JP2015039110A - 伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視光を増幅することが出来ないため、監視光を長距離伝送することが出来ない、という問題を解決すること。
【解決手段】送信する主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、主信号光の波長と監視光の波長とは、送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、送信光増幅部は、波長多重部により主信号光と監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した光信号伝送部と、波長多重部により重畳された波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、受信光増幅部により増幅された波長多重信号を、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた光信号受信部と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、伝送装置、受信装置、伝送方法、光信号送受信装置にかかり、特に、複数の波長の光信号を重畳して伝送する伝送装置、受信装置、伝送方法、光信号送受信装置に関する。

光ファイバを用いて高速で大容量の通信を行うための技術の一つとして、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、波長分割多重通信）方式が知られている。

ＷＤＭ方式では、対抗する装置間の制御信号やユーザ回線、遠隔監視のためのＤＤＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）等を転送するために、主信号とは別の監視光信号の送受信を行うことがある。この時、監視光としては、主信号の使用可能な波長帯域を減少させないため、光増幅器の増幅帯域外の波長を使用する事が一般的である。

監視光を検出するための技術としては、特許文献１が知られている。特許文献１には、検出した監視光にビット誤りが存在するか判別することで伝送路ファイバの切断の可能性を検出する方法が記載されている。これにより、よりノイズに強い光伝送システムを実現することが出来る。

特開２００８−２８８８４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、例えば伝送路の損失が大きい場合には、監視光受信部の最小受光レベルを満たせず監視光を伝送できない場合があった。このように、監視光そのものを長距離伝送することが出来ないという問題が生じていた。

そこで、本発明の目的は、上述した課題である、監視光を長距離伝送することが出来ない、という問題を解決することが出来る伝送装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明の一形態である伝送装置は、
送信する主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
主信号光の波長と監視光の波長とは、送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
送信光増幅部は、波長多重部により主信号光と監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、
という構成を採る。

また、本発明の他の形態である受信装置は、
波長多重部により重畳された波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
受信光増幅部により増幅された波長多重信号を、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、
という構成を採る。

また、本発明の他の形態である伝送方法は、
光を増幅することが可能な増幅帯域内に配置された、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳して波長多重信号とし、
波長多重信号を増幅して伝送する、
という構成を採る。

また、本発明の他の形態である光信号送受信装置は、
送信する主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
主信号光の波長と監視光の波長とは、送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
送信光増幅部は、波長多重部により主信号光と監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、光信号伝送部と、
波長多重部により重畳された波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
受信光増幅部により増幅された波長多重信号を、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、光信号受信部と、
を備える、
という構成を採る。

本発明は、以上のように構成されることにより、監視光を長距離伝送することが出来る。

本発明の第１の実施形態における伝送装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。 図１で示す伝送装置における光信号の流れを矢印で示すブロック図である。 図１の示す伝送装置における光信号の流れを示すフローチャートである。 図２で示す受信装置における光信号の流れを矢印で示すブロック図である。 図２で示す受信装置における光信号の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における光信号送受信装置の構成を示すブロック図である。 図７で示す光信号送受信装置における光信号の流れを矢印で示すブロック図である。 図７で示す主信号光送信部の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態における主信号光及び監視光の波長配置を示す図である。 図７で示す送信光増進部の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態における光信号の出力のレベルの変化を示すグラフ図である。

＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図６を用いて説明する。図１は、伝送装置１の構成を示すブロック図である。図２は、受信装置２の構成を示すブロック図である。図３は、伝送装置１における光信号の流れを示すブロック図である。図４は、伝送装置１における光信号の伝送の流れを示すフローチャートである。図５は、受信装置２における光信号の流れを示すブロック図である。図６は、受信装置２における光信号の伝送の流れを示すフローチャートである。

本発明の第１の実施形態では、入力された主信号光及び監視光を増幅して伝送する伝送装置１と、伝送装置１により伝送された光信号を受信する受信装置２について説明する。なお、本実施形態では、伝送装置１、受信装置２の概略について説明する。また、本実施形態では、伝送装置１と受信装置２とは、伝送路を介して接続されている。

（構成）
まず、伝送装置１の構成の概略について説明する。図１で示すように、本実施形態における伝送装置１は、波長多重部１１と送信光増幅部１２とを備えている。また、図示しない主信号光送信手段と監視光送信手段を備えている。

また、主信号光送信手段と波長多重部１１の間、監視光送信手段と波長多重部１１の間、波長多重部１１と送信光増幅部の間は、光信号を伝送することが可能な伝送路により接続されている。

