある。帯域幅が１００ｎｍ程度もあると、その信号光波長帯域内の短波長側と長波長側とでは、光ファイバ伝送路の伝送損失が大きく異なり、これに因り、光受信器に到達する信号光のパワーは波長により大きく異なる。
【０００６】
ところで、多波長の信号光を光増幅する光増幅器が信号光伝送経路上に設けられていれば、その光増幅器内の利得等化器の作用により、光受信器に到達する信号光のパワーを波長によらず略一定とすることができる。しかし、ＣＷＤＭ光伝送システムは、システムコスト低減を図るために、高価な光増幅器を設けないことが要求されている。それ故、光増幅器を備えていないＣＷＤＭ光伝送システムは、信号光波長帯域内の多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することが困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ特にＣＷＤＭ光伝送に好適な光伝送システム、ならびに、この光伝送システムにおいて好適に用いられる光合波器および光分波器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送システムは、多波長の信号光を光送信器より出力し、その出力した信号光を光ファイバ伝送路により伝送して、その伝送した信号光を光受信器により受信する光伝送システムであって、光ファイバ伝送路の長さが１５０ｋｍ以下であり、光送信器と光受信器との間の信号光伝送経路上に設けられ信号光に損失を与える光部品を備え、多波長のうちの何れかの２波長λ_ａ，λ_ｂについて、光ファイバ伝送路の全伝送損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで小さく、光部品の挿入損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで大きく、光ファイバ伝送路の２波長λ_ａ，λ_ｂでの全伝送損失の差より、光受信器に到達する２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差が小さいことを特徴とする。このように構成される光伝送システムは、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。
【０００９】
本発明に係る光伝送システムは、光送信器と光受信器との間の信号光伝送経路上に、信号光を光増幅する光増幅器が設けられていないのが好適である。多波長のうちの何れかの波長が１５２０ｎｍ以下であり、他の何れかの波長が１５７０ｎｍ以上であるのが好適である。信号光の帯域幅が２０ｎｍ以上であるのが好適である。信号光の波長間隔が１０ｎｍ以上であるのが好適である。伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以下であるのが好適である。光ファイバ伝送路の波長１．３８μｍでの伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。光受信器がアバランシェフォトダイオードまたはＰＩＮフォトダイオードを含むのが好適である。
【００１０】
本発明に係る光伝送システムは、光部品が信号光を合波する光合波器であるのが好適であり、光部品が信号光を分波する光分波器であるのが好適であり、光部品が信号光に損失を与える可変減衰器であるのが好適である。また、信号光を合波する光合波器の後段に可変減衰器が設けられているのが好適であり、信号光を分波する光分波器の前段に可変減衰器が設けられているのが好適であり、可変減衰器の損失波長依存性が可変であるのが好適である。
【００１１】
本発明に係る光合波器は、多波長の信号光を合波する光合波器であって、合波する多波長それぞれの中心波長が長波長ほど、その中心波長での挿入損失が大きいことを特徴とする。また、本発明に係る光分波器は、多波長の信号光を分波する光分波器であって、分波する多波長それぞれの中心波長が長波長ほど、その中心波長での挿入損失が大きいことを特徴とする。このような光合波器または光分波器を用いることにより、信号光波長帯域が広くても信号光を高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。また、設計が容易で、製造性にも優れており、低コスト化可能、システム適用性が良い等の利点も有する。
【００１２】
本発明に係る光合波器または光分波器は、多波長それぞれの中心波長の間隔が１０ｎｍ以上であるのが好適である。多波長のうちの何れかの中心波長が１５３０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であるのが好適である。或いは、多波長のうちの何れかの中心波長が１４１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であるのが好適である。或いは、多波長のうちの何れかの中心波長が１３１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５９０ｎｍ以上であるのが好適である。
【００１３】
本発明に係る光合波器は、多波長の信号光を合波する光合波器であって、中心波長における挿入損失が、用いられているシステム中の伝送路の損失波長特性と逆特性になっていることを特徴とする。また、本発明に係る光分波器は、多波長の信号光を分波する光分波器であって、中心波長における挿入損失が、用いられているシステム中の伝送路の損失波長特性と逆特性になっていることを特徴とする。このような光合波器または光分波器を用いることで、伝送路の損失波長特性を補償する・平坦化する方向で光合波器または光分波器の損失波長特性を設計することにより、余計な部品を付加することなく、すなわち、システムのコストが増加することなく、短波長側のチャンネルのロスバジェットを改善し、システムの信頼性を向上することができる。
