JP3116348B2 - 光伝送システムの制御信号伝送方法とその装置 - Google Patents

光伝送システムの制御信号伝送方法とその装置

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JP3116348B2 JP10041908A JP4190898A JP3116348B2 JP 3116348 B2 JP3116348 B2 JP 3116348B2 JP 10041908 A JP10041908 A JP 10041908A JP 4190898 A JP4190898 A JP 4190898A JP 3116348 B2 JP3116348 B2 JP 3116348B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/516Details of coding or modulation
    • H04B10/532Polarisation modulation

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光直接増幅器を使用
した光多中継伝送システムに関し、特に光多中継伝送シ
ステムにおける制御信号伝送方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光直接増幅器を使用した光多中継
伝送システムにあっては、端局装置は、中継装置の各種
制御および監視を目的として、制御信号を中継装置に伝
送する必要があった。制御信号の伝送方法は、情報信号
により変調された光信号に更に制御信号により光強度変
調を行うことにより行われていた。図10〜図12に従
来の実施例を示す。図10は、端局装置の一例で、光源
(LD)1から出力されたレーザ光は情報信号に従って光
変調器4により変調され、更に制御信号発生回路5から
出力された制御信号に従って光強度変調器29により変
調される。光増幅器10は低下した光出力レベルを増幅
するために使用する。図11は、中継装置の一例で、中
継装置に入力された光信号は光直接増幅器(EDF)1
2により増幅され光分配器(CPL)15により分岐さ
れ、一方は出力信号として出力され、他方は光電気変換
器19に入力される。光電気変換器19から出力された
信号はバンドパスフィルタ(BPF)20を通過後、制
御回路21に入力される。図12に各部の光信号および
電気信号を示す。すなわち、端局装置においては、
(A)は光変調器4の変調された情報信号の光出力波
形、(B)は強度変調器駆動回路28の制御信号の出力
波形、(K)は光強度変調器29の光出力波形、中継装
置においては、(L)は光電気変換器19の出力波形、
(M)はBPF20からの制御信号の波形である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術は以下の
ような問題があった。図12に示すように制御信号を情
報信号に振幅変調するために制御信号の変調度を高くす
ると情報信号の劣化を引き起こす問題があった。
【0004】また、情報信号の劣化を押さえるために変
調度を低く設定する必要があり、中継装置で受信される
制御信号の振幅が小さく十分な制御信号の信号対雑音比
が得られないという問題があった。
【0005】本発明の目的は、光信号の偏光状態を制御
信号で変調し伝送することにより、伝送信号に特性劣化
を与えることなく、信号対雑音比の高い制御信号を伝送
する方法と装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光伝送システム
の制御信号伝送方法は、光伝送システムにおける制御信
号の伝送方法において、情報信号により変調された光信
号を制御信号で偏光変調し、偏光変調された偏光変調光
信号の偏光状態を前記制御信号と同期して変化させた変
調光信号により制御信号を伝送することを特徴とする。
【0007】また、本発明の光伝送システムの制御信号
受信方法は、光伝送システムにおける制御信号の伝送方
法において、情報信号により変調された光信号を制御信
号で偏光変調し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光
状態を前記制御信号と同期して変化させた変調光信号を
受信し、偏光子を経て前記偏光変調された制御信号を抽
出することを特徴とする。
【0008】更に、本発明の光伝送システムの制御信号
伝送装置は、変調された光信号に制御信号を多重する光
伝送システムにおける送信端局において、情報信号によ
り変調された複数の光信号を多重化する光結合器から出
力される光多重信号を制御信号で偏光変調する第1の偏
光変調器と、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態
を前記制御信号と同期して変化させ、変調光信号を送信
する第2の偏光変調器を有することを特徴とする。
【0009】また、変調された光信号に制御信号を多重
する光伝送システムにおける中継装置の受信部におい
て、受信された変調光信号を入力とし、偏光変調された
制御信号を抽出する偏光子を有し、光信号を電気信号に
変換し、バンドパスフィルタを通過し、制御信号を出力
するすることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光伝送システムの
