JP5508411B2 - 長中継器スパンのための高減衰ループバック - Google Patents

長中継器スパンのための高減衰ループバック Download PDF

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Description

関連出願の説明
本出願は、２００８年２月１１日に出願された、名称を「光通信システムにおける故障点評定のためのシステム及び方法(System and Method for Fault Identification in Optical Communication Systems)」とする、米国特許出願第１２/０２９１５１号に関連する。上記出願の明細書はその全体が本明細書に参照として含まれる。
本出願は通信システムに関し、さらに詳しくは、光通信システムにおける故障点評定に関する。
長距離光通信システムにおいてはシステムの健康状態をモニタすることが重要であり得る。例えば、光伝送ケーブルにおける故障点または破断点、故障した中継器または増幅器あるいはシステムにともなうその他の問題を検出するために、モニタリングを用いることができる。既知のモニタリング法には、光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)装置及び手法の使用がある。
さらに詳しくは、通常のＯＴＤＲ手法によれば、ＯＴＤＲ信号源が、光パルスまたは特殊変調光搬送波のような、試験信号またはプローブ信号を発生し、試験信号が光通信路対の出線通信路に投射される。出線通信路にある様々な要素のそれぞれがＯＴＤＲ試験信号のいくらかの部分を反射(例えば後方散乱)することができる。後方散乱された信号部分は(例えば、同じ出線通信路上または入線通信路のような異なる通信路上を)戻り、ＯＴＤＲ受信器で検出され得る。通信路内のそれぞれの要素の伝送特性も、例えば試験信号または反射信号を減衰させることで、その素子より後方の点において反射される信号の量に影響を与え得る。光通信路に沿うそれぞれの要素または点からの後方散乱信号または反射信号の大きさは、光通信路の特性を表すための尺度として用いることができる。コヒーレント光時間領域後方散乱測定(ＣＯＴＤＲ)はＯＴＤＲの能力強化版であり、海中光通信システムのような長距離ＷＤＭシステムに用いることができる。ＣＯＴＤＲは、受信器感度を向上させるため、試験信号に対して特殊光変調方式を用い、コヒーレント光検出受信器を用いる。感度向上により、極めて低レベルの後方散乱信号の測定が可能になり、したがって非常に長い光ファイバの試験が、ファイバが光通信路のＣＯＴＤＲ装置から遠く離れた領域(例えば光増幅器より先の領域)にあるとしても、可能になる。通信路の光ファイバからのレイリー後方散乱はＯＴＤＲまたはＣＯＴＤＲによって検出できるから、システムモニタリングへのこの手法はユーザによる中継器間の光ファイバの検査を可能にする診断ツールを提供する。
海中光ケーブルシステム及びその他のそのような長距離通信システムの費用は中継器の数に大きく影響される。したがって、中継器の数を減らすために中継器間隔の拡大が求められ続けている。近年、最大可能中継器スパンは、差動位相偏移変調(ＤＰＳＫ)のような先進変調フォーマット及び強化ポンプパワー及び２段増幅の導入によって、約５０ｋｍから１５０ｋｍをこえるまでに拡大された。しかし、ＯＴＤＲ装置の測定能力には同程度の向上が得られておらず、一般に９０ｋｍ以内に限定されたままである。したがって、中継器スパンの約１/２は測定不能であり得る。さらに、現在利用できる中継器内部の高減衰ループバック(ＨＬＬＢ)路では、従来のアーキテクチャは一般に中継器の１つの増幅器出力からその中継器の別の増幅器出力への接続路を１つしか有していないから、出線方向からの反射レイリー信号の測定しか可能にならない。したがって、従来のアーキテクチャでは入線ファイバからのレイリー信号の測定は可能にならない。
本発明の課題は、長距離光ケーブル通信システムにおいて、出線通信路及び入線通信路のいずれからの反射レイリー信号の測定も可能にし、よって現行の中継器スパンにおける故障点評定を可能にする、ＨＬＬＢアーキテクチャを提供することである。
