JP3875190B2 - 波長分割多重光伝送装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無入力光増幅器を将来増設される信号光のダミーとして設置することで初期設置波長が少量の段階において伝送品位を高めるようにした波長分割多重光伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底光ケーブル伝送方式は、海峡横断などに適用する無中継方式と、大洋横断などを意図した海底中継装置を含む長距離中継方式に大別される。長距離中継方式を必要とする海底光ケーブル中継伝送システムは、海底中継伝送路とその両端の陸地の海岸局装置等から構成され、５０Ｋｍ程度の中継スパンごとに海底中継装置を配設する構成が一般的である。こうした光ケーブルにより複数の情報を効率良く伝送する技術として、波長分割多重光伝送技術がある。波長分割多重光伝送技術は、複数の信号をそれぞれ波長が異なる光信号に割り当て（分割）、それらを多重化して２本の光ファイバにより双方向に伝送するものである。送信側では、波長が異なる光源からの光信号を光合波器により合成し、受信側では光分波器により各々の波長の光信号に分波し、これらを受光素子により電気信号に変換する。この技術は、大容量情報の伝送を可能にする利点が注目を集めている。
【０００３】
図１は、従来の波長分割多重光伝送装置の一例を示すブロック構成図である。図において、１−ｍ〜１＋ｍは異なる波長λ−ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、２，３はダミー光源、４は光合波器、５は光ファイバ、６は波長分割多重光伝送装置である。本例の場合、波長分割多重光伝送装置６は海岸局装置内に配設される。
【０００４】
次に動作について説明する。
２ｍ個の光送信器１−ｍ〜１＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ−ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する。波長多重伝送装置が設置される初期に通信回線需要が２ｍ波長分ある場合（ｍは通常４〜８）、光送信器１−ｍ〜１＋ｍが設置される。通信回線需要が増加するに従い、２ｍは最大収容波長数２ｎ（ｎは通常３２〜６４）まで増設される。伝送帯域は多段接続される光増幅中継器と光ファイバの特性で決まり、エルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いたＣバンド帯の光増幅中継器と、ノンゼロ分散シフト光ファイバの組み合わせの場合、おおよそ３０ｎｍである。光送信器１‐ｎ〜１＋ｎはこの帯域を一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル幅を有している。ダミー光源２，３は、光送信器１−ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の外側でかつ将来増設される１−ｎから１＋ｎまでの所定の波長すなわちλ２，λ３のダミー光を無変調で出力する。図２のスペクトル線図に示したように、短波側において波長λ２のダミー光が波長λ−ｍの変調光に隣接し、長波側において波長λ３のダミー光が波長λ＋ｍの変調光に隣接する。これらのダミー光源２，３の出力ダミー光は、光合波器４において光送信器１−ｍ〜１＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ５を介して海底中継装置あるいは海岸局装置へ向け伝送される。このとき変調光の帯域両側に位置するダミー光は、変調光のピークパワーを下げる効果を発揮する。すなわち、光増幅中継伝送システムでは、１波あたりのパワーは光伝送路適所に設けられた光増幅中継器の飽和出力を波長数で割った量で概略決まるが、もし波長数が少ないと、１波当たりのパワーが過剰となり、これが光ファイバ伝送路中で非線形光学効果を引き起こし伝送品位を著しく劣化させる問題があった。かかる伝送品位劣化を引き起こす非線形光学効果として、４光波混合（ＦＷＭ）、自己位相変調（ＳＰＭ）などが良く知られており、それらはＧ．Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ著「Nonlinear Fiber Optics,Academic Press, 1995, New York」に詳しい。変調光占有帯域に隣接してダミー光を配置した波長分割多重光伝送装置６の場合、光増幅中継器が変調光とダミー光をあわせた全体を一定出力するよう動作するため、相対的に変調光のパワーが抑えられ、前記ファイバ非線形の影響が大幅に軽減され伝送品位を保つことができる。
【０００５】
また変調光の帯域両側に位置するダミー光は、変調光の占有帯域を見掛け上広げる効果を発揮する。すなわち、海底光ケーブル中継伝送システムでは、光伝送路適所に設けられた光増幅器（図示せず）により必要に応じて光増幅が繰り返される。光増幅器は入力される波長数が最大の時に利得プロファイルが最適になるように設計される。従って、初期運用時に使用波長数が少数である場合、その波長数のみで運用を行うと、設計時の利得プロファイルと異なるため、光増幅のたびに光増幅器の持つ利得プロファイルに応じて、利得格差が目立つようになるが、変調光占有帯域に隣接してダミー光を配置した波長分割多重光伝送装置６の場合、光増幅器が変調光とダミー光を合わせた全体を定出力制御するよう動作することから、光増幅器の設計通りの利得プロファイルとなるため、利得格差の影響が変調光に及ぶ弊害が大幅に軽減され、伝送品位を保つことができる。
【０００６】
従来の波長分割多重光伝送装置６は、ダミー光源２，３が、いずれも単一波長で発光するレーザダイオードを光源としており、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いため非線形光学効果のひとつである誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）を引き起こしてしまい、変調光の伝送品位を劣化させる問題があった。また、出力レーザ光が固有方向に偏光しているため、光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）が原因で一定偏光方向の変調光の利得が低下したり低下幅が時間変動したりすることがあり、偏波を無偏光化してＳ／Ｎ比劣化を防止するための偏波スクランブラ（ＰＳＣＲ）の使用が不可欠になるなど、装置規模が肥大化してコスト低減が難しいなどの課題があった。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で変調光有帯域を拡張するような技術改良を計画したときに、単一波長で発光するレーザダイオードを光源とする既設のダミー光源２，３ではシステム変更に対応できないため、新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要が生じ、コスト切り下げは益々困難になるといった課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためのものであり、無入力光増幅器を用いて、初期設置される変調光の波長数が少ない場合でも、その伝送品位を劣化させることなく伝送でき、光伝送帯域で生ずる利得格差を補償し、伝送品位を高めることを目的とする。
【発明の開示】
【０００８】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、波長がそれぞれに固有のレーザ光をデータ信号で変調して変調光を出力する複数の光送信器と、自然放出光（ＡＳＥ）を出力する光増幅手段と、前記複数の光送信器が出力するレーザ光群の占有帯域の外側でかつ将来増設される所定の波長内を濾波帯域とし、前記光増幅手段の出力を帯域濾波した無変調のスペクトラムスライス光を出力する帯域濾波手段と、前記スペクトラムスライス光を前記変調光に合波して伝送する光合波手段を備え、前記光増幅手段が、信号入力端を無反射終端した単一の第１の光増幅器を備え、前記帯域濾波手段が、前記第１の光増幅器の出力を複数に分波する光分波器と、該光分波器の分波出力端に個別接続した複数の帯域通過光フィルタと、該複数の帯域通過フィルタの出力を少なくとも２波以上合波して前記スペクトラムスライス光を出力する光合波器と、該光合波器の出力を増幅して定値制御する第２の光増幅器とを備えるものである。
