JP3821353B2 - 多波長変換制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長多重を利用した光通信，光交換，光情報処理等の光伝送システムに適用される多波長変換制御装置に関して有効な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送システムは、エルビュームドープ光ファイバアンプ（有効帯域１５３０〜１５６０ｎｍ：１．５５ミクロン帯と総称）の発達とともに、１．５５ミクロン帯を中心に発達してきた。特に日本においては、光ファイバのゼロ分散波長を通常の１．３ミクロン帯から１．５５ミクロン帯にシフトするいわゆる分散シフトファイバを用いることで光信号の波長分散を抑制し、単一波長の光信号に対しては１０Ｇｂ／ｓで５００Ｋｍ以上という高速・長距離伝送を可能にしている。しかし反面分散シフトファイバによる伝送は、複数の波長を多重した波長多重信号（ＷＤＭ信号）に対して波長間の干渉が大きく、信号波形の劣化をもたらせるために、ＷＤＭ信号の波長間隔を不等間隔にする工夫がなされている。
【０００３】
一方、北米やヨーロッパはゼロ分散波長が通常の１．３ミクロン帯にある光ファイバを使用している。この通常分散ファイバによる伝送は光信号の波長分散が大きいために、高速・長距離伝送には不利であるが、反面ＷＤＭ伝送には有利で、ＷＤＭ信号の波長間隔を等間隔にすることができる。
【０００４】
ここで重要となるのは不等間隔のＷＤＭネットワークと等間隔のＷＤＭネットワークの相互接続である。図６は４波を多重した不等間隔ＷＤＭネットワークから、同じく４波を多重した等間隔ＷＤＭネットワークへと接続する場合を説明する図である。ここで簡単のため、不等間隔の４波長λ１＝１５５０ｎｍ、λ２＝１５５１ｎｍ、λ３＝１５５３ｎｍ、λ４＝１５５６ｎｍの４波長を等間隔の４波長に一括波長変換することを想定する。
【０００５】
図６において、１０００は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を送信する送信ノード、１００１は不等間隔波長多重信号光用の入力ポート、１００２は波長分波器、１００３〜１００６は導波路、１００７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、１００８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、１００９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、１０１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、１０１１〜１０１４は相互利得変調を使った波長変換器、１０１５は合波器、１０１６は出力用ファイバ、１０２０は受信ノード、１０２１は分散シフトファイバ、１０２２は通常分散ファイバである。
【０００６】
図７は図６における波長分波器１００２の詳細図であって、１０１７，１０１８はスラブ導波路、１０１９はアレイ導波路である。
【０００７】
図６，図７において、入力ポート１００１を伝搬する不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１０１７に入力され、アレイ導波路１０１９に等しい光強度で分配される。アレイ導波路１０１９で光路長差に応じた遅延差が生じた不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１０１８に入力されて収束する。このとき波長の違いによって位相条件が異なり、信号光λ１は導波路１００３に、信号光λ２は導波路１００４に、信号光λ３は導波路１００５に、信号光λ４は導波路１００６に出力される。
【０００８】
一方、等間隔のポンプ光λａ〜λｄも入力ポート１００７〜１０１０から入力される。ここで入力ポート１００７〜１０１０をスラブ導波路１０１７に対して最適な位置に設定すると、ポンプ光λａは導波路１００３に、ポンプ光λｂは導波路１００４に、ポンプ光λｃは導波路１００５に、ポンプ光λｄは導波路１００６に出力される。
【０００９】
すなわち、導波路１００３には信号光λ１とポンプ光λａが、導波路１００４には信号光λ２とポンプ光λｂが、導波路１００５には信号光λ３とポンプ光λｃが、導波路１００６には信号光λ４とポンプ光λｄが合波されることになり、それぞれが波長変換器１０１１〜１０１４に入力される。
【００１０】
波長変換器１０１１〜１０１４は信号光λ１〜λ４をそれぞれポンプ光λａ〜λｂに波長変換する。このポンプ光λａ〜λｂを合波器１０１５を用いて合波し出力用ファイバ１０１６に出力することで、不等間隔波長多重信号λ１〜λ４を等間隔波長多重信号λａ〜λｄへと一括で波長変換することができる。
【００１１】
図８は相互利得変調型の波長変換器の特性を説明する図であり、波長変換器として半導体光増幅器を用いたものである。半導体光増幅器に信号光（例えばλ１）とポンプ光（例えばλａ）を入射する。ここで信号光の強度が十分に強いと（例えば０ｄＢｍ以上）半導体光増幅器の利得が強い入力強度で飽和して、増幅度が図８のように減少する。すなわち入力光のｏｎ／ｏｆｆに対応して、ポンプ光の利得が変動する。この現象を利用して、信号光のもつ信号情報はそのままで、信号光の波長λ１だけをポンプ光の波長λａに変換する波長変換が可能になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法は下記のような問題があった。すなわち入力信号光の監視の問題である。ネットワークにはファイバ断線、光源のパワー低下、ＷＤＭ信号の絶対波長のずれといったさまざまな故障が発生し得る。ここで故障時にどこで故障が起こったかを切り分けるために、常にＷＤＭ信号を監視することが必要である。
