JP4216638B2 - Ｗｄｍ信号制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離大容量伝送を行う光波長多重伝送システムにおいて、波長多重信号光の伝送特性を均一にするＷＤＭ信号制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数千ｋｍ以上の長距離光伝送実験の主な報告では、信号帯域として信号光の低損失波長領域であるＣ帯（1530ｎｍ〜1565ｎｍ）、Ｌ帯（1565ｎｍ〜1625ｎｍ）でのラマン増幅中継が用いられている（非特許文献１）。さらに、伝送容量を増大させるために、Ｕ帯（1625ｎｍ〜1675ｎｍ）を用いた伝送実験も報告されている（非特許文献２）。
【０００３】
ラマン増幅は、励起光の波長よりも約 100ｎｍ長波長側に利得のピークが現れる。したがって、波長の異なる複数の励起光を用いると各励起光波長に対してそれぞれ利得ピークが現れるので、励起光波長に応じた任意の波長帯で利得帯域幅を拡大することができる。
【０００４】
ところで、広帯域な波長多重信号光を同時に伝送した場合、各波長の信号光に重畳される光雑音特性や非線形効果などによる波形劣化の波長依存性に起因して、各波長の信号光が不均一な伝送特性になることが知られている。この不均一性を解消するために、受信側で伝送された波長多重信号光の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を測定し、これが均一になるように送信側で送信光パワーを調整するプリエンファシス技術が提案されている。
【０００５】
図７は、プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムの構成例を示す（特許文献１）。図において、波長多重送信端局５０の光送信器５１−１〜５１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光は、光合波器５２で波長多重して出力される。この波長多重信号光は、光ファイバ伝送路５３および光増幅中継器５４を介して波長多重受信端局５５に伝送される。波長多重受信端局５５では、波長多重信号光を光分波器５６で各波長の信号光に分波し、それぞれ対応する光受信器５７−１〜５７−ｎで受信する。また、ＯＳＮＲ測定装置５８で各信号チャネルのＯＳＮＲを測定し、波長多重送信端局５０のプリエンファシス制御装置５９にフィードバック伝送する。
【０００６】
プリエンファシス制御装置５９は、各信号チャネルのＯＳＮＲが均一になるように光送信器５１−１〜５１−ｎの各送信光パワーを制御する。例えば、ＯＳＮＲが悪い信号チャネルほど送信光パワーが高くなるように制御する。
【０００７】
【非特許文献１】
T.Matsuda et al.,"62×42.7Gbit/s(2.5Tbit/s) WDM signal transmission over 2200km with broadband distributed Raman amplification", Electron. Lett., vol.38, no.15, pp.818-819, 2002
【非特許文献２】
T.Tanaka et al.,"200-nm Bandwidth WDM Transmission around 1.55μm using Distributed Raman Amplifier", ECOC2002, PD4.6, 2002
【特許文献１】
特開平８−３２１８２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムは、各信号チャネルのＯＳＮＲの不均一性を解消するために、各送信光パワーを制御する構成であり、ＯＳＮＲの悪い信号チャネルの送信光パワーが高くなりすぎることがある。その場合には、新たに非線形効果の影響による波形劣化が顕著になることがある。すなわち、従来の構成では、受信端におけるＯＳＮＲのみを考慮しており、非線形効果による波形劣化量に関係する経路平均パワー値の不均一性の解消については検討されていない。
【０００９】
また、従来の構成では、経時劣化などを考慮して送信光パワーを所定の値に制御するためには、受信端でＯＳＮＲを常時モニタする必要があり、図７のようにフィードバック制御系が不可欠であった。
【００１０】
また、図７に示す光増幅中継器５４は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）や、低雑音性および広帯域性に優れるラマン増幅や、ラマン増幅とＥＤＦＡを組み合わせた構成である。
【００１１】
本発明は、ラマン増幅またはラマン増幅とＥＤＦＡを併用した光波長多重伝送システムにおいて、信号光損失および励起光損失の波長依存性を考慮し、ＯＳＮＲと経路平均光パワーの不均一性を解消し、さらに送信光パワーが経時変化した場合でもモニタリングなしにＯＳＮＲと経路平均光パワーが許容値から大きくずれないように制御できるＷＤＭ信号制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（請求項１）
本発明のＷＤＭ信号制御装置は、ラマン増幅またはラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用した光波長多重伝送システムにおいて、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]を計算する手段と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(1-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(1-2)
を満たす範囲を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段とを備える。
【００１３】
（請求項２）
また、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(2-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(2-2)
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２ …(2-3)
を満たす値を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) に応じて各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段を用いてもよい。
【００１４】
（請求項３）
本発明のＷＤＭ信号制御装置は、ラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用し、ラマン増幅と光ファイバ増幅器の利得比率をｒとする光波長多重伝送システムにおいて、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] を計算する手段と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(3-1)
