JP3678966B2 - 光波長多重伝送方法および光波長多重伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号を伝送する光通信システムに関し、特に、光伝送システムにおいて、波長数の増減や、光中継器出力変化等による、光ファイバ内信号電力の変化があっても、光ファイバ非線形性の影響の変化による伝送特性の劣化を回避することが可能で、簡潔な構成で実現することができる光波長多重伝送システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光通信では、信号伝送距離を増加させるためには、伝送路の損失を補償するように信号電力を増加する必要があるが、光伝送路として一般的に用いられる光ファイバは、その中を伝搬する光信号電力および伝送距離の増加とともにその非線形性が顕著となることが知られている。
【０００３】
特に光増幅器を中継器として用いる光増幅中継伝送システムは信号速度、信号波長多重数によらず中継伝送することを可能とする特徴がある一方で、信号を再生中継するシステムに比べ、このファイバ非線形性の影響を強く受け、結果としてシステムの伝送容量、あるいは伝送距離が制限されることが知られている。
【０００４】
この光ファイバ非線形性は主に以下に述べるような現象を引き起こすことが一般的に知られている。すなわち、光強度変化に応じた信号光自身の位相変化をもたらす自己位相変調、異なる波長の信号光間あるいは信号光と雑音光間の相互作用を起こす四光波混合、および相互位相変調である（例えば、文献G.P.Agrawal
著，Nonlinear Fiber Optics,Academic Press 発行、参照）。
【０００５】
自己位相変調効果は信号光自身のスペクトルを拡大するため、結果として光ファイバの波長分散による信号光波形劣化を増大させる。一方、四光波混合および相互位相変調は異なる波長の信号光間あるいは信号光と雑音光間に相互作用を引き起こし、信号光間の漏話および波形劣化をもたらす。
【０００６】
その大きさは各信号光電力、信号光間の波長間隔、ファイバ分散値等に依存する。図９は従来の光波長多重伝送システムについて説明する図であって、（ａ）は光波長多重伝送システムの一般的構成を示す。本構成において、光波長多重送信装置５１から（ｂ）に示すような波長多重光信号（簡単のため４波としている）が送出される。
【０００７】
そして、光ファイバ伝送路５３、光増幅器５２を中継器として用い、光波長多重受信装置５５まで伝送され、また、伝送路途中で波長挿入分岐装置５４で波長単位での挿入、分岐が行われる場合を示している。
【０００８】
図１０は、従来の光波長多重伝送システムについて詳細に説明する図であって、数字符号５６は光波長多重送信装置の構成を、５７は光波長多重受信装置の構成を示している。
【０００９】
光波長多重送信装置５６は、各信号チャネルに対応する光を発生する光源６１、各信号チヤネルに対応する電気信号を発生する電気信号源６２、この電気信号源から信号波形を作り出す波形発生器６３、及び、この波形発生器出力に対応する波形の光信号を作り出す光変調器６４、各信号チャネル間の光電力レベルを調整す光減衰器６５とからなる。これら各信号チャネルの信号光は、光合波器６６で波長多重され、光ファイバ伝送路６７へ出力される。
【００１０】
光波長多重受信装置５７では、光ファイバ伝送路６７を通って伝送された波長多重信号を光分波器６８で各信号チヤネルに分離する。さらに光増幅器が発生する自然放出光雑音を減衰させたり、あるいは隣接する波長の信号光を抑圧するための光フィルタ６９、累積した光ファイバ波長分散を補償する分散補償器７１、光信号を電気信号に変換する受光器７２、電気段で電気信号を通過させ、雑音を低減させる電気ベースバンドフィルタ７３、電気信号を識別する識別再生器７４から構成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の光波長多重伝送システムでは、光中継器として一般に用いられる光増幅器の出力は、信号速度、信号波形、信号波長数等に関わらず、平均での全出力が一定となるように制御される場合が一般的である。一方、波長多重光伝送システムでは、その信号波長数が光波長多重送信装置における何らかの障害により減少したり、または、信号チヤネルの増設により増加する可能性を有していた。
【００１２】
また、中継伝送の途中における波長単位での信号の分岐や、挿入により、光ファイバ中を伝搬する波長数が増加あるいは減少することが考えられる。光増幅器出力が一定の場合には、このような信号波長数の増減に伴い、図９（ｃ）に示すように光ファイバ中の各チヤネル信号電力が変化することになる。このとき、光ファイバ非線形性の影響が無視できない場合には、初期設定波長に対し各構成要素のパラメータが最適化されていても波長数の増減時には伝送特性の劣化を引き起こす。
【００１３】
そのため、従来は波長数の増減を光増幅中継器内で検出し、光増幅器の出力を信号波長数に応じて変更する等の手段が必要であった。しかしながら、この方法では光増幅中継器内に波長数の検出、及び光出力変更手段が必要になるため、光増幅器の構成が複雑になり、特に実装スペースに余裕の無い海底光中継器等には適用が困難であるという問題があった。
【００１４】
さらに、光中継器出力制御の異常、あるいは、光ファイバの経時損失増を補償するために、光増幅中継器の光出力を故意に増大させる場合等には、波長数の増減がなくとも、一波長当たりの光ファイバ内信号電力が変化するので、これが伝送劣化を引き起こすことが考えられる。
【００１５】
