JP4103554B2 - 光伝送システム、光送信装置及び光送信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、副搬送波多重光伝送方式において複数の光増幅器を縦続接続したシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光伝送路と同軸伝送路とを接続したＨＦＣと呼ばれるＣＡＴＶ用光伝送システムが存在する。このシステムは、ＣＡＴＶ局と各ノード間の幹線系に光ファイバを各ノードと各加入者装置間の分配系には同軸伝送路を用いて各加入者に映像信号などサービスの提供を行っている。
【０００３】
図１１に示すように、ＣＡＴＶ上り用光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、各加入者網（同軸網）４００とから構成される。ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。一方、ノード３００には、ＣＡＴＶ局１００より光ファイバ２００を用いて伝送されてくる光信号を電気信号に変換する光受信部３１０とが設置される構成となっている（例えば特許文献1参照。）。
【０００４】
上記のような構成とすることによって、多数の加入者に対して効率良く、映像信号などのサービスを提供することが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６８６７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近ではＣＡＴＶ局のサービスエリアの拡大などにより従来よりも長距離伝送する必要性が発生してきている。また、現在ＨＦＣ構成を採用しているＣＡＴＶシステムは、ファイバが徐々に家庭まで近づき、最終的には家庭まで光ファイバを引き込んだＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）へと移行すると考えられている。このように、エリアの拡大やＦＴＴＨへの移行には、長距離伝送や光における多分配が必要となってくる。伝送損失や分配における損失を補償するために、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍｅｄ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の導入が必要となってくる。
【０００７】
これまで、ＥＤＦＡを導入した光副搬送波多重光伝送システムの検討は、数多く検討されてきている。例えば、特許文献１では、図１２に示すような構成において強度変調された光源からの光信号を光アンプで増幅して伝送する方法について述べられている。この発明では、光アンプで増幅する際に生じる歪みに着目し、光アンプを多段カスケード接続した場合、一定の強度変調レベルに対して、使用する光源の波長チャーピング量が３５０ＭＨｚ／ｃｈ以下にする必要があると記述されている。
【０００８】
しかしながら、複数のＥＤＦＡを縦続接続する構成とした場合、各ＥＤＦＡで付加され更に増幅される過剰ＡＳＥ雑音が伝送特性（特に、ＣＮＲ特性）与える影響に関しては言及されていない。例えば、ＥＤＦＡを多段カスケード接続した際、各ＥＤＦＡから出力される光スペクトラムは、図１５に示すような振る舞いを示す。この時、伝送特性を評価すると図１６に示すように後段のＥＤＦＡの出力ほどＣＮＲが大きく劣化している。これは、各ＥＤＦＡで不要に付加されたＡＳＥ雑音の影響である。
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、複数のＥＤＦＡが縦続接続された副搬送波光多重伝送システムにおいて、過剰ＡＳＥ雑音の影響を回避し、ＣＮＲ特性の劣化を軽減することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、光信号を複数の光増幅器が縦続接続された光ファイバに出力する光送信装置と前記光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、第１の光信号を出力する光送信手段と、第２の光信号を出力する光源と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを合波する光合波部とを備え、前記光源は、前記光増幅器で発生する雑音電力がピークとなる波長に略一致するように前記第２の光信号の光波長を設定し、前記光受信装置は、前記光信号を受信する光受信手段を備えることを特徴としている。
【００１２】
第２の発明は、第１の前記光伝送システムの前記光ファイバ上に少なくとも１つ以上の光フィルタを備えることを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、第２の光伝送システムにおいて、前記光送信手段が外部変調方式により出力光信号を生成することを特徴としている。
【００１４】
第４の発明は、第１の光伝送システムにおいて、前記光源は、前記第１の光信号と前記第２の光信号とのビートによって生じる雑音が、前記第１の光信号を光電気変換した際に得られる電気信号の帯域内に生じないように、前記第２の光信号の波長を設定することを特徴としている。
【００１５】
