JP2610134B2 - Multipoint optical amplification repeater using unidirectional optical amplifier - Google Patents

Multipoint optical amplification repeater using unidirectional optical amplifier

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登 枝川
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、光伝送系における中継装置に関するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a repeater in an optical transmission system.

(従来技術とその問題点) 現在、実用化されている光ファイバ通信システムで
は、中継方法として、光信号を一旦電気信号に変換し、
電気信号の状態で増幅、及び波形整形を行い、再びその
増幅された電気信号で半導体レーザを駆動するという、
光・電気・光・変換が行われている。
(Prior art and its problems) In an optical fiber communication system currently in practical use, an optical signal is temporarily converted into an electric signal as a relay method.
Amplifying and shaping the waveform in the state of the electric signal, and driving the semiconductor laser again with the amplified electric signal.
Light, electricity, light, and conversion are being performed.

一方、新しい中継方法として、光信号の光のままで直
接増幅する光増幅が提案されている。光増幅を用いた中
継方式では、従来の光・電気・光・変換中継方式に比較
して、中継回路が簡素化される上に、任意な伝送速度に
よる波長多重信号や周波数多重信号を一つの光増幅器に
よって一括して増幅できる等の利点がある。また、増幅
度が光の入射方向に関係なく一定であるため双方向の信
号光を1つの光増幅器を用いて一緒に増幅することがで
きる。
On the other hand, as a new relaying method, an optical amplifier that directly amplifies an optical signal as it is has been proposed. The relay system using optical amplification simplifies the relay circuit compared to the conventional optical / electrical / optical / conversion relay system, and also allows one wavelength multiplexed signal or frequency multiplexed signal at any transmission rate to be combined into one. There are advantages such as being able to be amplified collectively by an optical amplifier. Further, since the amplification degree is constant irrespective of the incident direction of light, bidirectional signal light can be amplified together using one optical amplifier.

光増幅の方法としては、主に半導体レーザを用いたも
の、及び光ファイバ内で発生する誘導ラマン散乱現象を
用いた光ファイバラマン増幅がある。これまで、これら
の光増幅の増幅特性、及び雑音特性に関して、多くの研
究結果が報告されている。
As a method of optical amplification, there are a method mainly using a semiconductor laser and an optical fiber Raman amplification using a stimulated Raman scattering phenomenon generated in an optical fiber. Many research results have been reported on the amplification characteristics and noise characteristics of these optical amplifications.

増幅度としては30dB〜40dBが可能であり、自然散乱光
による背景光雑音の影響を受けることなく、10000km以
上、光のままで伝送可能であることが理論的に予測され
ており、将来の光中継方式としての実用性が高まってい
る(IEEE.J.Lightwave Tech.,Vol.LT−4,pp.1328−133
3,IEEE.J.Qautum Electron.Vol.QE−17,pp.919−93
5)。この光中継方式が実用化された暁には、中継器を
有する光ケーブルは、無中継光ケーブルと同様に、単な
る光伝送路として考えられ、光分岐技術と一体化するこ
とにより、各地点間ごとに周波数(または波長)が割り
当てられた多地点間通信が可能となる。この場合、どの
地点との間でも通信を可能にするためには、分岐点にお
いて、各地点からくる信号をそれぞれの地点に折り返す
必要がある。
The amplification degree can be 30dB to 40dB, and it is theoretically predicted that it can be transmitted as light for 10,000 km or more without being affected by background light noise due to natural scattered light. The practicality as a relay system is increasing (IEEE.J. Lightwave Tech., Vol. LT-4, pp. 1328-133)
3, IEEE J.Qautum Electron.Vol.QE-17, pp.919-93
Five). When this optical repeater system was put into practical use, an optical cable with a repeater could be considered as a mere optical transmission line, just like a non-repeater optical cable. Multipoint communication to which a frequency (or wavelength) is assigned becomes possible. In this case, in order to enable communication with any point, it is necessary to return a signal coming from each point to each point at a branch point.

