JP2009123808A - 光増幅装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】構成が単純であり、安価に光アクセスサービスのサービス提供距離を拡大することができるバースト信号対応の光増幅装置および光伝送システムを提供する。
【解決手段】光信号の一部または全部を利得制御用光信号を発振するレーザダイオードに入力することによりレーザダイオードの発振状態を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＯＮ(Passive Optical Network)などに利用する光増幅装置およびこの光増幅装置を備えた光伝送システムに関する。

ＰＯＮシステムは、光ファイバ伝送路およびＯＬＴ(Optical Local
Terminal)を複数のユーザで共用する費用効率の高いシステムである。現在、伝送帯域１Ｇｂｐｓを有したＧＥ−ＰＯＮシステムが導入され、安価にブロードバンドサービスを提供している。

ところで、通信事業者がブロードバンドサービスを経済的に提供するためには、１つのＯＬＴで、できるだけ多くの顧客を効率的に収容できなくてはならない。それ故、サービス要求の比較的少ない地域では、ＯＬＴと宅内のＯＮＵ(Optical Network Unit)との間の距離を拡大することが重要である。一方、サービス要求の比較的高い地域では、スプリッタの許容分岐数を増やすことが重要である。

つまり、伝送距離を拡大することにより１つのＯＬＴで遠隔地のより多くの顧客にサービスを提供することができ、許容分岐数を増加させることにより都市部のさらに多くの顧客にサービスを提供することができる。

一般に光通信のサービス提供距離を伸ばす技術に、伝送路中において光信号を増幅する光増幅装置を用いた長距離伝送システムが挙げられる。従来の長距離伝送システムの構成を図８に示す。図８に示すように、ＯＬＴ１０とスプリッタ１２との間に光増幅装置１１を適用するとＯＬＴ１０からＯＮＵ１３−１〜１３−７への下り光信号は連続信号であるため、既存技術を用いサービス提供距離の拡大が可能である。一方、ＯＮＵ１３−１〜１３−７からＯＬＴ１０への上り光信号は、ＯＬＴ１０と各ＯＮＵ１３−１〜１３−７との距離差が異なること、光信号の衝突を防ぐため光信号間に時間的なギャップを持たせていることなど、時間的、レベル的に不連続なバースト信号であり、光増幅装置１１で増幅すると光サージが発生し、ＯＬＴ１０で上り信号を受信することができない。

すなわち、下り光信号においては、ＯＬＴ１０と光増幅装置１１との間には光伝送路２０が介在しているだけであり、光増幅装置１１が扱う光信号は、ＯＬＴ１０から送出されたままの連続信号である。これに対し、上り光信号においては、複数のＯＮＵ１３−１〜１３−７とパワースプリッタ１２とを接続する複数の光伝送路２２−１〜２２−７が介在し、しかも光伝送路２２−１〜２２−７の距離は様々であるため、光増幅装置１１が扱う光信号は、時間的、レベル的に不連続なバースト信号となる。

ここで、従来の課題を図９および図１０を参照して説明する。図９は、増幅前のバースト信号である上り光信号を示す図である。図１０は、光サージを示す図である。図１０に示すように、光増幅装置１１によるバースト信号の増幅においては、その瞬間的な利得特性により光サージが引き起こされる。すなわち、図９に示すように、上り光信号は不連続であるが故に、上り光信号間に無信号の状態が生じる。この無信号の時間が光増幅装置１１に具備されている利得媒体の利得緩和時間より十分に長いと、図１０に示すような光サージが発生する。このような光サージはＯＬＴにおいて正常な信号受信を妨げるばかりでなく、場合によっては受信機の故障を引き起こす可能性もある。

したがってＰＯＮシステムなどの光信号を増幅するバースト信号対応の光増幅装置１１には、何らかの利得制御が必要とされる。この利得制御を他の光信号の入力によって行う方式として、無信号時間中に他の光信号を入れる方法が検討されており、その方式として常に光信号を入力するゲインクランプ法（例えば、特許文献１参照）と、無信号状態でのみ光信号を入力するパディング法（例えば、特許文献２または３参照）とが挙げられる。

