JP2014155146A

JP2014155146A - 波長可変バースト送信器

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Publication number: JP2014155146A
Application number: JP2013025288A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Taguchi; 勝久田口; Hirotaka Nakamura; 浩崇中村; Kota Asaka; 航太浅香
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: JP5973359B2

Abstract

【課題】本発明は、波長変化に伴う出力の変動を抑圧できる波長可変バースト送信器の実現を目的とする。
【解決手段】本発明は、信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる波長可変バースト送信部と、前記バースト信号光とは異なる波長で、前記データ信号とは論理反転した反転データ信号によって変調されたゲインクランプ光を出力するゲインクランプ光生成部と、前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光の２つの光を合波して増幅する光合波増幅部と、ＳＯＡ制御信号をもとに、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、前記合波光増幅部の利得を制御する光増幅部制御部と、を備えることを特徴とする波長可変バースト送信器である。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長可変バースト送信器の出力レベル安定化に関する。

近年、急速な普及を遂げているＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ（ＦＴＴＨ）サービスを支える光アクセスシステムとして、ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）システムの導入が世界各国で進められている。

ＰＯＮシステムとは、光ファイバ伝送路中に設置された光スプリッタを介して、収容局に設置された１台の終端装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）に対して、複数の加入者宅に設置された宅内装置（ＯＮＵ：ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）を収容することを可能とし、光ファイバ伝送路、光スプリッタ、およびＯＬＴを複数の加入者間で共有することで、高い経済性を実現した光アクセスシステムである。

現在、日本では主に１Ｇｂ／ｓの伝送量を有するＧＥ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ）システムが商用導入されている（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）。また、さらなる高速化を実現する次世代光アクセスシステムとし、１０Ｇｂ／ｓ級の総伝送容量を有する、１０Ｇ−ＥＰＯＮの研究開発が進められている。

そして、さらなる光アクセスシステムの高速化、および高度化を目指した、次々世代光アクセスシステムの検討がされており、標準化団体であるＦＳＡＮ（ＦｕｌｌＳｅｒｖｉｃｅＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）において、ＸＧ−ＰＯＮ２としてＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＴＤＭ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮシステムの標準化が２０１２年に開始された。

これらＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムは、これまでのＰＯＮシステムで用いられてきた時間軸の多重（ＴＤＭ）に加えて、光の特性を生かした波長軸の多重（ＷＤＭ）を行うことで、収容効率や保守管理などの効率化を図ることが可能となり、アクセスネットワークの柔軟性を高めることが期待できる。また、ＷＤＭ技術の適用により、伝送容量の飛躍的な拡大も期待できる。

本システムは、収容局内に設置するＯＬＴ及びユーザ宅に設置するＯＮＵに内蔵する送受信器に波長可変性を持たせ、時間軸と波長軸の有効活用を行うことで、システムの大容量化と柔軟性の両方を実現する。

これら、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムを実現するには、高速波長切替、およびバースト動作が可能な波長可変バースト送信器が必要である。波長可変光源として、異なる発振波長のレーザを集積したレーザアレイ、レーザの発振波長を変化する分布ブラッグ反射型レーザ（ＤＢＲ：ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒＬａｓｅｒ）、外部共振器型レーザ（ＥＣＬ：ＥｘｔｅｒｎａｌＣａｖｉｔｙＬａｓｅｒ）などを用いた、波長可変バースト送信器の検討がされている。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムによって、柔軟かつ効率的なアクセスネットワークを構築するには、伝送距離の長延化によるサービス提供エリアの拡大や、スプリッタやＡＷＧ（ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）の分岐数拡大による収容効率の向上が必要不可欠である。

これら、伝送距離、および分岐数の拡大を実現するためには、システムのロスバジェットを改善する必要があり、中継光増幅器の適用、送信器の高出力化、および受信器の受信感度改善が有効である。中継光増幅器は、ロスバジェット拡大効果が大きい反面、屋外の伝送路中に装置を設置する必要があり、耐環境性、および信頼性が課題となっている。また、受信器の受信感度高感度化のためには、フォトダイオード自体の高感度化を実現しなくてはならず、デバイスレベルからの検討が必要となり、汎用品を用いて経済化を実現しているＰＯＮシステムの特徴を鑑みると、現実的な手法ではない。また、高感度化のために光増幅器をプリアンプとして用いる方法は、光増幅器が放出する自然放出光（ＡＳＥ：ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）の影響を除去する狭帯域バンドパスフィルタが必要となるため、ＯＮＵの発振波長が温度や個体差などでばらつきの大きい、ＰＯＮシステムに適用するのは困難である。

