JP2007074511A - 光増幅装置および光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光伝送路における信号光の伝送品質を監視または管理することが容易な光増幅装置を提供する。
【解決手段】 送信部５０により、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベル情報は、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ出力端１ｄから送出される。受信部６０により、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出されて入力端１ｃに到達した前段光増幅装置の出力光レベル情報が受信される。演算部７０により、受信部６０により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失が求められる。利得調整部８０により、演算部７０により求められたスパン損失に基づいて利得の調整が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光増幅装置および光通信システムに関するものである。

複数の光ノードの相互間に光伝送路（リンク）が敷設された光通信システムである光ネットワークでは、一般に、光伝送路上に１個または複数個の光増幅装置が設けられており、各光ノードから出力された多波長の信号光は、光伝送路により伝送される間に損失を被る一方で、該光伝送路上の光増幅装置により光増幅されつつ、他の或る光ノードへ伝送される。

また、一般に、光増幅装置は、出力信号光レベルの変動に起因する伝送品質の劣化や後段の機器の破損を防止するため、１チャンネル当たりの出力信号光レベルが一定になるよう制御する。特許文献１に開示された発明の光増幅装置は、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失を算出して、このスパン損失に応じて利得を調整することにより、スパン損失の変動が生じた場合であっても、１チャンネル当たりの出力信号光レベルが一定になるよう制御する。
特開２００５−５７４７号公報

ところで、光ネットワークの各光ノードには、光ＸＣや光ＡＤＭが設けられていて、これらにより各信号光の伝送方向が変更され、各ノードから他の或るノードへ光伝送路により伝送される信号光の波数が変化する場合がある。このような光ネットワークにおいては、光ノード間の光伝送路における信号光の伝送品質の監視または管理（例えば、ビットエラーレート監視や光パワー管理など）は困難である。

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、光伝送路における信号光の伝送品質を監視または管理することが容易な光増幅装置および光通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る光増幅装置は、多段に直列的に接続されて用いられ、入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅装置であって、 (1) 入力した光を光増幅する光増幅部と、(2) 入力端に入力する光（以下「入力光」という。）のレベルをモニタする入力光レベルモニタ部と、(3) 光増幅部において光増幅されて出力端から出力される光（以下「出力光」という。）のレベルをモニタする出力光レベルモニタ部と、(4) 入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動を光増幅部の出力光レベルの波長依存性以下に抑える利得制御部と、(5) 出力光レベルモニタ部により得られた出力光レベル情報を、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ送出する送信部と、(6) 自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出された前段光増幅装置の出力光レベル情報を受信する受信部と、(7) 受信部により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失を求める演算部と、(8) 演算部により求められたスパン損失に基づいて利得の調整を行う利得調整部と、を備えることを特徴とする。

この光増幅装置では、入力端に入力した光は光増幅部において光増幅され、その光増幅部で光増幅された光は出力端から出力される。入力端に入力する光のレベルは入力光レベルモニタ部によりモニタされ、出力端から出力される光のレベルは出力光レベルモニタ部によりモニタされる。利得制御部により、入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動が光増幅部の出力光レベルの波長依存性以下に抑えられる。送信部により、出力光レベルモニタ部により得られた出力光レベル情報は、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ送出される。受信部により、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出された前段光増幅装置の出力光レベル情報が受信される。演算部により、受信部により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失が求められる。そして、利得調整部により、この演算部により求められたスパン損失に基づいて利得の調整が行われる。

好適には、本発明に係る光増幅装置では、受信部は、前段光増幅装置から送出された前段光増幅装置のＯＳＮＲ情報をも受信し、演算部は、受信部により受信された前段光増幅装置のＯＳＮＲ情報、入力光レベルモニタ部により得られた入力光レベル、および、光増幅部における内部雑音発生量に基づいて、自己の出力光のＯＳＮＲ情報をも求め、送信部は、演算部により求められたＯＳＮＲ情報をも後段光増幅装置へ送出する。