特開２００６−３３２３０１号公報 特開平９−３２６７７１号公報 特開２００２−９３７７号公報

上述した特許文献１の方法では、上り光信号の利得をその強度に関わらず一定にするために、利得制御用光信号を上り光信号の有無に関わらず、かつ上り光信号より強い強度で入力する必要があるため、上り光信号の利得を大きくとることができない。この場合の利得制御用光信号の適用例を図１１に示す。また、この場合の増幅後の上り光信号を図１２に示す。

一方、特許文献２または３の方法では、上り光信号が入力していない場合のみ利得制御用光信号を入力することから、大きな利得を得ることができる。この場合の利得制御用光信号の適用例を図１３に示す。また、この場合の増幅後の上り光信号を図１４に示す。図１２と図１４とを比較すると図１４の方が増幅後に大きな利得を得ていることがわかる（Ｉ₁＜Ｉ₃、Ｉ₂＜Ｉ₄）。

しかしながら特許文献２の方法では、送信側に制御用の光信号を発振する回路を備える必要があり、安価にブロードバンドサービスを提供する目的に合致しない。さらには複数台の送信回路を１台の制御用光信号発生回路で制御する必要があり、各ＯＮＵが各ユーザ宅に設置されていることから、この発振タイミングを制御することができないなどから、ＰＯＮシステムには適用することができない。

さらに特許文献３の方法では、上り光信号を一度、光電気変換し、信号処理によって逆相回路を作製した後に電気光変換するなど、処理が複雑であるといった欠点がある。

本発明は、このような課題を解決するために行われたものであって、構成が単純であり、安価に光アクセスサービスのサービス提供距離を拡大することができるバースト信号対応の光増幅装置および光伝送システムを提供することを目的とする。

本発明は、光伝送路に光信号が無いときには、前記光信号の代わりに利得制御用光信号を前記光伝送路に伝送させる利得制御用光信号生成手段を備えた光増幅装置において、前記利得制御用光信号生成手段は、前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、光信号の一部または全部を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させるレーザダイオード制御手段とを備えたことを特徴とする。

これによれば、通常、光伝送路に伝送させる光信号をレーザダイオードの発振状態の制御に利用するので、特別かつ複雑な回路や装置を別途用意する必要がなく、構成が単純であり、安価に光アクセスサービスのサービス提供距離を拡大することができる光増幅装置を実現することができる。

さらに、具体的に述べると、本発明は、入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、前記光信号を分波するパワースプリッタと、前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、前記パワースプリッタにより分波された一方の光信号および前記レーザダイオードから出力された前記利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタとを備え、前記パワースプリッタにより分波された他方の光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させることを特徴とする。

あるいは、本発明は、入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振すると共に前記光信号を透過するレーザダイオードを備え、前記光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させることを特徴とする。

あるいは、本発明は、入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、前記光信号を入力し、前記レーザダイオードの入出力端および前記光増幅器の入力端に接続されたサーキュレータとを備え、前記光信号を、前記サーキュレータを介して前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させることを特徴とする。

あるいは、本発明は、入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、前記光信号および前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタと、前記光増幅器から出力される前記光信号または前記利得制御用光信号を分波するパワースプリッタと、前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードとを備え、前記パワースプリッタにより分波された前記光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させることを特徴とする。

あるいは、本発明は、入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、前記光信号および前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタと、前記光増幅器から出力される前記光信号または前記利得制御用光信号を分波するパワースプリッタと、前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、前記パワースプリッタの分岐出力端および前記レーザダイオードの入出力端および前記波長フィルタにおける前記利得制御用光信号の入力端がそれぞれ接続されたサーキュレータとを備え、前記パワースプリッタにより分波された前記光信号を前記サーキュレータを介して前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させることを特徴とする。