一方、送信器出力パワーの高出力化は、ＬＤと光ファイバの結合効率を改善することで数ｄＢの改善が可能である。また、光増幅器をブースターアンプとして送信器と組み合わせることで、１０ｄＢｍを超える出力パワーを得ることができる。

また、送信器は、電解吸収型（ＥＡ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器などを外部変調器として用いることで、システム伝送速度の高速化や、長距離伝送時における分散耐性の向上が可能であり、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムに求められる、長延化、および多分岐化を実現することができる。

近年では、光増幅器として、将来の経済化、デバイスの小型化、光源との集積化が可能な観点から、半導体光増幅器（ＳＯＡ：ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）に注目が集まっており、ＰＯＮシステムの広域・多分岐化の検討が盛んにされている。ＳＯＡは強い光信号を増幅した際に、パターン効果と呼ばれる波形歪みが発生するが、同期クランプ光を注入することでこのパターン効果を抑圧する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

パターン効果を抑圧する送信器の構成を図１に示す。図１において、波長可変バースト送信部５１０は、信号波長切替信号によって送信する波長を切替え、バースト制御信号によってバースト区間を制御し、データ信号で光を変調してバースト信号光として出力する。ゲインクランプ光生成部５２０は、データ信号を反転した反転データ信号で、波長可変バースト送信部５１０の出力する光とは異なる波長の光を変調してゲインクランプ光として出力する。光合波部５３０は、バースト信号光とゲインクランプ光を合波し、光増幅部５４は合波した２つの光を光増幅する。

このような光増幅部であれば、バースト信号光がＯＦＦ状態のとき、バースト信号光とは異なる波長のゲインクランプ光がＯＮ状態となり、ゲインクランプ光によって蓄積キャリアが消費されるため、光増幅部５４０でパターン効果を抑圧することができる。

"ＰａｔｔｅｒｎＥｆｆｅｃｔＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＳｙｎｃｈｎｏｎｉｚｅｄＧａｉｎ−ＣｌａｍｐｉｎｇＬｉｇｈｔＩｎｊｅｃｔｉｏｎｆｏｒＤｏｗｎｓｔｒｅａｍＳＯＡｉｎＯｐｔｉｃａｌｌｙ−ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＰＯＮＳｙｓｔｅｍｓ"，ＫａｔｓｕｈｉｓａＴａｇｕｃｈｉｅｔ．ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ２０１２

しかし、光増幅部５４０は利得の波長依存性がある。その結果、波長可変バースト送信部５１０が時間的に波長を変化させて出力すると、光増幅部５４０の出力光に、パワーの変動や、パターン効果による波形劣化量の変動が生じるという課題がある。即ち、バースト信号光の波長によって、波長可変バースト送信器は出力光の波長によって出力の変動を生じてしまう。

そこで、本発明は、波長変化に伴う出力の変動を抑圧できる波長可変バースト送信器の実現を目的とする。

本発明は、信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる波長可変バースト送信部と、
前記バースト信号光とは異なる波長で、前記データ信号とは論理反転した反転データ信号によって変調されたゲインクランプ光を出力するゲインクランプ光生成部と、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光の２つの光を合波して増幅する光合波増幅部と、
ＳＯＡ制御信号をもとに、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、前記光合波増幅部の利得を制御する光増幅部制御部と、
を備えることを特徴とする波長可変バースト送信器である。

本発明において、前記光合波増幅部は、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を同方向に合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、を備え、
前記光増幅部制御部は、前記光増幅部の利得を制御することとしてもよい。

本発明において、前記光合波増幅部は、
合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部から出力された前記バースト信号光を透過させ、前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を前記バースト信号光と逆方向に合波する光合分波部と、を備え、
前記光増幅部制御部は、前記光増幅部の利得を制御することとしてもよい。

本発明は、信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる波長可変バースト送信部と、
ゲインクランプ光波長切替信号によって前記バースト信号光とは異なる波長でゲインクランプ光の波長が決定され、前記データ信号とは論理反転した反転データ信号によって変調されたゲインクランプ光を出力する波長可変ゲインクランプ光生成部と、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光の２つの光を合波して増幅する光合波増幅部と、を備え、
前記波長可変ゲインクランプ光生成部は、バースト信号光の波長に基づくゲインクランプ光波長切替信号によって、バースト信号光のレベルが一定になるように、前記ゲインクランプ光の波長を決定することを特徴とする波長可変バースト送信器
である。

本発明において、前記光合波増幅部は、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を同方向に合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、を備えること
としてもよい。

本発明において、前記光合波増幅部は、
合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部から出力された前記バースト信号光を透過させ、前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を前記バースト信号光と逆方向に合波する光合分波部と、を備えること
としてもよい。

