JP4107841B2 - 波長多重装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、波長の異なる複数の光信号を合波して光増幅する波長多重（ＷＤＭ：Ｗｅｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）装置に関する。ＷＤＭ装置には、波長の異なる複数の狭帯域の光信号が入力され、それらを合波して光増幅する非トランスポンダ型と、その前段に、波長が等しい複数の広帯域の光信号を波長の異なる複数の狭帯域の光信号にそれぞれ変換する複数のトランスポンダを有するトランスポンダ型とがある。本発明はそれら双方のタイプのＷＤＭ装置に言及する。
背景技術
従来の非トランスポンダ型ＷＤＭ装置は、波長の異なる複数の光信号を可変の減衰比でそれぞれ減衰させる複数の可変減衰器と、それらの光出力を合波する光合波器と、その光出力を光増幅する光増幅器とを有している。スペクトラムアナライザユニットにより、出力光のスペクトルが測定され、その結果に応じて個々の可変減衰器が制御されて、各波長の出力レベルのばらつき（チルト）が抑制される。また、スペクトルの測定結果から、許容値以上の波長ずれが検出されたら、その波長に対する減衰量が最大に設定されて隣接波長への影響が阻止される。トランスポンダ型のＷＤＭ装置では、前述の可変減衰器の前段に、同一波長の複数の光信号を波長の相異なる複数の光信号に変換する複数のトランスポンダが設けられる。従来の非トランスポンダ型ＷＤＭ装置およびトランスポンダ型ＷＤＭ装置については、後に図面を参照して詳細に説明する。
ところで、前述の複数の波長の一部が未使用である場合、すなわち、無変調の光が入力される場合、未使用波長については充分に（約５０ｄＢ程度まで）減衰させて、他の使用中の波長の光増幅に影響が出ないようにする必要がある。ところが、前述の従来のＷＤＭ装置では、光減衰器の減衰量は最大でも約２０ｄＢ程度であるから、未使用波長からの漏れ光も使用中の光信号とともに光増幅される。そのため、使用中の光信号の光パワーが劣化し、主信号エラーに至る可能性があるという問題がある。これは特に、使用波長数が少ないときに顕著である。
従来のＷＤＭ装置の第２の問題は、出力光における各波長の精度の問題である。前述したように、従来でもスペクトラムアナライザにより各波長の波長のずれが監視され、許容値以上の波長のずれが検出された波長に対して減衰量が最大に設定されて、隣接波長への影響が出ないようにされている。しかしながら、スペクトラムアナライザは波長の分解能が悪く精度の良い測定ができないという問題がある。また、波長の掃引を行なっているので波長のずれが発生してからそれが検出されるまでに数十秒程度の時間を要し、それまでに隣接波長にエラーが発生する可能性があるという問題がある。
発明の開示
したがって本発明の第１の目的は、未使用波長からの漏れ光の影響のないＷＤＭ装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、波長のずれを精度良く迅速に検出して対処することのできるＷＤＭ装置を提供することにある。
前述の第１の目的は、波長の異なる複数の光信号がそれぞれ入力され、入力された光信号を可変の減衰量でそれぞれ減衰させる複数の可変減衰器と、該複数の可変減衰器の光出力を合波する光合波器と、該光合波器の光出力を光増幅する光増幅器と、該光増幅器の光出力のスペクトルを測定し、測定結果に応じて各波長の光パワーレベルが所定値になるように前記複数の可変減衰器の各々を制御する信号を出力するスペクトラムアナライザユニットと、前記複数の光信号のうち未使用の波長の光信号の入力を遮断する光遮断手段を具備する本発明の波長多重装置により達成される。
前述の第２の目的は、同一の波長の複数の光信号を波長の異なる複数の光信号にそれぞれ変換する複数のトランスポンダと、該波長の異なる複数の光信号がそれぞれ入力され、入力された光信号を可変の減衰量でそれぞれ減衰させる複数の可変減衰器と、該複数の可変減衰器の光出力を合波する光合波器と、該光合波器の光出力を光増幅する光増幅器と、前記トランスポンダと前記可変減衰器の間に設けられ、各光信号の波長のずれを監視する波長監視器と、該波長監視器により所定値以上の波長のずれが検出された光信号に対応する光減衰器の減衰量を最大に設定する制御器とを具備する本発明の波長多重装置により達成される。
発明を実施するための最良の形態
本発明を説明する前に、従来のＷＤＭ装置を図面を参照して説明する。