【００１３】
図６に示す従来技術においても、その故障が不等間隔波長を使う分散シフトファイバ１０２１のネットワークで生じたのか、等間隔波長を用いる通常分散ファイバ１０２２のネットワークで生じたものかを切り分けることが要求され、そのため途中で不等間隔波長を監視する必要がある。ところが図６の構成においては、この監視が困難であった。
【００１４】
つまり、監視を行うためには従来では図９のような構成を取る必要がある。図９において、１１００は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を送信する送信ノード、１１０１は不等間隔波長多重信号光用の入力ポート、１１０２は波長分波器、１１０３〜１１０６は導波路、１１０７〜１１１０はポンプ光を入力するための入力ポート、１１１１〜１１１４は相互利得変調を使った波長変換器、１１１５は合波器、１１１６は出力用ファイバ、１１２０は受信ノード、１１２１は分散シフトファイバ、１１２２は通常分散ファイバであり、以上は図６と同様の構成であるが、これに加えて光カプラ１１２３、光分波器１１２４、監視用光導波路１１２５〜１１２８が必要になる。
【００１５】
この構成によれば、入力ポート１１０１を伝搬する不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４の一部を分岐したうえで、光分波器１１２４によって分波し、それぞれの波長を監視することができる。しかしながら監視のために部品点数を増加することや、高価な波長分波器１１２４を追加することはシステムの価格設定のうえで困難であった。また光カプラ１１２３の挿入によって、不等間隔波長の損失が増大する問題もあった。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、不等間隔波長多重信号光を一括して等間隔波長多重信号光に変換する多波長変換制御装置において、部品点数を増加することなく、しかも、損失を発生することなく、不等間隔波長多重信号光の状態を監視できる多波長変換制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明の構成は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記不等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換ずみの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記不等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の構成は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換済みの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明では、前記監視手段は、前記合波器から個別に出力される信号光を個別に受光する複数の受光器と、各受光器で受光した信号から符号誤り率を測定する符号誤り率測定器と、符号誤り率が増大したときに前記波長変換器を遮断したり各受光器で受光した受光パワーに応じて前記波長変換器での変換パワーレベルを調整する制御装置とで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
〔第一の実施の形態〕
図１は本発明の第一の実施の形態を説明する図である。ここで簡単のため、不等間隔の４波長λ１＝１５５０ｎｍ、λ２＝１５５１ｎｍ、λ３＝１５５３ｎｍ、λ４＝１５５６ｎｍの４波長を等間隔の４波長に一括波長変換することを想定する。
【００２２】
図１において００１は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を入力するための入力ポート、００２は波長分波器、００３〜００６は導波路（出力ポート）、００７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、００８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、００９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、０１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、０１１〜０１４は相互利得変調を使った波長変換器、０１５は合波器、０１６は等間隔波長多重光用の出力用ファイバ、０２０〜０２３は合分波用ファイバである。
【００２３】
また、０００は送信ノード、０１７は受信ノード、０１８は分散シフトファイバ、０１９は通常分散ファイバである。
【００２４】
本構成は基本的に図６の従来例と同様の構成であり、λ１〜λ４の不等間隔波長をλａ〜λｄの等間隔波長へと多波長で一括変換することができる。ここで図６と異なる点は光合波器０１５がλａ〜λｄを合波するとともに、異なる波長光を合波・分波するよう設計されている点と、その異なる波長光のための合分波用ファイバ０２０〜０２３が具備されている点である。この構成の利点は以下に詳しく説明する。
【００２５】
〔第二の実施の形態〕