図１は、本開示の一実施形態にしたがって構成された、長中継器スパンをモニタするためのＯＴＤＲシステムのブロック図である。 図２ａは、本開示の一実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。 図２ｂは、本開示の一実施形態にしたがう、図２ａの中継器を通る試験信号の経路及び入線ファイバからの反射レイリー信号を示す。 図２ｃは、本開示の一実施形態にしたがう、図２ａの中継器を通る試験信号の経路及び出線ファイバからの反射レイリー信号を示す。 図３ａは、本開示の別の実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。 図３ｂは、本開示の一実施形態にしたがう、図３ａの中継器を通る試験信号の経路及び入線ファイバからの反射レイリー信号をＨＬＬＢ試験信号路とともに示す。 図３ｃは、本開示の一実施形態にしたがう、図３ａの中継器を通る試験信号の経路及び出線ファイバからの反射レイリー信号を示す。 図３ｄは、本開示の一実施形態にしたがう、入線ファイバからの反射レイリー信号の測定値の例及びＨＬＬＢ試験信号の例を示す。 図３ｅは、本開示の一実施形態にしたがう、出線ファイバからの反射レイリー信号の測定値の例を示す。 図４ａは、本開示の別の実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。 図４ｂは、本開示の一実施形態にしたがう、図４ａの中継器に含まれる二波長光フィルタを通る信号のフローの例を示す。 図４ｃは、本開示の一実施形態にしたがう、図４ａの中継器を通る試験信号の経路及び入線ファイバからの反射レイリー信号を示す。 図４ｄは、本開示の一実施形態にしたがう、図４ａの中継器を通る試験信号の経路及び出線ファイバからの反射レイリー信号を示す。 図５は、本開示の一実施形態にしたがって構成された、二段中継器のブロック図である。
光通信システムの入線方向及び出線方向のいずれからのレイリー信号のモニタリング(例えば、測定、解析、等)も可能にする、様々なＨＬＬＢアーキテクチャが開示される。
先に説明したように、標的通信線路のそれぞれの終端へのＯＴＤＲ装置の単なる配備及びそれぞれの方向からの中継器スパンの１/２の測定の企図には問題がある。例えば、現在利用できる中継器内部のＨＬＬＢ経路では、そのような中継器のアーキテクチャでは一般に中継器の１つの増幅器出力からその中継器の別の増増幅器出力への接続路が１つ有るだけであるから、出線方向からの反射レイリー信号の測定しか可能にならない。したがって、従来の中継器アーキテクチャでは入線ファイバからのレイリー信号を測定することができない。すなわち、ＯＴＤＲ線路モニタリング装置では、中継器間隔が拡張されている場合は特に、中継器の出力から中継器スパンの初めの１/２しか測定できない。
図１は、本開示の一実施形態にしたがって構成された、中継器スパンをモニタするためのＯＴＤＲシステムのブロック図である。図からわかるように、システムは一般になされるように光ファイバを介して動作可能な態様で結合された２基の中継器(中継器１及び中継器２)を備えるスパンを有する。スパン領域１，２，３及び４のそれぞれは全スパン長の一領域を表し、１つの特定の場合において、それぞれのスパン領域は中継器間距離の約１/２を表す。中継器１及び２のアーキテクチャの１つの利点は、(全体で９０ｋｍをこえる)長い中継器スパンのモニタリングを容易にするために用い得ることである。本開示から明らかになるように、本明細書に説明される手法及びアーキテクチャは広範なネットワークコンポーネント及びネットワーク構成とともに用いることができ、与えられるシステムは、複数基の中継器、様々な長さのスパン及び／または、システムの終端におけるトランシーバのような、別のコンポーネントを備えることができる。本開示の実施形態はいずれか特定のそのようなコンポーネント及び／または構成に限定されるとはされていない。
