JP3761780B2 - 光送信装置および光通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重方式を採用した光通信システムに適用され、ダミー光のパワーを調整することによって、光ファイバ伝送路に対してWDM光の合成パワーを最適値に保持する光送信装置およびこれを用いた光通信システムに係るものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムにおいて、光ファイバ伝送路の数を増加することなく伝送容量を拡大する手段として波長分割多重(以下、WDMと略す)方式が広く知られている。このWDM方式は、中心波長の互いに異なる複数の信号光を光送信装置の光合波器(マルチプレクサ)によってWDM光として合成し、中継用の光ファイバ増幅器によって適宜増幅しながら光ファイバ伝送路を介してWDM光を伝送した後に、光受信装置の光分波器(デマルチプレクサ)によって各中心波長の信号光をWDM光から分離するものである。相互干渉のないように波長間隔を持たせて複数の信号光を伝送するので、1本の光ファイバ伝送路で伝送容量を拡大することができる。
【0003】
このとき、光通信システムの最大多重化数Nmaxや信号光の波長間隔は、光ファイバ伝送路・光ファイバ増幅器・光合波器・光分波器などの各特性から求められる。また、光ファイバ伝送路へ出力されるWDM光の合成パワーの最適値Paも光ファイバ伝送路および光ファイバ増幅器の特性により定められる。
【0004】
そして、光ファイバ伝送路に対する1信号光当たりのパワーの最適値Psは、最大多重化状態でWDM光の合成パワーが最適値Paになるように設計され、最適値Paを最大多重化数Nmaxで除算して求められる。例えば簡単な数値例をあげると、最大多重化数Nmax=16チャンネル、最適値Pa=16mWとして設計されている場合には、Ps=16mW÷16チャンネル=1mWと算出される。
【0005】
しかしながら、実際の光通信システムは最大多重化状態で必ずしも運用されるわけではなく、そのときに必要な伝送容量に応じて多重化数Nは増減する。つまり、多重化数Nが最大多重化数Nmaxに満たない場合もしばしば発生するため、WDM光の合成パワーも状況によって異なってくる。
【0006】
先の数値例では、運用されている信号光が多重化数N=8チャンネルの場合には、WDM光の合成パワー=1mW×8チャンネル=8mWとなり、最適値16mWに8mWだけ不足した状態になってしまう。
【0007】
このパワー不足分を補ってWDM光の合成パワーを最適値Paに保持することができるように、各信号光と中心波長の異なるダミー光を用意してそのパワーを調整する光送信装置が考案されている。
【0008】
図4は従来の光送信装置を適用した光通信システムの構成を示す図である。ここでは例として、最大多重化数Nmax=16チャンネルの光通信システムを説明する。
【0009】
図4において、1a〜1pは信号光をそれぞれ出力する光送信回路(1e〜1nは図示省略)である。光送信回路1a〜1pは、異なる中心波長λ1〜λ16(λ1<λ2<…<λ15<λ16)の信号光を制御信号S1〜S16にしたがってそれぞれ出力する。2は光送信回路1a〜1pからの信号光を合成してWDM信号光を出力する光合波器、3はWDM信号光を増幅する光ファイバ増幅器である。
【0010】
また、4a,4bはダミー光をそれぞれ出力する光送信回路である。光送信回路4a,4bは、異なる中心波長λ0,λ17(λ0<λ1,λ16<λ17)のダミー光をそれぞれ出力する。5は光送信回路4a,4bからのダミー光を合成してWDMダミー光を出力する光合波器、6はWDMダミー光を増幅する光ファイバ増幅器である。
【0011】
さらに、7は光ファイバ増幅器3が増幅したWDM信号光と光ファイバ増幅器6が増幅したWDMダミー光とを合成してWDM光を出力する光合波器、8はWDM光を増幅する光ファイバ増幅器、9は不図示の光受信装置へWDM光を伝送する光ファイバ伝送路、10は光ファイバ伝送路9の途中に設けられた中継増幅用の光ファイバ増幅器である。
【0012】
次に動作について説明する。