このことによって、自然放出光を帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波する構成とし、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工でき、スペクトル線幅を広くすることができるため、誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）に基づく変調光の伝送品位を劣化させることはなく、また、固有方向への偏光がないため、光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）が原因で変調光の利得が低下したり低下幅が時間変動したりすることがないため、Ｓ／Ｎ比劣化を招くことはなく、無偏光化するための偏波スクランブラ（ＰＳＣＲ）を用意したり、変調光の波数を増やす目的で光伝送帯域拡張時に新規のダミー光源等を用意したりする必要がないので、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる効果がある。
また、入力端を無反射終端した単一の第１の光増幅器を用いて自然放出光を出力し、複数に分岐した後それぞれを帯域通過光フィルタにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ブロックごとに増幅してダミー光として変調光に合波するようにしたので、単一の第１の光増幅器と複数の帯域通過光フィルタと第２の光増幅器を組み合わせた帯域濾波手段をもってスペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、また複数のスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥った場合でも、動作不良を起こしたスペクトラムスライス光の濾波出力を合波成分として増幅する第２の光増幅器が、欠損した波長の所属ブロックに含まれる他の波長成分を補填的に強めに増幅することで、特定波長の欠損が隣接波長の利得強調によって補償され、これにより一部の動作不良が実質的に伝送品質に被害を及ぼさない冗長性の高い装置構成を構築できる効果がある。
【０００９】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、光増幅手段が、第１の光増幅器に冗長化して接続した複数の励起光源を備えるものである。
このことによって、光増幅手段が、第１の光増幅器に冗長化して接続した複数の励起光源を備える構成とし、一方の励起光源が動作不良に陥ったとしても、予備の励起光源の発光出力を第１の光増幅器に供給することで、安定した光増幅が継続でき、第１の光増幅器に対する信頼性が向上する効果がある。
【００１０】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、帯域濾波手段が、カスケード接続した複数の帯域通過光フィルタを備えるものである。
このことによって、帯域濾波手段が、カスケード接続した複数の帯域通過光フィルタを備える構成とし、与えられた帯域幅内でスペクトラムスライス光の減衰形態を厳密に指定でき、これにより信号のＳ／Ｎ比を高め、伝送品質を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】 従来の波長分割多重光伝送装置の一例を示すブロック構成図である。
【図２】 波長分割多重伝送される変調光とダミー光のスペクトル分布を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図４】 図３に示した光増幅器の出力特性を示す図である。
【図５】 図３に示した帯域通過光フィルタの濾波特性を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図３はこの発明の実施の形態１による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、１０は波長分割多重光伝送装置、１‐ｍ〜１＋ｍは異なる波長λ‐ｍ，λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する２ｍ個の光送信器、１２ａ，１２ｂは入力端を無反射終端した光増幅器（光増幅手段）、１３ａ，１３ｂはスペクトラムスライス光を出力する帯域通過光フィルタ（帯域濾波手段）、１４はスペクトラムスライス光を前記変調光に合波する光合波器（光合波手段）、１５は光合波器１４が合波した光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態１では、１３ａが、一方の光増幅器１２ａの出力を濾波して無変調の高周波スペクトラムスライス光すなわち短波スペクトラムスライス光を出力する高周波帯域通過光フィルタに該当し、１３ｂが他方の光増幅器１２ｂの出力を濾波して無変調の低周波スペクトラムスライス光すなわち長波スペクトラムスライス光を出力する低周波帯域通過光フィルタに該当するが、１３ａ，１３ｂはともに光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の内側の帯域透過光フィルタであってもよい。
【００１３】
次に動作について説明する。
ｍ個の光送信器１‐ｍ〜１＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器１２ａ，１２ｂは、入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器であり、励起光源（図示せず）のエネルギーを吸収したエルビウムドープファイバが発するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）と呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。この自然放出光は、図４に示すように、全帯域に亙ってほぼ一様な利得のスペクトル分布を有するが、帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂを通通するときに、図５に示すように、特定波長の自然放出光だけが濾波される。具体的には、帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂは、光送信器１１〜１ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の外側に隣接する周波数の自然放出光、すなわち波長λｄａ，λｄｂのスペクトラムスライス光を出力する。ここでは、波長λ‐ｍの変調光の短波側に波長λｄａのスペクトラムスライス光が隣接し、波長λ＋ｍの変調光の長波側に波長λｄｂのスペクトラムスライス光が隣接する。なお、生成過程からも明らかなように、スペクトラムスライス光はともに無変調である。
【００１４】
帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂが出力するスペクトラムスライス光は、光合波器１４において光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ１５を介して伝送される。このとき、変調光の占有帯域両側に位置するスペクトラムスライス光は、変調光のピークパワーを下げ、光増幅中継器の伝送帯域における利得平坦化の効果を発揮する。具体的には、高周波帯域通過光フィルタ１３ａが出力する波長λｄａのスペクトラムスライス光が、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、低周波帯域通過光フィルタ１３ｂが出力する波長λｄｂのスペクトラムスライス光が、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。また、変調光の占有帯域両側に位置する波長λｄａ、波長λｄｂスペクトラムスライス光が、光増幅中継器の利得格差を補償する。このため、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において平坦化され、伝送品質が向上する。
【００１５】