図１に示されるシステム例をさらに参照すれば、システムのそれぞれの終端に配備された試験装置(試験装置１及び試験装置２)によって試験信号をシステムに供給することができ、それぞれの試験装置に戻る反射信号を受け取ることができる。試験装置１及び試験装置２のそれぞれには従来の技術を実装することができ、１つの特定の実施形態において、いずれの試験装置も、実データトラフィックがないときの(いわゆる「アウトサービスモード」における)試験の実施とは対照的に、システムが使用されている間に(いわゆる「インサービスモード」で)試験を実施することが望ましい場合は特に、実データ信号と干渉しないように、中継機の通過帯域の端に存在する試験信号波長を供給することができる。一般に、先に説明したように、反射信号(例えばレイリー信号)は、(中継器、高減衰ループバック路、ファイバ及び光通信路内のその他のコンポーネントを含む)光通信路にともなうループ利得のようなパラメータ、または試験信号が伝搬する光通信路を評価するための何か別のパラメータの、モニタリングシステムによる計算を可能にする情報を含む。ループ利得または他の該当パラメータの変動は、システムの故障を示す警報を発するために用いることができる。
試験装置１から見て、出線ファイバはスパン領域１及び２を有し、入線ファイバはスパン領域４及び３を有する。試験装置２から見て、出線ファイバはスパン領域４及び３を有し、入線ファイバはスパン領域１及び２を有する。本開示の一実施形態にしたがえば、ＨＬＬＢアーキテクチャにより、ＯＴＤＲ試験装置は試験／プローブ信号の光周波数を調節することによって出線ファイバまたは入線ファイバから反射されたレイリー信号を選択することが可能になる。例えば、試験装置１はスパン領域１及び３を測定することが可能であり、試験装置２はスパン領域２及び４を測定することが可能である。すなわち、モニタリングシステムの総測定範囲はいずれの通信方向においても全中継器スパンをカバーする。例えば、入線(または内向)ＯＴＤＲをインサービスモードにより極めて高い空間分解能(〜１００ｍ)で測定することができ、出線(または外向)ＯＴＤＲアウトサービスモードによって測定することができる。多重通路干渉(ＭＰＩ)及び相対強度雑音(ＲＩＮ)は従来のＨＬＬＢアーキテクチャと同等である。
本開示の原理にしたがって構成されるＨＬＬＢアーキテクチャは多くの態様で実施することができる。図２ａ〜２ｂ，３ａ〜３ｅ及び４ａ〜４ｃはそれぞれ、以下に論じられるであろう、中継器の実施形態例を示す。全般に、これらの中継器例のそれぞれは、光通信システムの内向方向及び外向方向のいずれからの反射信号の測定も可能にする、ＨＬＬＢアーキテクチャを示す。他のアーキテクチャも本開示に照らして明らかであろう。
図２ａは、本開示の一実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。図からわかるように、中継器は、増幅器対(増幅器Ａ及びＢ)、４つの光カプラ(カプラ１，２，３及び４)、２つのサーキュレータ(サーキュレータ１及び２)、及び２つの波長選択性フィルタ(フィルタ１及び２)を備える。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの入力に結合するために第１のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅器Ｂの出力を増幅器Ａの入力に結合するために第２のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの出力に結合するために第３のＨＬＬＢ路が設けられる。
第１のＨＬＬＢ路は、増幅器Ａの出力における信号の総光パワーの小分率(例えば１％または１０％)を第１のＨＬＬＢ路上に結合する、カプラ２を有する。カプラ２によって第１のＨＬＬＢ路上に結合された信号はサーキュレータ２を通してフィルタ２に送られる。フィルタ２及びサーキュレータ２は実効的に、カプラ２の１０％ポートからカプラ４の１％ポートに所望の波長の信号を送るための２通過帯域フィルタとして、動作する。この特定の実施形態例において、フィルタ２は試験装置１からの試験信号波長λ１及びλ２だけを反射する(または送る)。フィルタ２は既知の様々なフィルタ構成のいずれかをとることができ、１つの特定の実施形態においては、ファイバブラッグ格子フィルタが実装される。フィルタ２によって反射されない(すなわち除波される)波長は、以下で論じられるように、第３のＨＬＬＢ路に供給される。フィルタ２によって反射された波長λ１及びλ２はサーキュレータ２に送り戻され、その一部(例えば、総光パワーの、１％または１０％)を入線ファイバに注入する、カプラ４によって増幅器Ｂの入力に結合される。(試験装置１から見て)入線ファイバをモニタすれば、図２ｂを参照して論じられるであろうように、試験装置１からの試験信号波長λ１及びλ２は(ここで説明したように)中継器の第１のＨＬＬＢ路を通って伝搬して入線ファイバを下り、入線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が、必要であれば適切な措置(例えばファイバの修復)をとることができるように、解析のためにカプラ４，増幅器Ｂ及びカプラ３を経由して戻されて試験装置１に供給される。
