JP2007067759A - 光分岐挿入スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 光パワーを測定するためのモニタ回路の規模の小さい光分岐挿入スイッチを提供する。
【解決手段】 可変光減衰器２２２，２２３の駆動電流Ｉ₂₂₂、Ｉ₂₂₃と、スルーポート（ＴｈｒＩｎ）から出力ポート（Ｏｕｔ）までおよびアドポート（Ａｄｄ）から出力ポートまでの各々の波長における挿入損失とを求めて、制御回路２２５に格納し、制御回路は、光検出器２２７により測定された光パワーと、制御回路に格納された駆動電流および挿入損失とにより、スルーポートの信号光の光パワー、アドポートの信号光の光パワー、および光合波器２０３の出力における各々の波長の信号光の光パワーを算出する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光分岐挿入スイッチの制御方法に関し、より詳細には、波長分割多重通信システムにおけるノードにおいて、任意の波長パスのスイッチングを行うための光分岐挿入スイッチの制御方法に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ）を用いた光ファイバ伝送路を介して、複数のノードをリング状またはバス状に接続した波長分割多重通信システムが知られている。各ノードには、波長毎に接続を切り替える光スイッチが装備されており、波長パスの構成を容易に変更することができることから、再構成可能光アドドロップ多重（ＲＯＡＤＭ）システムと呼ばれている。各々のノードのスイッチング動作は、一方の光ファイバ伝送路から入力された任意の波長の光信号を、他方の光ファイバ伝送路に出力するスルーモードと、光ファイバ伝送路から入力された任意の波長の光信号をノードに接続された端局装置に出力し（ドロップ動作）、端局装置から入力された任意の波長の光信号を光ファイバ伝送路に出力する（アド動作）アド／ドロップモードとを有している。このようなスイッチング動作によって、波長パスを、任意のノード間で任意の数だけ設定することができる。従って、波長分割多重通信システムは、トラヒック変動に対して、波長パスの構成を変更することにより柔軟に対応でき、伝送路や端局装置の障害に対して容易に対処できるという特徴がある。

図１に、従来のＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示す。ここでは隣接して接続されている２つのノードを、便宜的にそれぞれ西側ノードおよび東側ノードいい、西側ノードから東側ノードへの信号光の流れを右回り、東側ノードから西側ノードへの信号光の流れを左回りと規定する。右回りの波長多重信号光は、光ファイバ１０５Ｒから前置光増幅器１０４Ｒを介して、光分波器１０２Ｒに入力される。光分波器１０２Ｒは、入力された波長多重信号光を、波長ごとにｎ個の信号光に分離する。光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎは、ｎ個に分離された信号光それぞれに対して、スルーモードまたはアド／ドロップモードで動作する。光合波器１０３Ｒは、光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎからの光信号を波長多重信号光に多重する。波長多重信号光は、後置光増幅器１０６Ｒを介して光ファイバ１０７Ｒから東側ノードへ出力される。左回りの波長多重信号光は、図の符号をＲからＬに変えて、同様に説明することができる（例えば、特許文献１参照）。

図２に、従来の光分岐挿入スイッチの機能を示す。光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎ，１０１Ｌ−１〜ｎ（以下、Ｒ，Ｌを省略し１０１−１〜ｎまたは添字を省略し１０１と記載する）は、２入力２出力光スイッチであり、２つの入力ポート（Ｉｎ，Ａｄｄ）と２つの出力ポート（Ｏｕｔ，Ｄｒｏｐ）とを有する。スルーモードでは、ＩｎポートとＯｕｔポートが接続され、アド／ドロップモードではＩｎポートとＤｒｏｐポートとが接続され、ＡｄｄポートとＯｕｔポートとがそれぞれ接続される。

図３に、従来の光分岐挿入スイッチの詳細な構成を示す。光分岐挿入スイッチ１０１は、Ｉｎポートから入力された信号光を、Ｄｒｏｐポートまたは可変光減衰器（ＶＯＡ）１２２に分岐する光スイッチ１２１と、ＶＯＡ１２２の出力とＡｄｄポートに接続されているＶＯＡ１２３の出力とを選択する光スイッチ１２４とを含む。さらに、光分岐挿入スイッチ１０１は、ＶＯＡ１２２，１２３の減衰量を制御する制御回路（ＣＯＮＴ）１２５と、光スイッチ１２４の出力を分岐する分岐回路１２６と、分岐された出力光をモニタして制御回路１２５にフィードバックする光検出器１２７とを備えている。

