JP2004266865A - 光伝送装置、光伝送システム及び光端局 - Google Patents
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Abstract
重ネットワーク及びそのための装置を提供する。
【解決手段】OADMシステムにおいて、OADM装置を構成する際、AOTF
10を使用する。AOTFは印加するRF信号の周波数を変えることによって、
任意の波長を選択することができる。入力から入ってきた波長多重光信号の中か
ら特定の波長の光信号をドロップしたり、アドポートから入力された波長多重信
号をスルー光信号と合波することができる。ただし、コヒーレントクロストーク
が大きくなることを考えて、実際の装置構成においては、AOTFをドロップ専
用に使用することが現実的である。あるいは、他の方法においては、ドロップ光
信号は光カプラで分岐し、波長をトリビュータリ局で選択するようにし、トリビ
ュータリ局で選択された波長をAOTFでスルー光信号から抽出するようにする
。
【選択図】図1
Description
Multiplexing:OTDM)方式、波長分割多重(Wavelength-Division Multiplexing :WDM)方式等の研究が行われている。
波長λ1〜λnの波長多重光は入力側からデマルチプレクサ(DMUX)に入力され、各波長の光信号に分岐される。各波長の光信号は、各波長毎に設けられた2×2光スイッチに入力される。2×2光スイッチは、光路を切り替えることによって、各光信号を、直進させるか(スルーさせるか)、ドロップさせるかする。
することを特徴とする。
同図では、AOTF10に波長λ1〜λnの波長多重光信号が入力され、8波がアド・ドロップされる場合を示している。もちろん、アド・ドロップする波長の数はこれに限られたものではない。
同図に示すのは、AOTFを光信号のドロップのみに使用する構成である。入力側から入力された光信号は、光アンプ30で伝送路の損失の補償のために増幅され、1段目のAOTF31に入力される。1段目のAOTF31では、ドロップすべき波長の光信号の内の一部のみをドロップする。そして、1段目のAOTF31をスルーした光信号は、2段目のAOTF32に入力されて、ドロップすべき残りの波長の光信号をドロップする。このようにして、ドロップされた光信号は、カプラ35で合波されると共に、受信器ORの数だけ分岐される。このとき、AOTF31のドロップポート側には、光アッテネータ38が設けられており、AOTF32からドロップされた光信号のレベルとAOTF31からドロップされた光信号のレベルをほぼ同じにしてカプラ35に入力するように構成される。これは、AOTFがロスが大きく、AOTFを1つだけ通過した光信号と2つ通過した光信号とではレベルに大きな差が生じてしまうからである。もし、レベル差があるままドロップ光信号を送出すると、受信側で、あるいは受信側に届くまでに光アンプで増幅しようとしても、レベルの低い光信号がうまく増幅されず、受信側で信号を正しく受信できなくなってしまう。このようにして、ドロップされた光信号はAOTF等の波長選択フィルタ37によって所望の波長が選択され、受信器ORで受信される。
同図(a)に示されるように、入力側から波長λ1〜λnが波長多重されて送信されてくる。これを光アンプ40で増幅し、カプラ41に入力する。カプラ41では、入力した光信号を2つに分岐し、1つはAOTF42に入力し、もう1つはドロップして、トリビュータリ局のカプラ46に入力する。カプラ46に入力された光信号は、カプラ46で分岐される。分岐する数は、ドロップ光として使用される波長の数でも、全波長数でもよい。カプラ46で分岐された光信号は、波長λ1〜λnまでの波長の光信号を含んでいるので、この中から、ドロップ光として使用する波長の光を波長選択フィルタ48で選択して、抽出する。
同図(a)のOADM装置が同図(b)のように伝送路で接続されている場合、波長λ1の光信号をOADM1〜3でブロードキャストしたいとする。OADM1では、波長λ1をドロップし、AOTFでは波長λ1を選択せず、また、波長λ1のグリッドに光信号をアドしないようにする。すると、波長λ1の光信号はOADM1をスルーし、次のOADM2に入力される。OADM2でも波長λ1の光信号をドロップし、AOTFでは波長λ1を選択しないようにする。すると、同様に波長λ1の光信号はOADM3に伝送される。OADM3では、波長λ1をドロップすると共に、AOTFで波長λ1を選択し、波長λ1の光信号を破棄する。これにより、OADM3から出力される光信号は、波長λ1の新しい光信号がアドされない限り、波長λ2〜λnまでが多重された光信号となる。
同図(a)は、OADM内のAOTFの冗長構成を示している。
伝送路が現用と予備に2重化されており、OADMの入力側に1×2スイッチ62が設けられている。1×2スイッチ62は、現用伝送路と予備伝送路のいずれかを選択して、光信号をAOTFに送る。AOTFの次段にはアド光信号を合波する合波器が設けられ、1×2スイッチ63に入力する。1×2スイッチ63の出力ポートは、現用伝送路と予備伝送路に接続されており、1×2スイッチ63がいずれかの伝送路を選択して光信号を送出するように構成される。