本発明は、波長多重光ファイバ伝送システムにおいて、波長数の増減、光中継器出力変化等があっても、光ファイバ内の信号チャネルあたり信号光電力の変化に起因する光ファイバ非線形性の影響の変化に伴う伝送特性の劣化を回避することが可能で、システムの伝送容量、伝送距離の制限を解決することができると共に、簡潔な構成で実現することが可能な光波長多重伝送システムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段により解決される。すなわち、請求項１の発明は、光ファイバ伝送路の送信側において、光信号波長を変化させる手段を有し、光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出し、且つ光ファイバ伝送路の受信側において検出した光波長多重数を対向回線により前記送信側に通知して、通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、前記光信号波長を変化させる手段が、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、光ファイバ伝送路の受信側に、光波長多重数を検出する手段を設け、光ファイバ伝送路の送信側に、光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出する手段と、前記受信側で検出し対向回線により通知された波長数の増減、送信側で検出する波長数の増減及び送信側で検出する光中継器出力変化による光ファイバ内の光信号出力電力の変化に応じて、送信信号波長間隔を変化させる手段と、を設け、該変化させる手段は、通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送システムである。
【００１８】
本発明は、上述のように構成したものであって、光波長多重伝送システムにおいて、波長数の増減に応じて、送信信号光間波長間隔等の送信装置内のパラメータをそれぞれの波長数の状態に対して最適な値になるように変化させて、伝送特性劣化が十分小さくなるようにすることを最も主要な特徴としている。
【００１９】
そして、前記請求項１の発明は、手動操作によっても、光波長多重数を検出して、その増減により、上記各種パラメータを変化させることが可能であることを特徴とし、請求項２の発明は、光波長多重数を自動的に検出して、その増減により、上記各種パラメータを自動的に変化させるように構成したことを特徴としている。
【００２０】
本発明の光伝送システムでは、中継伝送機能は、従来の光増幅中継器および光ファイバ伝送路により実現することができる。また、光送受信側の基本的な機能は従来どおりの光送受信器により実現することができる。そして、本発明により、波長数の増減による光ファイバ非線形性に起因する伝送特性劣化を大幅に緩和することが可能となり、システムの容量増加、伝送距離の増大ができるという作用効果を奏する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について説明する。ここでは、最も一般的に想定される具体例として、光ファイバ内信号電力変化の要因となる光波長数の増減が生じた場合を検出して、その結果に応じて伝送特性の補償を行う例について説明する。
【００２２】
図１は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の構成の一例を示している。同図において、先に、図９に基づいて説明した場合と同様に、光波長多重送信装置は波長多重信号を発生し、これらは光ファイバ伝送路と、その損失による減衰を補償するための光増幅器の繰り返しによって伝送された後、光波長多重受信装置に到達するものとする。
【００２３】
ここでは、理解を容易にするため、４波長多重の場合について記述しているが、４波以上の場合についても同様である。また、λ１〜λ４の波長を有する光信号の転送路を、それぞれチャネル１〜４として説明している。光波長多重受信装置に到達した波長多重信号は、光分波器１および光フィルタ２により、各信号チャネルに分離される。
【００２４】
ここで、各信号チャネル光電力の一部を光カップラ３により分岐し、受光器４で検出する。信号処理回路１２は、受光器４からの信号により、それぞれの信号チャネルにおける信号光の有無によって、現状の波長多重数を検出する。本発明に係る波長多重数の検出方法は、本図に示したものに限るものではなく、従来から知られている他の方法を用いても良いことは、言うまでもない。
【００２５】
また、数字符号５は光減衰器、６は１：Ｎスイッチ、７は分散補償器、８はＮ：１スイッチ、９は受光器、１０は電気ベースバンドフィルタ、１１は識別再生器を表している。前述したように、ファイバ非線形効果は信号自身にその信号光電力に比例した位相変調、すなわちチャーピングをもたらすため、受信装置内の分散補償値は信号光電力の大きさに応じて最適値が変化する。
【００２６】
そのため、図１では、その時の波長多重数に応じて信号チャネル１に対して最適な値をもつ分散補償器を選択するようにスイッチ制御を行う場合を示している。ここでは、図が繁雑になることを避けるために信号チャネル１（光フィルタλ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても全く同様な構成を採るものであることはいうまでもない。
【００２７】
また、一般に、ファイバ非線形効果は信号光電力に比例して信号自身の光スペクトル帯域を拡大することが知られている。すなわち、受信装置内の光フィルタも波長多重数変化に伴う信号光電力の変化に応じて最適値が変化するため、図１と全く同様の構成で光フイルタ形状あるいは帯域を可変にする構成、あるいは光フィルタと分散補償器の両者を同時に可変とする構成が有効となることは容易に類推できる。
