JP3885390B2 - 光伝送監視装置および光伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ方式により大容量かつ高速の光通信を行う光伝送システム、および、この光伝送システムにおいて用いられる光伝送監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式を採用した光伝送システムは、多波長の信号光を光ファイバ伝送路網を介して伝送するものであり、大容量かつ高速の通信を行うことができるものである。この光伝送システムは、信号光の伝送媒体である光ファイバ伝送路の他、多波長信号光を一括光増幅する光増幅器や、多波長信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出したり追加したりする光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexer）等を備えて構成される。
【０００３】
このような光伝送システムにおいて光増幅器の監視制御が重要な課題の１つとなっている。すなわち、送信器から送出される信号光の波数が変動する場合や、光伝送経路の途中に設けられた光ＡＤＭにより信号光の波数が変動する場合や、光ファイバ伝送路等における伝送損失が変動する場合などにおいても、光増幅器により光増幅されて出力される多波長信号光それぞれの強度を一定に制御することが望まれる。この課題を解決すべく種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０９６」で提案されている「ＷＤＭ用光アンプの出力レベル制御方式」は、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子により多波長信号光それぞれの一部を分岐して取り出し、この取り出された多波長信号光を周波数掃引された音響光学フィルタに入力させ、音響光学フィルタから出力される光の強度の時間変化を観察してそのパルス数を計数し、これにより多波長信号光の波数を求めて、この波数に基づいて光増幅器の出力一定制御（ＡＬＣ: Automatic Level Control ）を行うものである。また、「１９９６年電子情報通信学会総合大会Ｃ−２５４」の「ダブルステージ型偏光無依存音響光学可変波長フィルタの広帯域低サイドローブ動作」には、上記の音響光学フィルタについて記載されている。
【０００５】
「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０９２」に記載されている「ＡＬＣ付き光増幅器の波長数変動及び入力レベル変動に対する特性」では、光増幅器の増幅帯域にある波長のパイロット光を用い、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子によりパイロット光を分岐して取り出し、この取り出されたパイロット光の強度を検出し、このパイロット光の強度が一定になるよう光増幅器を制御する方法が提案されている。
【０００６】
また、「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１１２７」に記載されている「ファイバグレーティングを用いた波長監視方式の検討」では、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子により多波長信号光それぞれの一部を分岐して取り出し、この取り出された多波長信号光を音響光学スイッチにより短パルスとし、短パルスとされた多波長信号光それぞれに対して光サーキュレータおよび光ファイバグレーティングにより波長に応じた遅延を与え、この遅延が与えられた光の強度の時間変化を観察してそのパルス数を計数し、これにより多波長信号光の波数を求めて、この波数に基づいて光増幅器の出力一定制御を行う方式が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例それぞれには以下のような問題点がある。すなわち、音響光学フィルタ、音響光学スイッチおよび光サーキュレータの特別な素子を用いるものやパイロット光を用いるものは、システム構成が複雑となり高価となる。
【０００８】
また、音響光学フィルタを用いるものは、多波長信号光の波数を検出することができるものの、多波長信号光のうちの特定波長の信号光の強度変動に対応することができない。また、パイロット光を用いるものは、多波長信号光の波数を検出することができず、多波長信号光のうちの特定波長の信号光の強度変動に対応することもできない。したがって、上記従来例の何れも、多波長信号光の強度変動の原因が特定波長の信号光の強度変動および光伝送路損失変動の何れにあるのかを検出することができない。この問題は光ＡＤＭが用いられる光伝送システムで特に大きい。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、簡易な構成であって、多波長信号光の強度変動の原因を識別することができる光伝送監視装置、および、この光伝送監視装置を備えた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送監視装置は、(1) 光伝送路を伝送される多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部を該伝送路から分岐して取り出す光分岐手段と、(2) 光分岐手段により取り出された信号光波長帯域の光のうちの第１の波長帯域の光の強度を検出する第１の光検出器と、(3) 光分岐手段により取り出された信号光波長帯域の光のうち第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の強度を検出する第２の光検出器と、(4) 第１の光検出器により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、第２の光検出器により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて、多波長の信号光が伝送される光伝送路の損失変動を検出する監視部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この光伝送監視装置によれば、入力した多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から光分岐手段により分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が第１および第２の光検出器により検出され、監視部により、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視され、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。
【００１２】
ここで、第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに異なるものであり、多波長の信号光のうち少なくとも１波長の信号光が第１および第２の波長帯域のうち一方には含まれ他方には含まれない。第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに重なる帯域が全く無くてもよいし、一部が互いに重なるものであってもよい。また、第１および第２の波長帯域のうち一方は他方の全てを含んでいてもよく、何れか一方は多波長の信号光の全てを含んでいてもよい。さらに、第１または第２の波長帯域は、信号光を含まず、信号光波長間のＡＳＥ雑音光のみを含むものであってもよく、この場合には、櫛波型フィルタを用いることによりこのＡＳＥ雑音光を抽出することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光伝送監視装置は、信号光波長帯域の光を一括増幅する光増幅器の後段に接続されるものであって、信号光波長帯域における光増幅器の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されることを特徴とする。この場合には、光増幅器に入力する光の強度が変動して光増幅器が利得偏差を有するようになった場合でも、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。特に、信号光波長帯域や多波長の信号光の波数が変化すれば光増幅器の平均利得と略一致する信号光の波長域も変化するので、第１および第２の波長帯域それぞれは信号光波長帯域および多波長の信号光の波数に応じて設定されるのが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る光伝送システムは、上記光伝送監視装置と、その光伝送監視装置に対し光伝送路上の上流または下流に設けられ多波長の信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出し又は追加する光ＡＤＭとを備え、光伝送監視装置における第１および第２の波長帯域のうちの何れか一方が、光ＡＤＭが取り出し又は追加する一部の波長の信号光を含む波長帯域であることを特徴とする。この光伝送システムによれば、光伝送監視装置により、多波長の信号光のうち光ＡＤＭが取り出し又は追加する上記一部の波長の信号光の監視が好適に行われる。そして、この監視結果に基づいて光増幅器の信号光利得の制御が好適に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では８波長の信号光が伝送される場合について説明するが、波数はこれに限られるものではない。
【００１６】
まず、本発明に係る光伝送監視装置が用いられた光伝送システムについて説明する。図１は、この光伝送システムの構成図である。この図には、光伝送システムの構成の他、この光伝送システム上の２地点それぞれを通過する光のスペクトルも示されている。図１（ａ）に示す光伝送システムは、互いに異なる８波長λ1 〜λ8 の信号光を送出する送信器１０と、送信器１０から送出された８波長の信号光を一括光増幅する光増幅器２０と、光増幅器２０から出力された８波長の信号光を監視する光伝送監視装置３０とを備え、これらが光ファイバ伝送路４１〜４３により接続されている。
【００１７】
この光伝送システムにおいて、送信器１０から送出された光は、図１（ｂ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の信号光のみからなり、雑音光は殆ど無い。この８波長の信号光は、光ファイバ伝送路４１を経て光増幅器２０に入力して一括光増幅される。光増幅器２０から出力された光は、図１（ｃ）に示すように、一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音光も含む。光増幅器２０から出力された光は、光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３０に入力し、更に光ファイバ伝送路４３を伝送していく。
【００１８】
光伝送監視装置３０では、入力した８波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が検出され、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。ここで、第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに異なるものであり、８波長の信号光のうち少なくとも１波長の信号光が第１および第２の波長帯域のうち一方には含まれ他方には含まれない。第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに重なる帯域が全く無くてもよいし、一部が互いに重なるものであってもよい。また、第１および第２の波長帯域のうち一方は他方の全てを含んでいてもよく、何れか一方は８波長の信号光の全てを含んでいてもよい。さらに、第１または第２の波長帯域は、信号光を含まず、信号光波長間のＡＳＥ雑音光のみを含むものであってもよく、この場合には、櫛波型フィルタを用いることによりこのＡＳＥ雑音光を抽出することができる。
【００１９】
次に、第１の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図２は、第１の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３１および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００２０】
この光伝送監視装置３１は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３１１および３１２と、光分岐素子３１１に接続された光検出器３１３と、光分岐素子３１２に一端が接続された光ファイバグレーティング３１４と、光ファイバグレーティング３１４の他端に接続された光検出器３１５と、光検出器３１３および３１５に接続された監視部３１６とを備えて構成される。
【００２１】
光分岐素子３１１および３１２それぞれは、例えば光ファイバカプラ等であり、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。光検出器３１３は、例えばフォトダイオードであり、光分岐素子３１１により取り出された光の強度を検出する。光ファイバグレーティング３１４は、光ファイバの光軸に沿って周期的に屈折率変調が形成されたものであり、光分岐素子３１２と光検出器３１５との間に設けられ、光分岐素子３１２により取り出された光のうち４波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光を透過させる。光検出器３１５は、例えばフォトダイオードであり、光ファイバグレーティング３１４を透過した光の強度を検出する。監視部３１６は、光検出器３１３および３１５それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００２２】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３１に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図２（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３１に入力した光の大部分は、光分岐素子３１１および３１２を透過して出力される。光伝送監視装置３１から出力される光のスペクトルは、図２（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図２（ｂ））と同様のものである。
【００２３】
光伝送監視装置３１に入力した光の一部は、光分岐素子３１１により分岐されて取り出され、光検出器３１３により強度が検出される。光検出器３１３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図２（ｄ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。また、光伝送監視装置３１に入力した光の一部は、光分岐素子３１２により分岐されて取り出され、そのうちの４波長λ5 〜λ8 を含む帯域の光が光ファイバグレーティング３１４を透過して検出器３１５により強度が検出される。光検出器３１５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図２（ｅ）に示すように、４波長λ5 〜λ8 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３１６では、光検出器３１３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３１５により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。
【００２４】
図３は、第１の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。この図において、実線で示す曲線は、光検出器３１３により検出された第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の時間変化を示すものであり、破線で示す曲線は、光検出器３１５により検出された第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の時間変化を示すものである。なお、この図では、比較を容易にする為、第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 を２倍にして記してある。光伝送監視装置３１の監視部３１６は、これら光の強度Ｉ1 およびＩ2 それぞれの変化率を互いに比較して、その比較結果に基づいて以下のように判断する。