、現用と予備のいずれの2×2スイッチから光信号を受け取るかを選択できるようにしておく。この構成は、OADM装置の入力側及び出力側のいずれの場合にも適用でき、AOTF及び伝送路のみではなく、現用と予備を切り替えるためのスイッチも2重化したOADM装置を構成することができる。
伝送路より入力された光信号は、先ず、光増幅部(In-Line Amplifier:ILA)に入力される。光増幅部は2つの増幅媒体を持っており(三角で示されている)、前段の増幅媒体で増幅される前の光信号は一部が分岐され、光スペクトルモニタ部のスイッチに入力される。この光スイッチモニタ部のスイッチは、入力する光信号を順次切り替え、スペクトルアナライザSAUに光信号を送り、各場所での光スペクトルの様子を解析し、モニタするために設けられている。スペクトルアナライザSAUはスペクトルアナライザコントローラSAU CNTによって制御される。スペクトルアナライザSAUは、順次切り換えられ、入力される光信号を解析する作業と並列的に解析結果のデータを出力し、スペクトルアナライザコントローラSAU CNTで処理を受け、不図示の制御線によって、ス
ペクトルの状態が各所で最適になるように制御信号が伝送される。あるいは、オペレータが出向き、スペクトルの様子を直接モニタすることができるようにも構成される。
ーが解析される。光増幅部PWA2による光信号の増幅は、OADM装置全体を通過することによるロスを補償するためのものである。
チューナブルフィルタモジュールTFMでドロップされた光信号は、トリビュータリ局の波長分波器で各波長に分波される。同図の場合、波長λ1〜λ32までの32波に分波されている。これらの各波長の光信号は、既存光ネットワークの光電気変換部OEで受信され電気信号に変換された後、当該ネットワーク用の信号、例えば、1波光ネットワークの場合には、そのネットワークで使われている波長の光信号に変換され、伝送される。一方、既存光ネットワーク等の信号出力部では、電気光変換部EOで電気信号が図5でドロップされた光信号の波長λ1〜λ32に変換されて、送出される。これらの光信号は、アッテネータで相対的レベル調整が行われ、合波器で合波されて、図5のOADM装置にアド光信号として送出される。
図7の構成は、基本的に図5の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ロップする光信号の波長を変えることは強く望まれることである。なお、波長選択フィルタとしてのトリビュータリ局のAOTFは、略記されているチューナブルフィルタコントローラTFCによって制御される。同図の場合には、AOTFが2つしか設けられていないが、ドロップ光信号として4波を使用する場合には、AOTFを4つ使用する。
アド光信号送信部は、レーザバンクと光変調部及び不図示の電気ADM装置(E ADM)からなっている。送信すべきデータは電気ADM装置から電気信号として送信されてきて、レーザバンクからの光を変調する駆動信号として使用される。
イオード制御部LDCに送られ、レーザダイオードを制御するのに使用される。同図に示されるように、スペクトルアナライザユニットSAUL及びレーザダイオード制御部LDCも冗長化されている。
号を変調し、出力する。変調された光信号は1×2カプラで分岐され、一方がコントローラで検出され、所望の変調が行われているか否かが確かめられる。この検出の結果は、電気増幅器にフィードバックされ、変調器Modが安定して動作するように調整される。
図9の場合、伝送路が現用と予備に冗長化されている様子が描かれている。後に説明するように、伝送路の冗長化にも種類があり、UPSR(uni-directional path switch ring)や2ファイバ、4ファイバのBLSR(bi-directional line switch ring)等の構成がある。同図の場合、4ファイバBLSRを前提にしており、伝送路(PB)と記載されているのは、4ファイバのBLSRの場合の反対方向の伝送路のOADM装置に設けられるLBスイッチへの伝送ケーブルを示し、伝送路(P)と記載されているのは4ファイバBLSRの場合の反対方向の伝送路のOADM装置に設けられる光1+1プロテクションスイッチ(1+1SW)への光信号伝送ケーブルを示している。これらは、伝送路及びOADM装置の冗長化の為に設けられており、システムの冗長化については、後述す
る。
受信側では、OADM装置からドロップされ、分岐された光信号の数だけ受信器TRB#1〜#8(1)が設けられる。受信器TRB#1のみ内部構成が示されているので、これについて説明する。他の受信器TRB#2〜#8(1)も同様の構成である。
一方、送信側では、不図示のレーザバンクLDBKから変調に使うための光が送信されてくる。この光は、送信器#1〜#8(2)のカプラ部CPL5に入力される。入力すると、先ず、カプラ部CPL5がちゃんと接続されているか否かをモニタするための光モニタを通過し、次に、1×8カプラで8つの光に分岐され、光アンプAMP#1〜#4によって増幅される。このうち、アド光信号を生成するために使用されるのは、4つのみであり、他の4つは、受信側のトランスポンダに光信号の波長変換用光として送られる。
図11の構成は、図9の構成とほとんど同じなので、概略説明する。なお、同図の場合には、アド側に結線がなされていないが、省略されているだけであって、実際には、トリビュータリ局のアド光信号送信側が接続されるべきものである。