【００２８】
さらに、ファイバ非線形効果は波長分散と相まって伝送中の信号波形を変形させることもよく知られており、これに対しては、図１と同様の構成で、波長多重数の変化に応じた電気ベースバンドフイルタ形状、帯域の変更を行うことが有効である。
【００２９】
図２は、本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の構成の一例を示している。先に説明した図１と同じ部分は同一の数字符号で示しており、１３は光カップラ／光スイッチを表していいる。同図において、波長多重数を検出する部分の構成は、先に説明した図１に示す例と全く同様であるから説明を省略する。
【００３０】
本例では同じ値の分散補償器７ｄを複数従属接続し、各分散補償器間に配置された光カップラあるいは１：２光スイッチからの信号をＮ：１スイッチ８で切り替えることにより、分散補償値の変更を可能としている。この構成の場合には、分散補償器の種類が一種類で済み、Ｎ：ｌスイッチも一個で済むという特徴を有している。また、この構成は、光フイルタ帯域、電気ベースバンド帯域変更等の場合にも適用できる。
【００３１】
図３は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の構成の一例を示している。同図において、数字符号３は光カップラ、４は受光器、５は光減衰器、６は１：Ｎスイッチ、８はＮ：１スイッチ、１２は信号処理回路、１４は光合波器、１５は光変調器、１６は光源、１７は電気信号源、１８は波形発生器を表している。
【００３２】
本例では、光波長多重送信装置において各光信号は光合波器１４により、波長多重され、光伝送路へ送出される。ここで、合波前の各信号チャネル光電力の一部を光カップラ３により分岐し、受光器４で検出する。信号処理回路１２は受光器４からの信号により、それぞれの信号チャネルにおける信号光の有無に従って現状の波長多重数を検出する。
【００３３】
上述したように、ファイバ非線形効果は信号光電力の大きさに依存するため、送信信号波形あるいはデューテイ比は波長多重数変化に伴う各信号チャネルあたりの信号光電力に応じて最適値が変化する。そのため、その時の波長多重数において、信号チャネル１に対して最適な値になるような送信信号波形を選択するようにスイッチ制御を行う。ここでは、図面が繁雑になることを避けるため、信号チャネル１（光フィルタλ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても同様であることはいうまでもない。
【００３４】
図４は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の構成の一例を示している。同図において、数字符号１９は短パルス波形発生器、２０は電気フィルタを表している。この例の場合も、波長多重数を検出する部分は、先に説明した図３に示す例と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
本例では、電気信号源１７に応じた十分幅の狭い短パルスを発生する短パルス発生器１９の出力を電気フィルタ２０を通過させ、この電気フィルタ帯域を信号処理回路１２の制御により変更することにより信号波形あるいはデューティ比を変化させる構成になっている。本例でも、図面が繁雑になることを避けるため、信号チャネル１（光源λ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても同様であることはいうまでもない。
【００３６】
図５は本発明の実施の形態の例を説明するための光信号を示す図である。図６は本発明の実施の形態の例を示す図であって、数字符号２１は光スイッチを示しており、その他は、先に説明した他の図と同様である。本例では図５（ａ）に示すように波長間隔Δλで等間隔で並んだ４波長多重伝送時を例に採る。このとき、信号チャネル番号３と４が何らかの障害により欠落し、（ｂ）の様な状態になると、信号チャネル番号１と２の信号電力は２倍になりファイバ非線形性の影響を強く受けることになる。
【００３７】
一般に、光ファイバ非線形性による信号光間相互作用の大きさは波長間隔とともに減少するので、例えば、図６の構成により信号チャネル２の信号を波長λ２の光源から、波長λ４の光源に切り替えることにより、図５（ｃ）に示すように波長間隔を３倍にして伝送することが可能となる。
【００３８】
ここでは理解を容易にするため、光源数を４として、既存の４つの光源を使用する構成を示しているが、信号チャネル番号３と４の障害が、光源それ自身による場合は、予め別に用意してある信号チャネル番号４と同じ波長の光源に切り替えるようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図７は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を説明するための光信号を示す図である。図８は本発明の実施の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図であって、数字符号２２は可変光減衰器を表しており、その他は、先に説明した他の図と同様である。本例では図７（ａ）に示すように等波長間隔で並んだ４波長多重光信号光間に、中継伝送系の光透過特性を補償するためのプリエンファシスと呼ばれる電力差ΔＰをもたらして伝送する場合を例に取る。
【００４０】
