JP2014060585A - 光伝送装置及び光伝送装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送システムにおける光パワーの変動を抑制する。
【解決手段】光伝送装置は、複数の伝送路から入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出する抽出手段と、抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させる光パワー調整手段と、抽出されたＡＳＥ光と、信号光と、を結合させる第１の結合手段と、第１の結合手段から出力される光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように光パワー調整手段を制御する制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送装置及びその制御方法に関し、特に、複数の信号光を結合して出力する機能を備える光伝送装置及びその制御方法に関する。

波長多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、一般に、光終端装置、光中継増幅装置及び光分岐挿入装置から構成される。光終端装置は、入力された複数の電気信号を波長の異なる信号光に変換して多重し、波長多重された信号光（以下、「WDM信号光」という。）を光ファイバ等の伝送路へ出力するとともに、伝送されたＷＤＭ信号光を受信して電気信号に変換する。光中継増幅装置は、伝送路上に配置され、ＷＤＭ信号光を増幅する。光分岐挿入装置（Optical Add Drop Multiplexer、以下「OADM装置」という。）は、受信されたＷＤＭ信号光を波長毎に分離し、また、ＷＤＭ信号光に新たな波長の信号光を挿入する。

ＯＡＤＭ装置は、入力されたＷＤＭ信号光の一部又は全部に対して、波長毎に信号光のアド（add、波長の追加）、ドロップ（drop、波長の削除）を行う。ＯＡＤＭ装置でアドされる光はアド光、ドロップされる光はドロップ光と呼ばれる。また、ＯＡＤＭ装置でドロップ光と共に受信されたＷＤＭ信号光のうち、ドロップされずにＯＡＤＭ装置から出力される信号光は、スルー（through）光と呼ばれる。ＯＡＤＭ装置は、スルー光とアド光とを結合して、隣接する他のＯＡＤＭ装置や光終端装置に送出する。

このようなＷＤＭ伝送システムでは、長距離伝送を実現するために、所定の間隔毎に、ＷＤＭ信号光を増幅するための光中継増幅装置が設置される。光中継増幅装置では、一般的に、光信号をそのまま増幅することが可能な、光直接増幅器（以下、「光増幅器」という。）が用いられる。

光増幅器では、ＷＤＭ信号光に含まれる光の光パワーの合計（以下、「トータル光パワー」という。）を一定に保つために、光出力一定制御（Automatic Level Control、以下、「ＡＬＣ制御」という。）が行われる。ただし、ＡＬＣ制御を行っても、光増幅器の最大利得を超えた光出力を得ることはできない。従って、光増幅器を使用する場合に所定の光出力パワーを得るためには、［所定の光出力パワー（ｄＢｍ）］−［光増幅器の最大利得（ｄＢ）］≦［入力光の光パワー（ｄＢｍ）］となるように、伝送路の光レベルを設計する必要がある。

一方、ＷＤＭ伝送システムでは、波長毎の信号光の信号対雑音比（Signal to Noise比、以下、「SN比」という。）の確保が重要である。しかし、ＷＤＭ伝送システムで用いられる光増幅器の多くは、ＷＤＭ信号光のトータル光パワーを一定に保つように制御され、波長毎の信号光の光パワーは制御されない。また、ＷＤＭ信号光の帯域内の特定の波長の信号光の障害や、ＯＡＤＭ装置による信号光のアド及びドロップによって、ＷＤＭ信号光の波長数が変動すると、ＯＡＤＭ装置の出力に置かれた光増幅器の入力レベルも変動する。その結果、ＡＬＣ制御が行われている場合には、光増幅器の利得が変動する。光増幅器の利得の変動により、ＷＤＭ伝送システムの許容範囲から光パワーが逸脱する信号光が生じると、光増幅器から出力される信号光のＳＮ比の劣化や、信号光同士の相互干渉による波形の歪みの発生といった問題が生じる。

また、例えば、伝送路上の光ケーブルが切断されることにより、スルー光が失われた場合、アド光が正常にアドされても、アドされたＷＤＭ信号光を増幅する光増幅器への入力光パワーが低下する。このような場合にも光増幅器から出力される信号光の利得が変動する。

このため、ＷＤＭ信号光の波長数が変動した場合にも、ＷＤＭ信号光の伝送品質を維持するための構成が提案されている。特許文献１は、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission、増幅された自然放出光）光を用いてトータル光パワーを制御する技術を開示している。また、特許文献２は、信号光とは別に補助光を用意し、波長数が減少した際に補助光の光パワーを制御することで、波長多重された信号光のトータル光パワーを一定に保つ技術を開示している。

特許４５５７７７１号公報 特開２０００−１７４７０１号公報

特許文献１、２に記載された技術の課題について説明する。例えば、ＯＡＤＭ装置において、スルー光が伝送された伝送路に異常が生じ、これらの信号光が断となると、スルー光は失われる。一方で、当該スルー光にアドされる信号光（アド光）が他の伝送路からＯＡＤＭ装置へ正常に入力されている場合には、アド光は正常に伝送されることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載された光伝送装置は、ＡＳＥ光を１つの伝送路の信号光から抽出しているため、当該伝送路が断となるとＡＳＥ光による補助光が生成できない。すなわち、特許文献１に記載された光伝送装置は、ＯＡＤＭ装置から出力される、アドされた信号光のみを含むＷＤＭ信号光のトータル光パワーを補償することはできない。逆に、ＡＳＥ光がアド光のみから抽出されている場合には、アド光の伝送路が断となると同様の問題が生じる。

