JP2007150471A - 光伝送装置及びシステム並びにその制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 光アンプへの入力レベルが変動した時の過渡応答を抑圧する。
【解決手段】 合波器１３に入力される信号光３２が、回線障害などにより遮断されたとする。すると、Add信号光３３だけがＥＤＦ１８で増幅されることになる。ここで、この波長λkはＥＤＦ１８の利得が低いため、その入力レベルが上げられていたとする。そうなると、ＥＤＦ１８は利得一定制御であるから、元々高い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも上昇してしまう。そこで、信号光３２の変動を検出したときに、ＥＤＦ１８で増幅されたAdd信号光３３のレベルが一定となるようにレベル調整器１５を制御する。これにより、ＥＤＦ１８の過渡応答が抑圧される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＯＡＤＭノードなどに用いられる光伝送装置等に関する。

近年、フォトニックネットワークの発達により、波長多重システム（WDM systems：Wavelength Division Multiplexing System）には、ＯＡＤＭ（Optical Add Drop Multiplexing）等の技術が適用されるようになってきた（例えば特許文献１）。このＯＡＤＭは、特にユーザサイドと基幹ネットワークを結ぶメトロ・アクセス系のネットワークにおいて、必須の技術となっている。なぜなら、波長多重された信号から任意の波長をAdd／Dropすることで、ユーザに応じて通信容量を迅速に変更することができ、フレキシブルなネットワークを構成することができるからである。

特開２００２−２９０３３１号公報

しかしながら、このＯＡＤＭシステムで用いられる光アンプでは、任意の波長がAdd／Dropされるため、光アンプへの入力レベルが急激に変化する。そのため、その入力レベルに追従する制御機能を光アンプが備えていないと、光アンプの出力レベルが過渡的に変化するという問題がある。

光アンプの過渡応答特性を表す指数として、利得変動（Gain Excursion）、収束時間（Settling Time）及び利得オフセット（Gain Error）がある。図１３に説明図を示す。利得変動量は入力レベル変動時における光アンプの利得変化量の最大値であり、収束時間は利得が安定するまでの時間である。利得エラーは入力レベル変動前の利得と収束後の利得の変位量である。

そこで、本発明の目的は、光アンプへの入力レベルが変動した時の過渡応答（特に利得エラー）を抑圧し得る光伝送装置等を提供することにある。

本発明に係る光伝送装置（請求項１）は、特定波長の信号光を送信する送信機と、送信機から送信された信号光と特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、光アンプの入力側の波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、光アンプの出力側の波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えたものである。そして、この光伝送装置は、送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段を、更に備えている。また、制御手段は、入力レベル検出手段又は出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて特定波長以外の信号光の変動を検出する第一機能と、第一機能によって特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された特定波長の信号光のレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する第二機能とを有する。なお、ここで言う「レベル」とは、パワーレベルのことである。

光アンプの利得特性は波長依存性を持つ。そこで、その利得特性に合わせて、光アンプの出力レベルが波長依存性を持たないように、光アンプに入力される各波長の信号光のレベルを予めを設定しておく。例えば、利得の高い波長の信号光は入力レベルを下げておき、逆に利得の低い波長の信号光は入力レベルを上げておく。この状態で、光アンプにおける波長多重信号光の入力レベル（ｄＢ値）と出力レベル（ｄＢ値）の差が一定になるように、光アンプの利得を制御する（すなわち利得一定制御）。

このとき、合波器に入力される特定波長以外の信号光が、回線障害などにより遮断されたとする。すると、特定波長の信号光だけが光アンプで増幅されることになる。ここで、この特定波長は光アンプの利得が低いため、その入力レベルが上げられていたとする。そうなると、光アンプは利得一定制御であるから、元々高い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも上昇してしまう。これとは逆に、この特定波長は光アンプの利得が高いため、その入力レベルが下げられていたとする。そうなると、光アンプは利得一定制御であるから、元々低い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも低下してしまう。そこで、特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された特定波長の信号光のレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する。これにより、光アンプの過渡応答が抑圧される。

請求項２記載の光伝送装置は、請求項１記載の光伝送装置において、第二機能は、送信機から送信される信号光のレベルを予め設定された値に変えるようにレベル調整手段を制御する、というものである。つまり、レベル調整手段を制御する際にオープン制御を実行するので、構成が簡単でよい。

請求項３記載の光伝送装置は、請求項２記載の光伝送装置において、送信機は互いに異なる特定波長の信号光を送信する複数の送信機から成り、これらの送信機にそれぞれレベル調整手段が設けられた、というものである。このように、送信機は複数あってもよい。この場合、各レベル調整手段を制御する際に、オープン制御を実行すると構成が簡単でよい。

請求項４記載の光伝送装置は、請求項１記載の光伝送装置において、第二機能は、出力レベル検出手段によって検出された特定波長の信号光のレベルを逐次入力し、このレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する、というものである。つまり、レベル調整手段を制御する際にフィードバック制御を実行するので、高精度の制御が可能となる。