第５の発明は、第２の光伝送システムにおいて、前記光フィルタは、少なくとも最終段の前記光増幅器の入力側に設置することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複数の光増幅器を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図１において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。
【００１７】
一方、光送信部１１０から出力された光信号は、複数の光増幅部４００と光分配部５００と光ファイバ２００を介し、ノード３００まで伝送される構成となっている。
【００１８】
以下本発明第１の実施形態における動作を説明する。
【００１９】
図１に示した構成において、光送信部１１０の信号光波長を特に限定しない場合、縦続接続された光増幅部４００の最終段から出力される光信号を図２に示す。この光スペクラムの測定条件としては、光送信部の信号光波長は１５４５ｎｍ、光増幅部を７段縦続接続、使用した各光増幅部の動作波長範囲は１５３０〜１５６０ｎｍである。図２に示すように信号光以外に非常に大きな過剰ＡＳＥ雑音が発生している。一方、同一の構成において、光送信部１１０の信号光波長を１５５７．５ｎｍに設定した場合に同じく最終段の光増幅部から出力される光信号を図３に示す。図３には、信号光以外には、不要なものは観測されていない。
【００２０】
この過剰ＡＳＥ雑音の振る舞いを詳細に検討するために同一の評価系において、信号光波長を１５４５ｎｍから１ｎｍ刻みで変化させた時に７段目の光増幅部から出力される光スペクトラムの測定を行った。測定結果を図１３及び図１４に示す。図１３及び図１４から分かるように信号光波長がＡＳＥ雑音のピークに近づくにつれて過剰ＡＳＥ雑音のピークレベルが低減されていくことが分かる。光送信部の信号光波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に近づけるにつれてＡＳＥ雑音のピークレベルが抑圧される理由としては、ＡＳＥ雑音が発生する帯域にＡＳＥ雑音より大きなレベルを有する信号光が存在することにより、光増幅部の増幅エネルギーが信号光の増幅に用いられ、ＡＳＥ雑音の発生及び増幅に寄与しないためである。
【００２１】
また、７段目の光増幅部から出力される光信号を電気信号に変換し、各波長においてＣＮＲ特性を評価した。その結果を図４に示す。信号光波長に対するＣＮＲ特性は、信号光波長が長波長側にシフトするほど良くなってくる。これは、図１３及び図１４に示した信号光波長とＡＳＥ雑音のピークレベルの関係と定性的によく一致する結果となり、ＣＮＲ特性がＡＳＥ雑音の影響によって大きく劣化していることが説明できる。
【００２２】
この結果からわかるように、使用可能な波長範囲としては、システム所要スペックに大きく左右される。例えば、所要ＣＮＲを４７ｄＢに設定した場合、設定可能な光信号波長は、１５５３〜１５６０ｎｍとなる。この所要ＣＮＲがより高いスペックに設定された場合、設定可能な波長範囲はより狭くなり、所要ＣＮＲがより低いスペックに設定された場合、設定可能な波長範囲は、より広くなることは容易に類推可能である。
【００２３】
また、所要ＣＮＲとは別に使用する光増幅部の種類や光増幅部の動作条件によっても設定可能な波長範囲は変動する。例えば、図５に縦続接続する光増幅部の組合せを変えて、ＡＳＥ雑音に関して評価を行った。光増幅部の組合せとしては、２通り行った。組合せ（１）は、光出力パワー２２ｄＢｍ仕様の光増幅部を７台、組合せ（２）は、光出力パワー１６ｄＢｍ、１８ｄＢｍを各１台、２０ｄＢｍを２台、２２ｄＢｍを３台使用している。組合せ（１）と（２）を比較した場合、波長１５５５ｎｍの時では、信号光とＡＳＥ雑音ピークパワーの差は、組合せ（１）の方が、約５ｄＢ小さくなっている。また、波長１５６０ｎｍでは、その差は縮まり、約１ｄＢとなっている。
【００２４】
更に、同様に動作条件の異なる場合のＡＳＥ雑音の発生を図６に示す。この時、各波長に対してＣＮＲ特性を測定した結果も併せて図７に示す。
【００２５】
図６に示した光スペクトラムを見ると、入力パワーが大きくなるにつれて信号光とＡＳＥ雑音ピークパワーの差は小さくなっている。また、ＡＳＥ雑音のピークレベルの波長が、わずかながら長波長側にシフトしている。図７に示した各波長に対するＣＮＲ特性からわかるように、光増幅部の組合せでは、信号光とＡＳＥ雑音のピークレベルの差が小さい、つまりＡＳＥ雑音のレベルが大きくなる光増幅部の組合せの方が、より長波長側からＣＮＲの劣化が始まる結果となっている。
【００２６】
また、光増幅部の動作条件の差においても、光増幅部の組合せの違いほど顕著な差は得られていないものの、定性的には同様の結果となっている。
【００２７】
このようにＡＳＥ雑音の発生の振る舞いは、光増幅部の構成や動作条件により異なる上、システムにおいて要求されるスペックも異なることから、各条件を考慮し光送信部の信号光波長の設定を決定する必要がある。
【００２８】