特許文献２に記載された光切替回路は、光送信器の出力が断となった場合に、光送信器と同一の波長の波長分離されたダミー光を出力する。しかしながら、特許文献２に記載された光切替回路は、伝送路毎に１波長分の信号光の光パワーを補償することしかできない。従って、特許文献２に記載された光切替回路は、ＯＡＤＭ装置において、スルー光あるいはアド光の複数の信号光が失われた際に、ＷＤＭ信号光のトータル光パワーを補償することができない。

（発明の目的）
本発明は、複数の伝送路から入力された信号光を結合して出力する光伝送システムにおいて、伝送路の一部が断となった場合でも、出力される信号光のトータル光パワーの変動を抑制することが可能な光伝送装置を提供することを目的とする。

本発明の光伝送装置は、複数の伝送路から入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出する抽出手段と、前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させる光パワー調整手段と、前記抽出されたＡＳＥ光と、前記信号光と、を結合させる第１の結合手段と、前記第１の結合手段から出力される光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように前記光パワー調整手段を制御する制御手段と、を備える。

本発明の光伝送装置の制御方法は、複数の伝送路から入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出し、前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させ、前記抽出されたＡＳＥ光と、前記信号光と、を結合させ、前記結合された光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように前記ＡＳＥ光の光パワーを調整することを特徴とする。

本発明は、複数の伝送路から入力された信号光を結合して出力する光伝送システムにおいて、伝送路の一部が断となった場合でも、出力される信号光のトータル光パワーの変動を抑制することが可能な光伝送装置を提供する。

第１の実施形態のＯＡＤＭ装置の構成を示す図である。 光伝送システムの構成を示す図である。 補助光出力制御部の構成を示す図である。 フィルタ部に入力される光のスペクトルを示す図である。 フィルタ部から出力される光のスペクトルを示す図である。 ＷＤＭ伝送システムにおけるＯＡＤＭ装置３００の動作を説明するための図である。 ＷＤＭ伝送システムにおいて、障害によるケーブル断が発生した場合の動作を示す図である。 ＷＤＭ伝送システムにおいて、障害によるケーブル断が発生した場合の動作を示す図である。 第２の実施形態の光伝送装置の構成を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の光伝送装置の実施形態を説明する。以下の説明では、ＷＤＭ信号光のアド及びドロップを行う光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ装置）を例に説明する。

図２は、光終端装置１０１〜１０４及びＯＡＤＭ装置３００、３０１が、伝送路６１〜８０で接続された、光伝送システム１の構成を示す図である。光伝送システム１において、光終端装置１０１〜１０４は、ＷＤＭ信号光を生成してそれぞれ伝送路６１、６５、７１、７５に出力する。また、光終端装置１０１〜１０４は、それぞれ伝送路６８、６４、７０、７４を伝送されたＷＤＭ光信号を受信する。ＯＡＤＭ装置３００及び３０１は、ＷＤＭ信号光のアド／ドロップ処理を行う。各々の伝送路は、伝送路を伝搬するＷＤＭ信号光を増幅するための、光中継増幅器２００を備える。

図２において、光終端装置１０１は、最大で波長λ_１〜λ_１００の１００波長のＷＤＭ信号光を送信する。信号光の波長は、λ_１からλ_１００まで昇順に設定されている。ＷＤＭ信号光は、光伝送路６１、光中継増幅器２００及び伝送路６２を通じてＯＡＤＭ装置３００に入力される。ＯＡＤＭ装置３００においては、アド光及びドロップ光の波長範囲はいずれもλ_１〜λ_３０であり、スルー光の波長範囲はλ_３１〜λ_１００である。スルー光は、アド光と合波されて、伝送路６３から隣接するＯＡＤＭ装置３０１へ送信される。

ドロップされたＷＤＭ信号光は、伝送路６９、光中継増幅器２００、伝送路７０を通じて光終端装置１０３において受信される。

また、光終端装置１０３は、アド光を、伝送路７１、７２を通じて、ＯＡＤＭ装置３００に入力する。ＯＡＤＭ装置３００は、入力されたアド光を、スルー光と合波して、伝送路６３へ出力する。アド光の波長はドロップ光と同様のλ_１〜λ_３０である。スルー光の波長はλ_３１〜λ_１００であるため、スルー光の波長と、アド光の波長とは重複しない。

ＯＡＤＭ装置３０１も、伝送路７３〜７６と接続された光終端装置１０４との間で、ＯＡＤＭ装置３００と同様のアド／ドロップ処理を行う。さらに、ＯＡＤＭ装置３０１及び３００は、光終端装置１０２から出力されたＷＤＭ信号光に対しても、光終端装置１０１から出力されたＷＤＭ信号光と同様のアド／ドロップ処理を行う。なお、ＯＡＤＭ装置３００とＯＡＤＭ装置３０１とは、同一の構成を備えていてもよい。