制御信号伝送方法とその装置の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の光伝送システムの制御信号
伝送装置を適用する光多中継伝送システムの系統図、図
2は本発明の送信端局または中継装置の送信部における
制御信号伝送装置の構成を示すブロック図、図3は本発
明の受信端局または中継装置の受信部における制御信号
伝送装置の構成を示すブロック図である。
【0012】図1によれば、光伝送システムは端局10
0と端局200との間をn個の中継装置300から中継
装置600により構成されている。端局100は光送信
器101と光受信器102、端局200は光送信器20
1と光受信器202、中継装置300〜600はそれぞ
れ上り下りの中継器301と302〜中継器601と6
02により構成されている。
【0013】本発明の光伝送システムにおける1系統の
制御信号伝送装置は、例えば、端局100の光送信器1
01に図2の制御信号伝送装置が、中継装置300の中
継器301あるいは端局200の光受信器202に図3
の制御信号伝送装置が設置される。
【0014】図2において、端局100の光送信器10
1に設置される制御信号伝送装置は、光信号を出力する
光源(LD)1と、情報信号2に従い光信号を変調する
ための駆動信号を出力する光変調駆動回路3と、光信号
を駆動信号により変調する光変調器4と、制御信号を発
生する制御信号発生回路5と、出力された制御信号51
に従って変調されている光信号の偏光面を変調する偏光
変調器駆動回路6と、偏光変調器7と、さらに制御信号
51に同期した制御信号52により光信号の偏光面を変
調する変調変調器駆動回路8と、偏光変調器9と、偏光
変調器7と偏光変調器9により低下した光信号レベルを
増幅して出力する光増幅器10により構成されている。
【0015】図3において、中継装置300の中継器3
01あるいは端局200の光受信器202に設置される
制御信号伝送装置は、端局装置より送信された光信号を
増幅する光アイソレータ(ISO)11と光直接増幅器
(EDF)12と、増幅した光信号と励起光を結合する
光波長結合器(WDM)13と、励起LD16と、励起
LD駆動回路18と、光アイソレータ(ISO)14
と、光分岐器(CPL)15と、分岐された光信号を入
力とし偏光面に一致した制御信号の光成分だけを取り出
す偏光子17と、光信号を電気信号に変換する光電気変
換器19と、バンドパスフィルタ(BPF)20と、制
御信号を出力す制御回路21により構成されている。
【0016】光直接増幅器(EDF)12、例えばエル
ビュムドウプドファイバは入力された光信号を光波長結
合器(WDM)13を経由する励起光源(励起LD)1
6からの励起光により増幅する。
【0017】次に、本発明の光伝送システムの端局10
0の光送信器101に設置される制御信号伝送装置の動
作について、図2と4を使用して説明する。
【0018】光源(LD)1より出力された光信号は、
まず情報信号にしたがって光変調駆動回路3および光変
調器4により変調される。次に制御信号発生回路5より
出力された制御信号51に従って偏光変調器駆動回路6
および偏光変調器7により光信号の偏光面が変調され
る。さらに変調変調器駆動回路8および偏光変調器9に
より制御信号51に同期した周期の長い制御信号52で
光信号の偏光面が変調される。最後に各段の変調器によ
り低下した光信号レベルは光増幅器10により増幅され
て出力される。図4において、(A)は光信号が情報信
号により変調され出力される光変調器4の光出力波形で
ある。(B)は1つの制御命令で構成される制御信号を
s1、s2、s3のように3回送信した例を示している
制御信号出力51の波形である。(C)は制御信号s
1、s2、s3に同期して制御信号を3回出力している
制御信号出力52の波形である。(D)は偏光状態が制
御信号51に従って3回とも同じ偏光変調状態(a)に
変調されている偏光変調器7の光出力波形である。この
時光強度は変化していない。(E)は偏光状態が制御信
号52に従って偏光変調状態(b)がb1、b2、b3
と変化しながら変調されている偏光変調器9の光出力波
形である。
【0019】次に、本発明の光伝送システムの中継装置
300の中継器301あるいは端局200の光受信器2
02に設置される制御信号伝送装置の動作について、図
3と5を使用して説明する。
【0020】光直接増幅器(EDF)12を使用した中
継装置の一実施例で、端局装置より送信された光信号
は、光アイソレータ11、光直接増幅器(EDF)1
2、光波長分岐結合器(WDM)13、光アイソレータ
14、光分岐器(CPL)15を通過して出力される。
光直接増幅器12例えばエルビュムドウプドファイバ
は、入力された光信号を励起光源(励起LD)16から
の励起光により増幅する。光波長結合器(WDM)13
は光信号および励起光を結合する。光分岐器(CPL)
14により分岐された光信号は偏光子17に入力され、
制御信号より偏光変調された光信号の偏光子17の偏光
面に一致した光成分だけが取り出され、光電気変換器1
9により光信号を電気信号に変換して、バンドパスフィ
ルタ20を通過後、制御回路21に入力される。
【0021】図5において、(F)は端局装置より送信
された光信号は光分岐器14により分岐され、偏光状態
が伝送路で変化し、偏光変調状態c1、c2、c3のよ