光送信部の波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致するように決定・選別することにより、ＡＳＥ雑音の影響を緩和する事が可能となる。また、光送信部内に組み込まれている半導体レーザの駆動バイアス電流や制御温度を変えることによって、半導体レーザの発振波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させることによってＡＳＥ雑音の影響を緩和することも可能である。更には、光送信部内に組み込まれる光源として波長可変光源を利用することによって、より柔軟にＡＳＥ雑音の影響を緩和することが可能な波長範囲に光送信部の光信号波長を設定することが出来る。
【００２９】
このように光送信部の信号光波長を過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させることによって、各光増幅部において付加及び増幅されるＡＳＥ雑音の発生を十分に抑圧することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施例の構成は、ＨＦＣ構成を利用した従来のＣＡＴＶの拡張を対象として記述しているが、家庭にファイバを引き込んだＦＴＴＨ構成の場合についても同様の効果が得られる。
【００３１】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る複数の光増幅部を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図８において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０と光源１２０と光合波部１３０が設置されている。
【００３２】
一方、光送信部１１０から出力された光信号は、光合波部１３０において光源１２０から出力される光信号と多重され、複数の光増幅部４００と光分配部５００と光ファイバ２００を介し、ノードまで伝送される構成となっている。
【００３３】
以下本発明第２の実施形態における動作を説明する。
【００３４】
図８に示した構成において、光送信部１１０のから出力された光信号は、光源１２０から出力される光信号と光合波部１３０において多重される。ここで、光源１２０から出力される光信号の波長を過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させている。このような波長多重された光信号を各光増幅部に入力した場合、光送信部１１０の信号光波長が、過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長から大きくずれていても、過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致した信号光が必ず存在することになる。このためＡＳＥ雑音の発生及び増幅に利用されていた光増幅部の増幅エネルギーが光源１２０から出力される信号光の増幅に用いられるため、各光増幅部において付加及び増幅されるＡＳＥ雑音の発生を十分に抑圧することが可能となる。
【００３５】
なお、新たに追加した光源１２０の波長を光送信部１１０から出力される信号光波長と十分な波長差を有するように設定することによって、両光信号のビートによって生じる雑音が信号帯域内に発生することを避けることが可能となり、高品質な伝送を実現することが出来る。
【００３６】
なお、光源１２０には、波長がＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致するように決定・選別することにより、ＡＳＥ雑音の影響を緩和する事が可能となる。また、光源１２０に半導体レーザを利用する場合、駆動バイアス電流や制御温度を変えることによって、発振波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させＡＳＥ雑音の影響を緩和することも可能である。更には、光源１２０として波長可変光源を利用することによって、より柔軟にＡＳＥ雑音の影響を緩和することが可能な波長範囲に光送信部の光信号波長を設定することが出来る。
【００３７】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る複数の光増幅部を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図９において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００と、各光増幅部の出力側に光フィルタ６００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。
【００３８】
以下本発明第３の実施形態における動作を説明する。
【００３９】
図９に示した構成において、各光増幅部において付加及び増幅されたＡＳＥ雑音は、各光増幅部の出力側に設置された光フィルタによって抑圧される構成となっている。このような構成とすることによって、不要なＡＳＥ雑音を除くことができ、各光増幅部から出力される光スペクトラムとしては、模式図を図１０に示す。このようにＡＳＥ雑音が十分抑圧された光信号が得られるため良いＣＮＲ特性を得ることが可能となる。
【００４０】