光増幅を用いた時の光分岐装置を第1図に示す。図に
おいて、A地点からの光信号1−1は、B地点からの光
信号1−2と、例えばファイバカップラ等のような光結
合器1−3によって結合され、光増幅器1−4に導かれ
増幅される。増幅された光信号1−5は、C地点に向か
って伝搬する。また逆にC地点からの光信号1−6は光
増幅器1−7によって増幅された後で、光結合器1−8
によって分岐され、それぞれA地点及びB地点へと向か
う。この場合、A−C間および、B−C間の通信は可能
であるが、A−B間の通信は出来ないことになる。
FIG. 1 shows an optical branching device using optical amplification. In the figure, an optical signal 1-1 from a point A is coupled to an optical signal 1-2 from a point B by an optical coupler 1-3 such as a fiber coupler, for example, and guided to an optical amplifier 1-4. Amplified. The amplified optical signal 1-5 propagates toward the point C. Conversely, the optical signal 1-6 from the point C is amplified by the optical amplifier 1-7, and then the optical coupler 1-8
, And head to point A and point B, respectively. In this case, communication between AC and between BC is possible, but communication between AB is not possible.

(発明の目的) 本発明は、光増幅中継器を有する多地点間の光通信シ
ステムにおいて、周波数(または波長)割り当てによる
多地点間通信を簡単に行なうことのできる双方向光増幅
器を用いた多地点間光増幅中継装置を提供するものであ
る。
(Object of the Invention) The present invention is directed to a multipoint optical communication system having an optical amplification repeater, which uses a bidirectional optical amplifier that can easily perform multipoint communication by assigning a frequency (or wavelength). A point-to-point optical amplification repeater is provided.

(発明の構成) 本発明の単方向光増幅器を用いた多地点間光増幅中継
装置は、複数対の第1の光伝送路の光信号を一対の第2
の光伝送路に伝達し該一対の第2の光伝送路の光信号を
前記複数対の第1の光伝送路に伝達するように接続され
た一対の光合分波器と、前記一対の第2の光伝送路にそ
れぞれ挿入されて互いに逆方向となる単方向の光信号を
増幅するための一対の単方向光増幅器と、該一対の単方
向光増幅器の一方の入力光又は出力光を他方の入力又は
出力に結合するために挿入された一対の光結合器とを備
えて、前記複数対の第1の光伝送路と前記一対の第2の
光伝送路に接続された多地点間での双方向光通信を可能
にするように構成されている。
(Constitution of the Invention) A multipoint optical amplification repeater using a one-way optical amplifier according to the present invention converts a plurality of pairs of optical signals of a first optical transmission line into a pair of second optical signals.
A pair of optical multiplexer / demultiplexers connected to transmit the optical signals of the pair of second optical transmission lines to the plurality of first optical transmission lines; and A pair of unidirectional optical amplifiers respectively inserted into the two optical transmission lines and amplifying unidirectional optical signals in opposite directions to each other, and one input light or output light of the pair of unidirectional optical amplifiers is used for the other. A pair of optical couplers inserted for coupling to an input or an output of the plurality of pairs of the first optical transmission line and the multipoint connected to the pair of second optical transmission lines Is configured to enable two-way optical communication.