図２は第二の実施の形態の全体図を説明する図である。図２において、１０１は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を入力するための入力ポート、１０２は波長分波器、１０３〜１０６は導波路（出力ポート）、１０７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、１０８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、１０９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、１１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、１１１〜１１４は相互利得変調を使った波長変換器、１１５は合波器、１１６は等間隔波長多重光用の出力用ファイバ、１２０〜１２３は不等間隔波長監視用の監視用出力ポートである。
【００２６】
また、１００は送信ノード、１１７は受信ノード、１１８は分散シフトファイバ、１１９は通常分散ファイバである。
【００２７】
図３は図２における波長分波器１０２の詳細図であって、１２４，１２５はスラブ導波路、１２６はアレイ導波路である。
【００２８】
図２，図３において、入力ポート１０１を伝搬する不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１２４に入力され、アレイ導波路１２６に等しい光強度で分配される。アレイ導波路１２６で光路長差に応じた遅延差が生じた不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１２５に入力されて収束する。このとき波長の違いによって位相条件が異なり、信号光λ１は導波路１０３に、信号光λ２は導波路１０４に、信号光λ３は導波路１０５に、信号光λ４は導波路１０６に出力される。
【００２９】
一方、等間隔のポンプ光λａ〜λｄも入力ポート１０７〜１１０から入力される。ここで入力ポート１０７〜１１０をスラブ導波路１２４に対して最適な位置に設定すると、ポンプ光λａは導波路１０３に、ポンプ光λｂは導波路１０４に、ポンプ光λｃは導波路１０５に、ポンプ光λｄは導波路１０６に出力される。
【００３０】
すなわち、導波路１０３には信号光λ１とポンプ光λａが、導波路１０４には信号光λ２とポンプ光λｂが、導波路１０５には信号光λ３とポンプλｃが、導波路１０６には信号光λ４とポンプ光λｄが合波されることになり、それぞれが波長変換器１１１〜１１４に入力される。
【００３１】
波長変換器１１１〜１１４は導波路（出力ポート）１０３〜１０６に接続されており、信号光λ１〜λ４をそれぞれポンプ光λａ〜λｂに波長変換する。このポンプ光λａ〜λｂを合波器１１５を用いて合波し出力用ファイバ１１６に出力することで、不等間隔波長多重信号λ１〜λ４を等間隔波長多重信号λａ〜λｄへと一括で波長変換することができる。
【００３２】
第二の実施の形態の特徴は、光合波器１１５に出力ポート１２０〜１２３が設けられている点である。光合波器１１５を最適に設計することにより、合波器１１５はポンプ光λａ〜λｄを出力用ファイバ１１６に合波するとともに、信号光λ１を出力ポート１２０に、信号光λ２を出力ポート１２１に、信号光λ３を出力ポート１２２に、信号光λ４を出力ポート１２３に出力することができる。
【００３３】
合波器０１５若しくは合波器１１５の構造は基本的に図３と同様の構成をとる。ここでポート１０１，ポート１０３〜１０６，ポート１０７〜１１０のスラブ導波路１２４，１２５に対する位置配置および、アレイ導波路１２６の光路長差を最適に計算設計することで、ポート１０３〜１０６からλ１，λａ，λ２，λｂ，λ３，λｃ，λ４，λｄの光を入射した場合に、ポート１０１にλａ〜λｄの光が合波され、ポート１０７にはλ１，ポート１０８にはλ２，ポート１０９にはλ３，ポート１１０にはλ４の光が出力されるような合波器を構成することができる。ポート１０１，ポート１０３〜１０６，ポート１０７〜１１０，スラブ導波路１２４，１２５は例えば石英系導波路で構成される。
【００３４】
ここで出力ポート１２０〜１２３に受光器やレベル監視回路、波長監視回路を設けることによって、不等間隔から等間隔への多波長一括変換を行うと同時に、入力側の各信号を監視することができる。
【００３５】
図４は監視の例を示したものである。図２の構成に加えて、受光器１２７〜１３０、符号誤り率測定器１３１、制御装置１３２並びに制御用配線１３３を備えている。
【００３６】
さて、図５に示すように、通常光ネットワークで用いる光パケット１３９はヘッダ（アドレス）１３４とペイロード１３５を備えている。ここで、ネットワークの監視を簡単にするために、いわゆるデジタルラッパ方式が提唱されている。これはデジタルラッパ用光パケット１４０のように、ヘッダ（アドレス）１３６、ペイロード１３７に加えて、符号誤り率測定用の疑似ランダムパターン１３８を付与する方式である。一般に符号誤り率は１０のマイナス１２乗以下であるが、例えば光増幅器のノイズの増大やモード分散の増加といった伝送路の劣化によって符号誤りが増大する場合がある。
【００３７】
図４の構成ではこの符号誤り率の測定を可能にする。すなわち、受光器１２７〜１３０によって、デジタルラッパ用光パケットを受光し、その疑似ランダムパターンのみを符号誤り率測定器１３１によって測定する。ここで符号誤り率が増大したときには符号誤り率測定器１３１は制御装置１３２に連絡し、制御装置１３２は制御用配線１３３を用いて波長変換器１１１〜１１４を遮断する。また、受光器１２７〜１３０で受光パワーレベルが低下している場合には、波長変換器１１１〜１１４に注入する電流レベル等を制御することで、光のパワーレベルを増大することができる。