続いて、ＯＡＤＭ装置３００の構成及び動作について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のＯＡＤＭ装置３００の構成を示す図である。ＯＡＤＭ装置３００は、光増幅器１１〜１８、光分岐器２１〜２８、光結合器４１、４２、フィルタ部３１〜３４、及び、補助光出力制御部１０を備える。光増幅器１１〜１８は、入力信号がある場合には、ＡＬＣ制御にて動作している。

図１において、伝送路６２から入力されたＷＤＭ信号光は、光増幅器１１で増幅される。増幅されたＷＤＭ信号光は、光分岐器２１、２２において分岐される。光分岐器２１は、分岐されたＷＤＭ信号光の一方を、補助光出力制御部１０に入力する。光分岐器２２は、光分岐器２１で分岐されたＷＤＭ信号光の他方を、光増幅器１５へ分岐する。光増幅器１５で増幅されたＷＤＭ信号光は、伝送路６９ａから光終端装置１０３へ伝送される。伝送路６９ａは、図２における伝送路６９の一部である。

伝送路６２からは、波長λ_１〜λ_１００の最大１００波長のＷＤＭ信号光が、ＯＡＤＭ装置３００に入力される。そのうち、波長λ_１〜λ_３０の信号光は、ＯＡＤＭ装置３００においてアド及びドロップの対象となる。波長λ_３１〜λ_１００の信号光は、スルー光である。

図１においては、ドロップ光が分岐される光分岐器２２は、方向性結合器である。すなわち、光分岐器２２は、入力されたＷＤＭ信号光を、所定の分岐比（光パワー比）で分岐する。光分岐器２２として方向性結合器を使用する理由は、以下の通りである。

ドロップ光の波長数が少ない場合、光分波器を用いて波長λ_１〜λ_３０の信号光のみを分岐させると、光増幅器１５へ入力される信号光の光パワーが小さく、光増幅器の動作条件が満足されない恐れがある。このため、図１では、光分岐器２１として光方向性結合器が使用されており、全ての波長（λ_１〜λ_１００）の信号光が光増幅器１５で増幅される。この場合、光増幅器１５の出力に光バンドパスフィルタを設置し、ドロップ光以外の波長λ_３１〜λ_１００の信号光が減衰されるようにしてもよい。

なお、ドロップ光のみの光パワーが充分に大きい場合には、光分岐器２２としてドロップ光とスルー光とを分離する光分波器が用いられてもよい。

フィルタ部３１は、波長λ_３１〜λ_１００の信号光のみを透過させる、光バンドパスフィルタである。フィルタ部３１は、光分岐器２２を通過した波長λ_１〜λ_１００のＷＤＭ信号光のうち、波長λ_３１〜λ_１００のスルー光のみを透過して光結合器４１に入力する。

フィルタ部３１から出力されたスルー光は、光結合器４１において、アド光及び補助光と合波される。補助光については後述される。光結合器４１は、例えば、３入力１出力の光方向性結合器である。

光合波器４１から出力されたＷＤＭ信号光は、光分岐器２７で分岐される。光分岐２７で分岐されたＷＤＭ信号光の一方は、光増幅器１２で増幅され、伝送路６３へ送出される。また、光分岐２７で分岐されたＷＤＭ信号光の他方は、補助光出力制御部１０に入力される。

以上の説明は、伝送路６２から入力されたＷＤＭ信号（スルー光及びドロップ光）が伝送路６３へ出力される場合におけるＯＡＤＭ装置３００の動作である。この動作は、伝送路６６から入力されたＷＤＭ信号（スルー光及びドロップ光）が伝送路６７へ出力される場合においても同様であるので、伝送路６６から入力されたＷＤＭ信号に関する動作の説明は省略する。

続いて、伝送路７２（７２ａ、７２ｂ）から入力されるアド光について説明する。ＯＡＤＭ装置３００は、伝送路６２から入力されたＷＤＭ信号光と、伝送路６６から入力された信号光とに、それぞれ異なるアド光をアドすることが可能である。図１においては、伝送路６２から入力されたＷＤＭ信号光に対するアド光は、伝送路７２のうち伝送路７２ａからＯＡＤＭ装置３００に入力される。伝送路７２ａから入力されたアド光は、光増幅器１７で増幅され、光分岐器２５において、フィルタ部３３と補助光出力制御部１０とに分岐される。

フィルタ部３３は、波長λ_１〜λ_３０の間の信号光のみを透過させる。すなわち、光増幅器１７が生成するＡＳＥ光等の、波長λ_１〜λ_３０の帯域外の光は、フィルタ部３３で阻止される。フィルタ部３３から出力されたアド光は、光結合器４１でスルー光及び補助光と結合される。

また、伝送路６６から入力されたＷＤＭ信号光に対するアド光は、伝送路７２のうち伝送路７２ｂからＯＡＤＭ装置３００に入力される。伝送路７２ｂから入力されたアド光は、光増幅器１８で増幅され、光分岐器２６において、フィルタ部３４方向と補助光出力制御部１０方向とに分岐される。

フィルタ部３４は、波長λ_１〜λ_３０の間の信号光のみを透過する。すなわち、光増幅器１８が生成するＡＳＥ光等の、波長λ_１〜λ_３０の帯域外の光は、フィルタ部３４で阻止される。フィルタ部３４から出力されたアド光は、光合波器４２においてスルー光及び補助光と合波される。

