JP2013098413A - Optical amplifier system and optical amplification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトニックネットワークにおける光ノードを構成する光増幅器システムに関するものである。 The present invention relates to an optical amplifier system constituting an optical node in a photonic network.
図4にフォトニックネットワークの構成例を示す。図4に示すように、フォトニックネットワークは、複数の光ノードと光ノード間を接続する光ファイバで構成されている。フォトニックネットワークを介してクライアント信号を転送する場合は、信号を送信する光ノードにおいてクライアント信号を光信号に変換し、変換した光信号を、送信する光ノードから光信号を受信する光ノードまで転送して、受信する光ノードにおいて光信号からクライアント信号に変換する。なお、送信ノードから受信ノードに到るまでの光信号が通過する経路を、光パスと呼ぶ。 FIG. 4 shows a configuration example of the photonic network. As shown in FIG. 4, the photonic network is composed of a plurality of optical nodes and optical fibers connecting the optical nodes. When transferring a client signal via a photonic network, the client signal is converted into an optical signal at the optical node that transmits the signal, and the converted optical signal is transferred from the transmitting optical node to the optical node that receives the optical signal. Then, in the receiving optical node, the optical signal is converted into the client signal. A path through which an optical signal from the transmission node to the reception node passes is called an optical path.
図4に示すフォトニックネットワークにおいては、光ノードにROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)ノード101を用いている。ROADMノード101は、隣接したROADMノード101から転送された波長多重(Wavelength Division Multiplexing:WDM)信号から、波長単位で光信号の分岐・挿入を行い、別の隣接したROADMノード101にWDM信号を転送することを可能にするノードである。ROADMノード101には、2つの隣接したROADMノードと接続可能な2−degree ROADMと、3つ以上の隣接したROADMノードと接続可能なMulti−degree ROADMがある。これらのROADMノード101により、リングネットワーク、マルチリングネットワーク、メッシュネットワークを構築することが可能である。なお、2−degree ROADM、Multi−degree ROADM等における“degree”とは方路数を意味しており、ROADMノードが接続できる隣接したROADMノードの数に相当する。
In the photonic network shown in FIG. 4, a ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer)
図5に従来のMulti−degree ROADMノードの構成例を示す。図5に示すように、Multi−degree ROADMノードは、クライアント信号を光信号に変換して送信する送信機14と、光信号を受信してクライアント信号に変換する受信機15と、光信号の経路を切替える光パス切替スイッチで構成される(例えば、非特許文献1)。
FIG. 5 shows a configuration example of a conventional multi-degree ROADM node. As shown in FIG. 5, the multi-degree ROADM node includes a
図5に示す構成例では、光パス信号の経路を切替える光パス切替スイッチとして、スプリッタ11d、1×9WSS17、および9×1WSS16及び11aを用いている。ここで、WSS(Wavelength Selective Switch:波長選択スイッチ)とは、各入出力ポートにおいてWDM信号を入出力し、スイッチ機能として波長単位で接続する入出力ポートを選択することが可能なスイッチである。入力1ポートと出力9ポートを備えるWSSが1×9WSSであり、入力9ポートと出力1ポートを備えるWSSが9×1WSSである。
In the configuration example shown in FIG. 5, the
フォトニックネットワークの対象領域拡張や規模拡大に伴い、光信号が通過するROADMノード101の数も増加する。しかし、ROADMノード101間に配置される光信号再生中継用の光増幅器の雑音指数などの制約から、送信ノードと受信ノード間の光パスに許容される光信号損失の値には上限がある。つまり、フォトニックネットワークにおいて光パスを設定する場合、ROADMノード1箇所当りの損失や再生中継用の光増幅器の雑音指数などが原因となり、通過可能なROADMノード数が制限されるという問題が生じる。
The number of
前述した光パス設定におけるROADMノード通過数の制限を緩和するための方法のひとつとして、ROADMノード1箇所当りの損失を低減する方法が挙げられる。例えば、図5に示すMulti−degree ROADMノードを構成するスプリッタ11dに関して、スプリッタ11dの分岐数を削減して光分岐に伴う原理損失を削減することで、ROADMノード101を通過する光パスの損失低減が可能である。しかし、スプリッタ11dの分岐数削減はROADMノードに接続可能な方路数の削減につながるため、マルチリングネットワークやメッシュネットワークの構築に支障をきたす。このような状況から、ROADMノード101の提供者には、接続方路数を維持しつつ、ROADMノード101を通過する光パスの低損失化が求められている。
One of the methods for relaxing the limitation on the number of ROADM nodes passing in the optical path setting described above is a method for reducing the loss per one ROADM node. For example, regarding the
