JP2010122548A - 分布ラマン増幅器および光通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本分布ラマン増幅器は、伝送路を伝搬してラマン増幅された後、光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光の各チャネルのOSNRをモニタし、そのOSNRのモニタ値と予め設定した目標値との大小関係を判定し、該判定結果に基づいて、伝送路にラマン励起光を供給する励起光源の駆動状態をフィードバック制御する。本光通信システムは、各中継区間に上記分布ラマン増幅器を備え、各分布ラマン増幅器におけるOSNRおよびスパンロスのモニタ結果に基づいて選定した中継区間に対応する分布ラマン増幅器の励起光制御を優先的に行う。
【選択図】図5
Description
=EDFAへの光入力レベル[dBm]
−EDFAのNF(Noise Figure)[dB]−定数 …(1)
また、光受信器104における受信光のOSNR(以下、受信端に到達する光信号のOSNRのことを「着信OSNR」と呼ぶ)は、各中継区間(スパン)におけるOSNRを集計したものとなる。つまり、各スパンのOSNRを「OSNRi」(ただし、i=1,2,…,n)とすると、着信OSNRの「OSNRtotal」は、次の(2)式により計算することができる。
上記着信OSNRに関しては、当該光信号の伝送経路上に中継間隔の長いスパンが含まれている場合、そのスパンでのOSNRの値が小さくなる影響を受けて、着信OSNRの値も小さくなる。着信OSNRが低下すると、信号波形の劣化が生じて受信エラーの可能性が増える。
出力一定制御(ALC)を適用した分布ラマン増幅器では、例えば図10の上段に示すように、光出力レベルの目標値をEDFA等のWDM用光増幅器の入力ダイナミックレンジの上限付近に設定することにより、該EDFA等から出力されるWDM光のOSNR(各チャネルのOSNRの平均値)は最大となる。なお、図10のグラフの横軸はスパンロスを表している。しかし、システム上の各スパンの伝送路長が異なるなどして各々のスパンロスに差がある場合(図中のA点およびB点を参照)、該スパンロスの差に対して分布ラマン増幅器のALCにより光出力レベルが一定に制御されることでラマン利得が変わるため(図中のG_AおよびG_B点を参照)、ラマン利得の波長特性に変化が生じてしまう。ラマン利得の波長特性が変化すると、例えば、各スパンにおけるラマン利得の波長特性を、透過波長特性が固定の光フィルタ(前述の図8に示した利得等化フィルタ(GEQ)106を参照)を用いて各々のスパンごとに補償している場合、該光フィルタでの補償誤差が大きくなって、WDM光に含まれる複数のチャネルのうちの特定のチャネルのOSNRが低下する。したがって、OSNRの波長ワースト値が小さくなり、WDM光の全チャネルの伝送特性を改善することが困難になる可能性があり問題となる。
図1は、本発明による分布ラマン増幅器の一実施形態の構成を示すブロック図である。
本分布ラマン増幅器1では、伝送路2を伝搬してラマン増幅されたWDM光Lsが、光中継ノード3内のEDFA等に与えられて増幅され、該光中継ノード3から出力されるWDM光LsのOSNRがOSNRモニタ部12でリアルタイムにモニタされる。そして、判定部13において、OSNRのモニタ値と目標値の大小関係が判定され、その判定結果が制御部14に伝えられる。
図2は、分布ラマン増幅器1の具体的な構成例を示すブロック図である。
−経路損失[dB]}−{雑音光レベル(0.1nm換算値)[dBm]} …(3)
ただし、上記(3)式における経路損失は、EDFA31の出力端から分波器33の入力端までの間の信号経路上で生じる損失であり、該経路損失に関する情報(設計値または測定値)がOSNR演算回路12Dに事前に記憶されているものとする。
図5は、上記光通信システムの一実施形態における要部構成を示すブロック図である。
図5において、スパンSP_A,SP_Bは、本光通信システムの伝送路2上に配置された隣り合う2つの中継区間を示している。各スパンSP_A,SP_Bには、上述した分布ラマン増幅器1、並びに、EDFA31およびOADM装置32を含む光中継ノード3がそれぞれ備えられており、さらに、各々の伝送路2のスパンロスを検出するためのスパンロスモニタ部5が、伝送路2の信号出力端とEDFA31の入力端の間の光路上にそれぞれ挿入されている。加えて、本光通信システムには、各スパンにおける分布ラマン増幅器1の制御を集中して管理するための選定部6および制御目標値演算部7が設けられている。
本光通信システムでは、まず、図6のステップ1(S1)でシステムの立ち上げ動作が開始されると、ステップ2で各スパンに設けられた分布ラマン増幅器1の励起光源がオンにされ、各スパンの伝送路2にラマン励起光Lpが供給される。ステップ3では、運用時に伝送されるWDM光Lsに相当するテスト光が伝送路2に与えられ、各スパンで励起光LpのALCまたはAGCを行うための必要情報がモニタされる。ステップ4では、該モニタ情報を用いて、ラマン増幅後の光出力レベルまたはラマン利得が演算される。ステップ5では、該演算結果に応じて、各スパンにおける光出力レベルまたはラマン利得が目標値(初期値)となるように、各々の励起光パワーのフィードバック制御が行われ、各スパンの制御が収束すると、ステップ6でシステムの立ち上げ動作が終了する。
少なくとも1つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記伝送路の信号出力端に接続された光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光について、該WDM光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すOSNRをモニタするOSNRモニタ部と、
前記OSNRモニタ部での各チャネルのOSNRのモニタ値と予め設定したOSNRの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記制御部は、前記判定部においてOSNRのモニタ値が目標値よりも小さいと判定されたとき、該OSNRの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを増加させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記制御部は、