く、ここで、出力ポートが1つ多いカプラを使っているのは、合波された光信号の状態をモニタしようとするときのための便宜を考えてのことである。従って、必ずしも2×2カプラや2×8カプラを使用しなければならないことはない。
受信部TRB#1は、トリビュータリ局の次段に接続するネットワークが単波長ネットワークの場合の構成である。OADM装置からドロップされてきたドロップ光信号は、光アンプAMPで増幅された後、カプラ部CPL2の1×4カプラで4つに分岐される。ここで、分岐する数が4であるのは、OADM装置でドロップする波長の数が4であるとしているからである。1×4カプラで分岐された光信号は、それぞれに設けられているAOTFに送られ、それぞれの波長の光信号が選択される。各波長λ1〜λ4の光信号が選択されると、これらは、そのまま単波長ネットワークにそのまま送信される。なお、単波長ネットワークがサポートする光信号の波長がドロップされた光信号の波長でないときには、単波長ネットワークに接続する前段に波長変換を行うトランスポンダを設けて、サポートされている波長で光信号を送信するようにする。
次段の波長多重ネットワークがサポートしていない場合には、トランスポンダを介して、波長を変換して接続するようにする。
任意波長型のOADMシステムを構築するためには、任意の波長の光信号をドロップできるだけではなく、対応する任意の波長の光信号をアドできなくてはならない。そのためには、トリビュータリ局側で任意の波長の光信号を生成できなくてはならないので、波長を任意に変えることのできる光源が必要である。しかし、現在光源として広く使われているレーザダイオードは、波長を変えることが難しい。というのも、もともとレーザというのは、発光媒体を反射鏡で挟んで、反射鏡間で光を往復させる間に強度の強い光を放出するという構成をとっており、発振波長はこの発光媒体の特性と、反射鏡間の光学的距離に依存する。特に、同じレーザで異なる波長を発振させようとする場合には、反射鏡間の光学的距離を変えなくてはならないが、この方法があまりないというのが現状である。現状
考えられる光学的距離の変更の仕方は、反射鏡の位置を機械的に移動させるか、温度を上下して、発光媒体の屈折率を変化させるというぐらいである。反射鏡を機械的に動かすのは、レーザが可動部を有することになるので、反射鏡の位置が狂いやすく、安定したレーザ発振を行うことができない。また、温度を上下して波長を変化させる場合には、レーザの構成に可動部がないので、安定した発振はできるが、温度上昇などによる波長の変化が小さいので、波長多重システムのグリッド全体をカバーすることはできない。
なお、図にはAOTFが1つしか記載されていないが、前述したようなAOTFを2つ用いる場合も同様である。
スルーする場合には、AOTF140には、32波の波長以外の場所に選択波長を設定するようなRF信号をRF信号発振器141で生成して、印加するようにする。RF信号は光信号は選択しないが、32個の波長を選択するような32個の周波数からなるRF信号が印加される。これは、図14のとき、AOTF140に32波分のRF信号が印加されていたので、AOTF140の特性をあまり大きく変えないようにするため、わざと32個の周波数のRF信号を印加しているのである。
なお、同図では、波長がλ1〜λ32に行くに従ってパワーが大きくなる、いわゆる、チルトが起きている場合のみを示しているが、各波長のパワーが全くバラバラでも同じ作用を得ることができる。
図17は、OADM装置でドロップを行う場合の各AOTFの制御方法を説明する図である。
OADM装置のAOTF180からドロップされた光信号は光カプラ181でドロップされた波長数分(同図では4波)に分岐され、AOTF182で各波長が選択される。しかし、温度変化やRF信号の周波数のずれなどにより、ドロップされた光信号の波長とAOTF182の選択波長とがずれることがある。従って、AOTF182で選択された光信号を監視し、光信号の波長とAOTF182の選択波長とを一致させる必要がある。そこで、AOTF182の後段に例えば、10:1カプラ183を設け、大半を光受信器で受信すると共に、一部をフォトダイオードPD185でパワーを検出して、その結果をトラッキング回路186に送るようにする。トラッキング回路186では、AOTF182に印加するRF信号の周波数を僅かに変えて、あるいは、AOTF182に印加するRF
信号のベースの周波数に低周波成分を重畳し、PD185で受信される光信号のパワーの変化を検出し、各PD185で受信する光信号のパワーが最も大きくなるように制御する。これは、RF信号の周波数を大きいほうと小さいほうに振るように僅かにずらしたとき、周波数の大きいほうに振ったときと小さいほうに振ったときの両方でPD185で受信する光信号のパワーが小さくなれば、中心の周波数のとき光信号の受信パワーが最大であることを示す。トラッキング回路186は、このような状態を検出するようにRF信号を調整して、トラッキングを行う。
同図で、図18と同じ番号のついているものは同じものなので詳しい説明を省略する。
が出力される。