ROADMノード101を通過する光パスの損失(以下、光ノード内損失と呼ぶ)を低減する手法として、ROADMノード101において通過信号の光パスを設定する2つの光スイッチ間に光増幅器を挿入する方法がある。ここで、通過信号の光パスを設定する2つの光スイッチ間とは、具体的には、図5に示すスプリッタ11dと9×1WSS11aを結ぶ経路を意味している。
A method of inserting an optical amplifier between two optical switches for setting an optical path of a passing signal in the
図6に、例として、4−degree ROADMノード101における2つの光スイッチ間の通過信号の光パスに光増幅器を適用した場合の、方路1に係るスプリッタ11d、WSS11a、送信機14および受信機15の接続を示す。ここで、複数の光増幅器を総称してROADMノード101における光増幅器システム19と呼ぶ。なお、図6の例では、受信機15に接続されたdropポートにも光増幅器を配置している。
FIG. 6 shows, as an example, a
図7に、従来技術を利用した光増幅器システム19の機能ブロックを示す。図7は、ひとつの光増幅器システムとして、4経路の光増幅器31を対象とした場合を例示している。従来技術を用いた場合、ひとつの光増幅器31に対して、ひとつの励起光源34、光増幅器31の入出力点における光信号強度を測定する信号強度モニタ32が最低2つ必要となる。従って、4つの光増幅器から構成される光増幅器システム全体では、4つの励起光源34と、最低8つの信号強度モニタ32が必要となる。
FIG. 7 shows functional blocks of an
図8は、図7に示した光増幅器システム19を実現するために必要となる光増幅器31、励起光源34、光信号強度測定用のモニタPD(Photodiode)42及び44を光学的に接続するための光配線図である。前述した光部品に加え、ひとつの光増幅器31あたり2つの信号光カプラ41及び43とひとつの信号光/励起光カプラ62が必要となる。図8に示す4つの光増幅器31からなる光増幅器システム19を実現する場合、以下の光部品が必要となる。
・光増幅器:4
・光増幅器の励起光源:4
・モニタPD:8
・信号光カプラ:8
・信号光/励起光カプラ:4
これらの光部品数および光部品間を接続するための光ファイバ、光ファイバと光部品の接続点は、光増幅器システム19に含まれる光増幅器31の数に比例して増加する。
8 is for optically connecting the
・ Optical amplifier: 4
・ Pumping light source of optical amplifier: 4
Monitor PD: 8
・ Signal optical coupler: 8
・ Signal light / excitation light coupler: 4
The number of optical components and the connection points between the optical components and between the optical components and the optical components increase in proportion to the number of
前記光増幅器システム19を、個別の光部品の組合せで実現する場合、光部品数と光部品間を接続する光ファイバの数は光ノードに必要となる光増幅器31数に比例して増加する。従って、方路数増加などのROADMノード規模の拡大に伴い、ROADMノード101自体のサイズが大型化するのと同時に、部品コストや光配線の煩雑化に伴う結線作業コストを反映して光増幅器システム19のコストが増加するという課題がある。
When the
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、多数の光部品で構成される光増幅器システムの部品点数を削減し、光増幅器システムの小型化及び低コスト化を目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and aims to reduce the number of parts of an optical amplifier system composed of a large number of optical parts, and to reduce the size and cost of the optical amplifier system.
ドロップ側WXCがスプリッタの場合、受信機15へのドロップ経路及び他方路への接続経路に同一波長数、同一レベルの信号が等分配される。この場合、各光増幅器の入出力信号を個別に測定する必要はない。そこで、本発明は、ドロップ側WXCにスプリッタを用いたROADMノードにおいて、1つの経路のみ信号強度モニタを設置する。これにより、信号強度モニタ数を削減し、光増幅器システムの小型化及び低コスト化を可能にする。
When the drop-side WXC is a splitter, signals with the same number of wavelengths and the same level are equally distributed to the drop path to the
また、ドロップ側のWXCがスプリッタの場合、各光増幅器に入力すべき励起光の光強度は等しい。そこで、本発明は、各光増幅器の励起光源を共通化し、励起光源の出力強度の調整によって各光増幅器に適した光強度の励起光を供給する。これにより、励起光源数を削減し、光増幅器システムの更なる小型化及び低コスト化を可能にする。 When the drop-side WXC is a splitter, the light intensity of the excitation light to be input to each optical amplifier is equal. Therefore, the present invention provides a common pumping light source for each optical amplifier and supplies pumping light having a light intensity suitable for each optical amplifier by adjusting the output intensity of the pumping light source. This reduces the number of pumping light sources and enables further miniaturization and cost reduction of the optical amplifier system.