【００１４】
本発明に係る光合波器は、多波長の信号光を合波する光合波器であって、中心波長における挿入損失が、光合分波器以外の当該用いられているシステム全体の信号パワーの波長特性と略逆の傾向を示す波長特性になっていることを特徴とする。また、本発明に係る光分波器は、多波長の信号光を分波する光分波器であって、中心波長における挿入損失が、光合分波器以外の当該用いられているシステム全体の信号パワーの波長特性と略逆の傾向を示す波長特性になっていることを特徴とする。このような光合波器または光分波器を用いることで、システム全体の損失波長特性を補償する・平坦化する方向で光合波器または光分波器の損失波長特性を設計することにより、余計な部品を付加することなく、すなわち、システムのコストが増加することなく、短波長側のチャンネルのロスバジェットを改善し、システムの信頼性を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
先ず、本発明に係る光伝送システムの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝送システム１の構成図である。この図に示される光伝送システム１は、Ｎ個の光送信器１１_１〜１１_Ｎ、光合波器１２、光ファイバ伝送路２０、Ｎ個の光受信器３１_１〜３１_Ｎおよび光分波器３２を備える（ただし、Ｎは２以上の整数）。光送信器１１_１〜１１_Ｎと光受信器３１_１〜３１_Ｎとの間の信号光伝送経路上に、信号光を光増幅する光増幅器は設けられていない。
【００１７】
各光送信器１１_ｎは波長λ_ｎの信号光を出力する（ただし、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。光合波器１２は、Ｎ個の光送信器１１_１〜１１_Ｎより出力されたＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光を合波して、その合波した多波長の信号光を光ファイバ伝送路２０へ送出する。光分波器３２は、光ファイバ伝送路２０により伝送されてきて到達した多波長の信号光を波長毎に分波して、各波長λ_ｎの信号光を光受信器３１_ｎへ出力する。光受信器３１_ｎは、光分波器３２より出力された波長λ_ｎの信号光を受信する。
【００１８】
この光伝送システム１は以下のように動作する。Ｎ個の光送信器１１_１〜１１_Ｎより出力されたＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光は、光合波器１２により合波され、光ファイバ伝送路２０により伝送されて、光分波器３２に到達する。光分波器３２に到達したＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光は、光分波器３２より波長毎に分波され、波長λ_ｎの信号光が光受信器３１_ｎにより受信される。光送信器１１_ｎから出力された波長λ_ｎの信号光は光受信器３１_ｎへ至るまでに光増幅されることは無い。
【００１９】
この光伝送システム１において、光送信器１１_ｎから光受信器３１_ｎへ至るまでに波長λ_ｎの信号光が被る損失α_ｎ（ｄＢ）は、光合波器１２の波長λ_ｎでの挿入損失α_１，ｎ（ｄＢ）と、光ファイバ伝送路２０の波長λ_ｎでの全伝送損失α_２，ｎ（ｄＢ）と、光分波器３２の波長λ_ｎでの挿入損失α_３，ｎ（ｄＢ）との和に略等しい。
【００２０】
【数１】

【００２１】
また、光送信器１１_ｎより出力される波長λ_ｎの信号光のパワーが波長によらず一定値Ｐ_０（ｄＢｍ）であるとすると、光受信器３１_ｎに到達する波長λ_ｎの信号光のパワーＰ_ｎ（ｄＢｍ）は、以下の式で表される。
【００２２】
【数２】

【００２３】
第１実施形態に係る光伝送システム１は、光ファイバ伝送路２０の長さが１５０ｋｍ以下であり、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎのうちの何れかの２波長λ_ａ，λ_ｂについて以下のように設定されている（ただし、１≦ａ≦Ｎ、１≦ｂ≦Ｎ）。すなわち、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで小さく、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで大きい。
【００２４】
【数３】

【００２５】
そして、光ファイバ伝送路２０の２波長λ_ａ，λ_ｂでの全伝送損失の差より、光受信器３１_ａ，３１_ｂに到達する２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差が小さい。
【００２６】
【数４】

【００２７】
以上のように構成される光伝送システム１は、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。
【００２８】
光送信器１１_１〜１１_Ｎと光受信器３１_１〜３１_Ｎとの間の信号光伝送経路上に光増幅器が設けられていないのが好適であり、この場合には、光伝送システム１は、安価なものとなり、また、信頼性を向上させることができる。
【００２９】
Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎのうちの何れかの波長は１５２０ｎｍ以下であり、他の何れかの波長は１５７０ｎｍ以上である。或いは、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光の帯域幅は２０ｎｍ以上である。或いは、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光の波長間隔は１０ｎｍ以上である。このように信号光波長帯域が広帯域であると、或いは、波長間隔が広いと、信号光波長帯域内で光ファイバ伝送路２０の伝送損失の偏差が大きいが、本実施形態に係る光伝送システム１は所期の効果を奏することができる。
【００３０】
伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ以下であるのが好適である。このように伝送速度が遅いと、本実施形態に係る光伝送システム１は、分散補償手段を有するまでも無く高品質の信号光伝送が可能であり、また、分散補償手段を有する必要が無いので光伝送システム１が安価なものとなる。
【００３１】
光ファイバ伝送路２０の波長１．３８μｍでの伝送損失は０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。このような光ファイバ伝送路２０を用いることにより、波長１．３８μｍ付近の波長の信号光をも利用することができる。
【００３２】
光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれはアバランシェフォトダイオードを含むのが好適であり、この場合には、光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれの受信感度が高く、それ故、システム設計のマージンを充分に確保することができ、また、信号光伝送距離を長くすることができる。
【００３３】
光受信器３１_１〜３１_ＮそれぞれはＰＩＮフォトダイオードを含むのが好適であり、この場合には、光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれを安価に構成することができ、光伝送システム１も安価なものとなる。
【００３４】
図２は、第１実施形態に係る光伝送システム１の動作を説明する図である。同図は、光送信器から光受信器へ至るまでの信号光経路上の２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光それぞれのパワー分布を示す。同図（ａ）は比較例の場合を示し、同図（ｂ）は本実施形態の場合を示す。
【００３５】
比較例および本実施形態の何れの場合にも、一方の波長λ_ａの信号光のパワーは、光送信器１１_ａより出力された当初にはＰ_０であり、光合波器１２の位置Ｘで損失α_１，ａを被り、光ファイバ伝送路２０により伝送される間に損失α_２，ａを被り、光分波器３２の位置Ｙで損失α_３，ａを被り、光受信器３１_ａに到達するときにはＰ_ａとなる。他方の波長λ_ｂの信号光のパワーは、光送信器１１_ｂより出力された当初にはＰ_０であり、光合波器１２の位置Ｘで損失α_１，ｂを被り、光ファイバ伝送路２０により伝送される間に損失α_２，ｂを被り、光分波器３２の位置Ｙで損失α_３，ｂを被り、光受信器３１_ｂに到達するときにはＰ_ｂとなる。
【００３６】
比較例（同図（ａ））では、上記（３ａ）式の不等号の向きがそのままで、上記（３ｂ）式および（３ｃ）式それぞれの不等号の向きが逆となっている。すなわち、光合波器１２の挿入損失、光ファイバ伝送路２０の伝送損失、および、光分波器３２の挿入損失の何れも、波長λ_ａより波長λ_ｂで小さい。このことから、光送信器から光受信器へ信号光が伝送されていくに従い、２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差は拡大していく一方である。
【００３７】
これに対して、本実施形態（同図（ｂ））では、上記（３ａ）式〜（３ｃ）式の不等式の関係がある。すなわち、光ファイバ伝送路２０の伝送損失と、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失とは、２波長λ_ａ，λ_ｂで値の大小関係が逆になっている。このことから、光送信器から光受信器へ信号光が伝送されていくに従い、２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーは、位置Ｘでは差が生じるものの、光ファイバ伝送路２０により伝送される間に差が逆転し、位置Ｙでは差が小さくなる。したがって、上記（４）式が成り立ち得る。
【００３８】
以上のような比較例と本実施形態との動作の相違に因り、光受信器３１_ｂに到達したときの波長λ_ｂの信号光のパワーは、比較例では光受信器３１_ｂの受信感度Ｐ_ｔｈより小さくなる場合であっても、本実施形態では受信感度Ｐ_ｔｈより大きくなり得る。具体的には以下のとおりである。
【００３９】
比較例および本実施形態の何れの場合にも、光ファイバ伝送路２０は、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有するシングルモード光ファイバであるとし、長さが１５０ｋｍであるとする。伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓであるとし、２波長の信号光を伝送するものとして、λ_ａ＝１．４５μｍ、λ_ｂ＝１．５５μｍ、α_２，ａ＝０．２６ｄＢ×１５０ｋｍ、α_２，ｂ＝０．２０ｄＢ×１５０ｋｍ　とする。光受信器３１_ａ，３１_ｂは、アバランシェフォトダイオードを含むものとし、受信感度Ｐ_ｔｈ＝−３４ｄＢｍ（ＢＥＲ＝１０^−９）　とする。また、光送信器１１_ａ，１１_ｂより出力される各波長の信号光のパワーＰ_０は７ｄＢｍとする。