主信号光送信手段及び監視光送信手段について説明する。主信号光送信手段は、主信号光を出力する手段である。後述する送信光増幅部１２及び受信光増幅部２１が光信号を増幅することが可能な増幅帯域内に主信号光の波長が位置するように、主信号光送信手段は主信号光を出力する。また、監視光送信手段は、監視光を出力する手段である。監視光の波長も、後述する送信光増幅部１２及び受信光増幅部２１が光信号を増幅することが可能な増幅帯域内に位置するように、監視光送信手段は監視光を出力する。また、監視光送信手段は、監視光の波長が主信号光送信手段により出力される主信号光とは異なる波長になるように、監視光を出力する。

なお、本実施形態では、主信号光の波長が一つの場合について説明する。しかしながら、本発明の実施は、必ずしも主信号光の波長が一つの場合に限られない。それぞれ波長の異なる複数の主信号光を用いることも可能である。

次に、波長多重部１１について説明する。波長多重部１１は、主信号光送信手段が出力した主信号光と監視光送信手段が出力した監視光とを重畳する部分である。具体的には、波長多重部１１はまず、主信号光送信手段により出力された主信号光と監視光送信手段により出力された監視光とを受信する。次に、波長多重部１１は、受信した主信号光と監視光とを重畳して波長多重信号とする。そして、波長多重部１１は、重畳した波長多重信号を後述する送信光増幅部１２へと出力する。

なお、上述したように、主信号光の波長と監視光の波長とは互いに異なる波長である。そのため、波長多重部１１が主信号光と監視光を重畳しても、主信号光と監視光とは干渉しない。

次に、送信光増幅部１２について説明する。送信光増幅部１２は、波長多重部１１が重畳した波長多重信号を増幅する部分である。具体的には、送信光増幅部１２はまず、波長多重部１１が出力した波長多重信号を受信する。次に、送信光増幅部１２は、受信した波長多重信号を増幅する。その後、送信光増幅部１２は、増幅した波長多重信号を伝送路へと出力する。

なお、上述したように、本実施形態において、主信号光の波長と監視光の波長とはそれぞれ、送信光増幅部１２が光信号を増幅することが出来る増幅帯域内に配置されている。そのため、送信光増進部１２は、波長多重信号に含まれるそれぞれの波長の光を増幅することが出来る。

また、本実施形態における伝送路は光ファイバである。本発明は、光ファイバの伝搬モードや素材などには依存せず実施可能である。

以上が、本実施形態における伝送装置１の構成の概略である。次に、受信装置２の構成
の概略について説明する。受信装置２は、伝送装置１により伝送される波長多重信号を受信する装置である。上述したように、伝送装置１と受信装置２との間は伝送路である光ファイバにより接続されている。

図２で示すように、本実施形態における受信装置２は、受信光増幅部２１と波長分離部２２とを備えている。また、図示しない主信号光受信手段と監視光受信手段を備えている。

また、受信光増幅部２１と波長分離部２２の間、波長分離部２２と主信号光受信手段の間、波長分離部２２と監視光受信手段の間は、光信号を伝送することが可能な伝送路により接続されている。

まず、受信光増幅部２１について説明する。受信光増幅部２１は、伝送路により伝送される波長多重信号を受信して増幅する部分である。具体的には、受信光増幅部２１はまず、伝送路を介して伝送装置１より伝送される波長多重信号を受信する。次に、受信光増幅部２１は、受信した波長多重信号を増幅する。そして、受信光増幅部２１は、波長多重信号を増幅した後、増幅後の波長多重信号を出力する。

なお、上述したように、伝送装置１により伝送される波長多重信号は、受信光増幅部２１により増幅することが可能な増幅帯域内の波長の主信号光、監視光により構成される。そのため、受信光増幅部２１は、受信した波長多重信号内のそれぞれの波長の光を増幅することが出来る。

次に、波長分離部２２について説明する。波長分離部２２は、受信光増幅部２１により増幅された波長多重信号を主信号光と監視光とに分離する部分である。具体的には、波長分離部２２はまず、受信光増幅部２１により増幅された波長多重信号を受信する。そして、波長分離部２２は、受信した波長多重信号を主信号光と監視光とに分離する。その後、波長分離部２２は、分離した主信号光と監視光とをそれぞれ出力することになる。

なお、波長分離部２２は、波長多重信号の主信号光がそれぞれ波長が異なる複数の主信号光により構成されていた場合には、それぞれの波長の主信号光へと、波長毎に波長多重信号を分離することが出来るよう構成することが出来る。

次に、主信号光受信手段と監視光受信手段について説明する。主信号光受信手段は、波長分離部２２が波長多重信号から分離した主信号光を受信する手段である。また、監視光受信手段は、波長分離部２２が波長多重信号から分離した監視光を受信する手段である。受信装置２は、主信号光受信手段及び監視光受信手段を備えることで、伝送装置１が伝送する光信号を受信することが出来る。