なお、挿入する光フィルタは少なくとも１つ以上必要であるが、常に最終段の光増幅部の入力側には光フィルタを挿入する方がＡＳＥ雑音の影響を緩和する為には効率がよい。これはＡＳＥ雑音の付加が最終段の光増幅部だけになるためであり、容易に類推することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、前記光送信部の信号光波長を前記光増幅部で過剰に発生する雑音のピーク波長に略一致するように設定することによって、過剰に発生するＡＳＥ雑音の増幅に使用されていたＥＤＦＡの増幅エネルギーを信号光の増幅に利用できるため、過剰ＡＳＥ雑音の増幅を抑制することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４２】
第２の発明によれば、新たに追加した前記光源の信号光波長を前記光増幅部で過剰に発生する雑音のピーク波長に略一致するように設定することによって、過剰に発生するＡＳＥ雑音の増幅に使用されていたＥＤＦＡの増幅エネルギーを新たに追加した前記光源の信号光の増幅に利用できるため、過剰ＡＳＥ雑音の増幅を抑制することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４３】
第３の発明によれば、新たに追加された光フィルタによって、最終段のＥＤＦＡから出力されるＡＳＥを抑圧することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４４】
第４の発明によれば、チャープ量の非常に小さい外部変調方式を利用することによって、光増幅器などのゲインチルトによる歪みの劣化などを回避することが可能となる。
【００４５】
第５の発明によれば、光送信部から出力される光信号と新たに追加した光源から出力される光信号のビートによって生じる雑音が、信号帯域内に生じないため高品質な伝送特性を実現する可能となる。
【００４６】
第６の発明によれば、少なくとも一つ追加する光フィルタを最終段の入力側に設置することにより、最終段の光増幅部以外で付加及び増幅されたＡＳＥ雑音を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図２】光送信部の信号光波長がＡＳＥ雑音のピーク波長から離れている場合のＡＳＥ雑音を示す図
【図３】光送信部の信号光波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させた場合のＡＳＥ雑音を示す図
【図４】光送信部の信号光波長に対するＣＮＲ特性を示す図
【図５】各光増幅部の組合せ時のＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図６】光増幅部の動作条件が異なる時のＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図７】光増幅部の組合せ及び動作条件が異なる時の光送信部の信号光波長に対するＣＮＲ特性を示す図
【図８】本発明第２の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図９】本発明第３の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図１０】光フィルタを挿入時における光スペクトラムの模式図
【図１１】ＨＦＣ網を用いた従来ＣＡＴＶシステムの構成図
【図１２】光アンプを用いた従来システムの構成図
【図１３】１５４５ｎｍ〜１５５２ｎｍまでの光送信部の信号光波長に対するＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図１４】１５５３ｎｍ〜１５６０ｎｍまでの光送信部の信号光波長に対するＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図１５】各ＥＤＦＡから出力される光スペクトラムの振る舞いを示す図
【図１６】各ＥＤＦＡからの伝送特性を示す図
【符号の説明】
１００ ＣＡＴＶ局
１１０ 光送信部
１２０ 光源
１３０ 光合波部
２００ 光ファイバ
３００ ノード
３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ 光受信部
３２０ 同軸網
４００ 光増幅部
５００ 光分配部
６００ 光フィルタ
７００ａ，７００ｂ，７００ｃ，７００ｄ 信号発生部
８００ａ，８００ｂ，８００ｃ，８００ｄ 変調部
９００ 混合部
９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃ，９１０ｄ 復調部
【発明の属する技術分野】
本発明は、副搬送波多重光伝送方式において複数の光増幅器を縦続接続したシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光伝送路と同軸伝送路とを接続したＨＦＣと呼ばれるＣＡＴＶ用光伝送システムが存在する。このシステムは、ＣＡＴＶ局と各ノード間の幹線系に光ファイバを各ノードと各加入者装置間の分配系には同軸伝送路を用いて各加入者に映像信号などサービスの提供を行っている。
【０００３】
図１１に示すように、ＣＡＴＶ上り用光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、各加入者網（同軸網）４００とから構成される。ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。一方、ノード３００には、ＣＡＴＶ局１００より光ファイバ２００を用いて伝送されてくる光信号を電気信号に変換する光受信部３１０とが設置される構成となっている（例えば特許文献1参照。）。