以上のように、実施の形態１によれば、無入力光増幅器１２ａ，１２ｂを用いて自然放出光を出力し、それぞれを帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができる。このため、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）に起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合にも、光増幅器１２ａ，１２ｂに接続する帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できる。したがって、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築できる効果が得られる。
【００１６】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、２０は波長分割多重光伝送装置、２‐ｍ〜２＋ｍは異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、２２は入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器（光増幅手段）、２３は光増幅器２１の出力端に接続した光分岐器、２３１〜２３ｎは光分岐器２３のｎ個の分岐出力端に個別接続した帯域通過光フィルタ、２４は帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力するスペクトラムスライス光を光送信器２‐ｍ〜２＋ｍが出力する変調光に合波する光合波器、２５は光合波器２４において合波された光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態２では、光分岐器２３とｎ個の帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが帯域濾波手段を構成する。
【００１７】
次に動作を説明する。
２ｍ個の光送信器２‐ｍ〜２＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器２‐ｍ〜２＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器２２は入力を遮断した無入力光増幅器であるため、前述したＡＳＥと呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。自然放出光は、光分岐器２３においてｎ分岐されて帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを通るときに、それぞれ特定波長λｄ１〜λｄｎの自然放出光を濾波される。整数ｉ，ｊを１からｎまでの整数に含まれる互いに隣接する任意の整数としたときに、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｉは、変調光占有帯域の短波側に隣接する波長λｄ１〜λｄｉのスペクトラムスライス光を出力し、帯域通過光フィルタ２３ｊ〜２３ｎは、変調光占有帯域の長波側に隣接する波長λｄｊ〜λｄｎのスペクトラムスライス光を出力する。帯域透過光フィルタ２３１〜２３ｎはともに光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の内側の帯域透過光フィルタであってもよい。
【００１８】
帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力するスペクトラムスライス光は、光合波器２４において光送信器２１〜２ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ２５を介して伝送される。このとき、変調光占有帯域の両側に位置するスペクトラムスライス光は、変調光のピークパワーを下げる効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｉが出力する波長λｄ１〜λｄｉのｉ個のスペクトラムスライス光が、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、帯域通過光フィルタ２３ｊ〜２３ｎが出力する（ｎ−ｉ）個のスペクトラムスライス光が、光送信器２１〜２ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。また、光増幅中継器の利得格差を補償する効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力する波長λｄ１〜λｄｎのｎ個のスペクトラムスライス光、すなわちダミー光が、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍの出力変調光と合波された後、光増幅中継器に入力される。光増幅器に入力される波長数が設計波長数に近づくため、設計通りの光増幅中継器の利得プロファイルを維持することが可能となり、利得平坦化され、伝送品質が向上する。
【００１９】
以上のように、実施の形態２によれば、無入力光増幅器２２を用いて自然放出光を出力し、ｎ分岐させたそれぞれを帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎにて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、単一の光増幅器２２と複数の帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを組み合わせた最小規模の帯域濾波手段をもって、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光出力させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器のＰＤＧに起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合も、単一の光増幅器２２に光分岐器２を介して接続する帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できるので、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築できる効果が得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、３０は波長分割多重光伝送装置、３‐ｍ〜３＋ｍは異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、３２は入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器、３３は光増幅器２１の出力端に接続した光分岐器、３３１〜３３ｎは光分岐器３３のｎ個の分岐出力端に個別接続した帯域通過光フィルタ、３６１〜３６ｋは帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎの出力をｋブロックに分けてブロックごとに合波する光合波器、３７１〜３７ｋは帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎの出力端に接続した光増幅器、３８は光増幅器３３１〜３３ｎの出力を合波する光合波器、３４は光合波器３８から出力されるスペクトラムスライス光を光送信器３‐ｍ〜３＋ｍが出力する変調光に合波する光合波器、３５は光合波器３４が合波した光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態３では、光分岐器３３と帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎと光合波器３６１〜３６ｋと光増幅器３７１〜３７ｋと光合波器３８が、帯域濾波手段を構成する。ただし、光合波器３８は省略することもでき、その場合は光増幅器３７１〜３７ｋの出力をそのまま光合波器３４に入力するとよい。
【００２１】
次に動作を説明する。
ｍ個の光送信器３‐ｍ〜３＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器３‐ｍ〜３＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器３２は無入力増幅器であり、前述したＡＳＥと呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。光増幅器３２が出力する自然放出光は、次段の光分岐器３３においてｎ個の自然放出光に分岐される。分岐されたｎ個の自然放出光は、ｎ個の帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎに導かれ、それぞれ特定波長λｄ１〜λｄｎの自然放出光を濾波される。濾波されたｎ個の自然放出光は、全体でｋブロックに分けられ各ブロックごとに光合波器３７１〜３７ｋに供給される。ただし、ｋは１からｎまでの整数に含まれる任意の整数である。光合波器３７１〜３７ｋで合波された自然放出光は、光増幅器３７１〜３７ｋで増幅され、増幅後に光合波器３８において合波され、光送信器３１〜３ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の長波側に隣接する波長λｄ１〜λｄｎのスペクトラムスライス光とされる。