本発明において、前記信号波長切替信号によって前記ゲインクランプ光を除去し、前記バースト信号光を透過させる波長を決定する波長可変制御部と、
前記波長可変制御部によって透過波長が前記バースト信号光の波長になるように制御され、前記ゲインクランプ光を除去する波長可変分波部と、
をさらに備えること
としてもよい。

本発明において、前記ゲインクランプ光の波長は、前記バースト信号光の波長として設定された波長帯の短波長側又は長波長側とすること
としてもよい。

本発明において、前記ゲインクランプ光の波長は、前記バースト信号光の波長として設定された波長帯の中で、前記バースト信号光の波長として使用していない波長とすること
としてもよい。

本発明において、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部又は前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用すること
としてもよい。

本発明において、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用すること
としてもよい。

本発明において、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用するものであって、
前記データ信号及び前記反転データ信号を方路付けするスイッチと、
前記スイッチで前記データ信号及び前記反転データ信号の方路を決定するスイッチコントローラと、
方路付けされた前記データ信号又は前記反転データ信号で駆動する複数のドライバと、
前記ドライバで駆動される複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードからの出力を合波し、前記光合波部として動作する合波器と、を備えること
としてもよい。

本発明において、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用するものであって、
前記データ信号及び前記反転データ信号を方路付けするスイッチと、
前記スイッチで前記データ信号及び前記反転データ信号の方路を決定するスイッチコントローラと、
方路付けされた前記データ信号又は前記反転データ信号でそれぞれ駆動する複数のドライバと、
前記ドライバでそれぞれ駆動される複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードからの出力をそれぞれ２方向に分ける複数の光スイッチと、
前記複数の光スイッチからそれぞれ１方向に分けられた前記バーストデータ信号光を合波する合波器と、
前記合波器からの出力を増幅する前記光増幅部と、
前記複数の光スイッチからそれぞれ他方向に分けられたゲインクランプ光を前記バーストデータ信号光とは逆方向に前記光増幅部に入力し、前記光増幅部からの前記バーストデータ信号光を透過させる合分波器と、を備えること
としてもよい。

本発明は、バースト信号光と前記バースト信号光とは異なる波長のゲインクランプ光を合波して光増幅する際に、前記バースト信号光の波長情報を基に、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、光増幅の利得を制御する波長可変バースト送信方法
である。

本発明は、バースト信号光と前記バースト信号光とは異なる波長のゲインクランプ光を合波して光増幅する際に、前記バースト信号光の波長情報を基に、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、前記ゲインクランプ光の波長を制御する波長可変バースト送信方法
である。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明により、波長変化に伴う出力の変動を抑圧できる波長可変バースト送信器を実現することが可能となる。

従来技術に基づく波長可変バースト送信器の一例を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の制御手法を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の制御手法を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の波長配置を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の波長配置を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の波長配置を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。本発明に基づく波長可変バースト送信器の構成を示す図である。

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。

（実施形態１）
実施形態１の波長可変バースト送信器を図２で説明する。本発明の波長可変バースト送信器は、波長可変バースト送信部１１０、ゲインクランプ光生成部１２０、光合波部１３０、光増幅部１４０及び光増幅部制御部１５０を備える。光合波部１３０及び光増幅部１４０は光合波増幅部として機能する。

波長可変バースト送信部１１０は、信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって直接変調、又は外部変調器で変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる。波長可変バースト送信部１１０は、固定の発振波長を持つレーザを複数集積したレーザアレイ、レーザ自体の発信波長が変化するＤＢＲレーザ、ＥＣＬなどから構成され、直接変調方式、または外部変調方式によってバースト信号光を生成する。

ゲインクランプ光生成部１２０は、データ信号とは論理反転した反転データ信号によってゲインクランプ光を直接変調または外部変調によって生成され、バースト信号光とは異なる波長でゲインクランプ光を出力する。

光合波部１３０は、波長可変バースト送信部１１０から出力されたバースト信号光及びゲインクランプ光生成部１２０から出力されたゲインクランプ光を合波する。

光増幅部１４０は、これら合波されたバースト信号光及びゲインクランプ光の２つの光信号を増幅する。光増幅部制御部１５０は、ＳＯＡ制御信号をもとに、バースト信号光のレベルが一定になるように、光増幅部１４０の利得を制御する。

光合波部１３０でバースト信号光及びゲインクランプ光の２つの光が合波される時、バースト信号光とゲインクランプ光との入力タイミングが同期された状態の場合、バースト信号光が「１」レベルの時は、ゲインクランプ光は「０」レベル、逆に、バースト信号光が「０」レベルの時は、ゲインクランプ光は「１」レベルの状態を取ることとなる。２つの光が、この状態で光増幅器に入力されると、バースト信号光が「０」レベルの時に光増幅部に蓄積されたキャリアエネルギーはゲインクランプ光の「１」レベルで消費されるため、バースト信号光が「０」レベルから「１」レベルに遷移するときに発生する、キャリアの過渡応答による波形歪みを抑圧することができる。この原理によって、光増幅部１４０では高利得動作であっても波形歪みなくバースト信号光を増幅することが可能となる。