以上が、本実施形態における受信装置２の構成の概略である。次に、本実施形態における伝送装置１内の光信号の流れを図３、図４を用いて説明する。

（流れ）
まず、図３の矢印で示すように、主信号光送信手段は主信号光を出力する。また、監視光送信手段は監視光を出力する。

次に、図４で示すように、主信号光送信手段が出力した主信号光と監視光送信手段が出力した監視光とを、波長多重部１１が受信する（ｓ００１）。すると、主信号光と監視光とを受信した波長多重部１１は、主信号光と監視光とを重畳して波長多重信号とする（Ｓ００２）。そして、波長多重部１１は、主信号光と監視光とを重畳した波長多重信号を送信光増幅部１２へと出力する（ｓ００３）。

次に、波長多重部１１が出力した波長多重信号を、送信光増幅部１２が受信する（ｓ００４）。そこで、送信光増幅部１２は、受信した波長多重信号を増幅する（ｓ００５）。そして、送信光増幅部１２は、増幅した波長多重信号を出力する（ｓ００６）。その後、増幅した波長多重信号は、伝送路を介して伝送されることになる。

以上が、本実施形態における伝送装置１内の光信号の流れである。次に、本実施形態における受信装置２内の光信号の流れを図５、図６を用いて説明する。

上述したように、本実施形態において伝送装置１と受信装置２とは伝送路を介して接続されている。そのため、図５の矢印で示すように、伝送装置１から伝送される波長多重信号は、伝送路を介して受信装置２へと伝送される。

受信装置２内部の光信号の動きについて説明する。図６で示すように、まずは受信光増幅部２１が、伝送路を介して伝送される波長多重信号を受信する（Ｓ１０１）。すると、波長多重信号を受信した受信光増幅部２１は、受信した波長多重信号を増幅する（Ｓ１０２）。そして、受信光増幅部２１は、増幅した波長多重信号を波長分離部２２に出力する（Ｓ１０３）。

次に、受信光増幅部２１が出力した波長多重信号を、波長分離部２２が受信する（Ｓ１０４）。そして、波長分離部２２は、受信した波長多重信号を、主信号光と監視光とに分離する（Ｓ１０５）。その後、波長分離部２２は、分離した主信号光と監視光とをそれぞれ出力する。

そして、波長分離部２２が出力した主信号光と監視光とは、それぞれ、主信号光受信手段及び監視光受信手段により受信されることになる。

以上が、本実施形態における受信装置２内の光信号の流れである。

このように、本実施形態の伝送装置１は、送信する主信号光と主信号光と異なる波長の監視光とを重畳する波長多重部と、波長多重部で重畳された光信号（波長多重信号）を増幅して出力する送信光増幅部と、を備える。これにより、主信号光と監視光とを重畳した後、主信号光と監視光とを重畳した波長多重信号を増幅することが出来るようになる。その結果、監視光を長距離伝送することが出来る。

また、本実施形態の受信装置２は、波長多重部により重畳された（伝送装置が伝送した）波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、受信光増幅部により増幅された波長多重信号を主信号光と主信号光と異なる波長の監視光とに分離する波長分離部と、を備える。これにより、監視光を含む波長多重信号を増幅した後、波長多重信号を分離して受信することが出来るようになる。その結果、監視光の長距離伝送をより確実に行うことが可能になる。

なお、上述した伝送装置１により実行される伝送方法は、光を増幅することが可能な増幅帯域内に配置された、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳して波長多重信号とし、波長多重信号を増幅して伝送する、という伝送方法である。このような伝送方法であっても、上述した伝送装置１と同様の効果を奏するために、本発明の目的を発生することが出来る。

また、上述した伝送装置１の機能及び受信装置２の機能を備える光信号送受信装置によっても、上述した伝送装置１及び受信装置２と同様の効果を奏するために、本発明の目的を達成することが出来る。

＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図７乃至図１２を用いて説明する。図７は、光信号送受信装置３の構成を示すブロック図である。図８は光信号送受信装置３内の光信号の流れを示すブロック図である。図９は、光信号送受信装置３が備える主信号光送信部３１の構成の一例を示すブロック図である。図１０は、主信号光及び監視光の波長配置を示すグラフ図である。図１１は、光信号送受信装置３が備える送信光増幅部３４の構成の一例を示すブロック図である。図１２は、光信号送信部において光信号が送信されてから光信号受信部において光信号が受信されるまでの光信号の出力のレベルを示すグラフ図である。

ここで、本実施形態は、上述した実施形態１にて開示した伝送装置１及び受信装置２の具体的な一例を示すものである。以下では、実施形態１の伝送装置１に相当する光信号伝送部と、実施形態１の受信装置２に相当する光信号受信部と、を備える光信号送受信装置３について説明する。なお、本実施形態では、光信号伝送部の機能と光信号受信部の機能とが一つの装置により実現されるとする。しかしながら、本実施形態の実施は、第１の実施形態と同様に、光信号伝送部の機能を実現する装置と光信号受信部の機能を実現する装置との２つの装置によっても、実現することが出来る。