図１は従来の非トランスポンダ型のＷＤＭ装置の構成を示す。光可変減衰部（ＶＡＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｉｏｎ）１０はｎ個の光可変減衰器（ＶＡＴＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１２を有する。光可変減衰器１２にはそれぞれ相異なる波長λ_１…λ_ｉ…λ_ｎの光信号が入力される。光可変減衰部１２の出力は送信側光合成部（ＴＷＭ：Ｔｒａｎｓ．Ｗａｖｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１４において合波され、送信側光増幅部（ＴＷＡ：Ｔｒａｎｓ．Ｗａｖｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１６において光増幅される。スペクトラムアナライザユニット（ＳＡＵ）１８はＴＷＡ１６の光出力のスペクトルを測定し、各波長の光パワーレベルが所定値になるように各ＶＡＴＴ１２を制御する信号を出力する。さらに、許容値以上の波長ずれが検出されたら、対応するＶＡＴＴ１２の減衰量を最大に設定する。
図２は従来のトランスポンダ型のＷＤＭ装置の構成を示す。図１と同一の構成要素については同一の参照番号を付してその説明を省略する。トランスポンダ型のＷＤＭ装置では、ＶＡＴ１０の前段に、同一の波長λ_ａで比較的広帯域のｎ個の光信号を相異なる波長λ_１…λ_ｉ…λ_ｎで狭帯域のｎ個の光信号にそれぞれ変換するｎ個のトランスポンダ（ＴＰ）２０が設けられる。
図３はＴＰ２０の詳細を示す。波長λ_ａの入力光信号は光電気変換器２２で、一旦、電気信号に変換された後、狭帯域電気光変換器（狭帯域レーザダイオード）２４で波長λ_ｉの光信号へ再度変換される。レーザダイオードは温度が変われば発振周波数が変わる性質を有しているので、ペルチェ素子２８で加熱または冷却することにより光出力の波長が制御される。波長ロッカ２６は光出力の波長を監視し、それに応じた制御電流をペルチェ素子２８に与えて光出力の波長を所定値にロックする。
図４はＶＡＴＴの一例としてのファラデー回転子を使った光可変減衰器を示す。図４において、入力された光はファラデー回転子３０および偏向板３２を経て出力される。電磁石３４によりファラデー回転子３０の光軸方向に磁場が印加される。電磁石３４に流す電流を変えることによりファラデー回転子３０の光軸方向の磁場の強さが変わり、それによってファラデー回転子を透過する光の偏波面が回転する。偏光板３２へ入射する光の偏波面と偏光板３２の偏向軸とが一致すると偏光板３２を透過する光出力は最大となり、直交するとき最少となる。
図５は図４の光可変減衰器における電流と減衰量の関係を示す。図からわかるように、図４のタイプの光可変減衰器の減衰量は最大でも２０ｄＢである。
図６は図３のトランスポンダに含まれる波長ロッカ２６の詳細を示す。図６において、入力された光の一部が分岐されて光フィルタ３６，３８を経てそれらの透過光がフォトダイオード４０，４２で検出され、検出結果が演算部４４へ与えられる。
光フィルタ３６および３８は、所望の波長ｆ_ｏに対してそれぞれｆ_ｏ−数１０ｐｐｍ（図７Ａ，７Ｂにおいて“Ａ”で示す）およびｆ_ｏ＋数１０ｐｐｍ（図７Ａ，７Ｂにおいて“Ｂ”で示す）を中心とする波長特性を有する。信号光の波長が所望の波長ｆ_ｏに一致するとき、図７Ａに示すように、フィルタ３６，３８の透過波長Ａ，Ｂにおける光強度は等しいので、フィルタ３６を透過後の光パワーａとフィルタ３８を透過後の光パワーｂは等しくなり、ａ−ｂ＝０となる。一方、信号光の波長がｆ_ｏよりも短かいとき、図７Ｂに示すように、ａ＞ｂとなるのでａ−ｂ＞０となる。同様に、光信号の波長がｆ_ｏよりも長いとき、ａ＜ｂとなってａ−ｂ＜０となる。ａ−ｂの値に従ってペルチェ素子２８の電流を制御することにより、信号光の波長をｆ_ｏにロックさせることができる。
図８は本発明の第１の実施例に係るＷＤＭ装置の構成を示す。図１と同一の構成要素については同一の参照番号を付してその説明を省略する。なお、図８には、波長λ_１…λ_ｉ…λ_ｎのための複数のＶＡＴＴのうち、λ_ｉに関するＶＡＴＴ１２のみが示されている。
