JP4668658B2 - 波長分割多重伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、多波長光源から供給される多波長光を利用して波長分割多重により光信号を伝送する装置に関する。

今日、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing，ＷＤＭ）通信技術が実用化され、光通信の通信容量が飛躍的に増大している（例えば、下記特許文献１〜５を参照）。今後は、加入者系の伝送路をすべて光ファイバ化する流れが進むことで、さらなる通信容量の増加が必要になりつつある。

図２５は、このようなＷＤＭ伝送システムの構成図である。図２５のＷＤＭ伝送システムは、端局Ａ、中継局Ｂ、および端局Ｃからなる。局Ａは、送信部１１−１〜１１−５、受信部１２−１〜１２−５、および波長多重／分離装置１３−１を備え、局Ｃは、送信部１１−１６〜１１−２０、受信部１２−１６〜１２−２０、および波長多重／分離装置１３−４を備える。局Ｂは、送信部１１−６〜１１−１５、受信部１２−６〜１２−１５、波長多重／分離装置１３−２、１３−３、および電気的ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置１４を備える。

送信部１１−１〜１１−２０は、図２６に示すように、所定波長の光源２１および変調器２２を含み、光源２１からの光を送信データ列で変調して光信号を生成する。波長多重／分離装置１３−１〜１３−４は、波長多重部１５、波長分離部１６、光送信増幅部１７、および光受信増幅部１８を含む。

局Ａの送信部１１−１〜１１−５から出力された各波長の光信号は、波長多重／分離装置１３−１により多重化され、ＷＤＭ光として局Ｂに送信される。局Ｂでは、受信したＷＤＭ光が波長多重／分離装置１３−１により各波長の光信号に分離され、受信部１２−１〜１２−５により電気信号に変換される。電気的ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置１４は、受信した一部の信号を分岐（ＤＲＯＰ）したり、別の送信データ列を挿入（ＡＤＤ）したりする。

次に、局Ａから局Ｂへの伝送と同様にして局Ｂから局ＣにＷＤＭ光が送信され、局Ｃの受信部１２−１６〜１２−２０により各波長の光信号が受信される。局Ｃから局Ａへの伝送の手順についても、局Ａから局Ｃへの伝送の場合と同様である。

このようなＷＤＭ伝送システムにおいて、システム全体の通信容量を増やすために、波長数を増やすことは比較的簡単にできるが、波長帯域をどんどん広げると、光増幅帯域、光ファイバの伝送帯域、光デバイスの帯域等の制限により伝送が不可能となる。このため、波長帯域自体は最も効率の良い幅に限られるので、代わりに波長間隔を狭めて波長数を増やすことが必然となる。

光送信増幅部１７や光受信増幅部１８において、Ｌ帯域（L-band）、Ｃ帯域（C-band）、Ｓ帯域（S-band）等の帯域毎に配置される、一般の多波長用ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）の利得波長帯域は、約２８〜３２ｎｍである。したがって、図２７に示すように、この利得波長帯域の範囲にどれだけの波長を詰めるかによって、波長多重数が変わってくる。

このとき、波長数の増加を妨げる要因として、各波長光源の精度が問題になる。図２５および２６に示したように、各波長の光源を各送信部に独立に設置して光信号を生成すると、図２８に示すように、各波長の自律発振精度の誤差Δλcontが生じる。

また、例えば、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating ，ＡＷＧ）のような、波長多重部１５や波長分離部１６として用いられる光デバイス（波長フィルタ）の通過特性にも、製造ばらつきが生じるのは当然である。

例えば、図２９のような波長フィルタのポートＰ３にＷＤＭ光が入射し、ポートＰ１およびポートＰ２から波長λ１およびλ２の光信号がそれぞれ出力される場合の通過特性は、図３０のようになる。図３０において、曲線３１はポートＰ３→ポートＰ１の光損失を表し、曲線３２はポートＰ３→ポートＰ２の光損失を表す。波長フィルタを用いてこれらの光信号を分離するには、製造ばらつきを考慮して、λ１とλ２がΔλfilterだけ離れている必要がある。

さらに、変調により光のスペクトルがΔλmod だけ広がるものと仮定すると、λ１とλ２の波長間隔Δλには以下の条件が課せられる。

Δλ＞Δλcont＋Δλfilter＋Δλmod （１）

このように、光源の波長精度や波長フィルタの製造ばらつき等の要因を考慮すると、波長間隔を狭める方法には限界があることが分かる。一方、ラマン増幅技術を用いて光増幅帯域を広げることで、波長間隔を狭めることなく波長数を増やす方法も検討されている。

また、波長数が増加すれば、正確に異なる波長で、かつ、適正な波長間隔で発光するレーザ発振器を波長数分だけ用意する必要があり、この部分のコストがシステム全体のコストの大半を占めるようになる。