【００２２】
光合波器３８において合波生成された波長λｄ１〜λｄｎのスペクトラムスライス光は、前記ｋブロックのうちの前半のブロックが、変調光占有帯域の短波側に連なる波長群に対応しており、前記ｋブロックのうちの後半のブロックが、変調光占有帯域の長波側に連なる波長群に対応する。この光合波器３８の出力は、光合波器３４において光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ３５を介して伝送されるが、このときに変調光占有帯域両側に位置するスペクトラムスライス光が、変調光のピークパワーを下げ、効果を発揮する。具体的には、前記ｋブロックの前半のブロックに属するスペクトラムスライス光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、前記ｋブロックの後半のブロックに属するスペクトラムスライス光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍのレーザ光出力は非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。
【００２３】
また、光増幅中継器の利得格差を補償する効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎが出力する波長λｄ１〜λｄｎのｎ個のスペクトラムスライス光、すなわちダミー光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光と合波された後、光増幅中継器に入力される。光増幅器に入力される波長数が設計波長数に近づくため、設計通りの光増幅中継器の利得プロファイルを維持することが可能となり、利得平坦化され、伝送品質が向上する。
【００２４】
さらに、ｎ個設けたスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥った場合を想定したときでも、動作不良を起こしたスペクトラムスライス光波長λｇの濾波出力を合波成分として増幅する光増幅器３７ｈ（ただし、ｈは１からｋまでの整数）が、欠損した波長λｇの所属ブロックに含まれる他の波長成分を補填的に強めに増幅することになる。その結果、特定波長λｇの欠損は隣接波長の利得強調によって補償され、実質的に伝送品質に被害が及ばないようにできる。すなわち、波長分割多重光伝送装置３０は、特定波長の欠損に対する冗長性の高い装置構成と言うことができる。
【００２５】
以上のように、実施の形態３によれば、入力端を無反射終端した単一の光増幅器３２を用いて自然放出光を出力し、ｎ分岐後にそれぞれを帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光出力させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器のＰＤＧに起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合も、単一の光増幅器３２に光分岐器３３を介して接続する帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できるので、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築が可能である。さらにまた、ｎ個設けたスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥り、特定波長が欠損したとしても、光増幅器３７１〜３７ｋのいずれかが欠損した特定波長の隣接成分を利得強調する冗長性が発揮され、伝送品質に被害が及ばないようにできる効果が得られる。
【００２６】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。図において、４１はポンプレーザダイオードとも呼ばれる励起光源装置、４１ａ，４１ｂは励起光源装置４１内に冗長化して配設した一対のレーザダイオード（励起光源）、４２は光増幅器（光増幅手段）である。
【００２７】
次に、動作について説明する。
励起光源装置４１内に配設された一対のレーザダイオード４１ａ，４１ｂは、通常はいずれか一方、例えばレーザダイオード４１ａだけが動作し、励起したレーザ光を光増幅器４２に供給する。ただし、常用するレーザダイオード４１ａが故障して動作しなくなったときは、予備である他方のレーザダイオード４１ｂがレーザダイオード４１ａに代わって動作し、レーザダイオード４１ａの動作不良が何らの被害も引き起こさないようにできる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態４によれば、一方のレーザダイオード４１ａが動作不良に陥ったとしても、予備のレーザダイオード４１ｂの発光出力を光増幅器４２に供給できるので、安定した光増幅が継続でき、光増幅器４２に対する信頼性が高まる効果が得られる。なお、この実施の形態４に示した光増幅器４２と励起光源装置４１の構成は、前述した各実施の形態１〜３に示したすべての光増幅器１２ａ，１２ｂ，２２，３２に代替適用できるものである。
【００２９】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。図において、５２は光増幅器（光増幅手段）、５３ａ，５３ｂは光増幅器５２の出力端にカスケード接続した帯域通過光フィルタ（帯域濾波手段）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
光増幅器５２の出力である自然放出レーザ光は、カスケード接続された帯域通過光フィルタ５３ａ，５３ｂによって順次帯域濾波される。前段の帯域通過光フィルタ５３ａの濾波特性に応じて濾波された自然放出レーザ光は、後段の帯域通過光フィルタ５３ｂにより不要帯域成分をさらに精度良く削ぎ落とされ、目的とするスペクトラムスライス光とされる。通常、スペクトラムスライス光は与えられた帯域幅内で減衰形態が指定されるため、カスケード接続された一対の帯域通過光フィルタ５３ａ，５３ｂを用いることで、所要の減衰形態を厳密に実現し、スペクトラムスライス光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態５によれば、与えられた帯域幅内でスペクトラムスライス光の減衰形態を厳密に指定でき、これにより信号の絶縁比を高め、伝送品質を高めることができる効果が得られる。なお、帯域濾波手段を複数の帯域通過光フィルタをもって構成する手法は、前述の実施の形態１〜３のいずれにも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、無入力光増幅器を用いて初期設置される変調光の波長数が少ない場合でも、その伝送品位を劣化させることなく伝送できる大容量波長多重光伝送システムに適する。
【０００１】
この発明は、無入力光増幅器を将来増設される信号光のダミーとして設置することで初期設置波長が少量の段階において伝送品位を高めるようにした波長分割多重光伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底光ケーブル伝送方式は、海峡横断などに適用する無中継方式と、大洋横断などを意図した海底中継装置を含む長距離中継方式に大別される。長距離中継方式を必要とする海底光ケーブル中継伝送システムは、海底中継伝送路とその両端の陸地の海岸局装置等から構成され、５０Ｋｍ程度の中継スパンごとに海底中継装置を配設する構成が一般的である。こうした光ケーブルにより複数の情報を効率良く伝送する技術として、波長分割多重光伝送技術がある。波長分割多重光伝送技術は、複数の信号をそれぞれ波長が異なる光信号に割り当て（分割）、それらを多重化して２本の光ファイバにより双方向に伝送するものである。送信側では、波長が異なる光源からの光信号を光合波器により合成し、受信側では光分波器により各々の波長の光信号に分波し、これらを受光素子により電気信号に変換する。この技術は、大容量情報の伝送を可能にする利点が注目を集めている。