【０００４】
上記のような構成とすることによって、多数の加入者に対して効率良く、映像信号などのサービスを提供することが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６８６７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近ではＣＡＴＶ局のサービスエリアの拡大などにより従来よりも長距離伝送する必要性が発生してきている。また、現在ＨＦＣ構成を採用しているＣＡＴＶシステムは、ファイバが徐々に家庭まで近づき、最終的には家庭まで光ファイバを引き込んだＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）へと移行すると考えられている。このように、エリアの拡大やＦＴＴＨへの移行には、長距離伝送や光における多分配が必要となってくる。伝送損失や分配における損失を補償するために、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍｅｄ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の導入が必要となってくる。
【０００７】
これまで、ＥＤＦＡを導入した光副搬送波多重光伝送システムの検討は、数多く検討されてきている。例えば、特許文献１では、図１２に示すような構成において強度変調された光源からの光信号を光アンプで増幅して伝送する方法について述べられている。この発明では、光アンプで増幅する際に生じる歪みに着目し、光アンプを多段カスケード接続した場合、一定の強度変調レベルに対して、使用する光源の波長チャーピング量が３５０ＭＨｚ／ｃｈ以下にする必要があると記述されている。
【０００８】
しかしながら、複数のＥＤＦＡを縦続接続する構成とした場合、各ＥＤＦＡで付加され更に増幅される過剰ＡＳＥ雑音が伝送特性（特に、ＣＮＲ特性）与える影響に関しては言及されていない。例えば、ＥＤＦＡを多段カスケード接続した際、各ＥＤＦＡから出力される光スペクトラムは、図１５に示すような振る舞いを示す。この時、伝送特性を評価すると図１６に示すように後段のＥＤＦＡの出力ほどＣＮＲが大きく劣化している。これは、各ＥＤＦＡで不要に付加されたＡＳＥ雑音の影響である。
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、複数のＥＤＦＡが縦続接続された副搬送波光多重伝送システムにおいて、過剰ＡＳＥ雑音の影響を回避し、ＣＮＲ特性の劣化を軽減することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、光信号を複数の光増幅器が縦続接続された光ファイバに出力する光送信装置と前記光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、第１の光信号を出力する光送信手段と、第２の光信号を出力する光源と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを合波する光合波部とを備え、前記光源は、前記光増幅器で発生する雑音電力がピークとなる波長に略一致するように前記第２の光信号の光波長を設定し、前記光受信装置は、前記光信号を受信する光受信手段を備えることを特徴としている。
【００１２】
第２の発明は、第１の前記光伝送システムの前記光ファイバ上に少なくとも１つ以上の光フィルタを備えることを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、第２の光伝送システムにおいて、前記光送信手段が外部変調方式により出力光信号を生成することを特徴としている。
【００１４】
第４の発明は、第１の光伝送システムにおいて、前記光源は、前記第１の光信号と前記第２の光信号とのビートによって生じる雑音が、前記第１の光信号を光電気変換した際に得られる電気信号の帯域内に生じないように、前記第２の光信号の波長を設定することを特徴としている。
【００１５】
第５の発明は、第２の光伝送システムにおいて、前記光フィルタは、少なくとも最終段の前記光増幅器の入力側に設置することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複数の光増幅器を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図１において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。
【００１７】
一方、光送信部１１０から出力された光信号は、複数の光増幅部４００と光分配部５００と光ファイバ２００を介し、ノード３００まで伝送される構成となっている。
【００１８】
以下本発明第１の実施形態における動作を説明する。
【００１９】