（構成）
図７で示すように、本実施形態における光信号送受信装置３は、光信号伝送部と光信号受信部とより構成されている。光信号送信部は、主信号光送信部３１と、監視光送信部３２と、波長多重部３３と、送信光増幅部３４と、を備えている。また、光信号受信部は、受信光増幅部３５と、波長分離部３６と、主信号光受信部３７と、監視光受信部３８と、を備えている。

また、図８で示すように、主信号光送信部３１と波長多重部３３の間、監視光送信部３２と波長多重部３３の間、波長多重部３３と送信光増幅部３４の間のそれぞれは、光信号を送信可能なように接続されている。本実施形態において具体的には、光ファイバにより接続されている。なお、後述するように、主信号光送信部３１は、複数の波長の主信号光を波長多重部に送信することが出来るよう構成されている。そのため、主信号光送信部３１と波長多重部３３の間は、複数の光ファイバで接続されている。また、光信号受信部においても、光信号伝送部と同様に、各構成の間は光ファイバにより接続されている。以下、各構成について詳述する。

まず、主信号光送信部３１について説明する。主信号光送信部３１は、主信号光を出力する光デバイスである。図８で示すように、主信号光送信部３１は、それぞれ波長（ＣＨ、チャンネル）の異なる複数の波長の主信号光（光信号）を出力することが出来るように構成されている。また、複数の主信号光それぞれの波長が、後述する送信光増幅部３４、受信光増幅部３５において増幅することが可能な増幅帯域内にそれぞれ位置するように、主信号光送信部３１は主信号光を出力する。

ここで、ある一つの波長の主信号光を出力する際に用いられる構成について、図９を用いて説明する。図９で示すように、主信号光は、半導体レーザ４１と光変調器４２と用いることで出力される。

本実施形態において半導体レーザ４１は発光素子を備えて構成されており、一定の強さで光を出力するよう調整されている。また、光変調器４２はＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）変調器を用いており、電気信号を入力可能なよう構成されている。このように構成することにより、主信号光送信部３１は、電気信号に応じた主信号光を出力することが出来る。具体的には、まず、半導体レーザ４１は所定の強さの一定の光を出力する。そして、半導体レーザ４１が出力した光を光変調器４２に入射する。一方、光変調器４２は、光変調器４２に入力される電気信号に応じて、入射した光の吸収を増減させる。その結果、光の点滅が実現し、電気信号を光信号に変換することが出来る。つまり、主信号光送信部３１は、電気信号に応じた光信号を出力することが出来る。

なお、本実施形態においては、外部変調方式により強度変調を行う場合について説明した。しかしながら、本発明の実施は、光信号の伝送方式には依存しない。そのため、例えば、電気信号に応じて直接半導体レーザのオン、オフを行う直接変調により、強度変調を行っても構わない。また、多値変調方式を用いても構わない。さらに、本実施形態では、半導体レーザとＥＡ変調器を用いている。しかしながら、本発明は、特定の方式に依存せず実施することが可能である。例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）導波路型の変調器を用いる、半導体レーザ以外の光源を用いる、などを行っても構わない。

次に、監視光送信部３２について説明する。監視光送信部３２は、監視光を出力する光デバイスである。監視光の波長も、後述する送信光増幅部３４、受信光増幅部３５において増幅することが可能な増幅帯域内に位置するよう、監視光送信部３２により出力される。さらに、監視光の波長は、複数の主信号光の波長のいずれとも異なるように、監視光送信部３２により出力される。また、監視光送信部３２の構成は、主信号光送信部３１の構成と同様である。そのため、詳細な構成については省略する。

本実施形態おいては、監視光送信部３２が備える半導体レーザ４１は、主信号光送信部３１が備える半導体レーザ４１よりも、所定の強さ分（例えば数ｄｂ程度）光を強く出力するよう調整する。後述するように、増幅帯域の端を用いて監視光を増幅することで、監視光が得ることの出来る増幅ゲインは低下する。そこで、監視光送信部３２は、増幅帯域の端を使用することによる増幅ゲインの低下を補うことが出来るように、監視光を主信号光よりも強く出力する。さらに、本実施形態では、監視光送信部３２が出力する監視光信号（監視光による信号）が、主信号光送信部３１が出力する主信号（主信号光による信号）よりも低速の信号になるように、監視光送信部３２を調整する。具体的には、主信号光送信部３１が出力する主信号がＧｂｉｔ／ｓ以上の高速信号であるのに対して、監視光送信部３２が出力する監視光信号はＭｂｉｔ／ｓレベルの低速信号になるように、監視光送信部３２を調整する。