うに出力される光分岐器14の出力波形である。c1は
偏光子17の偏光面と一致していない状態、c2は良く
一致した状態、c3はその中間状態となっていると仮定
する。伝送路中の光信号の偏光状態は、常にゆっくりと
変化しているため、時間的に見るとc1〜c3の状態は
常にゆっくりと変化していることになり、c1。「ゆっ
くり」とは制御信号の速度に対して速度が遅いことを意
味する。(G)は偏光状態c1では振幅が最小、c2で
は最大、c3では中間となる偏光子17の光出力波形で
ある。(H)は制御信号周波数成分以外の雑音成分を除
去した信号を出力したバンドパスフィルタ20の出力波
形である。このときの雑音成分としては、情報信号およ
び光増幅器の自然放出光雑音である。(J)はバンドパ
スフィルタ出力が最大となるd2のみ正常に受信し、そ
の他のd1、d3は振幅が小さいため正常に受信しない
制御回路21の出力波形である。
【0022】このように、中継装置の中継器301に設
置される制御信号伝送装置は、伝送路中の光信号の偏光
状態がゆっくりと変化することから、光信号の偏光状態
が偏光子の偏光面と一致しなくなり受信不能となる恐れ
がある。これを回避するために、偏光変調器8は、図4
の偏光状態(b)に示すように、制御信号ブロック毎に
偏光状態をb1、b2、b3と変化させ、偏光子17の
偏光面と一致した偏光状態を作る役割を持っている。
【0023】実際の実験では、偏光状態を約3回〜6回
変化させることによって、光信号の偏光面と偏光子の偏
光面を一致させることができる結果が出ている。
【0024】次に、本発明の他の実施例について、図面
を参照して説明する。
【0025】図6は他の光伝送システムに本発明の制御
信号伝送装置を適用する光多中継伝送システムの系統図
を示す。本光伝送システムは、光信号を伝送路の途中で
分岐し複数の端局に光信号を分岐する光分岐装置110
0を含む光伝送システムである。このような光分岐装置
1100を含む光伝送システムに本発明の制御信号伝送
装置を端局装置および中継装置に使用することは説明す
るまでもないことである。
【0026】図7は本発明の光伝送システムの送信端局
または中継装置の送信部における第1の他の実施例の制
御信号伝送装置の構成を示すブロック図である。
【0027】第1の他の実施例の制御信号伝送装置は、
光信号を出力する光源(LD)1と情報信号2に従い光
信号を変調するための駆動信号を出力する光変調駆動回
路3と光信号を駆動信号により変調する光変調器4を有
する光送信器31から光送信器3nのn個の光送信器
と、これらn個の光送信器を光波長多重する光結合器2
2と、制御信号を発生する制御信号発生回路5と、出力
された制御信号51に従って変調されている光信号の偏
光面を変調する偏光変調器駆動回路6と、偏光変調器7
と、さらに偏光変調器駆動回路8と、偏光変調器9と、
偏光変調器7と偏光変調器9により低下した光信号レベ
ルを増幅して出力する光増幅器10により構成されてい
る。
【0028】本制御信号伝送装置の複数の光送信器31
〜3nはそれぞれ異なった波長を持つ光源(LD)1よ
り出力された光信号をそれぞれの情報信号にしたがって
光変調駆動回路3および光変調器4により変調する。こ
れらn個の光送信器の光信号は、光結合器22により光
波長多重する。次に、制御信号発生回路5より出力され
た制御信号51に従って偏光変調器駆動回路6および偏
光変調器7により光信号の偏光面が変調される。さらに
変調変調器駆動回路8および偏光変調器9により制御信
号51に同期した周期の長い第2の制御信号52で光信
号の偏光面が変調される。最後に各段の変調器により低
下した光信号レベルは光増幅器10により増幅されて出
力される。
【0029】光送信器31から光送信器3nのn個の個
別に情報信号2により変調された光信号を光結合器22
により結合した光波長多重送信器22を有する制御信号
伝送装置である。n個の光信号を多重化した後に制御信
号により偏光変調を行う制御信号伝送方法である。
【0030】図8は本発明の光伝送システムの送信端局
または中継装置の送信部における第2の他の実施例の制
御信号伝送装置の構成を示すブロック図である。
【0031】本制御信号伝送装置は、光信号を出力する
光源(LD)1と情報信号2に従い光信号を変調するた
めの駆動信号を出力する光変調駆動回路3と光信号を駆
動信号により変調する光変調器4と制御信号を発生する
制御信号発生回路5と出力された制御信号51に従って
変調されている光信号の偏光面を変調する偏光変調器駆
動回路6と偏光変調器7とさらに制御信号51に同期し
た制御信号52により光信号の偏光面を変調する変調変
調器駆動回路8と偏光変調器9を有する光送信器41〜
光送信器4nと、n個の光信号を光波長多重する光結合
器23と、減衰した光信号を増幅する光増幅器10によ
り構成されている。
【0032】図9は図8に対応する第2の他の実施例の
制御信号伝送装置の構成を示すブロック図である。これ
は図8の端局装置に対応した中継装置である。本制御信
号伝送装置は、端局装置より送信された光信号を増幅す
る光アイソレータ(ISO)11と光直接増幅器(ED
F)12と、増幅した光信号と励起光を結合する光波長
結合器(WDM)13と、励起LD16と、励起LD駆
動回路18と、光アイソレータ(ISO)14と、光分
岐器(CPL)15と、分岐された光信号を入力とし偏
光面に一致した制御信号のn個の光成分だけを取り出す