Ｐave[α(λs), α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(3-2)
を満たす範囲を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段とを備える。
【００１５】
（請求項４）
また、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(4-1)
Ｐave[α(λs),α(λp), Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(4-2)
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２ …(4-3)
満たす値を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) に応じて各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段を用いてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第１の実施形態を示す。
【００１７】
図において、光波長多重伝送システムは、波長多重送信端局１０の光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光を光合波器１２で波長多重し、光ファイバ伝送路１３および光増幅中継器１４を介して波長多重受信端局１５に伝送する構成である。
【００１８】
光増幅中継器１４は、波長が異なる複数のラマン励起光源２１−１〜２１−ｍと、各波長のラマン励起光を合波する光合波器２２−１と、合波された各ラマン励起光を光ファイバ伝送路１３に入力する光合波器２２−２と、光ファイバ伝送路１３に挿入されるＥＤＦＡ２３により構成される。なお、全ラマン増幅を行う場合にはＥＤＦＡ２３は省略される。
【００１９】
本発明のＷＤＭ信号制御装置３０は、本実施形態では光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される各送信光パワーを制御する構成であり、入力部３１、計算部３２および送信光パワー制御部３３から構成される。
【００２０】
入力部３１は、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α（λ）と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を入力し、各入力値を保持している。
【００２１】
計算部３２は、この入力値をもとに、信号光損失をα(λs) 、ラマン励起光損失をα(λp) 、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間のＯＳＮＲ[α(λs), α(λp), Ｐ0] および経路平均パワーＰave[α(λs), α(λp), Ｐ0]について計算し、さらに各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(1-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(1-2)
を満たす範囲を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００２２】
送信光パワー制御部３３は、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で、各光送信器１１−１〜１１−ｎにおける送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する。例えば、各光送信器１１−１〜１１−ｎの送信光パワーを、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で極力均一になるように制御する。なお、送信光パワー相対値の制御は、光送信器１１−１〜１１−ｎに配置される可変減衰器の減衰量を制御するか、光源の出力パワーを直接制御する構成とする。
【００２３】
ここで、後方励起による全ラマン増幅を用い、一様の光ファイバ（中継区間Ｌ＝100 ｋｍ）の伝送損失を補償する光増幅中継系における具体的な計算例について説明する。図２は、分散シフトファイバの伝送損失波長依存特性の測定結果を示す。
【００２４】
この測定結果から伝送損失波長依存特性を簡単化するために、Ｃ帯とＬ帯の損失は0.23ｄＢ／ｋｍで一定とする。1430ｎｍから1530ｎｍまでの損失は、［1430ｎｍ，0.35ｄＢ／ｋｍ］、［1530ｎｍ，0.23ｄＢ／ｋｍ］を結ぶ直線近似で
α(λ) ＝−1.2×10-3(λ−1430) ＋0.35
とする。Ｕ帯の損失は、［1625ｎｍ，0.23ｄＢ／ｋｍ］、［1675ｎｍ，0.29ｄＢ／ｋｍ］を結ぶ直線近似で
α(λ) ＝1.2×10-3(λ−1625) ＋0.23
とする。
【００２５】
波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝0.5 ｄＢと設定すると、式(1-1),(1-2) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0]／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(1625),α(1525), Ｐ0]×100.05
と表される。これを満たす送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の領域を図３に示す。
【００２６】
送信光パワー制御部３３は、送信光パワー相対値ΔＰ(λs) が図３の斜線部の範囲内になるように、各波長の送信光パワーを制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲは、1530ｎｍにおけるＯＳＮＲに比べてＭ1 （０ｄＢ）小さい許容値以上の範囲内に収まり、かつ各波長の信号光の経路平均パワーＰave は、1625ｎｍにおけるＰave に比べてＭ2 (0.5ｄＢ）大きい許容値以下の範囲内に収まることになる。
【００２７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態と同様の構成において、計算部３２は、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]について計算し、さらに各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について、
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(2-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(2-2)