【００３８】
なお上記実施の形態では、不等間隔波長多重信号光を等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する例を述べたが、本発明は、等間隔波長多重信号光を不等間隔波長多重信号光に一括して波長変換するものや、入力された等間隔波長多重信号光を、入力された等間隔波長多重信号光の波長とは異なるが波長間隔が等間隔となっている等間隔波長多重信号光に一括して波長変換するものにも適用することができる。なお、等間隔波長多重信号光を不等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する場合には、波長間隔が不等間隔となっている複数のポンプ光を用い、不等間隔波長多重信号光を等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する場合には、波長間隔が等間隔となっている複数のポンプ光を用いる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば多波長一括波長変換を行いつつ、出力側（波長変換後のネットワーク側）において、入力された不等間隔波長多重信号光や等間隔波長多重信号光の監視を容易に行うことができる。
【００４０】
また監視手段により監視した結果に応じて、波長変換器を制御することにより、符号誤りを生じたときに信号光伝送を遮断したり、波長変換された等間隔波長多重信号光や不等間隔波長多重信号光のレベルを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す構成図である。
【図３】第二の実施の形態に用いる波長分波器を示す構成図である。
【図４】第二の実施の形態を用いて監視をする例を示す構成図である。
【図５】光パケットの信号構成を示す説明図である。
【図６】従来技術を示す構成図である。
【図７】従来技術に用いる波長分波器を示す構成図である。
【図８】相互利得変調による波長変換特性を示す特性図。
【図９】不等間隔波長多重信号の監視をする従来技術を示す構成図である。
【符号の説明】
００１ 入力ポート
００２ 波長分波器
００３〜００６ 導波路（出力ポート）
００７〜０１０ 入力ポート
０１１〜０１４ 波長変換器
０１５ 合波器
０１６ 出力用ファイバ
０２０〜０２３ 合分波用ファイバ
１００ 送信ノード
１０１ 入力ポート
１０２ 波長分波器
１０３〜１０６ 導波路（出力ポート）
１０７〜１１０ 入力ポート
１１１〜１１４ 波長変換器
１１５ 合波器
１１６ 出力用ファイバ
１１７ 受信ノード
１１８ 分散シフトファイバ
１１９ 通常分散ファイバ
１２０〜１２３ 監視用出力ポート
１２４，１２５ スラブ導波路
１２６ アレイ導波路
１２７〜１３０ 受光器
１３１ 符号誤り率測定器
１３２ 制御装置
１３３ 制御用配線
１３４ ヘッダ
１３５ ペイロード
１３６ ヘッダ
１３７ ペイロード
１３８ 疑似ランダムパターン
１３９ 光パケット
１４０ デジタルラッパ用光パケット
１０００ 送信ノード
１００１ 入力ポート
１００２ 波長分波器
１００３〜１００６ 導波路（出力ポート）
１００７〜１０１０ 入力ポート
１０１１〜１０１４ 波長変換器
１０１５ 合波器
１０１６ 出力用ファイバ
１０２０ 受信ノード
１０２１ 分散シフトファイバ
１０２２ 通常分散ファイバ
１０１７，１０１８ スラブ導波路
１０１９ アレイ導波路
１１００ 送信ノード
１１０１ 入力ポート
１１０２ 波長分波器
１１０３〜１１０６ 導波路（出力ポート）
１１０７〜１１１０ 入力ポート
１１１１〜１１１４ 波長変換器
１１１５ 合波器
１１１６ 出力用ファイバ
１１２０ 受信ノード
１１２１ 分散シフトファイバ
１１２２ 通常分散ファイバ
１１２３ 光カプラ
１１２４ 光分波器
１１２５〜１１２６ 監視用光導波路
λ１，λ２，λ３，λ４ 不等間隔波長多重信号光
λａ，λｂ，λｃ，λｄ 等間隔波長多重信号光
λ１，λ２，λ３，λ４ 不等間隔波長多重信号光（ポンプ光）
【発明の属する技術分野】
本発明は波長多重を利用した光通信，光交換，光情報処理等の光伝送システムに適用される多波長変換制御装置に関して有効な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送システムは、エルビュームドープ光ファイバアンプ（有効帯域１５３０〜１５６０ｎｍ：１．５５ミクロン帯と総称）の発達とともに、１．５５ミクロン帯を中心に発達してきた。特に日本においては、光ファイバのゼロ分散波長を通常の１．３ミクロン帯から１．５５ミクロン帯にシフトするいわゆる分散シフトファイバを用いることで光信号の波長分散を抑制し、単一波長の光信号に対しては１０Ｇｂ／ｓで５００Ｋｍ以上という高速・長距離伝送を可能にしている。しかし反面分散シフトファイバによる伝送は、複数の波長を多重した波長多重信号（ＷＤＭ信号）に対して波長間の干渉が大きく、信号波形の劣化をもたらせるために、ＷＤＭ信号の波長間隔を不等間隔にする工夫がなされている。
【０００３】
一方、北米やヨーロッパはゼロ分散波長が通常の１．３ミクロン帯にある光ファイバを使用している。この通常分散ファイバによる伝送は光信号の波長分散が大きいために、高速・長距離伝送には不利であるが、反面ＷＤＭ伝送には有利で、ＷＤＭ信号の波長間隔を等間隔にすることができる。
