JP2009284333A

JP2009284333A - 波長多重光送信器

Info

Publication number: JP2009284333A
Application number: JP2008135700A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Suzuki; 徹也鈴木; Masamitsu Fujiwara; 正満藤原; Hiroo Suzuki; 裕生鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】本発明は、周期フィルタと極小値探索制御に基づき波長の制御を行う波長多重光送信器において、極小値探索範囲と最大光パワー差を従来技術に対して大幅に拡大して波長を制御する波長多重光送信器を提供する。
【解決手段】波長多重光送信器５００は、Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎと、光フィルタ５０２と、受光器５０３と、波長合波器５０４と、波長制御回路５０５と、Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎと、光カプラ５０７とを備え、Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎは、それぞれＮ個の光送信器５０１−１〜Ｎと波長合波器５０４との間に設置され、Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎからの送出波長のそれぞれの光の一部を分離し、分離した光の一部を光カプラ５０７に送出し、それを合波し、合波した光を光フィルタ５０２に入力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、波長多重光送信器に係り、より詳しくは、複数の波長を制御することができる波長多重光送信器に関する。

波長多重光通信システムにおいては、単一の光ファイバケーブルにより波長の異なる複数の光信号が伝送される。これらの波長の異なる複数の光信号は、誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路回折格子などの合波器及び分波器を使用して合分波される。多くの場合、波長合波器の透過中心波長はＩＴＵ−Ｔで定められた波長に等間隔に設定される。

この波長多重光通信システムにおいて、ある信号波長が予め設定された波長からドリフトした場合には、その信号波長自体の光パワーが減衰するだけではなく、隣接する波長へのクロストークが発生するため、予め設定された波長に信号波長を安定化することは、特に高密度波長多重光通信システムにおいて重要となる。

図１は、非特許文献１に記載された従来技術による波長多重光送信器１００を示す図である。
図１において、波長多重光送信器１００は、送出波長の異なるＮ個の光送信器１０１−１〜Ｎのそれぞれについて波長安定化を行う構成を備えている。この波長安定化を行う構成は、主に波長基準となる光フィルタ１０２−１〜Ｎ及び光フィルタ出力光パワーを監視する受光器１０３−１〜Ｎからなる。光フィルタ１０２−１〜Ｎとしては、エタロンフィルタなどが使用される。送出波長が目標とする波長から変化した場合には、光フィルタ１０２−１〜Ｎの特性により、この光フィルタ１０２−１〜Ｎの出力光パワーが変化するため、この変化分を観測することにより被制御光送信器１０１−１〜Ｎの送出波長について、目的とする送出波長に安定化することができる。波長安定化されたＮ個の送出波長は、波長合波器１０４により合波され、波長多重信号として出力される。

図２は、非特許文献２に記載された従来技術による波長多重光送信器２００を示す図である。
図２において、波長多重光送信器２００は、図１に示す波長多重光送信器１００と異なり、それぞれ異なる波長を送出するＮ個の光送信器２０１−１〜Ｎに対して幾つかの構成部品を共有して波長安定化を行う構成を備えている。この波長安定化を行う構成は、波長合波器２０４により合波された波長多重光信号の一部を分岐する光カプラ２０６と、波長基準となる光フィルタ２０２と、受光器２０３と、波長制御回路２０５とからなる。ここで、光フィルタ２０２は、目標とする波長間隔および中心波長において透過率が極大となる周期的な特性を有しており、それらの極大に対し光送信器２０１−１〜Ｎについて順次１つずつ極大を探索する動作を行うことにより複数波長の波長安定化を行うことができる。

"A Highly Stable and Reliable Wavelength Monitor Integrated Laser Module Design", J. Lightwave Technol., Vol.22, pp1344-1351, May 2004 "Simple Multi-wavelength Stabilization Technique Using a Periodic Optical Filter for WDM Access Networks", OECC 2007, 11A2-3, 2007

しかしながら、図１に示す波長多重光送信器１００は、光送信器１０１−１〜Ｎのそれぞれについて波長誤差信号を検出する構成であるため、光送信器１０１−１〜Ｎごとに波長誤差信号検出回路を備える必要があり、光送信器１０１−１〜Ｎごとに高価な光部品を使用しなければならないという欠点がある。