また、好適には、本発明に係る光増幅装置では、利得調整部は、減衰率が可変である可変光減衰器を含む。

本発明に係る光通信システムは、上記の本発明に係る光増幅装置を複数個備え、これら複数の光増幅装置が直列的に接続されて光を多段増幅し、これら複数の光増幅装置のうち各光増幅装置の送信部から送出された情報を次段の光増幅装置の受信部が受信することを特徴とする。

また、本発明に係る光通信システムは、上記の本発明に係る光増幅装置を複数個備えるとともに上位システムを備え、これら複数の光増幅装置が直列的に接続されて光を多段増幅し、これら複数の光増幅装置のうち各光増幅装置の送信部から送出された情報を次段の光増幅装置の受信部が受信するとともに、これら複数の光増幅装置それぞれの送信部から送出された情報を上位システムが受信することを特徴とする。

本発明によれば、光伝送路における信号光の伝送品質を監視または管理することが容易となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良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。

図１は、本実施形態に係る光増幅装置１の構成図である。この図に示される光増幅装置１は、多段に直列的に接続されて用いられ、入力端１ａに入力した光を光増幅して出力端１ｂから出力するものであって、光増幅部１０、入力光レベルモニタ部２０、出力光レベルモニタ部３０、利得制御部４０、送信部５０、受信部６０、演算部７０および利得調整部８０を備える。入力端１ａから出力端１ｂへ向かう光路上に、順に、入力光レベルモニタ部２０、光増幅部１０、利得調整部８０および出力光レベルモニタ部３０が設けられている。

光増幅部１０は、入力端１ａに入力した光を光増幅するものである。この光増幅部１０は、好適には、光導波領域に希土類元素（例えばＥｒ元素）が添加された希土類元素添加光ファイバを光増幅媒体として含み、この希土類元素を励起し得る波長の光を希土類元素添加光ファイバに供給することで、この希土類元素添加光ファイバにおいて光を増幅することができる。

入力光レベルモニタ部２０は、入力端１ａに入力する光（以下「入力光」という。）のレベルをモニタする。入力光レベルモニタ部２０は、光カプラ２１およびフォトダイオード２２を含む。光カプラ２１は、入力端１ａと光増幅部１０との間の光路上に設けられ、入力端１ａから光増幅部１０へ向かう光の一部を分岐して、その分岐した光をフォトダイオード２２へ出力する。フォトダイオード２２は、光カプラ２１から到達した光を受光して、その受光強度に応じた値の電気信号を出力する。この電気信号の値は入力光レベルを表す。

出力光レベルモニタ部３０は、光増幅部１０において光増幅されて出力端１ｂから出力される光（以下「出力光」という。）のレベルをモニタする出力光レベルモニタ部３０は、光カプラ３１およびフォトダイオード３２を含む。光カプラ３１は、利得調整部８０と出力端１ｂとの間の光路上に設けられ、利得調整部８０から出力端１ｂへ向かう光の一部を分岐して、その分岐した光をフォトダイオード３２へ出力する。フォトダイオード３２は、光カプラ３１から到達した光を受光して、その受光強度に応じた値の電気信号を出力する。この電気信号の値は出力光レベルを表す。

利得制御部４０は、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベル、および、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベルに基づいて、入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動を光増幅部１０の出力光レベルの波長依存性以下に抑える高速利得一定制御を行う。

送信部５０は、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベル情報を、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ出力端１ｄから送出する。受信部６０は、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出されて入力端１ｃに到達した前段光増幅装置の出力光レベル情報を受信する。

演算部７０は、受信部５０により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失を求める。利得調整部８０は、演算部７０により求められたスパン損失に基づいて利得の調整を行う。この利得調整部８０は、減衰率が可変である可変光減衰器を含むのが好適であり、この場合には、簡易に利得の調整を行うことができる。

この光増幅装置１では、入力端１ａに入力した光は光増幅部１０において光増幅され、その光増幅部１０で光増幅された光は出力端１ｂから出力される。入力端１ａに入力する光のレベルは入力光レベルモニタ部２０によりモニタされ、出力端１ｂから出力される光のレベルは出力光レベルモニタ部３０によりモニタされる。利得制御部４０により、入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動が光増幅部１０の出力光レベルの波長依存性以下に抑えられる。