【０００３】
図１は、従来の波長分割多重光伝送装置の一例を示すブロック構成図である。図において、１−ｍ〜１＋ｍは異なる波長λ−ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、２，３はダミー光源、４は光合波器、５は光ファイバ、６は波長分割多重光伝送装置である。本例の場合、波長分割多重光伝送装置６は海岸局装置内に配設される。
【０００４】
次に動作について説明する。
２ｍ個の光送信器１−ｍ〜１＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ−ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する。波長多重伝送装置が設置される初期に通信回線需要が２ｍ波長分ある場合（ｍは通常４〜８）、光送信器１−ｍ〜１＋ｍが設置される。通信回線需要が増加するに従い、２ｍは最大収容波長数２ｎ（ｎは通常３２〜６４）まで増設される。伝送帯域は多段接続される光増幅中継器と光ファイバの特性で決まり、エルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いたＣバンド帯の光増幅中継器と、ノンゼロ分散シフト光ファイバの組み合わせの場合、おおよそ３０ｎｍである。光送信器１‐ｎ〜１＋ｎはこの帯域を一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル幅を有している。ダミー光源２，３は、光送信器１−ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の外側でかつ将来増設される１−ｎから１＋ｎまでの所定の波長すなわちλ２，λ３のダミー光を無変調で出力する。図２のスペクトル線図に示したように、短波側において波長λ２のダミー光が波長λ−ｍの変調光に隣接し、長波側において波長λ３のダミー光が波長λ＋ｍの変調光に隣接する。これらのダミー光源２，３の出力ダミー光は、光合波器４において光送信器１−ｍ〜１＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ５を介して海底中継装置あるいは海岸局装置へ向け伝送される。このとき変調光の帯域両側に位置するダミー光は、変調光のピークパワーを下げる効果を発揮する。すなわち、光増幅中継伝送システムでは、１波あたりのパワーは光伝送路適所に設けられた光増幅中継器の飽和出力を波長数で割った量で概略決まるが、もし波長数が少ないと、１波当たりのパワーが過剰となり、これが光ファイバ伝送路中で非線形光学効果を引き起こし伝送品位を著しく劣化させる問題があった。かかる伝送品位劣化を引き起こす非線形光学効果として、４光波混合（ＦＷＭ）、自己位相変調（ＳＰＭ）などが良く知られており、それらはＧ．Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ著「Nonlinear Fiber Optics,Academic Press, 1995, New York」に詳しい。変調光占有帯域に隣接してダミー光を配置した波長分割多重光伝送装置６の場合、光増幅中継器が変調光とダミー光をあわせた全体を一定出力するよう動作するため、相対的に変調光のパワーが抑えられ、前記ファイバ非線形の影響が大幅に軽減され伝送品位を保つことができる。
【０００５】
また変調光の帯域両側に位置するダミー光は、変調光の占有帯域を見掛け上広げる効果を発揮する。すなわち、海底光ケーブル中継伝送システムでは、光伝送路適所に設けられた光増幅器（図示せず）により必要に応じて光増幅が繰り返される。光増幅器は入力される波長数が最大の時に利得プロファイルが最適になるように設計される。従って、初期運用時に使用波長数が少数である場合、その波長数のみで運用を行うと、設計時の利得プロファイルと異なるため、光増幅のたびに光増幅器の持つ利得プロファイルに応じて、利得格差が目立つようになるが、変調光占有帯域に隣接してダミー光を配置した波長分割多重光伝送装置６の場合、光増幅器が変調光とダミー光を合わせた全体を定出力制御するよう動作することから、光増幅器の設計通りの利得プロファイルとなるため、利得格差の影響が変調光に及ぶ弊害が大幅に軽減され、伝送品位を保つことができる。
【０００６】
従来の波長分割多重光伝送装置６は、ダミー光源２，３が、いずれも単一波長で発光するレーザダイオードを光源としており、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いため非線形光学効果のひとつである誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）を引き起こしてしまい、変調光の伝送品位を劣化させる問題があった。また、出力レーザ光が固有方向に偏光しているため、光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）が原因で一定偏光方向の変調光の利得が低下したり低下幅が時間変動したりすることがあり、偏波を無偏光化してＳ／Ｎ比劣化を防止するための偏波スクランブラ（ＰＳＣＲ）の使用が不可欠になるなど、装置規模が肥大化してコスト低減が難しいなどの課題があった。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で変調光有帯域を拡張するような技術改良を計画したときに、単一波長で発光するレーザダイオードを光源とする既設のダミー光源２，３ではシステム変更に対応できないため、新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要が生じ、コスト切り下げは益々困難になるといった課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためのものであり、無入力光増幅器を用いて、初期設置される変調光の波長数が少ない場合でも、その伝送品位を劣化させることなく伝送でき、光伝送帯域で生ずる利得格差を補償し、伝送品位を高めることを目的とする。
【発明の開示】
【０００８】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、波長がそれぞれに固有のレーザ光をデータ信号で変調して変調光を出力する複数の光送信器と、自然放出光（ＡＳＥ）を出力する光増幅手段と、前記複数の光送信器が出力するレーザ光群の占有帯域の外側でかつ将来増設される所定の波長内を濾波帯域とし、前記光増幅手段の出力を帯域濾波した無変調のスペクトラムスライス光を出力する帯域濾波手段と、前記スペクトラムスライス光を前記変調光に合波して伝送する光合波手段を備え、前記光増幅手段が、信号入力端を無反射終端した単一の第１の光増幅器を備え、前記帯域濾波手段が、前記第１の光増幅器の出力を複数に分波する光分波器と、該光分波器の分波出力端に個別接続した複数の帯域通過光フィルタと、該複数の帯域通過フィルタの出力を少なくとも２波以上合波して前記スペクトラムスライス光を出力する光合波器と、該光合波器の出力を増幅して定値制御する第２の光増幅器とを備えるものである。
このことによって、自然放出光を帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波する構成とし、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工でき、スペクトル線幅を広くすることができるため、誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）に基づく変調光の伝送品位を劣化させることはなく、また、固有方向への偏光がないため、光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）が原因で変調光の利得が低下したり低下幅が時間変動したりすることがないため、Ｓ／Ｎ比劣化を招くことはなく、無偏光化するための偏波スクランブラ（ＰＳＣＲ）を用意したり、変調光の波数を増やす目的で光伝送帯域拡張時に新規のダミー光源等を用意したりする必要がないので、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる効果がある。