【００４０】
比較例（同図（ａ））では、α_１，ａ＝１．５ｄＢ、α_１，ｂ＝０．５ｄＢ、α_３，ａ＝１．５ｄＢ、α_３，ｂ＝０．５ｄＢ　とする。このとき、光受信器３１_ａに到達する波長λ_ａの信号光のパワーＰ_ａは、−３５ｄＢｍ（＝７ｄＢｍ−１．５ｄＢ−０．２６ｄＢ／ｋｍ×１５０ｋｍ−１．５ｄＢ）となる。一方、光受信器３１_ｂに到達する波長λ_ｂの信号光のパワーＰ_ｂは、−２４ｄＢｍ（＝７ｄＢｍ−０．５ｄＢ−０．２０ｄＢ／ｋｍ×１５０ｋｍ−０．５ｄＢ）となる。光受信器３１_ａに到達する波長λ_ａの信号光は、受信感度Ｐ_ｔｈより小さいパワーであるので、受信エラーが多発することになる。
【００４１】
これに対して、本実施形態（同図（ｂ））では、α_１，ａ＝０．５ｄＢ、α_１，ｂ＝１．５ｄＢ、α_３，ａ＝０．５ｄＢ、α_３，ｂ＝１．５ｄＢ　とする。このとき、光受信器３１_ａに到達する波長λ_ａの信号光のパワーＰ_ａは、−３３ｄＢｍ（＝７ｄＢｍ−０．５ｄＢ−０．２６ｄＢ／ｋｍ×１５０ｋｍ−０．５ｄＢ）となる。一方、光受信器３１_ｂに到達する波長λ_ｂの信号光のパワーＰ_ｂは、−２６ｄＢｍ（＝７ｄＢｍ−１．５ｄＢ−０．２０ｄＢ／ｋｍ×１５０ｋｍ−１．５ｄＢ）となる。光受信器３１_ａ，３１_ｂに到達する２波長の信号光の何れも、受信感度Ｐ_ｔｈより大きいパワーであるので、受信エラー発生頻度が充分に小さい。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものである。
【００４３】
次に、本発明に係る光伝送システムの第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る光伝送システム２の構成図である。この図に示される光伝送システム２は、光合波器１３、光ファイバ伝送路２１〜２３、可変減衰器４０、Ｎ個の光受信器３１_１〜３１_Ｎおよび光分波器３２を備える（ただし、Ｎは２以上の整数）。また、この光伝送システム２は、光ファイバ伝送路２１〜２３それぞれに接続された複数の光送信器（図示せず）をも備える。なお、これら複数の光送信器それぞれと光合波器１３との間に光ネットワークが構成されていてもよい。ただし、光送信器と光受信器３１_１〜３１_Ｎとの間の信号光伝送経路上に、信号光を光増幅する光増幅器は設けられていない。
【００４４】
光ファイバ伝送路２１〜２３それぞれに接続された光送信器は波長λ_ｎの信号光を出力する（ただし、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。光合波器１３は、光送信器より出力され光ファイバ伝送路２１〜２３により伝送されてきて到達したＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光を合波して、その合波した多波長の信号光を光ファイバ伝送路２０へ送出する。可変減衰器４０は、光ファイバ伝送路２０により伝送されてきて到達した多波長の信号光を入力し、各波長の信号光に損失を与えて出力する。光分波器３２は、可変減衰器４０より出力された多波長の信号光を波長毎に分波して、各波長λ_ｎの信号光を光受信器３１_ｎへ出力する。光受信器３１_ｎは、光分波器３２より出力された波長λ_ｎの信号光を受信する。
【００４５】
この光伝送システム２は以下のように動作する。光送信器より出力されたＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光は、光ファイバ伝送路２１〜２３の何れかにより伝送された後に光合波器１３により合波され、光ファイバ伝送路２０により伝送され、可変減衰器４０により波長に応じた損失が与えられて、光分波器３２に到達する。光分波器３２に到達したＮ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光は、光分波器３２より波長毎に分波され、波長λ_ｎの信号光が光受信器３１_ｎにより受信される。光送信器１１_ｎから出力された波長λ_ｎの信号光は光受信器３１_ｎへ至るまでに光増幅されることは無い。
【００４６】
この光伝送システム２において、光送信器から光受信器３１_ｎへ至るまでに波長λ_ｎの信号光が被る損失α_ｎ（ｄＢ）は、光合波器１３の波長λ_ｎでの挿入損失α_１，ｎ（ｄＢ）と、光ファイバ伝送路２１〜２３のうちの何れか及び光ファイバ伝送路２０の波長λ_ｎでの全伝送損失α_２，ｎ（ｄＢ）と、光分波器３２の波長λ_ｎでの挿入損失α_３，ｎ（ｄＢ）と、可変減衰器４０の波長λ_ｎでの挿入損失α_４，ｎ（ｄＢ）との和に略等しい。
【００４７】
【数５】

【００４８】
また、光送信器より出力される波長λ_ｎの信号光のパワーが波長によらず一定値Ｐ_０（ｄＢｍ）であるとすると、光受信器３１_ｎに到達する波長λ_ｎの信号光のパワーＰ_ｎ（ｄＢｍ）は、上記（２）式で表される。
【００４９】
第２実施形態に係る光伝送システム２は、光ファイバ伝送路２１〜２３それぞれと光ファイバ伝送路２０との長さの和が１５０ｋｍ以下であり、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎのうちの何れかの２波長λ_ａ，λ_ｂについて以下のように設定されている（ただし、１≦ａ≦Ｎ、１≦ｂ≦Ｎ）。すなわち、光ファイバ伝送路の全伝送損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで小さく、光合波器１３、光分波器３２および可変減衰器４０それぞれの挿入損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで大きい。