【０００４】
ここで重要となるのは不等間隔のＷＤＭネットワークと等間隔のＷＤＭネットワークの相互接続である。図６は４波を多重した不等間隔ＷＤＭネットワークから、同じく４波を多重した等間隔ＷＤＭネットワークへと接続する場合を説明する図である。ここで簡単のため、不等間隔の４波長λ１＝１５５０ｎｍ、λ２＝１５５１ｎｍ、λ３＝１５５３ｎｍ、λ４＝１５５６ｎｍの４波長を等間隔の４波長に一括波長変換することを想定する。
【０００５】
図６において、１０００は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を送信する送信ノード、１００１は不等間隔波長多重信号光用の入力ポート、１００２は波長分波器、１００３〜１００６は導波路、１００７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、１００８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、１００９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、１０１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、１０１１〜１０１４は相互利得変調を使った波長変換器、１０１５は合波器、１０１６は出力用ファイバ、１０２０は受信ノード、１０２１は分散シフトファイバ、１０２２は通常分散ファイバである。
【０００６】
図７は図６における波長分波器１００２の詳細図であって、１０１７，１０１８はスラブ導波路、１０１９はアレイ導波路である。
【０００７】
図６，図７において、入力ポート１００１を伝搬する不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１０１７に入力され、アレイ導波路１０１９に等しい光強度で分配される。アレイ導波路１０１９で光路長差に応じた遅延差が生じた不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１０１８に入力されて収束する。このとき波長の違いによって位相条件が異なり、信号光λ１は導波路１００３に、信号光λ２は導波路１００４に、信号光λ３は導波路１００５に、信号光λ４は導波路１００６に出力される。
【０００８】
一方、等間隔のポンプ光λａ〜λｄも入力ポート１００７〜１０１０から入力される。ここで入力ポート１００７〜１０１０をスラブ導波路１０１７に対して最適な位置に設定すると、ポンプ光λａは導波路１００３に、ポンプ光λｂは導波路１００４に、ポンプ光λｃは導波路１００５に、ポンプ光λｄは導波路１００６に出力される。
【０００９】
すなわち、導波路１００３には信号光λ１とポンプ光λａが、導波路１００４には信号光λ２とポンプ光λｂが、導波路１００５には信号光λ３とポンプ光λｃが、導波路１００６には信号光λ４とポンプ光λｄが合波されることになり、それぞれが波長変換器１０１１〜１０１４に入力される。
【００１０】
波長変換器１０１１〜１０１４は信号光λ１〜λ４をそれぞれポンプ光λａ〜λｂに波長変換する。このポンプ光λａ〜λｂを合波器１０１５を用いて合波し出力用ファイバ１０１６に出力することで、不等間隔波長多重信号λ１〜λ４を等間隔波長多重信号λａ〜λｄへと一括で波長変換することができる。
【００１１】
図８は相互利得変調型の波長変換器の特性を説明する図であり、波長変換器として半導体光増幅器を用いたものである。半導体光増幅器に信号光（例えばλ１）とポンプ光（例えばλａ）を入射する。ここで信号光の強度が十分に強いと（例えば０ｄＢｍ以上）半導体光増幅器の利得が強い入力強度で飽和して、増幅度が図８のように減少する。すなわち入力光のｏｎ／ｏｆｆに対応して、ポンプ光の利得が変動する。この現象を利用して、信号光のもつ信号情報はそのままで、信号光の波長λ１だけをポンプ光の波長λａに変換する波長変換が可能になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法は下記のような問題があった。すなわち入力信号光の監視の問題である。ネットワークにはファイバ断線、光源のパワー低下、ＷＤＭ信号の絶対波長のずれといったさまざまな故障が発生し得る。ここで故障時にどこで故障が起こったかを切り分けるために、常にＷＤＭ信号を監視することが必要である。
【００１３】
図６に示す従来技術においても、その故障が不等間隔波長を使う分散シフトファイバ１０２１のネットワークで生じたのか、等間隔波長を用いる通常分散ファイバ１０２２のネットワークで生じたものかを切り分けることが要求され、そのため途中で不等間隔波長を監視する必要がある。ところが図６の構成においては、この監視が困難であった。
【００１４】
つまり、監視を行うためには従来では図９のような構成を取る必要がある。図９において、１１００は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を送信する送信ノード、１１０１は不等間隔波長多重信号光用の入力ポート、１１０２は波長分波器、１１０３〜１１０６は導波路、１１０７〜１１１０はポンプ光を入力するための入力ポート、１１１１〜１１１４は相互利得変調を使った波長変換器、１１１５は合波器、１１１６は出力用ファイバ、１１２０は受信ノード、１１２１は分散シフトファイバ、１１２２は通常分散ファイバであり、以上は図６と同様の構成であるが、これに加えて光カプラ１１２３、光分波器１１２４、監視用光導波路１１２５〜１１２８が必要になる。