トリビュータリ局のアド光信号生成側では、LDバンク202から出力された光が、光カプラ201によって分岐され、AOTF200によって波長選択されるが、この波長選択も適切に行われているか否かを監視し、AOTF200を制御するために、光カプラ199で光を分岐し、PD198で受光して結果をトラッキング回路203に入力する。トラッキング回路203はOADM装置制御CPU193と情報を交換しながら、図18で説明した処理と同様の処理により、AOTF200をトラッキングする。光カプラ199から出力された光は、光変調器197によって変調され、次段で増幅された後、AOTF196で波長選択を受ける。このAOTF196は、AOTF200と同じ選択波長を有する必要があるので、トラッキング回路203が得た情報をOADM装置制御CPU193が取得し、直接AOTF196に印加されるRF信号を制御する。これにより
、AOTF196とAOTF200は同じ波長選択特性を有することになり、同じ波長の光信号を適切に選択することができる。AOTF196を通過した光信号は、アド光信号として光カプラ195で合波され、途中分散補償ファイバで分散補償されて、AOTF180をスルーした光信号と光カプラ190で合波される。
時間を長引かせ効率的でない。そこで、1×4光スイッチ204を、光スペクトルモニタ192が光信号のスペクトル解析が終わったら、次の光信号に切り替えるように制御する。
AOTFに突然RF信号を印加すると、対応する光信号が突然選択され、出力される。ところで、AOTFはロスが大きいので、通常AOTFの後段に光アンプが挿入される。この構成において、AOTFが突然光信号を選択し、光アンプに急に強度の大きい光が入力されると、光サージ現象が起きてしまう。これを防ぐためには、光アンプに入力される光が50〜60msの時間をかけて立ち上がる必要がある。そこで、RF信号のパワーを50〜60msかけて徐々にいっぱいのパワーまで上げるようにする。このようにすれば、AOTFで選択される光のパワーはRF信号のパワーに一対一に対応するので、光も50〜60msかけて立ち上がるようになる。RF信号の立上げ方としては、アナログ的に滑らかに上昇させる方法もあるが、デジタル制御することを考え、50〜60msをn(nは自然数)ステップに分けてRF信号を上昇させるようにする。nは、設計時に回路をできるだけ簡単化しながら最適な効果が得られるように設定されるべきものである。
即ち、OADMの初期導入時には、アドするチャネル(波長)及びドロップするチャネル(波長)を固定しておき、チャネル固定型のOADMとして運用する。この場合、AOTF10に印加するRF信号周波数f1、f2、・・・fnを固定することによって実現できる。アド/ドロップするチャネルが固定であるため原理的にはRF信号周波数を変化する必要がなく、制御が容易である。
AOTFは、ニオブ酸リチウムの基板に同図太線のように光導波路を形成し、導波路の交叉する部分に偏光ビームスプリッタPBSを設けている。RF信号は、IDT(inter digital transducer)と呼ばれる、櫛を交互にかみ合わせたような電極に印加される。IDTに所定の周波数のRF信号が印加されると、弾性表面波(SAW)が発生し、基板の表面を伝播する。このSAWが伝播することによる影響は、基板内部の光導波路にもおよび、屈折率を周期的に変化させて、基板内部に薄い波長板のような構造を形成する。SAWガイドは、基板表面に貼り付けられた金属膜であり、SAWはこのガイドに沿って進行する。
同図には、ドロップポートの波長選択特性あるいは透過特性を示している。同図に示されるように、サイドローブが多く形成され、半値幅(FWHM)も0.65nmとなっている。従って、図21の構成では、ITU−T G.692で規定される0.8nm間隔のグリッドに配置される波長をクロストークを少なくして、選択するのは困難である。
1段のAOTFの半値幅が0.65nmであるものを3段カスケードに接続すると、波長選択特性の幅が広がっているのが同図(a)からわかる。同図(a)を拡大したものが同図(b)であり、半値幅が0.39nmとなっていることが分かる。これによれば、0.8nm間隔のグリッドに配置されている光信号を選択することが精度良くできるようになると共に、サイドローブの位置を調整することによって、クロストークをよくすることができる。
AOTFは温度に敏感であり、1℃温度が上がると選択波長が0.73nmずれてしまう。WDMシステムにおいては、0.8nm間隔で隣のチャネルの光信号が配置されていることを考えると、AOTFは温度が1℃上がっただけで、隣のグリッドの波長を選択してしまうような特性を有している。従って、AOTFをWDMシステムのOADM装置に使用する場合には、温度変化に対するフィードバックをRF信号あるいは温度制御装置にかける必要がある。温度制御装置を設けてAOTFの温度を一定に保とうとしても、ペルチェ素子等をAOTFの表面以外に設けてしまえば、温度勾配が生じるために表面の温度を正確に一定にすることは難しい。また、直接表面の温度を制御することも考えられるが、構造上ペルチェ素子等温度を上下する素子をAOTFの表面に設けることは難しい。また、温度センサもAOTFの表面の温度を正確に測らなければならないので、従来の温度センサでは、その設置方法も難しい。しかし、SAWがAOTFの表面を伝播するものであって、AOTFの表面の温度に一番影響を受けることから表面の温度を何らかの方法で正確に検出し、表面の温度に対応した適切なフィードバックをかける必要がある。