ここで、監視光送信部３２が出力する監視光の波長について、図１０を用いてより詳しく説明する。

図１０で示すように、送信光増幅部３４や受信光増幅部３５により光を増幅することが可能な増幅帯域は、増幅帯域の端（最短波近傍、最長波近傍）に行くほど光増幅ゲインや平坦度などの特性を得ることが出来なくなる。さらに、一般には、増幅帯域の最短波、最長波付近は伝送路での損失も大きくなる傾向にある。そのため、増幅帯域の最短波、最長波近傍の波長は、通常、主信号光では使用していない。そこで、通常は主信号光では使用しない波長、つまり増幅帯域の端側に監視光の波長を配置する。

具体的には、図１０で示すように、送信光増幅部３４、受信光増幅部３５が増幅する事の出来る増幅帯域内の最短波近傍または最長波近傍に位置するように、監視光を出力する。さらに、監視光は、主信号帯を構成する各主信号光の各波長のいずれからも、予め定められた所定の周波数分少なくとも離れるように出力する。一般に、主信号帯を構成する主信号光は１００ＧＨｚ若しくは５０ＧＨｚ間隔で出力されている。一方、監視光は、各主信号光の間隔よりも十分な間隔を持つように出力する。具体的には、主信号帯を構成する各主信号光の波長のいずれからも、最低数百ＧＨｚ離れたところに位置するように（主信号光間の間隔よりも最低でも数倍は離れるように）監視光を出力する。

このように、本実施形態では、通常主信号光では使用しない増幅帯域内の最短波または最長波近傍に監視光の波長を配置する。これにより、主信号光が使用する事が可能な波長を狭めることなく監視光を増幅帯域内に配置することが出来る。その結果、主信号光が使用可能な波長を制限することなく、監視光を増幅して長距離伝送することが可能になる。また、本実施形態では、監視光の波長は主信号帯から数百ＧＨｚの間隔を空けて（主信号光間の間隔よりも数倍の間隔を空けて）配置する。これにより、監視光の精密な波長制御が不要になる。その結果、監視光の精密な波長制御のための装置が不要となり、コストを削減することが出来る。

さらに、上述したように、監視光送信部３２が備える半導体レーザ４１は、主信号光送信部３１が備える半導体レーザ４１よりも、所定の強さ分（増幅ゲインの低下を抑えられる分）光を高く出力するよう調整されている。このように、監視光送信部３２が主信号光送信部３１よりも所定の強さ分高い出力レベルで監視光を出力することで、増幅帯域の端に監視光を配置することによる増幅ゲインの低下を補うことが出来る。その結果、増幅帯域の端に監視光の波長を配置したとしても、より確実に監視光を長距離伝送することが可能になる。

次に、波長多重部３３について説明する。波長多重部３３は、波長多重部３３に入力された、波長がそれぞれ異なる主信号光と、主信号光のいずれとも波長の異なる監視光と、を合波する光デバイスである。具体的には、波長多重部３３は、波長多重部３３に入力された主信号光と監視光とを合波して波長多重信号とする。そして、波長多重部３３は、合波した波長多重信号を１本の光ファイバに挿入する。波長多重部３３は例えば、誘電体多層膜フィルタや、アレイ導波路回折格子などにより構成される。

次に、送信光増幅部３４について説明する。送信光増幅部３４は、受信した波長多重信号を増幅する光デバイスである。図１１で示すように、送信光増幅部３４は、励起光源５１と合波器５２とＥｒ（エルビウム）添加ファイバ５３と光アイソレータ５４とにより構成される。

励起光源５１は、励起波長が１．４８μｍの光源である。励起光源により出力される励起光は、合波器５２を介してＥｒ添加ファイバへと入射される。そして、送信光増幅部３４に入射された波長多重信号を増幅することになる。

合波器５２は、送信光増幅部３４が受信した波長多重信号と励起光源５１が出力した励起光とを合波する光デバイスである。合波器５２を介して、波長多重信号と励起光とをＥｒ添加ファイバ５３に入射することになる。

Ｅｒ添加ファイバ５３は、Ｅｒ（エルビウム）を光ファイバ中に添加した光ファイバである。上述したように、Ｅｒ添加ファイバ５３に所定の波長の励起光を入射することで、送信光増幅部５３は、受信した波長多重信号を増幅することが出来る。

光アイソレータ５４は、一方向には光を通すが、別方向には光を通さない光学素子である。これにより、波長多重部から入力された光信号を伝送路側に通す一方で、反対方向の光信号を遮断することが出来る。光アイソレータ５４は、光学部品に反射して光源に戻る戻り光から光源を保護するために使用される。

このように励起光源５１と合波器５２とＥｒ添加ファイバ５３と光アイソレータ５４とを用いることで、送信光増幅部３４は、送信光増幅部３４に入力された波長多重信号を増幅して伝送路へと伝送することが出来る。

なお、本実施形態では、送信光増幅部３４の一例としてＥｒ添加ファイバを用いる場合を挙げた。しかしながら、本発明は、送信光増幅部３４による光信号の増幅の方法には依存せず実施することが出来る。そのため、例えば、送信光増幅部３４として、ラマン増幅器や半導体光増幅器等を用いても構わない。