（補助用光出力制御部の構成と動作）
図３は、補助光出力制御部１０の構成を示す図である。補助光出力制御部１０は、光結合器４３〜４５、フィルタ部３５、光増幅器１９、光分岐器９１〜９３、入力モニタ５１〜５２、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator、光可変減衰器）制御回路５５〜５６、出力モニタ回路７１〜７２、及び、光可変減衰器（ＶＯＡ）８１−８２を備える。光結合器４３〜４５は、方向性結合器である。補助光出力制御部１０には、図１の光分岐器２１、２３、２５〜２８において分岐されるＷＤＭ信号光が入力される。

図１及び図３を用いて、補助光出力制御部１０の動作を説明する。図１において、光増幅器１２及び１３から出力されるＷＤＭ信号光は、それぞれ光分岐器２１及び２３で分岐される。

図１に示される光分岐器２７、２８で分岐され、補助光出力制御部１０に入力されたＷＤＭ信号光は、それぞれ入力モニタ５１、５２に入力される。

入力モニタ５１、５２は、例えばフォトダイオードと、電流―電圧変換器とで構成される。入力モニタ５１に入力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーは、光結合器４１から出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーに比例する。従って、入力モニタ５１は、光結合器４１から出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーに対応する振幅の電気信号を、ＶＯＡ制御回路５５に出力する。同様に、入力モニタ５２は、光結合器４２から出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーに対応する振幅の電気信号を、ＶＯＡ制御回路５６に出力する。

ＶＯＡ制御回路５５は、入力モニタ５１から入力される電気信号の振幅に基づいて、ＶＯＡ８１を通過する光の減衰量を制御する。ＶＯＡ制御回路５６は、入力モニタ５２から入力される電気信号の振幅に基づいて、ＶＯＡ８２を通過する光の減衰量を制御する。

一方、図1の光分岐器２１、２３でそれぞれ分岐されたＷＤＭ信号光は、光結合器４３に入力される。また、光分岐器２５、２６でそれぞれ分岐されたＷＤＭ信号光の一方は、光結合器４４に入力される。

光結合器４３は、図１の光分岐器２１、２３において分岐されたＷＤＭ信号光を結合して、光結合器４５に入力する。また、光結合器４４は、図１の光分岐器２５、２６において分岐されたＷＤＭ信号光を結合して、光結合器４５に入力する。そして、光結合器４５は、光結合器４３、４４の出力を結合して、フィルタ部３５に出力する。

このように、光結合器４３、４４には４組のＷＤＭ信号光が入力される。そして、図１の光分岐器２１、２３、２５及び２６から分岐される４つのＷＤＭ信号光のうち少なくとも１つがいずれかが補助光出力制御部１０に入力されていれば、光結合器４５からは、ＷＤＭ信号光が出力される。

光分岐器２２、２３、２５及び２６は、いずれも光増幅器の直後に配置されているため、これらの光分岐器で分岐されて光結合器４３、４４に入力されるＷＤＭ信号光は、比較的多くのＡＳＥ光を含んでいる。従って、光結合器４５から出力されるＷＤＭ信号光にも、ＡＳＥ光が含まれる。

フィルタ部３５は、光結合器４５によって結合されたＷＤＭ信号光から、ＷＤＭ伝送システムで使用される波長帯域であるλ_１〜λ_１００の範囲の光のみを除去して出力する。すなわち、フィルタ部３５は、波長λ_１〜λ_１００の間の波長の光を阻止する帯域阻止フィルタである。

フィルタ部３５を通過する光の、フィルタ部３５の前後でのスペクトルについて以下に説明する。図４は、フィルタ部３５に入力される光（すなわち光結合器４５から出力される光）のスペクトルを示す図である。図５は、フィルタ部３５から出力される光のスペクトルを示す図である。

図４に示される、フィルタ部３５に入力される光のスペクトルは、光分岐器２２〜２３及び光分岐器２５〜２６において分岐されたＷＤＭ信号光が合波されたものである。すなわち、ＷＤＭ信号の帯域（λ_１〜λ_１００）には、光伝送路６３、６７及び７２（７２ａ、７２ｂ）で使用されている波長の信号光と、光伝送路上の光増幅器で発生したＡＳＥ光とが含まれる。ＡＳＥ光が存在する波長帯域は信号光の波長帯域よりも広いため、ＷＤＭ信号の帯域外には、ＡＳＥ光のみが存在する。

フィルタ３５は、波長がλ_１未満の光、及び、波長がλ_１００を越える光を透過させる。従って、フィルタ部３５において、波長がλ_１〜λ_１００の間にあるＡＳＥ光及び信号光は阻止される。その結果、フィルタ部３５から出力される光のスペクトルは、図５に示されるように、波長がλ_１より短いＡＳＥ光及び波長がλ_１００より長いＡＳＥ光のみとなる。

フィルタ部３５から出力されたＡＳＥ光は、光増幅器１９で増幅され、光分岐器９１で２分岐されてＶＯＡ８１及び８２に入力される。ＡＳＥ光は、ＶＯＡ８１及び８２で減衰され、補助光として光結合器４１及び４２へそれぞれ出力される。

ＶＯＡ制御回路５５及び５６は、光結合器４１及び４２から出力される光のトータル光パワーの変動を抑制するように、ＶＯＡ８１及び８２の減衰量を制御する。例えば、ＶＯＡ制御回路５５は、入力モニタ５１が出力する電気信号が光結合器４１から出力される光のトータル光パワーの減少を示している場合は、ＶＯＡ８１の減衰量を低下させて、補助光の光パワーを増加させる。