制御信号S1〜S16にしたがって、光送信回路1a〜1pは中心波長λ1〜λ16の信号光をそれぞれ出力する。制御信号S1〜S16は多重化数Nに応じて活性化される。これらの信号光は光合波器2によってWDM信号光として合成され、WDM信号光は光ファイバ増幅器3によって増幅される。
【0013】
一方、光送信回路4a,4bは中心波長λ0,λ17のダミー光をそれぞれ出力する。これらのダミー光は光合波器5によってWDMダミー光として合成され、WDMダミー光は光ファイバ増幅器6によって増幅される。
【0014】
光ファイバ増幅器3からWDM信号光を、光ファイバ増幅器6からWDMダミー光をそれぞれ受けた光合波器7は、これらの光をWDM光として合成して光ファイバ増幅器8へ出力する。このWDM光は、光ファイバ増幅器8によって増幅され、光ファイバ伝送路9,光ファイバ増幅器10を介して不図示の光受信装置へ伝送される。
【0015】
以上のように動作する光送信装置では、光ファイバ伝送路9に対するWDM光の合成パワーが最適値Paになるように、多重化数Nの増減に応じて光送信回路4a,4bから出力されるダミー光のパワーを減増するようにしている。
【0016】
先の数値例で言えば、多重化数N=8チャンネルの場合には、WDM信号光の合成パワーが8mWなので、光送信回路4a,4bが出力するダミー光のパワーをそれぞれ4mWに調整し、WDMダミー光の合成パワーを8mWにする。このようにすることで、WDM信号光の合成パワー8mWと、WDMダミー光の合成パワー8mWとの合計が16mWになり、WDM光の合成パワーを最適値Paに等しくすることができる。
【0017】
多重化数Nが変更されてNmax=16チャンネルの最大多重化状態となった場合には、WDM信号光の合成パワーが16mWになるので、光送信回路4a,4bが出力するダミー光のパワーをそれぞれ0mWに調整し、WDMダミー光の合成パワーを0mWにする。このときにもやはり、WDM信号光の合成パワー16mWと、WDMダミー光の合成パワー0mWとの合計が16mWになり、WDM光の合成パワーを最適値Paに等しくすることができる。
【0018】
以上のように、光送信回路4a,4bからそれぞれ出力されるダミー光をWDM信号と合成してWDM光とし、多重化数Nの増減に応じて光送信回路4a,4bからのダミー光のパワーを減増するようにしているので、光ファイバ伝送路9に対するWDM光の合成パワーを最適値Paに等しくすることができる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光送信装置は以上のように構成されているので、光ファイバ増幅器の利得波長依存性や光送信回路から出力されるダミー光のパワー変動によって、光ファイバ伝送路に対するWDM光の合成パワーが必ずしも最適値に保持されないという課題があった。
【0020】
また、信号光を出力する光送信回路の一部に何らかの障害が発生して出力が途切れたり、そのパワーが減少してしまうなどといった不測の事故が発生すると、光ファイバ伝送路に対するWDM光の合成パワーを最適値に保持するために、ダミー光のパワーを増加する必要があり、ある程度の調整時間が要されるため、光ファイバ伝送路に対するWDM光の合成パワーを最適値に保持できない期間が生じていた。
【0021】
WDM光の制御に関する出願はいくつか存在している(特開平7−154367号公報、特開平9−261205号公報など)。しかし、これらは各信号光の出力を制御するものや、信号光と合成する前にダミー光を制御するものであり、上記の課題を完全に解決するものではない。
【0022】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、光ファイバ増幅器の利得波長依存性や光送信回路から出力されるダミー光のパワー変動に対応して、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路に対するWDM光の合成パワーを常に最適値に保持することができる光送信装置および光通信システムを構成することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光送信装置は、光ファイバ増幅器と光ファイバ伝送路との間に設けられ、波長多重光からモニタ用波長多重光を分岐する光分波器と、光分波器から入力されるモニタ用波長多重光のスペクトルをモニターして波長多重光の多重化数を算出し、算出した波長多重光の多重化数に基づきダミー光のパワーの最適値を求め、ダミー光送信回路から出力されるダミー光のパワーがダミー光のパワーの最適値となるようダミー光送信回路へ制御信号を出力することにより、波長多重光の合成パワーを最適値に保持するフィードバック制御回路とを備えるようにしたものである。