光分岐挿入スイッチ１０１は、１枚の石英系光導波路基板により集積されており、光スイッチおよびＶＯＡをマッハツェンダ型干渉計により構成する。この光分岐挿入スイッチ１０１を、右回り（Ｒ）と左回り（Ｌ）にそれぞれｎ個実装することにより、図１に示したノードを構成することができる。

マッハツェンダ型干渉計は、２本の入力導波路に接続された３ｄＢカプラと、２本の出力導波路に接続された３ｄＢカプラとの間を、２本のアーム導波路で接続した構成を有している。一方のアーム導波路上には位相調整用の薄膜ヒータが配置されている。導波路を構成している石英系ガラスの屈折率は、熱光学効果によって、温度により変化するので、薄膜ヒータの通電加熱により、２本のアーム導波路の光路差を任意に制御することができる。このように、光路長差、すなわちマッハツェンダ型干渉計の干渉位相条件を変えることにより、一方の入力導波路より入力された信号光を、いずれかの出力先導波路から出力させたり、任意の分岐比で２本の出力導波路に分岐させたりすることができる。従って、光スイッチとしても、可変光減衰器としても動作させることができる。

特開２００４−３７９６８号公報（第５，６図）

従来のＲＯＡＤＭシステムのノードにおいては、システムの故障判断を行うために、ノードに入力される信号光が所定の入力レベルで入力されているか、信号光が所定の出力レベルでノードから出力されているかを監視している。そして、信号光が所定の出力レベルとなるように、必要に応じて信号光の出力レベルをノード内で調整している。

従来のＲＯＡＤＭシステムでは、光コネクタによる接続ポイントが多く、信号光のレベルを監視する監視点が多くなる。従って、ノード内に光検出器を数多く備える必要があり、モニタ回路の規模が大きくなるという問題があった。

また、波長分割多重通信システムにおいては、光ファイバ伝送路へ出力される各々の波長の信号光が所定のパワーで出力されることが重要である。従って、各波長の信号光のパワーを監視するためには、光スペクトルアナライザ等の波長掃引フィルタ付き光検出器を用いて監視する必要がある。そのために、ノードには、複雑な測定手段を設ける必要があるとともに、全波長を掃引するために、測定に時間が掛かるという問題もあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光パワーを測定するためのモニタ回路の規模の小さい光分岐挿入スイッチを提供することにある。また、本発明の目的は、波長分割多重システムにおける波長分割多重された信号光（ＷＤＭ信号光）のパワーを簡易にモニタすることができる光分岐挿入スイッチの制御方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の波長に対応する複数の光分岐挿入スイッチと、該複数の光分岐挿入スイッチの出力を合波する光合波器とを含む波長分割多重通信システムのノードにおける前記光分岐挿入スイッチの制御方法において、前記光分岐挿入スイッチは、スルーポートからの信号光を入力する第１可変光減衰器と、アドポートからの信号光を入力する第２可変光減衰器と、前記第１可変光減衰器または前記第２可変光減衰器のいずれか一方の出力を選択して、出力ポートから信号光を出力する光スイッチと、該光スイッチの出力に接続された光検出器とを含み、前記可変光減衰器の駆動電流と、前記スルーポートから前記出力ポートまでおよび前記アドポートから前記出力ポートまでの各々の波長における挿入損失とを求めて、制御回路に格納し、前記制御回路は、前記光検出器により測定された光パワーと、前記制御回路に格納された前記駆動電流および前記挿入損失とにより、前記スルーポートの信号光の光パワー、前記アドポートの信号光の光パワー、および前記光合波器の出力における各々の波長の信号光の光パワーを算出することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、光分岐挿入スイッチの出力に接続されている光検出器により測定された光パワーと、可変光減衰器の駆動電流と、制御回路に格納された挿入損失とにより、光分岐挿入スイッチ内の信号光の光パワーを算出するので、光パワーを測定するためのモニタ回路の規模を小さくすることが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図４に、本発明の一実施形態にかかる光分岐挿入スイッチの構成を示す。光分岐挿入スイッチ２０１Ｗ，２０１Ｅ（以下、Ｗ，Ｅを省略し２０１と記載する。ポートの名称等も同様である。）は、Ｉｎポートから入力された信号光を、ＤｒｏｐポートまたはＴｈｒＯｕｔポートに分岐する光スイッチ２２１を有する。このブロックをＤｒｏｐＳＷ２１１という。

また、光分岐挿入スイッチ２０１は、ＴｈｒＩｎポートに接続されているＶＯＡ２２２の出力とＡｄｄポートに接続されているＶＯＡ２２３の出力とを選択する光スイッチ２２４と、ＶＯＡ２２２，２２３の減衰量を制御する制御回路（ＣＯＮＴ）２２５とを有する。さらに、Ｏｕｔポートへの出力光を分岐する分岐回路２２６と、分岐された出力光のレベルを検出し、その検出結果を制御回路２２５にフィードバックする光検出器２２７とを備えている。このブロックをＡｄｄＳＷ２１２という。