図１に示した構成において、光送信部１１０の信号光波長を特に限定しない場合、縦続接続された光増幅部４００の最終段から出力される光信号を図２に示す。この光スペクラムの測定条件としては、光送信部の信号光波長は１５４５ｎｍ、光増幅部を７段縦続接続、使用した各光増幅部の動作波長範囲は１５３０〜１５６０ｎｍである。図２に示すように信号光以外に非常に大きな過剰ＡＳＥ雑音が発生している。一方、同一の構成において、光送信部１１０の信号光波長を１５５７．５ｎｍに設定した場合に同じく最終段の光増幅部から出力される光信号を図３に示す。図３には、信号光以外には、不要なものは観測されていない。
【００２０】
この過剰ＡＳＥ雑音の振る舞いを詳細に検討するために同一の評価系において、信号光波長を１５４５ｎｍから１ｎｍ刻みで変化させた時に７段目の光増幅部から出力される光スペクトラムの測定を行った。測定結果を図１３及び図１４に示す。図１３及び図１４から分かるように信号光波長がＡＳＥ雑音のピークに近づくにつれて過剰ＡＳＥ雑音のピークレベルが低減されていくことが分かる。光送信部の信号光波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に近づけるにつれてＡＳＥ雑音のピークレベルが抑圧される理由としては、ＡＳＥ雑音が発生する帯域にＡＳＥ雑音より大きなレベルを有する信号光が存在することにより、光増幅部の増幅エネルギーが信号光の増幅に用いられ、ＡＳＥ雑音の発生及び増幅に寄与しないためである。
【００２１】
また、７段目の光増幅部から出力される光信号を電気信号に変換し、各波長においてＣＮＲ特性を評価した。その結果を図４に示す。信号光波長に対するＣＮＲ特性は、信号光波長が長波長側にシフトするほど良くなってくる。これは、図１３及び図１４に示した信号光波長とＡＳＥ雑音のピークレベルの関係と定性的によく一致する結果となり、ＣＮＲ特性がＡＳＥ雑音の影響によって大きく劣化していることが説明できる。
【００２２】
この結果からわかるように、使用可能な波長範囲としては、システム所要スペックに大きく左右される。例えば、所要ＣＮＲを４７ｄＢに設定した場合、設定可能な光信号波長は、１５５３〜１５６０ｎｍとなる。この所要ＣＮＲがより高いスペックに設定された場合、設定可能な波長範囲はより狭くなり、所要ＣＮＲがより低いスペックに設定された場合、設定可能な波長範囲は、より広くなることは容易に類推可能である。
【００２３】
また、所要ＣＮＲとは別に使用する光増幅部の種類や光増幅部の動作条件によっても設定可能な波長範囲は変動する。例えば、図５に縦続接続する光増幅部の組合せを変えて、ＡＳＥ雑音に関して評価を行った。光増幅部の組合せとしては、２通り行った。組合せ（１）は、光出力パワー２２ｄＢｍ仕様の光増幅部を７台、組合せ（２）は、光出力パワー１６ｄＢｍ、１８ｄＢｍを各１台、２０ｄＢｍを２台、２２ｄＢｍを３台使用している。組合せ（１）と（２）を比較した場合、波長１５５５ｎｍの時では、信号光とＡＳＥ雑音ピークパワーの差は、組合せ（１）の方が、約５ｄＢ小さくなっている。また、波長１５６０ｎｍでは、その差は縮まり、約１ｄＢとなっている。
【００２４】
更に、同様に動作条件の異なる場合のＡＳＥ雑音の発生を図６に示す。この時、各波長に対してＣＮＲ特性を測定した結果も併せて図７に示す。
【００２５】
図６に示した光スペクトラムを見ると、入力パワーが大きくなるにつれて信号光とＡＳＥ雑音ピークパワーの差は小さくなっている。また、ＡＳＥ雑音のピークレベルの波長が、わずかながら長波長側にシフトしている。図７に示した各波長に対するＣＮＲ特性からわかるように、光増幅部の組合せでは、信号光とＡＳＥ雑音のピークレベルの差が小さい、つまりＡＳＥ雑音のレベルが大きくなる光増幅部の組合せの方が、より長波長側からＣＮＲの劣化が始まる結果となっている。
【００２６】
また、光増幅部の動作条件の差においても、光増幅部の組合せの違いほど顕著な差は得られていないものの、定性的には同様の結果となっている。
【００２７】
このようにＡＳＥ雑音の発生の振る舞いは、光増幅部の構成や動作条件により異なる上、システムにおいて要求されるスペックも異なることから、各条件を考慮し光送信部の信号光波長の設定を決定する必要がある。
【００２８】
光送信部の波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致するように決定・選別することにより、ＡＳＥ雑音の影響を緩和する事が可能となる。また、光送信部内に組み込まれている半導体レーザの駆動バイアス電流や制御温度を変えることによって、半導体レーザの発振波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させることによってＡＳＥ雑音の影響を緩和することも可能である。更には、光送信部内に組み込まれる光源として波長可変光源を利用することによって、より柔軟にＡＳＥ雑音の影響を緩和することが可能な波長範囲に光送信部の光信号波長を設定することが出来る。
【００２９】
このように光送信部の信号光波長を過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させることによって、各光増幅部において付加及び増幅されるＡＳＥ雑音の発生を十分に抑圧することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施例の構成は、ＨＦＣ構成を利用した従来のＣＡＴＶの拡張を対象として記述しているが、家庭にファイバを引き込んだＦＴＴＨ構成の場合についても同様の効果が得られる。