【００５０】
【数６】

【００５１】
そして、光ファイバ伝送路２０の２波長λ_ａ，λ_ｂでの全伝送損失の差より、光受信器３１_ａ，３１_ｂに到達する２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差が小さい。すなわち、上記（４）式が成り立つ。
【００５２】
以上のように構成される光伝送システム２は、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。
【００５３】
光送信器と光受信器３１_１〜３１_Ｎとの間の信号光伝送経路上に光増幅器が設けられていないのが好適であり、この場合には、光伝送システム２は、安価なものとなり、また、信頼性を向上させることができる。
【００５４】
Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎのうちの何れかの波長は１５２０ｎｍ以下であり、他の何れかの波長は１５７０ｎｍ以上である。或いは、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光の帯域幅は２０ｎｍ以上である。或いは、Ｎ波長λ_１〜λ_Ｎの信号光の波長間隔は１０ｎｍ以上である。このように信号光波長帯域が広帯域であると、或いは、波長間隔が広いと、信号光波長帯域内で光ファイバ伝送路の伝送損失の偏差が大きいが、本実施形態に係る光伝送システム２は所期の効果を奏することができる。
【００５５】
伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ以下であるのが好適である。このように伝送速度が遅いと、本実施形態に係る光伝送システム２は、分散補償手段を有するまでも無く高品質の信号光伝送が可能であり、また、分散補償手段を有する必要が無いので光伝送システム２が安価なものとなる。
【００５６】
光ファイバ伝送路２０〜２３それぞれの波長１．３８μｍでの伝送損失は０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。このような光ファイバ伝送路を用いることにより、波長１．３８μｍ付近の波長の信号光をも利用することができる。
【００５７】
光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれはアバランシェフォトダイオードを含むのが好適であり、この場合には、光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれの受信感度が高く、それ故、システム設計のマージンを充分に確保することができ、また、信号光伝送距離を長くすることができる。
【００５８】
光受信器３１_１〜３１_ＮそれぞれはＰＩＮフォトダイオードを含むのが好適であり、この場合には、光受信器３１_１〜３１_Ｎそれぞれを安価に構成することができ、光伝送システム２も安価なものとなる。
【００５９】
可変減衰器４０は、光合波器１３の後段で光分波器３２の前段に設けられているのが好適であり、この場合には、Ｎ波長の信号光の損失を一括して調整することができるので、光伝送システム２を安価に構成することができる。
【００６０】
可変減衰器４０は損失波長依存性が可変であるのが好適であり、この場合には、光送信器と光合波器１３との間の各波長の伝送損失が変動したときにも対処することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る光合波器および光分波器の実施形態について説明する。以下に説明する本実施形態に係る光合波器および光分波器は、図１，図３に示された光伝送システム１，２に含まれる光合波器１２，１３および光分波器３２として好適に用いられ得るものである。
【００６２】
ここでは、図１に示された光伝送システム１の構成を想定し、この光伝送システム１に含まれる光合波器１２および光分波器３２について説明する。図４は、光伝送システム１に含まれる光ファイバ伝送路２０の伝送損失ならびに光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失などを説明する図である。同図（ａ）は、光ファイバ伝送路２０の伝送損失の波長依存性を示し、同図（ｂ）は、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失の波長依存性を示す。同図（ｃ）は、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失が波長によらず一定である場合に、光受信器に到達する各波長の信号光のパワーを示す。同図（ｄ）は、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失が波長によって異なる場合に、光受信器に到達する各波長の信号光のパワーを示す。
【００６３】
同図（ａ）に示されるように、光ファイバ伝送路２０の伝送損失は波長１．５５μｍ付近で最小となり、波長１．５５μｍ以下の波長域では、波長が長いほど伝送伝送損失が小さい。それ故、同図（ｃ）に示されるように、光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失が波長によらず一定である場合には、波長１．５５μｍ以下の波長域では、波長が長いほど、光受信器に到達する信号光のパワーは大きい。これに対して、同図（ｂ）に示されるように、合分波の中心波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２および光分波器３２を用いることにより、同図（ｄ）に示されるように、光受信器に到達する信号光のパワーの波長依存性を低減することができ、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。