請求項５記載の光伝送装置は、請求項１記載の光伝送装置において、送信機は互いに異なる特定波長の信号光を送信する複数の送信機から成り、これらの送信機にそれぞれレベル調整手段が設けられている。そして、この光伝送装置は、光アンプで増幅された波長多重信号光について各波長の信号光のレベルを検出する波長レベル検出手段を、更に備えている。また、制御手段は、第一機能及び第二機能に代えて、入力レベル検出手段、出力レベル検出手段又は波長レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて特定波長以外の信号光の変動を検出する機能と、この機能によって特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、波長レベル検出手段によって検出された各特定波長の信号光のレベルが一定となるように各レベル調整手段を制御する機能とを有する。このように、送信機は複数あってもよい。この場合、波長レベル検出手段を設けて増幅後における各特定波長の信号光のレベルを検出しているので、各レベル調整手段を制御する際にフィードバック制御が可能となる。

請求項６記載の光伝送装置は、特定波長の信号光を送信する送信機と、送信機から送信された信号光と特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、光アンプの入力側の波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、光アンプの出力側の波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えたものである。そして、制御手段は、入力レベル検出手段又は出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて特定波長以外の信号光の変動を検出する機能と、この機能によって特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された特定波長の信号光のレベルが一定となるように光アンプの利得を制御する機能とを有する。

合波器に入力される特定波長以外の信号光が、回線障害などにより遮断されたとする。すると、特定波長の信号光だけが光アンプで増幅されることになる。ここで、この特定波長は光アンプの利得が低いため、その入力レベルが上げられていたとする。そうなると、光アンプは利得一定制御であるから、元々高い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも上昇してしまう。そこで、特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された特定波長の信号光のレベルが一定となるように光アンプの利得を制御する。つまり、利得一定制御を一時止めて、利得可変制御を実行する。これにより、光アンプの過渡応答が抑圧される。

請求項７記載の光伝送装置は、請求項１〜４記載の光伝送装置において、波長多重信号光を入力して当該波長多重信号を各波長の信号光に分波し、これらの信号光のうち特定波長の信号光を分岐するとともに残りの信号光を特定波長以外の信号光として合波器へ出力する分波器と、分波器によって分岐された信号光を受信する受信機と、を更に備えたものである。この光伝送装置はＯＡＤＭノードである。

請求項８記載の光伝送装置は、請求項７記載の光伝送装置において、分波器の入力側の波長多重信号光のレベルを検出する分波器入力レベル検出手段を、更に備えている。そして、第一機能は、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段に代えて、分波器入力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて、特定波長以外の信号光の変動を検出する。入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段の代わりに分波器入力レベル検出手段を用いても、特定波長以外の信号光の変動を検出することができる。

請求項９記載の光伝送装置は、波長多重信号光を入力して当該波長多重信号を各波長の信号光に分波するとともにこれらの信号光のうち特定波長の信号光を分岐する分波器と、分波器によって分岐された信号光を受信する受信機と、特定波長と同じ波長の信号光を送信する送信機と、送信機から送信された信号光と分波器で分波された特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、光アンプの入力側の波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、光アンプの出力側の波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えたものである。そして、この光伝送装置は、送信機から送信される信号光及び分波器から合波器へ出力される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、光アンプで増幅された波長多重信号光について各波長の信号光のレベルを検出する波長レベル検出手段と、を更に備えている。また、制御手段は、波長レベル検出手段によって検出された各波長の信号光のレベルに基づいていずれかの信号光の変動を検出する機能と、この機能によっていずれかの信号光の変動を検出したときに、当該変動が検出されなかった信号光について光アンプで増幅されたレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する機能とを有する。

合波器に入力される信号光が、回線障害などにより遮断されたとする。すると、残りの信号光だけが光アンプで増幅されることになる。ここで、その信号光の波長は光アンプの利得が低いため、その入力レベルが上げられていたとする。そうなると、光アンプは利得一定制御であるから、元々高い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも上昇してしまう。そこで、信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された残りの信号光のレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する。これにより、光アンプの過渡応答が抑圧される。

請求項１０記載の光伝送装置は、請求項１〜９記載の光伝送装置において、変動が遮断である、というものである。例えば、回線障害による信号光の遮断などが該当する。なお、変動は、遮断に限らず、例えば低減などであってもよい。

本発明に係る光伝送システム（請求項１１）は、複数の請求項７記載の光伝送装置（ＯＡＤＭノード）と、これらの光伝送装置間を結ぶ光伝送路と、を備えたことを特徴とする。各光伝送装置で光アンプの過渡応答が抑圧されるので、光伝送システム全体でも光アンプの過渡応答が抑圧される。

本発明に係る制御方法（請求項１２）は、特定波長の信号光を送信する送信機と、送信機から送信された信号光と特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、光アンプの入力側の波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、光アンプの出力側の波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、を備えた光伝送装置を制御する方法である。そして、この制御方法は、入力レベル検出手段又は出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて特定波長以外の信号光の変動を検出する第一ステップと、第一ステップによって特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された特定波長の信号光のレベルが一定となるようにレベル調整手段を制御する第二ステップと、を含む。本発明に係る制御方法も、本発明に係る光伝送装置と同様の作用及び効果を奏する。また、本発明に係る制御方法は、本発明に係る光伝送装置の各請求項に対応した構成とすることもできる。