また、光増幅部制御部１５０が、ＳＯＡ制御信号をもとにバースト信号光の波長に応じて光増幅部１４０の利得を制御することにより、光増幅部１４０の出力するバースト信号光の出力レベルを一定に制御することができる。

本発明における光増幅部１４０の出力を一定に制御する手法を図３に示す。ＯＮＵはＯＬＴ側から上りバースト信号光を出力する時間とその時間における波長を通知される。その通知された出力する時間と波長に応じて、ＯＮＵ内の制御部（図２で不図示。）がバースト制御信号、信号波長切替信号、ＳＯＡ制御信号を生成する。バースト制御信号は、従来のＰＯＮシステムで用いられている信号と同様に、電圧がＨｉｇｈレベルであれば波長可変バースト送信部１１０はバースト信号光の出力を停止し、Ｌｏｗレベルであればバースト信号光を出力する。

本実施形態では４波長（λ１〜λ４）を出力可能な波長可変バースト送信部１１０として示す。この時、信号波長切替信号は、２ビットで送信した場合、λ１：（Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、λ２：（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ）、λ３：（Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ）、λ４：（Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ）、と表現し、波長可変バースト送信部１１０へ入力される。ＯＮＵ内の制御部は光増幅部１４０の利得と入力波長の関係表から、バースト信号光の波長が変化した時に、バースト信号光の出力が一定になるような光増幅部１４０の利得を達成するバイアス電流を算出し、光増幅部制御部１５０にＳＯＡ制御信号を送信する。光増幅部制御部１５０はＳＯＡ制御信号をもとに光増幅部１４０に最適なバイアス電流を流す。

これら一連の動作によって、波長可変バースト送信器は、波長可変バースト送信部１１０から出力されるバースト信号光が光増幅部１４０で波形歪み無しに増幅され、かつバースト信号光の出力レベルを一定に制御することが可能となる。

以上、本発明により、波長変化に伴う出力の変動を抑圧できる波長可変バースト送信器を実現することが可能となる。

（実施形態２）
実施形態２の波長可変バースト送信器を図４で説明する。本発明の波長可変バースト送信器は、波長可変バースト送信部１１０、波長可変ゲインクランプ光生成部１２１、光合波部１３０及び光増幅部１４０を備える。光合波部１３０及び光増幅部１４０は光合波増幅部として機能する。

波長可変ゲインクランプ光生成部１２１は、ゲインクランプ光波長切替信号によってバースト信号光とは異なる波長でゲインクランプ光の波長が決定され、データ信号とは論理反転した反転データ信号によってゲインクランプ光を直接変調または外部変調によって生成され、ゲインクランプ光が出力される。

光増幅部１４０は、これら合波されたバースト信号光及びゲインクランプ光の２つの光信号を増幅する。

光合波部１３０でバースト信号光及びゲインクランプ光の２つの光が合波される時、バースト信号光とゲインクランプ光との入力タイミングが同期された状態の場合、バースト信号光が１レベルの時は、ゲインクランプ光は０レベル、逆に、バースト信号光が０レベルの時は、ゲインクランプ光は１レベルの状態を取ることとなる。２つの光が、この状態で光増幅器に入力されると、バースト信号光が０レベルの時に光増幅部に蓄積されるキャリアエネルギーはゲインクランプ光の１レベルで消費されるため、バースト信号光が０レベルから１レベルに遷移するときに発生する、キャリアの過渡応答による波形歪みを抑圧することができる。この原理によって、光増幅部１４０では波形歪みなくバースト信号光を増幅することが可能となる。

また、波長可変ゲインクランプ光生成部１２１は、バースト信号光の波長に応じて光増幅部１４０のバースト信号光の出力レベルが一定になるように、ゲインクランプ光波長切替信号によってゲインクランプ光の波長を制御する。光増幅部１４０は、ゲインクランプ光の波長によって、バースト信号光の利得が変化する。予め光増幅部１４０でのバースト信号光の利得とバースト信号光の波長及びゲインクランプ光の波長の関係が分かっていれば、バースト信号光の波長に応じて、ゲインクランプ光の波長を制御することによって、バースト信号光の出力レベルを一定にすることができる。