また、前記レーザダイオードに代えてファイバレーザを用いてもよい。

また、本発明を光伝送システムとしての観点から観ると、本発明は、本発明の光増幅装置を備えたことを特徴とする光伝送システムである。

本発明によれば、バースト信号対応の光増幅器を、簡易な構成で作製することができ、光アクセスサービスを広範囲な地域に安価に提供することができる。

本発明のバースト信号対応の光増幅装置の実施形態について説明する。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態を図１から図５を参照して説明する。図１から図３は、本実施形態に係るバースト信号対応の光増幅器の構成を示すブロック図である。図４は、上り光信号がＯＮのときの光増幅器への入力を示す図である。図５は、上り光信号がＯＦＦのときの光増幅器への入力を示す図である。

本実施形態において、バースト信号対応の光増幅器はパワースプリッタ１、波長フィルタ２、レーザダイオード３および光増幅器４により構成される。

このときレーザダイオード３の発振波長は光増幅器４の利得帯域内であり、同時に上り光信号の波長とは異なる波長を選択する。レーザダイオード３はＤＦＢ(Distributed Feedback)レーザのように特定の波長を選択的に発振できるものが望ましい。この際、レーザダイオード３の代わりにファイバレーザを用いてもよい。

発振状態のレーザダイオード３に発振波長とは異なる波長である上り光信号を入力した場合は、レーザダイオード３の発振状態が変化するため、発振波長の光強度が低下もしくは発振が停止される。すなわち、上り光信号が入力された場合には、レーザダイオード３はＯＦＦ（図４参照）、上り光信号が入力されない場合には、レーザダイオード３はＯＮ（図５参照）となり、上り光信号の逆相信号である利得制御用光信号が生成される。

発生した利得制御用光信号は波長フィルタ２によって上り光信号と多重され、光増幅器４に入力される。このとき場合によっては、上り光信号が伝達するパワースプリッタ１と波長フィルタ２との間に光遅延線を入れてもよい。

上り光信号と利得制御用光信号とは増幅され、後段のネットワークに伝送される。光サージは光増幅器４への入力のレベル差が極めて大きいときに発生するため、利得制御用光信号と上り光信号との入力強度は多少異なっていてもよく、また、必ずしも一定でなくてもよい。

一般に光増幅器４の後段には、自然放出光を除去するバンドパスフィルタ（図示省略）が備えられており、同様に増幅後の利得制御用光信号を除去するフィルタを備えてもよい。パワースプリッタ１の分岐比は１対１に限らず、サービスの要求条件によっては１対１００のように分岐比に偏りを持たせてもよい。

図１では、上り光信号をパワースプリッタ１によって分岐しているが、図２に示すように、パワースプリッタ１によって分岐せずに直接レーザダイオード３に上り光信号を入力してもよい。図２の構成例では、デバイス数の削減が図れるため好ましい。

図１および図２では、利得制御用光信号をレーザダイオード３に入力される上り光信号を透過する方向に出力していたが、図３に示すように、上り光信号の入力方向に利得制御用光信号を出力してもよい。この際、上り光信号のレーザダイオード３への引き込み線としてサーキュレータ５を使用する。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態を図６および図７を参照して説明する。図６および図７は、本実施形態に係るバースト信号対応の光増幅器の構成を示すブロック図である。第一の実施形態では、フィードフォワード制御によって光増幅器４の利得制御を行っていたが、図６に示すように、フィードバック制御によって利得制御を行ってもよい。図６に示すように、光増幅器４による増幅後の上り光信号の一部をパワースプリッタ１により分波し、レーザダイオード３に入力することにより、利得制御用光信号を生成する。利得制御用光信号は波長フィルタ２を介して光増幅器４に上り光信号と共に増幅される。

図６では、上り光信号の透過方向に利得制御用光信号を出力していたが、図７に示すようにサーキュレータ５を用いて入力方向に出力してもよい。

本発明によれば、構成が単純であり、安価に光アクセスサービスのサービス提供距離を拡大することができるので、ＰＯＮなどによる光アクセスサービスのサービス品質を向上させることに利用できる。