本発明に係る制御プログラム（請求項１３）は、特定波長の信号光を送信する送信機と、送信機から送信された信号光と特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、光アンプの入力側の波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、光アンプの出力側の波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて光アンプの利得を一定に制御するコンピュータから成る制御手段と、送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、を備えた光伝送装置を制御するプログラムである。そして、この制御プログラムは、入力レベル検出手段又は出力レベル検出手段によって検出された波長多重信号光のレベルに基づいて特定波長以外の信号光の変動を検出する第一機能と、第一機能によって特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、光アンプで増幅された前記特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する第二機能とを、制御手段のコンピュータに実現させるためのものである。本発明に係る制御プログラムも、本発明に係る光伝送装置と同様の作用及び効果を奏する。また、本発明に係る制御プログラムは、本発明に係る光伝送装置の各請求項に対応した構成とすることもできる。

ここで、本発明の効果について説明する。第１の効果は、光アンプの入力レベル変動時の過渡応答を、簡易な構成で抑圧できることである。第２の効果は、本発明の装置を多段に接続することで、その多段システムにおいても光アンプの過渡応答を抑圧することができることである。通常、光アンプは多段に接続されて使用される。そのため、ある光アンプだけの過渡応答の抑圧ではなく、全体のシステムとして光アンプの過渡応答を抑圧できる効果は、実際のシステムを考えた場合に極めて大きい。第３の効果は、本発明による光アンプの過渡応答の抑圧効果は、残留信号光のビットレートや変調方式によらないことである。なお、「残留信号光」とは、光アンプの入力レベル変動後でもその変動前と同じように光アンプに入力される信号光のことである。

本発明によれば、光アンプの入力レベルが変動した場合に、残留信号光の光アンプ入力レベル又は光アンプの利得を調整することによって、当該変動前後における残留信号光の光アンプ出力レベルを一定にできる。

図１は、本発明に係る光伝送装置の第一実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図中の実線は光接続を示し、点線は電気接続を示している。

本実施形態の光伝送装置１０は、分波器１１、受信機１２、合波器１３、送信機１４、レベル調整手段としてのレベル調整器１５、入力レベル検出手段としての光カプラ１６及びＰＤ（フォトダイオード又はフォトディテクタ）１７、光アンプ（ＥＤＦＡ）としてのＥＤＦ（エルビウム添加ファイバ）１８及び光カプラ１９及びＬＤ（レーザダイオード）２０、出力レベル検出手段としての光カプラ２１及びＰＤ２２、制御手段としての制御回路２３等を備えたＯＡＤＭノードである。

分波器１１は、波長多重信号光（以下「ＷＤＭ信号光」という。）３０を入力してＷＤＭ信号光３０を各波長の信号光に分波し、これらの信号光のうち波長λkの信号光（以下「Drop信号光」という。）３１を分岐するとともに残りの信号光３２を合波器１３へ出力する。受信機１２は、分波器１１からDrop信号光３１を受信する。送信機１４は、波長λkの信号光（以下「Add信号光」という。）３３を、レベル調整器１５を介して合波器１３へ送信する。レベル調整器１５は、送信機１４から送信されるAdd信号光３３のレベルを調整して、これを合波器１３へ出力する。例えばレベル調整器１５がＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）である場合は、レベル調整器１５に与える電圧（又は電流）を変えることによってAdd信号光３３のレベルを変えることができる。合波器１３は、レベル調整器１５から出力されたAdd信号光３２と分波器１１から出力された信号光３２とを合波して、これをＷＤＭ信号光３４として出力する。ＥＤＦ１８は、合波器１３から出力されたＷＤＭ信号光３４を増幅するとともに、光カプラ１９を介して入力されるＬＤ２０の励起光３６の強弱によって利得が制御可能である。ＰＤ１７は、ＥＤＦ１８の入力側のＷＤＭ信号光３４のレベルを、光カプラ１６を介して検出する。ＰＤ２２は、ＥＤＦ１８の出力側のＷＤＭ信号光３５のレベルを、光カプラ２１を介して検出する。制御回路２３の通常の動作は、ＰＤ１７，２２によって検出されたＷＤＭ信号光３４，３５のレベルに基づき、ＥＤＦ１８の利得が一定になるようにＬＤ２０を駆動することである。

制御回路２３は、ＰＤ１７，２２によって検出されたＷＤＭ信号光３４，３５のどちらかのレベルに基づいて信号光３２の変動を検出する第一機能と、第一機能によって信号光３２の変動を検出したときに、ＥＤＦ１８で増幅されたAdd信号光３３のレベルが一定となるようにレベル調整器１５を制御する第二機能とを有する。例えば制御回路２３がマイクロコンピュータから成る場合、これらの第一機能及び第二機能はコンピュータプログラムによって実現することができる。また、この動作が、本発明に係る制御方法の一実施形態でもある。

次に、光伝送装置１０の動作を説明する。ＥＤＦ１８の利得特性は波長依存性を持つ。そこで、その利得特性に合わせて、ＥＤＦ１８の出力レベルが波長依存性を持たないように、ＥＤＦ１８に入力されるＷＤＭ信号光３４のレベルを波長に応じて予めを設定しておく。例えば、利得の高い波長の信号光は入力レベルを下げておき、逆に利得の低い波長の信号光は入力レベルを上げておく。この状態で、ＥＤＦ１８におけるＷＤＭ信号光の入力レベル（ｄＢ値）と出力レベル（ｄＢ値）の差が一定になるように、ＥＤＦ１８の利得を制御する（すなわち利得一定制御）。