【００１５】
この構成によれば、入力ポート１１０１を伝搬する不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４の一部を分岐したうえで、光分波器１１２４によって分波し、それぞれの波長を監視することができる。しかしながら監視のために部品点数を増加することや、高価な波長分波器１１２４を追加することはシステムの価格設定のうえで困難であった。また光カプラ１１２３の挿入によって、不等間隔波長の損失が増大する問題もあった。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、不等間隔波長多重信号光を一括して等間隔波長多重信号光に変換する多波長変換制御装置において、部品点数を増加することなく、しかも、損失を発生することなく、不等間隔波長多重信号光の状態を監視できる多波長変換制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明の構成は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記不等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換ずみの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記不等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の構成は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換済みの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明では、前記監視手段は、前記合波器から個別に出力される信号光を個別に受光する複数の受光器と、各受光器で受光した信号から符号誤り率を測定する符号誤り率測定器と、符号誤り率が増大したときに前記波長変換器を遮断したり各受光器で受光した受光パワーに応じて前記波長変換器での変換パワーレベルを調整する制御装置とで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
〔第一の実施の形態〕
図１は本発明の第一の実施の形態を説明する図である。ここで簡単のため、不等間隔の４波長λ１＝１５５０ｎｍ、λ２＝１５５１ｎｍ、λ３＝１５５３ｎｍ、λ４＝１５５６ｎｍの４波長を等間隔の４波長に一括波長変換することを想定する。
【００２２】
図１において００１は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を入力するための入力ポート、００２は波長分波器、００３〜００６は導波路（出力ポート）、００７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、００８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、００９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、０１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、０１１〜０１４は相互利得変調を使った波長変換器、０１５は合波器、０１６は等間隔波長多重光用の出力用ファイバ、０２０〜０２３は合分波用ファイバである。
【００２３】
また、０００は送信ノード、０１７は受信ノード、０１８は分散シフトファイバ、０１９は通常分散ファイバである。
【００２４】
本構成は基本的に図６の従来例と同様の構成であり、λ１〜λ４の不等間隔波長をλａ〜λｄの等間隔波長へと多波長で一括変換することができる。ここで図６と異なる点は光合波器０１５がλａ〜λｄを合波するとともに、異なる波長光を合波・分波するよう設計されている点と、その異なる波長光のための合分波用ファイバ０２０〜０２３が具備されている点である。この構成の利点は以下に詳しく説明する。
【００２５】
〔第二の実施の形態〕
図２は第二の実施の形態の全体図を説明する図である。図２において、１０１は不等間隔波長多重信号光λ１〜λ４を入力するための入力ポート、１０２は波長分波器、１０３〜１０６は導波路（出力ポート）、１０７はポンプ光λａ＝１５５７ｎｍを入力するための入力ポート、１０８はポンプ光λｂ＝１５５８ｎｍを入力するための入力ポート、１０９はポンプ光λｃ＝１５５９ｎｍを入力するための入力ポート、１１０はポンプ光λｄ＝１５６０ｎｍを入力するための入力ポート、１１１〜１１４は相互利得変調を使った波長変換器、１１５は合波器、１１６は等間隔波長多重光用の出力用ファイバ、１２０〜１２３は不等間隔波長監視用の監視用出力ポートである。
【００２６】
また、１００は送信ノード、１１７は受信ノード、１１８は分散シフトファイバ、１１９は通常分散ファイバである。
【００２７】
図３は図２における波長分波器１０２の詳細図であって、１２４，１２５はスラブ導波路、１２６はアレイ導波路である。
【００２８】
図２，図３において、入力ポート１０１を伝搬する不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１２４に入力され、アレイ導波路１２６に等しい光強度で分配される。アレイ導波路１２６で光路長差に応じた遅延差が生じた不等間隔波長多重信号光はスラブ導波路１２５に入力されて収束する。このとき波長の違いによって位相条件が異なり、信号光λ１は導波路１０３に、信号光λ２は導波路１０４に、信号光λ３は導波路１０５に、信号光λ４は導波路１０６に出力される。