そこで、通信容量の飛躍的増大を支援するために、光源の構成を再検討してコストを削減することが有効となる。その方法の１つとして考えられているのが、多波長光源から複数の局へ多波長光を供給する方法である。

図３１は、このような多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムの構成図である。図３１のＷＤＭ伝送システムは、図２５の構成において、送信部１１−１〜１１−２０を送信部４２−１〜４２−２０に置き換え、局Ａ〜局Ｃに波長分離器４１−１〜４１−４を追加し、局Ｂに光カプラ４３を追加し、さらに局Ｄを追加した構成を有する。

送信部４２−１〜４２−２０は、図３２に示すように、図２６の構成から光源２１を除いた構成を有し、外部から入力された光を送信データ列で変調して光信号を生成する。局Ｄは、多波長光源供給装置４４を備え、多波長の光を含む連続（continuous wave ，ＣＷ）光である多波長光を局Ａ〜局Ｃに供給する。局Ｂの光カプラ４３は、供給された多波長光を２つに分岐して、それぞれ波長分離器４１−２および４２−３に出力する。

局Ａでは、波長分離器４１−１が、供給された多波長光を各波長の光に分離して、送信部４２−１〜４２−５に出力する。局Ｂおよび局Ｃの波長分離器４１−２〜４１−４も同様に、多波長光源供給装置４３から供給された多波長光を各波長の光に分離する役割を果たす。

１つの多波長光源により生成される多波長光は、波長分離器４１−１〜４１−４を通過した後も、波長間の間隔を維持することができる。したがって、上述した発振精度の誤差Δλcontを考慮する必要がなくなる。また、送信部毎にレーザ発振器を設ける必要がないため、システム全体として光源部分のコストを削減することができる。

また、近年、多波長同時伝送に適したフォトニック結晶ファイバ（Photonic Crystal Fiber，ＰＣＦ）の製品化や、多波長変換素子としての周期分極ニオブ酸リチウム（Periodically Poled Lithium Niobate，ＰＰＬＮ）に代表されるような、多波長一括変換技術が開発されている。これらの新しい技術の利用方法は未開拓の領域であり、今後の市場拡大が見込まれる。
特開２００１−１９７００６号公報 特開平１１−２６１５３２号公報 特開平０４−３３６８２９号公報 特開平０７−１７７５５６号公報 特表２００３−５０１９４３号公報

しかしながら、上述した多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムには、次のような問題がある。
図３１の多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムでは、図２５の一般的なＷＤＭ伝送システムに比べて、多波長光供給用の光ファイバを別に用意する必要がある。

しかし、実際のところそのような光ファイバがない場合、Ａ局がすでに利用した波長をＢ局において利用するためには、図２５の構成のＢ局のように、別途、その波長の光源をＢ局の送信部に配置してこれを変調する方法をとるしかない。

例えば、図３３に示すように、４つの局Ａ〜局Ｄがリング構成で配置されている場合、局Ａは、多波長光源供給装置５１から供給される多波長光を各波長の光に分離して変調し、隣接する下流の局Ｂまたは局Ｃへ送信することができる。しかし、変調された光を受け取った下流の局が同じ波長を利用する場合は、その波長の光源を自局内に持つ必要がある。

また、図３４に示すように、３つの局Ａ〜局Ｃが対向（Back To Back）構成で配置されている場合、両端の局Ａおよび局Ｃは、多波長光源供給装置６１および６２から供給される多波長光を各波長の光に分離して変調し、隣接する下流の局Ｂへ送信することができる。しかし、変調された光を受け取った局Ｂが同じ波長を利用する場合は、その波長の光源を自局内に持つ必要がある。

ところが、多波長光源供給装置とは別に光源を個別に設置すると、上述したようにその光源の製造ばらつきを考慮した設計を行う必要が生じ、図３１のようなシステムに比べて波長間隔をより狭めるといった対応が難しくなる。

本発明の課題は、多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムにおいて、各局に波長毎の光源を設置することなく、多波長光を供給する光ファイバの増設コストを抑えることである。

図１は、本発明に係る伝送装置の原理図である。図１の伝送装置は、受信手段１０１、平坦化手段１０２、変調手段１０３、および送信手段１０４を備える。
受信手段１０１は、複数の波長の光信号からなる波長分割多重光を受信し、平坦化手段１０２は、その波長分割多重光に含まれる１つの波長の光信号を平坦化して、同じ波長の無信号の光を再生する。変調手段１０３は、再生された光を送信データ列で変調して光信号を生成し、送信手段１０４は、生成された光信号を含む波長分割多重光を送信する。