このとき、合波器１３に入力される信号光３２が、回線障害などにより遮断されたとする。すると、Add信号光３３だけがＥＤＦ１８で増幅されることになる。ここで、この波長λkはＥＤＦ１８の利得が低いため、その入力レベルが上げられていたとする。そうなると、ＥＤＦ１８は利得一定制御であるから、元々高い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも上昇してしまう。これとは逆に、波長λkはＥＤＦ１８の利得が高いため、その入力レベルが下げられていたとする。そうなると、ＥＤＦ１８は利得一定制御であるから、元々低い入力レベルが一定利得で増幅される結果、出力レベルが障害発生前よりも低下してしまう。そこで、信号光３２の変動を検出したときに、ＥＤＦ１８で増幅されたAdd信号光３３のレベルが一定となるようにレベル調整器１５を制御する。これにより、ＥＤＦ１８の過渡応答が抑圧される。

次に、光伝送装置１０の構成及び動作について、更に詳しく説明する。まず、図１に基づき、光伝送装置１０の構成について説明する。分波器１１は、合波器１３と受信機１２とに接続される。合波器１３は、レベル調整器１５を介して送信機１４と接続される。また、合波器１３は、光カプラ１６とも接続される。光カプラ１６は、ＰＤ１７と光カプラ１９とに接続される。光カプラ１９は、ＥＤＦ１８とＬＤ２０とに接続される。ＥＤＦ１８は光カプラ２１に接続され、光カプラ２１はＰＤ２２に接続される。制御回路２３は、レベル調整器１５、ＰＤ１７，２２及びＬＤ２０と接続される。

次に、光伝送装置１０の動作について説明する。まず、入力レベルが変動しないときの動作について、図１を用いて説明する。ＷＤＭ信号光（波長λ1〜λm）３０は、分波器１１でそれぞれの波長に分波される。ここで、波長λkの信号光（Drop信号光３１）のみが受信機１２に入力され、それ以外の波長の信号光３２は再び合波器１３で合波される。このとき、送信機１４からの波長λkの信号光（Add信号光３３）は、レベル調整器１５でレベル調整されて、他の波長の信号光３２と一緒に合波器１３で合波される。

合波器１３で合波されたＷＤＭ信号光３４は、光カプラ１６によってＰＤ１７と光カプラ１９とに出力される。ＰＤ１７ではＷＤＭ信号光３４（ＥＤＦ１８の入力レベル）がモニタされて、その結果が制御回路２３へ通知される。光カプラ１６を通過したＷＤＭ信号光３４は、光カプラ１９でＬＤ２０からの励起光３６と合波されて、ＥＤＦ１８へ出力される。すると、ＥＤＦ１８では、励起光３６によってＥｒ³⁺が励起されることにより、ＷＤＭ信号光３４のレベルが増幅されてＷＤＭ信号光３５となって出力される。ＷＤＭ信号光３５の一部が、光カプラ２１からＰＤ２２へ出力される。ここで、ＷＤＭ信号光３５（ＥＤＦ１８の出力レベル）がモニタされ、その結果が制御回路２３へ通知される。制御回路２３では、ＰＤ１７とＰＤ２２とから通知された入力レベル（ｄＢ値）と出力レベル（ｄＢ値）とをモニタして、その差が一定になるように、ＬＤ２０の励起光３６のレベルを調整する。この制御は一般に利得一定制御と呼ばれる。

次に、ＥＤＦ１８の入力レベルが変動したときの動作について、図２を用いて説明する。一例として、ＷＤＭ信号光３０の波長数は「１０」とし、Drop信号光３１及びAdd信号光３３の波長は最短波の波長λ1とし、ＥＤＦ１８の入力レベルの変動として分波器１１の入力側のネットワークに障害が発生したとする。ネットワーク障害発生前の動作は、上述したように、ＰＤ１７で入力レベルがモニタされ、ＰＤ２２で出力レベルがモニタされ、利得が一定値（Ｇ）となるように、ＬＤ２０の励起光３６のレベルが制御回路２３で制御される。

従来技術では、ＥＤＦ１８の入力レベル変動後も同様に、ＰＤ１７で入力レベルがモニタされ、ＰＤ２２で出力レベルがモニタされ、利得が一定となるように、ＬＤ２０の励起光３６のレベルが制御回路２３で制御される。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来技術における入力レベル変動前後のＥＤＦ１８の入力レベル、利得、出力レベルをそれぞれ示している。入力レベル変動前後のAdd信号光３３（以下「残留信号光」という。）の出力レベルが変化している理由は、入力レベル変動前後で残留信号光の利得が変化しているためである。これは、ＥＤＦ１８の利得に図３（ｂ）のような波長依存性があることに起因する。つまり、ＰＤ１７へのトータル入力レベルとＰＤ２２へのトータル出力レベルとに基づいて利得が一定になるように制御するため、トータルとしては利得がＧであっても波長によって利得にバラツキが発生する。すなわち、波長依存性があるため、波長数が「１０」の場合のAdd信号光３３の利得（Ｇ−ΔＧ）と、波長数が「１」の場合のAdd信号光３３の利得（Ｇ）とが異なる。これにより、ＥＤＦ１８の入力レベルの変動が発生したときに、残留信号光のＥＤＦ１８の出力レベルが変化する。