第２のＨＬＬＢ路は、増幅器Ｂの出力における信号の総光パワーの小分率(例えば１％または１０％)を第２のＨＬＬＢ路上に結合する、カプラ３を有する。カプラ３によって第２のＨＬＬＢ路上に結合された信号はサーキュレータ１を通してフィルタ１に送られる。フィルタ１及びサーキュレータ１はカプラ３の１０％ポートからカプラ１の１％ポートに所望の波長の信号を送るための２通過帯域フィルタとして動作する。この特定の実施形態例において、フィルタ１は試験装置２からの試験信号波長λ１及びλ２だけを反射する。フィルタ１は既知の様々なフィルタ構成のいずれかをとることができ、１つの特定の実施形態ではファイバブラッグ格子フィルタが実装される。フィルタ１によって反射されない波長は、以下で論じられるであろうように、第３のＨＬＬＢ路に供給される。フィルタ１によって反射された波長λ１及びλ２はサーキュレータ１に送り戻され、その一部(例えば、総光パワーの、１％または１０％)を(図２ｂに表示されるように)出線ファイバに注入する、カプラ１によって増幅器Ａの入力に結合される。図２ａ〜２ｃにおける入線ファイバ及び出線ファイバは試験装置１に対して表示されることに注意されたい。これらの表示は試験装置２に及び試験装置２から伝搬する試験信号に対しては反転されることになろう。例えば、反転表示を考慮すれば、試験装置２からの試験信号波長λ１及びλ２は、(ここで説明したように)中継器の、カプラ４，増幅器Ｂ及び第２のＨＬＬＢ路を通って伝搬して入線ファイバを下り、必要であれば適切な措置(例えばファイバの修復)をとることができるように、入線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が解析のために(カプラ１，増幅器Ａ及びカプラ２を経由して)戻されて試験装置２に供給される。
第３のＨＬＬＢ路は、増幅器Ａの出力における信号の総光パワーの小分率(例えば１０％以下)を第３のＨＬＬＢ路上に結合する、カプラ２を有する。この特定の実施形態例においては、第３のＨＬＬＢ路上に結合された全ての波長の通過が可能である(すなわち第３のＨＬＬＢ路上にはフィルタがない)。カプラ２によって第３のＨＬＬＢ路上に結合されたレイリー信号は、第３のＨＬＬＢ路上の信号の小部分(例えば１０％以下)を試験装置１に向かう入線ファイバ上に結合する、カプラ３に送られる。(試験装置１から見て)出線ファイバをモニタすれば、図２ｃを参照して論じられるように、試験装置１からの(λ１及びλ２に等しくはないように設定された)試験信号波長が出線ファイバを下って伝搬し、必要であれば適切な補修措置がとられ得るように、出線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が解析のために第３のＨＬＬＢ路を経由して戻されて試験装置１に供給される。第１のＨＬＬＢ路はλ１及びλ２に等しくない試験信号波長に対しては実効的に開回路であり、よってモニタプロセスは出線ファイバから反射される信号に集中することができる。
理解されるであろうように、第３のＨＬＬＢ路は試験装置２から見た出線ファイバをモニタする場合も同様の態様で動作する。例えば、試験装置２からの(λ１及びλ２に等しくはないように設定された)試験信号波長が、カプラ４，増幅器Ｂ及びカプラ３を通り、出線ファイバを下って伝搬する。必要であれば適切な補修措置がとられ得るように、出線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が解析のために第３のＨＬＬＢ路を経由して戻されて試験装置２に供給される。第１のＨＬＬＢ路と全く同様に、第２のＨＬＬＢ路もλ１及びλ２に等しくない試験信号波長に対しては実効的に開回路であり、よってモニタプロセスは出線ファイバから反射される信号に集中することができる。この説明は試験装置２から見た説明であり、図２ｃに示される出線ファイバと入線ファイバの表示は入れ替わることに注意されたい。