一方、図２に示す波長多重光送信器２００は、図１に示す波長多重光送信器１００と異なり、Ｎ個の光送信器２０１−１〜Ｎについて波長安定化を行う回路を共有することにより安価に複数波長の安定化を行うことができるが、この方式は複数波長の光パワーを単一の受光器２０３でモニタするため、光フィルタ２０２の透過率極大点に対し波長安定化を行う場合、安定化後には大きな光パワーが受光器２０３へ入力されることになり、被安定化波長以外の光パワーの変動により光パワー測定誤差が大きくなるという課題がある。

この課題については、光フィルタ２０２の透過極小点に対して波長安定化を行うことにより回避可能であるが、波長多重光信号を波長合波器２０４の後段に設置した光カプラ２０６を介して光フィルタ２０２に入力する場合には、波長合波器２０４と光フィルタ２０２との合成スペクトルにおける透過率極小点を探索することになる。この点について、図３を使用して説明する。

図３に、例として、周期的な極小点を有する周期フィルタとしてＦＳＲ＝５０ＧＨｚかつフィネス６のエタロンフィルタの反射スペクトルと、５０ＧＨｚ間隔かつ３ｄＢ帯域が２５ＧＨｚのガウス型ＡＷＧの透過スペクトルと、それらの合成スペクトルのそれぞれについて目標周波数を０とした相対周波数依存性を示す。図３において、Ａは合成スペクトルに対する最大探索範囲を示し、Ｂはエタロンスペクトルに対する最大探索範囲を示し、Ｃは合成スペクトルに対する最大光パワー差を示し、Ｄはエタロンスペクトルに対する最大光パワー差を示す。

図２に示すように、波長合波器２０４の後段に光フィルタ２０２が配置されている場合には、図３に示す合成スペクトルにおいて相対周波数０の極小点を探索する必要があるが、ここでは図３のＡに示す範囲内でしか極小点の探索を行うことができない。これは、Ａの範囲外において極小点探索制御を行う場合には、Ａの範囲以外における極小点を探索してしまう可能性があるためである。従って、波長の初期設定がＡを含む範囲内になされた場合に、目標とする極小点への制御が可能となる。一般的に、光ファイバ通信において使用される半導体レーザの初期波長設定精度は±１２．５ＧＨｚ程度であるため、最大探索範囲は広い方が望ましいが、図３に示す例では、最大探索範囲は、±８ＧＨｚ程度となっている。

図４に、合成スペクトルおよびエタロンスペクトルについての最大探索範囲および最大光パワー差のフィネス依存性を示す。図４において、Ａは合成スペクトルに対する最大探索範囲を示し、Ｂはエタロンスペクトルに対する最大探索範囲を示し、Ｃは合成スペクトルに対する最大光パワー差を示し、Ｄはエタロンスペクトルに対する最大光パワー差を示す。ここで、図４のＡについてみると、エタロンフィルタのフィネスを減少することにより最大探索範囲を拡大できることがわかる。

一方、極小値を探索するに場合には、一般にパラメータ変化量（ここでは送出波長の変化量に対応する。）に対する応答（ここではフィルタを通過した光パワーに対応する。）が大きいほど探索精度が高い。図３のＣについてみると、波長合波器２０４とエタロンフィルタのスペクトル特性により最大光パワー差が制限されていることがわかる。この最大光パワー差は、エタロンフィルタについてはフィネスを増大することにより拡大することができる。図４のＣについてみると、フィネスを増大した場合に、得られる光パワー差が増大することがわかる。一方、図４のＡに示すように、最大探索範囲はフィネスを増大した場合に減少している。このため、最大探索範囲と最大光パワー差は、フィネスに対してトレードオフの関係となっていることがわかる。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決するために、周期フィルタと極小値探索制御に基づき波長の制御を行う波長多重光送信器において、極小値探索範囲と最大光パワー差を従来技術に対して大幅に拡大して波長を制御する波長多重光送信器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の波長多重光送信器は、複数の送出波長のそれぞれを可変可能な光送信手段と、上記複数の送出波長に対して、基準となるスペクトル特性として、周期的なスペクトル特性を有し、各送出波長に対して光パワーの最小ピークを与える光フィルタ手段と、上記光フィルタ手段を介して、上記複数の送出波長の光を受光する受光手段と、上記光送信手段の複数の送出波長について、上記受光手段で得られる光パワーの最小値を基準として、各送出波長を逐次的に制御する波長制御手段と、上記複数の送出波長を合波する波長合波手段とを備える波長多重光送信器において、上記複数の光送信手段と上記波長合波手段との間に設置され、上記複数の送出波長のそれぞれの光の一部を分岐する分岐手段と、上記分岐された複数の送出波長の光を合波する合波手段とを備え、上記合波された複数の送出波長の光が上記光フィルタ手段に入力されることを特徴とする。