【００３１】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る複数の光増幅部を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図８において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０と光源１２０と光合波部１３０が設置されている。
【００３２】
一方、光送信部１１０から出力された光信号は、光合波部１３０において光源１２０から出力される光信号と多重され、複数の光増幅部４００と光分配部５００と光ファイバ２００を介し、ノードまで伝送される構成となっている。
【００３３】
以下本発明第２の実施形態における動作を説明する。
【００３４】
図８に示した構成において、光送信部１１０のから出力された光信号は、光源１２０から出力される光信号と光合波部１３０において多重される。ここで、光源１２０から出力される光信号の波長を過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させている。このような波長多重された光信号を各光増幅部に入力した場合、光送信部１１０の信号光波長が、過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長から大きくずれていても、過剰ＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致した信号光が必ず存在することになる。このためＡＳＥ雑音の発生及び増幅に利用されていた光増幅部の増幅エネルギーが光源１２０から出力される信号光の増幅に用いられるため、各光増幅部において付加及び増幅されるＡＳＥ雑音の発生を十分に抑圧することが可能となる。
【００３５】
なお、新たに追加した光源１２０の波長を光送信部１１０から出力される信号光波長と十分な波長差を有するように設定することによって、両光信号のビートによって生じる雑音が信号帯域内に発生することを避けることが可能となり、高品質な伝送を実現することが出来る。
【００３６】
なお、光源１２０には、波長がＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致するように決定・選別することにより、ＡＳＥ雑音の影響を緩和する事が可能となる。また、光源１２０に半導体レーザを利用する場合、駆動バイアス電流や制御温度を変えることによって、発振波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させＡＳＥ雑音の影響を緩和することも可能である。更には、光源１２０として波長可変光源を利用することによって、より柔軟にＡＳＥ雑音の影響を緩和することが可能な波長範囲に光送信部の光信号波長を設定することが出来る。
【００３７】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る複数の光増幅部を縦続接続した副搬送波多重光伝送システムに関する構成を示している。図９において、副搬送波多重光伝送システムは、ＣＡＴＶ局１００と、光ファイバ２００と、ノード３００と、複数の光増幅部４００と、光分配部５００と、各光増幅部の出力側に光フィルタ６００を備え、ＣＡＴＶ局１００内には映像信号等のサービスを光ファイバ２００を介し各ノード３００へ伝送する光送信部１１０が設置されている。
【００３８】
以下本発明第３の実施形態における動作を説明する。
【００３９】
図９に示した構成において、各光増幅部において付加及び増幅されたＡＳＥ雑音は、各光増幅部の出力側に設置された光フィルタによって抑圧される構成となっている。このような構成とすることによって、不要なＡＳＥ雑音を除くことができ、各光増幅部から出力される光スペクトラムとしては、模式図を図１０に示す。このようにＡＳＥ雑音が十分抑圧された光信号が得られるため良いＣＮＲ特性を得ることが可能となる。
【００４０】
なお、挿入する光フィルタは少なくとも１つ以上必要であるが、常に最終段の光増幅部の入力側には光フィルタを挿入する方がＡＳＥ雑音の影響を緩和する為には効率がよい。これはＡＳＥ雑音の付加が最終段の光増幅部だけになるためであり、容易に類推することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、前記光送信部の信号光波長を前記光増幅部で過剰に発生する雑音のピーク波長に略一致するように設定することによって、過剰に発生するＡＳＥ雑音の増幅に使用されていたＥＤＦＡの増幅エネルギーを信号光の増幅に利用できるため、過剰ＡＳＥ雑音の増幅を抑制することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４２】
第２の発明によれば、新たに追加した前記光源の信号光波長を前記光増幅部で過剰に発生する雑音のピーク波長に略一致するように設定することによって、過剰に発生するＡＳＥ雑音の増幅に使用されていたＥＤＦＡの増幅エネルギーを新たに追加した前記光源の信号光の増幅に利用できるため、過剰ＡＳＥ雑音の増幅を抑制することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４３】