送信部５０により、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベル情報は、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ出力端１ｄから送出される。受信部６０により、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出されて入力端１ｃに到達した前段光増幅装置の出力光レベル情報が受信される。演算部７０により、受信部６０により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失が求められる。そして、利得調整部８０により、演算部７０により求められたスパン損失に基づいて利得の調整が行われる。

本実施形態に係る光増幅装置１がこのような構成を有することにより、全光ネットワークの光ノードでの波数変動や光増幅スパンの損失変動が発生しても、自立的に出力光レベルの変動を抑えることが可能となる。また、管理者が多段接続された各光増幅装置から情報を収集することで、高品質で高信頼な全光型光波長ルーティングネットワークの管理・運用が可能となる。

好適には、本実施形態に係る光増幅装置１では、受信部６０は、前段光増幅装置から送出された前段光増幅装置のＯＳＮＲ（光信号雑音比）情報をも受信する。演算部７０は、受信部６０により受信された前段光増幅装置のＯＳＮＲ情報、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベル、および、光増幅部１０における内部雑音（ＡＳＥ光）発生量に基づいて、自己の出力光のＯＳＮＲ情報をも求める。また、送信部５０は、演算部７０により求められたＯＳＮＲ情報をも後段光増幅装置へ送出する。このようにすることにより、より高品質で高信頼な全光型光波長ルーティングネットワークの管理・運用が可能となる。また、内部雑音を考慮して出力光レベルを制御することにより、より精度の高い出力光レベルの制御が可能となる。更に、上流で発生した雑音成分を考慮することにより、更に精度の高い出力光レベルの制御も可能となる。

図２は、他の実施形態に係る光増幅装置２の構成図である。図１に示された光増幅装置１の構成と比較すると、この図２に示される光増幅装置２は、光増幅部１０に替えて光増幅部１１および光増幅部１２を備える点で相違し、また、これら光増幅部１１と光増幅部１２との間に利得調整部８０が配置されている点で相違する。

この光増幅装置２では、入力端２ａに入力した光は光増幅部１１および光増幅部１２において光増幅され、これら光増幅部１１，１２で光増幅された光は出力端２ｂから出力される。入力端２ａに入力する光のレベルは入力光レベルモニタ部２０によりモニタされ、出力端２ｂから出力される光のレベルは出力光レベルモニタ部３０によりモニタされる。利得制御部４０により、入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動が光増幅部１０の出力光レベルの波長依存性以下に抑えられる。

送信部５０により、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベル情報は、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ出力端２ｄから送出される。受信部６０により、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出されて入力端２ｃに到達した前段光増幅装置の出力光レベル情報が受信される。演算部７０により、受信部６０により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失が求められる。そして、光増幅部１１と光増幅部１２との間に配置された利得調整部８０により、演算部７０により求められたスパン損失に基づいて利得の調整が行われる。

この光増幅装置２も、光増幅装置１が奏する効果を奏することができる。加えて、この光増幅装置２は、光増幅部１１と光増幅部１２との間に利得調整部８０が配置されていることから、増幅効率を過度に低下させることなく利得の調整が可能となる。なお、この光増幅装置２において、利得制御部４０は、光増幅部１１および光増幅部１２それぞれを個別に制御してもよいし、一括して制御してもよい。

図３は、更に他の実施形態に係る光増幅装置３の構成図である。図１に示された光増幅装置１の構成と比較すると、この図３に示される光増幅装置３は、光遅延部９０を更に備える点で相違する。光遅延部９０は、入力光モニタ部２０と光増幅部１０との間の光路上に設けられ、入力光モニタ部２０から出力された光に対して遅延を与えた後に、その光を光増幅部１０へ入力させる。この光遅延部９０における光の遅延量は、利得制御部４０における遅延量と光増幅部１０における遅延量とを考慮して決定されるのが好ましい。

この光増幅装置３では、入力端３ａに入力した光は、光遅延部９０において所要量の遅延が与えられた後、光増幅部１０において光増幅され、その光増幅部１０で光増幅された光は出力端３ｂから出力される。入力端３ａに入力する光のレベルは入力光レベルモニタ部２０によりモニタされ、出力端３ｂから出力される光のレベルは出力光レベルモニタ部３０によりモニタされる。利得制御部４０により、入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動が光増幅部１０の出力光レベルの波長依存性以下に抑えられる。

