JP2005051596A - 光伝送方法及び光送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設計波長数より少ない信号波長数でも良好な伝送特性を実現し、インサービスのアップグレードを容易にする。
【解決手段】 波長分割多重用に設計された光伝送路の伝送波長帯を複数のサブバンド（１〜９）に区分する。サブバンドを伝送単位として、信号光又はＡＳＥダミー光を伝送する。光伝送路の設計上の利得プロファイルを満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光伝送方法及び光送信装置に関し、より具体的にはインサービスアップグレードを容易にする光伝送方法及び光送信装置に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システムでは、初期実装コストを低減するために、設計信号波長の全てを使用せずに、数信号波長を実装する。但し、光中継器はフル実装に合わせて設計されたものが実装される。フル実装で最適な入出力特性が得られる光伝送路に数信号波長を入力すると、各信号波長の信号光は、光伝送路の非線形効果により劣化し、本来の伝送特性を得られない。

インサービスでアップグレードを可能にする方法として、信号波長以外にＣＷ（連続）ダミーレーザ光を導入する構成が提案された（特許文献１及びこれに対応する特許文献２参照）。この従来構成では、所定数の信号波長おきに、これらを置換する複数のＣＷダミーレーザ光を予め挿入しておき、信号波長数の増加に伴い、ＣＷダミーレーザ光のパワーを低減し、ＣＷダミーレーザ光の数を減らす（図５参照）。
特開２００３−１６９０３７公報 米国特許出願公開２００３／０１１３１１７公報

特許文献１，２に記載されるように、複数の信号波長をスペクトル線幅の狭い１つのＣＷダミーレーザ光で代替する構成では、実際上、フル実装時の利得プロファイルを再現できない。この結果、信号波長を増設した際に、光伝送路の利得プロファイルが大きく変動し、既存信号波長のチャネルパワーと受信ＳＮＲ（信号対雑音比）が大きく変動する。増設直後に信号伝送が不安定化するだけでなく、細かな調整が必要になる。

数信号波長当たり１つのＣＷダミーレーザ光を割り合てるので、そのＣＷダミーレーザ光の光パワーが非常に大きくなる。その結果、ＣＷダミーレーザ光による光伝送路の非線形効果が信号光にもたらす影響も無視できない。また、ＣＷレーザ光をダミー光とするので、ダミーレーザ光の偏波が、信号光の伝送特性に影響する。

インサービスでのアップグレードを可能にするには、増設信号を挿入した際の、利得プロファイルの変動、並びに、既存信号のチャネルパワー及び受信ＳＮＲの変動を抑える必要がある。

本発明は、設計数より少ない信号波長を使用する場合でも、良好な伝送特性と設計上の利得プロファイルに近似した利得プロファイルを実現可能な光伝送方法及び光送信装置を提示することを目的とする。

本発明はまた、インサービスアップグレードが容易な光伝送方法及び光送信装置を提示することを目的とする。

本発明はまた、アップグレードの際の利得プロファイルの変動、並びに、既存信号のチャネルパワー及び受信ＳＮＲの変動が抑制できる光伝送方法及び光送信装置を提示することを目的とする。

本発明に係る光伝送方法は、波長分割多重用に設計された光伝送路の伝送波長帯を複数のサブバンドに区分し、当該サブバンドを伝送単位として信号光又はＡＳＥダミー光を伝送する光伝送方法であって、当該光伝送路の設計上の利得プロファイルを実質的に満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光が割り当てられることを特徴とする。

本発明に係る光送信装置は、波長分割多重用に設計された光伝送路に信号光を出力する光送信装置であって、互いに異なる信号波長の複数の信号光を出力する信号光生成装置と、互いに異なるダミー波長の複数のＡＳＥダミー光を発生するＡＳＥダミー光生成装置と、当該信号光生成装置の出力光と当該ＡＳＥダミー光生成装置の出力光を合波する光合波器とを具備する。当該光伝送路の伝送波長帯が複数のサブバンドに区分される。そのサブバンドを伝送単位として当該信号光又は１つのダミー波長の当該ＡＳＥダミー光を割り当てられる。そして、当該光伝送路の設計上の利得プロファイルを実質的に満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光が割り当てられる

好ましくは、１つおきのサブバンドであって、信号光が割り当てられないサブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる。