前記伝送路におけるラマン増幅の利得が予め定めた目標利得で一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記OSNRの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標利得を増大させる補正を行い、該補正後の目標利得を前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したWDM光の1チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記OSNRの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標出力レベルを上げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記制御部は、前記判定部においてOSNRのモニタ値が目標値よりも大きいと判定されたとき、該OSNRの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを減少させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したWDM光の1チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記OSNRの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記目標出力レベルを下げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記OSNRモニタ部は、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光の一部を分岐する第1分岐器と、
前記第1分岐器で分岐された光より雑音成分を抽出する光フィルタと、
前記光フィルタで抽出された雑音成分のパワーを検出する第1受光素子と、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光の一部を前記第1分岐器とは異なる場所で分岐する第2分岐器と、
前記第2分岐器で分岐された光を分波して各チャネルを取り出す分波器と、
前記分波器で取り出された各チャネルのパワーを検出する第2受光素子と、
前記第1および第2受光素子の検出結果、並びに、前記光増幅器および前記分波器の間の経路損失に基づいて、前記OSNRを演算するOSNR演算回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記第2分岐器は、前記光中継ノードに含まれるOADM装置であり、
前記第2受光素子は、前記分波器で分波された各チャネルを受信する光受信器であることを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記光フィルタは、スラント形ファイバグレーティングであることを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記励起光供給部は、波長の異なる複数の励起光源と、該各励起光源からそれぞれ出力される励起光を合波して前記伝送路に供給する合波器と、を有し、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記複数の励起光源のうちでラマン増幅の利得効率が最も大きい励起波長に対応した励起光源の出力パワーを増減させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
前記複数の分布ラマン増幅器が、それぞれ、
少なくとも1つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光について、該WDM光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すOSNRをモニタするOSNRモニタ部と、
前記OSNRモニタ部での各チャネルのOSNRのモニタ値と予め設定したOSNRの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
前記励起光供給部により励起光が供給される伝送路の損失を示すスパンロスをモニタするスパンロスモニタ部と、を備え、さらに、
前記各分布ラマン増幅器よりそれぞれ伝えられる、前記判定部の判定結果および前記スパンロスモニタ部のモニタ結果に基づいて、複数の中継区間のうちから前記励起光源の制御を優先的に行う中継区間を選定する選定部と、
前記選定部で選定された中継区間について、前記励起光源の制御目標値を、受信端でのOSNRの目標値に対するモニタ値の過不足量に応じて補正し、該補正後の制御目標値を対応する分布ラマン増幅器の前記制御部に通知する制御目標値演算部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
前記選定部は、WDM光の各チャネルのうちで受信端でのOSNRの目標値に対するモニタ値の過不足量が最大になるチャネルを判断し、該判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが相対的に大きい中継区間を優先して選定することを特徴とする光通信システム。
前記選定部は、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが最大の中継区間を選定し、該中継区間に対応した前記分布ラマン増幅器における励起光パワーが前記制御部の制御によって所定値まで達すると、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが2番目に大きい中継区間を選定することを特徴とする光通信システム。
前記光送信器および前記光受信器の間でのWDM光の送受信がポイント・トゥ・ポイントで行われるとき、
前記各分布ラマン増幅器に備えられた前記OSNRモニタ部は、WDM光の各チャネルのうちの1つのチャネルのOSNRをモニタすることを特徴とする光通信システム。
2…伝送路
3…光中継ノード
5…スパンロスモニタ部
6…選定部
7…制御目標値演算部
11…励起光供給部
11A−1〜11A−4…励起光源(LD)
11B−1,11B−2…偏波合成器(PSC)
11C…励起光合波器
11D…信号光/励起光合波器
12…OSNRモニタ部
12A…分岐器
12B…光フィルタ(FIL)
12B1,12B2…スラント形ファイバグレーティング
12C,12C1,12C2…受光素子(PD)
12D…OSNR演算回路
13…判定部
13A…判定回路
13B…過不足算出回路
14…制御部
14A…制御補正回路
14B…駆動制御回路
15…利得等化フィルタ(GEQ)
31…EDFA
32…OADM装置
33…分波器
34…光受信器(Rx)
Ls…WDM光
Lp…励起光
Lm…モニタ光
SP_A,SP_B…スパン
Claims (10)
- 伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するWDM光をラマン増幅する分布ラマン増幅器であって、