同図によれば、IDTの周期が20μm、対数が200本の場合、20℃〜70℃の広い範囲で、周波数の変化がほぼ直線となっていることが分かる。同図によれば、共振器の温度係数は、−14.1kHz/℃である。共振器の周波数は電気回路で検出すれば良いが、通常の共振器の共振周波数を180MHzとして、1秒ゲートを使用して共振器の共振周波数を計測したとすると、1万分の1の精度で温度を測定できることになる。
図26、27において、AOTFによる選択波長は4つとし、3段構成のAOTFの各段に、同じ周波数成分を持つSAWを発生させて、波長選択させる場合を前提としている。AOTFに生成されるSAWは理想的な正弦波ではないので、揺らぎが生じる。従って、周波数成分にサイドローブが生じ、これにより、選択される波長にクロストークを生じる。AOTFで選択する波長が互いに離れている場合には、サイドローブが非常に小さくなるので、クロストークの発生は無視できる程度となるが、互いに近接している場合には、クロストークにより、出力される光信号のパワーがビートを生じてしまう。また、AOTFのSAWは定在波とはなっておらず、進行波としてAOTF上を進行しているので、光信号にドップラー効果による波長シフトを生じる。そこで、本実施形態では、AOTFに印加するRF信号の位相を制御して、ビート等を打ち消すようにする。
同図(a)に示されるように、本実施形態では、3段構成のAOTFで4つのチャネルを選択する場合、それぞれを選択するためのSAWの位相を周期的に変えてやる。このように、SAWの位相制御を行った場合の波長選択特性を示したのが、同図(b)である。(1) 〜(4) に示されるように、波長選択特性の時間経過による揺らぎが抑圧されているのが分かる。ここで図26と同様に(1) と(3) は波長選択特性を縦軸を線形スケールに採って示したものであり、(2) と(4)は、時間経過による変化を重ね書きし、波長選択特性の縦軸をデシベルスケールで示したものである。
AOTF駆動回路を形成するに当たり、RF信号の発振周波数に対応する固定発振周波数の発振器を必要とするだけ用意しておき、これらの発振RF信号を適宜選択してAOTFに加えることにより、AOTFを駆動する方法が1つの駆動回路構成方法である。
図28の場合には、どのような波長の光信号をもドロップすることができるように、各チャネル用の発振器を全て用意していたので、ドロップする光信号の波長が、対応しない発振器は、設けられているにも関わらず、使用されない状態となってしまう。つまり、無駄な発振器を用意していることになる。
WDM伝送システムに適用する光アンプとしては、1.5μm帯に広い利得帯域を持つエルビウムドープファイバアンプ(EDFA)が実用段階にある。しかし、現在世界的に最も普及している既設の1.3μm帯零分散シングルモードファイバ(SMF)伝送路上で1.5μm帯信号の高速伝送を行う場合、あるいは使用波長帯域で分散値が零でないnon-zero-dispersion shifted fiber (NZ−DSF)伝送路を用いる場合、伝送路の波長分散特性あるいは分散特性と光ファイバ中で発生する非線形効果の相互作用で伝送波形が歪む。WDM伝送システムで分散特性との相互作用で波形劣化を引き起こす非線形効果は、伝送波長が1波長の場合にでも発生する自己位相変調効果(SPM)と多波長の場合に発生する相互位相変調効果(XPM)の2つである。SPM、XPM共、伝送光信号に波長チャープを起こさせるものである。
OADMシステムは、同図(a)に示されるように、送信部と受信部の間を伝送路で結び、伝送路中に、光アンプや分散補償手段、OADMノードが接続された構成となっている。送信部は、各電気信号を波長λ1〜λnまでの光信号に変換するE/O装置が設けられ、これらによって生成された光信号がマルチプレクサMUXによって波長多重され送出される。波長多重された光信号は光アンプで増幅され、分散補償手段によって分散が補償されてから再び光アンプで増幅されて、伝送路に送出される。伝送路の分散量を16ps/nm/kmで、80kmで(光アンプ間やOADM装置間等ノード間の伝送路のことをスパンと呼ぶ)、4スパン(送信局と受信局の間にノードが3つ入っている構成を示す。同図の場合、ノードとして2つの光アンプと分散補償手段の組み合わせ2つとOADMノ
ードが1つ入れられている。)の場合、送信部の分散補償手段の補償量は、例えば、−700ps/nmである。また、途中に入れられるノードとしての分散補償手段の分散補償量は例えば−1200ps/nmである。受信部は、光アンプに挟まれた分散補償手段と、波長多重された光信号を分波するデマルチプレクサDMUXと、分波された波長の光信号を電気信号に変換するO/E装置とからなっている。ここで、受信部の分散補償手段の補償量は例えば−1200ps/nmである。このとき、受信部でのトレランスは±200ps/nmとなる。
同図(b)は、分散補償手段を構成する場合の光アンプとの組み合わせの変形例を示した図である。
伝送されてきた光信号は、増幅されないまま分散補償手段に入力され、分散が補償されてから、光アンプで増幅される。この場合は、分散補償手段のロスが小さいので、分散補償手段を通過した後の光信号のレベルがあまり小さくなっていないので、後から光アンプで増幅してもSN比をあまり悪くすることない。
