JP5489533B2 - 光伝送装置、光波長増設装置および光波長増設方法 - Google Patents

Description

本発明は、光波長多重システムにおける光伝送装置、光波長増設装置および光波長増設方法に関する。

従来の長距離波長多重システム、特に海底ケーブルシステムでは、初期コストを低減するために、設計上の最大波長数より少ない波長数で運用を開始し、需要に応じて波長を増設していくことが多い。しかしながら、光中継器は最大波長数を使用した場合に最適となるような出力一定制御を行っているため、最大波長数より使用波長数の少ない初期運用時には、使用していない波長の信号光の代わりにＣＷ（Continuous Wave：無変調連続波）光を用いている。そして、波長増設を行う際には、該当する波長のＣＷ光に替えて信号光を挿入する。

たとえば、下記特許文献１に記載の波長多重装置では、波長λn（ｎは波長を識別するための番号）の信号光（λn）が入力された場合には、該当する経路の光スイッチが、信号光（λn）を光多重部へ出力するよう経路を選択する。また、この光スイッチは、信号光（λn）が入力されない場合には、ＣＷ光（λn）を光多重部へ出力するよう経路を選択する。波長多重部は、各波長に対応する光スイッチから入力された信号光とＣＷ光を合波し、光増幅器が、合波後の光信号を所望の光レベルに増幅して、増幅後の光信号を光伝送路へ出力する。このように、この波長多重装置では、信号光とＣＷ光を合わせた波長数は常に一定数となるため、入力される信号光の波長数によらず一定の伝送特性が得られる。また、波長増設時には、波長多重装置の増設する波長λkの波長に対応する入力ポートに信号光（λk）を入力すればよいため、波長増設を容易に行うことができる。

特開２００３−１６９０３７号公報

近年では、トランスポンダの性能向上、誤り訂正技術の発展、差動位相シフトキーイング方式の適用等の恩恵により、初期設計波長数を大きく上回る波長数を実現することが可能である。しかしながら、上記従来の技術によれば、初期設計時の最大波長数までの範囲の波長増設はできるが、初期設計時の最大波長数を超える波長増設はできない。そのため、設計時の最大波長数を超える波長増設となる場合には、大部分を新規装置に置き換える必要が生じる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存装置の初期設計時の最大波長数を超える波長増設を行う場合に、既存装置を残しつつ、波長増設を行うことができる光伝送装置、光波長増設装置および光波長増設方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、を備え、前記増設波長多重手段は、前記既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする光フィルタと、前記既存信号光と、前記増設波長多重光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、既存装置がＣＷ光を出力している波長帯に、既存装置が用いる波長刻みより細かい波長刻みで信号光を配置した増設波長多重光を生成する波長増設装置と、既存装置から出力される既存波長多重光の信号光成分のみを通過させた波長多重光と、波長増設装置が生成した増設波長多重光と、を合波する増設波長多重装置、を備えるようにしたので、既存装置の初期設計時の最大波長数を超える波長増設を行う場合に、既存装置を残しつつ、波長増設を行うことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の光伝送装置の機能構成例を示す図である。 図２は、既存装置から出力される既存波長多重光の一例を示す図である。 図３は、波長増設装置から出力される増設波長多重光の一例を示す図である。 図４は、既存波長多重光に対する光フィルタの透過特性の一例を示す図である。 図５は、既存信号光と増設された波長多重光との一例を示す図である。 図６は、実施の形態２の光伝送装置の機能構成例を示す図である。 図７は、光フィルタのフィルタ特性の一例を示す図である。 図８は、実施の形態３の光伝送装置の機能構成例を示す図である。 図９は、実施の形態４の光伝送装置の機能構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる光伝送装置、光波長増設装置および光波長増設方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる光伝送装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。本実施の形態の光伝送装置は、信号光（信号を伝送するために用いる光）とＣＷ光を合波した波長多重光である既存波長多重光を出力する既存装置１と、既存装置１の波長多重光とは異なる波長配置の波長多重光である増設波長多重光を出力する波長増設装置２と、既存波長多重光と増設波長多重光を合波する増設波長多重部３と、で構成される。

増設波長多重部３は、既存波長多重光に対して信号光のみを通過させる光フィルタ４と、光フィルタ４を透過した既存波長多重光と波長増設装置２から出力された増設波長多重光とを合波するカプラ５と、カプラ５から出力される合波後の光信号を所定の光レベルまで増幅する光増幅器６と、で構成される。