【００２９】
一方、等間隔のポンプ光λａ〜λｄも入力ポート１０７〜１１０から入力される。ここで入力ポート１０７〜１１０をスラブ導波路１２４に対して最適な位置に設定すると、ポンプ光λａは導波路１０３に、ポンプ光λｂは導波路１０４に、ポンプ光λｃは導波路１０５に、ポンプ光λｄは導波路１０６に出力される。
【００３０】
すなわち、導波路１０３には信号光λ１とポンプ光λａが、導波路１０４には信号光λ２とポンプ光λｂが、導波路１０５には信号光λ３とポンプλｃが、導波路１０６には信号光λ４とポンプ光λｄが合波されることになり、それぞれが波長変換器１１１〜１１４に入力される。
【００３１】
波長変換器１１１〜１１４は導波路（出力ポート）１０３〜１０６に接続されており、信号光λ１〜λ４をそれぞれポンプ光λａ〜λｂに波長変換する。このポンプ光λａ〜λｂを合波器１１５を用いて合波し出力用ファイバ１１６に出力することで、不等間隔波長多重信号λ１〜λ４を等間隔波長多重信号λａ〜λｄへと一括で波長変換することができる。
【００３２】
第二の実施の形態の特徴は、光合波器１１５に出力ポート１２０〜１２３が設けられている点である。光合波器１１５を最適に設計することにより、合波器１１５はポンプ光λａ〜λｄを出力用ファイバ１１６に合波するとともに、信号光λ１を出力ポート１２０に、信号光λ２を出力ポート１２１に、信号光λ３を出力ポート１２２に、信号光λ４を出力ポート１２３に出力することができる。
【００３３】
合波器０１５若しくは合波器１１５の構造は基本的に図３と同様の構成をとる。ここでポート１０１，ポート１０３〜１０６，ポート１０７〜１１０のスラブ導波路１２４，１２５に対する位置配置および、アレイ導波路１２６の光路長差を最適に計算設計することで、ポート１０３〜１０６からλ１，λａ，λ２，λｂ，λ３，λｃ，λ４，λｄの光を入射した場合に、ポート１０１にλａ〜λｄの光が合波され、ポート１０７にはλ１，ポート１０８にはλ２，ポート１０９にはλ３，ポート１１０にはλ４の光が出力されるような合波器を構成することができる。ポート１０１，ポート１０３〜１０６，ポート１０７〜１１０，スラブ導波路１２４，１２５は例えば石英系導波路で構成される。
【００３４】
ここで出力ポート１２０〜１２３に受光器やレベル監視回路、波長監視回路を設けることによって、不等間隔から等間隔への多波長一括変換を行うと同時に、入力側の各信号を監視することができる。
【００３５】
図４は監視の例を示したものである。図２の構成に加えて、受光器１２７〜１３０、符号誤り率測定器１３１、制御装置１３２並びに制御用配線１３３を備えている。
【００３６】
さて、図５に示すように、通常光ネットワークで用いる光パケット１３９はヘッダ（アドレス）１３４とペイロード１３５を備えている。ここで、ネットワークの監視を簡単にするために、いわゆるデジタルラッパ方式が提唱されている。これはデジタルラッパ用光パケット１４０のように、ヘッダ（アドレス）１３６、ペイロード１３７に加えて、符号誤り率測定用の疑似ランダムパターン１３８を付与する方式である。一般に符号誤り率は１０のマイナス１２乗以下であるが、例えば光増幅器のノイズの増大やモード分散の増加といった伝送路の劣化によって符号誤りが増大する場合がある。
【００３７】
図４の構成ではこの符号誤り率の測定を可能にする。すなわち、受光器１２７〜１３０によって、デジタルラッパ用光パケットを受光し、その疑似ランダムパターンのみを符号誤り率測定器１３１によって測定する。ここで符号誤り率が増大したときには符号誤り率測定器１３１は制御装置１３２に連絡し、制御装置１３２は制御用配線１３３を用いて波長変換器１１１〜１１４を遮断する。また、受光器１２７〜１３０で受光パワーレベルが低下している場合には、波長変換器１１１〜１１４に注入する電流レベル等を制御することで、光のパワーレベルを増大することができる。
【００３８】
なお上記実施の形態では、不等間隔波長多重信号光を等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する例を述べたが、本発明は、等間隔波長多重信号光を不等間隔波長多重信号光に一括して波長変換するものや、入力された等間隔波長多重信号光を、入力された等間隔波長多重信号光の波長とは異なるが波長間隔が等間隔となっている等間隔波長多重信号光に一括して波長変換するものにも適用することができる。なお、等間隔波長多重信号光を不等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する場合には、波長間隔が不等間隔となっている複数のポンプ光を用い、不等間隔波長多重信号光を等間隔波長多重信号光に一括して波長変換する場合には、波長間隔が等間隔となっている複数のポンプ光を用いる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば多波長一括波長変換を行いつつ、出力側（波長変換後のネットワーク側）において、入力された不等間隔波長多重信号光や等間隔波長多重信号光の監視を容易に行うことができる。
【００４０】
また監視手段により監視した結果に応じて、波長変換器を制御することにより、符号誤りを生じたときに信号光伝送を遮断したり、波長変換された等間隔波長多重信号光や不等間隔波長多重信号光のレベルを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す構成図である。