本発明における光増幅部１４０の出力を一定に制御する手法を図５に示す。ＯＮＵはＯＬＴ側から上りバースト信号光を出力する時間とその時間における波長を通知される。その通知された出力する時間と波長に応じて、ＯＮＵ内の制御部（図２で不図示。）がバースト制御信号、信号波長切替信号、ＳＯＡ制御信号を生成する。バースト制御信号は、従来のＰＯＮシステムで用いられている信号と同様に、電圧がＨｉｇｈレベルであれば波長可変バースト送信部１１０はバースト信号光の出力を停止し、Ｌｏｗレベルであればバースト信号光を出力する。

本実施形態では４波長（λ１〜λ４）を出力可能な波長可変バースト送信器として示す。この時、波長切替信号は、２ビットで送信した場合、λ１：（Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、λ２：（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ）、λ３：（Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ）、λ４：（Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ）、と表現し、波長可変バースト送信部１１０へ入力される。ＯＮＵ内の制御部は光増幅部１４０でのバースト信号光の利得とゲインクランプ光の波長の関係表から、バースト信号光の波長が変化した時に、バースト信号光の出力が一定になるような利得を達成するゲインクランプ光の波長を算出し、波長可変ゲインクランプ光生成部１２１にクランプ光波長切替信号を出力する。

（実施形態３）
実施形態１及び実施形態２の混合として、図６に示す波長可変バースト送信器の構成でもよい。即ち、バースト信号光の波長及びゲインクランプ光の波長に応じて、光増幅部１４０でのバースト信号光の利得を制御する。光合波部１３０及び光増幅部１４０は光合波増幅部として機能する。

光増幅部１４０は、バースト信号光の波長及びゲインクランプ光の波長によって、バースト信号光の利得が変化する。予め光増幅部１４０でのバースト信号光の利得とバースト信号光の波長及びゲインクランプ光の波長の関係が分かっていれば、バースト信号光の波長に応じて、光増幅部１４０の利得及びゲインクランプ光の波長を制御することによって、バースト信号光の出力レベルを一定にする。

この動作によって、波長可変バースト送信器は、波長可変バースト送信部１１０から出力されるバースト信号光が光増幅部１４０で波形歪み無しに増幅され、かつバースト信号光の出力レベルを一定に制御することが可能となる。

（実施形態４）
実施形態１〜３において、ゲインクランプ光の波長は、バースト信号光の波長と異なる波長に設置することで、波長可変バースト送信器又はこれと対向する波長可変バースト受信器に内蔵されたフィルタで除去することができる。

バースト信号光及びゲインクランプ光の波長配置の例を図７に示す。ゲインクランプ光の波長が、バースト信号光の波長として設定された波長帯の短波長側又は長波長側とする例である。波長数ｎの波長可変バースト送信部１１０において、バースト信号光の波長が波長λ１からλｎまでの狭い波長範囲に設定されている場合、各波長の間にゲインクランプ光の波長を設置することは困難となる。このため、λ１の短波長側のＧＣ−λか、λｎの長波長側のＧＣ＋λにゲインクランプ光を設置することができる。

このような波長配置より、λ１からλｎまでのバースト信号光の波長帯に影響を与えることなく、ゲインクランプ光を光増幅部に入力することが可能となる。

また、別の例を図８に示す。ゲインクランプ光の波長が、前バースト信号光の波長として設定された波長帯の中で、バースト信号光の波長として使用していない波長とする例である。波長数ｎの波長可変バースト送信部１１０において、バースト信号光の各波長が波長λ１からλｎまで広い波長範囲に設定されており、各波長間に広い空きがある場合、各波長の間にゲインクランプ光の波長を設置することが可能となる。λ１からλｎまでの各信号光の間に、ＧＣλ１からＧＣλｎ−１までのゲインクランプ光を設置することができる。例えば、図８に示すように、バースト信号光の波長λ１とλ２の間や、波長λｎ−１とλｎの間にゲインクランプ光の波長を設置することができる。

これにより、λ１からλｎまでのバースト信号光の波長帯に影響を与えることなく、ゲインクランプ光を光増幅部に入力することが可能となる。

（実施形態５）
実施形態５の波長可変バースト送信器を図９で説明する。本発明の波長可変バースト送信器は、波長可変バースト送信部１１０、波長可変ゲインクランプ光生成部１２１、光合波部１３０、光増幅部１４０波長可変制御部１５１及び波長可変分波部１６０を備える。光合波部１３０及び光増幅部１４０は光合波増幅部として機能する。

波長可変バースト送信部１１０は、信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって直接変調、もしくは外部変調器で変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる。波長可変バースト送信部１１０は、固定の発振波長を持つレーザを複数集積したレーザアレイ、レーザ自体の発信波長が変化するＤＢＲレーザ、ＥＣＬなどから構成され、直接変調方式、または外部変調方式によってバースト信号光を生成する。