第一の実施形態の光増幅装置のブロック構成図（その１）である。 第一の実施形態の光増幅装置のブロック構成図（その２）である。 第一の実施形態の光増幅装置のブロック構成図（その３）である。 上り光信号がＯＮのときの光増幅器への入力を示す図である。 上り光信号がＯＦＦのときの光増幅器への入力を示す図である。 第二の実施形態の光増幅装置のブロック構成図（その１）である。 第二の実施形態の光増幅装置のブロック構成図（その２）である。 従来の長距離伝送システムの構成を示す図である。 増幅前のバースト信号である上り光信号を示す図である。 光サージを示す図である。 利得制御用光信号の適用例（その１）を示す図である。 利得制御用光信号の例（その１）を用いた場合の増幅後の上り光信号を示す図である。 利得制御用光信号の適用例（その２）を示す図である。 利得制御用光信号の例（その２）を用いた場合の増幅後の上り光信号を示す図である。

符号の説明

１ パワースプリッタ（請求項でいうレーザダイオード制御手段に相当）
２ 波長フィルタ
３ レーザダイオード（請求項でいう利得制御用光信号生成手段またはレーザダイオード制御手段に相当）
４ 光増幅器
５ サーキュレータ（請求項でいうレーザダイオード制御手段に相当）
１０ ＯＬＴ
１１ 光増幅装置
１２ パワースプリッタ
１３−１〜１３−７ ＯＮＵ
２０、２１、２２−１〜２２−７ 光伝送路

Claims (8)

1. 光伝送路に光信号が無いときには、前記光信号の代わりに利得制御用光信号を前記光伝送路に伝送させる利得制御用光信号生成手段を備えた光増幅装置において、
   前記利得制御用光信号生成手段は、
   前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、
   光信号の一部または全部を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させるレーザダイオード制御手段と
   を備えたことを特徴とする光増幅装置。
2. 入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、
   前記光信号を分波するパワースプリッタと、
   前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、
   前記パワースプリッタにより分波された一方の光信号および前記レーザダイオードから出力された前記利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタと
   を備え、
   前記パワースプリッタにより分波された他方の光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させる
   ことを特徴とする光増幅装置。
3. 入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、
   前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振すると共に前記光信号を透過するレーザダイオードを備え、
   前記光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させる
   ことを特徴とする光増幅装置。
4. 入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、
   前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、
   前記光信号を入力し、前記レーザダイオードの入出力端および前記光増幅器の入力端に接続されたサーキュレータと
   を備え、
   前記光信号を、前記サーキュレータを介して前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させる
   ことを特徴とする光増幅装置。
5. 入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、
   前記光信号および前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタと、
   前記光増幅器から出力される前記光信号または前記利得制御用光信号を分波するパワースプリッタと、
   前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと
   を備え、
   前記パワースプリッタにより分波された前記光信号を前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させる
   ことを特徴とする光増幅装置。
6. 入力される光信号を増幅して出力する光増幅器を備えた光増幅装置において、
   前記光信号および前記光信号とは異なる波長であるが前記光増幅器の利得帯域内の波長である利得制御用光信号をそれぞれ入力し、入力した前記光信号および前記利得制御用光信号を多重して前記光増幅器に入力する波長フィルタと、
   前記光増幅器から出力される前記光信号または前記利得制御用光信号を分波するパワースプリッタと、
   前記利得制御用光信号を発振するレーザダイオードと、
   前記パワースプリッタの分岐出力端および前記レーザダイオードの入出力端および前記波長フィルタにおける前記利得制御用光信号の入力端がそれぞれ接続されたサーキュレータと
   を備え、
   前記パワースプリッタにより分波された前記光信号を前記サーキュレータを介して前記レーザダイオードに入力することにより前記レーザダイオードの発振状態を変化させる
   ことを特徴とする光増幅装置。
7. 前記レーザダイオードに代えてファイバレーザを備えた請求項１から６のいずれか１項記載の光増幅装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の光増幅装置を備えたことを特徴とする光伝送システム。

Images