【００２５】
この図において、時刻ｔ＜ｔ1 ，ｔ1 ＜ｔ＜ｔ2 およびｔ2 ＜ｔそれぞれの時間範囲では、第１および第２の波長帯域の光の強度Ｉ1 ，Ｉ2 の変化率は略一致しているので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数変動はなく、光ファイバ伝送路４２を含む上流の伝送路における伝送損失変動または上流の光増幅器等の出力レベル変動に起因して信号光の強度変動が生じていると、監視部３１６により判断される。一方、時刻ｔ1 およびｔ2 それぞれでは、第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の変化率とは互いに異なるので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動したと、監視部３１６により判断される。
【００２６】
次に、第２の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図４は、第２の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３２および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００２７】
この光伝送監視装置３２は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３２１と、光分岐素子３２１に接続された分波フィルタ３２２と、分波フィルタ３２２に接続された光検出器３２３および３２４と、光検出器３２３および３２４に接続された監視部３２５とを備えて構成される。光分岐素子３２１は、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。分波フィルタ３２２は、例えばダイクロイックミラーであり、光分岐素子３２１により取り出された光のうち４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光と、残りの４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光と、を分波してそれぞれを出力する。光検出器３２３は、例えばフォトダイオードであり、分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光の強度を検出する。光検出器３２４は、例えばフォトダイオードであり、分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光の強度を検出する。監視部３２５は、光検出器３２３および３２４それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００２８】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３２に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図４（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３２に入力した光の大部分は、光分岐素子３２１を透過して出力される。光伝送監視装置３２から出力される光のスペクトルは、図４（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図４（ｂ））と同様のものである。
【００２９】
光伝送監視装置３２に入力した光の一部は、光分岐素子３２１により分岐されて取り出され、分波フィルタ３２２により、４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光と、４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光とに分波される。分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光は、光検出器３２３により強度が検出される。光検出器３２３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図４（ｄ）に示すように、４波長λ5 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。分波フィルタ３２２から出力された残りの４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光は、光検出器３２４により強度が検出される。光検出器３２４が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図４（ｅ）に示すように、４波長λ1 〜λ4 の他にＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３２５では、光検出器３２３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３２４により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。
【００３０】
図５は、第２の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。この図において、実線で示す曲線は、光検出器３２３により検出された第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の時間変化を示すものであり、破線で示す曲線は、光検出器３２４により検出された第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の時間変化を示すものである。光伝送監視装置３１の監視部３２５は、これら光の強度Ｉ1 およびＩ2 それぞれの変化率を互いに比較して、その比較結果に基づいて以下のように判断する。
【００３１】
この図において、時刻ｔ＜ｔ1 ，ｔ1 ＜ｔ＜ｔ2 およびｔ2 ＜ｔそれぞれの時間範囲では、第１および第２の波長帯域の光の強度Ｉ1 ，Ｉ2 の変化率は略一致しているので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数変動はなく、光ファイバ伝送路４２を含む上流の伝送路における伝送損失変動または上流の光増幅器等の出力レベル変動に起因して信号光の強度変動が生じていると、監視部３１６により判断される。一方、時刻ｔ1 およびｔ2 それぞれでは、第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の変化率とは互いに異なるので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動したと、監視部３１６により判断される。
【００３２】
次に、第３の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図６は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３３、これの前段に設けられた光増幅器２０および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００３３】
この光伝送監視装置３３は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３３１および３３２と、光分岐素子３３１に接続された光検出器３３３と、光分岐素子３３２に一端が接続されたバンドパスフィルタ３３４と、バンドパスフィルタ３３４の他端に接続された光検出器３３５と、光検出器３３３および３３５に接続された監視部３３６とを備えて構成される。
【００３４】
光分岐素子３３１および３３２それぞれは、例えば光ファイバカプラ等であり、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。光検出器３３３は、例えばフォトダイオードであり、光分岐素子３３１により取り出された光の強度を検出する。バンドパスフィルタ３３４は、光分岐素子３３２と光検出器３３５との間に設けられ、光分岐素子３３２により取り出された光のうち４波長λ3 〜λ6 の波長帯域の光を透過させる。光検出器３３５は、例えばフォトダイオードであり、バンドパスフィルタ３３４を透過した光の強度を検出する。監視部３３６は、光検出器３３３および３３５それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００３５】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３３に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図６（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３３に入力した光の大部分は、光分岐素子３３１および３３２を透過して出力される。光伝送監視装置３３から出力される光のスペクトルは、図６（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図６（ｂ））と同様のものである。
【００３６】
光伝送監視装置３３に入力した光の一部は、光分岐素子３３１により分岐されて取り出され、光検出器３３３により強度が検出される。光検出器３３３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図６（ｄ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。また、光伝送監視装置３３に入力した光の一部は、光分岐素子３３２により分岐されて取り出され、そのうちの４波長λ3 〜λ6 を含む帯域の光がバンドパスフィルタ３３４を透過して検出器３３５により強度が検出される。光検出器３３５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図６（ｅ）に示すように、４波長λ3 〜λ6 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３３６では、光検出器３３３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３３５により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。この監視の態様は、図３を用いて説明したものと同様である。
【００３７】
光増幅器２０は、一般には多波長の信号光それぞれに対する利得の偏差が無いことが望まれ、この場合、均一な強度の多波長の信号光が入力すると、光増幅器２０から均一な強度の多波長の信号光が出力される。光増幅器２０は、出力パワーを一定値に維持するよう出力一定制御を行うが、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り入力光パワーが変動すると、その旨を検知して新たな利得を設定して出力一定制御を行う。このように新たな利得が設定されると利得偏差が生じ、多波長の信号光それぞれに対する利得は互いに異なったものとなる場合がある。このとき、均一な強度の多波長の信号光が入力しても、光増幅器２０からは、不均一な強度の多波長の信号光が出力される。
【００３８】
図７は、光増幅器の出力光スペクトルを示す図である。この図に示すように、入力光パワーが変動すると、光増幅器２０の出力光スペクトルも変動する。しかし、光増幅器２０が一括光増幅する信号光波長帯域における中央付近の波長における利得は、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい。そこで、本実施形態に係る光伝送監視装置３３は、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されていることを特徴としている。
【００３９】
以下では、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１の場合と対比しながら、本実施形態に係る光伝送監視装置３３の作用について説明する。図８は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の作用について説明する図であり、光増幅器２０から出力される光のスペクトルを示している。
【００４０】
光増幅器２０が利得偏差を有しない場合には、第１の波長帯域の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｐ2 の変化率とは互いに略等しい（図８（ａ））。したがって、この場合には、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１でも、本実施形態に係る光伝送監視装置３３でも、同様にして、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合と、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等が生じた場合とを判別することができる。
【００４１】
しかし、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１では、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合だけでなく、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り光増幅器２０の利得偏差が生じた場合にも、第１の波長帯域（λ1 〜λ8 ）の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域（λ5 〜λ8 ）の光の強度Ｐ2 の変化率とが互いに異なる（図８（ｂ），（ｃ））。したがって、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１は、上記の２つの場合のうちの何れであるかを判別することができない。
【００４２】
これに対して、本実施形態に係る光伝送監視装置３３では、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されているので、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り光増幅器２０の利得偏差が生じた場合であっても、第１の波長帯域（λ1 〜λ8 ）の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域（λ3 〜λ6 ）の光の強度Ｐ2 の変化率とが互いに略等しい（図８（ｄ），（ｅ））。したがって、本実施形態に係る光伝送監視装置３３は、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合と、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等が生じた場合とを、常に判別することができる。
【００４３】
また、信号光波長帯域や多波長の信号光の波数が変化すれば、光増幅器２０の平均利得と略一致する信号光の波長域も変化するので、本実施形態では、第１および第２の波長帯域それぞれは、信号光波長帯域および多波長の信号光の波数に応じて設定されるのが好適である。
【００４４】
図９は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の変形例の構成図である。この図に示すものは、光伝送監視装置本体３３Ａとは別に波長選択素子３３４Ａが設けられている。この波長選択素子３３４Ａは、光伝送監視装置本体３３Ａの光分岐素子３３２と光検出器３３５との間に着脱自在であって交換可能であり、伝送波長数や信号光波長帯域に応じて最適なものが光伝送監視装置本体３３Ａに接続される。
【００４５】
波長選択素子３３４Ａとしてバンドパスフィルタが用いられる場合には、図６に示したものと実質的に同様の構成となる。波長選択素子３３４Ａとして光ファイバグレーティングが用いられる場合には、光検出器３３５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図９（ｅ）に示すように、４波長λ1 ，λ2 ，λ7 およびλ8 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光をも含むよう構成することができる。このように、この図９に示す構成の光伝送監視装置も、図６に示すものと同様の作用・効果を奏するだけでなく、光伝送路の本線を切断することなく光伝送監視装置の選択波長域を最適に設定することができるという効果をも有する。