図８に示された実施例において、ＶＡＴＴ１２の前段には、光スイッチ４６が設けられる。光スイッチ４６はＳＷ制御回路４８の制御により波長λ_ｉの光信号入力および減衰膜５０のいずれかを選択してＶＡＴＴ１２に結合する。光スイッチ４６が減衰膜５０を選択したとき５０ｄＢ以上の減衰量が得られる。保守コンソール５２からは各波長について使用するか否かの設定が行なわれる。装置制御部５４は保守コンソール５２から入力された使用／未使用情報をＳＡＵ１８およびスイッチ制御回路４８へ通知する。ＳＡＵ１８は未使用に設定されている波長に関連するＶＡＴＴ１２の減衰量を最大に設定する。ＳＷ制御回路４８は、当該波長が未使用に設定されているとき、光スイッチ４６に減衰膜を選択させる。これによって、未使用波長については５０ｄＢ以上の減衰量が確保される。
光スイッチ４６としては、機械的に光路を切り換える機械スイッチや温度により導波路を切り換える温度制御型光スイッチが使用可能である。
図８の実施例は非トランスポンダ型ＷＤＭ装置について説明したが、その前段にトランスポンダを有するトランスポンダ型ＷＤＭ装置にも適用可能であるのは勿論である。
図９は本発明の第２の実施例を示す。図９のＷＤＭ装置では、図８の光スイッチ４６の代わりに、トランスポンダ２０内の狭帯域Ｅ／Ｏ２４をシャットダウンさせるシャットダウン制御回路５６が設けられている。装置制御部５４から未使用の通知を受けた波長については、シャットダウン制御回路５６により狭帯域Ｅ／Ｏ２４をシャットダウンすることにより５０ｄＢ以上の減衰量を確保する。
図１０は狭帯域Ｅ／Ｏ２４のシャットダウン制御の一例を示す。Ｏ／Ｅ２２において再生されたデータおよびクロックのうち、クロックについてはＡＮＤゲート５８を介して狭帯域Ｅ／Ｏ２４へ与えられる。シャットダウン信号によりＡＮＤゲート５８を閉じることによりクロックを停止し、狭帯域Ｅ／Ｏ２４をシャットダウンする。
図１１は本発明の第３の実施例に係り、波長ずれを精度良く迅速に検出して対処することのできるＷＤＭ装置を示す。
ＳＡＵ１８は、前述したように、出力光のスペクトルを監視し、波長のずれが検出されたらその波長に対してＶＡＴＴ１２の減衰量を最大にする。波長ずれを精度良く迅速に検出するため、本発明の第３の実施例では、上記の制御に加えて、波長ロッカ２６において行なわれる波長ずれの検出が利用される。すなわち、図６、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明したように、光フィルタ３６および３８の透過光の光パワーの差ａ−ｂの絶対値は波長ずれの程度を表わしている。装置制御部６０はこの値を波長ロッカ２６から受け取り、この値が所定値を超えたとき波長ずれが許容値を超えたと判断して、当該ＶＡＴＴ１２の減衰量を最大にするようにＳＡＵ１８へ指令する。
【図面の簡単な説明】
図１は従来の非トランスポンダ型ＷＤＭ装置のブロック図；
図２は従来のトランスポンダ型ＷＤＭ装置のブロック図；
図３はトランスポンダの詳細を示すブロック図；
図４は光可変減衰器の一例を示す図；
図５は図４の光可変減衰器における電流と減衰量の関係を示すグラフ；
図６は波長ロッカの詳細を示すブロック図；
図７Ａおよび図７Ｂは波長ロッカの動作を説明する図；
図８は本発明の第１の実施例を示すブロック図；
図９は本発明の第２の実施例を示すブロック図；
図１０はシャットダウン制御の一例を示す図；および
図１１は本発明の第３の実施例を示すブロック図；である。

Claims (1)

1. 同一の波長の複数の光信号を波長の異なる複数の光信号にそれぞれ変換する複数の波長変換部（２２、２４）と、
   該波長の異なる複数の光信号がそれぞれ入力され、入力された光信号を可変の減衰量でそれぞれ減衰させる複数の可変減衰器（１０）と、
   該複数の可変減衰器の光出力を合波する光合波器（１４）と、
   該光合波器の光出力を光増幅する光増幅器（１６）と、
   前記波長変換部（２２、２４）と前記可変減衰器（１０）の間に設けられ、各光信号の波長のずれを監視する波長ロッカ（２６）と、
   該波長ロッカ（２６）により所定値以上の波長のずれが検出された光信号に対応する可変減衰器（１０）の減衰量を最大に設定する制御器（６０、１８）とを具備し、
   前記波長ロッカ（２６）は、
   所望の波長よりも所定量長い波長を中心とする透過波長特性を有する第１の光フィルタと（３８）、
   該所望の波長よりも該所定量短い波長を中心とする透過波長特性を有する第２の光フィルタ（３６）と、
   該第１及び第２の光フィルタを透過する光の強度の差を計算して波長ずれの検出信号とする演算部（４４）とを含む、波長多重装置。

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