なお、ＶＯＡ８１、８２の出力には、補助光の光パワーをモニタするために、光分岐器９２、９３が設けられている。ＶＯＡ８１、８２から出力されたＡＳＥ光（すなわち補助光）の出力の一部は、光分岐器９２、９３で分岐され、出力モニタ５３、５４に入力される。出力モニタ５３、５４は、ＶＯＡ８１、８２から出力される補助光の光パワーに対応する振幅の電気信号を出力する。

出力モニタ５３、５４は、例えば、ＷＤＭ信号光のＳＮ比が悪化することを防ぐために、補助光の光パワーが所定の値以上にならないようにＶＯＡ８１、８２の減衰量を制御してもよい。そして、この制御は、光結合器４１から出力されるＷＤＭ信号光の光パワーの制御よりも優先して行われてもよい。

あるいは、ＶＯＡ制御回路５５及び５６は、補助光の光パワーが不足する場合に、光増幅器１９の出力光パワーを高くする制御を行ってもよい。ＶＯＡ制御回路５５とＶＯＡ制御回路５６とで、光増幅器１９に要求する出力光パワーが異なる場合には、光増幅器１９は、より出力光パワーが高い方の要求に基づいて制御されてもよい。なお、ＶＯＡ８１及びＶＯＡ８２の減衰量は独立に制御される。従って、光分岐器９１から出力されるＡＳＥ光の光パワーが、ＶＯＡ制御回路５５又はＶＯＡ制御回路５６の要求よりも大きくなった場合でも、ＶＯＡ８１又はＶＯＡ８２の減衰量を個別に増加させることで、ＡＳＥ光の光パワーの増加を打ち消すことができる。

ＷＤＭ信号光（スルー光及びアド光）と補助光とを光結合器４１において合波させることによって、伝送路６３へ出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーの変動が抑制される動作について以下に説明する。

図１に示された光結合器４１から出力されるＷＤＭ信号光の最大波長数が、波長λ_１〜λ_１００の１００波長である場合について考える。光結合器４１から出力されるＷＤＭ信号光に全ての波長（λ_１〜λ_１００）の信号光が含まれている場合の最大光パワーをＰmaxとする。説明を簡単にするため、光結合器４１に入力される各波長の信号光の光パワーは同一であるとする。そして、入力モニタ５１に入力されるＷＤＭ信号光の光パワーから求められた、光結合器４１から出力される光パワーをＰ１とする。補助光がない場合、Ｐ１は、フィルタ部３１から出力されるスルー光の光パワー及びフィルタ部３３から出力されるアド光の光パワーに、光結合器４１のそれぞれの光路の損失を乗じた値の和となる。

ここで、実際に運用される波長数は１００波以下であるので、Ｐmax≧Ｐ１である。そして、光結合器４１から出力される光の光パワーをＰmaxに維持するためには、Ｐmax−Ｐ１に相当する光パワーが、補助光によって補われればよい。このため、ＶＯＡ制御回路５５は、光結合器４１から出力される光の光パワーがＰmaxに近づくように、ＶＯＡ８１の減衰量を調整する。なお、補助光は、信号光として用いられる波長（λ_１〜λ_１００）の光を含まないため、光結合器４１においてＷＤＭ信号光と補助光とが結合されても、補助光はＷＤＭ信号光のスペクトルに影響を与えない。

以上の説明は、ＶＯＡ８１から出力された補助光を、光結合器４１において信号光と合波させることによって、伝送路６３へ出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーが一定に保たれる動作について説明した。この動作は、伝送路６７へ出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーが一定に保たれる制御でも同様である。すなわち、ＶＯＡ８２から出力された補助光を、光結合器４２において信号光と合波させることによって、伝送路６７へ出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーが一定に保たれる。

また、入力モニタ５１、５２は、ＷＤＭ信号光パワーの測定以外に運用波長数の検出を行えるよう波長モニタ機能をさらに備えていてもよい。そして、ＶＯＡ制御回路５５、５６は、検出された波長数に基づいてＶＯＡ８１、８２を制御してもよい。例えば、ＶＯＡ制御回路５５、５６は、検出された波長数が減少した場合にはＷＤＭ信号光の波長数が減少したと判断し、ＶＯＡ８１または８２の減衰量を低下させ、補助光の光パワーを高くしてもよい。

このように、第１の実施形態のＯＡＤＭ装置は、複数の伝送路から分岐させたＷＤＭ信号光を合波し、合波されたＷＤＭ信号光から、信号光として使用される帯域内の光を除去して補助光を生成する。補助光の光パワーは、光結合器４１の出力が所定の値（例えばＰmax）となるように、ＶＯＡによって制御される。

その結果、ＯＡＤＭ装置３００は、ＷＤＭ信号光に含まれる信号光の光パワーが変動した場合においても、ＷＤＭ信号光のトータル光パワーの変動を抑制することが可能であるため、ＷＤＭ信号光の伝送品質の低下を防止できる。

また、ＯＡＤＭ装置３００は、信号光に含まれるＡＳＥ光を補助光として用いているため、補助光のための独立した光源を必要としない。その結果、ＯＡＤＭ装置３００は、低価格で消費電力が小さいという効果も奏する。