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２ …(2-3)
を満たす値を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００２８】
送信光パワー制御部３３は、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の値に応じて、各光送信器１１−１〜１１−ｎにおける送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する。なお、送信光パワー相対値の制御は、光送信器に配置される可変減衰器の減衰量を制御するか、光源の出力を直接制御する構成とする。
【００２９】
第１の実施形態と同様に、波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝0.5 ｄＢと設定すると、式(2-1) 〜(2-3) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430), Ｐ0]／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0]×100.05
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２
と表される。これを満たす送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を図３に破線で示す。
【００３０】
送信光パワー制御部３３は、送信光パワー相対値ΔＰ(λs) が図３の破線の値になるように各波長の送信光パワーを制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave を上記の許容範囲内に納めることができる。なお、この場合には、各波長の送信光パワーが経時変化などによりずれたとしても、図３の斜線部の範囲内に維持しやすくなる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図４は、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第３の実施形態を示す。
【００３２】
図において、光波長多重伝送システムは、波長多重送信端局１０の光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光を光合波器１２で波長多重し、光ファイバ伝送路１３および光増幅中継器１４を介して波長多重受信端局１５に伝送する構成である。
【００３３】
光増幅中継器１４は、波長が異なる複数のラマン励起光源２１−１〜２１−ｍと、各波長のラマン励起光を合波する光合波器２２−１と、合波された各ラマン励起光を光ファイバ伝送路１３に入力する光合波器２２−２と、光ファイバ伝送路１３に挿入されるＥＤＦＡ２３により構成される。
【００３４】
本発明のＷＤＭ信号制御装置４０は、本実施形態では各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒを制御することにより、ＯＳＮＲおよびＰave を変化させる構成であり、入力部４１、計算部４２および利得制御部４３から構成される。
【００３５】
入力部４１は、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α（λ）と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を入力し、各入力値を保持している。
【００３６】
計算部４２は、この入力値をもとに、信号光損失をα(λs) 、ラマン励起光損失をα(λp) 、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] について計算し、さらに各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒの相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(3-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(3-2) を満たす範囲を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００３７】
利得制御部４３は、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で、各ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs) を制御する。例えば、各ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs) が、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で極力均一になるように制御する。なお、相対利得比率の制御は、ラマン励起光源およびＥＤＦＡにおける励起光源の出力を直接制御する構成とする。
【００３８】
図５(a),(b) は、1580ｎｍにおける利得比率ｒとＯＳＮＲの関係および利得比率ｒと経路平均パワーＰave の関係を示す。この関係に基づく信号光損失および励起光損失の波長依存性から、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝０ｄＢと設定すると、式(3-1),(3-2) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0,ｒ] ／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0,ｒ] ×100
と表される。これを満たす相対利得比率Δｒ(λs) の領域を図６に示す。
【００３９】
光パワー制御部４３は、相対利得比率Δｒ(λs) が図６の斜線部の範囲内になるように、ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３を制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲは、1530ｎｍにおけるＯＳＮＲに比べてＭ1 （０ｄＢ）小さい許容値以上の範囲内に収まり、かつ各波長の信号光の経路平均パワーＰave は、1625ｎｍにおけるＰave に比べてＭ2 （０ｄＢ）大きい許容値以下の範囲内に収まることになる。
【００４０】
（第４の実施形態）
第３の実施形態と同様の構成において、計算部４２は、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] について計算し、さらに各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒの相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(4-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(4-2)