好ましくは、信号光が割り当てられない全サブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる。

本発明によれば、光伝送路の伝送波長帯を複数のサブバンドに区分し、光伝送路の設計上の利得プロファイルを実質的に満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光が割り当てられるので、設計上の波長数よりも少ない信号光を伝送する場合でも、設計上の伝送特性又はこれに近似した伝送特性を実現できる。

ＡＳＥダミー光を使用するので、少ない光源で、光伝送路の設計上の利得プロファイル、即ちフル実装時の利得プロファイルに近似した利得プロファイルを実現でき、終局的には受信ＳＮＲを、全信号波長を使用したときのそれとほぼ等しくできる。未実装信号波長の代わりにＡＳＥダミー光を実装することで信号波長の非線形ペナルティが軽減される。これらにより、設計数より少ない信号波長を使用する場合でも、設計上の良好な伝送特性を実現しやすい。

また、信号波長を増設する際には、サブバンド単位で信号光の挿入と近くのサブバンドのＡＳＥダミー光のパワー調節を行う。この操作は既存信号チャネルへの影響が少ないので、既存信号チャネルの光パワー変動及び受信ＳＮＲの変動を抑制できる。この結果、インサービスでの信号波長の増設が可能になり、実際の作業も容易になる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例である光送信装置の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、フル実装状態での伝送波長帯（設計仕様の伝送波長帯）を一定波長幅の複数のサブバンドに分け、サブバンド単位で信号光又はＡＳＥダミー光を配置する。

本実施例の光送信装置１０は、信号光生成／合波／増幅ユニット１２と、ＡＳＥダミー光生成／合波／増幅ユニット１４と、ユニット１２，１４の出力光を合波する光カップラ１６とからなる。光カップラ１６の出力光が光伝送路１７に出力される。光カップラ１６と光伝送路１７の間に、分散補償ファイバ及び／又は光アンプが配置されることもある。光伝送路１７には、所定間隔で複数の光中継器が配置される。光伝送路１７を伝搬した信号光及びＡＳＥダミー光は光受信装置１８に入力する。

信号光生成／合波／増幅ユニット１２は、それぞれ異なる信号波長λ_１〜λ_ｎの信号光を発生するｎ個の信号光生成装置２０（２０−１〜２０−ｎ）を具備する。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）２２，２４が、所定数の信号光生成装置２０毎設けられ、対応する信号光生成装置の出力光を多重する。光アンプ２６，２８が各アレイ導波路格子２２，２４の出力光を光増幅する。光アンプ２６，２８の出力光が光カップラ１６に印加される。

ＡＳＥダミー光生成／合波／増幅ユニット１４は、それぞれ異なるダミー波長λ_ｄ１〜λ_ｄｍのＡＳＥ光を発生するｍ個のＡＳＥダミー光生成装置３０（３０−１〜３０−ｍ）を具備する。光カップラ３２は、ＡＳＥダミー光生成装置３０−１〜３０−ｍの出力光を合波する。光アンプ３４は、光カップラ３２の出力光を光増幅する。光アンプ３４の出力光が光カップラ１６に印加される。

信号光がレーザ光であり、ダミー光がＡＳＥ光であること、及び、信号光とダミー光とは別々に光パワーを制御できる必要があることから、信号光の生成／合波／増幅とＡＳＥダミー光の生成／合波／増幅を別々のユニット１２，１４で行うのが好ましい。

本実施例におけるＡＳＥダミー光の配置には２つの方法がある。第１の方法では、１つおきのサブバンドにＡＳＥダミー光を配置し、信号波長λ_１〜λ_ｎを１つのサブバンドに集中的に配置する。第２の方法では、信号波長λ_１〜λ_ｎを配置しないサブバンドには全て、ＡＳＥダミー光を配置する。

図２は、光伝送路１７の伝送波長帯を９個のサブバンドに分割した場合の信号波長とＡＳＥダミー光の配置例を示す。横軸は波長サブバンドを示し、縦軸は光強度を示す。図２では、最も短波長のサブバンド１に信号波長λ１〜λｎが配置され、偶数番目のサブバンド２，４，６，８にＡＳＥダミー光が配置されている。これ以外に、信号波長λ_１〜λ_ｎを、サブバンド２〜９の何れかのサブバンドに配置しても良い。信号波長λ_１〜λ_ｎを偶数番目のサブバンドに配置する場合、ＡＳＥダミー光を奇数番目のサブバンド１，３，５，７，９に配置する。図３は、信号波長をサブバンド２に配置した場合の波長配置例を示す。横軸は波長及びサブバンドを示し、縦軸は光強度を示す。