この様な場合に例えば、信号チャネル番号２と４が何らかの障害により欠落した場合には、信号チャネル番号１と３のみ伝送されることになるが、一般に光増幅器の応答特性は入力信号状態に依存するため、（ａ）のような電力差ΔＰが最適とはいえなくなり、伝送特性劣化が生ずる可能性がある。
【００４１】
そこで例えば、図８のような構成により波長数の変化に応じて可変光減衰器２２の減衰量を変化させ、各信号チャネル間の信号電力差を適宜波長数に対して最適な値（図７（ｂ）ではΔＰ´）に変更することによって上記伝送特性劣化を回避することが可能となる。
【００４２】
上記図３、図４、図７、図８で説明した例及び本発明の実施の形態（図５及び図６で説明した例）では送信装置内で波長多重数を検出する場合を示したが、中継伝送中の波長分岐、挿入の場合、送信装置内で波長多重数を検出することは、必ずしも得策とは言えない。このようなときは、先に説明した図１のような構成により、受信装置側で波長多重数を検出し、対向回線を使用して送信装置に波長多重数を通知するような構成を採ればよい。
【００４３】
以上の説明では、変更する値が３種類の場合についてのみ説明したが、それ以上の場合も全く同様であることはいうまでもない。また、各図ともハードウエアのブロック構成を示して説明しているが、これらの説明は、請求項１の光波長多重伝送の方法の説明が包含される内容となっているので、重複を避けるため、敢えて、請求項１に対応するものとする実施の形態の例については説明を省略した。
【００４４】
また、以上の説明では、最も一般的に想定される具体例として、光ファイバ内信号電力変化の要因として、光波長数の増減が生じた場合の伝送特性の補償を行う構成について説明しているが、本発明は、光波長数の増減に起因する光ファイバ内信号電力の変化が生じた場合に限られるものではない。
【００４５】
本発明は、光中継器出力制御の異常、あるいは、光ファイバの経時損失増を補償するために、光増幅中継器の光出力を故意に増大させる場合等、波長数の増減がなくとも、一波長当たりの光ファイバ内信号電力が変化した場合にこれを検出して伝送特性を補償する構成を採り得るものである。
【００４６】
一般に、光中継器の光出力レベルは、端局装置からの監視制御信号伝送、あるいは光タイムドメインリフレクトメトリ装置等によって容易に検出できることが知られているので、以上の説明では、説明が繁雑になることを避けるため、敢えて、光中継器の光出力レベルを検出する手段については説明を省略した。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光波長多重伝送方法および、光波長多重伝送システムは、基本的な光送受信および中継伝送機能を、従来どおりの光送受信装置、光ファイバ伝送路、および光増幅中継器により行い、この光送信装置内のパラメータを波長多重数に応じて変更することにより、実現している。
【００４８】
従って、従来の光増幅中継器の構成を変更することなく波長多重数変化時の信号劣化を防ぐことが出来るシステムを構築できる利点がある。さらに、本発明により、光ファイバの非線形性に起因する伝送特性劣化を大幅に緩和することが可能となるから、従来の光伝送システムの容量の増加、伝送距離の増大を図ることができる。また、システムの信頼性向上と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の例を示す図である。
【図２】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の例を示す図である。
【図３】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図４】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態の例を説明するための光信号を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態の例を示す図である。
【図７】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を説明するための光信号を示す図である。
【図８】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図９】 従来の光波長多重伝送システムについて説明する図である。
【図１０】 従来の光波長多重伝送システムについて詳細に説明する図である。
【符号の説明】
１ 光分波器
２ 光フィルタ
３ 光カップラ
４ 受光器
５ 光減衰器
６ １：Ｎスイッチ
７ 分散補償器
８ Ｎ：１スイッチ
９ 受光器
１０ 電気ベースバンドフィルタ
１１ 識別再生器
１２ 信号処理回路
１３ 光カップラ／光スイッチ
１４ 光合波器
１５ 光変調器
１６ 光源
１７ 電気信号源
１８ 波形発生器
１９ 短パルス波形発生器
２０ 電気フィルタ
２１ 光スイッチ
２２ 可変光減衰器
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号を伝送する光通信システムに関し、特に、光伝送システムにおいて、波長数の増減や、光中継器出力変化等による、光ファイバ内信号電力の変化があっても、光ファイバ非線形性の影響の変化による伝送特性の劣化を回避することが可能で、簡潔な構成で実現することができる光波長多重伝送システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光通信では、信号伝送距離を増加させるためには、伝送路の損失を補償するように信号電力を増加する必要があるが、光伝送路として一般的に用いられる光ファイバは、その中を伝搬する光信号電力および伝送距離の増加とともにその非線形性が顕著となることが知られている。