次に図を用いて本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、どのような地点間においても光分岐を介し
て通信を可能にするものである。本発明装置の主要構成
を第2図に示す。A地点からの光信号2−1はB地点か
らの光信号2−2と光結合器2−3によって結合され
る。次にこの結合された光信号は、単方向光増幅器2−
4に入り増幅される。増幅された光信号は、分波器2−
9により2分岐され、一方の信号2−5は、C地点に向
かって伝搬する。一方、もう1つは、C地点からの光信
号2−6と光結合器2−10によって結合され単方向光増
幅器2−7に入る。増幅された光信号2−11は、光分波
器2−8によって分波され、A地点及びB地へと伝搬す
る。A,B,Cそれぞれの地点では、各地点に割り当てられ
た周波数(または波長)を光フィルタ、あるいは光周波
数同調技術(光の波である性質を用いたコヒーレント光
通信方式では、電波通信と同様に周波数同調技術を用い
ることが可能となる。)によって、混信なく受信するこ
とができる。すなわち、本発明を用いることによって、
A−C間,B−C間及びA−B間の通信が可能になる。
The present invention enables communication between any points via optical branching. FIG. 2 shows the main configuration of the device of the present invention. The optical signal 2-1 from the point A is combined with the optical signal 2-2 from the point B by the optical coupler 2-3. Next, the combined optical signal is supplied to the unidirectional optical amplifier 2-.
4 and amplified. The amplified optical signal is supplied to the splitter 2-
9, and one signal 2-5 propagates toward the point C. On the other hand, the other is combined with the optical signal 2-6 from the point C by the optical coupler 2-10 and enters the one-way optical amplifier 2-7. The amplified optical signal 2-11 is demultiplexed by the optical demultiplexer 2-8, and propagates to the points A and B. At each of the points A, B, and C, the frequency (or wavelength) assigned to each point is converted to an optical filter or an optical frequency tuning technology (a coherent optical communication method that uses the property of an optical wave is similar to radio communication. , It is possible to receive the signal without interference. That is, by using the present invention,
Communication between AC, between BC, and between AB becomes possible.

本発明の他の実施例を第3図〜第5図に示す。第3図
においては、分波器3−9で分岐した光信号を単方向光
増幅器3−7の後で光合波器3−10によって他の光信号
3−6と合波して光信号3−11を得ることが第2図と異
なる点で、その他は同じである。
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. In FIG. 3, the optical signal branched by the demultiplexer 3-9 is multiplexed with another optical signal 3-6 by the optical multiplexer 3-10 after the unidirectional optical amplifier 3-7, and the optical signal 3 The other points are the same as in FIG. 2 except that −11 is obtained.

第4図においては、光信号を単方向光増幅器4−4の
前段で光分波器4−9によって分岐し、単方向光増幅器
4−7からの出力信号と光合波器4−10によって合波す
ることが第2図と異なる点で、その他は同じである。4
−6はC点から到来した増幅前の信号、4−11は単方向
光増幅器4−7の出力側に得られる光信号である。
In FIG. 4, an optical signal is branched by an optical demultiplexer 4-9 before a unidirectional optical amplifier 4-4, and is combined with an output signal from a unidirectional optical amplifier 4-7 by an optical multiplexer 4-10. The other points are the same as in FIG. 4
Reference numeral -6 denotes a signal before amplification, which arrives from point C, and reference numeral 4-11 denotes an optical signal obtained at the output side of the unidirectional optical amplifier 4-7.

第5図においては、光信号を単方向光増幅器5−4の
前段で光分波器5−9によって分岐する点が第2図と異
なる点で、その他は同じである。
5 is different from FIG. 2 in that an optical signal is branched by an optical demultiplexer 5-9 in a stage preceding a one-way optical amplifier 5-4, and the other points are the same.