図２及び図３に示すように、ＡＳＥダミー光を１つおきのサブバンドに配置することで、少数のＡＳＥダミー光源を使用しながらも、光伝送路の利得プロファイルを設計上のプロファイルに一致させることが可能になる。

図４は、信号光を配置する１又は複数のサブバンド以外のサブバンドにはＡＳＥダミー光を配置する波長配置例を示す。横軸は波長及びサブバンドを示し、縦軸は光強度を示す。図４では、信号光を最も短波長側のサブバンド１に配置しているが、その他のサブバンド２〜９の何れかに信号光を配置しても良い。このケースでは、サブバンド数より１だけ少ない数のＡＳＥダミー光源が必要になる。図２及び図３の場合よりも多くのＡＳＥダミー光源が必要になるが、ＡＳＥダミー光が図２及び図３の場合よりも密に配置されるので、光伝送路上の利得プロファイルを設計上の利得プロファイルに一致させやすくなる。

図５は、本発明による光送信装置の別の構成の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図５に示す光装置粗給費１０ａでは、ＡＳＥダミー光生成／合波／増幅ユニット１４ａの構成が、図１に示すユニット１４とは異なる。

ＡＳＥダミー光生成／合波／増幅ユニット１４ａもまた、それぞれ異なるダミー波長λ_ｄ１〜λ_ｄｍのＡＳＥダミー光を発生するｍ個のＡＳＥダミー光生成装置４０（４０−１〜４０−ｍ）を具備する。ユニット１４ａでは、所定数のＡＳＥダミー光生成装置４０毎にその出力光を合波する光カップラ４２，４４を設ける。各光カップラ４２，４４の出力光を光アンプ４６，４８で光増幅する。光カップラ５０が、各光アンプ４６，４８の出力光を合波し、光アンプ５２が光カップラ５０の出力光を光増幅する。光アンプ５２の出力光が光カップラ１６に印加される。

ユニット１４ａでは、ユニット１４に比べ、より高いＡＳＥダミー光パワーを得ることができる。

光カップラ４２，４４，５０及び光アンプ４６，４８，５２を省略し、ＡＳＥダミー光生成装置４０−１〜４０−ｍの出力光を直接、光カップラ１６に印加しても良い。

以上の説明では、１つのサブバンドにのみ信号波長を配置したが、当初から複数のサブバンドに信号波長を配置しても良い。また、伝送需要の増大に伴い、信号伝送に使用するサブバンドが増加する。そのとき、全体のパワーバランスを維持しやすいサブバンドに信号波長を割り当てる。例えば、図２及び図３の例では、ＡＳＥダミー光が配置されていない最も長波長側のサブバンドに新たな信号波長を割り当てる。図４では、最も長波長側のサブバンドへのＡＳＥダミー光の供給を止め、そのサブバンドに新たな信号波長を割り当てる。

全サブバンドにＡＳＥダミー光又は信号波長が割り当てられた後で信号波長を増やす場合には、ＡＳＥダミー光の割り当てられたサブバンドへのＡＳＥダミー光の供給をやめ、そのサブバンドに新たな信号波長を割り当てる。このときにも、全体のパワーバランスを維持しやすいサブバンドで、ＡＳＥダミー光を新たな信号波長の信号光に切り替える。

本実施例では、ＡＳＥダミー光を使用するので、少ない光源で、光伝送路の設計上の利得プロファイル、即ちフル実装時の利得プロファイルに近似した利得プロファイルを実現できる。未実装信号波長の代わりにＡＳＥダミー光を実装することで信号波長の非線形ペナルティが軽減される。これらにより、設計数より少ない信号波長を使用する場合でも、設計上の良好な伝送特性を実現しやすい。

また、信号波長を増設する際には、サブバンド単位で信号光の挿入と近くのサブバンドのＡＳＥダミー光のパワー調節を行う。この操作は既存信号チャネルへの影響が少ないので、既存信号チャネルの光パワー変動及び受信ＳＮＲの変動を抑制できる。この結果、インサービスでの信号波長の増設が可能になり、実際の作業も容易になる。

アップグレード手順例を説明する。ここでは、光伝送路１７の伝送波長帯が９個のサブバンドに分割され、その奇数番目のサブバンド１，３，５，７，９にＡＳＥダミー光が配置され、サブバンド４に信号光が配置され、新たに、サブバンド６に信号光を配置すると仮定する。