さらに、ＯＡＤＭ装置３００は、複数の伝送路から分岐したＷＤＭ信号光を、光合波器４３〜４５によって合波して補助光を生成する。このため、例えば、伝送路６２が障害により断となった場合でも、ＯＡＤＭ装置３００は、伝送路６６、７２ａ、７２ｂから入力されるＷＤＭ信号光に含まれるＡＳＥ光によって、補助光を生成して、トータル光パワーを所定の値に維持することが可能である。すなわち、ＯＡＤＭ装置３００は、障害により一部の伝送路から入力されるＷＤＭ信号光が断となった場合でも、他の伝送路から入力されるＷＤＭ信号光から抽出されたＡＳＥ光を補助光として用いることで、出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーの変動を抑制できる。

図６は、ＷＤＭ伝送システムにおけるＯＡＤＭ装置３００の動作を説明するための図である。図６に示す光伝送システム２は、光終端装置１０１〜１０４、光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ装置）３００及び３０１、光中継増幅器２００を備える。以下、図６に示すＷＤＭ伝送システム２の動作を説明する。

光終端装置１０１からは、伝送路６２に対して、１００波（λ_１〜λ_１００）のＷＤＭ信号が伝送される。光中継増幅装置２０１で増幅されたＷＤＭ信号は、ＯＡＤＭ装置３００に入力される。

ＯＡＤＭ装置３００は、波長がλ_１〜λ_３０であるＷＤＭ信号光をドロップして、伝送路６９ａから光終端装置１０２へ出力する。また、ＯＡＤＭ装置３００は、光終端装置１０３から送信された波長λ_２１〜λ_３０のアド光を、伝送路７２ａから受信し、スルー光とアドして伝送路６３へ出力する。波長λ_３１〜λ_１００の信号光はスルー光であり、アド光と合波されて伝送路６３へ出力される。伝送路６３は、ＯＡＤＭ装置３０１と接続されている。

ＯＡＤＭ装置３００からＯＡＤＭ装置３０１へ伝送されるＷＤＭ信号の波長はλ_２１〜λ_１００である。すなわち、ＷＤＭ信号光の波長数は、２０波長減少して８０波長となる。このため、ＯＡＤＭ装置３００は、補助光の光出力制御を行い、減少した２０波長に相当する光パワーを補助光で補う。その結果、伝送路６３を伝送されるＷＤＭ信号のトータル光パワーは、一定に保たれる。

８０波長の信号光に補助光が合波されたＷＤＭ信号光は、伝送路６３からＯＡＤＭ装置３０１へ伝送される。

ＯＡＤＭ装置３０１の基本的な構成及び動作は、ＯＡＤＭ装置３００と同様であるが、アド及びドロップされるＷＤＭ信号光の波長がＯＡＤＭ装置３００と相違している。ＯＡＤＭ装置３０１は、波長がλ_３１〜λ_４０である信号光をドロップし、伝送路７３ａを通じて光終端装置１０４に送信する。また、ＯＡＤＭ装置３０１は、伝送路７６ａを通じて光終端装置１０４から入力された、波長λ_１〜λ_２０および波長λ_３１〜λ_４０のアド光を、スルー光であるＷＤＭ光信号（波長λ_２１〜λ_３０およびλ_４１〜λ_１００）と合波する。このとき、ＷＤＭ信号光の波長数は１００波となり、ＷＤＭ信号のトータル光パワーは、運用されている波長だけで所定の光パワー（最大光パワー）に達する。従って、ＯＡＤＭ装置３０１においては、ＷＤＭ信号光に補助光を付加する必要がない。なお、ＯＡＤＭ装置３００において付加された補助光は、ＯＡＤＭ装置３０１のフィルタ３１（図１参照）において減衰される。その結果、ＯＡＤＭ装置３０１から出力される信号光は、λ１〜λ１００までの１００波のＷＤＭ信号のみとなる。

以上の説明は、光終端装置１０１から送信されたＷＤＭ信号光が、ＯＡＤＭ装置３００及びＯＡＤＭ３０１でアド及びドロップ処理を受け、光終端装置１０２へ伝送される動作に関するものである。光終端装置１０２から伝送路６５へ送出されたＷＤＭ信号光が、ＯＡＤＭ装置３０１及びＯＡＤＭ３００でアド及びドロップ処理を受け、光終端装置１０１へ伝送される動作も同様である。この場合、ＯＡＤＭ装置３０１では、伝送路７３ｂ、７６ｂによって、光終端装置１０４との間でドロップ光及びアド光が送受信される。また、ＯＡＤＭ装置３００では、伝送路６９ｂ、７２ｂによって、光終端装置１０３との間でドロップ光及びアド光が送受信される。