平坦化手段１０２を備えることで、上流の伝送装置において光信号の生成にすでに利用された波長であっても、その光信号から同じ波長の無信号のＣＷ光を再生することができる。変調手段１０３は、再生されたＣＷ光を光源の代わりに用いて、送信データ列で変調された光信号を生成する。したがって、伝送装置内に波長毎の光源を設ける必要はなく、多波長光源から多波長光を直接供給する光ファイバを設ける必要もない。

受信手段１０１および送信手段１０４は、例えば、後述する図２および図１６〜図２０の受信アンプ２０１および送信アンプ２０９にそれぞれ対応する。平坦化手段１０２は、例えば、図２の平坦化部２０５、図１６の平坦化部１６０８、または図１７〜図２０の平坦化部１７０５に対応する。変調手段１０３は、例えば、図２の変調器２０７、図１６の変調器１６０９、または図１７〜図２０の変調器１７０６に対応する。

本発明によれば、多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムにおいて、すでにデータ送信に利用された波長を光源として再利用することが可能になる。したがって、多波長光源と各伝送装置を１対１で結ぶ光ファイバを増設することなく、かつ、多波長光源とは別に波長毎の光源を設置することなく、波長間隔を狭めた大容量のＷＤＭ伝送システムを実現することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
強度変調−直接検出（Intensity Modulation−Direct Detection ）方式を採用するＷＤＭ伝送システムにおいて、多波長光源から生成された各波長の光のうち、ある区間で使用されているすでに変調された光を再利用し、変調されていないＣＷ光を生成することができれば、その波長について再度変調を行うことができることになる。そこで、一旦変調された光を、信号符号の規則を考慮した光共振器に入力して振幅を一定にすることで、変調されていないＣＷ光を生成する。

図２は、このようなＷＤＭ伝送システムの各局に設けられる伝送装置の構成例を示している。図２の伝送装置は、受信アンプ２０１、波長分離部２０２、光カプラ２０３、受信部２０４、平坦化部２０５、送信部２０６、波長多重部２０８、および送信アンプ２０９を備える。

受信アンプ２０１は、光ファイバ２１１から入射するＷＤＭ光を増幅して、波長分離部２０２に出力する。波長分離部２０２は、受信アンプ２０１からのＷＤＭ光をｍ個の波長λ１〜λｍの光信号に分離して、波長λ１の光信号を光カプラ２０３に出力する。光カプラ２０３は、その光信号を２つに分岐してそれぞれ受信部２０４および平坦化部２０５に出力する。受信部２０４は、光カプラ２０３からの光信号を電気信号に変換する。

平坦化部２０５は、光カプラ２０３からの光信号の振幅を平均化して波長λ１にピークを持つＣＷ光を生成し、送信部２０６に出力する。送信部２０６は変調器２０７を含み、平坦化部２０５からのＣＷ光を送信データ列で変調して光信号を生成し、波長多重部２０８に出力する。

波長分離部２０２から出力される波長λ２〜λｍの光信号に対しても、波長λ１の光信号と同様の構成により受信、平坦化、および変調が行われ、生成された光信号が波長多重部２０８に出力される。

波長多重部２０８は、送信部２０６を含むｍ個の送信部からの光信号を多重化してＷＤＭ光を生成し、送信アンプ２０９に出力する。送信アンプ２０９は、波長多重部２０８からのＷＤＭ光を増幅して、光ファイバ２１２に出力する。こうして、生成されたＷＤＭ光が次の局の伝送装置に送信される。

光ファイバ通信の信号生成では、通常、情報をスクランブル処理したものが変調に用いられる。これは受信部のゼロ連続耐力等の特性上の理由からであり、同じ値が一定時間以上連続しないような光信号を生成することを保証するものである。

このような光信号からＣＷ光を再生するために、平坦化部２０５は、図３に示すようなファブリペロ光共振器を備える。この光共振器は、入射光の波長より長周期の共振器構造を有し、ミラー３０１に入射した変調光をミラー３０１とミラー３０２の間で反射共振させて、入射光と同じ波長にピークを持つＣＷ光をミラー３０２から出力する。このとき、光が入射してから出射するまでの平均時間が上記一定時間より充分に長くなるように設計することで、光共振器の平均出力を一定にできる。

図４は、図３の光共振器の入出力の関係を示しており、図５は、信号１ビットのタイムスロット長（ビット幅）Ｔを示している。ここでは、光共振器の共振周波数を、タイムスロット長Ｔの１／４程度の周期に対応する周波数以上に設定することで、入射光の波形ゆがみを平坦化する。さらに、２つのミラーの反射率を調整して、光の平均往復長が充分なビット数分に相当する長さになるようにする。