この場合には、光アンプで光信号を増幅してから分散補償手段に入力している。光アンプで光信号は非常にパワーの大きい信号となるが、分散補償手段が非線形効果をあまり示さないので、非線形効果による波形劣化を招く恐れがほとんどない。従って、先に光アンプを設けることが可能である。このとき、分散補償手段のロスが大きくても先に光アンプで増幅しているので、分散補償器を通過した後でも十分なSN比を維持することができる。
OADM装置では、ドロップされる光信号に対しては、図30の送信部から受信部に送信される光信号と同様に分散補償を受けられるように分散補償器を配置し、トリビュータリ局に送信するようにする。一方、アドされる光信号に対しては、やはり、トリビュータリ局からOADM装置を通って受信部に送信される光信号は、図30の送信部から受信部に送信される光信号と同様の分散補償が受けられるように構成する。
は、アドポート側の分散補償手段によって、図30の送信部でうける補償に対応する分散補償を受けてOADM装置でアドされることになる。アドされた後は、他の光信号と同じように分散補償されるので、トリビュータリ局からアドされる光信号も、受信側に送信されるときには、図30の送信部から受信部にスルーして送信される光信号と同様の分散補償を受けて伝送される。
OADM装置の中には、光信号をドロップするためのAOTF等の分岐回路と、光信号をアドするための光カプラ、AOTF、あるいは合波器等の挿入回路とが設けられている、同図(a)で述べたように、アド・ドロップされる光信号も、図30の送信部から受信部にスルーする光信号と同じように分散補償をするために、OADM装置の前段には、補償量−1200ps/nmの分散補償手段が設けられており、アド側には、−700ps/nmの分散補償手段が設けられている。同図(b)の構成は、AOTFをドロップ専用に使用し、アドは光カプラ等で行うという構成をしており、図5〜図12に示したOADM装置の具体的構成に対応している。
送信部、受信部及びOADM装置のアド側、ドロップ側は、伝送路の経時劣化や破損回復による割入れ等により補償量を調整できることが好ましい。そこで、分散補償手段を補償量の可変な構成とすることが有力である。
入力した光信号は1×n光スイッチで光路が決定され、1〜nのいずれかの分散補償手段に入力される。出力側の1×nスイッチは、光信号が入力された分散補償手段からの光信号を通過させるように光路をスイッチングし、光信号を出力させる。
図34は、光スイッチまたは、光カプラ340を使用した例であり、補償量が同じ、あるいは、異なる分散補償ファイバ等の分散補償手段を直列に接続し、分散補償手段を複数通過させることにより、光信号の分散補償を最適化してやろうというものである。入力した光信号は、分散補償手段を通過するが、分散補償手段の後段に設けられた光スイッチ341により、光路が変えられ、光スイッチまたは光カプラ340へと送られ、出力される。どの光スイッチで光路が切りかえられるかにより、通過する分散補償手段の数が異なるので、補償される分散の量も異なってくる。
図38は、10Gbpsで、8波多重した場合において、80kmを4スパン伝送したときの波形劣化を示している。伝送路(シングルモードファイバ;SMF)への入力光パワーは1チャネル当たり平均で+10dBm、送信局側でαパラメータ=−1のプリチャープを行っており、送信局では分散補償ファイバを使用せず、中継器と受信局で同じ大きさの分散補償量を持つ分散補償ファイバで分散補償している。
図39は、図38の条件において、送信局で受信局と同じ量の分散補償をしており、中継器は送信局や受信局の分散補償量の2倍の分散を行っている。また、送信局では、送信局でαパラメータ=+1のプリチャープを行っている。
図40は、位相マージンが70%以上である場合の分散トレランスを示した図である。
ず同じ伝送特性で光信号を伝送することができることを示している。これは、光信号の分岐、挿入や修復時の割入れ等によって、伝送路のスパン長が変わってしまったり、伝送路劣化により伝送路の長さは同じでも光信号の感じる光路長が長くなってしまったりした場合にもインラインアンプの分散補償量を変えずに済む許容量が大きいということであり、実際のシステムを構築する上で有利になる。
図41は、2ファイバBLSRのOADMノードの構成を示した図である。
4ファイバBLSRにおいては、波長Add/Drop部も2重化されており、西側から東側へ向かう回線には、現用の波長Add/Drop部423と予備の波長Add/Drop部424が設けられ、東側から西側へ向かう回線には、現用の波長Add/Drop部431と予備の波長Add/Drop部432が設けられている。また、4ファイバBLSRにおいては、伝送路も現用と予備が設けられており、例えば、32波のチャネルを現用と予備に分ける必要はなく、32波すべてを現用として使用することができる。
図46のノードの西側のケーブルがすべて切断などにより使用できなくなった場合には、このノードで折り返し転送が行われる。東側の現用回線から入力した光信号は、そのまま現用の波長Add/Drop部431に入力される。現用の波長Add/Drop部431から出力された光信号は、光1+1プロテクションスイッチを介して光ループバックスイッチ428に入力されるが、西側へは送信されず、光ループバックスイッチ421へ転送され、予備回線を使って東側へ送信される。一方、東側の予備回線から入力された光信号は、西側のケーブル切断等により、光ループバックスイッチ435によって、光ループバックスイッチ426に転送される。光ループバックスイッチ426は、転送されてきた光信号を光1+1プロテクションスイッチ425を介して現用の波長Add/Drop部423に入力する。この光信号が現用の波長Add/Drop部423から出力されると、光1+1プロテクションスイッチ422、光ループバックスイッチ420を介して東側へ現用回線を使って送信される。