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２ …(4-3)
を満たす値を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００４１】
利得制御部４３は、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の値に応じて、ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs)を制御する。なお、相対利得比率の制御は、ラマン励起光源およびＥＤＦＡにおける励起光源の出力を直接制御する構成とする。
【００４２】
第３の実施形態と同様に、波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝０ｄＢと設定すると、式(4-1) 〜(4-3) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0,ｒ] ／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0,ｒ] ×100
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２
と表される。これを満たす相対利得比率Δｒ(λs) を図６に破線で示す。
【００４３】
利得制御部４３は、相対利得比率Δｒ(λs) が図６の破線の利得になるようにラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３を制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave を上記の許容範囲内に納めることができる。なお、この場合には、各波長の利得比率が経時変化などによりずれたとしても、図６の斜線部の範囲内に維持しやすくなる。
【００４４】
ところで、特定の波長のラマン励起光源を制御すれば、それに応じてラマン利得プロファイルの波長依存性も変化する一方で、ＥＤＦＡの利得プロファイルの形状はほぼ一定であるので、全信号波長において任意に利得比率を変化させることが困難な場合がある。これを克服するには、ＥＤＦＡに代えて集中増幅型のラマン増幅を併用する構成とすればよい。
【００４５】
また、Ｕ帯においてＥＤＦＡを用いない場合に、全信号波長で任意に利得比率を変化させるには、同様に分布増幅型のラマン増幅と集中増幅型のラマン増幅を併用する構成とすればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いることにより、広帯域のＷＤＭ信号の伝送特性（光信号対雑音比ＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave ）をほぼ均一にすることができる。また、各波長の信号光の送信光パワーが経時変化などによりずれたとしても、所定のＯＳＮＲ許容値および経路平均パワー許容値内に保持することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第１の実施形態を示す図。
【図２】分散シフトファイバの伝送損失波長依存特性の測定結果を示す図。
【図３】各波長の信号光における送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を示す図。
【図４】本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第３の実施形態を示す図。
【図５】 1580ｎｍにおける利得比率ｒとＯＳＮＲおよびＰave の関係を示す図。
【図６】各波長の信号光における相対利得比率Δｒ(λs) を示す図。
【図７】プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
１０ 波長多重送信端局
１１ 光送信器
１２ 光合波器
１３ 光ファイバ伝送路
１４ 光増幅中継器
１５ 波長多重受信端局
２１ ラマン励起光源
２２ 光合波器
２３ ＥＤＦＡ
３０ ＷＤＭ信号制御装置
３１ 入力部
３２ 計算部
３３ 送信光パワー制御部
４０ ＷＤＭ信号制御装置
４１ 入力部
４２ 計算部
４３ 利得制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離大容量伝送を行う光波長多重伝送システムにおいて、波長多重信号光の伝送特性を均一にするＷＤＭ信号制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数千ｋｍ以上の長距離光伝送実験の主な報告では、信号帯域として信号光の低損失波長領域であるＣ帯（1530ｎｍ〜1565ｎｍ）、Ｌ帯（1565ｎｍ〜1625ｎｍ）でのラマン増幅中継が用いられている（非特許文献１）。さらに、伝送容量を増大させるために、Ｕ帯（1625ｎｍ〜1675ｎｍ）を用いた伝送実験も報告されている（非特許文献２）。
【０００３】
ラマン増幅は、励起光の波長よりも約 100ｎｍ長波長側に利得のピークが現れる。したがって、波長の異なる複数の励起光を用いると各励起光波長に対してそれぞれ利得ピークが現れるので、励起光波長に応じた任意の波長帯で利得帯域幅を拡大することができる。
【０００４】
ところで、広帯域な波長多重信号光を同時に伝送した場合、各波長の信号光に重畳される光雑音特性や非線形効果などによる波形劣化の波長依存性に起因して、各波長の信号光が不均一な伝送特性になることが知られている。この不均一性を解消するために、受信側で伝送された波長多重信号光の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を測定し、これが均一になるように送信側で送信光パワーを調整するプリエンファシス技術が提案されている。
【０００５】
図７は、プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムの構成例を示す（特許文献１）。図において、波長多重送信端局５０の光送信器５１−１〜５１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光は、光合波器５２で波長多重して出力される。この波長多重信号光は、光ファイバ伝送路５３および光増幅中継器５４を介して波長多重受信端局５５に伝送される。波長多重受信端局５５では、波長多重信号光を光分波器５６で各波長の信号光に分波し、それぞれ対応する光受信器５７−１〜５７−ｎで受信する。また、ＯＳＮＲ測定装置５８で各信号チャネルのＯＳＮＲを測定し、波長多重送信端局５０のプリエンファシス制御装置５９にフィードバック伝送する。
【０００６】
プリエンファシス制御装置５９は、各信号チャネルのＯＳＮＲが均一になるように光送信器５１−１〜５１−ｎの各送信光パワーを制御する。例えば、ＯＳＮＲが悪い信号チャネルほど送信光パワーが高くなるように制御する。