そして、送信光増幅部３４により増幅された波長多重信号は、伝送路により伝送されることになる。また、伝送路を介して光信号受信部が受信した波長多重信号は、受信光増幅部３５で増幅されることになる。ここで、伝送路について説明する。本実施形態における伝送路は光ファイバである。本発明は、光ファイバの伝搬モードや素材などには依存せず実施可能である。そのため、光ファイバの種類については特に言及しない。

次に、受信光増幅部３５について説明する。受信光増幅部３５は、光信号受信部で受信した波長多重信号を増幅する光デバイスである。受信光増幅部３５の構成は、送信光増幅部３４の構成と同様である。そのため、詳細については省略する。

次に、波長分離部３６について説明する。波長分離部３６は、波長分離部３６が受信した波長多重信号を、それぞれの波長の主信号光、監視光に、波長毎に分波するための光デバイスである。具体的には、波長分離部３６は、受信光増幅部３５が増幅した波長多重信号を受信する。そして、波長分離部３６は、受信した波長多重信号を、波長毎に、主信号光と監視光とに分波する。そして、分波した主信号光と監視光とを出力する。その後、主信号光は主信号光受信部３７で受信され、監視光は監視光受信部３８で受信されることになる。波長分離部３６は、例えば、誘電体多層膜フィルタや、アレイ導波路回折格子などにより構成される。

次に、主信号光受信部３７について説明する。主信号光受信部３７は、波長分離部３６で分離した主信号光を受光する光デバイスである。主信号光受信部３７は、受信した光信号を電気信号に変換する受光素子により構成される。主信号光受信部３７が主信号光を受光することで、光信号受信部は受信した光信号を電気信号に変換することが出来る。

次に、監視光受信部３８について説明する。監視光受信部３８は、波長分離部３６で分離した監視光を受光する光デバイスである。監視光受信部３８は、受信した光信号を電気信号に変換する受光素子により構成される。監視光受信部３８が監視光を受光することで、光信号受信部は受信した光信号を電気信号に変換することが出来る。

なお、本実施形態においては、監視光受信部３８の最小受光感度は、主信号光受信部３７の最小受光感度に対して低く設定される。これは、主信号よりも監視光信号が低速の信号を使用しているため可能になる。このように、監視光受信部３８の最小受光感度を主信号光受信部３７の最小受光感度に対して低く設定することで、増幅帯域の端に監視光の波長を配置することによる増幅ゲインの低下や伝送路での損失を補うことが可能になる。その結果、監視光をより確実に長距離伝送することが出来るようになる。

以上が、本実施形態における光信号送受信装置３の構成である。次に、本実施形態における光信号送受信装置３内の光信号の流れを図８、図１０、図１４を用いて説明する。まずは光信号を伝送する際の光信号の流れについて説明する。

（流れ）
図８の矢印で示すように、主信号光送信部３１及び監視光送信部３２は、受信した電気信号を光信号に変調して出力する。なお、主信号光送信部３１は、複数の波長の光信号を送信することにより、複数の情報を送信することが出来る。

また、この際には、図１２で示すように、監視光送信部３２は、主信号光送信部３１が送信する主信号光よりも所定の強さ分（＋αｄＢ程度）強く監視光を出力する。また、主信号光送信部３１が送信する複数の主信号光と、監視光送信部３２が送信する監視光とは、それぞれ互いに異なる波長である。そして、複数の主信号光、監視光の波長のいずれもが、送信光増幅部３４、受信光増幅部３５が光を増幅することの出来る増幅帯域内にあるように、主信号光送信部３１及び監視光送信部３２は、主信号光、監視光を出力する。

次に、主信号光送信部３１と監視光送信部３２が出力した主信号光、監視光を、波長多重部３３が受信して合波する。そして、波長多重部３３は、合波した波長多重信号を１本の光ファイバに挿入する。

次に、波長多重部３３が合波した波長多重信号を、送信光増幅部３４が受信して増幅する。なお、図１０で示すように、本実施形態において監視光の波長は、送信光増幅部３４の増幅帯域の端に配置されている。そのため、図１２で示すように、監視光が得ることの出来る増幅ゲインは、主信号光が得ることの出来る増幅ゲインと比べて小さくなる。

そして、送信光増幅部３４で増幅された波長多重信号は、光ファイバを介して伝送されることになる。なお、一般には、増幅帯域の端付近は、伝送路での損失も大きくなる。そのため、図１２で示すように、光ファイバを通過する際には、監視光は、主信号光よりも大きく減衰することになる。

以上が、光信号送受信装置３が光信号を伝送する際の光信号の流れである。次に、光信号送受信装置３が光信号を受信する際の光信号の流れについて説明する。

図８の矢印で示すように、光ファイバを経由して伝送された波長多重信号は、受信光増幅部３５が受信する。そして、受信光増幅部３５は、図１２で示すように、受信した波長多重信号を増幅する。