波長可変ゲインクランプ光生成部１２１は、ゲインクランプ光波長切替信号によってゲインクランプ光の波長が決定され、データ信号とは論理反転した反転データ信号によってゲインクランプ光を直接変調または外部変調によって生成され、バースト信号光とは異なる波長で波長可変にゲインクランプ光を出力する。

波長可変分波部１６０は、波長可変制御部１５１によって透過する波長が制御される。波長可変制御部１５１は、信号波長切替信号によってゲインクランプ光を除去し、バースト信号光を透過させる波長を決定する。光増幅部１４０からのバースト信号光及びゲインクランプ光が波長可変分波部１６０に入力されると、波長可変分波部１６０は、波長可変制御部１５１によって、透過波長がバースト信号光の波長になるように制御され、ゲインクランプ光を除去する。

波長可変ゲインクランプ光生成部１２１は、バースト信号光の波長に応じて光増幅部１４０のバースト信号光の出力レベルが一定になるように、ゲインクランプ光波長切替信号によってゲインクランプ光の波長を制御する。光増幅部１４０は、ゲインクランプ光の波長によって、バースト信号光の利得が変化する。予め光増幅部１４０でのバースト信号光の利得とゲインクランプ光の波長の関係が分かっていれば、バースト信号光の波長に応じて、ゲインクランプ光の波長を制御することによって、バースト信号光の出力レベルを一定にする。

出力レベルが一定となったバースト信号光は、波長可変分波部１６０でゲインクランプ光と分離され、バースト信号光だけが、波長可変バースト送信器から出力される。

ゲインクランプ光と信号の波長配置の例を図１０に示す。波長数ｎの波長可変バースト送信部１１０において、バースト信号光の波長が波長λ１からλｎまでの波長範囲に設定されている場合、ゲインクランプ光の波長をバースト信号光の波長として使用していない波長に設定することができる。ゲインクランプ光は波長可変分波部１６０で除去されるため、λ１からλｎまでの信号波長帯に影響を与えることはない。

（実施形態６）
実施形態６の波長可変バースト送信器を図１１で説明する。本発明の波長可変バースト送信器は、レーザアレイバースト送信部１１１、光増幅部１４０、波長可変制御部１５１及び波長可変分波部１６０を備える。

本実施形態のレーザアレイバースト送信部１１１は、固定の発振波長を持つレーザダイオードを複数集積したレーザアレイから構成され、直接変調方式によってバースト信号光を生成する。信号波長切替信号は、レーザアレイバースト送信部１１１のレーザを切り替えるのに用い、バースト信号フレームごとに発振波長を決定する。

バースト信号光は、データ信号によって変調されて生成される。ゲインクランプ光は、レーザアレイバースト送信部１１１の中でバースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを用いて、バースト信号光の波長とは異なる波長で、波長可変に生成される。

レーザアレイバースト送信部１１１から出力されたバーストデータ信号光及びゲインクランプ光は光増幅部１４０に入力される。この際、バーストデータ信号光及びゲインクランプ光の２つの光はタイミング的に同期された状態で入力される。

この時、光増幅部１４０においてタイミング的に同期されたゲインクランプ光によって、光増幅部で発生するパターン効果による波形歪みが抑圧され、バースト信号光を波形歪みなく増幅することが可能となる。

波長可変分波部１６０は、波長可変制御部１５１によって透過する波長が制御される。光増幅部１４０からのバースト信号光及びゲインクランプ光が波長可変分波部１６０に入力されると、波長可変分波部１６０が信号波長切替信号により、透過波長をバースト信号光の波長になるように制御し、ゲインクランプ光を除去する。

（実施形態７）
バースト信号光及びゲインクランプ光を同時出力可能なレーザアレイバースト送信部の構成を図１２示す。本構成では、一例として、４つのレーザを集積したレーザアレイバースト送信部の構成を示す。レーザアレイバースト送信部は、スイッチ２０１、スイッチコントローラ２０２、ドライバ２０３−１〜４、ＬＤ２０４−１〜４及び合波器２０５を備える。発振波長の異なる複数のレーザダイオードを波長可変バースト送信部又は波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用する。あるいは、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを波長可変バースト送信部及び波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードをゲインクランプ光の生成に使用する。

データ信号及び論理反転した反転データ信号はスイッチ２０１に入力される。スイッチ２０１はスイッチコントローラ２０２によって制御されており、バースト信号光を生成するデータ信号は、該当するＬＤに接続されたドライバ２０３に入力される。この時、ゲインクランプ光を生成する反転データ信号は、スイッチ２０１により、バースト信号光を出力するＬＤ２０４以外に接続されたドライバ２０３に入力される。図１２では図示していないが、スイッチコントローラ２０２は、ドライバ２０３のバースト制御も行う。