【０００７】
【非特許文献１】
T.Matsuda et al.,"62×42.7Gbit/s(2.5Tbit/s) WDM signal transmission over 2200km with broadband distributed Raman amplification", Electron. Lett., vol.38, no.15, pp.818-819, 2002
【非特許文献２】
T.Tanaka et al.,"200-nm Bandwidth WDM Transmission around 1.55μm using Distributed Raman Amplifier", ECOC2002, PD4.6, 2002
【特許文献１】
特開平８−３２１８２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムは、各信号チャネルのＯＳＮＲの不均一性を解消するために、各送信光パワーを制御する構成であり、ＯＳＮＲの悪い信号チャネルの送信光パワーが高くなりすぎることがある。その場合には、新たに非線形効果の影響による波形劣化が顕著になることがある。すなわち、従来の構成では、受信端におけるＯＳＮＲのみを考慮しており、非線形効果による波形劣化量に関係する経路平均パワー値の不均一性の解消については検討されていない。
【０００９】
また、従来の構成では、経時劣化などを考慮して送信光パワーを所定の値に制御するためには、受信端でＯＳＮＲを常時モニタする必要があり、図７のようにフィードバック制御系が不可欠であった。
【００１０】
また、図７に示す光増幅中継器５４は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）や、低雑音性および広帯域性に優れるラマン増幅や、ラマン増幅とＥＤＦＡを組み合わせた構成である。
【００１１】
本発明は、ラマン増幅またはラマン増幅とＥＤＦＡを併用した光波長多重伝送システムにおいて、信号光損失および励起光損失の波長依存性を考慮し、ＯＳＮＲと経路平均光パワーの不均一性を解消し、さらに送信光パワーが経時変化した場合でもモニタリングなしにＯＳＮＲと経路平均光パワーが許容値から大きくずれないように制御できるＷＤＭ信号制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（請求項１）
本発明のＷＤＭ信号制御装置は、ラマン増幅またはラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用した光波長多重伝送システムにおいて、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]を計算する手段と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(1-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(1-2)
を満たす範囲を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段とを備える。
【００１３】
（請求項２）
また、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(2-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(2-2)
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２ …(2-3)
を満たす値を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) に応じて各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段を用いてもよい。
【００１４】
（請求項３）
本発明のＷＤＭ信号制御装置は、ラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用し、ラマン増幅と光ファイバ増幅器の利得比率をｒとする光波長多重伝送システムにおいて、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] を計算する手段と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(3-1)
Ｐave[α(λs), α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(3-2)
を満たす範囲を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段とを備える。
【００１５】
（請求項４）
また、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(4-1)
Ｐave[α(λs),α(λp), Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(4-2)
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２ …(4-3)
満たす値を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) に応じて各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段を用いてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第１の実施形態を示す。
【００１７】
図において、光波長多重伝送システムは、波長多重送信端局１０の光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光を光合波器１２で波長多重し、光ファイバ伝送路１３および光増幅中継器１４を介して波長多重受信端局１５に伝送する構成である。
【００１８】
光増幅中継器１４は、波長が異なる複数のラマン励起光源２１−１〜２１−ｍと、各波長のラマン励起光を合波する光合波器２２−１と、合波された各ラマン励起光を光ファイバ伝送路１３に入力する光合波器２２−２と、光ファイバ伝送路１３に挿入されるＥＤＦＡ２３により構成される。なお、全ラマン増幅を行う場合にはＥＤＦＡ２３は省略される。
【００１９】
本発明のＷＤＭ信号制御装置３０は、本実施形態では光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される各送信光パワーを制御する構成であり、入力部３１、計算部３２および送信光パワー制御部３３から構成される。
【００２０】
入力部３１は、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α（λ）と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を入力し、各入力値を保持している。