【００６４】
光合波器１２および光分波器３２それぞれが合分波する多波長それぞれの中心波長の間隔が１０ｎｍ以上であるのが好適である。合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１５３０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であるのが好適である。或いは、合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１４１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であるのが好適である。或いは、合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１３１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５９０ｎｍ以上であるのが好適である。このように信号光波長帯域が広帯域であると、或いは、波長間隔が広いと、信号光波長帯域内で光ファイバ伝送路の伝送損失の偏差が大きいが、本実施形態に係る光伝送システム２は所期の効果を奏することができる。
【００６５】
合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１５３０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上である場合には、光ファイバ伝送路２０の伝送損失が小さく、光送信器に含まれる光源が安価である。合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１４１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上である場合には、ＯＨ基損失の直接の影響が小さい波長域を有効に利用することができる。また、合分波する多波長のうちの何れかの中心波長が１３１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５９０ｎｍ以上である場合には、最も広帯域で光ファイバ伝送路２０の低損失波長域の全域を有効に利用することができる。
【００６６】
以下では具体的な実施例について説明する。
【００６７】
実施例１では、図５に示された構成の光伝送システムを想定した。図５は、実施例１の光伝送システムの構成図である。図６は、実施例１の光合波器の挿入損失等を示す図表である。実施例１では、Ｎ個の光送信器１１_１〜１１_Ｎから出力されたＮ波の信号光を光合波器１２により合波し、その合波したＮ波の信号光を光ファイバ伝送路２０により伝送し、バンドパスフィルタ５０を経た後に光受信器３１により受信した。実施例１では、波長１５１０ｎｍから１５７０ｎｍまでの２０ｎｍ間隔の４波とし、光ファイバ伝送路２０を長さ５０ｋｍのシングルモード光ファイバとした。図６には、各波長における光ファイバ伝送路２０の全伝送損失、光合波器１２の挿入損失、および、トータルの損失、それぞれが示されている。この図から判るように、波長域１５１０ｎｍ〜１５７０ｎｍにおいて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の偏差が０．９ｄＢもあるのに対して、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２を用いたことにより、トータル損失の偏差は０．２ｄＢまで低減された。
【００６８】
実施例２では、図１に示された構成の光伝送システムを想定した。図７は、実施例２の光合波器の挿入損失等を示す図表である。実施例２では、波長１４１０ｎｍから１５７０ｎｍまでの２０ｎｍ間隔の９波とし、光ファイバ伝送路２０を長さ５０ｋｍの非零分散シフト光ファイバとした。図７には、各波長における光ファイバ伝送路２０の全伝送損失、光合波器１２の挿入損失、光分波器３２の挿入損失、および、トータルの損失、それぞれが示されている。この図から判るように、波長域１４１０ｎｍ〜１５７０ｎｍにおいて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の偏差が３．７２ｄＢもあるのに対して、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２および光分波器３２を用いたことにより、トータル損失の偏差は１．５ｄＢまで低減された。
【００６９】
実施例３では、図１に示された構成の光伝送システムを想定した。図８は、実施例３の光合波器の挿入損失等を示す図表である。実施例３では、波長１３１０ｎｍから１６１０ｎｍまでの２０ｎｍ間隔の１６波とし、光ファイバ伝送路２０を波長１．３８μｍでのＯＨ損失が抑制された長さ１００ｋｍのシングルモード光ファイバとした。図８には、各波長における光ファイバ伝送路２０の全伝送損失、光合波器１２の挿入損失、光分波器３２の挿入損失、および、トータルの損失、それぞれが示されている。この図から判るように、波長域１３１０ｎｍ〜１６１０ｎｍにおいて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の偏差が１４．１６ｄＢもあるのに対して、光合波器１２および光分波器３２を用いたことにより、トータル損失の偏差は６．３ｄＢまで低減された。しかも、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の波長特性にあわせて、光合波器１２および光分波器３２の損失波長特性をあわせることで、挿入損失が波長に対して単調に変化する場合に比べ、より偏差を小さくすることができた。