送信部５０により、出力光レベルモニタ部３０により得られた出力光レベル情報は、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ出力端３ｄから送出される。受信部６０により、自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出されて入力端３ｃに到達した前段光増幅装置の出力光レベル情報が受信される。演算部７０により、受信部６０により受信された前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、入力光レベルモニタ部２０により得られた入力光レベルに基づいて、前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失が求められる。そして、利得調整部８０により、演算部７０により求められたスパン損失に基づいて利得の調整が行われる。

この光増幅装置３も、光増幅装置１が奏する効果を奏することができる。加えて、この光増幅装置３は、光遅延部９０が設けられていることにより、利得制御部４０および光増幅部１０が持つ遅延が補償され、より高速な制御が可能となる。

図４は、本実施形態に係る光通信システム１００の構成図である。この図に示される光通信システム１００は、前述の本実施形態に係る光増幅装置１を複数個備え、各光増幅装置１の出力端１ｂと次段の光増幅装置１の入力端１ａとが光伝送路により接続されていて、信号光を多段増幅する。また、この光通信システム１００では、各光増幅装置１の出力端１ｄと次段の光増幅装置１の入力端１ｃとが互いに接続されていて、各光増幅装置１の送信部５０から送出された情報（出力光レベル情報およびＯＳＮＲ情報）は次段の光増幅装置１の受信部６０により受信される。特に、この光通信システム１００では、各光増幅装置１の出力端１ｂから次段の光増幅装置１の入力端１ａへ信号光を伝送する光伝送路と、各光増幅装置１の出力端１ｄから次段の光増幅装置１の入力端１ｃへ情報（出力光レベル情報およびＯＳＮＲ情報）を伝送する伝送路とは、共通の線路となっている。

図５は、他の実施形態に係る光通信システム２００の構成図である。この図に示される光通信システム２００は、前述の本実施形態に係る光増幅装置１を複数個備え、各光増幅装置１の出力端１ｂと次段の光増幅装置１の入力端１ａとが光伝送路により接続されていて、信号光を多段増幅する。また、この光通信システム２００では、各光増幅装置１の出力端１ｄと次段の光増幅装置１の入力端１ｃとが互いに接続されていて、各光増幅装置１の送信部５０から送出された情報（出力光レベル情報およびＯＳＮＲ情報）は次段の光増幅装置１の受信部６０により受信される。特に、この光通信システム２００では、各光増幅装置１の出力端１ｂから次段の光増幅装置１の入力端１ａへ信号光を伝送する光伝送路と、各光増幅装置１の出力端１ｄから次段の光増幅装置１の入力端１ｃへ情報（出力光レベル情報およびＯＳＮＲ情報）を伝送する伝送路とは、別の線路となっている。後者の伝送路としては、ＬＡＮケーブル、電力線、電話線等が用いられる。

図６は、他の実施形態に係る光通信システム３００の構成図である。この図に示される光通信システム３００は、前述の本実施形態に係る光増幅装置１を複数個備え、各光増幅装置１の出力端１ｂと次段の光増幅装置１の入力端１ａとが光伝送路により接続されていて、信号光を多段増幅する。また、この光通信システム３００では、各光増幅装置１の出力端１ｄと次段の光増幅装置１の入力端１ｃとが互いに接続されていて、各光増幅装置１の送信部５０から送出された情報（出力光レベル情報およびＯＳＮＲ情報）は次段の光増幅装置１の受信部６０により受信される。さらに、この光通信システム３００では、各光増幅装置１の送信部５０から送出された情報は、上位システム３１０によっても受信される。このようにすることにより、伝送品質や光増幅スパンの損失状況を一元管理することが可能となり、より高品質で高信頼な全光型光波長ルーティングネットワークの管理・運用が可能となる。