図２は、既存装置１から出力される既存波長多重光の一例を示す図である。図３は波長増設装置２から出力される増設波長多重光の一例を示す図である。図４は、既存波長多重光に対する光フィルタ４の透過特性の一例を示す図である。図５は、既存波長多重光に含まれる信号光（既存信号光）と、増設された波長多重光と、の一例を示す図である。以下、図１〜図５を用いて、本実施の形態の動作を説明する。

既存装置１は、初期設計時の最大波長数をＭとし、最大波長数Ｍまでの範囲で、使用する信号光の数（信号光が使用する波長の数）を増設することができる波長多重装置である。既存装置１では、複数の波長の信号光を合波して既存波長多重光とするが、この際、初期設計時に設定された波長のうち、信号光として使用しない波長については、信号光の替わりにＣＷ光を生成して合波している。したがって、既存装置１から出力される既存波長多重光は、図２に示すように、既存信号光とＣＷ光で構成される波長多重光となる。なお、ここでは、増設前の状態、すなわち既存装置１が光伝送する際には、初期設計時の最大波長数より少ない波長数の信号光を用いているとする。

既存波長多重光に対して、初期設計以上の波長数を増設するためには、たとえば、図３に示すように、既存波長多重光中のＣＷ光が配置されている波長帯に、既存信号光の波長間隔より狭い間隔で配置された信号光を増設波長として用いて波長増設する。

しかし、初期設計と異なる波長配置の信号光を増設することになるため、既存装置１を用いて増設することができない。したがって、本実施の形態では、既存装置１の外部に、増設する波長の波長多重光である増設波長多重光を生成する波長増設装置２と、既存装置１から出力される既存波長多重光と波長増設装置２から出力される増設波長多重光と、を合波する増設波長多重部３を設けて波長増設を行う。

このように、既存装置１の外部に設けられた増設波長多重部３を用いて波長増設を行う場合、既存装置１では信号光として用いない波長のＣＷ光を消光させておくこととする。しかし、既存装置１から出力される波長多重光のＣＷ光を消光させた場合にも、ＣＷ光として用いられていた波長では、既存装置１内の光増幅器等の雑音が残ることが予想され、その雑音によって増設する信号光の特性劣化を生じる可能性がある。したがって、本実施の形態では増設波長多重部３では、既存装置１から出力される既存波長多重光が入力される経路には、既存信号光（既存信号光の波長帯）のみを通過させる光フィルタ４を配置している。図４のフィルタ特性１０は、光フィルタ４のフィルタ特性の一例を示している。

また、光フィルタ４を用いることで、ＣＷ光を消光しない場合であっても、増設信号に対する影響を軽減することができる。なお、ＣＷ光を消光し、雑音の影響が少ないと想定される場合などは、光フィルタ４を備えないようにしてもよい。

増設波長多重部３では、カプラ５が、光フィルタ４から出力される既存信号光以外の波長の信号成分を除去した波長多重光と、波長増設装置２から出力される増設波長多重光と、を合波する。そして、光増幅器６は、カプラ５が合波した波長多重光を所定の光レベルまで増幅し、増幅後の波長多重光を出力する。増設波長多重部３から出力される波長多重光は、図５に示すように、既存波長多重光に含まれる信号光と、増設された波長多重光と、の合波された光となる。この例では、中心波長帯に配置された既存信号光に対して、両側の波長帯に既存信号光の波長間隔より狭い間隔で増設された増設多重波長光が配置されている。

なお、本実施の形態では、光フィルタ４のフィルタ特性を固定としたが、光フィルタ４のフィルタ特性を任意に変更できるような制御手段を更に備えるようにしてもよい。この制御手段により、既存装置１の既存信号の波長配置が変更された場合に柔軟に対応することができる。

以上のように、本実施の形態では、既存装置１がＣＷ光を出力している波長帯に、既存装置１が用いる波長刻みより細かい波長刻みで信号光を配置した増設波長多重光を生成する波長増設装置２と、既存装置１から出力される既存波長多重光の信号光成分のみを通過させた波長多重光と、波長増設装置２が生成した増設波長多重光と、を合波する増設波長多重部３、を備えるようにした。そのため、既存装置１の初期設計時の最大波長数を超える波長増設を行う場合に、既存装置１を残しつつ、波長増設を行うことができる。

実施の形態２．
図６は、本発明にかかる光伝送装置の実施の形態２の機能構成例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態の光伝送装置は、実施の形態１の光伝送装置の増設波長多重部３を増設波長多重部３ａに替える以外は実施の形態１の光伝送装置と同様である。増設波長多重部３ａは、波長増設装置２から出力される増設波長多重光に対して増設波長帯の信号光のみを通過させる光フィルタ７を追加する以外は、実施の形態１の増設波長多重部３と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