光分岐挿入スイッチ２０１は、石英系光導波路により集積されており、光スイッチおよびＶＯＡをマッハツェンダ型干渉計により構成する。

スルーモード時には、ＤｒｏｐＳＷ２１１においてＩｎポートとＴｈｒＯｕｔポートとが接続され、ＡｄｄＳＷ２１２においてＴｈｒＩｎポートとＯｕｔポートとがそれぞれ接続される。アド／ドロップモード時には、ＤｒｏｐＳＷ２１１においてＩｎポートとＤｒｏｐポートとが接続され、ＡｄｄＳＷ２１２においてＡｄｄポートとＯｕｔポートとがそれぞれ接続される。

光分岐挿入スイッチ２０１を、西側ノード向け２０１Ｗと東側ノード向け２０１Ｅにそれぞれ配置して、ＴｈｒＯｕｔＷポートとＴｈｒＩｎＥポートとを接続し、ＴｈｒＯｕｔＥポートとＴｈｒＩｎＷとを接続する。ＤｒｏｐＷポートおよびＡｄｄＷポートと、ＤｒｏｐＥポートおよびＡｄｄＥポートとは、それぞれ送受信対として端局装置に接続される。光分岐挿入スイッチ２０１Ｗ，２０１Ｅをそれぞれスルーモードに設定すると、このノードを通過するように、右回りと左回りの通信路が生成される。一方、光分岐挿入スイッチ２０１Ｗ，２０１Ｅをそれぞれアドドロップモードに設定すると、西側ノード経由の送受信号対と東側ノード経由の送受信号対とが、端局装置に接続される。端局装置からみると、西側ノード経由または東側ノード経由の一方を現用系、他方を予備系とする冗長構成をとることができる。

この構成によれば、現用系と予備系の光ファイバ伝送路が異なるノードを経由することから、双方向切替方式を適用した場合でも、光ファイバ伝送路の故障を救済することができる。また、光分岐挿入スイッチは、現用系と予備系がそれぞれ別の光分岐挿入スイッチに収容されていることから、双方向切替方式を適用した場合でも、光分岐挿入スイッチの故障を救済することができる。従って、光ファイバ伝送路の障害と光分岐挿入スイッチの障害とを救済することができる。

図５に、本発明の一実施形態にかかるノードの構成を示す。右回りの波長多重信号光は、光ファイバ２０５Ｗから前置光増幅器２０４Ｗを介して、光分波器２０２Ｗに入力される。光分波器２０２Ｗは、入力された波長多重信号光を、波長ごとにｎ個の信号光に分離する。光分岐挿入スイッチ２０１Ｗ−１〜ｎは、ｎ個に分離された信号光それぞれに対して、スルーモードでは光分岐挿入スイッチ２０１Ｅ−１〜ｎへ、アド／ドロップモードでは端局装置へスイッチングする。光合波器２０３Ｅは、光分岐挿入スイッチ２０１Ｅ−１〜ｎからの光信号を波長多重信号光に多重する。波長多重信号光は、後置光増幅器２０６Ｅを介して光ファイバ２０７Ｅから東側ノードへ出力される。左回りの波長多重信号光は、図の符号のＷとＥとを変えて、同様に説明することができる。

ここで、光分岐挿入スイッチ２０１Ｗ，２０１Ｅは、別々の保守交換パッケージ２０８Ｗ，２０８Ｅに収容する。このように保守交換パッケージを構成することにより、光ファイバ伝送路の障害と光分岐挿入スイッチのパッケージ障害とを救済することができる。

光分岐挿入スイッチ２０１と、光分波器２０２と、光合波器２０３とが、同一の保守交換パッケージ２０８に収容されている。これは、光分岐挿入スイッチ２０１と光分波器２０２との間、および光分岐挿入スイッチ２０１と合波器２０３との間の接続コネクタを省くためである。また、光分波器２０２の入力側に、ＷＤＭ信号光を監視する光検出器を備えている。

本発明にかかる光分岐挿入スイッチによって構成されるノードは、図５の構成に限定されるものでは無いが、上述したように、ＲＯＡＤＭノードを構成する利点が多いことから、以下、図４と図５の構成に基づいて説明する。