偏光子17と、n個の光信号を入力とする光電気変換回
路25と、個々の出力に対応するn個のバンドパスフィ
ルタ20、26と、個々の制御信号を出力するn個の制
御回路21、27により構成されている。
【0033】また、この他にも受信側の端局装置に中継
装置と同じ構成の制御信号受信回路を配置した場合にも
適用でき、端局間の制御信号伝送も可能である。
【0034】本発明における制御信号の変調方式として
は、振幅変調の他に、周波数変調、位相変調等を使用し
た制御信号伝送方式にも適用可能であり、特に変調方式
を限定するものではない。
【0035】本発明の光伝送システムの制御信号伝送方
法とその装置は、光信号の強度変動を伴わないことから
情報信号の特性劣化を起こさない。さらに中継装置では
従来に比較して偏光子のみの追加で高い信号対雑音比の
制御信号を復調することが可能となる。
【0036】
【発明の効果】第1の効果は、情報信号の特性劣化無し
に制御信号を情報信号に重畳して伝送できることであ
る。これは光信号の偏光状態を制御信号により変調して
いることから、光信号の強度を変化させないためであ
る。
【0037】第2の効果は、中継装置において、従来回
路に偏光子のみを追加した簡単な回路によって、高い信
号対雑音比の制御信号の受信が可能であることである。
これは、第2の偏光変調器により光信号の偏光変調状態
を偏光子の偏光面と一致させ、制御信号の出力振幅を最
大となるように制御することによる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光伝送システムの制御信号伝送装置を
適用する光多中継伝送システムの系統図である。
【図2】本発明の光伝送システムの送信端局または中継
装置の送信部における制御信号伝送装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図3】本発明の光伝送システムの受信端局または中継
装置の受信部における制御信号伝送装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図4】図2における動作を説明するための各部の波形
を示す図である。
【図5】図3における動作を説明するための各部の波形
を示す図である。
【図6】本発明の光伝送システムの制御信号伝送装置を
適用する他の光多中継伝送システムの系統図である。
【図7】本発明の光伝送システムの送信端局または中継
装置の送信部における第1の他の実施例の制御信号伝送
装置の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の光伝送システムの送信端局または中継
装置の送信部における第2の他の実施例の制御信号伝送
装置の構成を示すブロック図である。
【図9】図8に対応する第2の他の実施例の制御信号伝
送装置の構成を示すブロック図である。
【図10】従来の光伝送システムの端局または中継装置
の送信部における制御信号伝送装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図11】従来の光伝送システムの端局または中継装置
の受信部における制御信号伝送装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図12】従来の光伝送システムの端局または中継装置
の動作を説明するための各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
1 光源(LD) 2 送信信号 3 光変調器駆動回路 4 光変調器 5 制御信号発生回路 6、8 偏光変調器駆動回路 7、9 偏光変調器 10 光増幅器 11、14 光アイソレータ(ISO) 12 光直接増幅器(EDF) 13 光波長結合器(WDM) 15 光分岐器(CPL) 16 励起LD 17 偏光子 18 励起LD駆動回路 19、25 光電気変換回路 20、26 バンドパスフィルタ 21、27 制御回路 22、23 光結合器 31、3n、41、4n 光送信器 51、52 制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/16 10/17

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光伝送システムにおける制御信号の伝送
    方法において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制
    御信号と同期して変化させた変調光信号により制御信号
    を伝送することを特徴とする光伝送システムの制御信号
    伝送方法。
  2. 【請求項2】 光伝送システムにおける制御信号の伝送
    方法において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制
    御信号と同期して変化させた変調光信号を受信し、偏光
    子を経て前記偏光変調された制御信号を抽出することを
    特徴とする光伝送システムの制御信号受信方法。
  3. 【請求項3】 光伝送システムにおける制御信号の伝送
    方法において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制
    御信号と同期して変化させた変調光信号により制御信号