これに対し、本実施形態では、この入力レベルの変動があったときに、入力レベル変動をＰＤ１７で検出し、制御回路２３でレベル調整器１５を制御して、図４（ａ）のように、残留信号光の入力レベルを波長依存性の分（ΔＧ）だけ低下させることで、波長数が「１０」の場合と波長数が「１」の場合との残留信号光の出力レベルを一致させることができる。図４（ｂ），（ｃ）の利得及び出力レベルでこれを示している。これにより、ＥＤＦ１８の入力レベル変動が発生したときも、残留信号光のＥＤＦ１８の出力レベルを一定に制御できるので、入力レベル変動時の過渡応答特性を抑圧することができる。

これを制御フロー図で表したものが図５［１］［２］である。図５［１］の制御フローは、残留信号光（Add信号光３３）のレベル調整を、レベル変動があった場合に備えて予め初期検討で決定した値で行う方法（すなわちオープン制御）である。図５［２］の制御フローは、残留信号光（Add信号光３３）の出力レベルをモニタしてレベル調整をする方法（すなわちフィードバック制御）である。制御フローはこの二通りがある。

更に詳しく説明する。図５［１］では、まずＷＤＭ信号光３０が遮断されたとする（ステップ１０１）。すると、ＰＤ１７による検出レベルが低下するので、制御回路２３はＷＤＭ信号光３０の遮断を知ることができる（ステップ１０２）。続いて、制御回路２３は、Add信号光３３のレベルを予め設定された値に変えるために、レベル調整器１５を制御する（ステップ１０３）。

一方、図５［２］では、まずＷＤＭ信号光３０が遮断されたとする（ステップ２０１）。すると、ＰＤ１７による検出レベルが低下するので、制御回路２３はＷＤＭ信号光３０の遮断を知ることができる（ステップ２０２）。続いて、制御回路２３は、ＰＤ２２によりAdd信号光３３の出力レベルを逐次入力し（ステップ２０３）、Add信号光３３の出力レベルがＷＤＭ信号光３０の遮断前と同じになるように（ステップ２０４）、レベル調整器１５を制御する（ステップ２０５）。

以上は一例を用いての説明であるが、本発明では、このように入力レベル変動前後で、残留信号光の出力レベルを調整することで、入力レベル変動があっても、残留信号光の出力レベルを一定に制御し、過渡応答特性の性能改善を行うことができる。

次に、本発明に係る光伝送装置の第二実施形態を説明する。第二実施形態は、図１の第一実施形態に対して、レベル調整器１５が不要であり、かつ制御回路２３の機能が異なるだけである。したがって、図１乃至図４に基づき説明する。

制御手段２３は、前述の第二機能に代えて、第一機能によって信号光３２の変動を検出したときに、ＥＤＦ１８で増幅されたAdd信号光３３のレベルが一定となるようにＥＤＦ１８の利得を制御する機能を有する。つまり、ＥＤＦ１８の入力レベル変動時にレベル調整器１５を用いることなくＥＤＦ１８の利得を変化させることで、ＥＤＦ１８の入力レベル変動があっても、残留信号光の出力レベルを一定に制御し、ＥＤＦ１８の過渡応答を抑圧することができる。第一実施形態では、図４のように残留信号光の入力レベルをレベル調整器１５でΔＧだけ減衰させることにより、ＥＤＦ１８の入力レベル変動前後で残留信号光の出力レベルが変化しないようにしている。これに代わりに、本実施形態では、図２の制御回路２３でＰＤ１７の入力レベルとＰＤ２２の出力レベルとをモニタし、利得（出力レベル−入力レベル）がＧ−ΔＧとなるようにＬＤ２０を制御することで、同様の特性が得られる。この場合は、ＥＤＦ１８の入力レベル変動前後で、残留信号光の利得を変えるように制御するので、残留信号光の入力レベルをレベル調整器１５で調整する必要はない。

図６は、本発明に係る光伝送装置の第三実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光伝送装置４０は、図１の光伝送装置１０の構成に受信機４１、送信機４２及びレベル調整器４３が付加され、これに合わせて制御回路４４の機能が変えられている。受信機１２は波長λk1のDrop信号光３１を受信し、受信機４１は波長λk2（≠λk1）のDrop信号光４５を受信する。送信機１４は波長λk1のAdd信号光３３を送信し、受信機４３は波長λk2のAdd信号光４６を送信する。制御回路４４は、レベル調整器１５，４３をそれぞれ別々に制御する。このように、合波器１３で複数の送信機１４，４２からのAdd信号光３３，４６（複数の残留信号光）が合波された場合でも、それぞれのレベル調整器１５，４３を調整することにより、ＥＤＦ１８の入力レベル変動前後における残留信号光の出力レベルを一定とすることができる。