本実施形態では、各々の波長の信号光のレベルＰｍｏｎは、光検出器２２７で測定される。ＴｈｒＩｎポートに入力される信号光のレベルＰｔｈｒ、Ａｄｄポートに入力される信号光のレベルＰａｄｄ、および光合波器２０３で合波されたＷＤＭ信号光における各々の波長の信号光のレベルＰｏｕｔλは、光検出器２２７で測定されたＰｍｏｎに基づいて、以下のように計算される。
Ｐｔｈｒ［ｄＢｍ］＝Ｐｍｏｎ［ｄＢｍ］＋Ｌｔｈｒ［ｄＢ］＋Ａｔｈｒ［ｄＢ］ここで、ＡｔｈｒはＶＯＡ２２２の減衰量であり、ＬｔｈｒはＡｔｈｒがゼロのときのＴｈｒＩｎポートから光検出器２２７までの挿入損失である。

Ｐａｄｄ［ｄＢｍ］＝Ｐｍｏｎ［ｄＢｍ］＋Ｌａｄｄ［ｄＢ］＋Ａａｄｄ［ｄＢ］ここで、ＡａｄｄはＶＯＡ２２３の減衰量であり、ＬａｄｄはＡａｄｄがゼロのときのＡｄｄポートから光検出器２２７までの挿入損失である。

Ｐｏｕｔλ［ｄＢｍ］＝Ｐｍｏｎ［ｄＢｍ］−Ｌｍｕｘ［ｄＢ］＋Ｒｔａｐ［ｄＢ］
ここで、Ｌｍｕｘは光合波器２０３において該当する波長のポートの挿入損失であり、Ｒｔａｐは光検出器２２７へ光信号を一部分岐している光タップの分岐比、すなわち光合波器２０３への出力を１としたときの光検出器２２７への分岐光の比である。

本来、ＴｈｒＩｎポートに入力される信号光のレベル監視するにためには、ＴｈｒＩｎポートとＶＯＡ２２２との間に光検出器を備える必要があり、また、Ａｄｄポートに入力される信号光のレベルを監視するためには、ＡｄｄポートとＶＯＡ２２３との間に光検出器を備える必要があった。本実施形態では、これら監視点における信号光のレベルを、上記の式にしたがって算出する手段を備えたので、これら監視点における分岐回路、光検出器を省くことができている。

また、ＷＤＭ信号光における各々の波長の信号光のパワーを、複雑な測定手段を設けることなく、簡易にモニタすることができる。さらに、光スペクトルアナライザ等の機械的な掃引機構を有することなく、個々の波長の信号光をそれぞれモニタしているため、非常に高速に全波長を測定することができる。

本実施形態では、分岐回路２２６と光検出器２２７とを、Ｏｕｔポートと光スイッチ２２４との間に配置している。この位置に配置することにより、スルーモードまたはアド／ドロップモードのいずれの場合も、同一の光検出器２２７で測定を行うことができ、光検出器の数を最小にできる利点がある。例えば、光スイッチ２２４とＶＯＡ２２２および光スイッチ２２４とＶＯＡ２２３との間に配置したり、ＶＯＡ２２２とＴｈｒＩｎポートおよびＶＯＡ２２３とＡｄｄポートとの間に配置することもできるが、光検出器の数が２倍必要となる。

図６に、本発明の一実施形態にかかる光パワーのモニタ方法を示す。ＴｈｒＩｎポートに入力される信号光のレベル、Ａｄｄポートに入力される信号光のレベル、およびＷＤＭ信号光における各々の波長の信号光のレベルをモニタする具体的な方法を示す。本実施形態の方法では、予め光分岐挿入スイッチ２０１の各構成要素の損失値を測定しておく。具体的には、測定用光源３０１の出力パワーＰｉｎを予め測定しておく。そして、測定用光源３０１をＴｈｒＩｎポートに接続し、光検出器２２７で検出される光パワーＭｏｎＴｈｒを測定する。

次に、測定用光源３０１をＡｄｄポートに接続し、光検出器２２７で検出される光パワーＭｏｎＡｄｄを測定する。さらに、測定用光源３０１をＴｈｒＩｎポート又はＡｄｄポートに接続し、光検出器２２７で検出される光パワーＭｏｎＯｕｔを測定するとともに、光合波器２０３から出力される光パワーＰｏｕｔを、測定用モニタ回路３０３で測定する。以上の測定では、測定用光源３０１の出力波長は、接続するポートの波長に合わせておく。