本発明の波長多重光送信器は、上記合波手段と上記光フィルタ手段との間に設置されるＭ×１光ＳＷ手段を更に備え、Ｍ群の上記合波された複数の送出波長の光が、それぞれ上記Ｍ×１光ＳＷ手段に入力され、上記Ｍ×１光ＳＷ手段を切り替えることにより上記Ｍ群のうち任意の１群について波長制御を行うものとしてもよい。

本発明により、周期フィルタと極小値探索制御に基づき波長の制御を行う波長多重光送信器において、高価な光部品を多数使用することなく、極小値探索範囲と最大光パワー差を従来技術に対して大幅に拡大して波長を制御することができる。

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。
本発明の第１の実施形態による波長多重光送信器について図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態による波長多重光送信器の一構成例５００を示す図である。
図５において、波長多重光送信器５００は、Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎと、光フィルタ５０２と、受光器５０３と、波長合波器５０４と、波長制御回路５０５と、Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎと、光カプラ５０７とを備える。

Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎは、複数の異なる送出波長を送出し、波長合波器５０４は、この送出されたＮ波の送出波長を合波し、波長多重信号として出力する。光フィルタ５０２は、複数の送出波長に対して、基準となるスペクトル特性として周期的なスペクトル特性を有し、各送出波長に対して光パワーの最小ピークを与える。受光器５０３は、光フィルタ５０２の出力を受光する。制御回路５０５は、Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎの複数の送出波長について、受光器５０３で得られる光パワーの最小値を基準として、各送出波長を逐次的に制御する。

Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎは、それぞれＮ個の光送信器５０１−１〜Ｎと波長合波器５０４との間に設置され、Ｎ個の光送信器５０１−１〜Ｎからの送出波長のそれぞれの光の一部を分離し、これを光カプラ５０７に送出する。光カプラ５０７は、Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎで分離された光の一部を合波し、合波した光を光フィルタ５０２に入力する。

本実施形態は、このような構成を採用することにより、Ｎ個の光カプラ５０６−１〜Ｎが必要となるが、これは波長合波器として一般に使用されるアレイ導波路回折格子と集積することができ、大幅なコスト増の要因とはならない。また、このような構成を採用することにより、最大探索範囲及び最大光パワー差を非特許文献２に対応する波長多重光送信器２００に対して大幅に拡大することができる。

このことを光フィルタとしてエタロンフィルタを使用した場合を例として図３及び図４を使用して説明する。図３のＢに示すように、最大探索範囲は波長合波器５０４のスペクトル特性に依存しないために、最大探索範囲として２５ＧＨｚが得られ、この例では波長多重光送信器２００と比較して３倍強の最大探索範囲が得られる。また、図３のＤに示すように、エタロンフィルタのみに対する最大光パワー差は、同様に波長合波器５０４のスペクトル特性に依存しないため、この例では従波長多重光送信器２００と比較して１．６倍程度の最大光パワー差が得られる。また、図４のＢ及びＤに示すように、フィネスの変化に対し最大探索範囲は２５ＧＨｚと一定であるにも関わらず、フィネスの増大に従って最大光パワー差が増大していることがわかる。