【００４６】
次に、光伝送システムにおける光伝送監視装置の適用の第１の例について説明する。図１０は、本発明に係る光伝送監視装置が挿入された光伝送システムの構成図であり、図１１は、この光伝送システムの３地点それぞれにおける光のスペクトルを示す図である。
【００４７】
図１０に示す光伝送システムは、光増幅器２１、光ＡＤＭ５０、光増幅器２２、光増幅器２３、光伝送監視装置３０および光増幅器２４が光ファイバ伝送路４１〜４７を介して順に縦続接続されて構成されている。ここで、光増幅器２１および２２、光ＡＤＭ５０、受信器６１ならびに送信器１１は第１の中継器１を構成しており、光増幅器２３および２４ならびに光伝送監視装置３０は第２の中継器２を構成しており、第１および第２の中継器１，２それぞれは光増幅器が２段構成となっている。また、この図において、地点Ａは第１の中継器１の光増幅器２１の入力端子近傍の地点であり、地点Ｂは第１の中継器１の光増幅器２２の出力端子近傍の地点であり、地点Ｃは第２の中継器２の光増幅器２３の入力端子近傍の地点である。
【００４８】
光増幅器２１〜２４それぞれは、入力した光を増幅して出力するものであり、多波長の信号光が入力した場合にこれらを一括光増幅して出力する。光伝送監視装置３０は、光増幅器２３および光増幅器２４の間に設けられており、本発明に係るものである。光ＡＤＭ５０は、光増幅器２１および光増幅器２２の間に設けられており、また、受信器６１および送信器１１とも接続されている。
【００４９】
光ＡＤＭ５０の構成は以下のとおりである。光ＡＤＭ５０は、光カプラ５０１および５０２ならびに光ファイバグレーティング５０３を備えて構成されている。光カプラ５０１は、光増幅器２１から光ファイバ伝送路４２を経て到達した８波長λ1 〜λ8 の信号光を入力して分波し、４波長λ1 〜λ4 の信号光を受信器６１に対して出力するとともに、残りの４波長λ5 〜λ8 の信号光を光ファイバグレーティング５０３に対して出力する。光ファイバグレーティング５０３は、光カプラ５０１から到達した４波長λ5 〜λ8 の信号光を透過させるとともに、４波長λ1 〜λ4 の信号光を遮断する。光カプラ５０２は、光ファイバグレーティング５０３から到達した４波長λ5 〜λ8 の信号光と、送信器１１から入力した４波長λ1 〜λ4 の信号光とを合波し、これらを光ファイバ伝送路４３を経て光増幅器２２に対して出力する。
【００５０】
この光伝送システムでは、光ファイバ伝送路４１を経て光増幅器２１に入力した８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光増幅器２１により一括光増幅されて出力され、光ファイバ伝送路４２を経て光ＡＤＭ５０に入力する。光ＡＤＭ５０に入力した８波長λ1 〜λ8 の信号光のうち、４波長λ1 〜λ4 の信号光は、光カプラ５０１を経て受信器６１により受信され、残りの４波長λ5 〜λ8 の信号光は、光カプラ５０１および光ファイバグレーティング５０３を経て光カプラ５０２に入力し、送信器１１から出力された４波長λ1 〜λ4 の信号光と光カプラ５０２により合波されて出力される。
【００５１】
光ＡＤＭ５０で合波されて出力された８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光ファイバ伝送路４３を経て光増幅器２２に入力して光増幅器２２により一括光増幅されて出力され、さらに、光ファイバ伝送路４４を経て光増幅器２３に入力して光増幅器２３により一括光増幅されて出力される。光増幅器２３から出力された８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光ファイバ伝送路４５を経て光伝送監視装置３０に入力して光伝送が監視され、さらに、光ファイバ伝送路４６を経て光増幅器２４に入力して一括光増幅されて光ファイバ伝送路４７に出力される。
【００５２】
第１の中継器１の入力地点である地点Ａに到達した光は、図１１（ａ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、信号光波長帯域の全体に亘るＡＳＥ雑音光とを含むものであるとする。もし、この光伝送システムが正常であるとすれば、第１の中継器１の出力地点である地点Ｂから出力される光は、図１１（ｂ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、波長λ5 〜λ8 の範囲のＡＳＥ雑音光とを含む。このとき波長λ1 〜λ4 の範囲のＡＳＥ雑音光が含まれないのは、この波長帯域の光は、光ＡＤＭ５０の光カプラ５０１により受信器６１へと伝送され、かつ、光ファイバグレーティング５０３により遮断されるからである。同様に、第２の中継器２の入力地点である地点Ｃに到達する光は、図１１（ｃ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、波長λ1 〜λ4 の範囲のＡＳＥ雑音光とを含む。
【００５３】
しかし、もし、地点Ａより上流の何れかの地点において伝送損失が増加した場合には、地点Ａに到達する光は、図１１（ｄ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、信号光波長帯域の全体に亘るＡＳＥ雑音光とを含むが、正常な場合における強度（図１１（ａ））と比較して全体の強度が低下する。地点Ｂから出力される光は、図１１（ｅ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ））と同じ強度の４波長λ1 〜λ4 の信号光のみからなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ））と比較して強度が低下する。これは、光ＡＤＭ５０を通過する波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光は、地点Ａより上流の何れかの地点における伝送損失の増加の影響を受けて強度が低下するのに対して、光ＡＤＭ５０で挿入された波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光は、該伝送損失の影響を受けないからである。同様に、地点Ｃに到達する光は、図１１（ｆ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｃ））と同じ強度の４波長λ1 〜λ4 の信号光のみからなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｃ））と比較して強度が低下する。
【００５４】
また、もし、送信器１１から出力され光ＡＤＭ５０の光カプラ５０２により合波されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光が、送信器１１または光カプラ５０２の故障により強度が低下した場合には、地点Ｂに出力される光および地点Ｃに到達する光それぞれは、図１１（ｇ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ），（ｃ））と比較して強度が小さくなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ），（ｃ））と同じ強度の４波長λ5 〜λ8 の信号光およびＡＳＥ雑音光からなる。また、もし、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合には、地点Ｂに到達する光は、図１１（ｈ）に示すように、正常な場合における強度（図１１（ｃ））と比較して強度が低下する。
【００５５】
このように、地点Ａより上流において伝送損失が増加した場合、光ＡＤＭ５０において挿入されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が低下した場合、および、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合それぞれにおいて、地点Ｃに到達する光の全強度が互いに略同一であっても、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率と波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率とは互いに異なる。
【００５６】
すなわち、地点Ａより上流において伝送損失が増加した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率の方が、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率より大きい（図１１（ｆ））。光ＡＤＭ５０において挿入されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が低下した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率の方が、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率より大きい（図１１（ｇ））。また、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率は、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率と同程度である（図１１（ｈ））。
【００５７】
したがって、第２の中継器２に設けられた光伝送監視装置３０は、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率と、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて、光伝送システム中の何れの領域で伝送損失が増加したか、光ＡＤＭ５０における４波長λ1 〜λ4 の信号光の挿入が正常か否か、或いは、波数の変動があったか否か、を識別することができる。そして、光伝送監視装置３０は、この光伝送の監視の結果に基づいて、光増幅器２３および２４のそれぞれの利得を制御するのが好適である。
【００５８】
次に、光伝送システムにおける光伝送監視装置の適用の第２の例について説明する。図１２は、本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図であり、図１３は、この光伝送システムの中継器の構成図である。
【００５９】
図１２（ａ）に示す光伝送システムは、送信器１０および中継器１j が光ファイバ伝送路４０j を介して縦続接続されて構成されており、各中継器１j には少なくと光増幅器が含まれている（j=0,1,2,…）。送信器１０と中継器１0 とは光ファイバ伝送路４０0 を介して接続されており、中継器１j-1 と中継器１j とは光ファイバ伝送路４０j を介して接続されている（j=1,2,3,…）。ここで、各光ファイバ伝送路４０j における伝送損失をαj とし、各中継器１j における光増幅利得をＧt,j とし、各中継器１j の入力端における光の強度をＰa,j とし、各中継器１j の出力端における光の強度をＰd,j とする。これらのパラメータの間には、ＡＳＥ雑音光を考慮しなければ、
αj ＝ Ｐa,j／Ｐd,j-1 …(1)
Ｇt,j ＝ Ｐd,j／Ｐa,j …(2)
なる関係がある。
【００６０】
しかし、実際には各中継器からＡＳＥ雑音光が出力され（図１２（ｂ））、そのＡＳＥ雑音光は、次段の中継器で光増幅されるとともに、その中継器で生じたＡＳＥ雑音光が加算される（図１２（ｃ））。そして、その加算されたＡＳＥ雑音光は、さらに次段の中継器で光増幅されるとともに、その中継器で生じたＡＳＥ雑音光が更に加算される（図１２（ｄ））。このようなＡＳＥ雑音光を考慮すると、上記 (2)式に替えて、
Ｐd,j ＝ Ｇt,j・(Ｋ＋Ｐa,j) …(3)
なる関係が成り立つ。ここで、Ｋは、中継器内の光増幅器における光増幅帯域幅および雑音指数に比例し、入力光強度に依存する値である。
【００６１】
図１３（ａ）に示すように、光増幅器１０１、光伝送監視装置１３０および光増幅器１０２が縦続接続されて中継器１j が構成される場合には以下のようになる。前段の光増幅器１０１の出力端における光の強度をＰb,j とし、後段の光増幅器１０２の入力端における光の強度をＰc,j とする。また、前段の光増幅器１０１の出力端から後段の光増幅器１０２の入力端に到るまでの伝送路の伝送損失をαthru,jとし、前段の光増幅器１０１の光増幅率をＧb,j とし、後段の光増幅器１０２の光増幅率をＧc,j とする。各中継器１j における光増幅利得Ｇt,j は、
Ｇt,j ＝ Ｇb,j・αthru,j・Ｇt,j …(4)
で表される。
【００６２】
図１３（ｂ）に示すように、光増幅器１０１、光ＡＤＭ１５０、光伝送監視装置１３０および光増幅器１０２が縦続接続されて中継器１j が構成されている場合には以下のようになる。ここで、光ＡＤＭ１５０は、光カプラ１０３および１０５ならびに光ファイバグレーティング１０４を備えている。また、中継器１j は、光ＡＤＭ１５０に接続された受信器１０６および送信器１０７を備えている。前段の光増幅器１０１の出力端における光の強度をＰb,j とし、後段の光増幅器１０２の入力端における光の強度をＰc,j とする。また、前段の光増幅器１０１の出力端から光カプラ１０３、光ファイバグレーティング１０４および光カプラ１０５を経て後段の光増幅器１０２の入力端に到るまでの伝送路の伝送損失をαthru,jとし、前段の光増幅器１０１の光増幅率をＧb,j とし、後段の光増幅器１０２の光増幅率をＧc,j とする。この場合も、各中継器１j における光増幅利得Ｇt,j は上記 (4)式で表される。
【００６３】
図１３（ａ）および（ｂ）の何れに示す中継器の場合にも、光伝送監視装置１３０は、信号光波長帯域の光のうちの互いに異なる第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度を検出して、第１の波長帯域の光の強度の変化率と第２の波長帯域の光の強度の変化率とを比較して、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。ここで、図１３（ｂ）に示すように中継器内1j に光ＡＤＭ１５０が設けられている場合には、第１および第２の波長帯域のうちの何れかは、光ＡＤＭ１５０により取り出し又は追加される信号光を含む帯域であるのが好適である。
【００６４】
そして、図１３（ａ）および（ｂ）の何れに示す中継器の場合にも、光ファイバ伝送路４０j の伝送損失αj が変動したか、および、伝送される信号光の波数が変動したかが、光伝送監視装置１３０により検出される。その検出結果に基づいて、各中継器１j の光増幅利得Ｇt,j を前区間の光ファイバ伝送路４０j の伝送損失αj の逆数に設定することで、光伝送システムを伝送する多波長信号光の強度は、各中継器１j それぞれの出力端において互いに等しく保たれる。また、各中継器１j の出力光の目標強度を、入力光強度Ｐa,j と光増幅利得Ｇt,j との積に、その中継器１j で発生するＡＳＥ雑音光の強度を上乗せして設定する。
【００６５】
次に、図１２に示した光伝送システムの動作について図１４〜図１６を用いて説明する。
【００６６】
図１４および図１５それぞれは、図１３（ｂ）に示す構成の中継器１と中継器２とが光ファイバ伝送路４０を介して接続されている光伝送システムの構成図である。これらの図には、また、前段の中継器１の入力端近傍の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1A、前段の中継器１内の前段の光増幅器１０１の出力端近傍の地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1B、前段の中継器１内の後段の光増幅器１０２の入力端近傍の地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1C、および、前段の中継器１の出力端近傍の地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。また、後段の中継器２の入力端近傍の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2A、後段の中継器２内の前段の光増幅器２０１の出力端近傍の地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2B、後段の中継器２内の後段の光増幅器２０２の入力端近傍の地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2C、および、後段の中継器２の出力端近傍の地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。これら光強度の時間変化を示す各グラフにおいて、ハッチングで示したものは、各中継器内の光ＡＤＭ１５０，２５０それぞれにより取り出し又は追加される４波長λ1 〜λ4 の信号光を含む帯域の光の強度を表す。また、前段の中継器１内の地点１Ｃおよび後段の中継器２内の地点２Ｃそれぞれに光伝送監視装置１３０，２３０が設けられているものとする。