【０００３】
特に光増幅器を中継器として用いる光増幅中継伝送システムは信号速度、信号波長多重数によらず中継伝送することを可能とする特徴がある一方で、信号を再生中継するシステムに比べ、このファイバ非線形性の影響を強く受け、結果としてシステムの伝送容量、あるいは伝送距離が制限されることが知られている。
【０００４】
この光ファイバ非線形性は主に以下に述べるような現象を引き起こすことが一般的に知られている。すなわち、光強度変化に応じた信号光自身の位相変化をもたらす自己位相変調、異なる波長の信号光間あるいは信号光と雑音光間の相互作用を起こす四光波混合、および相互位相変調である（例えば、文献G.P.Agrawal
著，Nonlinear Fiber Optics,Academic Press 発行、参照）。
【０００５】
自己位相変調効果は信号光自身のスペクトルを拡大するため、結果として光ファイバの波長分散による信号光波形劣化を増大させる。一方、四光波混合および相互位相変調は異なる波長の信号光間あるいは信号光と雑音光間に相互作用を引き起こし、信号光間の漏話および波形劣化をもたらす。
【０００６】
その大きさは各信号光電力、信号光間の波長間隔、ファイバ分散値等に依存する。図９は従来の光波長多重伝送システムについて説明する図であって、（ａ）は光波長多重伝送システムの一般的構成を示す。本構成において、光波長多重送信装置５１から（ｂ）に示すような波長多重光信号（簡単のため４波としている）が送出される。
【０００７】
そして、光ファイバ伝送路５３、光増幅器５２を中継器として用い、光波長多重受信装置５５まで伝送され、また、伝送路途中で波長挿入分岐装置５４で波長単位での挿入、分岐が行われる場合を示している。
【０００８】
図１０は、従来の光波長多重伝送システムについて詳細に説明する図であって、数字符号５６は光波長多重送信装置の構成を、５７は光波長多重受信装置の構成を示している。
【０００９】
光波長多重送信装置５６は、各信号チャネルに対応する光を発生する光源６１、各信号チヤネルに対応する電気信号を発生する電気信号源６２、この電気信号源から信号波形を作り出す波形発生器６３、及び、この波形発生器出力に対応する波形の光信号を作り出す光変調器６４、各信号チャネル間の光電力レベルを調整す光減衰器６５とからなる。これら各信号チャネルの信号光は、光合波器６６で波長多重され、光ファイバ伝送路６７へ出力される。
【００１０】
光波長多重受信装置５７では、光ファイバ伝送路６７を通って伝送された波長多重信号を光分波器６８で各信号チヤネルに分離する。さらに光増幅器が発生する自然放出光雑音を減衰させたり、あるいは隣接する波長の信号光を抑圧するための光フィルタ６９、累積した光ファイバ波長分散を補償する分散補償器７１、光信号を電気信号に変換する受光器７２、電気段で電気信号を通過させ、雑音を低減させる電気ベースバンドフィルタ７３、電気信号を識別する識別再生器７４から構成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の光波長多重伝送システムでは、光中継器として一般に用いられる光増幅器の出力は、信号速度、信号波形、信号波長数等に関わらず、平均での全出力が一定となるように制御される場合が一般的である。一方、波長多重光伝送システムでは、その信号波長数が光波長多重送信装置における何らかの障害により減少したり、または、信号チヤネルの増設により増加する可能性を有していた。
【００１２】
また、中継伝送の途中における波長単位での信号の分岐や、挿入により、光ファイバ中を伝搬する波長数が増加あるいは減少することが考えられる。光増幅器出力が一定の場合には、このような信号波長数の増減に伴い、図９（ｃ）に示すように光ファイバ中の各チヤネル信号電力が変化することになる。このとき、光ファイバ非線形性の影響が無視できない場合には、初期設定波長に対し各構成要素のパラメータが最適化されていても波長数の増減時には伝送特性の劣化を引き起こす。
【００１３】
そのため、従来は波長数の増減を光増幅中継器内で検出し、光増幅器の出力を信号波長数に応じて変更する等の手段が必要であった。しかしながら、この方法では光増幅中継器内に波長数の検出、及び光出力変更手段が必要になるため、光増幅器の構成が複雑になり、特に実装スペースに余裕の無い海底光中継器等には適用が困難であるという問題があった。
【００１４】
さらに、光中継器出力制御の異常、あるいは、光ファイバの経時損失増を補償するために、光増幅中継器の光出力を故意に増大させる場合等には、波長数の増減がなくとも、一波長当たりの光ファイバ内信号電力が変化するので、これが伝送劣化を引き起こすことが考えられる。
【００１５】