【0024】
この発明に係る光送信装置は、制御信号によってダミー光送信回路への注入電流を制御するようにしたものである。
【0025】
この発明に係る光送信装置は、制御信号によって減衰量が制御される可変光減衰器をダミー光送信回路が備え、可変光減衰器を介してダミー光送信回路がダミー光を出力するようにしたものである。
【0026】
この発明に係る光通信システムは、上記の光送信装置と、波長多重光を伝送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路から入力された波長多重光を受信する光受信装置とを備えるようにしたものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による光送信装置を適用した光通信システムの構成を示す図である。
【0028】
図1において、1a〜1pは信号光をそれぞれ出力する光送信回路(信号光送信回路、1e〜1nは図示省略)である。光送信回路1a〜1pは、異なる中心波長λ1〜λ16(λ1<λ2<…<λ15<λ16)の信号光を制御信号S1〜S16にしたがってそれぞれ出力する。2は光送信回路1a〜1pからの信号光を合成してWDM信号光を出力する光合波器、3はWDM信号光を増幅する光ファイバ増幅器である。
【0029】
また、4a,4bはダミー光をそれぞれ出力する光送信回路(ダミー光送信回路)である。光送信回路4a,4bは、異なる中心波長λ0,λ17(λ0<λ1,λ16<λ17)のダミー光を制御信号S0,S17にしたがってそれぞれ出力する。5は光送信回路4a,4bからのダミー光を合成してWDMダミー光を出力する光合波器、6はWDMダミー光を増幅する光ファイバ増幅器である。
【0030】
さらに、7は光ファイバ増幅器3が増幅したWDM信号光と光ファイバ増幅器6が増幅したWDMダミー光とを合成してWDM光(波長多重光)を出力する光合波器、8はWDM光を増幅する光ファイバ増幅器、9は不図示の光受信装置へWDM光を伝送する光ファイバ伝送路、10は光ファイバ伝送路9の途中に設けられた中継増幅用の光ファイバ増幅器である。
【0031】
そして、11は光分波器、12はフィードバック制御回路である。
光分波器11は、光ファイバ増幅器8と光ファイバ伝送路9との間に設けられており、光ファイバ増幅器8が増幅したWDM光を2分岐する。フィードバック制御回路12は、光分波器11が2分岐したWDM光から得られる多重化数Nにしたがって制御信号S0,S17を生成し、この制御信号S0,S17によって光ファイバ伝送路9に対するダミー光のパワーが最適値Pdになるように調整する。
【0032】
この実施の形態1では、光送信回路1a〜1p,4a,4b,光合波器2,5,7,光ファイバ増幅器3,6,8,光分波器11およびフィードバック制御回路12から光送信装置を構成している。
【0033】
次に動作について説明する。
制御信号S1〜S16にしたがって、光送信回路1a〜1pは中心波長λ1〜λ16の信号光をそれぞれ出力する。制御信号S1〜S16は多重化数Nに応じて活性化される。これらの信号光は光合波器2によってWDM信号光として合成され、WDM信号光は光ファイバ増幅器3によって増幅される。
【0034】
一方、制御信号S0,S17にしたがって、光送信回路4a,4bは中心波長λ0,λ17のダミー光をそれぞれ出力する。これらのダミー光は光合波器5によってWDMダミー光として合成され、WDMダミー光は光ファイバ増幅器6によって増幅される。
【0035】
光ファイバ増幅器3からWDM信号光を、光ファイバ増幅器6からWDMダミー光をそれぞれ受けた光合波器7は、これらの光をWDM光として合成して光ファイバ増幅器8へ出力する。このWDM光は、光ファイバ増幅器8によって増幅された後に、光分波器11によって2分岐される。