    を送信するステップと、 前記変調光信号を受信し、受信された変調光信号を偏光
    子に入力し、偏光子により偏光変調された制御信号を抽
    出し、光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィルタ
    を通過し、制御信号を出力するステップを有することを
    特徴とする光伝送システムの制御信号伝送方法。
  4. 【請求項4】 光伝送システムにおける制御信号の伝送
    装置において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    する第1の偏光変調器と、 偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制御信
    号と同期して変化させ、変調光信号を送信する第2の偏
    光変調器と、 受信された変調光信号を入力とし、偏光変調された制御
    信号を抽出する偏光子を有することを特徴とする光伝送
    システムの制御信号伝送装置。
  5. 【請求項5】 変調された光信号に制御信号を多重する
    光伝送システムにおける送信端局において、 情報信号により変調された複数の光信号を多重化する光
    結合器から出力される光多重信号を制御信号で偏光変調
    する第1の偏光変調器と、 偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制御信
    号と同期して変化させ、変調光信号を送信する第2の偏
    光変調器を有することを特徴とする光伝送システムの送
    信端局における制御信号伝送装置。
  6. 【請求項6】 変調された光信号に制御信号を多重する
    光伝送システムにおける受信端局において、情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制
    御信号と同期して変化させた 変調光信号を入力とし、偏
    光変調された制御信号を抽出する偏光子を有し、光信号
    を電気信号に変換し、バンドパスフィルタを通過し、制
    御信号を出力することを特徴とする光伝送システムの受
    信端局における制御信号伝送装置。
  7. 【請求項7】 変調された光信号に制御信号を多重する
    光伝送システムにおける送信端局において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    する第1の偏光変調器と、偏光変調された偏光変調光信
    号の偏光状態を前記制御信号と同期して変化させ、変調
    光信号を送信する第2の偏光変調器とを有する複数の光
    送信器を多重化する光結合器を有することを特徴とする
    光伝送システムの送信端局における制御信号伝送装置。
  8. 【請求項8】 変調された光信号に制御信号を多重する
    光伝送システムにおける受信端局において、情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    し、偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制
    御信号と同期して変化させ 変調多重化された変調光信号
    を入力とし、偏光変調された制御信号を抽出する偏光子
    を有し、光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィル
    タを通過し、複数の制御信号を出力することを特徴とす
    る光伝送システムの受信端局における制御信号伝送装
    置。
  9. 【請求項9】 変調された光信号に制御信号を多重する
    光伝送システムにおける中継装置おいて、 情報信号により変調された複数の光信号を多重化する光
    結合器から出力される光多重信号を制御信号で偏光変調
    する第1の偏光変調器と、 偏光変調された偏光変調光信号の偏光状態を前記制御信
    号と同期して変化させ、変調光信号を送信する第2の偏
    光変調器を有する送信部と、 受信された変調光信号を入力とし、偏光変調された制御
    信号を抽出する偏光子を有し、光信号を電気信号に変換
    し、バンドパスフィルタを通過し、制御信号を出力する
    受信部を有することを特徴とする光伝送システムの中継
    装置における制御信号伝送装置。
  10. 【請求項10】 変調された光信号に制御信号を多重す
    る光伝送システムにおける中継装置において、 情報信号により変調された光信号を制御信号で偏光変調
    する第1の偏光変調器と、偏光変調された偏光変調光信
    号の偏光状態を前記制御信号と同期して変化させ、変調
    光信号を送信する第2の偏光変調器とを有する複数の光
    送信器を多重化する光結合器を有する送信部と、 変調多重化された光信号を受信し、受信された変調光信
    号を入力とし、偏光変調された制御信号を抽出する偏光
    子を有し、光信号を電気信号に変換し、バンドパスフィ
    ルタを通過し、複数の制御信号を出力する受信部を有す
    ることを特徴とする光伝送システムの中継装置における
    制御信号伝送装置。
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