この結果、
Ｌｔｈｒ［ｄＢ］＋Ａｔｈｒ［ｄＢ］＝Ｐｉｎ［ｄＢ］−ＭｏｎＴｈｒ［ｄＢ］
Ｌａｄｄ［ｄＢ］＋Ａａｄｄ［ｄＢ］＝Ｐｉｎ［ｄＢ］−ＭｏｎＡｄｄ［ｄＢ］
Ｌｍｕｘ［ｄＢ］−Ｒｔａｐ［ｄＢ］＝ＭｏｎＯｕｔ［ｄＢ］−Ｐｏｕｔ［ｄＢ］
により、（Ｌｔｈｒ＋Ａｔｈｒ）、（Ｌａｄｄ＋Ａａｄｄ）、（Ｌｍｕｘ−Ｒｔａｐ）の値がそれぞれ求まる。

ＶＯＡ２２２、ＶＯＡ２２３の薄膜ヒータの駆動電流Ｉ₂₂₂、Ｉ₂₂₃を変えて、駆動電流の電流値に対する、ＭｏｎＴｈｒ、ＭｏｎＡｄｄの値を測定し、（Ｌｔｈｒ＋Ａｔｈｒ）、（Ｌａｄｄ＋Ａａｄｄ）の値を求める。このとき、（Ｌｔｈｒ＋Ａｔｈｒ）、（Ｌａｄｄ＋Ａａｄｄ）の最小値を、Ｌｔｈｒ，Ｌａｄｄとして、駆動電流Ｉ₂₂₂、Ｉ₂₂₃に対するＡｔｈｒ、Ａａｄｄの値を算出する。

このようにして算出した、Ｌｔｈｒ、Ｌａｄｄ、（Ｌｍｕｘ−Ｒｔａｐ）の値と、駆動電流Ｉ₂₂₂とＡｔｈｒの対応関係、駆動電流Ｉ₂₂₃とＡａｄｄとの対応関係を、ＣＯＮＴ２２５のメモリに格納する。さらに、各々の波長に対して同様の測定を行い、各光分岐挿入スイッチごとに測定結果をＣＯＮＴ２２５のメモリに格納する。

光分岐挿入スイッチの運用時において、光検出器２２７によりＰｍｏｎの値を測定する。ＣＯＮＴ２２５は、ＶＯＡの駆動電流Ｉ₂₂₂、Ｉ₂₂₃からＡｔｈｒ、Ａａｄｄの値をメモリから読み出し、さらにＬｔｈｒ、Ｌａｄｄ、（Ｌｍｕｘ−Ｒｔａｐ）の値をメモリから読みだす。次にも、上述した式を用いて、Ｐｔｈｒ、Ｐａｄｄ、Ｐｏｕｔλの値を算出することができる。従って、Ｐｍｏｎの値を測定することにより、ＴｈｒＩｎポートに入力される信号光のレベル、Ａｄｄポートに入力される信号光のレベル、およびＷＤＭ信号光における各々の波長の信号光のレベルを測定することができる。

従来の従来の波長分割多重通信システムのノードを示す構成図である。 従来の光分岐挿入スイッチの機能を示す図である。 従来の光分岐挿入スイッチの詳細を示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかる光分岐挿入スイッチを示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかるノードの構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかる光パワーのモニタ方法を示す図である。

符号の説明

１０１，２０１ 光分岐挿入スイッチ
１０２，２０２ 光分波器
１０３，２０３ 光合波器
１０４，２０４ 前置光増幅器
１０５，１０７，２０５，２０７ 光ファイバ
１０６，２０６ 後置光増幅器
１２１，１２４ 光スイッチ
１２２，１２３ ＶＯＡ
１２５ 制御回路（ＣＯＮＴ）
３０１ 測定用光源
３０３ 測定用モニタ回路

Claims (1)

1. 複数の波長に対応する複数の光分岐挿入スイッチと、該複数の光分岐挿入スイッチの出力を合波する光合波器とを含む波長分割多重通信システムのノードにおける前記光分岐挿入スイッチの制御方法において、
   前記光分岐挿入スイッチは、スルーポートからの信号光を入力する第１可変光減衰器と、アドポートからの信号光を入力する第２可変光減衰器と、前記第１可変光減衰器または前記第２可変光減衰器のいずれか一方の出力を選択して、出力ポートから信号光を出力する光スイッチと、該光スイッチの出力に接続された光検出器とを含み、
   前記可変光減衰器の駆動電流と、前記スルーポートから前記出力ポートまでおよび前記アドポートから前記出力ポートまでの各々の波長における挿入損失とを求めて、制御回路に格納し、
   前記制御回路は、前記光検出器により測定された光パワーと、前記制御回路に格納された前記駆動電流および前記挿入損失とにより、前記スルーポートの信号光の光パワー、前記アドポートの信号光の光パワー、および前記光合波器の出力における各々の波長の信号光の光パワーを算出することを特徴とする光分岐挿入スイッチの制御方法。
   

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