次に、増幅した波長多重信号を波長分離部３６が受信する。そして、波長分離部３６は、図８で示すように、受信した波長多重信号を、主信号光と監視光とに、波長毎にそれぞれ分離する。そして、波長毎に分離したそれぞれの光信号をそれぞれ、光ファイバに挿入する。

その後、主信号光受信部３７と監視光受信部３８とが、それぞれ主信号光、監視光とを受光する。なお、この際には、図１２で示すように、監視光の方がより大きく減衰していることが考えられる。そのため、監視光受信部３８の最小受光感度は、主信号光受信部３７の最小受光感度に対して低く設定する。これにより、監視光がより大きく減衰していたとしても、安定的に受光することが出来る。

＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本発明における伝送装置などの概略を説明する。但し、本発明は、以下の構成に限定されない。

（付記１）
送信する主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
前記主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
前記送信光増幅部は、前記波長多重部により前記主信号光と前記監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、
伝送装置。

この構成によると、伝送装置が、主信号光と、主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、波長多重部が重畳した後の光信号を増幅する送信光増幅部と、を備えることになる。このため、伝送装置は、主信号光と監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅することが出来るようになる。その結果、波長多重信号に含まれる監視光も増幅されることになり、監視光を長距離伝送することが出来るようになる。

（付記２）
付記１に記載の伝送装置であって、
前記主信号光は、それぞれ波長が異なる複数の主信号光により構成され、
前記監視光の波長は、前記複数の主信号光の波長のいずれとも異なる波長であり、
前記複数の主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長である、
伝送装置。

この構成によると、波長が異なる複数の主信号光を重畳した後に、伝送することが出来る。その結果、より多くの情報を送信することが出来るようになる。

（付記３）
付記１又は２に記載の伝送装置であって、
前記監視光の波長は、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な帯域である増幅帯域の少なくとも最短波近傍又は最長波近傍の波長である、
伝送装置。

この構成によると、監視光の波長は、送信光増幅部が光を増幅することが可能な帯域である増幅帯域の最短波、又は最長波近傍の波長となる。一般に、増幅帯域の最短波、又は最長波近傍の波長は主信号光としては利用されない。そのため、最短波、又は最長波近傍に監視光の波長を配置することで、主信号光の利用可能な増幅帯域を減らすことなく、監視光の波長を増幅帯域内に配置することが出来るようになる。その結果、伝送する主信号光を減らすことなく、監視光を増幅して長距離伝送することが出来るようになる。

（付記４）
付記１乃至３いずれか１項に記載の伝送装置であって、
前記監視光の波長は、前記主信号光の波長と、予め定められた所定の周波数だけ前記増幅帯域の前記最短波又は前記最長波側に離れた波長である、
伝送装置。

この構成によると、監視光の波長は、主信号光の波長と、予め定められた所定の周波数だけ増幅帯域の最短波又は最長波側に離れた波長となる。このように所定の周波数分だけ主信号光の波長と監視光の波長を離すことで、監視光の精密な波長制御が不要になる。その結果、監視光の出力に関するコストを下げることが可能になる。

（付記５）
付記１乃至４いずれか１項に記載の伝送装置であって、
前記監視光は、前記主信号光の出力よりも予め定められた所定の強さ分強く出力される、
伝送装置。

この構成によると、監視光は、主信号光の出力よりも予め定められた所定の強さ分強く出力される。一般に、増幅帯域の端部分は得られる増幅ゲインが小さくなる。つまり、増幅帯域の端部分（最短波、又は最長波近傍）に監視光の波長を配置すると、得られる増幅ゲインは減少する。そのため、監視光を所定の強さ分強く主信号光よりも出力することで、得られる増幅ゲインの減少を補うことが出来る。その結果、より安定的に監視光を長距離伝送することが出来るようになる。

（付記６）
付記１乃至５いずれか１項に記載の伝送装置であって、
前記監視光の転送速度を、前記主信号光の転送速度よりも予め定められた所定の速さ分低く設定した、
伝送装置。

この構成によると、監視光信号の転送速度を、前記主信号光の転送速度よりも予め定められた所定の速さ分低く設定する。これにより、監視光受信部の入力レベルの最小受光感度を主信号のレベルに対して低く設定することが出来るようになる。その結果、監視光が主信号光よりも減衰していても受光出来るようになり、より安定的に監視光を長距離伝送することが出来るようになる。

（付記７）
波長多重部により重畳された波長多重信号を受信し、受信した前記波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
前記受信光増幅部により増幅された前記波長多重信号を、主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、
受信装置。

この構成によると、受信した波長多重信号を増幅する受信光増幅部と、受信光増幅部が増幅した波長多重信号を分離する波長分離部と、を受信装置が備えることになる。これにより、受信装置は、監視光を含む波長多重信号を増幅した後で、増幅後の波長多重信号を分離することが出来るようになる。その結果、監視光も増幅した後に分離することが出来ることになり、より安定的に監視光を長距離伝送することが出来るようになる。