【0036】
光分波器11で2分岐された一方のWDM光は、従来と同様に、光ファイバ伝送路9,光ファイバ増幅器10を介して不図示の光受信装置へ伝送される。光分波器11で2分岐された他方のWDM光(モニタ用波長多重光)は、フィードバック制御回路12へ入力される。
【0037】
フィードバック制御回路12では、WDM光のスペクトルがモニタリングされ、このスペクトルから中心波長λ1〜λ16における各信号光のパワーをそれぞれ測定し、測定した各パワーを予め設定した閾値とそれぞれ比較して、閾値を超えたパワーの中心波長では信号光が出力されているものと判断する。このように、閾値との比較によって各中心波長λ1〜λ16のパワーから、WDM光の信号光の多重化数Nを算出する。
【0038】
そして、上記の測定・算出によって得られた信号光のパワーや多重化数N,WDM光の合成パワーの最適値Pa,最大多重化数Nmaxなどから、光ファイバ伝送路9へ出力されるダミー光のパワーの最適値Pdを算出する。これは例えばPd=(Pa−N×Ps)/2やPd/Ps=(Nmax−N)/2などを満たす最適値Pdを求めることである。
【0039】
同時に、フィードバック制御回路12は、モニタリングしたWDM光のスペクトルから中心波長λ0,λ17のダミー光のパワーを測定し、最適値Pdと等しいかどうかを判断する。フィードバック制御回路12でのパワー測定の際には、光分波器11の分岐比がもちろん考慮されている。
【0040】
以上のようにして、ダミー光のパワーがその最適値Pdと比較され、この比較結果に応じて、制御信号S0,S17がフィードバック制御回路12から光送信回路4a,4bへそれぞれ出力される。制御信号S0,S17は各光送信回路4a,4bから出力されるダミー光のパワーの増減を調整するものであり、ダミー光のパワーが最適値Pdと等しくなるようフィードバック制御を行っている。
【0041】
このフィードバック制御は、例えば光送信回路4a,4bに用いられる光源が半導体レーザダイオードの場合には、光源からの後方出力光のパワーをモニタ用フォトダイオードなどで受光して監視し、光送信回路4a,4bへの注入電流を制御信号S0,S17で調整する。
【0042】
以上の構成では、光ファイバ増幅器8と光ファイバ伝送路9との間に光分波器11を設け、光ファイバ伝送路9へ出力される直前のWDM光からダミー光のパワーが最適値Pdとなっているかを判断するようにしているので、光ファイバ増幅器3,6,8の利得波長依存性の影響やダミー光のパワー変動の影響も含めて信号光に対するダミー光のパワーを調整していることになり、光ファイバ増幅器の利得波長依存性や光送信回路から出力されるダミー光のパワー変動に対応して、WDM光スペクトルの波長分布をより最適化して光ファイバ伝送路9へ送信することができる。
【0043】
以下に具体的な例を示す。
図2は多重化数が4チャンネル、図3は多重化数が3チャンネルの場合における光送信装置の出力スペクトルの一例をそれぞれ表す図である。いずれも横軸は波長λ、縦軸はパワーPである。
【0044】
図2では、制御信号S4,S7,S10,S13だけが活性化して、中心波長λ4,λ7,λ10,λ13の各信号光だけが光送信回路1d,1,1,1からそれぞれ出力されている。この場合、フィードバック制御回路12は、閾値との比較によって4チャンネル多重状態と判断し、最大多重化数Nmax=16チャンネルなので、1ダミー光当たり(16−4)/2=6チャンネル分相当のパワーが最適値Pdなので(最適値Paから算出しても良い)、ダミー光が信号光よりも約7.8dBだけ高いパワーになって光ファイバ伝送路9へ入力されるように、光送信回路4a,4bの出力を調整する。
【0045】
図3は図2の中心波長λ10の信号光が障害などの不測の事故によって出力断となり、光通信システムが3チャンネル多重化状態になった場合を示している。この場合、フィードバック制御回路12は、閾値との比較によって多重化数が4チャンネルから3チャンネルに減少したものと判断し、最大多重化数Nmax=16チャンネルなので、1ダミー光当たり(16−3)/2=6.5チャンネル分相当のパワーが最適値Pdなので(最適値Paから算出しても良い)、ダミー光が信号光よりも約8.1dBだけ高いパワーになって光ファイバ伝送路9へ入力されるように、光送信回路4a,4bの出力を調整する。