【００２１】
計算部３２は、この入力値をもとに、信号光損失をα(λs) 、ラマン励起光損失をα(λp) 、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間のＯＳＮＲ[α(λs), α(λp), Ｐ0] および経路平均パワーＰave[α(λs), α(λp), Ｐ0]について計算し、さらに各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(1-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(1-2)
を満たす範囲を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００２２】
送信光パワー制御部３３は、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で、各光送信器１１−１〜１１−ｎにおける送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する。例えば、各光送信器１１−１〜１１−ｎの送信光パワーを、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で極力均一になるように制御する。なお、送信光パワー相対値の制御は、光送信器１１−１〜１１−ｎに配置される可変減衰器の減衰量を制御するか、光源の出力パワーを直接制御する構成とする。
【００２３】
ここで、後方励起による全ラマン増幅を用い、一様の光ファイバ（中継区間Ｌ＝100 ｋｍ）の伝送損失を補償する光増幅中継系における具体的な計算例について説明する。図２は、分散シフトファイバの伝送損失波長依存特性の測定結果を示す。
【００２４】
この測定結果から伝送損失波長依存特性を簡単化するために、Ｃ帯とＬ帯の損失は0.23ｄＢ／ｋｍで一定とする。1430ｎｍから1530ｎｍまでの損失は、［1430ｎｍ，0.35ｄＢ／ｋｍ］、［1530ｎｍ，0.23ｄＢ／ｋｍ］を結ぶ直線近似で
α(λ) ＝−1.2×10-3(λ−1430) ＋0.35
とする。Ｕ帯の損失は、［1625ｎｍ，0.23ｄＢ／ｋｍ］、［1675ｎｍ，0.29ｄＢ／ｋｍ］を結ぶ直線近似で
α(λ) ＝1.2×10-3(λ−1625) ＋0.23
とする。
【００２５】
波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝0.5 ｄＢと設定すると、式(1-1),(1-2) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0]／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(1625),α(1525), Ｐ0]×100.05
と表される。これを満たす送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の領域を図３に示す。
【００２６】
送信光パワー制御部３３は、送信光パワー相対値ΔＰ(λs) が図３の斜線部の範囲内になるように、各波長の送信光パワーを制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲは、1530ｎｍにおけるＯＳＮＲに比べてＭ1 （０ｄＢ）小さい許容値以上の範囲内に収まり、かつ各波長の信号光の経路平均パワーＰave は、1625ｎｍにおけるＰave に比べてＭ2 (0.5ｄＢ）大きい許容値以下の範囲内に収まることになる。
【００２７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態と同様の構成において、計算部３２は、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]について計算し、さらに各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について、
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(2-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(2-2)
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２ …(2-3)
を満たす値を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００２８】
送信光パワー制御部３３は、得られた送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の値に応じて、各光送信器１１−１〜１１−ｎにおける送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する。なお、送信光パワー相対値の制御は、光送信器に配置される可変減衰器の減衰量を制御するか、光源の出力を直接制御する構成とする。
【００２９】
第１の実施形態と同様に、波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝0.5 ｄＢと設定すると、式(2-1) 〜(2-3) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430), Ｐ0]／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0]×100.05
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２
と表される。これを満たす送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を図３に破線で示す。
【００３０】
送信光パワー制御部３３は、送信光パワー相対値ΔＰ(λs) が図３の破線の値になるように各波長の送信光パワーを制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave を上記の許容範囲内に納めることができる。なお、この場合には、各波長の送信光パワーが経時変化などによりずれたとしても、図３の斜線部の範囲内に維持しやすくなる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図４は、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第３の実施形態を示す。
【００３２】
図において、光波長多重伝送システムは、波長多重送信端局１０の光送信器１１−１〜１１−ｎから出力される波長λ１〜λｎの信号光を光合波器１２で波長多重し、光ファイバ伝送路１３および光増幅中継器１４を介して波長多重受信端局１５に伝送する構成である。
【００３３】