第３の発明によれば、新たに追加された光フィルタによって、最終段のＥＤＦＡから出力されるＡＳＥを抑圧することが可能となり、伝送特性に与える影響を回避することが出来る。
【００４４】
第４の発明によれば、チャープ量の非常に小さい外部変調方式を利用することによって、光増幅器などのゲインチルトによる歪みの劣化などを回避することが可能となる。
【００４５】
第５の発明によれば、光送信部から出力される光信号と新たに追加した光源から出力される光信号のビートによって生じる雑音が、信号帯域内に生じないため高品質な伝送特性を実現する可能となる。
【００４６】
第６の発明によれば、少なくとも一つ追加する光フィルタを最終段の入力側に設置することにより、最終段の光増幅部以外で付加及び増幅されたＡＳＥ雑音を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図２】光送信部の信号光波長がＡＳＥ雑音のピーク波長から離れている場合のＡＳＥ雑音を示す図
【図３】光送信部の信号光波長をＡＳＥ雑音のピーク波長に略一致させた場合のＡＳＥ雑音を示す図
【図４】光送信部の信号光波長に対するＣＮＲ特性を示す図
【図５】各光増幅部の組合せ時のＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図６】光増幅部の動作条件が異なる時のＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図７】光増幅部の組合せ及び動作条件が異なる時の光送信部の信号光波長に対するＣＮＲ特性を示す図
【図８】本発明第２の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図９】本発明第３の実施の形態における副搬送波多重光伝送システムの構成図
【図１０】光フィルタを挿入時における光スペクトラムの模式図
【図１１】ＨＦＣ網を用いた従来ＣＡＴＶシステムの構成図
【図１２】光アンプを用いた従来システムの構成図
【図１３】１５４５ｎｍ〜１５５２ｎｍまでの光送信部の信号光波長に対するＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図１４】１５５３ｎｍ〜１５６０ｎｍまでの光送信部の信号光波長に対するＡＳＥ雑音の振る舞いを示す図
【図１５】各ＥＤＦＡから出力される光スペクトラムの振る舞いを示す図
【図１６】各ＥＤＦＡからの伝送特性を示す図
【符号の説明】
１００ ＣＡＴＶ局
１１０ 光送信部
１２０ 光源
１３０ 光合波部
２００ 光ファイバ
３００ ノード
３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ 光受信部
３２０ 同軸網
４００ 光増幅部
５００ 光分配部
６００ 光フィルタ
７００ａ，７００ｂ，７００ｃ，７００ｄ 信号発生部
８００ａ，８００ｂ，８００ｃ，８００ｄ 変調部
９００ 混合部
９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃ，９１０ｄ 復調部
Claims (7)
- 光信号を複数の光増幅器が縦続接続された光ファイバに出力する光送信装置と前記光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
第１の光信号を出力する光送信手段と、
第２の光信号を出力する光源と、
前記第１の光信号と前記第２の光信号とを合波する光合波部とを備え、
前記光源は、前記光増幅器で発生する雑音電力がピークとなる波長に略一致するように前記第２の光信号の光波長を設定し、
前記光受信装置は、
前記光信号を受信する光受信手段を備える光伝送システム。 - 前記光伝送システムは、前記光ファイバ上に少なくとも１つ以上の光フィルタを備える請求項１記載の光伝送システム。
- 前記光送信手段は、外部変調方式により出力光信号を生成する請求項１または請求項２記載の光伝送システム。
- 前記光源は、前記第１の光信号と前記第２の光信号とのビートによって生じる雑音が、前記第１の光信号を光電気変換した際に得られる電気信号の帯域内に生じないように、前記第２の光信号の波長を設定する請求項１記載の光伝送システム。
- 前記光フィルタは、少なくとも最終段の前記光増幅器の入力側に設置する請求項２記載の光伝送システム。
- 光信号を複数の光増幅器が縦続接続された光ファイバに出力し、前記光信号を受信する光伝送システムにおいて使用される光送信装置であって、
第１の光信号を出力する光送信手段と、
第２の光信号を出力する光源と、
前記第１の光信号と前記光第２の光信号とを合波する光合波部とを備え、
前記光源は、前記光増幅器で発生する雑音電力がピークとなる波長に略一致するように前記第２の光信号の光波長を設定する光送信装置。 - 光信号を複数の光増幅器が縦続接続された光ファイバに出力し、前記光信号を受信する光伝送システムにおいて使用される光送信方法であって、
第１の光信号を出力し、
第２の光信号を出力し、
前記第１の光信号と前記第２の光信号とを合波し送信し、
前記光増幅器で発生する雑音電力がピークとなる波長に略一致するように前記第２の光信号の光波長を設定する光送信方法。
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