【0046】
光分波器11,フィードバック制御回路12によって、光ファイバ伝送路9へのWDM光の合成パワーを常時モニタしているので、不測の事故によって図2の状態から図3の状態になった場合にも、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路に対するWDM光の合成パワーの最適値を常に保持することができる。
【0047】
なお、WDM信号光を増幅する光ファイバ増幅器3,ダミー光を増幅する光ファイバ増幅器6は必ずしも必須の構成要素ではなく、これらを省略して光通信システムを構成するようにしても良い。
【0048】
また、光ファイバ増幅器3,6を省いた構成の場合には、光合波器2,5,7は別個の構成要素とする必要はなく、例えばスターカプラなどの多入力−1出力の光合波器を用いて構成するようにしても良い。
【0049】
さらに、注入電流を調整する代わりに、光送信回路4a,4bからのダミー光を同数の可変光減衰器を介してそれぞれ出力するようにし、制御信号S0,S17によって可変光減衰器の減衰量をそれぞれ調整しても良く、同様の効果が得られる。
【0050】
さらに、信号光の数やダミー光の数は特に限定されない。そして、複数のダミー光のパワーは一定にする必要はなく、例えば光ファイバ増幅器8の利得波長依存性や運用中の各信号光の帯域に応じて異ならせるようにしても良い。
【0051】
さらに、ダミー光のパワーの最適値Pdを算出する計算方法は特に限定されるものではなく、光ファイバ伝送路9に対するWDM光のパワーが最適値Paとなるように算出されれば良い。
【0052】
以上のように、この実施の形態1によれば、光ファイバ増幅器8と光ファイバ伝送路9との間に設けられ、WDM光を2分岐する光分波器11と、光分波器11から入力されるWDM光に基づいて光送信回路4a,4bへ制御信号S0,S17をそれぞれ出力し、光送信回路4a,4bからそれぞれ出力される中心波長λ0,λ17のダミー光のパワーを制御信号S0,S17によって調整してWDM光の合成パワーを最適値Paに保持するフィードバック制御回路12とを備えるようにしたので、光ファイバ増幅器3,6,8の利得波長依存性や光送信回路4a,4bから出力されるダミー光のパワー変動に対応して、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路9に対するWDM光の合成パワーを最適値Paに常に保持することができるという効果が得られる。
【0053】
この実施の形態1によれば、制御信号S0,S17によって光送信回路4a,4bへの注入電流をそれぞれ制御するようにしたので、ダミー光のパワーを容易に調整できるという効果が得られる。
【0054】
この実施の形態1によれば、制御信号S0,S17によって減衰量が制御される可変光減衰器を光送信回路4a,4bがそれぞれ備え、可変光減衰器を介して光送信回路4a,4bがダミー光をそれぞれ出力するようにしたので、ダミー光のパワーを容易に調整できるという効果が得られる。
【0055】
この実施の形態1によれば、光送信装置と、WDM光を伝送する光ファイバ伝送路9と、光ファイバ伝送路9から入力されたWDM光を信号光に分離する光受信装置とを備えるようにしたので、光ファイバ増幅器3,6,8の利得波長依存性や光送信回路4a,4bから出力されるダミー光のパワー変動に対応して、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路9に対するWDM光の合成パワーを最適値Paに常に保持して光通信を行うことができるという効果が得られる。