【００６７】
図１４に示す光伝送システムでは、前段の中継器１に入力すべき８波長λ1 〜λ8 の信号光の強度が、上流の光ファイバ伝送路の伝送損失の増加等に因り、時刻ｔ1 に突然低下した場合について説明する。この場合、前段の中継器１の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1Aは時刻ｔ1 以降低下する。地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1Bは、地点１Ａにおける光の強度Ｉ1Aに光増幅器１０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器１０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００６８】
地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング１０４により遮断されるが送信器１０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 に小さくなり、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dは、地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cに光増幅器１０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器１０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００６９】
しかし、前段の中継器１内の地点１Ｃに設けられた光伝送監視装置１３０により、時刻ｔ1 に８波長λ1 〜λ8 の信号光の強度が低下したことが検知されると、光増幅器１０１および１０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器１０１の出力光は殆ど零になり、光増幅器１０２から出力される４波長λ1 〜λ4 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一の値に維持される。
【００７０】
後段の中継器２の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2Bは、地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aに光増幅器２０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器２０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７１】
地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング２０４により遮断されるが送信器２０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 に小さくなり、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dは、地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cに光増幅器２０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器２０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７２】
しかし、後段の中継器２内の地点２Ｃに設けられた光伝送監視装置２３０により、時刻ｔ1 に信号光の波数が減少したことが検知されると、光増幅器２０１および２０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０１および光増幅器２０２それぞれから出力される４波長λ1 〜λ4 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一値に維持される。
【００７３】
図１５に示す光伝送システムでは、前段の中継器１内の光ＡＤＭ１５０により追加すべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の全てが、送信器１０７の故障等に因り、時刻ｔ1 に入力しなくなった場合について説明する。この場合、前段の中継器１の地点１Ａおよび１Ｂそれぞれにおける光の強度Ｉ1A，Ｉ1Bは時刻ｔ1 の前後に亘って略一定である。
【００７４】
地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング１０４により遮断され、また、時刻ｔ1 以降では送信器１０７から出力された信号光が追加されることがないので、略零になるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 の前後に亘って略一定である。地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dは、地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cに光増幅器１０２の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に波数の減少に因り低下するものの、出力一定制御された光増幅器１０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７５】
しかし、前段の中継器１内の地点１Ｃに設けられた光伝送監視装置１３０により、時刻ｔ1 に波数が変動したことが検知されると、光増幅器１０１および１０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０２から出力される４波長λ5 〜λ8 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同値に維持される。
【００７６】
後段の中継器２の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2Bは、地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aに光増幅器２０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に波数の減少に因り低下するものの、出力一定制御された光増幅器２０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７７】
地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング２０４により遮断されるが送信器２０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dは、地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cに光増幅器２０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器２０２により時刻ｔ1 以降は、波長λ1 〜λ4 の信号光については次第に減少していき、波長λ5 〜λ8 の信号光については次第に増加していく。
【００７８】
しかし、後段の中継器２内の地点２Ｃに設けられた光伝送監視装置２３０により、時刻ｔ1 に波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が変動せず波長λ5 〜λ8 の信号光の強度が増加したことが検知されると、光増幅器２０１および２０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０１および光増幅器２０２それぞれから出力される８波長λ1 〜λ8 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一値に維持される。
【００７９】
図１６は、図１３（ｂ）に示す構成の中継器１と他の構成の中継器３とが光ファイバ伝送路４０を介して接続されている光伝送システムの構成図である。この図には、また、前段の中継器１の入力端近傍の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1A、前段の中継器１内の前段の光増幅器１０１の出力端近傍の地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1B、前段の中継器１内の後段の光増幅器１０２の入力端近傍の地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1C、および、前段の中継器１の出力端近傍の地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。また、後段の中継器３の入力端近傍の地点３Ａにおける光の強度Ｉ3A、後段の中継器３内の前段の光増幅器３０１の出力端近傍の地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3B、後段の中継器３内の後段の光増幅器３０２の入力端近傍の地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3C、および、後段の中継器３の出力端近傍の地点３Ｄにおける光の強度Ｉ3Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。これら光強度の時間変化を示す各グラフにおいて、ハッチングで示したものは、中継器１内の光ＡＤＭ１５０により取り出し又は追加される４波長λ1 〜λ4 の信号光を含む帯域の光の強度を表す。また、前段の中継器１内の地点１Ｃに光伝送監視装置１３０が設けられているものとする。
【００８０】
図１６に示す光伝送システムの前段の中継器１の作用については、図１４に示す光伝送システムの前段の中継器１の作用と同様である。
【００８１】
後段の中継器３の地点３Ａにおける光の強度Ｉ3Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3Bは、地点３Ａにおける光の強度Ｉ3Aに光増幅器３０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器３０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００８２】
地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3Cは、地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3Bに光増幅器３０１および光増幅器３０２の間の伝送損失を乗じたものである。地点３Ｄにおける光の強度Ｉ3Dは、地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3Cに光増幅器３０２の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に減少し、その後、出力一定制御された光増幅器３０２により次第に増加して所定値に漸近し、また、時刻ｔ2 に減少し、その後再び、出力一定制御された光増幅器３０２により次第に増加して所定値に漸近する。
【００８３】
以上のように、中継器に光伝送監視装置が設けられていない場合には、その中継器から出力される光の全体強度は一定に維持されるものの、その中継器から出力される各波長の信号光それぞれの強度は一定に維持されない。しかし、各中継器に設けられた光伝送監視装置を用いて、信号光波長帯域のうちの互いに異なる第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率を比較することにより光伝送を監視し、その監視結果に基づいて波数変動と伝送損失変動とを識別して、波数変動の場合と伝送損失変動の場合それぞれに応じて中継器内の光増幅器の信号光利得を適切に制御することで、中継器から出力される各波長の信号光それぞれの強度は一定に維持される。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光伝送監視装置によれば、入力した多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から光分岐手段により分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が第１および第２の光検出器により検出され、監視部により、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視され、これにより伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。また、従来技術で用いたような特別な素子やパイロット光を用いる必要がなく、システム構成が簡単となり安価となる。
【００８５】
また、本発明に係る光伝送監視装置が光増幅器の後段に接続され、信号光波長帯域における光増幅器の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定される場合には、光増幅器に入力する光の強度が変動して光増幅器が利得偏差を有するようになった場合でも、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。
【００８６】
また、本発明に係る光伝送システムによれば、上記光伝送監視装置と、その光伝送監視装置に対し光伝送路上の上流または下流に設けられ多波長の信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出し又は追加する光ＡＤＭとを備え、光伝送監視装置における第１および第２の波長帯域のうちの何れか一方が、光ＡＤＭが取り出し又は追加する一部の波長の信号光を含む波長帯域であるので、光伝送監視装置により、多波長の信号光のうち光ＡＤＭが取り出し又は追加する上記一部の波長の信号光の監視が好適に行われ、この監視結果に基づいて光増幅器の信号光利得の制御が好適に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送監視装置が用いられた光伝送システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図５】第２の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図７】光増幅器の出力光スペクトルを示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の作用について説明する図である。
【図９】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の変形例の構成図である。
【図１０】本発明に係る光伝送監視装置が挿入された光伝送システムの構成図である。
【図１１】光伝送システムの３地点それぞれにおける光スペクトルを示す図である。
【図１２】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１３】中継器の構成図である。
【図１４】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１５】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１６】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【符号の説明】