東側のケーブルがすべて使えなくなった場合は、上記説明と同様であって、ただし、光ループバックスイッチ428の動作を光ループバックスイッチ420が、光ループバックスイッチ435と426の動作を光ループバックスイッチ427と434が行う。
4ファイバBLSRでは、現用の波長Add/Drop部の故障と伝送路の切断が同時に起きても対応することができる。例えば、図49に示すように、現用の波長Add/Drop部423が故障し、西側へ向かう現用回線が同時に切断されたとする。
同図の構成では、現用回線の東側から入力した光信号は、BD−WDMカプラ440で分岐され、光ループバックスイッチ442を介して現用波長Add/Drop部のうち、波長λ17〜λ32を扱う(波長多重数を32と仮定している)装置444に入力する。ここで、BD−WDMカプラとは、Bi-Directional−WDMカプラという意味である。装置444から出力された光信号は光ループバックスイッチ446を介してBD−WDMカプラ447に入力され、現用回線を使用して西側に送出される。一方、現用回線を介して西側から入力した波長λ1〜λ16の光信号は、光ループバックスイッチ445を介して現用の波長Add/Drop部の内、波長λ1〜λ16を扱う装置443に入力される。装置443から出力される光信号は、光ループバックスイッチ441を介してBD−WD
Mカプラ440で西向きの光信号と合波されて現用回線を東向きに伝送される。
OADMノードは光1+1プロテクションスイッチによって冗長化がなされているが、光1+1プロテクションスイッチが故障した場合には、冗長化が機能しなくなるので、光1+1プロテクションスイッチそのものも冗長化しておくのが好ましい。
同図(a)に示されるように、光伝送路には、光アンプ470−1〜470−4が設けられ、これら光アンプ470−1〜470−4を所定数中継した後再生器471で光信号の再生を行う。
内に、再生器471を使って光信号の再生を行わなくてはならない。再生器471は、受信した波長多重された光信号を各波長に分波し、各波長毎に光受信器ORで光受信し、3R処理を行って電気信号を生成し、この電気信号で光送信器OSで光信号に変換して送出する。各波長毎に再生された光信号は互いに合波されて波長多重光信号として伝送路に再び送出される。
11、12 8×1カプラ
15、20、21、30、34、40、45、136、137 光アンプ
16、50、197 (光)変調器
17 電気ADM
18 8×8カプラ
19、139 レーザダイオード
33、35、36、41、44、46、47、142、181、190、191、194、195、199、201 光カプラ
37、48、49 波長選択フィルタ(AOTF)
60〜63 1×2スイッチ
130、202 レーザバンク
131 分配器
132 チューナブルフィルタ
133、192 (光)スペクトルモニタ
135 外部変調器
138 合波器
141 RF信号発振器
144、184 光受信器
183 10:1光カプラ
185、198 フォトダイオード(PD)
186、203 トラッキング回路
193 OADM装置制御CPU
204 1×4光スイッチ
240 発振回路
241 周波数カウンタ
242 駆動回路
340、361 光スイッチまたは光カプラ
341、350、360、371 光スイッチ
362、370 光カプラ
410、414、415、419 1×2カプラ
411、413、416、418、420、421、426、427、428、429、434、435、441、442、445、446、449、450、453、454 光ループバックスイッチ
412、417 OADM装置
422、425、430、433 光1+1プロテクションスイッチ
423、431、443、444 OADM装置(現用)
424、432、451、452 OADM装置(予備)
440、447、448、455 BD−WDMカプラ
460、461、466、467 2×1カプラ
462〜465 ゲートスイッチ
470−1〜470−4 光アンプ
471 再生器
Claims (14)
- 伝送路から光信号を分岐、あるいは伝送路へ光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、該光伝送装置に挿入すべき光信号を送信する端局とからなる光ネットワークにおいて、
該端局の受信側の1波選択用AOTFに所定のRF周波数を印加し、該1波選択用AOTFが安定化したことを確認した後に、該光伝送装置の分岐・挿入用AOTFに所定のRF周波数を印加して所定の光信号を分岐し、光スペクトルモニタで所定の光信号が分岐されたことを確認した後、該端局の1波挿入用AOTFに所定のRF周波数を印加し、1波挿入用AOTFの動作が安定し、且つ、光スペクトルモニタで監視した挿入すべき光信号が所定の光波長と光パワーになるように制御した後に、該端局の光送信器を駆動するシーケンス処理を有することを特徴とする光伝送システム。 - 該光伝送装置では、光信号を分岐、挿入するかしないかに関わらず、スルーさせるとき以外は常にAOTFにRF信号を印加して光信号を分岐しておき、該端局では、1波分岐用AOTFにRF信号を印加しないことで、伝送路中のASEを削減し、パスなし状態を作り出すことを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