次に本発明の第２の実施形態による波長多重光送信器について図６を参照して説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態による波長多重光送信器の一構成例６００を示す図である。
図６において、波長多重光送信器６００は、Ｍ×Ｎ個の光送信器６０１−１１〜ＭＮと、光フィルタ６０２と、受光器６０３と、Ｍ個の波長合波器６０４−１〜Ｍと、波長制御回路６０５と、Ｍ×Ｎ個の光カプラ６０６−１１〜ＭＮと、Ｍ個の光カプラ６０７−１〜Ｍと、Ｍ×１光ＳＷ６０８とを備える。

波長多重光送信器６００は、第１の実施形態で示した波長多重光送信器５００と比較して、Ｎ波の送出波長を１群として、この一群を複数群（ここではＭ群）設置し、このＭ群の送出波長をＭ×１光ＳＷ６０８に入力し、その出力を光フィルタ６０２に入力する構成とする点が異なる。その他は、第１の実施形態と同様である。Ｍ×１光ＳＷ６０８は、第ｉ群（ｉ＝１〜Ｍ）送出波長の波長安定化を行う場合には、波長制御回路６０５により、第Ｍ群に設定され、送出波長の波長安定化を行う。

本実施形態によれば、Ｍ×１光ＳＷ６０８を設け、これを波長制御回路６０５から制御し目標とするチャネルに設定する構成とすることにより、Ｍ群の送出波長に対して光フィルタ６０２、受光器６０３、波長制御回路６０５を共有化することができ、さらにコストを下げることができる。

非特許文献１に記載された従来技術による波長多重光送信器１００を示す図である。非特許文献２に記載された従来技術による波長多重光送信器２００を示す図である。周期的な極小点を有する周期フィルタとしてＦＳＲ＝５０ＧＨｚかつフィネス６のエタロンフィルタの反射スペクトルと、５０ＧＨｚ間隔かつ３ｄＢ帯域が２５ＧＨｚのガウス型ＡＷＧの透過スペクトルと、それらの合成スペクトルとのそれぞれについて目標周波数を０とした相対周波数依存性を示す図である。合成スペクトルおよびエタロンスペクトルについての最大探索範囲および最大光パワー差のフィネス依存性を示す図である。本発明の第１の実施形態による波長多重光送信器の一構成例５００を示す図である。本発明の第２の実施形態による波長多重光送信器の一構成例６００を示す図である。

符号の説明

５００、６００波長多重光送信器
５０１−１〜Ｎ、６０１−１１〜ＭＮ光送信器
５０２、６０２光フィルタ
５０３、６０３受光器
５０４、６０４−１〜Ｍ波長合波器
５０５、６０５波長制御回路
５０６−１〜Ｎ、５０７、６０６−１１〜ＭＮ、６０７−１〜Ｍ光カプラ
６０８Ｍ×１光ＳＷ

Claims

複数の送出波長のそれぞれを可変可能な光送信手段と、
前記複数の送出波長に対して、基準となるスペクトル特性として、周期的なスペクトル特性を有し、各送出波長に対して光パワーの最小ピークを与える光フィルタ手段と、
前記光フィルタ手段を介して、前記複数の送出波長の光を受光する受光手段と、
前記光送信手段の複数の送出波長について、前記受光手段で得られる光パワーの最小値を基準として、各送出波長を逐次的に制御する波長制御手段と、
前記複数の送出波長を合波する波長合波手段と
を備える波長多重光送信器において、
前記複数の光送信手段と前記波長合波手段との間に設置され、前記複数の送出波長のそれぞれの光の一部を分岐する分岐手段と、
前記分岐された複数の送出波長の光を合波する合波手段とを備え、
前記合波された複数の送出波長の光が前記光フィルタ手段に入力されることを特徴とする波長多重光送信器。
前記合波手段と前記光フィルタ手段との間に設置されるＭ×１光ＳＷ手段を更に備え、
Ｍ群の前記合波された複数の送出波長の光が、それぞれ前記Ｍ×１光ＳＷ手段に入力され、
前記Ｍ×１光ＳＷ手段を切り替えることにより前記Ｍ群のうち任意の１群について波長制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の波長多重光送信器。