１〜３…中継器、１０，１１…送信器、２０〜２４…光増幅器、３０〜３３…光伝送監視装置、４０〜４６…光ファイバ伝送路、５０…光ＡＤＭ、６１…受信器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ方式により大容量かつ高速の光通信を行う光伝送システム、および、この光伝送システムにおいて用いられる光伝送監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式を採用した光伝送システムは、多波長の信号光を光ファイバ伝送路網を介して伝送するものであり、大容量かつ高速の通信を行うことができるものである。この光伝送システムは、信号光の伝送媒体である光ファイバ伝送路の他、多波長信号光を一括光増幅する光増幅器や、多波長信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出したり追加したりする光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexer）等を備えて構成される。
【０００３】
このような光伝送システムにおいて光増幅器の監視制御が重要な課題の１つとなっている。すなわち、送信器から送出される信号光の波数が変動する場合や、光伝送経路の途中に設けられた光ＡＤＭにより信号光の波数が変動する場合や、光ファイバ伝送路等における伝送損失が変動する場合などにおいても、光増幅器により光増幅されて出力される多波長信号光それぞれの強度を一定に制御することが望まれる。この課題を解決すべく種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０９６」で提案されている「ＷＤＭ用光アンプの出力レベル制御方式」は、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子により多波長信号光それぞれの一部を分岐して取り出し、この取り出された多波長信号光を周波数掃引された音響光学フィルタに入力させ、音響光学フィルタから出力される光の強度の時間変化を観察してそのパルス数を計数し、これにより多波長信号光の波数を求めて、この波数に基づいて光増幅器の出力一定制御（ＡＬＣ: Automatic Level Control ）を行うものである。また、「１９９６年電子情報通信学会総合大会Ｃ−２５４」の「ダブルステージ型偏光無依存音響光学可変波長フィルタの広帯域低サイドローブ動作」には、上記の音響光学フィルタについて記載されている。
【０００５】
「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０９２」に記載されている「ＡＬＣ付き光増幅器の波長数変動及び入力レベル変動に対する特性」では、光増幅器の増幅帯域にある波長のパイロット光を用い、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子によりパイロット光を分岐して取り出し、この取り出されたパイロット光の強度を検出し、このパイロット光の強度が一定になるよう光増幅器を制御する方法が提案されている。
【０００６】
また、「１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１１２７」に記載されている「ファイバグレーティングを用いた波長監視方式の検討」では、光増幅器の出力端子に接続された光伝送路上に設けられた分岐素子により多波長信号光それぞれの一部を分岐して取り出し、この取り出された多波長信号光を音響光学スイッチにより短パルスとし、短パルスとされた多波長信号光それぞれに対して光サーキュレータおよび光ファイバグレーティングにより波長に応じた遅延を与え、この遅延が与えられた光の強度の時間変化を観察してそのパルス数を計数し、これにより多波長信号光の波数を求めて、この波数に基づいて光増幅器の出力一定制御を行う方式が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例それぞれには以下のような問題点がある。すなわち、音響光学フィルタ、音響光学スイッチおよび光サーキュレータの特別な素子を用いるものやパイロット光を用いるものは、システム構成が複雑となり高価となる。
【０００８】
また、音響光学フィルタを用いるものは、多波長信号光の波数を検出することができるものの、多波長信号光のうちの特定波長の信号光の強度変動に対応することができない。また、パイロット光を用いるものは、多波長信号光の波数を検出することができず、多波長信号光のうちの特定波長の信号光の強度変動に対応することもできない。したがって、上記従来例の何れも、多波長信号光の強度変動の原因が特定波長の信号光の強度変動および光伝送路損失変動の何れにあるのかを検出することができない。この問題は光ＡＤＭが用いられる光伝送システムで特に大きい。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、簡易な構成であって、多波長信号光の強度変動の原因を識別することができる光伝送監視装置、および、この光伝送監視装置を備えた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送監視装置は、(1) 光伝送路を伝送される多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部を該伝送路から分岐して取り出す光分岐手段と、(2) 光分岐手段により取り出された信号光波長帯域の光のうちの第１の波長帯域の光の強度を検出する第１の光検出器と、(3) 光分岐手段により取り出された信号光波長帯域の光のうち第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の強度を検出する第２の光検出器と、(4) 第１の光検出器により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、第２の光検出器により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて、多波長の信号光が伝送される光伝送路の損失変動を検出する監視部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この光伝送監視装置によれば、入力した多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から光分岐手段により分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が第１および第２の光検出器により検出され、監視部により、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視され、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。
【００１２】
ここで、第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに異なるものであり、多波長の信号光のうち少なくとも１波長の信号光が第１および第２の波長帯域のうち一方には含まれ他方には含まれない。第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに重なる帯域が全く無くてもよいし、一部が互いに重なるものであってもよい。また、第１および第２の波長帯域のうち一方は他方の全てを含んでいてもよく、何れか一方は多波長の信号光の全てを含んでいてもよい。さらに、第１または第２の波長帯域は、信号光を含まず、信号光波長間のＡＳＥ雑音光のみを含むものであってもよく、この場合には、櫛波型フィルタを用いることによりこのＡＳＥ雑音光を抽出することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光伝送監視装置は、信号光波長帯域の光を一括増幅する光増幅器の後段に接続されるものであって、信号光波長帯域における光増幅器の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されることを特徴とする。この場合には、光増幅器に入力する光の強度が変動して光増幅器が利得偏差を有するようになった場合でも、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。特に、信号光波長帯域や多波長の信号光の波数が変化すれば光増幅器の平均利得と略一致する信号光の波長域も変化するので、第１および第２の波長帯域それぞれは信号光波長帯域および多波長の信号光の波数に応じて設定されるのが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る光伝送システムは、上記光伝送監視装置と、その光伝送監視装置に対し光伝送路上の上流または下流に設けられ多波長の信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出し又は追加する光ＡＤＭとを備え、光伝送監視装置における第１および第２の波長帯域のうちの何れか一方が、光ＡＤＭが取り出し又は追加する一部の波長の信号光を含む波長帯域であることを特徴とする。この光伝送システムによれば、光伝送監視装置により、多波長の信号光のうち光ＡＤＭが取り出し又は追加する上記一部の波長の信号光の監視が好適に行われる。そして、この監視結果に基づいて光増幅器の信号光利得の制御が好適に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では８波長の信号光が伝送される場合について説明するが、波数はこれに限られるものではない。
【００１６】
まず、本発明に係る光伝送監視装置が用いられた光伝送システムについて説明する。図１は、この光伝送システムの構成図である。この図には、光伝送システムの構成の他、この光伝送システム上の２地点それぞれを通過する光のスペクトルも示されている。図１（ａ）に示す光伝送システムは、互いに異なる８波長λ1 〜λ8 の信号光を送出する送信器１０と、送信器１０から送出された８波長の信号光を一括光増幅する光増幅器２０と、光増幅器２０から出力された８波長の信号光を監視する光伝送監視装置３０とを備え、これらが光ファイバ伝送路４１〜４３により接続されている。
【００１７】
この光伝送システムにおいて、送信器１０から送出された光は、図１（ｂ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の信号光のみからなり、雑音光は殆ど無い。この８波長の信号光は、光ファイバ伝送路４１を経て光増幅器２０に入力して一括光増幅される。光増幅器２０から出力された光は、図１（ｃ）に示すように、一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音光も含む。光増幅器２０から出力された光は、光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３０に入力し、更に光ファイバ伝送路４３を伝送していく。
【００１８】
光伝送監視装置３０では、入力した８波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が検出され、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。ここで、第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに異なるものであり、８波長の信号光のうち少なくとも１波長の信号光が第１および第２の波長帯域のうち一方には含まれ他方には含まれない。第１および第２の波長帯域それぞれは、互いに重なる帯域が全く無くてもよいし、一部が互いに重なるものであってもよい。また、第１および第２の波長帯域のうち一方は他方の全てを含んでいてもよく、何れか一方は８波長の信号光の全てを含んでいてもよい。さらに、第１または第２の波長帯域は、信号光を含まず、信号光波長間のＡＳＥ雑音光のみを含むものであってもよく、この場合には、櫛波型フィルタを用いることによりこのＡＳＥ雑音光を抽出することができる。
【００１９】
次に、第１の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図２は、第１の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３１および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００２０】
この光伝送監視装置３１は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３１１および３１２と、光分岐素子３１１に接続された光検出器３１３と、光分岐素子３１２に一端が接続された光ファイバグレーティング３１４と、光ファイバグレーティング３１４の他端に接続された光検出器３１５と、光検出器３１３および３１５に接続された監視部３１６とを備えて構成される。
【００２１】
光分岐素子３１１および３１２それぞれは、例えば光ファイバカプラ等であり、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。光検出器３１３は、例えばフォトダイオードであり、光分岐素子３１１により取り出された光の強度を検出する。光ファイバグレーティング３１４は、光ファイバの光軸に沿って周期的に屈折率変調が形成されたものであり、光分岐素子３１２と光検出器３１５との間に設けられ、光分岐素子３１２により取り出された光のうち４波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光を透過させる。光検出器３１５は、例えばフォトダイオードであり、光ファイバグレーティング３１４を透過した光の強度を検出する。監視部３１６は、光検出器３１３および３１５それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００２２】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３１に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図２（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３１に入力した光の大部分は、光分岐素子３１１および３１２を透過して出力される。光伝送監視装置３１から出力される光のスペクトルは、図２（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図２（ｂ））と同様のものである。
【００２３】
光伝送監視装置３１に入力した光の一部は、光分岐素子３１１により分岐されて取り出され、光検出器３１３により強度が検出される。光検出器３１３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図２（ｄ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。また、光伝送監視装置３１に入力した光の一部は、光分岐素子３１２により分岐されて取り出され、そのうちの４波長λ5 〜λ8 を含む帯域の光が光ファイバグレーティング３１４を透過して検出器３１５により強度が検出される。光検出器３１５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図２（ｅ）に示すように、４波長λ5 〜λ8 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３１６では、光検出器３１３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３１５により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。
【００２４】
図３は、第１の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。この図において、実線で示す曲線は、光検出器３１３により検出された第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の時間変化を示すものであり、破線で示す曲線は、光検出器３１５により検出された第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の時間変化を示すものである。なお、この図では、比較を容易にする為、第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 を２倍にして記してある。光伝送監視装置３１の監視部３１６は、これら光の強度Ｉ1 およびＩ2 それぞれの変化率を互いに比較して、その比較結果に基づいて以下のように判断する。
【００２５】