光増幅中継器１４は、波長が異なる複数のラマン励起光源２１−１〜２１−ｍと、各波長のラマン励起光を合波する光合波器２２−１と、合波された各ラマン励起光を光ファイバ伝送路１３に入力する光合波器２２−２と、光ファイバ伝送路１３に挿入されるＥＤＦＡ２３により構成される。
【００３４】
本発明のＷＤＭ信号制御装置４０は、本実施形態では各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒを制御することにより、ＯＳＮＲおよびＰave を変化させる構成であり、入力部４１、計算部４２および利得制御部４３から構成される。
【００３５】
入力部４１は、あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α（λ）と、所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を入力し、各入力値を保持している。
【００３６】
計算部４２は、この入力値をもとに、信号光損失をα(λs) 、ラマン励起光損失をα(λp) 、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] について計算し、さらに各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒの相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(3-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(3-2) を満たす範囲を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００３７】
利得制御部４３は、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で、各ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs) を制御する。例えば、各ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs) が、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で極力均一になるように制御する。なお、相対利得比率の制御は、ラマン励起光源およびＥＤＦＡにおける励起光源の出力を直接制御する構成とする。
【００３８】
図５(a),(b) は、1580ｎｍにおける利得比率ｒとＯＳＮＲの関係および利得比率ｒと経路平均パワーＰave の関係を示す。この関係に基づく信号光損失および励起光損失の波長依存性から、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝０ｄＢと設定すると、式(3-1),(3-2) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0,ｒ] ／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0,ｒ] ×100
と表される。これを満たす相対利得比率Δｒ(λs) の領域を図６に示す。
【００３９】
光パワー制御部４３は、相対利得比率Δｒ(λs) が図６の斜線部の範囲内になるように、ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３を制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲは、1530ｎｍにおけるＯＳＮＲに比べてＭ1 （０ｄＢ）小さい許容値以上の範囲内に収まり、かつ各波長の信号光の経路平均パワーＰave は、1625ｎｍにおけるＰave に比べてＭ2 （０ｄＢ）大きい許容値以下の範囲内に収まることになる。
【００４０】
（第４の実施形態）
第３の実施形態と同様の構成において、計算部４２は、１中継区間のＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] について計算し、さらに各波長の信号光に対するラマン増幅とＥＤＦＡの利得比率ｒの相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(4-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(4-2)
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２ …(4-3)
を満たす値を求める。なお、λp ＝λs −100 である。
【００４１】
利得制御部４３は、得られた相対利得比率Δｒ(λs) の値に応じて、ラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３における相対利得比率Δｒ(λs)を制御する。なお、相対利得比率の制御は、ラマン励起光源およびＥＤＦＡにおける励起光源の出力を直接制御する構成とする。
【００４２】
第３の実施形態と同様に、波長多重信号光の波長範囲として1530ｎｍ〜1650ｎｍまでのＣ帯、Ｌ帯およびＵ帯を適用すると、励起光波長は信号光波長に対して 100ｎｍ短波長であり、λs1＝1530ｎｍ、λs2＝1625ｎｍとし、Ｍ1 ＝０ｄＢ、Ｍ2 ＝０ｄＢと設定すると、式(4-1) 〜(4-3) は
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(1530),α(1430),Ｐ0,ｒ] ／100
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(1625),α(1525),Ｐ0,ｒ] ×100
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２
と表される。これを満たす相対利得比率Δｒ(λs) を図６に破線で示す。
【００４３】
利得制御部４３は、相対利得比率Δｒ(λs) が図６の破線の利得になるようにラマン励起光源２１−１〜２１−ｍおよびＥＤＦＡ２３を制御する。これにより、各波長の信号光のＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave を上記の許容範囲内に納めることができる。なお、この場合には、各波長の利得比率が経時変化などによりずれたとしても、図６の斜線部の範囲内に維持しやすくなる。
【００４４】
ところで、特定の波長のラマン励起光源を制御すれば、それに応じてラマン利得プロファイルの波長依存性も変化する一方で、ＥＤＦＡの利得プロファイルの形状はほぼ一定であるので、全信号波長において任意に利得比率を変化させることが困難な場合がある。これを克服するには、ＥＤＦＡに代えて集中増幅型のラマン増幅を併用する構成とすればよい。
【００４５】