波長増設装置２から出力される増設波長多重光でも、既存信号光が配置されている波長帯に、波長増設装置２内の光増幅器等の雑音が残ることが予想され、その雑音により既存信号の特性劣化を生じる可能性がある。したがって、本実施の形態の増設波長多重部３ａでは、波長増設装置２から出力される増設波長多重光が入力される経路にも、光フィルタ７を配置している。図７は、光フィルタ７のフィルタ特性の一例を示している。図７のフィルタ特性１１のように、既存信号光の配置される波長帯の成分を除去するような光フィルタ７を用いることで、誤って増設波長信号を既存信号と同じ波長設定とした場合にも、既存信号に影響を与えることがない。

なお、本実施の形態では、光フィルタ７のフィルタ特性を固定としたが、光フィルタ７のフィルタ特性を任意に変更できるような制御手段を更に備えるようにしてもよい。この制御手段により、既存装置１の既存信号の波長配置や増設波長帯が変更された場合に柔軟に対応することができる。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１の増設波長多重部３に、光フィルタ７を追加し、光フィルタ７が、増設波長多重光に対して増設波長帯の信号光のみを通過させるようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１に比べ既存信号の特性劣化を防ぐことができる。また、誤って増設波長信号を既存信号と同じ波長設定とした場合にも、既存信号に影響を与えることがない。

実施の形態３．
図８は、本発明にかかる光伝送装置の実施の形態３の機能構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の光伝送装置は、実施の形態１の光伝送装置の増設波長多重部３を増設波長多重部３ｂに替える以外は実施の形態１の光伝送装置と同様である。増設波長多重部３ｂは、波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch）８と、実施の形態１と同様の光増幅器６と、を備える。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

波長選択スイッチ８は、入力される波長多重光から任意の波長の信号を抽出して出力するスイッチであり、既存装置１から出力される既存波長多重光と波長増設装置２から出力される増設波長多重光とを入力とし、既存波長多重光に含まれる既存信号光（既存信号光の波長帯）と増設波長多重光に含まれる増設光波長光（増設光波長光の波長帯）とを選択して光増幅器６へ出力する。

以上のように、本実施の形態では、光フィルタ４およびカプラ５の替わりに波長選択スイッチ８を備えるようにした。そのため、光フィルタ４を用いずに実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかる光伝送装置の実施の形態４の機能構成例を示す図である。図９に示すように、本実施の形態の光伝送装置は、実施の形態１の光伝送装置の増設波長多重部３を増設波長多重部３ｃに替える以外は実施の形態１の光伝送装置と同様である。増設波長多重部３ｃは、光パワー調整機能部９を追加する以外は実施の形態１の増設波長多重部３と同様である。実施の形態１と同様の光増幅器６と、を備える。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の増設波長多重部３ｃは、波長増設装置２出力からされる増設波長多重光の経路に、光レベルを調整する光パワー調整機能部９を設けている。本光パワー調整機能９は、既存波長多重光と増設波長多重光の光レベルの関係を調整できるため、波長増設時に２つの波長多重光の光レベルに差がある場合などの調整を簡易化できる。

なお、本実施の形態では、光パワー調整機能部９を波長増設装置２から出力される増設波長多重光の経路に設けているが、既存装置１から出力される既存波長多重光の経路に設けるようにしてもよく、また、両波長多重光の経路に設けることもでき、いずれの場合も本実施の形態と同様の効果を得ることがきる。

また、本実施の形態では、実施の形態１の増設波長多重部３に光パワー調整機能部９を追加する例について説明したが、これに限らず、実施の形態２の増設波長多重部３ａまたは増設波長多重部３ｂの波長増設装置２から出力される増設波長多重光の経路に同様に光パワー調整機能部９を追加してもよい。

以上のように、本実施の形態では、光パワー調整機能９が、波長増設装置２から出力される増設波長多重光の光レベルを調整し、既存波長多重光との想定的な光レベルを調整できるようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、増設波長多重光と既存波長多重光の光レベルの関係を容易に調整することができる。

以上のように、本発明にかかる光伝送装置、光波長増設装置および光波長増設方法は、光波長多重システムに有用であり、特に、初期設計時の最大波長数より多い波長数に波長を増設する増設光波長多重システムに適している。

１ 既存装置
２ 波長増設装置
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 増設波長多重部
４，７ 光フィルタ
８ 波長選択スイッチ
９ 光パワー調整機能部
１０，１１ フィルタ特性

Claims (15)

1. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、
   前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
   前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
   を備え、
   前記増設波長多重手段は、
   前記既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする光フィルタと、
   前記既存信号光と、前記増設波長多重光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする光伝送装置。
2. 前記増設波長多重手段は、
   前記増設波長多重光の光パワーを調整する光パワー調整手段、
   をさらに備え、
   前記合波手段は、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の増設波長多重光を合波対象の前記増設波長多重光とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、
   前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
   前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
   を備え、
   前記増設波長多重手段は、
   前記増設波長多重光から既存信号光の波長帯の信号成分を除去し、除去後の信号成分を増設信号光とする増設光フィルタと、
   前記既存波長多重光と、前記増設信号光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする光伝送装置。
4. 前記増設波長多重手段は、
   前記既存波長多重光の光パワーを調整する光パワー調整手段、
   をさらに備え、
   前記合波手段は、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光を合波対象の前記既存波長多重光とする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送装置。
5. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、
   前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
   前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
   を備え、
   前記増設波長多重手段は、
   前記既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする第１の光フィルタと、
   前記増設波長多重光から既存信号光の波長帯の信号成分を除去し、除去後の信号成分を増設信号光とする第２の光フィルタと、
   前記既存信号光と、前記増設信号光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする光伝送装置。
6. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、
   前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
   前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
   を備え、
   前記増設波長多重手段は、
   前記既存波長多重光の光パワーを調整する既存光パワー調整手段と、
   前記増設波長多重光の光パワーを調整する増設光パワー調整手段と、
   前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光と、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の増設波長多重光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする光伝送装置。
7. 前記増設波長多重手段は、
   前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする光フィルタ、
   をさらに備え、
   前記合波手段は、合波対象の前記既存波長多重光を、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光とする、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。
8. 前記増設波長多重手段は、
   前記光パワー調整手段による光パワー調整後の増設波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を増設信号光とする増設光フィルタ、
   をさらに備え、
   前記合波手段は、合波対象の前記増設波長多重光を、前記光パワー調整手段による光パ
   ワー調整後の増設波長多重光とする、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。
9. 前記増設波長多重手段は、
   前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする第１の光フィルタと、
   前記光パワー調整手段による光パワー調整後の増設波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を増設信号光とする第２の光フィルタと、
   をさらに備え、
   前記合波手段は、合波対象の前記既存波長多重光を、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の既存波長多重光とし、また、合波対象の前記増設波長多重光を、前記光パワー調整手段による光パワー調整後の増設波長多重光とする、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。
10. 前記光フィルタが抽出する波長を、変更可能とすることを特徴とする請求項１、２または７に記載の光伝送装置。
11. 前記増設光フィルタが抽出する波長を、変更可能とすることを特徴とする請求項３、４または８に記載の光伝送装置。
12. 前記第１の光フィルタが抽出する波長と前記第２の光フィルタが抽出する波長とを、変更可能とすることを特徴とする請求項５または９に記載の光伝送装置。
13. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置と、
    前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
    前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
    を備え、
    前記増設波長多重手段は、
    ２つの入力信号に基づいてそれらの入力信号の所定の選択波長帯を選択して１つの出力信号として出力する波長選択スイッチ、
    を備え、
    前記波長選択スイッチは、前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、を前記入力信号とし、前記既存波長多重光の信号光の波長帯と、前記増設波長多重光の信号光の波長帯と、を前記選択波長帯とする、
    ことを特徴とする光伝送装置。
14. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置に対して信号光として使用する波長を増設する光波長増設装置であって、
    前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設手段と、
    前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重手段と、
    を備え、
    前記増設波長多重手段は、
    前記既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とする光フィルタと、
    前記既存信号光と、前記増設波長多重光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波手段と、
    を備える、
    ことを特徴とする光波長増設装置。
15. 信号光と、前記信号光の波長帯の両外側の波長帯内で所定の波長間隔で生成されたＣＷ光と、を合波して既存波長多重光として出力する既存光多重装置に対して信号光として使用する波長を増設する場合の光波長増設方法であって、
    前記既存波長多重光に含まれるＣＷ光が使用する波長帯を用いて、前記所定の波長間隔より短い波長間隔で信号光を生成し、生成した信号光を合波して増設波長多重光とする波長増設ステップと、
    前記既存波長多重光と、前記増設波長多重光と、に基づいて波長増設後の波長多重信号である増設後波長多重光を生成する増設波長多重ステップと、
    を含み、
    前記増設波長多重ステップは、
    前記既存波長多重光から信号光の波長帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を既存信号光とするフィルタリングステップと、
    前記既存信号光と、前記増設波長多重光と、を合波して前記増設後波長多重光を生成する合波ステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする光波長増設方法。

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