ただし、この場合は図５［１］の制御フローを用いる必要がある。なぜなら、ＰＤ１７では、複数の残留信号光のそれぞれのレベルがモニタできず、あくまで、そのトータルレベルしかモニタできないからである。

図７は、本発明に係る光伝送装置の第四実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図６と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光伝送装置５０は、図６の光伝送装置４０の構成に波長レベル検出手段としての光カプラ５１及び波長レベルモニタ５２が付加され、これに合わせて制御回路５３の機能が変えられている。増幅後のAdd信号光３３，４４は、波長レベルモニタ５２によってそれぞれ波長λk1，λk2ごとにレベルがモニタされる。したがって、制御回路５３は、レベル調整器１５，４３のそれぞれに対して、図５［２］のフィードバック制御を実行できる。

図８は、本発明に係る光伝送装置の第五実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光伝送装置６０は、図１の光伝送装置１０の構成に光カプラ６１、波長レベルモニタ６２、制御回路６３及びレベル調整器６４，６５が付加されている。レベル調整器６４，６５は、分波器１１から合波器１３へ出力される信号光３２のレベルを調整する。波長レベルモニタ６２は、ＥＤＦ１８で増幅されたＷＤＭ信号光３５について、光カプラ６１を介して各波長の信号光のレベルを検出する。制御回路６３は、波長レベルモニタ６２によって検出された各波長の信号光のレベルに基づいていずれかの信号光の変動を検出する機能と、この機能によっていずれかの信号光の変動を検出したときに、当該変動が検出されなかった信号光についてＥＤＦ１８で増幅されたレベルが一定となるようにレベル調整手段６４，６５を制御する機能とを有する。このような構成にすることで、Add信号光３３以外の信号光３２がＥＤＦ１８の入力レベル変動時に残留信号光となった場合でも、ＥＤＦ１８の入力レベル変動前後における残留信号光の出力レベルを一定にすることができる。

次に、図９を用いて光伝送装置６０の動作を説明する。まず、ＷＤＭ信号光３０を分波器１１で各波長の信号光３２に分波した後、それぞれにレベル調整器６４，６５を挿入して、再度、合波器１３で合波する。そして、ＥＤＦ１８の出力側で光カプラ６１を挿入し、波長レベルモニタ６２で各波長の信号光のレベルをモニタする。ここで、図９に示すように、回線の障害が起こったとする。この場合、波長レベルモニタ６２で波長とレベルをモニタすることにより、ＥＤＦ１８への入力レベル変動が発生しても、残留信号光の出力レベルが一定になるように、制御回路６３でレベル調整器６４，６５を調整できる。

また、ＥＤＦ１８の入力レベル変動がない場合でも、ＷＤＭ信号光３５の各波長のレベルを波長レベルモニタ６２でモニタすることにより、ＷＤＭ信号光３５の各波長のレベルが一定になるように、制御回路６３がレベル調整器６４，６５を制御できる。

図１０は、本発明に係る光伝送装置の第六実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光伝送装置７０は、図１の光伝送装置１０の構成に、分波器入力レベル検出手段としての光カプラ７１及びＰＤ７２が付加されている。ＰＤ７２は、分波器１１の入力側のＷＤＭ信号光３０のレベルを、光カプラ７１を介して検出する。そして、制御回路７３の第一機能は、ＰＤ１７，２２に代えてＰＤ７２によって検出されたＷＤＭ信号光３０のレベルに基づいて、ＥＤＦ１８の入力レベルの変動を検出する。

更に詳しく説明する。ＷＤＭ信号光３０は、光カプラ７１で分波器１１とＰＤ７２に入力される。ＰＤ７２でＷＤＭ信号光３０のパワーがモニタされ、その結果が制御回路７３に通知される。分波器１１に入力されたＷＤＭ信号光３０は波長ごとに分波されて、波長λkのDrop信号光３１だけが受信機１２に出力される。送信機１４から出力された波長λkのAdd信号光３３は、レベル調整器１５でレベル調整されて、信号光３２とともに合波器１３で合波されて、光カプラ１６でＰＤ１７と光カプラ１９とに出力される。このＰＤ１７でＥＤＦ１８への入力パワーがモニタされて、その結果が制御回路７３に通知される。ＷＤＭ信号光３４は、光カプラ１９でＬＤ２０からの励起光３６と合波されて、ＥＤＦ１８へ出力される。このとき、ＬＤ２０の励起光３６によりＥＤＦ１８のＥｒ³⁺が励起されて、ＷＤＭ信号光３４のレベルが増幅されてＷＤＭ信号光３５として出力される。そのＷＤＭ信号光３５の一部が、光カプラ２１を介してＰＤ２２へ出力される。ＰＤ２２でＷＤＭ信号光３５のレベルがモニタされ、その結果が制御回路７３に通知される。制御回路７３では、ＰＤ１７とＰＤ２２から通知された入力レベルと出力レベルをモニタして、その差（出力レベルと入力レベルの差分）が一定になるように、ＬＤ２０の励起光３６のレベルを調整する。