【００７０】
実施例４では、図５に示された構成の光伝送システムを想定した。図９は、実施例４の光合波器の挿入損失等を示す図表である。実施例４では、波長１５１０ｎｍから１５６０ｎｍまでの１０ｎｍ間隔の６波とし、光ファイバ伝送路２０を長さ５０ｋｍの分散シフト光ファイバとした。実施例４では、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２を用いたのに対して、比較例では、挿入損失の波長依存性がランダムである光合波器を用いた。図９には、実施例４および比較例それぞれについて、各波長における光ファイバ伝送路２０の全伝送損失、光合波器１２の挿入損失、および、トータルの損失、それぞれが示されている。この図から判るように、波長域１５１０ｎｍ〜１５６０ｎｍにおいて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の偏差が０．５５ｄＢであるのに対して、挿入損失の波長依存性がランダムである光合波器を用いた比較例では、トータル損失の偏差は１．４ｄＢとなって寧ろ大きくなり、一方、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２を用いた実施例４では、トータル損失の偏差は１．１ｄＢであった。
【００７１】
実施例５では、図５に示された構成の光伝送システムを想定した。図１０は、実施例５の光合波器の挿入損失等を示す図表である。実施例５では、波長１５２０ｎｍから１５４５ｎｍまでの５ｎｍ間隔の６波とし、光ファイバ伝送路２０を長さ５０ｋｍの分散シフト光ファイバとした。実施例５では、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２を用いたのに対して、比較例では、挿入損失の波長依存性がランダムである光合波器を用いた。図１０には、実施例５および比較例それぞれについて、各波長における光ファイバ伝送路２０の全伝送損失、光合波器１２の挿入損失、および、トータルの損失、それぞれが示されている。この図から判るように、波長域１５２０ｎｍ〜１５４５ｎｍにおいて、光ファイバ伝送路２０の全伝送損失の偏差が０．２９ｄＢであるのに対して、挿入損失の波長依存性がランダムである光合波器を用いた比較例では、トータル損失の偏差は１．４ｄＢであり、また、波長が長いほど挿入損失が大きい光合波器１２を用いた実施例５でも、トータル損失の偏差は１．４ｄＢであった。実施例５では、信号光波長間隔が狭いことから、光ファイバ伝送路２０の伝送損失波長特性が、光合波器の挿入損失波長特性と比べて無視できる場合が多いことから、実施例５と比較例とでは、トータル損失の偏差が同程度であった。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光伝送システムは、信号光波長帯域が広くても多波長の信号光それぞれを高品質で伝送することができ、特にＣＷＤＭ光伝送に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光伝送システム１の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る光伝送システム１の動作を説明する図である。
【図３】第２実施形態に係る光伝送システム２の構成図である。
【図４】光伝送システム１に含まれる光ファイバ伝送路２０の伝送損失ならびに光合波器１２および光分波器３２それぞれの挿入損失などを説明する図である。
【図５】実施例１の光伝送システムの構成図である。
【図６】実施例１の光合波器の挿入損失等を示す図表である。
【図７】実施例２の光合波器の挿入損失等を示す図表である。
【図８】実施例３の光合波器の挿入損失等を示す図表である。
【図９】実施例４の光合波器の挿入損失等を示す図表である。
【図１０】実施例５の光合波器の挿入損失等を示す図表である。
【符号の説明】
１，２…光伝送システム、１１…光送信器、１２，１３…光合波器、２０〜２３…光ファイバ伝送路、３１…光受信器、３２…光分波器、４０…可変減衰器、５０…バンドパスフィルタ。

Claims (26)

1. 多波長の信号光を光送信器より出力し、その出力した前記信号光を光ファイバ伝送路により伝送して、その伝送した前記信号光を光受信器により受信する光伝送システムであって、
   前記光ファイバ伝送路の長さが１５０ｋｍ以下であり、
   前記光送信器と前記光受信器との間の信号光伝送経路上に設けられ前記信号光に損失を与える光部品を備え、
   前記多波長のうちの何れかの２波長λ_ａ，λ_ｂについて、前記光ファイバ伝送路の全伝送損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで小さく、前記光部品の挿入損失が波長λ_ａより波長λ_ｂで大きく、前記光ファイバ伝送路の２波長λ_ａ，λ_ｂでの全伝送損失の差より、前記光受信器に到達する２波長λ_ａ，λ_ｂの信号光のパワーの差が小さい