本発明は、波長多重光ファイバ伝送システムにおいて、波長数の増減、光中継器出力変化等があっても、光ファイバ内の信号チャネルあたり信号光電力の変化に起因する光ファイバ非線形性の影響の変化に伴う伝送特性の劣化を回避することが可能で、システムの伝送容量、伝送距離の制限を解決することができると共に、簡潔な構成で実現することが可能な光波長多重伝送システムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段により解決される。すなわち、請求項１の発明は、光ファイバ伝送路の送信側において、光信号波長を変化させる手段を有し、光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出し、且つ光ファイバ伝送路の受信側において検出した光波長多重数を対向回線により前記送信側に通知して、通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、前記光信号波長を変化させる手段が、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、光ファイバ伝送路の受信側に、光波長多重数を検出する手段を設け、光ファイバ伝送路の送信側に、光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出する手段と、前記受信側で検出し対向回線により通知された波長数の増減、送信側で検出する波長数の増減及び送信側で検出する光中継器出力変化による光ファイバ内の光信号出力電力の変化に応じて、送信信号波長間隔を変化させる手段と、を設け、該変化させる手段は、通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送システムである。
【００１８】
本発明は、上述のように構成したものであって、光波長多重伝送システムにおいて、波長数の増減に応じて、送信信号光間波長間隔等の送信装置内のパラメータをそれぞれの波長数の状態に対して最適な値になるように変化させて、伝送特性劣化が十分小さくなるようにすることを最も主要な特徴としている。
【００１９】
そして、前記請求項１の発明は、手動操作によっても、光波長多重数を検出して、その増減により、上記各種パラメータを変化させることが可能であることを特徴とし、請求項２の発明は、光波長多重数を自動的に検出して、その増減により、上記各種パラメータを自動的に変化させるように構成したことを特徴としている。
【００２０】
本発明の光伝送システムでは、中継伝送機能は、従来の光増幅中継器および光ファイバ伝送路により実現することができる。また、光送受信側の基本的な機能は従来どおりの光送受信器により実現することができる。そして、本発明により、波長数の増減による光ファイバ非線形性に起因する伝送特性劣化を大幅に緩和することが可能となり、システムの容量増加、伝送距離の増大ができるという作用効果を奏する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について説明する。ここでは、最も一般的に想定される具体例として、光ファイバ内信号電力変化の要因となる光波長数の増減が生じた場合を検出して、その結果に応じて伝送特性の補償を行う例について説明する。
【００２２】
図１は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の構成の一例を示している。同図において、先に、図９に基づいて説明した場合と同様に、光波長多重送信装置は波長多重信号を発生し、これらは光ファイバ伝送路と、その損失による減衰を補償するための光増幅器の繰り返しによって伝送された後、光波長多重受信装置に到達するものとする。
【００２３】
ここでは、理解を容易にするため、４波長多重の場合について記述しているが、４波以上の場合についても同様である。また、λ１〜λ４の波長を有する光信号の転送路を、それぞれチャネル１〜４として説明している。光波長多重受信装置に到達した波長多重信号は、光分波器１および光フィルタ２により、各信号チャネルに分離される。
【００２４】
ここで、各信号チャネル光電力の一部を光カップラ３により分岐し、受光器４で検出する。信号処理回路１２は、受光器４からの信号により、それぞれの信号チャネルにおける信号光の有無によって、現状の波長多重数を検出する。本発明に係る波長多重数の検出方法は、本図に示したものに限るものではなく、従来から知られている他の方法を用いても良いことは、言うまでもない。
【００２５】
また、数字符号５は光減衰器、６は１：Ｎスイッチ、７は分散補償器、８はＮ：１スイッチ、９は受光器、１０は電気ベースバンドフィルタ、１１は識別再生器を表している。前述したように、ファイバ非線形効果は信号自身にその信号光電力に比例した位相変調、すなわちチャーピングをもたらすため、受信装置内の分散補償値は信号光電力の大きさに応じて最適値が変化する。
【００２６】
そのため、図１では、その時の波長多重数に応じて信号チャネル１に対して最適な値をもつ分散補償器を選択するようにスイッチ制御を行う場合を示している。ここでは、図が繁雑になることを避けるために信号チャネル１（光フィルタλ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても全く同様な構成を採るものであることはいうまでもない。
【００２７】
また、一般に、ファイバ非線形効果は信号光電力に比例して信号自身の光スペクトル帯域を拡大することが知られている。すなわち、受信装置内の光フィルタも波長多重数変化に伴う信号光電力の変化に応じて最適値が変化するため、図１と全く同様の構成で光フイルタ形状あるいは帯域を可変にする構成、あるいは光フィルタと分散補償器の両者を同時に可変とする構成が有効となることは容易に類推できる。
【００２８】
さらに、ファイバ非線形効果は波長分散と相まって伝送中の信号波形を変形させることもよく知られており、これに対しては、図１と同様の構成で、波長多重数の変化に応じた電気ベースバンドフイルタ形状、帯域の変更を行うことが有効である。
【００２９】
図２は、本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の構成の一例を示している。先に説明した図１と同じ部分は同一の数字符号で示しており、１３は光カップラ／光スイッチを表していいる。同図において、波長多重数を検出する部分の構成は、先に説明した図１に示す例と全く同様であるから説明を省略する。