このとき、２つのミラーの間隔に相当する共振器長Ｌとタイムスロット長Ｔの関係は、次式のように表される。

２Ｌ／（ｃ／ｎ）＜Ｔ／４ （２）

ここで、ｃは光速を表し、ｎはミラー間の媒質の屈折率を表す。（２）式は、さらに以下のように変形できる。

Ｌ＜（Ｔ／８）＊（ｃ／ｎ） （３）

一般に、図３のような共振器構造ではある程度の光損失が発生するが、ファブリペロレーザダイオードを併用すれば、この光損失を補って出力が一定の同じ波長の光を再生することができる。しかも、このファブリペロレーザダイオードは、ある程度の波長帯域に対応できるため、適時、平坦化が必要なチャネルに対して動的に切り替えて利用することもできる。

図６は、このようなレーザダイオードを用いた平坦化部２０５の構成例を示している。図６の平坦化部は、図３のファブリペロ光共振器に加えて、光サーキュレータ６０１、波長フィルタ６０２、ファブリペロレーザダイオード（ＬＤ）６０３、およびＡＰＣ（Automatic Power Control ）制御部６０４を備える。

光共振器のミラー３０２から出力された光は、光サーキュレータ６０１により波長フィルタ６０２に導かれる。波長フィルタ６０２は、平坦化部に入射する光信号の波長を通過させ、他の波長を遮断するような特性を持つ。波長フィルタ６０２を通過した光はファブリペロレーザダイオード６０３に入射する。ファブリペロレーザダイオード６０３はファブリペロ光共振器を含んでおり、入射した光と同じ波長にピークを持つような光を、波長フィルタ６０２に出力する。そして、波長フィルタ６０２を通過した光は、再生光として、光サーキュレータ６０１により平坦化部の外部に出力される。

このようにして変調光から再生光を生成することができるが、再生光にゆっくりとした出力変動が見られる場合がある。ＡＰＣ制御部６０４は、このような出力変動を抑えるために、ファブリペロレーザダイオード６０３のパワーを高速に制御する。

また、ファブリペロレーザダイオード６０３を複数の異なる波長で共用して、それぞれの波長の再生光を生成することも可能である。例えば、２つの波長の光信号が入射する平坦化部の構成は、図７のようになる。

図７の平坦化部は、図６のミラー３０２と光サーキュレータ６０１の間に合波器７０３を設け、合波器７０３の入力側にミラー７０１および７０２からなる別のファブリペロ光共振器を設けた構成を有する。この場合、２つのファブリペロ光共振器は、それぞれ異なる波長のＣＷ光を合波器７０３に出力し、合波器７０３は、これらのＣＷ光を合波して光サーキュレータ６０１に出力する。

さらに、波長毎に光強度調整部を設けることで、複数の波長の光強度を均一化することが可能になる。この光強度調整部としては、例えば、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator ）が用いられる。２つの波長の光強度を均一化する平坦化部の構成は、図８のようになる。

図８の平坦化部は、図７のミラー３０２と合波器７０３の間に光強度調整部８０１を設け、ミラー７０２と合波器７０３の間に光強度調整部８０２を設けた構成を有する。この場合、２つのファブリペロ光共振器は、それぞれ異なる波長のＣＷ光を光強度調整部８０１および８０２に出力し、光強度調整部８０１および８０２は、それぞれのＣＷ光の光強度を均一化して合波器７０３に出力する。

図６〜図８に示した構成では、ファブリペロレーザダイオードを用いて光損失を補償しているが、図９に示すように、光アンプを用いて光損失を補償する構成も考えられる。
図９の平坦化部は、図３のファブリペロ光共振器に加えて、光アンプ９０１、波長フィルタ９０２、およびＡＬＣ（Automatic Level Control ）制御部９０３を備える。光アンプ９０１としては、例えば、ＥＤＦＡのような光ファイバアンプや、光半導体アンプ（Semiconductor Optical Amplifier ）が用いられる。

光共振器のミラー３０２から出力された光は光アンプ９０１に入射し、光アンプ９０１は、その光を増幅して波長フィルタ９０２に出力する。波長フィルタ９０２は、平坦化部に入射する光信号の波長を通過させ、他の波長を遮断するような特性を持つ。波長フィルタ９０２を通過した光は、再生光として平坦化部の外部に出力される。ＡＬＣ制御部９０３は、再生光の出力変動を抑えるために、光アンプ９０１の出力レベルを制御する。

また、光アンプ９０１を複数の異なる波長で共用して、それぞれの波長の再生光を生成することも可能である。例えば、２つの波長の光信号が入射する平坦化部の構成は、図１０のようになる。図１０の平坦化部は、図９のミラー３０２と光アンプ９０１の間に合波器７０３を設け、合波器７０３の入力側にミラー７０１および７０２からなる別のファブリペロ光共振器を設けた構成を有する。

さらに、波長毎に光強度調整部を設けることで、複数の波長の光強度を均一化することが可能になる。例えば、２つの波長の光強度を均一化する平坦化部の構成は、図１１のようになる。図１１の平坦化部は、図１０のミラー３０２と合波器７０３の間に光強度調整部８０１を設け、ミラー７０２と合波器７０３の間に光強度調整部８０２を設けた構成を有する。