次に本発明をコヒーレント光通信方式による周波数分
割多重システムに用いた場合の一例を第6図に示す。コ
ヒーレント光通信方式は、光の周波数または位相を信号
で変調する方法で、周波数分割多重通信システムが可能
になる。このシステムにおいてはA地点からC地点への
通信用光周波数としてfACを、C地点からA地点への通
信用光周波数としてfCAを用いる。同様にBC間,AB間の通
信用光周波数としてfBC,fCB,fAB,fBAを定めておく。
A地点からC地点向けの信号は、中心周波数fACの光源
6−11を変調器6−13によって変調し送出される。ま
た、B地点向けの信号は、中心周波数fABの光源6−12
を変調器6−14によって変調し送出される。送出された
これら2つの信号光は、例えば光ファイバカップラのよ
うな光合波器6−15によって合波され送信される。
Next, FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a frequency division multiplexing system using a coherent optical communication system. The coherent optical communication system modulates the frequency or phase of light with a signal, and enables a frequency division multiplex communication system. In this system, f AC is used as a communication optical frequency from point A to point C, and f CA is used as a communication optical frequency from point C to point A. Similarly, f BC , f CB , f AB , and f BA are defined as communication optical frequencies between BC and AB.
A signal from point A to point C is modulated by a light source 6-11 having a center frequency f AC by a modulator 6-13 and transmitted. The signal for the point B is generated by the light source 6-12 having the center frequency f AB .
Is modulated by the modulator 6-14 and transmitted. These two transmitted signal lights are multiplexed and transmitted by an optical multiplexer 6-15 such as an optical fiber coupler.

一方、C地点からA地点への信号は本発明の中継装置
6−1を介して、A地点に到達する。コヒーレント光通
信方式では、信号光と局発光の偏光状態は一致している
ことが望ましいため、信号光の偏光状態は局発光源6−
18の偏光状態と同じになるように偏光補償器6−16によ
って調整される。局発光6−18の中心周波数をC地点か
らの信号光の中心周波数fCAに同調することにより、受
信器6−20によりC地点からの信号を得ることができ
る。半導体レーザの場合、出射光の中心周波数は、注入
電流を変化させることによって動かすことができる。ま
た、B地点からA地点に向う信号は、本発明による中継
装置6−1によっており返されA地点にと向う。A地点
では、局発光6−19の中心周波数をB地点からの信号光
の中心周波数fBAに同調することにより、受信器6−21
によりB地点からの信号を得ることができる。
On the other hand, a signal from point C to point A reaches point A via the relay device 6-1 of the present invention. In the coherent optical communication system, it is desirable that the polarization states of the signal light and the local light are the same.
The polarization state is adjusted by the polarization compensator 6-16 so as to be the same as the polarization state of 18. By tuning the center frequency of the local light 6-18 to the center frequency f CA of the signal light from the point C, the signal from the point C can be obtained by the receiver 6-20. In the case of a semiconductor laser, the center frequency of the emitted light can be moved by changing the injection current. Further, a signal from point B to point A is returned by the relay device 6-1 according to the present invention and returned to point A. In point A, by tuning the center frequency of the local light 6-19 to the center frequency f BA of the signal light from the point B, the receiver 6-21
Thus, a signal from point B can be obtained.

以上は、A地点を中心に説明を行ったが、B地点,C地
点の送受信系も同様に考えられる。また、本例は、3地
点間の通信に関して説明を行ったが、3地点以上の多地
点間通信においても同様に適用できる。また、本例で
は、偏光補償器6−16,6−17を別々に配置してあるが、
光分波器6−22の手前で、一括して偏光補償を行うこと
も可能である。また、偏光補償の代りに、偏波ダイバー
シティ方式による補償も可能である。
Although the above description has been made focusing on the point A, the transmitting and receiving systems at the points B and C can be similarly considered. In addition, although the present example has been described with respect to communication between three points, the present invention can be similarly applied to multipoint communication at three or more points. In this example, the polarization compensators 6-16 and 6-17 are separately arranged.
It is also possible to perform polarization compensation collectively before the optical demultiplexer 6-22. Further, instead of the polarization compensation, compensation by a polarization diversity system is also possible.