【図３】第二の実施の形態に用いる波長分波器を示す構成図である。
【図４】第二の実施の形態を用いて監視をする例を示す構成図である。
【図５】光パケットの信号構成を示す説明図である。
【図６】従来技術を示す構成図である。
【図７】従来技術に用いる波長分波器を示す構成図である。
【図８】相互利得変調による波長変換特性を示す特性図。
【図９】不等間隔波長多重信号の監視をする従来技術を示す構成図である。
【符号の説明】
００１ 入力ポート
００２ 波長分波器
００３〜００６ 導波路（出力ポート）
００７〜０１０ 入力ポート
０１１〜０１４ 波長変換器
０１５ 合波器
０１６ 出力用ファイバ
０２０〜０２３ 合分波用ファイバ
１００ 送信ノード
１０１ 入力ポート
１０２ 波長分波器
１０３〜１０６ 導波路（出力ポート）
１０７〜１１０ 入力ポート
１１１〜１１４ 波長変換器
１１５ 合波器
１１６ 出力用ファイバ
１１７ 受信ノード
１１８ 分散シフトファイバ
１１９ 通常分散ファイバ
１２０〜１２３ 監視用出力ポート
１２４，１２５ スラブ導波路
１２６ アレイ導波路
１２７〜１３０ 受光器
１３１ 符号誤り率測定器
１３２ 制御装置
１３３ 制御用配線
１３４ ヘッダ
１３５ ペイロード
１３６ ヘッダ
１３７ ペイロード
１３８ 疑似ランダムパターン
１３９ 光パケット
１４０ デジタルラッパ用光パケット
１０００ 送信ノード
１００１ 入力ポート
１００２ 波長分波器
１００３〜１００６ 導波路（出力ポート）
１００７〜１０１０ 入力ポート
１０１１〜１０１４ 波長変換器
１０１５ 合波器
１０１６ 出力用ファイバ
１０２０ 受信ノード
１０２１ 分散シフトファイバ
１０２２ 通常分散ファイバ
１０１７，１０１８ スラブ導波路
１０１９ アレイ導波路
１１００ 送信ノード
１１０１ 入力ポート
１１０２ 波長分波器
１１０３〜１１０６ 導波路（出力ポート）
１１０７〜１１１０ 入力ポート
１１１１〜１１１４ 波長変換器
１１１５ 合波器
１１１６ 出力用ファイバ
１１２０ 受信ノード
１１２１ 分散シフトファイバ
１１２２ 通常分散ファイバ
１１２３ 光カプラ
１１２４ 光分波器
１１２５〜１１２６ 監視用光導波路
λ１，λ２，λ３，λ４ 不等間隔波長多重信号光
λａ，λｂ，λｃ，λｄ 等間隔波長多重信号光
λ１，λ２，λ３，λ４ 不等間隔波長多重信号光（ポンプ光）
Claims (3)
- 複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記不等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換ずみの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記不等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする多波長変換制御装置。 - 複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、波長が異なると共に相互の波長間隔が等間隔になっている複数の信号光を多重してなる等間隔波長多重信号光が前記入力ポートのうち特定した１つの入力ポートに入力されると、前記等間隔波長多重信号光を分波して１つの信号光が１つの出力ポートから出力されるように各信号光を個別に各出力ポートから出力し、且つ、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数のポンプ光が個別に他の複数の入力ポートに入力されると、１つのポンプ光が１つの出力ポートから出力されるように各ポンプ光を個別に各出力ポートから出力することにより、各出力ポートから１つの信号光と１つのポンプ光を対として出力する波長分波器と、
前記波長分波器の各出力ポートに個別に接続されており、対となった１つの信号光と１つのポンプ光が入力されると、相互利得変調を使って信号光の波長をポンプ光の波長に波長変換する複数の波長変換器と、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており、各波長変換器から出力された波長変換済の信号光と波長変換前の信号光との対が、それぞれ別々の入力ポートに入力され、各波長変換済みの信号光を出力ポートのうち特定した１つの出力ポートから出力することで、波長が異なると共に相互の波長間隔が不等間隔になっている複数の波長変換済の信号光を多重してなる不等間隔波長多重信号光を出力し、且つ、各波長変換前の信号光を他の複数の出力ポートから、１つの波長変換前の信号光が１つの出力ポートから出力されるように各波長変換前の信号光を個別に出力する合波器と、
前記合波器から個別に出力される複数の信号光の状態から、前記等間隔波長多重信号光の信号状態を監視する監視手段とで構成されていることを特徴とする多波長変換制御装置。 - 前記監視手段は、前記合波器から個別に出力される信号光を個別に受光する複数の受光器と、各受光器で受光した信号から符号誤り率を測定する符号誤り率測定器と、符号誤り率が増大したときに前記波長変換器を遮断したり各受光器で受光した受光パワーに応じて前記波長変換器での変換パワーレベルを調整する制御装置とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多波長変換制御装置。
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