【0056】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバ増幅器と光ファイバ伝送路との間に設けられ、波長多重光からモニタ用波長多重光を分岐する光分波器と、光分波器から入力されるモニタ用波長多重光のスペクトルをモニターして波長多重光の多重化数を算出し、算出した波長多重光の多重化数に基づきダミー光のパワーの最適値を求め、ダミー光送信回路から出力されるダミー光のパワーがダミー光のパワーの最適値となるようダミー光送信回路へ制御信号を出力することにより、波長多重光の合成パワーを最適値に保持するフィードバック制御回路とを備えるようにしたので、光ファイバ増幅器の利得波長依存性や光送信回路から出力されるダミー光のパワー変動に対応して、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路に対する波長多重光の合成パワーを常に最適値に保持することができるという効果が得られる。
【0057】
この発明によれば、制御信号によってダミー光送信回路への注入電流を制御するようにしたので、ダミー光のパワーを容易に調整できるという効果が得られる。
【0058】
この発明によれば、制御信号によって減衰量が制御される可変光減衰器をダミー光送信回路が備え、可変光減衰器を介してダミー光送信回路がダミー光を出力するようにしたので、ダミー光のパワーを容易に調整できるという効果が得られる。
【0059】
この発明によれば、上記の光送信装置と、波長多重光を伝送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路から入力された波長多重光を受信する光受信装置とを備えるようにしたので、光ファイバ増幅器の利得波長依存性や光送信回路から出力されるダミー光のパワー変動に対応して、調整時間を要することなく、光ファイバ伝送路に対する波長多重光の合成パワーを常に最適値に保持して光通信を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による光送信装置を適用した光通信システムの構成を示す図である。
【図2】 多重化数N=4チャンネルでの光送信装置の出力スペクトルを示す図である。
【図3】 多重化数N=3チャンネルでの光送信装置の出力スペクトルを示す図である。
【図4】 従来の光送信装置を適用した光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
1a〜1p 光送信回路(信号光送信回路)、4a,4b 光送信回路(ダミー光送信回路)、S0,S1〜S16,S17 制御信号、2,5,7 光合波器、3,6,8,10 光ファイバ増幅器、9 光ファイバ伝送路、11 光分波器、12 フィードバック制御回路。
Claims (4)
- 信号光をそれぞれ出力する複数の信号光送信回路と、ダミー光を出力する少なくとも1つのダミー光送信回路と、上記信号光および上記ダミー光を波長多重光として出力する光合波器と、上記光合波器からの波長多重光を増幅して光ファイバ伝送路へ出力する光ファイバ増幅器とを備えた光送信装置において、
上記光ファイバ増幅器と上記光ファイバ伝送路との間に設けられ、上記波長多重光からモニタ用波長多重光を分岐する光分波器と、
上記光分波器から入力される上記モニタ用波長多重光のスペクトルをモニターして上記波長多重光の多重化数を算出し、算出した上記波長多重光の多重化数に基づき上記ダミー光のパワーの最適値を求め、上記ダミー光送信回路から出力される上記ダミー光のパワーが上記ダミー光のパワーの最適値となるよう上記ダミー光送信回路へ制御信号を出力することにより、上記波長多重光の合成パワーを最適値に保持するフィードバック制御回路とを備えることを特徴とする光送信装置。 - ダミー光送信回路は、制御信号によって注入電流が制御されることを特徴とする請求項1記載の光送信装置。
- ダミー光送信回路は、制御信号によって減衰量が制御される可変光減衰器を備え、上記可変光減衰器を介してダミー光を出力することを特徴とする請求項1記載の光送信装置。
- 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の光送信装置と、波長多重光を伝送する光ファイバ伝送路と、上記光ファイバ伝送路から入力された上記波長多重光を受信する光受信装置とを備えることを特徴とする光通信システム。
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