ここで、図１１に示すように、ＷＤＭ信号光３０が光カプラ７１の前で断線などにより遮断されたとする。このとき、断線によるＥＤＦ１８への入力パワー変動前後で、残留信号光（Add信号光３３）の出力レベルが変化しないように制御する方法について説明する。ＥＤＦ１８の入力レベル変動が発生したことをＰＤ７２が検出し、その結果を制御回路７３に通知する。続いて、制御回路７３は、ＥＤＦ１８の入力レベル変動前後の残留信号光（Add信号光３３）の出力レベルを一定にするように、レベル調整器１５で残留信号光（Add信号光３３）の入力レベルを調整する。

図１２は、本発明に係る光伝送システムの第一実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態の光伝送システム８０は、複数の光伝送装置８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，…と、光伝送装置８１ａ，…間を結ぶ光伝送路８２ａ，８２ｂ，…とを備えている。光伝送装置８１ａ，…は、前述した第一乃至第六実施形態のいずれかのＯＡＤＭノードである。したがって、各光伝送装置８１ａ，…で光アンプの過渡応答が抑圧されるので、光伝送システム８０全体でも光アンプの過渡応答が抑圧される。

更に詳しく説明する。光伝送装置８１ａ，８１ｂ，８１ｃにおけるAdd信号光３３ａ，３３ｂ，３３ｃの波長は、それぞれλ1，λ2，λ3である。前述したように、各光伝送装置８１ａ，…は、ＷＤＭ信号３０ａが遮断される前後で各Add信号光３３ａ，…の光アンプ出力レベルが一定になるように、レベル調整器を制御する。

ここで、図示するようにＷＤＭ信号３０ａが遮断されたとする。すると、光伝送装置８１ａでは、Add信号光３３ａの光アンプ出力レベルが一定になるように制御する。次段の光伝送装置８１ｂでは、ＷＤＭ信号３０ｂがλ1の信号光のみになった場合に、Add信号光３３ｂの光アンプ出力レベルが一定になるように制御する。次段の光伝送装置８１ｃでは、ＷＤＭ信号３０ｃがλ1，λ2の信号光のみになった場合に、Add信号光３３ｃの光アンプ出力レベルが一定になるように制御する。このような制御は、例えば残った信号光の数に応じて、レベル調整器によるAdd信号光のレベルを予め用意しておくことにより、実現できる。このとき、残った信号光の数は、ＰＤでの受光量におおよそ比例することから、ＰＤによって検出できる。

通常、光アンプは多段に接続されて使用される。そのため、ある光アンプの過渡応答の抑圧だけでなく、全体のシステムとして光アンプの過渡応答を抑圧できる効果は、実際のシステムを考えた場合に極めて大きい。

なお、本発明は、言うまでもなく、上記各実施形態に限定されない。例えば、ＥＤＦＡの代わりに他の光ファイバ増幅器（例えばＴＤＦＡ等）を用いてもよい。

本発明に係る光伝送装置の第一実施形態を示す構成図である。 図１の光伝送装置の動作を示す説明図である。 従来の光伝送装置の動作を示すグラフであり、図３（ａ）がＥＤＦの入力特性、図３（ｂ）がＥＤＦの利得特性、図３（ｃ）がＥＤＦの出力特性である。 図１の光伝送装置の動作を示すグラフであり、図４（ａ）がＥＤＦの入力特性、図４（ｂ）がＥＤＦの利得特性、図４（ｃ）がＥＤＦの出力特性である。 図１の光伝送装置の動作を示すフローチャートであり、図５［１］が第一例、図５［２］が第二例である。 本発明に係る光伝送装置の第三実施形態を示す構成図である。 本発明に係る光伝送装置の第四実施形態を示す構成図である。 本発明に係る光伝送装置の第五実施形態を示す構成図である。 図８の光伝送装置の動作を示す説明図である。 本発明に係る光伝送装置の第六実施形態を示す構成図である。 図１０の光伝送装置の動作を示す説明図である。 本発明に係る光伝送システムの第一実施形態を示す構成図である。 光アンプの過渡応答特性を表す指標の説明図である。

符号の説明

１０，４０，５０，６０，７０，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ 光伝送装置
１１ 分波器
１２，４１ 受信機
１３ 合波器
１４，４２ 送信機
１５，４３，６４，６５ レベル調整器（レベル調整手段）
１６ 光カプラ（入力レベル検出手段）
１７ ＰＤ（入力レベル検出手段）
１８ ＥＤＦ（光アンプ）
１９ 光カプラ（光アンプ）
２０ ＬＤ（光アンプ）
２１ 光カプラ（出力レベル検出手段）
２２ ＰＤ（出力レベル検出手段）
２３，４４，６３，７３ 制御回路（制御手段）
３０，３４，３５，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ ＷＤＭ信号光
３１ Drop信号光
３２ 信号光
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ Add信号光
３６ 励起光
６１ 光カプラ（波長レベル検出手段）
６２ 波長レベルモニタ（波長レベル検出手段）
７１ 光カプラ（分波器入力レベル検出手段）
７２ ＰＤ（分波器入力レベル検出手段）
８０ 光伝送システム
８２ａ，８２ｂ 光伝送路

Claims (13)