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 前記光送信器と前記光受信器との間の信号光伝送経路上に、信号光を光増幅する光増幅器が設けられていないことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記多波長のうちの何れかの波長が１５２０ｎｍ以下であり、他の何れかの波長が１５７０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
4. 前記信号光の帯域幅が２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
5. 前記信号光の波長間隔が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
6. 前記光ファイバ伝送路の波長１．３８μｍでの伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
7. 前記光受信器がアバランシェフォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
8. 前記光受信器がＰＩＮフォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
9. 前記光部品が、前記信号光を合波する光合波器、または、前記信号光を分波する光分波器であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
10. 前記光部品が前記信号光に損失を与える可変減衰器であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
11. 前記可変減衰器が、前記信号光を合波する光合波器の後段に、または、前記信号光を分波する光分波器の前段に、設けられていることを特徴とする請求項１０記載の光伝送システム。
12. 前記可変減衰器の損失波長依存性が可変であることを特徴とする請求項１０記載の光伝送システム。
13. 多波長の信号光を合波する光合波器であって、合波する前記多波長それぞれの中心波長が長波長ほど、その中心波長での挿入損失が大きいことを特徴とする光合波器。
14. 前記多波長それぞれの中心波長の間隔が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１３記載の光合波器。
15. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１５３０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１３記載の光合波器。
16. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１４１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１３記載の光合波器。
17. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１３１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５９０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１３記載の光合波器。
18. 多波長の信号光を分波する光分波器であって、分波する前記多波長それぞれの中心波長が長波長ほど、その中心波長での挿入損失が大きいことを特徴とする光分波器。
19. 前記多波長それぞれの中心波長の間隔が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１８記載の光分波器。
20. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１５３０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１８記載の光分波器。
21. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１４１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５７０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１８記載の光分波器。
22. 前記多波長のうちの何れかの中心波長が１３１０ｎｍ以下であり、他の何れかの中心波長が１５９０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１８記載の光分波器。
23. 多波長の信号光を合波する光合波器であって、中心波長における挿入損失が、用いられているシステム中の伝送路の損失波長特性と逆特性になっていることを特徴とする光合波器。
24. 多波長の信号光を分波する光分波器であって、中心波長における挿入損失が、用いられているシステム中の伝送路の損失波長特性と逆特性になっていることを特徴とする光分波器。
25. 多波長の信号光を合波する光合波器であって、中心波長における挿入損失が、光合分波器以外の当該用いられているシステム全体の信号パワーの波長特性と略逆の傾向を示す波長特性になっていることを特徴とする光合波器。
26. 多波長の信号光を分波する光分波器であって、中心波長における挿入損失が、光合分波器以外の当該用いられているシステム全体の信号パワーの波長特性と略逆の傾向を示す波長特性になっていることを特徴とする光分波器。

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