この図において、時刻ｔ＜ｔ1 ，ｔ1 ＜ｔ＜ｔ2 およびｔ2 ＜ｔそれぞれの時間範囲では、第１および第２の波長帯域の光の強度Ｉ1 ，Ｉ2 の変化率は略一致しているので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数変動はなく、光ファイバ伝送路４２を含む上流の伝送路における伝送損失変動または上流の光増幅器等の出力レベル変動に起因して信号光の強度変動が生じていると、監視部３１６により判断される。一方、時刻ｔ1 およびｔ2 それぞれでは、第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の変化率とは互いに異なるので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動したと、監視部３１６により判断される。
【００２６】
次に、第２の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図４は、第２の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３２および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００２７】
この光伝送監視装置３２は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３２１と、光分岐素子３２１に接続された分波フィルタ３２２と、分波フィルタ３２２に接続された光検出器３２３および３２４と、光検出器３２３および３２４に接続された監視部３２５とを備えて構成される。光分岐素子３２１は、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。分波フィルタ３２２は、例えばダイクロイックミラーであり、光分岐素子３２１により取り出された光のうち４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光と、残りの４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光と、を分波してそれぞれを出力する。光検出器３２３は、例えばフォトダイオードであり、分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光の強度を検出する。光検出器３２４は、例えばフォトダイオードであり、分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光の強度を検出する。監視部３２５は、光検出器３２３および３２４それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００２８】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３２に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図４（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３２に入力した光の大部分は、光分岐素子３２１を透過して出力される。光伝送監視装置３２から出力される光のスペクトルは、図４（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図４（ｂ））と同様のものである。
【００２９】
光伝送監視装置３２に入力した光の一部は、光分岐素子３２１により分岐されて取り出され、分波フィルタ３２２により、４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光と、４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光とに分波される。分波フィルタ３２２から出力された４波長の信号光λ5 〜λ8 を含む波長帯域の光は、光検出器３２３により強度が検出される。光検出器３２３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図４（ｄ）に示すように、４波長λ5 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。分波フィルタ３２２から出力された残りの４波長の信号光λ1 〜λ4 を含む波長帯域の光は、光検出器３２４により強度が検出される。光検出器３２４が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図４（ｅ）に示すように、４波長λ1 〜λ4 の他にＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３２５では、光検出器３２３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３２４により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。
【００３０】
図５は、第２の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。この図において、実線で示す曲線は、光検出器３２３により検出された第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の時間変化を示すものであり、破線で示す曲線は、光検出器３２４により検出された第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の時間変化を示すものである。光伝送監視装置３１の監視部３２５は、これら光の強度Ｉ1 およびＩ2 それぞれの変化率を互いに比較して、その比較結果に基づいて以下のように判断する。
【００３１】
この図において、時刻ｔ＜ｔ1 ，ｔ1 ＜ｔ＜ｔ2 およびｔ2 ＜ｔそれぞれの時間範囲では、第１および第２の波長帯域の光の強度Ｉ1 ，Ｉ2 の変化率は略一致しているので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数変動はなく、光ファイバ伝送路４２を含む上流の伝送路における伝送損失変動または上流の光増幅器等の出力レベル変動に起因して信号光の強度変動が生じていると、監視部３１６により判断される。一方、時刻ｔ1 およびｔ2 それぞれでは、第１の波長帯域の光の強度Ｉ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｉ2 の変化率とは互いに異なるので、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動したと、監視部３１６により判断される。
【００３２】
次に、第３の実施形態に係る光伝送監視装置について説明する。図６は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。この図には、本実施形態に係る光伝送監視装置３３、これの前段に設けられた光増幅器２０および光ファイバ伝送路４２の他、所定の４地点それぞれにおける光のスペクトルも示されている。
【００３３】
この光伝送監視装置３３は、光ファイバ伝送路４２上に設けられた光分岐素子３３１および３３２と、光分岐素子３３１に接続された光検出器３３３と、光分岐素子３３２に一端が接続されたバンドパスフィルタ３３４と、バンドパスフィルタ３３４の他端に接続された光検出器３３５と、光検出器３３３および３３５に接続された監視部３３６とを備えて構成される。
【００３４】
光分岐素子３３１および３３２それぞれは、例えば光ファイバカプラ等であり、光ファイバ伝送路４２を伝送される８波長の信号光λ1 〜λ8 を含む信号光波長帯域の光の一部を分岐して取り出す。光検出器３３３は、例えばフォトダイオードであり、光分岐素子３３１により取り出された光の強度を検出する。バンドパスフィルタ３３４は、光分岐素子３３２と光検出器３３５との間に設けられ、光分岐素子３３２により取り出された光のうち４波長λ3 〜λ6 の波長帯域の光を透過させる。光検出器３３５は、例えばフォトダイオードであり、バンドパスフィルタ３３４を透過した光の強度を検出する。監視部３３６は、光検出器３３３および３３５それぞれにより検出された光の強度の変化率を互いに比較し、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。
【００３５】
光ファイバ伝送路４２を経て光伝送監視装置３３に入力する光は、光増幅器２０から出力されたものであり、図６（ｂ）（図１（ｃ）と同じ）に示すように、光増幅器２０により一括光増幅された８波長λ1 〜λ8 の信号光の他、ＡＳＥ雑音光も含む。光伝送監視装置３３に入力した光の大部分は、光分岐素子３３１および３３２を透過して出力される。光伝送監視装置３３から出力される光のスペクトルは、図６（ｃ）に示すように、入力した光のスペクトル（図６（ｂ））と同様のものである。
【００３６】
光伝送監視装置３３に入力した光の一部は、光分岐素子３３１により分岐されて取り出され、光検出器３３３により強度が検出される。光検出器３３３が受光する光（第１の波長帯域の光）は、図６（ｄ）に示すように、８波長λ1 〜λ8 の他にＡＳＥ雑音光も含む。また、光伝送監視装置３３に入力した光の一部は、光分岐素子３３２により分岐されて取り出され、そのうちの４波長λ3 〜λ6 を含む帯域の光がバンドパスフィルタ３３４を透過して検出器３３５により強度が検出される。光検出器３３５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図６（ｅ）に示すように、４波長λ3 〜λ6 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光も含む。そして、監視部３３６では、光検出器３３３により検出された第１の波長帯域の光の強度の変化率と、光検出器３３５により検出された第２の波長帯域の光の強度の変化率とが比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視される。この監視の態様は、図３を用いて説明したものと同様である。
【００３７】
光増幅器２０は、一般には多波長の信号光それぞれに対する利得の偏差が無いことが望まれ、この場合、均一な強度の多波長の信号光が入力すると、光増幅器２０から均一な強度の多波長の信号光が出力される。光増幅器２０は、出力パワーを一定値に維持するよう出力一定制御を行うが、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り入力光パワーが変動すると、その旨を検知して新たな利得を設定して出力一定制御を行う。このように新たな利得が設定されると利得偏差が生じ、多波長の信号光それぞれに対する利得は互いに異なったものとなる場合がある。このとき、均一な強度の多波長の信号光が入力しても、光増幅器２０からは、不均一な強度の多波長の信号光が出力される。
【００３８】
図７は、光増幅器の出力光スペクトルを示す図である。この図に示すように、入力光パワーが変動すると、光増幅器２０の出力光スペクトルも変動する。しかし、光増幅器２０が一括光増幅する信号光波長帯域における中央付近の波長における利得は、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい。そこで、本実施形態に係る光伝送監視装置３３は、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されていることを特徴としている。
【００３９】
以下では、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１の場合と対比しながら、本実施形態に係る光伝送監視装置３３の作用について説明する。図８は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の作用について説明する図であり、光増幅器２０から出力される光のスペクトルを示している。
【００４０】
光増幅器２０が利得偏差を有しない場合には、第１の波長帯域の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域の光の強度Ｐ2 の変化率とは互いに略等しい（図８（ａ））。したがって、この場合には、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１でも、本実施形態に係る光伝送監視装置３３でも、同様にして、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合と、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等が生じた場合とを判別することができる。
【００４１】
しかし、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１では、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合だけでなく、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り光増幅器２０の利得偏差が生じた場合にも、第１の波長帯域（λ1 〜λ8 ）の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域（λ5 〜λ8 ）の光の強度Ｐ2 の変化率とが互いに異なる（図８（ｂ），（ｃ））。したがって、第１の実施形態に係る光伝送監視装置３１は、上記の２つの場合のうちの何れであるかを判別することができない。
【００４２】
これに対して、本実施形態に係る光伝送監視装置３３では、信号光波長帯域における光増幅器２０の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定されているので、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等に因り光増幅器２０の利得偏差が生じた場合であっても、第１の波長帯域（λ1 〜λ8 ）の光の強度Ｐ1 の変化率と第２の波長帯域（λ3 〜λ6 ）の光の強度Ｐ2 の変化率とが互いに略等しい（図８（ｄ），（ｅ））。したがって、本実施形態に係る光伝送監視装置３３は、光ファイバ伝送路４２を伝送される信号光の波数が変動した場合と、光ファイバ伝送路４２における伝送損失変動等が生じた場合とを、常に判別することができる。
【００４３】
また、信号光波長帯域や多波長の信号光の波数が変化すれば、光増幅器２０の平均利得と略一致する信号光の波長域も変化するので、本実施形態では、第１および第２の波長帯域それぞれは、信号光波長帯域および多波長の信号光の波数に応じて設定されるのが好適である。
【００４４】
図９は、第３の実施形態に係る光伝送監視装置の変形例の構成図である。この図に示すものは、光伝送監視装置本体３３Ａとは別に波長選択素子３３４Ａが設けられている。この波長選択素子３３４Ａは、光伝送監視装置本体３３Ａの光分岐素子３３２と光検出器３３５との間に着脱自在であって交換可能であり、伝送波長数や信号光波長帯域に応じて最適なものが光伝送監視装置本体３３Ａに接続される。
【００４５】
波長選択素子３３４Ａとしてバンドパスフィルタが用いられる場合には、図６に示したものと実質的に同様の構成となる。波長選択素子３３４Ａとして光ファイバグレーティングが用いられる場合には、光検出器３３５が受光する光（第２の波長帯域の光）は、図９（ｅ）に示すように、４波長λ1 ，λ2 ，λ7 およびλ8 の信号光の他に、これらの信号光の波長帯域にあるＡＳＥ雑音光をも含むよう構成することができる。このように、この図９に示す構成の光伝送監視装置も、図６に示すものと同様の作用・効果を奏するだけでなく、光伝送路の本線を切断することなく光伝送監視装置の選択波長域を最適に設定することができるという効果をも有する。
【００４６】
次に、光伝送システムにおける光伝送監視装置の適用の第１の例について説明する。図１０は、本発明に係る光伝送監視装置が挿入された光伝送システムの構成図であり、図１１は、この光伝送システムの３地点それぞれにおける光のスペクトルを示す図である。
【００４７】
図１０に示す光伝送システムは、光増幅器２１、光ＡＤＭ５０、光増幅器２２、光増幅器２３、光伝送監視装置３０および光増幅器２４が光ファイバ伝送路４１〜４７を介して順に縦続接続されて構成されている。ここで、光増幅器２１および２２、光ＡＤＭ５０、受信器６１ならびに送信器１１は第１の中継器１を構成しており、光増幅器２３および２４ならびに光伝送監視装置３０は第２の中継器２を構成しており、第１および第２の中継器１，２それぞれは光増幅器が２段構成となっている。また、この図において、地点Ａは第１の中継器１の光増幅器２１の入力端子近傍の地点であり、地点Ｂは第１の中継器１の光増幅器２２の出力端子近傍の地点であり、地点Ｃは第２の中継器２の光増幅器２３の入力端子近傍の地点である。