(発明の効果) このように、本発明を用いることにより、多地点間で
の双方向波長(周波数)多重通信が可能になる。本発明
においては、3地点を例にとり説明したが、本発明は3
地点を越える多地点間においても同様に適用できる。
(Effect of the Invention) As described above, bidirectional wavelength (frequency) multiplex communication can be performed between multiple points by using the present invention. In the present invention, three points have been described as an example.
The same applies to multipoints beyond the point.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は従来の単方向光伝送系の構成例を示すブロック
図、第2図,第3図,第4図,第5図及び第6図は本発
明の実施例を示すブロック図である。 1−1,1−2,1−5,1−6,2−1,2−2,2−5,2−6,2−11,3−
1,3−2,3−5,3−6,3−11,4−11,4−2,4−5,4−6,4−11,
5−1,5−2,5−5,5−6,5−11……光信号、1−3,1−8,2
−3,2−8,3−3,3−8,4−3,4−8,5−3,5−8,6−3,6−8
……光合分波器、1−4,1−7,2−4,2−7,3−4,3−7,4−
4,4−7,5−4,5−7,6−4,6−7……単方向光増幅器、2
−9,3−9,4−9,5−9,6−9……光分波器、2−10,3−1
0,4−10,5−10,6−10……光結合器、6−1……本発明
による光増幅中継装置、6−11,6−12……光源、6−1
3,6−14……変調器、6−15……光合波器、6−16,6−1
7……偏光補償器、6−18,6−19……局発光源、6−20,
6−21……受信器。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional unidirectional optical transmission system, and FIGS. 2, 3, 4, 5, and 6 are block diagrams showing an embodiment of the present invention. . 1-1,1-2,1-5,1-6,2-1,2-2,2-5,2-6,2-11,3-
1,3−2,3−5,3−6,3−11,4−11,4−2,4−5,4−6,4−11,
5-1,5-2,5-5,5-6,5-11 ... optical signal, 1-3,1-8,2
-3,2-8,3-3,3-8,4-3,4-8,5-3,5-8,6-3,6-8
...... Optical multiplexer / demultiplexer, 1-4,1-7,2-4,2-7,3-4,3-7,4-
4,4-7,5-4,5-7,6-4,6-7 ... unidirectional optical amplifier, 2
-9,3-9,4-9,5-9,6-9 ... optical demultiplexer, 2-10,3-1
0,4-10,5-10,6-10 ... optical coupler, 6-1 ... optical amplification repeater according to the present invention, 6-11,6-12 ... light source, 6-1
3, 6-14: modulator, 6-15: optical multiplexer, 6-16, 6-1
7 ... Polarization compensator, 6-18, 6-19 ... Local light source, 6-20,
6-21 Receiver.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数対の第1の光伝送路の光信号を一対の
第2の光伝送路に伝達し該一対の第2の光伝送路の光信
号を前記複数対の第1の光伝送路に伝達するように接続
された一対の光合分波器と、前記一対の第2の光伝送路
にそれぞれ挿入されて互いに逆方向となる単方向の光信
号を増幅するための一対の単方向光増幅器と、該一対の
単方向光増幅器の一方の入力光又は出力光を他方の入力
又は出力に結合するために挿入された一対の光結合器と
を備えて、前記複数対の第1の光伝送路と前記一対の第
2の光伝送路に接続された多地点間での双方向光通信を
可能にするように構成された単方向光増幅器を用いた多
地点間光増幅中継装置。
An optical signal of a plurality of pairs of first optical transmission lines is transmitted to a pair of second optical transmission lines, and an optical signal of the pair of second optical transmission lines is transmitted to the plurality of pairs of first optical transmission lines. A pair of optical multiplexer / demultiplexers connected to be transmitted to the transmission line, and a pair of optical multiplexers / demultiplexers respectively inserted into the pair of second optical transmission lines and amplifying unidirectional optical signals which are opposite to each other. A direction optical amplifier, and a pair of optical couplers inserted to couple one input light or output light of one of the pair of unidirectional optical amplifiers to the other input or output. Multipoint optical amplification repeater using a unidirectional optical amplifier configured to enable bidirectional optical communication between multipoints connected to the pair of optical transmission lines and the pair of second optical transmission lines. .
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