図９〜図１１に示した構成において、光アンプの出力の一部を入力に帰還させるループを追加することも可能である。
図１２は、図９の平坦化部にこのような帰還ループを追加した構成を示している。図１２の平坦化部は、図９のミラー３０２と光アンプ９０１の間に合波器１２０１を設け、波長フィルタ９０２の出力側に分波器１２０２を設けて、ＡＬＣ制御部９０３を利得制御部１２０３に置き換えた構成を有する。

合波器１２０１は、光共振器のミラー３０２から出力された光と分波器１２０２から出力された光を合波し、光アンプ９０１に出力する。分波器１２０２は、波長フィルタ９０２から出力された光を２つに分岐し、一方を再生光として平坦化部の外部に出力し、もう一方を合波器１２０１の入力に帰還させる。利得制御部１２０３は、再生光の出力変動を抑えるために、光アンプ９０１の利得を制御する。

図１３および図１４は、それぞれ図１０および図１１の平坦化部に図１２と同様の帰還ループを追加した構成を示している。このようなループ構成によれば、ＦＷＭ（Four Wave Mixing）等の非線形効果を発生させることで、入射光とは異なる波長のＣＷ光を生成することが可能になる。ただし、この場合、生成されるＣＷ光の波長間隔は、基準となる入射光の波長間隔により敏感に決定されるため、入射光の波長を正確に設定する必要がある。

図６〜図１４に示した構成では、再生光の出力変動を抑えるためにＡＰＣ制御、ＡＬＣ制御、または利得制御を行っているが、代わりに誘導ブリリューアン散乱（Stimulated Brillouin Scattering ，ＳＢＳ）を利用して出力変動を抑えることも可能である。この場合、平坦化部により生成された再生光は、ＳＢＳを生じる光ファイバ導波路（光リミッタ）に入力される。

図１５は、このような光リミッタを用いた構成を示している。光リミッタ１５０１としては、実効断面積Ａeffを小さくしてＳＢＳしきい値を故意に下げることで、通常の光ファイバと比べて低いパワーでもＳＢＳが発生するようにした、ＰＣＦや非線形光ファイバ（ＮＬＰＦ）等が用いられる。

送信アンプ２０９から出力された再生光は光リミッタ１５０１に入射し、光リミッタ１５０１は、一定の出力をもどり光として除去することで入射光を平坦化する。
以上説明したように、各局の伝送装置に平坦化部を備えることで、上流ですでに利用された波長であっても下流で再利用することができるＷＤＭ伝送システムが実現される。

ところで、このようなＷＤＭ伝送システムを構築する場合、自局にて利用しない波長であっても下流での再利用を助けるために、受信した波長はすべてスルーで通過させるべきである。また、自局宛ての光についても、下流での再利用を助けるためにはスルーで通過させるべきである。このとき、自局宛ての受信波長はもはや下流には不要であるから、これを平坦化してスルーさせてもよく、または、そのまま下流に転送して、利用する局で平坦化するようにしてもよい。

しかし、マルチキャストされる信号をも扱うようなシステムでは、通常、再利用する局において受信波長を平坦化するべきである。いずれにしても、変調された光を再利用するための平坦化部は受信した光の波長に依存して発振する構造を持つため、ＷＤＭ伝送される波長帯域をすべて共用にすることが可能である。

一方、受信部にて用いられるフォトダイード(ＰＤ）の光変換の波長帯域は、ＷＤＭの波長帯域に比べて十分に広い。したがって、複数の波長ポート間で受信部を必要に応じて共用化する構成や、平坦化部および変調器を共用化する構成をとることができる。

図１６は、このような伝送装置の構成例を示している。図１６の伝送装置は、図２に示した受信アンプ２０１、波長分離部２０２、波長多重部２０８、および送信アンプ２０９に加えて、光カプラ１６０１−１、１６０１−２、セレクタ１６０２−１、１６０２−２、１６０３−１、１６０３−２、１６０４、１６０５、１６０６、受信部１６０７、平坦化部１６０８、変調器１６０９を備える。

光カプラ１６０１−１は、波長分離部２０２から出力された波長λ１の光信号を２つに分岐して、それぞれセレクタ１６０２−１および１６０４に出力する。セレクタ１６０２−１は、光カプラ１６０１−１からの光信号をセレクタ１６０３−１または１６０５に出力する。セレクタ１６０３−１は、セレクタ１６０２−１からの光信号またはセレクタ１６０６からの光信号を選択して、波長多重部２０８に出力する。