次に、障害により伝送路が断となった場合の動作を、図７および図８を例に説明する。

図７は、光終端装置１０１からＯＡＤＭ装置３００と間の伝送路６２、６７が断となった場合の、光伝送システム２の動作を説明するための図である。

伝送路６２が断となったことにより、ＯＡＤＭ装置３００が備える光増幅器１１は、伝送路６２からのＷＤＭ信号光の消失を検出してシャットダウンする。このため、伝送路６２から伝送路６３へのスルー光及び伝送路６２から伝送路６９ａへのドロップ光は消失する。一方、伝送路７２ａには障害がないため、光終端装置１０３からアドされるλ_２１〜λ_３０のＷＤＭ信号光は、ＯＡＤＭ装置３００に到達する。しかし、スルー光が消失しているため、合波器４１から出力されるＷＤＭ信号光の波長数はアド光のみの１０波長となる。そこで、ＯＡＤＭ装置３００は、伝送路６３へ出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーを、１００波長のＷＤＭ信号光と同一となるよう補助光の光パワーを増加させ、アド光とともに伝送路６３に送出する。ここで、伝送路６２からはＷＤＭ信号光が入力されていないが、伝送路６６、７２ａ及び７２ｂからはＷＤＭ信号光が入力されている。従って、補助光出力制御部１０は、これらの伝送路から入力されたＷＤＭ信号光から、補助光を生成することができる。

ＯＡＤＭ装置３０１には、光終端装置１０３からのスルー光（λ_２１〜λ_３０）と、ＯＡＤＭ装置３００で付加された補助用光とを含むＷＤＭ信号光が伝送路６３から入力される。伝送路６３から入力されるＷＤＭ信号光には、伝送路６３から伝送路７３ａへドロップされるドロップ光の波長帯域（λ_３１〜λ_４０）のＷＤＭ信号光は存在しないため、伝送路６３から入力されてＯＡＤＭ装置３０１でドロップされる信号は存在しない。一方、伝送路７６ａには障害がないため、光終端装置１０４からアドされるＷＤＭ信号光（波長λ_１〜λ_２０、λ_３１〜λ_４０）は、ＯＡＤＭ装置３０１に到達する。従って、ＯＡＤＭ装置３０１からは、４０波長（λ_１〜λ_４０）のＷＤＭ信号が出力される。このため、ＯＡＤＭ装置３０１は、６０波長分の光パワーの補助光を付加して、ＯＡＤＭ装置３０１から伝送路６４に出力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーを一定に保つ。

図８は、光終端装置１０３からＯＡＤＭ装置３００間の伝送路６９ａ及び７２ａが断となった場合の、光伝送システム２の動作を説明するための図である。

光終端装置１０１から出力された、波長λ_１〜λ_１００のＷＤＭ信号光は、ＯＡＤＭ装置３００へ正常に入力される。しかし、伝送路７２ａが断となったことにより、ＯＡＤＭ装置３００が備える光増幅器１７は、伝送路７２ａからのＷＤＭ信号光（アド光）の消失を検出してシャットダウンする。このため、光終端装置１０３からのアド光は消失し、ＯＡＤＭ装置３００の光結合器４１からは、スルー光である波長λ_３１〜λ_１００の７０波のＷＤＭ信号光のみが出力される。すなわち、ＯＡＤＭ装置３００から出力されるＷＤＭ信号光の波長数は、１００波長から７０波長へ、３０波長減少する。減少した３０波長の信号光の光パワーを補助用光で補うため、ＯＡＤＭ装置３００の補助光出力制御部１０は、補助光出力を増加させて、伝送路６３にＷＤＭ信号光を出力する。

ＯＡＤＭ装置３０１において、波長λ_３１〜λ_４０の信号光はドロップされ、波長λ_１〜λ_２０及び波長λ_３１〜λ_４０の信号光がアドされる。このため、ＯＡＤＭ装置３０１から出力されるＷＤＭ信号光は９０波長（λ_１〜λ_２０、λ_４１〜λ_１００）となる。そのため、ＯＡＤＭ装置３０１は、ＷＤＭ信号光に１０波長分の光パワーの補助光を加えて、伝送路６４に送出する。

なお、ＯＡＤＭ装置３００及び３０１に入力されるＷＤＭ信号光のトータル光パワーの低下が大きい場合には、補助光の光パワーを最大としても、低下した光パワーを充分に補えない可能性もある。しかしながら、このような場合でも、信号光と補助光とを結合させることで、後段の光増幅器へ入力されるＷＤＭ信号光の光パワーの変動を抑制することができる。

以上のように、第１の実施形態のＯＡＤＭ装置は、複数の伝送路から入力された信号光を結合させて出力する光伝送システムにおいて、伝送路の一部が断となった場合でも、出力される信号光のトータル光パワーの変動を抑制することが可能である。そして、その結果、光増幅器の利得変動を抑制し品質劣化を防ぐことが可能となる。

その理由は、第１の実施形態のＯＡＤＭ装置は、複数の伝送路のＡＳＥ光を合波して生成した補助光を、ＷＤＭ信号光に付加することで、ＷＤＭ信号光のトータル光パワーの低下を補っているからである。

また、第１の実施形態のＯＡＤＭ装置は、信号光に含まれるＡＳＥ光を補助光として用いているため、補助光のための独立した光源を必要としない。その結果、第１の実施形態のＯＡＤＭ装置は、低価格で消費電力が小さい。

（第１の実施形態の第１の変形例）
図３に示した第１の実施形態の補助光出力制御部１０は、光結合器４３〜４５を用いて、ＷＤＭ信号光を結合している。しかしながら、光結合器４３〜４５に代えて、４入力１出力の光スイッチが用いられてもよい。光スイッチは、光分岐器２１、２３、２５、２６から入力されるＷＤＭ信号光のうち１つを選択して、フィルタ部３５に出力する。