- 各波長の光信号間にレベル差が発生している場合は、該光伝送装置では、光信号をスルーさせるときに分岐・挿入用AOTFに印加する各RF信号に微弱なパワー差を付けてレベル差分を分岐し、該端局では、1波分岐用AOTFはRF信号を印加しないことで、分岐された光信号を受信しないことにより、伝送路や光増幅中継器、光デバイスで生じた各波長間のレベル差を補正することを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
- 前記光伝送装置では、光信号を分岐、挿入するかしないか、及び、波長間レベル差補償するしないに関わらず、分岐・挿入用AOTFに印加するRF信号のトータルパワーを一定にするために、RF信号の印加が必要ないスルー状態の場合でも、運用中の光信号の波長帯域から十分外れた場所でRF信号を印加しつづけることを特徴とする請求項3に記載の光伝送システム。
- RF信号をオンする際に、伝送路中に設けられる光増幅器で急激な光サージを発生させないためにRF信号を所定のパワーまで段階的に立ち上げていくRF発振器を備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。
- RF信号制御回路内にROMを持ち、分岐時に前記光伝送装置内のAOTFに印加するRF信号のデータ、スルー時のRF信号データなど複数のRF信号の印加状態を蓄積しておき、ROMのデータを用いてRF発振器の設定値を変更することで、瞬時に所定のRF周波数とパワーを印加することが可能な構成を持ったことを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
- WDM光通信システムにおいて、分岐及び挿入すべき光信号を分岐・挿入する光伝送装置から分岐した光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局であって、
所定の波長の光信号を、所望の数だけ合波し、挿入すべき光信号として前記光伝送装置へ伝送する光合波器を備えることを特徴とする光端局。 - 前記光合波器の後段に分散補償器を備え、伝送路の分散を最適に補償することを特徴とする請求項7に記載の光端局。
- 伝送に用いるすべての信号波長に対応する複数の光源を備え、該複数の光源の出力光を合波する合波器と、
該合波器による損失を補償する光増幅器と、
伝送に用いる最大の信号波長数を最大とする所望の数まで光を分波する分波器と、
該分波器により分波されたそれぞれの光について、所定の光波長を選択する光可変フィルタと、
該選択された光に変調信号を印加することで任意数任意波長の光信号を生成し、前記光伝送装置に挿入すべき光信号として伝送する手段と、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の光端局。 - 伝送路から伝送されてきた波長多重光信号のうち、所定の波長の光信号を分岐し、対応する波長の光信号を挿入する光伝送装置と、該光伝送装置から分岐された光信号を受信し、挿入すべき光信号を該光伝送装置に伝送する光端局とからなる光伝送システムにおいて、
該光伝送装置で分岐された光信号を必要に応じて増幅する光増幅器と、
該光信号を所望の数までパワー分岐する光分波器と、
該光分波器の出力のそれぞれに光フィルタとを備え、
前記光端局は所定の光波長の信号を選択して受信することを特徴とする光伝送システム。 - 前記分波器の出力のそれぞれに備える光フィルタを、選択波長を可変とすることのできる可変光フィルタとし、前記光端局で任意の波長の光信号を選択して受信することを特徴とする請求項10に記載の光伝送システム。
- 分波器の出力に備える可変光フィルタとして、1個のAOTF、もしくは該AOTFを複数段にカスケード接続したものを使用したことを特徴とする請求項11に記載の光伝送システム。
- 前記光伝送装置において、伝送路への出力ポートにモニタ用の分岐ポートを設け、光信号の有無・波長・パワーを監視すると同時に、所望の波長の光信号を分岐するための波長選択フィルタへの制御信号の印加パワーを調整し、及び、光端局での挿入すべき光信号を増幅する光増幅器の出力パワーを調整する制御手段を有し、
前記制御手段は、モニタしている光信号の内の最小の信号パワーを有する波長の光信号のパワーに他の波長の光信号のパワーを一致させるように制御することによりそれぞれの光信号の伝送路出力パワーをほぼ一定に保つことを特徴とする請求項10に記載の光伝送システム。 - 表面弾性波の作用を使って所望の波長の光信号を波長多重光信号の中から選択分岐、あるいは選択挿入するAOTFにおいて、
該AOTFの形成されている基板の表面であって、AOTFの近傍に共振器を形成し、
該共振器の共振周波数の変化を検出することにより、該AOTFの表面温度を計測し、該計測結果に基づいてRF信号を制御して、該AOTFの動作を安定化させることを特徴とするAOTF制御装置。
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