【００４８】
光増幅器２１〜２４それぞれは、入力した光を増幅して出力するものであり、多波長の信号光が入力した場合にこれらを一括光増幅して出力する。光伝送監視装置３０は、光増幅器２３および光増幅器２４の間に設けられており、本発明に係るものである。光ＡＤＭ５０は、光増幅器２１および光増幅器２２の間に設けられており、また、受信器６１および送信器１１とも接続されている。
【００４９】
光ＡＤＭ５０の構成は以下のとおりである。光ＡＤＭ５０は、光カプラ５０１および５０２ならびに光ファイバグレーティング５０３を備えて構成されている。光カプラ５０１は、光増幅器２１から光ファイバ伝送路４２を経て到達した８波長λ1 〜λ8 の信号光を入力して分波し、４波長λ1 〜λ4 の信号光を受信器６１に対して出力するとともに、残りの４波長λ5 〜λ8 の信号光を光ファイバグレーティング５０３に対して出力する。光ファイバグレーティング５０３は、光カプラ５０１から到達した４波長λ5 〜λ8 の信号光を透過させるとともに、４波長λ1 〜λ4 の信号光を遮断する。光カプラ５０２は、光ファイバグレーティング５０３から到達した４波長λ5 〜λ8 の信号光と、送信器１１から入力した４波長λ1 〜λ4 の信号光とを合波し、これらを光ファイバ伝送路４３を経て光増幅器２２に対して出力する。
【００５０】
この光伝送システムでは、光ファイバ伝送路４１を経て光増幅器２１に入力した８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光増幅器２１により一括光増幅されて出力され、光ファイバ伝送路４２を経て光ＡＤＭ５０に入力する。光ＡＤＭ５０に入力した８波長λ1 〜λ8 の信号光のうち、４波長λ1 〜λ4 の信号光は、光カプラ５０１を経て受信器６１により受信され、残りの４波長λ5 〜λ8 の信号光は、光カプラ５０１および光ファイバグレーティング５０３を経て光カプラ５０２に入力し、送信器１１から出力された４波長λ1 〜λ4 の信号光と光カプラ５０２により合波されて出力される。
【００５１】
光ＡＤＭ５０で合波されて出力された８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光ファイバ伝送路４３を経て光増幅器２２に入力して光増幅器２２により一括光増幅されて出力され、さらに、光ファイバ伝送路４４を経て光増幅器２３に入力して光増幅器２３により一括光増幅されて出力される。光増幅器２３から出力された８波長λ1 〜λ8 の信号光は、光ファイバ伝送路４５を経て光伝送監視装置３０に入力して光伝送が監視され、さらに、光ファイバ伝送路４６を経て光増幅器２４に入力して一括光増幅されて光ファイバ伝送路４７に出力される。
【００５２】
第１の中継器１の入力地点である地点Ａに到達した光は、図１１（ａ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、信号光波長帯域の全体に亘るＡＳＥ雑音光とを含むものであるとする。もし、この光伝送システムが正常であるとすれば、第１の中継器１の出力地点である地点Ｂから出力される光は、図１１（ｂ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、波長λ5 〜λ8 の範囲のＡＳＥ雑音光とを含む。このとき波長λ1 〜λ4 の範囲のＡＳＥ雑音光が含まれないのは、この波長帯域の光は、光ＡＤＭ５０の光カプラ５０１により受信器６１へと伝送され、かつ、光ファイバグレーティング５０３により遮断されるからである。同様に、第２の中継器２の入力地点である地点Ｃに到達する光は、図１１（ｃ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、波長λ1 〜λ4 の範囲のＡＳＥ雑音光とを含む。
【００５３】
しかし、もし、地点Ａより上流の何れかの地点において伝送損失が増加した場合には、地点Ａに到達する光は、図１１（ｄ）に示すように、互いに略等しいレベルの８波長λ1 〜λ8 の信号光と、信号光波長帯域の全体に亘るＡＳＥ雑音光とを含むが、正常な場合における強度（図１１（ａ））と比較して全体の強度が低下する。地点Ｂから出力される光は、図１１（ｅ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ））と同じ強度の４波長λ1 〜λ4 の信号光のみからなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ））と比較して強度が低下する。これは、光ＡＤＭ５０を通過する波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光は、地点Ａより上流の何れかの地点における伝送損失の増加の影響を受けて強度が低下するのに対して、光ＡＤＭ５０で挿入された波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光は、該伝送損失の影響を受けないからである。同様に、地点Ｃに到達する光は、図１１（ｆ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｃ））と同じ強度の４波長λ1 〜λ4 の信号光のみからなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｃ））と比較して強度が低下する。
【００５４】
また、もし、送信器１１から出力され光ＡＤＭ５０の光カプラ５０２により合波されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光が、送信器１１または光カプラ５０２の故障により強度が低下した場合には、地点Ｂに出力される光および地点Ｃに到達する光それぞれは、図１１（ｇ）に示すように、波長λ1 〜λ4 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ），（ｃ））と比較して強度が小さくなり、波長λ5 〜λ8 の波長帯域では正常な場合における強度（図１１（ｂ），（ｃ））と同じ強度の４波長λ5 〜λ8 の信号光およびＡＳＥ雑音光からなる。また、もし、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合には、地点Ｂに到達する光は、図１１（ｈ）に示すように、正常な場合における強度（図１１（ｃ））と比較して強度が低下する。
【００５５】
このように、地点Ａより上流において伝送損失が増加した場合、光ＡＤＭ５０において挿入されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が低下した場合、および、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合それぞれにおいて、地点Ｃに到達する光の全強度が互いに略同一であっても、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率と波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率とは互いに異なる。
【００５６】
すなわち、地点Ａより上流において伝送損失が増加した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率の方が、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率より大きい（図１１（ｆ））。光ＡＤＭ５０において挿入されるべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が低下した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率の方が、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率より大きい（図１１（ｇ））。また、地点Ｂと地点Ｃとの間において伝送損失が増加した場合には、地点Ｃに到達する光のうち波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率は、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率と同程度である（図１１（ｈ））。
【００５７】
したがって、第２の中継器２に設けられた光伝送監視装置３０は、波長λ1 〜λ4 の波長帯域の光の強度の変化率と、波長λ5 〜λ8 の波長帯域の光の強度の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて、光伝送システム中の何れの領域で伝送損失が増加したか、光ＡＤＭ５０における４波長λ1 〜λ4 の信号光の挿入が正常か否か、或いは、波数の変動があったか否か、を識別することができる。そして、光伝送監視装置３０は、この光伝送の監視の結果に基づいて、光増幅器２３および２４のそれぞれの利得を制御するのが好適である。
【００５８】
次に、光伝送システムにおける光伝送監視装置の適用の第２の例について説明する。図１２は、本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図であり、図１３は、この光伝送システムの中継器の構成図である。
【００５９】
図１２（ａ）に示す光伝送システムは、送信器１０および中継器１j が光ファイバ伝送路４０j を介して縦続接続されて構成されており、各中継器１j には少なくと光増幅器が含まれている（j=0,1,2,…）。送信器１０と中継器１0 とは光ファイバ伝送路４０0 を介して接続されており、中継器１j-1 と中継器１j とは光ファイバ伝送路４０j を介して接続されている（j=1,2,3,…）。ここで、各光ファイバ伝送路４０j における伝送損失をαj とし、各中継器１j における光増幅利得をＧt,j とし、各中継器１j の入力端における光の強度をＰa,j とし、各中継器１j の出力端における光の強度をＰd,j とする。これらのパラメータの間には、ＡＳＥ雑音光を考慮しなければ、
αj ＝ Ｐa,j／Ｐd,j-1 …(1)
Ｇt,j ＝ Ｐd,j／Ｐa,j …(2)
なる関係がある。
【００６０】
しかし、実際には各中継器からＡＳＥ雑音光が出力され（図１２（ｂ））、そのＡＳＥ雑音光は、次段の中継器で光増幅されるとともに、その中継器で生じたＡＳＥ雑音光が加算される（図１２（ｃ））。そして、その加算されたＡＳＥ雑音光は、さらに次段の中継器で光増幅されるとともに、その中継器で生じたＡＳＥ雑音光が更に加算される（図１２（ｄ））。このようなＡＳＥ雑音光を考慮すると、上記 (2)式に替えて、
Ｐd,j ＝ Ｇt,j・(Ｋ＋Ｐa,j) …(3)
なる関係が成り立つ。ここで、Ｋは、中継器内の光増幅器における光増幅帯域幅および雑音指数に比例し、入力光強度に依存する値である。
【００６１】
図１３（ａ）に示すように、光増幅器１０１、光伝送監視装置１３０および光増幅器１０２が縦続接続されて中継器１j が構成される場合には以下のようになる。前段の光増幅器１０１の出力端における光の強度をＰb,j とし、後段の光増幅器１０２の入力端における光の強度をＰc,j とする。また、前段の光増幅器１０１の出力端から後段の光増幅器１０２の入力端に到るまでの伝送路の伝送損失をαthru,jとし、前段の光増幅器１０１の光増幅率をＧb,j とし、後段の光増幅器１０２の光増幅率をＧc,j とする。各中継器１j における光増幅利得Ｇt,j は、
Ｇt,j ＝ Ｇb,j・αthru,j・Ｇt,j …(4)
で表される。
【００６２】
図１３（ｂ）に示すように、光増幅器１０１、光ＡＤＭ１５０、光伝送監視装置１３０および光増幅器１０２が縦続接続されて中継器１j が構成されている場合には以下のようになる。ここで、光ＡＤＭ１５０は、光カプラ１０３および１０５ならびに光ファイバグレーティング１０４を備えている。また、中継器１j は、光ＡＤＭ１５０に接続された受信器１０６および送信器１０７を備えている。前段の光増幅器１０１の出力端における光の強度をＰb,j とし、後段の光増幅器１０２の入力端における光の強度をＰc,j とする。また、前段の光増幅器１０１の出力端から光カプラ１０３、光ファイバグレーティング１０４および光カプラ１０５を経て後段の光増幅器１０２の入力端に到るまでの伝送路の伝送損失をαthru,jとし、前段の光増幅器１０１の光増幅率をＧb,j とし、後段の光増幅器１０２の光増幅率をＧc,j とする。この場合も、各中継器１j における光増幅利得Ｇt,j は上記 (4)式で表される。
【００６３】
図１３（ａ）および（ｂ）の何れに示す中継器の場合にも、光伝送監視装置１３０は、信号光波長帯域の光のうちの互いに異なる第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度を検出して、第１の波長帯域の光の強度の変化率と第２の波長帯域の光の強度の変化率とを比較して、その比較結果に基づいて光伝送を監視する。ここで、図１３（ｂ）に示すように中継器内1j に光ＡＤＭ１５０が設けられている場合には、第１および第２の波長帯域のうちの何れかは、光ＡＤＭ１５０により取り出し又は追加される信号光を含む帯域であるのが好適である。
【００６４】
そして、図１３（ａ）および（ｂ）の何れに示す中継器の場合にも、光ファイバ伝送路４０j の伝送損失αj が変動したか、および、伝送される信号光の波数が変動したかが、光伝送監視装置１３０により検出される。その検出結果に基づいて、各中継器１j の光増幅利得Ｇt,j を前区間の光ファイバ伝送路４０j の伝送損失αj の逆数に設定することで、光伝送システムを伝送する多波長信号光の強度は、各中継器１j それぞれの出力端において互いに等しく保たれる。また、各中継器１j の出力光の目標強度を、入力光強度Ｐa,j と光増幅利得Ｇt,j との積に、その中継器１j で発生するＡＳＥ雑音光の強度を上乗せして設定する。
【００６５】
次に、図１２に示した光伝送システムの動作について図１４〜図１６を用いて説明する。
【００６６】
図１４および図１５それぞれは、図１３（ｂ）に示す構成の中継器１と中継器２とが光ファイバ伝送路４０を介して接続されている光伝送システムの構成図である。これらの図には、また、前段の中継器１の入力端近傍の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1A、前段の中継器１内の前段の光増幅器１０１の出力端近傍の地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1B、前段の中継器１内の後段の光増幅器１０２の入力端近傍の地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1C、および、前段の中継器１の出力端近傍の地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。また、後段の中継器２の入力端近傍の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2A、後段の中継器２内の前段の光増幅器２０１の出力端近傍の地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2B、後段の中継器２内の後段の光増幅器２０２の入力端近傍の地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2C、および、後段の中継器２の出力端近傍の地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。これら光強度の時間変化を示す各グラフにおいて、ハッチングで示したものは、各中継器内の光ＡＤＭ１５０，２５０それぞれにより取り出し又は追加される４波長λ1 〜λ4 の信号光を含む帯域の光の強度を表す。また、前段の中継器１内の地点１Ｃおよび後段の中継器２内の地点２Ｃそれぞれに光伝送監視装置１３０，２３０が設けられているものとする。
【００６７】
図１４に示す光伝送システムでは、前段の中継器１に入力すべき８波長λ1 〜λ8 の信号光の強度が、上流の光ファイバ伝送路の伝送損失の増加等に因り、時刻ｔ1 に突然低下した場合について説明する。この場合、前段の中継器１の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1Aは時刻ｔ1 以降低下する。地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1Bは、地点１Ａにおける光の強度Ｉ1Aに光増幅器１０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器１０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００６８】