1. 特定波長の信号光を送信する送信機と、この送信機から送信された信号光と前記特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、この合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、この光アンプの入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、前記光アンプの出力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えた光伝送装置において、
   前記送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記入力レベル検出手段又は前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記特定波長以外の信号光の変動を検出する第一機能と、この第一機能によって前記特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、前記光アンプで増幅された前記特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する第二機能とを有する、
   ことを特徴とする光伝送装置。
2. 前記第二機能は、前記送信機から送信される信号光のレベルを予め設定された値に変えるように前記レベル調整手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
3. 前記送信機は互いに異なる前記特定波長の信号光を送信する複数の送信機から成り、これらの送信機にそれぞれ前記レベル調整手段が設けられた、
   ことを特徴とする請求項２記載の光伝送装置。
4. 前記第二機能は、前記出力レベル検出手段によって検出された前記特定波長の信号光のレベルを逐次入力し、当該レベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
5. 前記送信機は互いに異なる前記特定波長の信号光を送信する複数の送信機から成り、これらの送信機にそれぞれ前記レベル調整手段が設けられ、
   前記光アンプで増幅された前記波長多重信号光について各波長の信号光のレベルを検出する波長レベル検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記第一機能及び前記第二機能に代えて、前記入力レベル検出手段、前記出力レベル検出手段又は前記波長レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記特定波長以外の信号光の変動を検出する機能と、この機能によって前記特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、前記波長レベル検出手段によって検出された前記各特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記各レベル調整手段を制御する機能とを有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
6. 特定波長の信号光を送信する送信機と、この送信機から送信された信号光と前記特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、この合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、この光アンプの入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、前記光アンプの出力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えた光伝送装置において、
   前記制御手段は、前記入力レベル検出手段又は前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記特定波長以外の信号光の変動を検出する機能と、この機能によって前記特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、前記光アンプで増幅された前記特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記光アンプの利得を制御する機能とを有する、
   ことを特徴とする光伝送装置。
7. 波長多重信号光を入力して当該波長多重信号を各波長の信号光に分波し、これらの信号光のうち特定波長の信号光を分岐するとともに残りの信号光を前記特定波長以外の信号光として前記合波器へ出力する分波器と、
   この分波器によって分岐された前記信号光を受信する受信機と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光伝送装置。
8. 前記分波器の入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する分波器入力レベル検出手段を更に備え、
   前記第一機能は、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段に代えて、前記分波器入力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて、前記特定波長以外の信号光の変動を検出する、
   ことを特徴とする請求項７記載の光伝送装置。
9. 波長多重信号光を入力して当該波長多重信号を各波長の信号光に分波するとともにこれらの信号光のうち特定波長の信号光を分岐する分波器と、この分波器によって分岐された前記信号光を受信する受信機と、前記特定波長と同じ波長の信号光を送信する送信機と、この送信機から送信された信号光と前記分波器で分波された前記特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、この合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、この光アンプの入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、前記光アンプの出力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、を備えた光伝送装置において、
   前記送信機から送信される信号光及び前記分波器から前記合波器へ出力される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、前記光アンプで増幅された前記波長多重信号光について各波長の信号光のレベルを検出する波長レベル検出手段と、を更に備え、
   前記制御手段は、前記波長レベル検出手段によって検出された前記各波長の信号光のレベルに基づいていずれかの信号光の変動を検出する機能と、この機能によっていずれかの信号光の変動を検出したときに、当該変動が検出されなかった信号光について前記光アンプで増幅されたレベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する機能とを有する、
   ことを特徴とする光伝送装置。
10. 前記変動が遮断である、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光伝送装置。
11. 請求項７記載の光伝送装置を複数設け、これらの光伝送装置相互間を光伝送路で連結した、
    ことを特徴とする光伝送システム。
12. 特定波長の信号光を送信する送信機と、この送信機から送信された信号光と前記特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、この合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、この光アンプの入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、前記光アンプの出力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記光アンプの利得を一定に制御する制御手段と、前記送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、を備えた光伝送装置を制御する方法であって、
    前記入力レベル検出手段又は前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記特定波長以外の信号光の変動を検出する第一ステップと、
    この第一ステップによって前記特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、前記光アンプで増幅された前記特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する第二ステップと、
    を含むことを特徴とする光伝送装置の制御方法。
13. 特定波長の信号光を送信する送信機と、この送信機から送信された信号光と前記特定波長以外の信号光とを合波して波長多重信号として出力する合波器と、この合波器から出力された波長多重信号光を増幅するとともにその利得を制御可能な光アンプと、この光アンプの入力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する入力レベル検出手段と、前記光アンプの出力側の前記波長多重信号光のレベルを検出する出力レベル検出手段と、前記入力レベル検出手段及び前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記光アンプの利得を一定に制御するコンピュータから成る制御手段と、前記送信機から送信される信号光のレベルを調整するレベル調整手段と、を備えた光伝送装置を制御するプログラムであって、
    前記入力レベル検出手段又は前記出力レベル検出手段によって検出された前記波長多重信号光のレベルに基づいて前記特定波長以外の信号光の変動を検出する第一機能と、
    この第一機能によって前記特定波長以外の信号光の変動を検出したときに、前記光アンプで増幅された前記特定波長の信号光のレベルが一定となるように前記レベル調整手段を制御する第二機能と、
    を前記コンピュータに実現させるための光伝送装置の制御プログラム。

Images