具体的には、本願発明の光増幅器システムは、ROADMノードに備わるドロップ側WXCにおいて他方路に転送するためにスプリッタによって分岐された各光信号を増幅する複数の光増幅器と、前記複数の光増幅器に励起光を供給する励起光源と、前記励起光源から出力された励起光を前記複数の光増幅器へ分配する励起光分配回路と、前記光増幅器のうちの1つが増幅した光信号の信号強度を測定する信号強度モニタと、
前記信号強度モニタの測定した信号強度に応じて、前記励起光源の出力強度を変化させる利得制御回路と、を備える。
Specifically, the optical amplifier system of the present invention includes a plurality of optical amplifiers for amplifying each optical signal branched by a splitter for transfer to the other path in a drop side WXC provided in a ROADM node, and the plurality of optical amplifiers A pumping light source for supplying pumping light to the light source, a pumping light distribution circuit for distributing the pumping light output from the pumping light source to the plurality of optical amplifiers, and a signal intensity of the optical signal amplified by one of the optical amplifiers. A signal strength monitor to be measured;
A gain control circuit that changes the output intensity of the excitation light source in accordance with the signal intensity measured by the signal intensity monitor.
本願発明の光増幅器システムは、励起光源と、励起光分配回路と、信号強度モニタと、利得制御回路と、を備えるため、信号強度モニタ数及び励起光源数を削減することができる。これにより、本願発明の光増幅器システムは、多数の光部品で構成される光増幅器システムの部品点数を削減し、光増幅器システムの小型化及び低コスト化が可能になる。 Since the optical amplifier system of the present invention includes the pumping light source, the pumping light distribution circuit, the signal intensity monitor, and the gain control circuit, the number of signal intensity monitors and the number of pumping light sources can be reduced. As a result, the optical amplifier system of the present invention can reduce the number of components of the optical amplifier system constituted by a large number of optical components, and can reduce the size and cost of the optical amplifier system.
本願発明の光増幅器システムでは、前記励起光分配回路は、前記励起光源からの励起光を等しい分岐比で分岐するスプリッタであってもよい。 In the optical amplifier system of the present invention, the pumping light distribution circuit may be a splitter that branches the pumping light from the pumping light source at an equal branching ratio.
本願発明の光増幅器システムでは、前記信号強度モニタは、前記光信号を分岐する信号光カプラと、前記信号光カプラの分岐した信号光を受光する受光器と、を備え、前記スプリッタ及び前記信号光カプラが石英系平面光波回路で構成されていてもよい。 In the optical amplifier system of the present invention, the signal intensity monitor includes a signal optical coupler for branching the optical signal and a light receiver for receiving the signal light branched by the signal optical coupler, and the splitter and the signal light The coupler may be composed of a quartz-based planar lightwave circuit.
具体的には、本願発明の光増幅方法は、ROADMノードに備わるドロップ側WXCにおいて他方路に転送するためにスプリッタによって分岐された各方路のうちの1方路に挿入された光増幅器で増幅後の光信号の信号強度を測定する信号強度測定手順と、前記信号強度測定手順で測定した信号強度に応じた光強度の励起光を励起光源から出力させ、前記励起光源からの励起光を各方路の光増幅器に分配し、分配された励起光を用いて、前記各方路の光信号を増幅する光信号増幅手順と、を順に有する。 Specifically, the optical amplification method of the present invention is amplified by an optical amplifier inserted in one of the paths branched by a splitter to be transferred to the other path in the drop side WXC provided in the ROADM node. A signal intensity measurement procedure for measuring the signal intensity of the subsequent optical signal, and excitation light having a light intensity corresponding to the signal intensity measured in the signal intensity measurement procedure is output from the excitation light source, and the excitation light from the excitation light source is An optical signal amplification procedure for sequentially distributing the optical signals of the respective paths using the pumping light distributed to the optical amplifiers of the paths;
本願発明の光増幅方法は、信号強度測定手順と、光信号増幅手順と、を順に有するため、信号強度モニタ数及び励起光源数を削減することができる。これにより、本願発明の光増幅方法は、多数の光部品で構成される光増幅器システムの部品点数を削減し、光増幅器システムの小型化及び低コスト化が可能になる。 Since the optical amplification method of the present invention includes a signal intensity measurement procedure and an optical signal amplification procedure in order, the number of signal intensity monitors and the number of excitation light sources can be reduced. As a result, the optical amplification method of the present invention can reduce the number of components of an optical amplifier system composed of a large number of optical components, and can reduce the size and cost of the optical amplifier system.