ＬＤ２０４−１からバースト信号光が出力される場合は、ＬＤ２０４−２からＬＤ２０４−４のうち１つから、ゲインクランプ光を出力させることが可能となる。これら、バースト信号光と、ゲインクランプ光は合波器２０５によって合波され、タイミング的に同期された状態でレーザアレイバースト送信部から出力される。

バースト信号光及びゲインクランプ光の２つの光は、これまでの実施形態で説明したように光増幅部１４０に入力され増幅される。光増幅部１４０にゲインクランプ光も入力することで、光増幅部１４０で発生するパターン効果を抑圧でき、バースト信号光の安定化が可能となる。

（実施形態８）
実施形態１、２、３、５、６及び７では、バースト信号光及びゲインクランプ光を同方向で光増幅部１４０に入力し、バースト信号光の出力レベルを一定に制御している。光増幅部１４０の増幅機能には双方向性があるため、バースト信号光とゲインクランプ光を逆方向で光増幅部１４０に入力しても、バースト信号光をパターン効果なく増幅しつつ、バースト信号光の出力レベルを一定に制御することができる。

実施形態１に対して、バースト信号光とゲインクランプ光を逆方向で光増幅部１４０に入力する例を図１３に示す。実施形態２に対して、バースト信号光とゲインクランプ光を逆方向で光増幅部１４０に入力する例を図１４に示す。図１３、図１４において、光合分波部１７０及び光増幅部１４０は光合波増幅部として機能する。図１３、図１４において、光増幅部からのバースト信号光は光合分波部１７０を透過し、ゲインクランプ光は光合分波部１７０からバースト信号光と逆方向から光増幅部１４０に入力される。

ゲインクランプ光をバースト信号光と逆方向に光増幅部１４０に入力しても、バースト信号光に対してパターン効果を抑制し、バースト信号光の出力レベルを一定に制御することができる。さらに、ゲインクランプ光をバースト信号光と逆方向に光増幅部１４０に入力することによって、光増幅部１４０の後段に波長可変分波部１６０を設ける必要がなくなる。

（実施形態９）
実施形態８に記載の波長可変バースト送信器の具体的構成例を図１５に示す。図１５において、波長可変バースト送信器は、スイッチ２０１、スイッチコントローラ２０２、ドライバ２０３−１〜４、ＬＤ２０４−１〜４、光スイッチ２０６−１〜４、合波器２０７、光増幅部１４０及び合分波器２０８を備える。ここでは、選択できる波長を４波長としたが、これ以外の波長でもよい。

本実施形態の波長可変バースト送信器は、固定の発振波長を持つレーザダイオードを複数集積したレーザアレイから構成され、直接変調方式によってバースト信号光を生成する。信号波長切替信号あるいはゲインクランプ光波長切替信号は、レーザダイオード２０４−１〜４を駆動するドライバ２０３−１〜４を切り替えるのに用い、バースト信号フレームごとに発振波長を決定する。

光スイッチ２０６−１〜４は、レーザダイオード２０４−１〜４がバースト信号光を生成した場合は、合波器２０７を経由して光増幅部１４０に入力される。光スイッチ２０６−１〜４は、レーザダイオード２０４−１〜４がゲインクランプ光を生成した場合は、合分波器２０８を経由して光増幅部１４０に入力される。この際、バーストデータ信号光及びゲインクランプ光の２つの光はタイミング的に同期された状態で入力される。これにより、実施形態１等の構成で必要であった、波長可変分波部１６０が不要となる。

この動作によって、波長可変バースト送信器は、バースト信号光が光増幅部１４０で波形歪み無しに増幅され、かつバースト信号光の出力レベルを一定に制御することが可能となる。

本発明は、光通信ネットワークを利用した情報通信産業に適用することができる。

１１０：波長可変バースト送信部
１１１：レーザアレイバースト送信部
１２０：ゲインクランプ光生成部
１２１：波長可変ゲインクランプ光生成部
１３０：光合波部
１４０：光増幅部
１５０：光増幅部制御部
１５１：波長可変制御部
１６０：波長可変分波部
１７０：光合分波部
２０１：スイッチ
２０２：スイッチコントローラ
２０３−１〜４：ドライバ
２０４−１〜４：ＬＤ１〜４
２０５：合波器
２０６−１〜４：光スイッチ
２０７：合波器
２０８：合分波器