波長λ２の光信号を受け取る光カプラ１６０１−２およびセレクタ１６０２−２、１６０３−２の動作についても、波長λ１の場合と同様である。さらに、波長分離部２０２から出力される波長λ３〜λｍの光信号に対しても、波長λ１およびλ２の場合と同様の構成により分岐および選択が行われる。したがって、セレクタ１６０４および１６０５には波長λ３〜λｍの光信号が入射する。

セレクタ１６０４は、光カプラ１６０１−１および１６０１−２を含むｍ個の光カプラからの光信号を切り替えていずれかの光信号を選択し、受信部１６０７に出力する。受信部１６０７は、セレクタ１６０４からの光信号を電気信号に変換する。

セレクタ１６０５は、セレクタ１６０２−１および１６０２−２を含むｍ個のセレクタからの光信号を切り替えていずれかの光信号を選択し、平坦化部１６０８に出力する。平坦化部１６０８は、セレクタ１６０５からの光信号の振幅を平均化して再生光を生成し、変調器１６０９に出力する。変調器１６０９は、平坦化部１６０８からの再生光を送信データ列で変調して光信号を生成し、セレクタ１６０６に出力する。

セレクタ１６０６は、変調器１６０９からの光信号を、セレクタ１６０３−１および１６０３−２を含むｍ個のセレクタのうち同じ波長のセレクタに出力する。
図１６の構成では、波長分離部２０２を用いて各波長の光信号を分離しているが、可変光波長フィルタ等を用いて必要な波長を選択することも可能である。可変光波長フィルタとしては、例えば、ファイバグレーティングが用いられる。

図１７は、このような伝送装置の構成例を示している。図１７の伝送装置は、図２に示した受信アンプ２０１および送信アンプ２０９に加えて、可変光波長フィルタ１７０１、合波器１７０２、光カプラ１７０３、受信部１７０４、平坦化部１７０５、変調器１７０６を備える。合波器１７０２としては、光カプラまたは可変光波長フィルタが用いられる。

可変光波長フィルタ１７０１は、受信アンプ２０１からのＷＤＭ光から自局宛ての波長の光信号を抽出して、光カプラ１７０３に出力し、他の波長の光を合波器１７０２に出力する。光カプラ１７０３は、可変光波長フィルタ１７０１からの光信号を２つに分岐して、それぞれ受信部１７０４および平坦化部１７０５に出力する。

受信部１７０４は、光カプラ１７０３からの光信号を電気信号に変換する。平坦化部１７０５は、光カプラ１７０３からの光信号の振幅を平均化して再生光を生成し、変調器１７０６に出力する。変調器１７０６は、平坦化部１７０５からの再生光を送信データ列で変調して光信号を生成し、合波器１７０２に出力する。合波器１７０２は、可変光波長フィルタ１７０１からの光と変調器１７０６からの光信号を合波して、送信アンプ２０９に出力する。

このような構成によれば、自局宛ての光信号を平坦化してスルーさせることが可能になる。また、マルチキャストされる信号を扱う場合は、図１８のような構成が用いられる。
図１８の伝送装置は、図１７の構成から光カプラ１７０３を削除し、光カプラ１８０１および可変光波長フィルタ１８０２を追加した構成を有する。

光カプラ１８０１は、受信アンプ２０１からのＷＤＭ光を２つに分岐して、それぞれ可変光波長フィルタ１７０１および１８０２に出力する。可変光波長フィルタ１７０１は、光カプラ１８０１からのＷＤＭ光から自局宛ての波長の光信号を抽出して、受信部１７０４に出力する。可変光波長フィルタ１８０２は、光カプラ１８０１からのＷＤＭ光から自局で利用する波長の光信号を抽出して、平坦化部１７０５に出力し、他の波長の光を合波器１７０２に出力する。

図１７および図１８の構成では、スルーさせる光をそのまま下流に転送しているが、中継伝送ではしばしば光アンプが多用される。光アンプを用いた中継伝送では、伝送による信号劣化に対処するために再生中継が必要になる場合がある。再生中継においては、ある程度の距離だけ光を伝送した後に、一旦、電気信号に変換し、得られたデータ列で再び光を変調する操作が行われる。

図１９および図２０は、それぞれ図１７および図１８の伝送装置において再生中継を行うための構成を示している。これらの構成では、ともにセレクタ１９０１が追加されている。

セレクタ１９０１は、受信部１７０４で得られた受信データ列および自局送信データ列を切り替え、いずれかのデータ列を変調器１７０６に出力する。変調器１７０６は、セレクタ１９０１からのデータ列を用いて再生光を変調し、光信号を生成する。

このような構成によれば、自局送信データ列だけでなく受信データ列も送信することができるため、伝送装置を再生中継装置として利用することが可能になる。
図１６の平坦化部１６０８および図１７〜図２０の平坦化部１７０５としては、例えば、図６〜図１４に示した構成が用いられる。また、ＡＰＣ制御、ＡＬＣ制御、または利得制御の代わりに、図１５に示した光リミッタ１５０１を用いて出力変動を抑えてもよい。