また、Ｕ帯においてＥＤＦＡを用いない場合に、全信号波長で任意に利得比率を変化させるには、同様に分布増幅型のラマン増幅と集中増幅型のラマン増幅を併用する構成とすればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いることにより、広帯域のＷＤＭ信号の伝送特性（光信号対雑音比ＯＳＮＲおよび経路平均パワーＰave ）をほぼ均一にすることができる。また、各波長の信号光の送信光パワーが経時変化などによりずれたとしても、所定のＯＳＮＲ許容値および経路平均パワー許容値内に保持することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第１の実施形態を示す図。
【図２】分散シフトファイバの伝送損失波長依存特性の測定結果を示す図。
【図３】各波長の信号光における送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を示す図。
【図４】本発明のＷＤＭ信号制御装置を用いた光波長多重伝送システムの第３の実施形態を示す図。
【図５】 1580ｎｍにおける利得比率ｒとＯＳＮＲおよびＰave の関係を示す図。
【図６】各波長の信号光における相対利得比率Δｒ(λs) を示す図。
【図７】プリエンファシス技術を用いた従来の光波長多重伝送システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
１０ 波長多重送信端局
１１ 光送信器
１２ 光合波器
１３ 光ファイバ伝送路
１４ 光増幅中継器
１５ 波長多重受信端局
２１ ラマン励起光源
２２ 光合波器
２３ ＥＤＦＡ
３０ ＷＤＭ信号制御装置
３１ 入力部
３２ 計算部
３３ 送信光パワー制御部
４０ ＷＤＭ信号制御装置
４１ 入力部
４２ 計算部
４３ 利得制御部
Claims (4)
- ラマン増幅またはラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用した光波長多重伝送システムにおいて、
あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]を計算する手段と、
所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(1-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(1-2)
を満たす範囲を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) の範囲内で各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段と
を備えたことを特徴とするＷＤＭ信号制御装置。 - ラマン増幅またはラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用した光波長多重伝送システムにおいて、
あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0]および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0]を計算する手段と、
所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0]／Ｍ1 …(2-1)
Ｐave[α(λs),α(λp),Ｐ0＋ΔＰ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0]×Ｍ2 …(2-2)
ΔＰ(λs)＝（ΔＰ1(λs)＋ΔＰ2(λs)) ／２ …(2-3)
を満たす値を求め、その送信光パワー相対値ΔＰ(λs) に応じて各波長の信号光の送信光パワー相対値ΔＰ(λs) を制御する手段と
を備えたことを特徴とするＷＤＭ信号制御装置。 - ラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用し、ラマン増幅と光ファイバ増幅器の利得比率をｒとする光波長多重伝送システムにおいて、
あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] を計算する手段と、
所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≧ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(3-1)
Ｐave[α(λs), α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ(λs)]
≦Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(3-2)
を満たす範囲を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) の範囲内で各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段と
を備えたことを特徴とするＷＤＭ信号制御装置。 - ラマン増幅と光ファイバ増幅器を併用し、ラマン増幅と光ファイバ増幅器の利得比率をｒとする光波長多重伝送システムにおいて、
あらかじめ測定した伝送損失波長依存特性α(λ)から得られる信号光損失およびラマン励起光損失をα(λs) およびα(λp) とし（ただしλp＝λs−100)、任意の送信光パワーをＰ0 としたときに、１中継区間の光信号対雑音比ＯＳＮＲ [α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] および経路平均パワーＰave[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ] を計算する手段と、
所定のＯＳＮＲの基準を与える信号波長λs1およびＯＳＮＲ許容偏差Ｍ1 と、所定の経路平均パワーの基準を与える信号波長λs2および経路平均パワー許容偏差Ｍ2 を設定したときに、各波長の信号光に対するラマン増幅と光ファイバ増幅器の相対利得比率Δｒ(λs) について
ＯＳＮＲ[α(λs),α(λp),Ｐ0,ｒ＋Δｒ1(λs)]
＝ＯＳＮＲ[α(λs1),α(λp),Ｐ0,ｒ] ／Ｍ1 …(4-1)
Ｐave[α(λs),α(λp), Ｐ0,ｒ＋Δｒ2(λs)]
＝Ｐave[α(λs2),α(λp),Ｐ0,ｒ] ×Ｍ2 …(4-2)
Δｒ(λs)＝（Δｒ1(λs)＋Δｒ2(λs)) ／２ …(4-3)
満たす値を求め、その相対利得比率Δｒ(λs) に応じて各波長の信号光の相対利得比率Δｒ(λs) を制御する手段と
を備えたことを特徴とするＷＤＭ信号制御装置。
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| JP2003131253A JP4216638B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | Ｗｄｍ信号制御装置 |
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