Claims

信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる波長可変バースト送信部と、
前記バースト信号光とは異なる波長で、前記データ信号とは論理反転した反転データ信号によって変調されたゲインクランプ光を出力するゲインクランプ光生成部と、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光の２つの光を合波して増幅する光合波増幅部と、
ＳＯＡ制御信号をもとに、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、前記光合波増幅部の利得を制御する光増幅部制御部と、
を備えることを特徴とする波長可変バースト送信器。
前記光合波増幅部は、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を同方向に合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、を備え、
前記光増幅部制御部は、前記光増幅部の利得を制御することを特徴とする請求項１に記載の波長可変バースト送信器。
前記光合波増幅部は、
合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部から出力された前記バースト信号光を透過させ、前記ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を前記バースト信号光と逆方向に合波する光合分波部と、を備え、
前記光増幅部制御部は、前記光増幅部の利得を制御することを特徴とする請求項１に記載の波長可変バースト送信器。
信号波長切替信号によってバーストフレーム毎にバースト信号光の波長が決定され、データ信号によって変調され、バースト制御信号によってバースト信号フレーム毎にバースト信号光ＯＮまたはＯＦＦとされる波長可変バースト送信部と、
ゲインクランプ光波長切替信号によって前記バースト信号光とは異なる波長でゲインクランプ光の波長が決定され、前記データ信号とは論理反転した反転データ信号によって変調されたゲインクランプ光を出力する波長可変ゲインクランプ光生成部と、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光の２つの光を合波して増幅する光合波増幅部と、を備え、
前記波長可変ゲインクランプ光生成部は、バースト信号光の波長に基づくゲインクランプ光波長切替信号によって、バースト信号光のレベルが一定になるように、前記ゲインクランプ光の波長を決定することを特徴とする波長可変バースト送信器。
前記光合波増幅部は、
前記波長可変バースト送信部から出力された前記バースト信号光及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を同方向に合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の波長可変バースト送信器。
前記光合波増幅部は、
合波された前記バースト信号光及び前記ゲインクランプ光の２つの光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部から出力された前記バースト信号光を透過させ、前記波長可変ゲインクランプ光生成部から出力された前記ゲインクランプ光を前記バースト信号光と逆方向に合波する光合分波部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の波長可変バースト送信器。
前記信号波長切替信号によって前記ゲインクランプ光を除去し、前記バースト信号光を透過させる波長を決定する波長可変制御部と、
前記波長可変制御部によって透過波長が前記バースト信号光の波長になるように制御され、前記ゲインクランプ光を除去する波長可変分波部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２又は５のいずれかに記載の波長可変バースト送信器。
前記ゲインクランプ光の波長は、前記バースト信号光の波長として設定された波長帯の短波長側又は長波長側とすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の波長可変バースト送信器。
前記ゲインクランプ光の波長は、前記バースト信号光の波長として設定された波長帯の中で、前記バースト信号光の波長として使用していない波長とすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の波長可変バースト送信器。
発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部又は前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の波長可変バースト送信器。
発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用することを特徴とする請求項４から９のいずれかに記載の波長可変バースト送信器。
発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用するものであって、
前記データ信号及び前記反転データ信号を方路付けするスイッチと、
前記スイッチで前記データ信号及び前記反転データ信号の方路を決定するスイッチコントローラと、
方路付けされた前記データ信号又は前記反転データ信号で駆動する複数のドライバと、
前記ドライバで駆動される複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードからの出力を合波し、前記光合波部として動作する合波器と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の波長可変バースト送信器。
発振波長の異なる複数のレーザダイオードを前記波長可変バースト送信部及び前記波長可変ゲインクランプ光生成部の光源として利用し、前記バースト信号光の生成に使用されていないレーザダイオードを前記ゲインクランプ光の生成に使用するものであって、
前記データ信号及び前記反転データ信号を方路付けするスイッチと、
前記スイッチで前記データ信号及び前記反転データ信号の方路を決定するスイッチコントローラと、
方路付けされた前記データ信号又は前記反転データ信号でそれぞれ駆動する複数のドライバと、
前記ドライバでそれぞれ駆動される複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードからの出力をそれぞれ２方向に分ける複数の光スイッチと、
前記複数の光スイッチからそれぞれ１方向に分けられた前記バーストデータ信号光を合波する合波器と、
前記合波器からの出力を増幅する前記光増幅部と、
前記複数の光スイッチからそれぞれ他方向に分けられたゲインクランプ光を前記バーストデータ信号光とは逆方向に前記光増幅部に入力し、前記光増幅部からの前記バーストデータ信号光を透過させる合分波器と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の波長可変バースト送信器。
バースト信号光と前記バースト信号光とは異なる波長のゲインクランプ光を合波して光増幅する際に、前記バースト信号光の波長情報を基に、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、光増幅の利得を制御する波長可変バースト送信方法。
バースト信号光と前記バースト信号光とは異なる波長のゲインクランプ光を合波して光増幅する際に、前記バースト信号光の波長情報を基に、前記バースト信号光のレベルが一定になるように、前記ゲインクランプ光の波長を制御する波長可変バースト送信方法。