また、入力端を無反射終端した単一の第１の光増幅器を用いて自然放出光を出力し、複数に分岐した後それぞれを帯域通過光フィルタにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ブロックごとに増幅してダミー光として変調光に合波するようにしたので、単一の第１の光増幅器と複数の帯域通過光フィルタと第２の光増幅器を組み合わせた帯域濾波手段をもってスペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、また複数のスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥った場合でも、動作不良を起こしたスペクトラムスライス光の濾波出力を合波成分として増幅する第２の光増幅器が、欠損した波長の所属ブロックに含まれる他の波長成分を補填的に強めに増幅することで、特定波長の欠損が隣接波長の利得強調によって補償され、これにより一部の動作不良が実質的に伝送品質に被害を及ぼさない冗長性の高い装置構成を構築できる効果がある。
【０００９】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、光増幅手段が、第１の光増幅器に冗長化して接続した複数の励起光源を備えるものである。
このことによって、光増幅手段が、第１の光増幅器に冗長化して接続した複数の励起光源を備える構成とし、一方の励起光源が動作不良に陥ったとしても、予備の励起光源の発光出力を第１の光増幅器に供給することで、安定した光増幅が継続でき、第１の光増幅器に対する信頼性が向上する効果がある。
【００１０】
この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、帯域濾波手段が、カスケード接続した複数の帯域通過光フィルタを備えるものである。
このことによって、帯域濾波手段が、カスケード接続した複数の帯域通過光フィルタを備える構成とし、与えられた帯域幅内でスペクトラムスライス光の減衰形態を厳密に指定でき、これにより信号のＳ／Ｎ比を高め、伝送品質を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】 従来の波長分割多重光伝送装置の一例を示すブロック構成図である。
【図２】 波長分割多重伝送される変調光とダミー光のスペクトル分布を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図４】 図３に示した光増幅器の出力特性を示す図である。
【図５】 図３に示した帯域通過光フィルタの濾波特性を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図３はこの発明の実施の形態１による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、１０は波長分割多重光伝送装置、１‐ｍ〜１＋ｍは異なる波長λ‐ｍ，λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する２ｍ個の光送信器、１２ａ，１２ｂは入力端を無反射終端した光増幅器（光増幅手段）、１３ａ，１３ｂはスペクトラムスライス光を出力する帯域通過光フィルタ（帯域濾波手段）、１４はスペクトラムスライス光を前記変調光に合波する光合波器（光合波手段）、１５は光合波器１４が合波した光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態１では、１３ａが、一方の光増幅器１２ａの出力を濾波して無変調の高周波スペクトラムスライス光すなわち短波スペクトラムスライス光を出力する高周波帯域通過光フィルタに該当し、１３ｂが他方の光増幅器１２ｂの出力を濾波して無変調の低周波スペクトラムスライス光すなわち長波スペクトラムスライス光を出力する低周波帯域通過光フィルタに該当するが、１３ａ，１３ｂはともに光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の内側の帯域透過光フィルタであってもよい。
【００１３】
次に動作について説明する。
ｍ個の光送信器１‐ｍ〜１＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器１２ａ，１２ｂは、入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器であり、励起光源（図示せず）のエネルギーを吸収したエルビウムドープファイバが発するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）と呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。この自然放出光は、図４に示すように、全帯域に亙ってほぼ一様な利得のスペクトル分布を有するが、帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂを通通するときに、図５に示すように、特定波長の自然放出光だけが濾波される。具体的には、帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂは、光送信器１１〜１ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の外側に隣接する周波数の自然放出光、すなわち波長λｄａ，λｄｂのスペクトラムスライス光を出力する。ここでは、波長λ‐ｍの変調光の短波側に波長λｄａのスペクトラムスライス光が隣接し、波長λ＋ｍの変調光の長波側に波長λｄｂのスペクトラムスライス光が隣接する。なお、生成過程からも明らかなように、スペクトラムスライス光はともに無変調である。
【００１４】
帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂが出力するスペクトラムスライス光は、光合波器１４において光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ１５を介して伝送される。このとき、変調光の占有帯域両側に位置するスペクトラムスライス光は、変調光のピークパワーを下げ、光増幅中継器の伝送帯域における利得平坦化の効果を発揮する。具体的には、高周波帯域通過光フィルタ１３ａが出力する波長λｄａのスペクトラムスライス光が、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、低周波帯域通過光フィルタ１３ｂが出力する波長λｄｂのスペクトラムスライス光が、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。また、変調光の占有帯域両側に位置する波長λｄａ、波長λｄｂスペクトラムスライス光が、光増幅中継器の利得格差を補償する。このため、光送信器１‐ｍ〜１＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において平坦化され、伝送品質が向上する。
【００１５】
以上のように、実施の形態１によれば、無入力光増幅器１２ａ，１２ｂを用いて自然放出光を出力し、それぞれを帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができる。このため、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器の利得偏光依存性（ＰＤＧ）に起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合にも、光増幅器１２ａ，１２ｂに接続する帯域通過光フィルタ１３ａ，１３ｂを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できる。したがって、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築できる効果が得られる。