ところで、図６〜図８に示したファブリペロレーザダイオード６０３が外部から入射した光により確実に発振するためには、内部の光共振器が入射光の波長付近で連続して発振可能である必要がある。このため、光共振器を構成する２つのミラーの間隔（共振器長）が連続的に変化するような構造を採用することが望ましい。したがって、これらのミラーの形状としては、図２１のような形状より、図２２、２３、および２４のような形状が推奨される。
（付記１） 複数の波長の光信号からなる波長分割多重光を受信する受信手段と、
前記波長分割多重光に含まれる１つの波長の光信号を平坦化して、同じ波長の無信号の光を再生する平坦化手段と、
再生された光を送信データ列で変調して光信号を生成する変調手段と、
生成された光信号を含む波長分割多重光を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする伝送装置。
（付記２） 前記平坦化手段は、入射した光信号を該光信号の波長より長周期で共振させて、該光信号の波長にピークを持つ光を出力する光共振器と、該光共振器から出力される光と同じ波長にピークを持つ光を生成するレーザダイオードを含むことを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記３） 前記平坦化手段は、複数の波長の光信号をそれぞれ共振させる複数の前記光共振器と、該複数の光共振器から出力される光を合波して前記レーザダイオードに出力する合波器を含むことを特徴とする付記２記載の伝送装置。
（付記４） 前記平坦化手段は、入射した光信号を該光信号の波長より長周期で共振させて、該光信号の波長にピークを持つ光を出力する光共振器と、該光共振器から出力される光と同じ波長にピークを持つ光を生成する光アンプを含むことを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記５） 前記平坦化手段は、複数の波長の光信号をそれぞれ共振させる複数の前記光共振器と、該複数の光共振器から出力される光を合波して前記光アンプに出力する合波器を含むことを特徴とする付記４記載の伝送装置。
（付記６） 前記平坦化手段は、前記光アンプの出力の一部を該光アンプの入力に帰還させるループを含むことを特徴とする付記４または５記載の伝送装置。
（付記７） 前記生成された光信号を含む波長分割多重光に誘導ブリリューアン散乱を発生させて出力変動を抑える光リミッタをさらに備えることを特徴とする付記１乃至５記載の伝送装置。
（付記８） 前記波長分割多重光に含まれる複数の波長の光信号のうち１つの波長の光信号を選択して、前記平坦化手段に出力する選択手段と、前記変調手段から出力される光信号を選択されなかった光信号と合波して前記送信手段に出力する合波手段をさらに備えることを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記９） 前記波長分割多重光に含まれる１つの波長の光信号を電気信号に変換して、受信データ列を生成する変換手段をさらに備え、前記変調手段は、該受信データ列を前記送信データ列として用いて前記再生された光を変調することを特徴とする付記１または８記載の伝送装置。

本発明の伝送装置の原理図である。 第１の伝送装置の構成図である。 ファブリペロ光共振器を示す図である。 ファブリペロ光共振器の入出力を示す図である。 タイムスロットを示す図である。 レーザダイオードを用いた第１の平坦化部の構成図である。 レーザダイオードを用いた第２の平坦化部の構成図である。 レーザダイオードを用いた第３の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第１の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第２の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第３の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第４の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第５の平坦化部の構成図である。 光アンプを用いた第６の平坦化部の構成図である。 光リミッタを用いた構成を示す図である。 第２の伝送装置の構成図である。 第３の伝送装置の構成図である。 第４の伝送装置の構成図である。 第５の伝送装置の構成図である。 第６の伝送装置の構成図である。 第１のミラー形状を示す図である。 第２のミラー形状を示す図である。 第３のミラー形状を示す図である。 第４のミラー形状を示す図である。 波長毎の光源を用いたＷＤＭ伝送システムの構成図である。 第１の送信部の構成図である。 利得波長帯域を示す図である。 波長精度のばらつきを示す図である。 波長フィルタを示す図である。 波長フィルタの通過特性を示す図である。 多波長光源を用いたＷＤＭ伝送システムの構成図である。 第２の送信部の構成図である。 リング構成を示す図である。 対向構成を示す図である。