地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング１０４により遮断されるが送信器１０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 に小さくなり、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dは、地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cに光増幅器１０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器１０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００６９】
しかし、前段の中継器１内の地点１Ｃに設けられた光伝送監視装置１３０により、時刻ｔ1 に８波長λ1 〜λ8 の信号光の強度が低下したことが検知されると、光増幅器１０１および１０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器１０１の出力光は殆ど零になり、光増幅器１０２から出力される４波長λ1 〜λ4 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一の値に維持される。
【００７０】
後段の中継器２の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2Bは、地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aに光増幅器２０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器２０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７１】
地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング２０４により遮断されるが送信器２０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 に小さくなり、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dは、地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cに光増幅器２０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器２０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７２】
しかし、後段の中継器２内の地点２Ｃに設けられた光伝送監視装置２３０により、時刻ｔ1 に信号光の波数が減少したことが検知されると、光増幅器２０１および２０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０１および光増幅器２０２それぞれから出力される４波長λ1 〜λ4 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一値に維持される。
【００７３】
図１５に示す光伝送システムでは、前段の中継器１内の光ＡＤＭ１５０により追加すべき４波長λ1 〜λ4 の信号光の全てが、送信器１０７の故障等に因り、時刻ｔ1 に入力しなくなった場合について説明する。この場合、前段の中継器１の地点１Ａおよび１Ｂそれぞれにおける光の強度Ｉ1A，Ｉ1Bは時刻ｔ1 の前後に亘って略一定である。
【００７４】
地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング１０４により遮断され、また、時刻ｔ1 以降では送信器１０７から出力された信号光が追加されることがないので、略零になるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 の前後に亘って略一定である。地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dは、地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1Cに光増幅器１０２の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に波数の減少に因り低下するものの、出力一定制御された光増幅器１０２により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７５】
しかし、前段の中継器１内の地点１Ｃに設けられた光伝送監視装置１３０により、時刻ｔ1 に波数が変動したことが検知されると、光増幅器１０１および１０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０２から出力される４波長λ5 〜λ8 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同値に維持される。
【００７６】
後段の中継器２の地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点２Ｂにおける光の強度Ｉ2Bは、地点２Ａにおける光の強度Ｉ2Aに光増幅器２０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に波数の減少に因り低下するものの、出力一定制御された光増幅器２０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００７７】
地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cのうち、波長λ1 〜λ4 の信号光の帯域の光の強度については、光ファイバグレーティング２０４により遮断されるが送信器２０７から出力された信号光が追加されるので略一定であるのに対して、波長λ5 〜λ8 の信号光の帯域の光の強度については、時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。地点２Ｄにおける光の強度Ｉ2Dは、地点２Ｃにおける光の強度Ｉ2Cに光増幅器２０２の信号光利得を乗じたものであり、出力一定制御された光増幅器２０２により時刻ｔ1 以降は、波長λ1 〜λ4 の信号光については次第に減少していき、波長λ5 〜λ8 の信号光については次第に増加していく。
【００７８】
しかし、後段の中継器２内の地点２Ｃに設けられた光伝送監視装置２３０により、時刻ｔ1 に波長λ1 〜λ4 の信号光の強度が変動せず波長λ5 〜λ8 の信号光の強度が増加したことが検知されると、光増幅器２０１および２０２それぞれの信号光利得が制御される。これにより信号光利得が制御された時刻ｔ2 （＞ｔ1 ）以降では、光増幅器２０１および光増幅器２０２それぞれから出力される８波長λ1 〜λ8 の信号光それぞれの強度は時刻ｔ1 前と略同一値に維持される。
【００７９】
図１６は、図１３（ｂ）に示す構成の中継器１と他の構成の中継器３とが光ファイバ伝送路４０を介して接続されている光伝送システムの構成図である。この図には、また、前段の中継器１の入力端近傍の地点１Ａにおける光の強度Ｉ1A、前段の中継器１内の前段の光増幅器１０１の出力端近傍の地点１Ｂにおける光の強度Ｉ1B、前段の中継器１内の後段の光増幅器１０２の入力端近傍の地点１Ｃにおける光の強度Ｉ1C、および、前段の中継器１の出力端近傍の地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。また、後段の中継器３の入力端近傍の地点３Ａにおける光の強度Ｉ3A、後段の中継器３内の前段の光増幅器３０１の出力端近傍の地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3B、後段の中継器３内の後段の光増幅器３０２の入力端近傍の地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3C、および、後段の中継器３の出力端近傍の地点３Ｄにおける光の強度Ｉ3Dそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。これら光強度の時間変化を示す各グラフにおいて、ハッチングで示したものは、中継器１内の光ＡＤＭ１５０により取り出し又は追加される４波長λ1 〜λ4 の信号光を含む帯域の光の強度を表す。また、前段の中継器１内の地点１Ｃに光伝送監視装置１３０が設けられているものとする。
【００８０】
図１６に示す光伝送システムの前段の中継器１の作用については、図１４に示す光伝送システムの前段の中継器１の作用と同様である。
【００８１】
後段の中継器３の地点３Ａにおける光の強度Ｉ3Aは、地点１Ｄにおける光の強度Ｉ1Dに対して光ファイバ伝送路４０の伝送損失を乗じたものである。地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3Bは、地点３Ａにおける光の強度Ｉ3Aに光増幅器３０１の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に低下するものの、出力一定制御された光増幅器３０１により時刻ｔ1 以降は次第に増加していく。
【００８２】
地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3Cは、地点３Ｂにおける光の強度Ｉ3Bに光増幅器３０１および光増幅器３０２の間の伝送損失を乗じたものである。地点３Ｄにおける光の強度Ｉ3Dは、地点３Ｃにおける光の強度Ｉ3Cに光増幅器３０２の信号光利得を乗じたものであり、時刻ｔ1 に減少し、その後、出力一定制御された光増幅器３０２により次第に増加して所定値に漸近し、また、時刻ｔ2 に減少し、その後再び、出力一定制御された光増幅器３０２により次第に増加して所定値に漸近する。
【００８３】
以上のように、中継器に光伝送監視装置が設けられていない場合には、その中継器から出力される光の全体強度は一定に維持されるものの、その中継器から出力される各波長の信号光それぞれの強度は一定に維持されない。しかし、各中継器に設けられた光伝送監視装置を用いて、信号光波長帯域のうちの互いに異なる第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率を比較することにより光伝送を監視し、その監視結果に基づいて波数変動と伝送損失変動とを識別して、波数変動の場合と伝送損失変動の場合それぞれに応じて中継器内の光増幅器の信号光利得を適切に制御することで、中継器から出力される各波長の信号光それぞれの強度は一定に維持される。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光伝送監視装置によれば、入力した多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部が該伝送路から光分岐手段により分岐して取り出され、その取り出された信号光波長帯域の光のうち第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度が第１および第２の光検出器により検出され、監視部により、第１および第２の波長帯域それぞれの光の強度の変化率が互いに比較され、その比較結果に基づいて光伝送が監視され、これにより伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。また、従来技術で用いたような特別な素子やパイロット光を用いる必要がなく、システム構成が簡単となり安価となる。
【００８５】
また、本発明に係る光伝送監視装置が光増幅器の後段に接続され、信号光波長帯域における光増幅器の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として第１および第２の波長帯域それぞれが設定される場合には、光増幅器に入力する光の強度が変動して光増幅器が利得偏差を有するようになった場合でも、伝送路損失変動および波数変動が分離して検出される。
【００８６】
また、本発明に係る光伝送システムによれば、上記光伝送監視装置と、その光伝送監視装置に対し光伝送路上の上流または下流に設けられ多波長の信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出し又は追加する光ＡＤＭとを備え、光伝送監視装置における第１および第２の波長帯域のうちの何れか一方が、光ＡＤＭが取り出し又は追加する一部の波長の信号光を含む波長帯域であるので、光伝送監視装置により、多波長の信号光のうち光ＡＤＭが取り出し又は追加する上記一部の波長の信号光の監視が好適に行われ、この監視結果に基づいて光増幅器の信号光利得の制御が好適に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送監視装置が用いられた光伝送システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図５】第２の実施形態に係る光伝送監視装置における監視方法を説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の構成図である。
【図７】光増幅器の出力光スペクトルを示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の作用について説明する図である。
【図９】第３の実施形態に係る光伝送監視装置の変形例の構成図である。
【図１０】本発明に係る光伝送監視装置が挿入された光伝送システムの構成図である。
【図１１】光伝送システムの３地点それぞれにおける光スペクトルを示す図である。
【図１２】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１３】中継器の構成図である。
【図１４】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１５】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【図１６】本発明に係る光伝送監視装置が挿入される光伝送システムの構成図である。
【符号の説明】
１〜３…中継器、１０，１１…送信器、２０〜２４…光増幅器、３０〜３３…光伝送監視装置、４０〜４６…光ファイバ伝送路、５０…光ＡＤＭ、６１…受信器。
Claims (4)
- 光伝送路を伝送される多波長の信号光を含む信号光波長帯域の光の一部を該伝送路から分岐して取り出す光分岐手段と、
前記光分岐手段により取り出された前記信号光波長帯域の光のうちの第１の波長帯域の光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記光分岐手段により取り出された前記信号光波長帯域の光のうち前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の強度を検出する第２の光検出器と、
前記第１の光検出器により検出された前記第１の波長帯域の光の強度の変化率と、前記第２の光検出器により検出された前記第２の波長帯域の光の強度の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて、多波長の信号光が伝送される光伝送路の損失変動を検出する監視部と
を備えることを特徴とする光伝送監視装置。 - 前記信号光波長帯域の光を一括増幅する光増幅器の後段に接続される光伝送監視装置であって、前記信号光波長帯域における前記光増幅器の平均利得と略等しい利得となる波長を中心として前記第１および前記第２の波長帯域それぞれが設定されることを特徴とする請求項１記載の光伝送監視装置。
- 前記第１および前記第２の波長帯域それぞれが前記信号光波長帯域および前記多波長の信号光の波数に応じて設定されることを特徴とする請求項２記載の光伝送監視装置。
- 請求項１記載の光伝送監視装置と、その光伝送監視装置に対し光伝送路上の上流または下流に設けられ多波長の信号光のうちの一部の波長の信号光を取り出し又は追加する光ＡＤＭとを備え、
前記光伝送監視装置における前記第１および前記第２の波長帯域のうちの何れか一方が、前記光ＡＤＭが取り出し又は追加する前記一部の波長の信号光を含む波長帯域であることを特徴とする光伝送システム。
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