図６は、アップグレード前の波長マップ例、図７はアップグレード途中の波長マップ例、図８はアップグレード終了後の波長マップ例を示す。図６、図７及び図８で、横軸は、波長又はサブバンドを示し、縦軸は光強度を示す。信号光を増設するサブバンド６には、ＡＳＥダミー光が割り当てられていない。サブバンド４の既存の信号光の伝送状態を悪化させないためには、サブバンド６に信号光を挿入する前後で、光伝送路１７上の利得プロファイル、特にサブバンド４（既存信号光）の利得プロファイルを一定に維持する必要がある。そのため、サブバンド６の信号光の光パワーを徐々に増していきつつ、全てのＡＳＥダミー光又は、サブバンド６に隣接するサブバンド５，７のＡＳＥダミー光の光パワーを調節する。

このような調節作業のために、スペクトラムアナライザにより、光カップラ１６の出力光、即ち、光伝送路１７の入力光のスペクトルを計測する。オペレータは、計測されたスペクトル分布を見て、既存信号光のピークレベル平均値が増設前の値を維持するように、全部のＡＳＥダミー光又はサブバンド６に隣接するＡＳＥダミー光の光パワーを調節する。

このように、ＡＳＥダミー光のパワー調節を行いながら、増設信号光の光パワーを所定レベルに達するまで増加させる。増設信号光の光パワーが所定レベルに達すると、アップグレードが終了する。

ＡＳＥダミー光が配置されているサブバンドに信号光を増設する場合には、そのサブバンドで信号光の光パワーを増加させつつ、そのサブバンドのＡＳＥダミー光を減少させる。この作業は、自動化してもよい。更に、上述の例と同様に、既存信号光の利得プロファイルをアップグレードの前後で一定に保つように、他の全てのＡＳＥダミー光、又は隣接するＡＳＥダミー光の光パワーを調節する。

本発明による光送信装置の一実施例の概略構成ブロック図である。 本実施例における波長マップの一例である。 本実施例における波長マップの第２例である。 本実施例における波長マップの第３例である。 本発明による光送信装置の第２実施例の概略構成ブロック図である。 サブバンド６に信号光を増設する前の波長マップ例である。 サブバンド６に信号光を増設する途中の波長マップ例である。 サブバンド６に信号光を増設し終えた後の波長マップ例である。

符号の説明

１０：光送信装置
１２：信号光生成／合波／増幅ユニット
１４：ＡＳＥダミー光生成／合波／増幅ユニット
１６：光カップラ
１７：光伝送路
１８：光受信装置
２０（２０−１〜２０−ｎ）：信号光生成装置
２２，２４：アレイ導波路格子（ＡＷＧ）
２６，２８：光アンプ
３０（３０−１〜３０−ｍ）：ＡＳＥダミー光生成装置
３２：光カップラ
３４：光アンプ

Claims (6)

1. 波長分割多重用に設計された光伝送路の伝送波長帯を複数のサブバンドに区分し、
   当該サブバンドを伝送単位として信号光又はＡＳＥダミー光を伝送する
   光伝送方法であって、
   当該光伝送路の設計上の利得プロファイルを実質的に満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光が割り当てられる
   ことを特徴とする光伝送方法。
2. １つおきのサブバンドであって、信号光が割り当てられないサブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる請求項１に記載の光伝送方法。
3. 信号光が割り当てられない全サブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる請求項１に記載の光伝送方法。
4. 波長分割多重用に設計された光伝送路に信号光を出力する光送信装置であって、
   互いに異なる信号波長の複数の信号光を出力する信号光生成装置（１２）と、
   互いに異なるダミー波長の複数のＡＳＥダミー光を発生するＡＳＥダミー光生成装置（１４，１４ａ）と、
   当該信号光生成装置（１２）の出力光と当該ＡＳＥダミー光生成装置（１４，１４ａ）の出力光を合波する光合波器（１６）
   とを具備し、
   当該光伝送路の伝送波長帯が複数のサブバンドに区分され、
   そのサブバンドを伝送単位として当該信号光又は１つのダミー波長の当該ＡＳＥダミー光を割り当てられ、且つ、
   当該光伝送路の設計上の利得プロファイルを実質的に満たすように、複数のサブバンドにＡＳＥダミー光が割り当てられる
   ことを特徴とする光送信装置。
5. １つおきのサブバンドであって、信号光が割り当てられないサブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる請求項４に記載の光送信装置。
6. 信号光が割り当てられない全サブバンドにＡＳＥダミー光を割り当てる請求項４に記載の光送信装置。

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