図７は、更に他の実施形態に係る光通信システム４００の構成図である。この図に示される光通信システム４００は、前述の本実施形態に係る光増幅装置１を複数個備え、各光増幅装置１の出力端１ｂと次段の光増幅装置１の入力端１ａとが光伝送路により接続されていて、信号光を多段増幅する。また、この光通信システム４００では、各光増幅装置１の入力端１ｃおよび出力端１ｄそれぞれは上位システム４１０と接続されており、各光増幅装置１の送信部５０から送出された情報は、上位システム４１０を経て次段の光増幅装置１の受信部６０により受信される。このようにすることにより、伝送品質や光増幅スパンの損失状況を一元管理することが可能となり、より高品質で高信頼な全光型光波長ルーティングネットワークの管理・運用が可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図４〜図７それぞれに示された光通信システムにおいて、光増幅装置１に替えて他の実施形態に係る光増幅装置２，３が用いられてもよい。

本実施形態に係る光増幅装置１の構成図である。 他の実施形態に係る光増幅装置２の構成図である。 更に他の実施形態に係る光増幅装置３の構成図である。 本実施形態に係る光通信システム１００の構成図である。 他の実施形態に係る光通信システム２００の構成図である。 他の実施形態に係る光通信システム３００の構成図である。 更に他の実施形態に係る光通信システム４００の構成図である。

符号の説明

１〜３…光増幅装置、１０〜１２…光増幅部、２０…入力光レベルモニタ部、２１…光カプラ、２２…フォトダイオード、３０…出力光レベルモニタ部、３１…光カプラ、３２…フォトダイオード、４０…利得制御部、５０…送信部、６０…受信部、７０…演算部、８０…利得調整部、９０…光遅延部、１００…光通信システム、２００…光通信システム、３００…光通信システム、３１０…上位システム、４００…光通信システム、４１０…上位システム。

Claims (5)

1. 多段に直列的に接続されて用いられ、入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅装置であって、
   入力した光を光増幅する光増幅部と、
   前記入力端に入力する光（以下「入力光」という。）のレベルをモニタする入力光レベルモニタ部と、
   前記光増幅部において光増幅されて前記出力端から出力される光（以下「出力光」という。）のレベルをモニタする出力光レベルモニタ部と、
   前記入力光の変動時間１ｍｓ以下の高速な波長数変動に対し出力光レベル変動を前記光増幅部の出力光レベルの波長依存性以下に抑える利得制御部と、
   前記出力光レベルモニタ部により得られた出力光レベル情報を、自己の後段に設けられた後段光増幅装置へ送出する送信部と、
   自己の前段に設けられた前段光増幅装置から送出された前記前段光増幅装置の出力光レベル情報を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記前段光増幅装置の出力光レベル情報、および、前記入力光レベルモニタ部により得られた入力光レベルに基づいて、前記前段光増幅装置から自己までの間の光伝送路のスパン損失を求める演算部と、
   前記演算部により求められたスパン損失に基づいて利得の調整を行う利得調整部と、
   を備えることを特徴とする光増幅装置。
2. 前記受信部が、前記前段光増幅装置から送出された前記前段光増幅装置のＯＳＮＲ情報をも受信し、
   前記演算部が、前記受信部により受信された前記前段光増幅装置のＯＳＮＲ情報、前記入力光レベルモニタ部により得られた入力光レベル、および、前記光増幅部における内部雑音発生量に基づいて、自己の出力光のＯＳＮＲ情報をも求め、
   前記送信部が、前記演算部により求められたＯＳＮＲ情報をも前記後段光増幅装置へ送出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
3. 前記利得調整部が、減衰率が可変である可変光減衰器を含む、ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
4. 請求項１記載の光増幅装置を複数個備え、これら複数の光増幅装置が直列的に接続されて光を多段増幅し、これら複数の光増幅装置のうち各光増幅装置の送信部から送出された情報を次段の光増幅装置の受信部が受信することを特徴とする光通信システム。
5. 請求項１記載の光増幅装置を複数個備えるとともに上位システムを備え、これら複数の光増幅装置が直列的に接続されて光を多段増幅し、これら複数の光増幅装置のうち各光増幅装置の送信部から送出された情報を次段の光増幅装置の受信部が受信するとともに、これら複数の光増幅装置それぞれの送信部から送出された情報を前記上位システムが受信することを特徴とする光通信システム。

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