少なくとも1つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記伝送路の信号出力端に接続された光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光について、該WDM光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すOSNRをモニタするOSNRモニタ部と、
前記OSNRモニタ部での各チャネルのOSNRのモニタ値と予め設定したOSNRの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項1に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてOSNRのモニタ値が目標値よりも小さいと判定されたとき、該OSNRの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを増加させることを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項2に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路におけるラマン増幅の利得が予め定めた目標利得で一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記OSNRの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標利得を増大させる補正を行い、該補正後の目標利得を前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項1または2に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてOSNRのモニタ値が目標値よりも大きいと判定されたとき、該OSNRの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを減少させることを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項4に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したWDM光の1チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記OSNRの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記目標出力レベルを下げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記OSNRモニタ部は、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光の一部を分岐する第1分岐器と、
前記第1分岐器で分岐された光より雑音成分を抽出する光フィルタと、
前記光フィルタで抽出された雑音成分のパワーを検出する第1受光素子と、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光の一部を前記第1分岐器とは異なる場所で分岐する第2分岐器と、
前記第2分岐器で分岐された光を分波して各チャネルを取り出す分波器と、
前記分波器で取り出された各チャネルのパワーを検出する第2受光素子と、
前記第1および第2受光素子の検出結果、並びに、前記光増幅器および前記分波器の間の経路損失に基づいて、前記OSNRを演算するOSNR演算回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記励起光供給部は、波長の異なる複数の励起光源と、該各励起光源からそれぞれ出力される励起光を合波して前記伝送路に供給する合波器と、を有し、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記複数の励起光源のうちでラマン増幅の利得効率が最も大きい励起波長に対応した励起光源の出力パワーを増減させることを特徴とする分布ラマン増幅器。 - 光送信器から伝送路にWDM光を送信し、該WDM光を前記伝送路上に配置された少なくとも1つの光中継ノードで増幅しながら光受信器まで中継伝送すると共に、各中継区間の伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するWDM光をラマン増幅する複数の分布ラマン増幅器を具備した光通信システムであって、
前記複数の分布ラマン増幅器が、それぞれ、
少なくとも1つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたWDM光について、該WDM光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すOSNRをモニタするOSNRモニタ部と、
前記OSNRモニタ部での各チャネルのOSNRのモニタ値と予め設定したOSNRの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
前記励起光供給部により励起光が供給される伝送路の損失を示すスパンロスをモニタするスパンロスモニタ部と、を備え、さらに、
前記各分布ラマン増幅器よりそれぞれ伝えられる、前記判定部の判定結果および前記スパンロスモニタ部のモニタ結果に基づいて、複数の中継区間のうちから前記励起光源の制御を優先的に行う中継区間を選定する選定部と、
前記選定部で選定された中継区間について、前記励起光源の制御目標値を、受信端でのOSNRの目標値に対するモニタ値の過不足量に応じて補正し、該補正後の制御目標値を対応する分布ラマン増幅器の前記制御部に通知する制御目標値演算部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。 - 請求項8に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、WDM光の各チャネルのうちで受信端でのOSNRの目標値に対するモニタ値の過不足量が最大になるチャネルを判断し、該判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが相対的に大きい中継区間を優先して選定することを特徴とする光通信システム。 - 請求項9に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが最大の中継区間を選定し、該中継区間に対応した前記分布ラマン増幅器における励起光パワーが前記制御部の制御によって所定値まで達すると、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが2番目に大きい中継区間を選定することを特徴とする光通信システム。
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