【００１６】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、２０は波長分割多重光伝送装置、２‐ｍ〜２＋ｍは異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、２２は入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器（光増幅手段）、２３は光増幅器２１の出力端に接続した光分岐器、２３１〜２３ｎは光分岐器２３のｎ個の分岐出力端に個別接続した帯域通過光フィルタ、２４は帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力するスペクトラムスライス光を光送信器２‐ｍ〜２＋ｍが出力する変調光に合波する光合波器、２５は光合波器２４において合波された光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態２では、光分岐器２３とｎ個の帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが帯域濾波手段を構成する。
【００１７】
次に動作を説明する。
２ｍ個の光送信器２‐ｍ〜２＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器２‐ｍ〜２＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器２２は入力を遮断した無入力光増幅器であるため、前述したＡＳＥと呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。自然放出光は、光分岐器２３においてｎ分岐されて帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを通るときに、それぞれ特定波長λｄ１〜λｄｎの自然放出光を濾波される。整数ｉ，ｊを１からｎまでの整数に含まれる互いに隣接する任意の整数としたときに、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｉは、変調光占有帯域の短波側に隣接する波長λｄ１〜λｄｉのスペクトラムスライス光を出力し、帯域通過光フィルタ２３ｊ〜２３ｎは、変調光占有帯域の長波側に隣接する波長λｄｊ〜λｄｎのスペクトラムスライス光を出力する。帯域透過光フィルタ２３１〜２３ｎはともに光送信器１‐ｍ〜１＋ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の内側の帯域透過光フィルタであってもよい。
【００１８】
帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力するスペクトラムスライス光は、光合波器２４において光送信器２１〜２ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ２５を介して伝送される。このとき、変調光占有帯域の両側に位置するスペクトラムスライス光は、変調光のピークパワーを下げる効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｉが出力する波長λｄ１〜λｄｉのｉ個のスペクトラムスライス光が、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、帯域通過光フィルタ２３ｊ〜２３ｎが出力する（ｎ−ｉ）個のスペクトラムスライス光が、光送信器２１〜２ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍのレーザ光出力は伝送帯域において非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。また、光増幅中継器の利得格差を補償する効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎが出力する波長λｄ１〜λｄｎのｎ個のスペクトラムスライス光、すなわちダミー光が、光送信器２‐ｍ〜２＋ｍの出力変調光と合波された後、光増幅中継器に入力される。光増幅器に入力される波長数が設計波長数に近づくため、設計通りの光増幅中継器の利得プロファイルを維持することが可能となり、利得平坦化され、伝送品質が向上する。
【００１９】
以上のように、実施の形態２によれば、無入力光増幅器２２を用いて自然放出光を出力し、ｎ分岐させたそれぞれを帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎにて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、単一の光増幅器２２と複数の帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを組み合わせた最小規模の帯域濾波手段をもって、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光出力させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器のＰＤＧに起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合も、単一の光増幅器２２に光分岐器２を介して接続する帯域通過光フィルタ２３１〜２３ｎを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できるので、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築できる効果が得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による波長分割多重光伝送装置を示すブロック構成図である。図において、３０は波長分割多重光伝送装置、３‐ｍ〜３＋ｍは異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号で変調して変調光を出力する光送信器、３２は入力端を無反射終端して入力を遮断した無入力光増幅器、３３は光増幅器２１の出力端に接続した光分岐器、３３１〜３３ｎは光分岐器３３のｎ個の分岐出力端に個別接続した帯域通過光フィルタ、３６１〜３６ｋは帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎの出力をｋブロックに分けてブロックごとに合波する光合波器、３７１〜３７ｋは帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎの出力端に接続した光増幅器、３８は光増幅器３３１〜３３ｎの出力を合波する光合波器、３４は光合波器３８から出力されるスペクトラムスライス光を光送信器３‐ｍ〜３＋ｍが出力する変調光に合波する光合波器、３５は光合波器３４が合波した光出力を伝送する光ファイバである。なお、この実施の形態３では、光分岐器３３と帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎと光合波器３６１〜３６ｋと光増幅器３７１〜３７ｋと光合波器３８が、帯域濾波手段を構成する。ただし、光合波器３８は省略することもでき、その場合は光増幅器３７１〜３７ｋの出力をそのまま光合波器３４に入力するとよい。
【００２１】
次に動作を説明する。
ｍ個の光送信器３‐ｍ〜３＋ｍは、末尾記号が対応する異なる波長λ‐ｍ〜λ＋ｍのレーザ光をそれぞれデータ信号により変調し変調光を出力する。光送信器３‐ｍ〜３＋ｍが出力する２ｍ波（通常、４〜１６波程度）の変調光は、光伝送帯域を短波側から長波側に一定幅に区切って得られる分割帯域内に収まるスペクトル線幅を有しており、短波長側から長波長側へ一定波長ずつ波長シフトさせる形で配列されている。光増幅器３２は無入力増幅器であり、前述したＡＳＥと呼ぶ広帯域自然放出光を出力する。光増幅器３２が出力する自然放出光は、次段の光分岐器３３においてｎ個の自然放出光に分岐される。分岐されたｎ個の自然放出光は、ｎ個の帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎに導かれ、それぞれ特定波長λｄ１〜λｄｎの自然放出光を濾波される。濾波されたｎ個の自然放出光は、全体でｋブロックに分けられ各ブロックごとに光合波器３７１〜３７ｋに供給される。ただし、ｋは１からｎまでの整数に含まれる任意の整数である。光合波器３７１〜３７ｋで合波された自然放出光は、光増幅器３７１〜３７ｋで増幅され、増幅後に光合波器３８において合波され、光送信器３１〜３ｍが出力するレーザ光群の占有帯域の長波側に隣接する波長λｄ１〜λｄｎのスペクトラムスライス光とされる。
【００２２】