【００３０】
本例では同じ値の分散補償器７ｄを複数従属接続し、各分散補償器間に配置された光カップラあるいは１：２光スイッチからの信号をＮ：１スイッチ８で切り替えることにより、分散補償値の変更を可能としている。この構成の場合には、分散補償器の種類が一種類で済み、Ｎ：ｌスイッチも一個で済むという特徴を有している。また、この構成は、光フイルタ帯域、電気ベースバンド帯域変更等の場合にも適用できる。
【００３１】
図３は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の構成の一例を示している。同図において、数字符号３は光カップラ、４は受光器、５は光減衰器、６は１：Ｎスイッチ、８はＮ：１スイッチ、１２は信号処理回路、１４は光合波器、１５は光変調器、１６は光源、１７は電気信号源、１８は波形発生器を表している。
【００３２】
本例では、光波長多重送信装置において各光信号は光合波器１４により、波長多重され、光伝送路へ送出される。ここで、合波前の各信号チャネル光電力の一部を光カップラ３により分岐し、受光器４で検出する。信号処理回路１２は受光器４からの信号により、それぞれの信号チャネルにおける信号光の有無に従って現状の波長多重数を検出する。
【００３３】
上述したように、ファイバ非線形効果は信号光電力の大きさに依存するため、送信信号波形あるいはデューテイ比は波長多重数変化に伴う各信号チャネルあたりの信号光電力に応じて最適値が変化する。そのため、その時の波長多重数において、信号チャネル１に対して最適な値になるような送信信号波形を選択するようにスイッチ制御を行う。ここでは、図面が繁雑になることを避けるため、信号チャネル１（光フィルタλ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても同様であることはいうまでもない。
【００３４】
図４は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の構成の一例を示している。同図において、数字符号１９は短パルス波形発生器、２０は電気フィルタを表している。この例の場合も、波長多重数を検出する部分は、先に説明した図３に示す例と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
本例では、電気信号源１７に応じた十分幅の狭い短パルスを発生する短パルス発生器１９の出力を電気フィルタ２０を通過させ、この電気フィルタ帯域を信号処理回路１２の制御により変更することにより信号波形あるいはデューティ比を変化させる構成になっている。本例でも、図面が繁雑になることを避けるため、信号チャネル１（光源λ１のチャネル）に対してのみ示しているが、他の信号チャネルに対しても同様であることはいうまでもない。
【００３６】
図５は本発明の実施の形態の例を説明するための光信号を示す図である。図６は本発明の実施の形態の例を示す図であって、数字符号２１は光スイッチを示しており、その他は、先に説明した他の図と同様である。本例では図５（ａ）に示すように波長間隔Δλで等間隔で並んだ４波長多重伝送時を例に採る。このとき、信号チャネル番号３と４が何らかの障害により欠落し、（ｂ）の様な状態になると、信号チャネル番号１と２の信号電力は２倍になりファイバ非線形性の影響を強く受けることになる。
【００３７】
一般に、光ファイバ非線形性による信号光間相互作用の大きさは波長間隔とともに減少するので、例えば、図６の構成により信号チャネル２の信号を波長λ２の光源から、波長λ４の光源に切り替えることにより、図５（ｃ）に示すように波長間隔を３倍にして伝送することが可能となる。
【００３８】
ここでは理解を容易にするため、光源数を４として、既存の４つの光源を使用する構成を示しているが、信号チャネル番号３と４の障害が、光源それ自身による場合は、予め別に用意してある信号チャネル番号４と同じ波長の光源に切り替えるようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図７は本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を説明するための光信号を示す図である。図８は本発明の実施の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図であって、数字符号２２は可変光減衰器を表しており、その他は、先に説明した他の図と同様である。本例では図７（ａ）に示すように等波長間隔で並んだ４波長多重光信号光間に、中継伝送系の光透過特性を補償するためのプリエンファシスと呼ばれる電力差ΔＰをもたらして伝送する場合を例に取る。
【００４０】
この様な場合に例えば、信号チャネル番号２と４が何らかの障害により欠落した場合には、信号チャネル番号１と３のみ伝送されることになるが、一般に光増幅器の応答特性は入力信号状態に依存するため、（ａ）のような電力差ΔＰが最適とはいえなくなり、伝送特性劣化が生ずる可能性がある。
【００４１】
そこで例えば、図８のような構成により波長数の変化に応じて可変光減衰器２２の減衰量を変化させ、各信号チャネル間の信号電力差を適宜波長数に対して最適な値（図７（ｂ）ではΔＰ´）に変更することによって上記伝送特性劣化を回避することが可能となる。
【００４２】