例えば、光スイッチは、出力モニタ回路５３、５４で検出される補助光の出力が最大となるようなＷＤＭ信号光を選択してもよい。光スイッチを用いることで、特定のＷＤＭ信号光を選択し、選択されたＷＤＭ信号光のみを低い損失でフィルタ部３５に入力させることができる。

（第１の実施形態の第２の変形例）
図１に示したＯＡＤＭ装置３００では、光結合器４１の例として方向性結合器を挙げた。しかし、光結合器４１として、スルー光、アド光及び補助光のそれぞれの波長帯域の光を合波する光合波器が用いられてもよい。光結合器４１で結合される補助光の波長帯域は波長λ_１〜λ_１００の帯域外にあり、アド光及びスルー光とは重複しない。このため、光結合器４１として光合波器を用いることにより、スルー光、アド光及び補助光をより少ない損失で結合させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施形態の光伝送装置８００の構成を示す図である。

光伝送装置８００は、抽出手段８０１と、光パワー調整手段８０２と、結合手段８０３と、制御手段８０４と、を備える。抽出手段８０１は、ｎ本の伝送路８１１〜８１ｎから入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出する。光パワー調整手段８０２は、抽出手段８０１で抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させる。結合手段８０３は、抽出されたＡＳＥ光と、信号光と、を結合する。制御手段８０４は、結合手段８０３から出力される光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように、光パワー調整手段８０２を制御する。

光伝送装置８００は、複数の伝送路８１１〜８１ｎから入力される信号光からＡＳＥ光を抽出し、光伝送装置８００から出力される信号光のいずれかと結合させる。そして、光パワー調整手段８０２は、結合手段８０３から出力される光の光パワーが、所定の光パワーに近づくように、制御手段８０４によって制御される。

このような構成を備える第２の実施形態の光伝送装置は、伝送路の一部が断となった場合でも、出力される信号光のトータル光パワーの変動を抑制することが可能である。そして、その結果、光増幅器の利得変動を抑制し品質劣化を防ぐことが可能となる。

また、第２の実施形態の光伝送装置は、信号光に含まれるＡＳＥ光を、光パワーの減少を補うための補助光として用いている。このため、第２の実施形態の光伝送装置は、補助光のための独立した光源を必要としない。その結果、第２の実施形態の光伝送装置は、低価格で消費電力が小さい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、２ 光伝送システム
１０ 補助光出力制御部
１１〜１９ 光増幅器
２１〜２９、９１〜９３ 光分岐器
３１〜３５ フィルタ部
４１〜４５ 光結合器
５１、５２ 入力モニタ
５３、５４ 出力モニタ
５５、５６ 光可変減衰器（ＶＯＡ）制御回路
６１〜８０ 光伝送路
８１、８２ 光可変減衰器（ＶＯＡ）
１０１〜１０４ 光終端装置
２００ 光中継増幅器
３００、３０１ 光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ装置）
８００ 光伝送装置
８０１ 抽出手段
８０２ 光パワー調整手段
８０３ 結合手段
８０４ 制御手段
８１１〜８１ｎ 伝送路

Claims (10)

1. 複数の伝送路から入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出する抽出手段と、
   前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させる光パワー調整手段と、
   前記抽出されたＡＳＥ光と、前記信号光と、を結合させる第１の結合手段と、
   前記第１の結合手段から出力される光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように前記光パワー調整手段を制御する制御手段と、
   を備える光伝送装置。
2. 前記抽出手段は、
   前記複数の伝送路から前記信号光を分岐させる分岐手段と、
   前記分岐手段によって分岐された信号光を結合させる第２の結合手段と、
   前記第２の結合手段が出力する光のうち、前記信号光の波長帯域外の光のみを通過させるフィルタ手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載された光伝送装置。
3. 前記第１の結合手段は、前記抽出されたＡＳＥ光と、自装置から出力される前記信号光とを波長多重する光合波器である、請求項２に記載された光伝送装置。
4. 前記光パワー調整手段は、前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを減衰させる光減衰器を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された光伝送装置。
5. 前記光パワー調整手段は、前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを増幅する光増幅器を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載された光伝送装置。
6. 前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーに基づいて、前記光増幅器の出力光パワーが制御されることを特徴とする、請求項５に記載された光伝送装置。
7. 前記信号光は、多重される最大波長数が規定された波長多重信号光であり、
   前記所定の光パワーは、前記信号光に含まれる波長数が前記最大波長数となった場合の光パワーであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載された光伝送装置。
8. 前記第２の結合手段は方向性結合器である、請求項１乃至７のいずれかに記載された光伝送装置。
9. 前記第２の結合手段は、前記分岐手段によって分岐された信号光のうち１つを選択する光スイッチである、請求項１乃至７のいずれかに記載された光伝送装置。
10. 複数の伝送路から入力される信号光に含まれる自然放出光（ＡＳＥ光）を抽出し、
    前記抽出されたＡＳＥ光の光パワーを変化させ、
    前記抽出されたＡＳＥ光と、前記信号光と、を結合させ、
    前記結合された光の光パワーを、所定の光パワーに近づけるように前記ＡＳＥ光の光パワーを調整することを特徴とする、光伝送装置の制御方法。

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