符号の説明

１１−１〜１１−２０、４２−１〜４２−２０、２０６ 送信部
１２−１〜１２−２０、２０４、１６０７、１７０４ 受信部
１３−１〜１３−４ 波長多重／分離装置
１４ 電気的ＡＤＤ／ＤＲＯＰ装置
１５、２０８ 波長多重部
１６、２０２ 波長分離部
１７ 光送信増幅部
１８ 光受信増幅部
２１ 光源
２２、２０７、１６０９、１７０６ 変調器
３１、３２ 曲線
４１−１〜４１−４ 波長分離器
４３、２０３、１６０１−１、１６０１−２、１７０３、１８０１ 光カプラ
４４、５１、６１、６２ 多波長光源供給装置
１０１ 受信手段
１０２ 平坦化手段
１０３ 変調手段
１０４ 送信手段
２１１、２１２ 光ファイバ
２０１ 受信アンプ
２０５、１６０８、１７０５ 平坦化部
２０９ 送信アンプ
３０１、３０２、７０１、７０２ ミラー
６０１ 光サーキュレータ
６０２、９０２ 波長フィルタ
６０３ ファブリペロレーザダイオード
６０４ ＡＰＣ制御部
７０３ 合波器
８０１、８０２ 光強度調整部
９０１ 光アンプ
９０３ ＡＬＣ制御部
１２０１、１７０２ 合波器
１２０２ 分波器
１２０３ 利得制御部
１５０１ 光リミッタ
１６０２−１、１６０２−２、１６０３−１、１６０３−２、１６０４、１６０５、１６０６、１９０１ セレクタ
１７０１、１８０２ 可変光波長フィルタ

Claims (5)

1. 複数の波長の光信号からなる波長分割多重光を受信して出力する受信手段と、
   前記受信手段から出力される前記波長分割多重光に含まれる複数の波長の光信号のうち１つの波長の光信号を選択して出力する選択手段と、
   前記選択手段から出力される前記１つの波長の光信号を平坦化して、同じ波長の無信号の光を再生して出力する平坦化手段と、
   前記平坦化手段から出力される再生された光を送信データ列で変調して光信号を生成して出力する変調手段と、
   前記変調手段から出力される光信号を選択されなかった光信号と合波して波長分割多重光を出力する合波手段と、
   前記合波手段から出力される前記波長分割多重光を送信する送信手段とを備え、
   前記平坦化手段は、入射した光信号を該光信号の波長より長周期で共振させて、該光信号の波長にピークを持つ光を出力する光共振器と、該光共振器から出力される光と同じ波長にピークを持つ光を生成する光ファイバアンプを含むことを特徴とする伝送装置。
2. 複数の波長の光信号からなる波長分割多重光を受信して出力する受信手段と、
   前記受信手段から出力される前記波長分割多重光に含まれる複数の波長の光信号を選択して出力する選択手段と、
   前記選択手段から出力される前記複数の波長の光信号を平坦化して、それぞれの波長と同じ波長の無信号の光を再生して出力する平坦化手段と、
   前記平坦化手段から出力される再生された光を送信データ列で変調して光信号を生成して出力する変調手段と、
   前記変調手段から出力される光信号を選択されなかった光信号と合波して波長分割多重光を出力する合波手段と、
   前記合波手段から出力される前記波長分割多重光を送信する送信手段とを備え、
   前記平坦化手段は、入射した前記複数の波長の光信号をそれぞれの波長より長周期でそれぞれ共振させて、該複数の波長のそれぞれにピークを持つ光を出力する複数の光共振器と、該複数の光共振器から出力される光を合波して出力する合波器と、該合波器から出力される光から該複数の波長と同じ波長にピークを持つ光を生成するレーザダイオードを含むことを特徴とする伝送装置。
3. 前記選択手段から出力される前記１つの波長の光信号を電気信号に変換して、受信データ列を生成する変換手段をさらに備え、前記変調手段は、該受信データ列を前記送信データ列として用いて前記再生された光を変調して光信号を生成し、前記合波手段に出力することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
4. 複数の波長の光信号からなる波長分割多重光を受信して出力する受信手段と、
   前記受信手段から出力される前記波長分割多重光に含まれる複数の波長の光信号を選択して出力する選択手段と、
   前記選択手段から出力される前記複数の波長の光信号を平坦化して、それぞれの波長と同じ波長の無信号の光を再生して出力する平坦化手段と、
   前記平坦化手段から出力される再生された光を送信データ列で変調して光信号を生成して出力する変調手段と、
   前記変調手段から出力される光信号を選択されなかった光信号と合波して波長分割多重光を出力する合波手段と、
   前記合波手段から出力される前記波長分割多重光を送信する送信手段とを備え、
   前記平坦化手段は、入射した前記複数の波長の光信号をそれぞれの波長より長周期でそれぞれ共振させて、該複数の波長のそれぞれにピークを持つ光を出力する複数の光共振器と、該複数の光共振器から出力される光を合波して出力する合波器と、該合波器から出力される光から該複数の波長と同じ波長にピークを持つ光を生成する光アンプを含むことを特徴とする伝送装置。
5. 前記平坦化手段は、前記光アンプの出力の一部を該光アンプの入力に帰還させるループを含むことを特徴とする請求項４記載の伝送装置。

Images