上記図３、図４、図７、図８で説明した例及び本発明の実施の形態（図５及び図６で説明した例）では送信装置内で波長多重数を検出する場合を示したが、中継伝送中の波長分岐、挿入の場合、送信装置内で波長多重数を検出することは、必ずしも得策とは言えない。このようなときは、先に説明した図１のような構成により、受信装置側で波長多重数を検出し、対向回線を使用して送信装置に波長多重数を通知するような構成を採ればよい。
【００４３】
以上の説明では、変更する値が３種類の場合についてのみ説明したが、それ以上の場合も全く同様であることはいうまでもない。また、各図ともハードウエアのブロック構成を示して説明しているが、これらの説明は、請求項１の光波長多重伝送の方法の説明が包含される内容となっているので、重複を避けるため、敢えて、請求項１に対応するものとする実施の形態の例については説明を省略した。
【００４４】
また、以上の説明では、最も一般的に想定される具体例として、光ファイバ内信号電力変化の要因として、光波長数の増減が生じた場合の伝送特性の補償を行う構成について説明しているが、本発明は、光波長数の増減に起因する光ファイバ内信号電力の変化が生じた場合に限られるものではない。
【００４５】
本発明は、光中継器出力制御の異常、あるいは、光ファイバの経時損失増を補償するために、光増幅中継器の光出力を故意に増大させる場合等、波長数の増減がなくとも、一波長当たりの光ファイバ内信号電力が変化した場合にこれを検出して伝送特性を補償する構成を採り得るものである。
【００４６】
一般に、光中継器の光出力レベルは、端局装置からの監視制御信号伝送、あるいは光タイムドメインリフレクトメトリ装置等によって容易に検出できることが知られているので、以上の説明では、説明が繁雑になることを避けるため、敢えて、光中継器の光出力レベルを検出する手段については説明を省略した。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光波長多重伝送方法および、光波長多重伝送システムは、基本的な光送受信および中継伝送機能を、従来どおりの光送受信装置、光ファイバ伝送路、および光増幅中継器により行い、この光送信装置内のパラメータを波長多重数に応じて変更することにより、実現している。
【００４８】
従って、従来の光増幅中継器の構成を変更することなく波長多重数変化時の信号劣化を防ぐことが出来るシステムを構築できる利点がある。さらに、本発明により、光ファイバの非線形性に起因する伝送特性劣化を大幅に緩和することが可能となるから、従来の光伝送システムの容量の増加、伝送距離の増大を図ることができる。また、システムの信頼性向上と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の例を示す図である。
【図２】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重受信装置の例を示す図である。
【図３】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図４】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態の例を説明するための光信号を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態の例を示す図である。
【図７】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を説明するための光信号を示す図である。
【図８】 本発明の光波長多重伝送システムに接続可能な光波長多重送信装置の例を示す図である。
【図９】 従来の光波長多重伝送システムについて説明する図である。
【図１０】 従来の光波長多重伝送システムについて詳細に説明する図である。
【符号の説明】
１ 光分波器
２ 光フィルタ
３ 光カップラ
４ 受光器
５ 光減衰器
６ １：Ｎスイッチ
７ 分散補償器
８ Ｎ：１スイッチ
９ 受光器
１０ 電気ベースバンドフィルタ
１１ 識別再生器
１２ 信号処理回路
１３ 光カップラ／光スイッチ
１４ 光合波器
１５ 光変調器
１６ 光源
１７ 電気信号源
１８ 波形発生器
１９ 短パルス波形発生器
２０ 電気フィルタ
２１ 光スイッチ
２２ 可変光減衰器
Claims (2)
- 光ファイバ伝送路の送信側において、
光信号波長を変化させる手段を有し、
光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出し、
且つ光ファイバ伝送路の受信側において検出した光波長多重数を対向回線により前記送信側に通知して、
通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、前記光信号波長を変化させる手段が、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送方法。 - 光ファイバ伝送路の受信側に、
光波長多重数を検出する手段を設け、
光ファイバ伝送路の送信側に、
光波長多重数、あるいは光中継器出力を検出する手段と、
前記受信側で検出し対向回線により通知された波長数の増減、送信側で検出する波長数の増減及び送信側で検出する光中継器出力変化による光ファイバ内の光信号出力電力の変化に応じて、送信信号波長間隔を変化させる手段と、を設け、
該変化させる手段は、通常運用時に対して伝送波長数の減少もしくは光中継器出力増大による光ファイバ内の波長あたり光信号出力電力の増大に応じて、波長多重信号光の波長間隔を広げることを特徴とする光波長多重伝送システム。
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