本願発明の光増幅器方法では、前記光信号増幅手順において、分岐比の等しいスプリッタを用いて励起光を各経路に分配してもよい。 In the optical amplifier method of the present invention, in the optical signal amplification procedure, the excitation light may be distributed to each path using a splitter having an equal branching ratio.
本発明によれば、多数の光部品で構成される光増幅器システムの部品点数を削減し、光増幅器システムの小型化及び低コスト化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of parts of an optical amplifier system including a large number of optical parts, and to reduce the size and cost of the optical amplifier system.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態である実施形態1を説明する。以下では4つの光増幅器から構成される光増幅器システムを例として説明するが、本発明の効果はこの例に限定されず、光増幅器システムに含まれる光増幅器数の増加に伴い本発明の効果は顕著になる。
Hereinafter,
図1は、本発明の光増幅器システムの機能ブロックを示している。本発明の光増幅器システム19は、4つの光増幅器31と、励起光源34と、励起光分配回路71と、利得制御回路75と、を備える。本発明の光増幅方法は、信号強度測定手順と、光信号増幅手順と、を順に有する。信号強度測定手順では、ROADMノード101に備わるドロップ側において他方路に転送するためにスプリッタ11dによって分岐された各方路のうちの1方路における光増幅器31で増幅後の光信号の信号強度を測定する。光信号増幅手順では、前記信号強度測定手順で測定した信号強度に応じた光強度の励起光を励起光源34から出力させ、励起光源34からの励起光を各方路の光増幅器31に分配し、分配された励起光を用いて光信号を増幅する。
FIG. 1 shows functional blocks of the optical amplifier system of the present invention. The
図7に示した従来技術による光増幅器システムの機能ブロックと比較して、励起光源34の数がひとつになり、励起光分配回路71を介してすべての光増幅器31と接続している点、即ち、すべての光増幅器31の励起光源34が励起光分配回路71を介して共有されている点が本発明の機能的な特徴である。
Compared with the functional block of the optical amplifier system according to the prior art shown in FIG. 7, the number of pumping
また、利得制御回路75と接続する信号強度モニタ32は、光信号が通過する4経路の内、任意の1経路に配置された光増幅器31の信号強度モニタ32のみとなっている。この理由は、本発明の光増幅器システム19が、ROADMノード101を構成する光パス切替スイッチとして機能するスプリッタ11dの後段に接続されており、当該ROADMノード101に入力した光信号が光増幅器システム19の全信号経路に分配される構成であるためである。
Further, the signal intensity monitor 32 connected to the
つまり、光増幅器システム19の各経路には同一波長数のWDM信号が入力されるため、各光増幅器31の励起光量を個別に制御する必要はなく、任意の1経路の光増幅器31に必要となる励起光パワーに基づいて、全光増幅器31が共有する励起光源34の出力パワーを決定することが可能となる。
That is, since WDM signals having the same number of wavelengths are input to each path of the
例えば、ROADMノード101を構成するスプリッタ11dが入力光信号を等パワーで分岐する(例えば、1×4スプリッタにおいては各出力に入力光パワーの25%ずつを分配する)場合、光増幅器システム19の各経路には同一波長数、同一パワーの信号が入力されるので、任意の1経路の光増幅器31に必要となる励起光パワーの4倍に相当する値を励起光源34の出力値として設定し、励起光分配回路71を介して各光増幅器31に等量の励起光を分配すれば良い。
For example, when the
スプリッタ11dの分岐数をMとすると、本発明により、励起光源34の削減と同時に信号強度モニタ32の数をM分の1に削減することが可能となる。従って、本発明により、励起光源34の数をMの1に削減することが可能となる。更に、モニタPD42及び44もそれぞれ(M−1)個削減が可能なので、Mが2以上であれば部品点数削減効果が得られる。
When the number of branches of the
図2は、本発明の実施の形態である実施形態1に係る光増幅器システム19の光配線を示す図である。励起光分配回路71として等しい分岐比で分岐するスプリッタ63を利用する点、および、光増幅器31の入出力信号強度モニタ情報として任意の1経路の情報のみを利得制御回路75に入力する点が特徴である。本実施形態の構成により、励起光源34を共有するとともに、モニタPD42及び44並びに信号光カプラ41及び43の削減が可能となり、部品点数の削減が実現できる。
FIG. 2 is a diagram showing optical wiring of the
また、図2に示す光配線(光増幅器31、モニタPD42、44、励起光源34を除いた部分)は、石英系平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)に代表される平面光波回路技術による集積化が可能である。即ち、各光部品間を光学的に接続する光ファイバをPLCに置換し、信号光カプラ41及び43、信号光/励起光カプラ72、励起光分配回路71を当該PLCに集積することで、部品点数の劇的な削減、および光ファイバ接続点数の削減に伴う結線コスト削減などの効果が期待できる。
Further, the optical wiring shown in FIG. 2 (excluding the
以上で説明した実施形態において、光増幅器システム19を構成する光部品のなかで、光増幅器31、励起光源34並びにモニタPD42及び44を除く、各部品間を光学的に接続する光配線部分、信号光カプラ41及び43、信号光/励起光カプラ72並びにスプリッタ63は、PLC技術を用いることで集積化可能であることを述べた。さらに、図5に例示したMulti−degree ROADMノード101を構成するスプリッタ11dがPLCで構成される場合、図3に示すように、本発明の光増幅器システム19を構成する集積型PLCと前記スプリッタ11dを構成するPLCを集積することも可能である。
In the embodiment described above, among the optical components constituting the
なお、実施形態において示した値は例示であり、例示した値に限定されない。 In addition, the value shown in embodiment is an illustration and is not limited to the illustrated value.