光合波器３８において合波生成された波長λｄ１〜λｄｎのスペクトラムスライス光は、前記ｋブロックのうちの前半のブロックが、変調光占有帯域の短波側に連なる波長群に対応しており、前記ｋブロックのうちの後半のブロックが、変調光占有帯域の長波側に連なる波長群に対応する。この光合波器３８の出力は、光合波器３４において光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光に合波され、光ファイバ３５を介して伝送されるが、このときに変調光占有帯域両側に位置するスペクトラムスライス光が、変調光のピークパワーを下げ、効果を発揮する。具体的には、前記ｋブロックの前半のブロックに属するスペクトラムスライス光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光のうち短波側の利得を低下させ、前記ｋブロックの後半のブロックに属するスペクトラムスライス光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光のうち長波側の利得を低下させる。このため、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍのレーザ光出力は非線形光学効果を起こさない程度に減少し伝送品質が向上する。
【００２３】
また、光増幅中継器の利得格差を補償する効果を発揮する。具体的には、帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎが出力する波長λｄ１〜λｄｎのｎ個のスペクトラムスライス光、すなわちダミー光が、光送信器３‐ｍ〜３＋ｍの出力変調光と合波された後、光増幅中継器に入力される。光増幅器に入力される波長数が設計波長数に近づくため、設計通りの光増幅中継器の利得プロファイルを維持することが可能となり、利得平坦化され、伝送品質が向上する。
【００２４】
さらに、ｎ個設けたスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥った場合を想定したときでも、動作不良を起こしたスペクトラムスライス光波長λｇの濾波出力を合波成分として増幅する光増幅器３７ｈ（ただし、ｈは１からｋまでの整数）が、欠損した波長λｇの所属ブロックに含まれる他の波長成分を補填的に強めに増幅することになる。その結果、特定波長λｇの欠損は隣接波長の利得強調によって補償され、実質的に伝送品質に被害が及ばないようにできる。すなわち、波長分割多重光伝送装置３０は、特定波長の欠損に対する冗長性の高い装置構成と言うことができる。
【００２５】
以上のように、実施の形態３によれば、入力端を無反射終端した単一の光増幅器３２を用いて自然放出光を出力し、ｎ分岐後にそれぞれを帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎにおいて帯域濾波してスペクトラムスライス光とし、ダミー光として変調光に合波するようにしたので、スペクトラムスライス光の占有帯域あるいは帯域成分を自在に加工することができ、単一波長で発光するレーザダイオードを光源として発光出力させた従来のダミー光のように、出力レーザ光のスペクトル線幅が狭いことが原因でファイバ非線形現象の一つである誘導ブリュリアン散乱を引き起こして伝送品質が低下したり、あるいは伝送路途中の光増幅器のＰＤＧに起因するＳ／Ｎ比劣化を防止するため偏波スクランブラを必要としたりすることはなく、装置規模の肥大化を抑制してコスト低減を図ることができる。また、変調光の波数２ｍを増やす目的で占有帯域を拡張するような技術改良を図る場合も、単一の光増幅器３２に光分岐器３３を介して接続する帯域通過光フィルタ３３１〜３３ｎを所要の帯域濾波特性のものに変更するだけで対処できるので、従来のように新システムに対応可能なダミー光源を新規に用意する必要はなく、コスト増を招くことなくシステム構築が可能である。さらにまた、ｎ個設けたスペクトラムスライス光源のうちのいずれかが動作不良に陥り、特定波長が欠損したとしても、光増幅器３７１〜３７ｋのいずれかが欠損した特定波長の隣接成分を利得強調する冗長性が発揮され、伝送品質に被害が及ばないようにできる効果が得られる。
【００２６】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。図において、４１はポンプレーザダイオードとも呼ばれる励起光源装置、４１ａ，４１ｂは励起光源装置４１内に冗長化して配設した一対のレーザダイオード（励起光源）、４２は光増幅器（光増幅手段）である。
【００２７】
次に、動作について説明する。
励起光源装置４１内に配設された一対のレーザダイオード４１ａ，４１ｂは、通常はいずれか一方、例えばレーザダイオード４１ａだけが動作し、励起したレーザ光を光増幅器４２に供給する。ただし、常用するレーザダイオード４１ａが故障して動作しなくなったときは、予備である他方のレーザダイオード４１ｂがレーザダイオード４１ａに代わって動作し、レーザダイオード４１ａの動作不良が何らの被害も引き起こさないようにできる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態４によれば、一方のレーザダイオード４１ａが動作不良に陥ったとしても、予備のレーザダイオード４１ｂの発光出力を光増幅器４２に供給できるので、安定した光増幅が継続でき、光増幅器４２に対する信頼性が高まる効果が得られる。なお、この実施の形態４に示した光増幅器４２と励起光源装置４１の構成は、前述した各実施の形態１〜３に示したすべての光増幅器１２ａ，１２ｂ，２２，３２に代替適用できるものである。
【００２９】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による波長分割多重光伝送装置の要部を示すブロック構成図である。図において、５２は光増幅器（光増幅手段）、５３ａ，５３ｂは光増幅器５２の出力端にカスケード接続した帯域通過光フィルタ（帯域濾波手段）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
光増幅器５２の出力である自然放出レーザ光は、カスケード接続された帯域通過光フィルタ５３ａ，５３ｂによって順次帯域濾波される。前段の帯域通過光フィルタ５３ａの濾波特性に応じて濾波された自然放出レーザ光は、後段の帯域通過光フィルタ５３ｂにより不要帯域成分をさらに精度良く削ぎ落とされ、目的とするスペクトラムスライス光とされる。通常、スペクトラムスライス光は与えられた帯域幅内で減衰形態が指定されるため、カスケード接続された一対の帯域通過光フィルタ５３ａ，５３ｂを用いることで、所要の減衰形態を厳密に実現し、スペクトラムスライス光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態５によれば、与えられた帯域幅内でスペクトラムスライス光の減衰形態を厳密に指定でき、これにより信号の絶縁比を高め、伝送品質を高めることができる効果が得られる。なお、帯域濾波手段を複数の帯域通過光フィルタをもって構成する手法は、前述の実施の形態１〜３のいずれにも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、この発明に係る波長分割多重光伝送装置は、無入力光増幅器を用いて初期設置される変調光の波長数が少ない場合でも、その伝送品位を劣化させることなく伝送できる大容量波長多重光伝送システムに適する。
Claims (3)
- 波長がそれぞれに固有のレーザ光をデータ信号で変調して変調光を出力する複数の光送信器と、自然放出レーザ光を出力する光増幅手段と、前記複数の光送信器が出力するレーザ光群の占有帯域の外側でかつ将来増設される所定の波長内を濾波帯域とし、前記光増幅手段の出力を帯域濾波して無変調のスペクトラムスライス光を出力する帯域濾波手段と、前記スペクトラムスライス光を前記変調光に合波して伝送する光合波手段とを備え、前記光増幅手段は、信号入力端を無反射終端した単一の第１の光増幅器を備え、前記帯域濾波手段は、前記第１の光増幅器の出力を複数に分岐する光分岐器と、該光分岐器の分岐出力端に個別接続した帯域通過光フィルタと、該複数の帯域通過フィルタの出力を少なくとも２波以上合波して前記スペクトラムスライス光を出力する光合波器と、該光合波器の出力を増幅して定値制御する第２の光増幅器とを備えることを特徴とする波長分割多重光伝送装置。
- 前記光増幅手段は、前記第１の光増幅器に冗長化して接続した複数の励起光源を備えることを特徴とする請求項１記載の波長分割多重光伝送装置。
- 前記帯域濾波手段は、複数の帯域通過光フィルタをカスケード接続したことを特徴とする請求項１記載の波長分割多重光伝送装置。
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