（付記８）
付記７に記載の受信装置であって、
前記波長分離部で分離された前記主信号光を受信する主信号光受信部と、前記監視光を受信する監視光受信部と、を供え、
前記監視光受信部は、前記主信号光受信部が受信する前記主信号光よりも高い感度で前記監視光を受信するよう構成した、
受信装置。

この構成によると、受信装置の監視光受信部は、前記主信号光受信部が受信する前記主信号光よりも高い感度で前記監視光を受信するよう構成される。これにより、監視光が主信号光よりも減衰していても受光出来るようになる。その結果、より安定的に監視光を長距離伝送することが出来るようになる。

（付記９）
光を増幅することが可能な増幅帯域内に配置された、主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳して波長多重信号とし、
前記波長多重信号を増幅して伝送する、
伝送方法。

（付記１０）
送信する主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
前記主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
前記送信光増幅部は、前記波長多重部により前記主信号光と前記監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、光信号伝送部と、
前記波長多重部により重畳された前記波長多重信号を受信し、受信した前記波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
前記受信光増幅部により増幅された前記波長多重信号を、前記主信号光と、前記主信号光と異なる波長の前記監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、光信号受信部と、
を備える、光信号送受信装置。

１ 伝送装置
１１ 波長多重部
１２ 送信光増幅部
２ 受信装置
２１ 受信光増幅部
２２ 波長分離部
３ 光信号送受信装置
３１ 主信号光送信部
３２ 監視光送信部
３３ 波長多重部
３４ 送信光増幅部
３５ 受信光増幅部
３６ 波長分離部
３７ 主信号光受信部
３８ 監視光受信部
４１ 半導体レーザ
４２ 光変調器
５１ 励起光源
５２ 光合波器
５３ Ｅｒ添加ファイバ
５４ 光アイソレータ

Claims (10)

1. 送信する主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
   入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
   前記主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
   前記送信光増幅部は、前記波長多重部により前記主信号光と前記監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、
   伝送装置。
2. 請求項１に記載の伝送装置であって、
   前記主信号光は、それぞれ波長が異なる複数の主信号光により構成され、
   前記監視光の波長は、前記複数の主信号光の波長のいずれとも異なる波長であり、
   前記複数の主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長である、
   伝送装置。
3. 請求項１又は２に記載の伝送装置であって、
   前記監視光の波長は、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な帯域である増幅帯域の少なくとも最短波近傍又は最長波近傍の波長である、
   伝送装置。
4. 請求項１乃至３いずれか１項に記載の伝送装置であって、
   前記監視光の波長は、前記主信号光の波長と、予め定められた所定の周波数だけ前記増幅帯域の前記最短波又は前記最長波側に離れた波長である、
   伝送装置。
5. 請求項１乃至４いずれか１項に記載の伝送装置であって、
   前記監視光は、前記主信号光の出力よりも予め定められた所定の強さ分強く出力される、
   伝送装置。
6. 請求項１乃至５いずれか１項に記載の伝送装置であって、
   前記監視光の転送速度を、前記主信号光の転送速度よりも予め定められた所定の速さ分低く設定した、
   伝送装置。
7. 波長多重部により重畳された波長多重信号を受信し、受信した前記波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
   前記受信光増幅部により増幅された前記波長多重信号を、主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、
   受信装置。
8. 請求項７に記載の受信装置であって、
   前記波長分離部で分離された前記主信号光を受信する主信号光受信部と、前記監視光を受信する監視光受信部と、を供え、
   前記監視光受信部は、前記主信号光受信部が受信する前記主信号光よりも高い感度で前記監視光を受信するよう構成した、
   受信装置。
9. 光を増幅することが可能な増幅帯域内に配置された、主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳して波長多重信号とし、
   前記波長多重信号を増幅して伝送する、
   伝送方法。
10. 送信する主信号光と、前記主信号光と異なる波長の監視光と、を重畳する波長多重部と、
    入力された光信号を増幅して出力する送信光増幅部と、を備え、
    前記主信号光の波長と前記監視光の波長とは、前記送信光増幅部が光を増幅することが可能な増幅帯域内の波長であり、
    前記送信光増幅部は、前記波長多重部により前記主信号光と前記監視光とを重畳した後の波長多重信号を増幅するよう構成した、光信号伝送部と、
    前記波長多重部により重畳された前記波長多重信号を受信し、受信した前記波長多重信号を増幅して出力する受信光増幅部と、
    前記受信光増幅部により増幅された前記波長多重信号を、前記主信号光と、前記主信号光と異なる波長の前記監視光と、に分離する波長分離部と、を備えた、光信号受信部と、
    を備える、光信号送受信装置。

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