本発明は情報通信産業に適用することができる。 The present invention can be applied to the information communication industry.
11:WXC
11a:9×1WSS
11d:スプリッタ
14:送信機
15:受信機
16:コンバイナ
17:スプリッタ
19:光増幅器システム
31:光増幅器
32:信号強度モニタ
34:励起光源
35:利得制御回路
41、43:信号光カプラ
42、44:モニタPD
62:信号光/励起光カプラ
63:スプリッタ
71:励起光分配回路
72:信号光/励起光カプラ
75:利得制御回路
101:ROADMノード
11: WXC
11a: 9 × 1WSS
11d: splitter 14: transmitter 15: receiver 16: combiner 17: splitter 19: optical amplifier system 31: optical amplifier 32: signal intensity monitor 34: excitation light source 35: gain
62: Signal light / pumping light coupler 63: Splitter 71: Pumping light distribution circuit 72: Signal light / pumping light coupler 75: Gain control circuit 101: ROADM node
Claims (5)
前記複数の光増幅器に励起光を供給する励起光源と、
前記励起光源から出力された励起光を前記複数の光増幅器へ分配する励起光分配回路と、
前記光増幅器のうちの1つが増幅した光信号の信号強度を測定する信号強度モニタと、
前記信号強度モニタの測定した信号強度に応じて、前記励起光源の出力強度を変化させる利得制御回路と、
を備える光増幅器システム。 A plurality of optical amplifiers that amplify each optical signal branched by the splitter for transfer to the other path in a drop side WXC (Wavelength Cross Connect) provided in a ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) node;
An excitation light source for supplying excitation light to the plurality of optical amplifiers;
A pumping light distribution circuit that distributes the pumping light output from the pumping light source to the plurality of optical amplifiers;
A signal strength monitor for measuring the signal strength of the optical signal amplified by one of the optical amplifiers;
A gain control circuit for changing the output intensity of the excitation light source according to the signal intensity measured by the signal intensity monitor;
An optical amplifier system comprising:
前記光信号を分岐する信号光カプラと、
前記信号光カプラの分岐した信号光を受光する受光器と、を備え、
前記スプリッタ及び前記信号光カプラが石英系平面光波回路で構成されていることを特徴とする請求項2に記載の光増幅器システム。 The signal strength monitor is
A signal optical coupler for branching the optical signal;
A light receiver for receiving the branched signal light of the signal light coupler,
3. The optical amplifier system according to claim 2, wherein the splitter and the signal optical coupler are configured by a quartz-based planar lightwave circuit.
前記信号強度測定手順で測定した信号強度に応じた光強度の励起光を励起光源から出力させ、前記励起光源からの励起光を各方路の光増幅器に分配し、分配された励起光を用いて、前記各方路の光信号を増幅する光信号増幅手順と、
を順に有する光増幅方法。 Signal strength measurement for measuring the signal strength of the optical signal after amplification by an optical amplifier inserted in one of the paths branched by the splitter to be transferred to the other path in the drop side WXC provided in the ROADM node Procedure and
Excitation light having a light intensity corresponding to the signal intensity measured in the signal intensity measurement procedure is output from the excitation light source, the excitation light from the excitation light source is distributed to the optical amplifiers in each direction, and the distributed excitation light is used. An optical signal amplification procedure for amplifying the optical signal of each path;
An optical amplification method comprising:
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