図２ｂは、本開示の一実施形態にしたがう、図２ａの中継器を通る試験信号の経路及び(試験装置１から見た)入線ファイバからの反射レイリー信号を示す。入線ファイバから反射されるレイリー信号を測定するため、試験装置１で発生される(１つまたは複数の)信号波長はフィルタ２の中心波長(例えば、この特定の実施形態においては、λ１及びλ２)として(または通過帯域に)選ばれる。したがって、試験信号は、図２ｂに破線で示されるように、増幅器Ａの出力から、カプラ２の１０％ポート、サーキュレータ２，フィルタ２，及びカプラ４の１％ポートを通って、入線ファイバに結合される。入線ファイバからの反射レイリー信号は増幅器Ｂで増幅され、カプラ３を介して戻されて試験装置１に供給される。そのような反射レイリー信号は図２ｂにおいて入線ＯＴＤＲ信号と称される。
１５０ｋｍ中継器スパンに対し、本開示の１つの特定の実施形態にしたがえば、入線ファイバから受け取られる反射レイリー信号は、約３０ｄＢの中継器増幅及び、カプラ２の１０％ポート及びカプラ４の１％ポートを通過することによる、３０ｄＢの減衰を受ける。したがって実効減衰は０ｄＢである。他方で、出線ファイバからの反射レイリー信号は(カプラ２の１０％ポート及びカプラ３の１０％ポートを通過することによる)２０ｄＢの減衰を受けており、したがって無視することができる。
図２ｃは、本開示の一実施形態にしたがう、図２ａの中継器を通る試験信号の経路及び(試験装置１から見た)出線ファイバからの反射レイリー信号を示す。出線ファイバから反射されるレイリー信号を測定するため、試験装置１で発生される(１つまたは複数の)試験信号波長は波長選択性フィルタ２の波長とは異なる波長(すなわち、λ≠λ１及びλ２)に(または通過帯域に)選ばれる。図示される実施形態例において、戻されるレイリー信号は２つの１０％カプラポート(カプラ２及びカプラ３)を通過し、約２０ｄＢの減衰を受ける。そのような反射レイリー信号は図２ｃにおいて出線ＯＴＤＲ信号と称される。
図２ａ〜２ｃに示される実施形態例において、カプラ１及び４のそれぞれには、中継器のそれぞれの入力に９９％-１％(２０ｄＢ)カプラが実装され、カプラ２及び３のそれぞれには、中継器のそれぞれの出力に９０％-１０％(１０ｄＢ)カプラが実装される。中継器の入力における１％カプラの選択は追加される光コンポーネントによる雑音指数増大を最小限に抑えるためであり、中継器の入力に１％カプラではなく１０％以上のカプラを用いれば約０.４ｄＢの追加挿入損失が生じ得る。したがって、カプラ１及び４はシステムの要求に応じて適宜に選ぶことができる。加えて、サーキュレータ１及び２，カプラ１，２，３及び４，及び増幅器Ａ及びＢは従来技術で実施することができ、動作波長範囲、パワーレベル、中継器間スパン長、等のような詳細事項が与えられれば、目下の用途に適するファイバ及び接続技術を用いて動作可能な態様で結合させることができる。
図３ａは、本開示の別の実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。図からわかるように、中継器は、増幅器対(増幅器Ａ及びＢ)、６つの光カプラ(カプラ１，２，３，４，５及び６)及び２つの波長選択性フィルタ(フィルタ１及び２)を備える。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの入力に結合するために第１のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅機器Ｂの出力を増幅器Ａの入力に結合するために第２のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの出力に結合するために第３のＨＬＬＢ路が設けられる。
全般に、図３ａのＨＬＬＢアーキテクチャは、図２ａのサーキュレータ１及び２がそれぞれカプラ(カプラ５及び６)で置き換えられていることを除き、図２ａのアーキテクチャと同様である。１つの特定の実施形態において、カプラ５及び６には、透過減衰特性が、ポートＡとポートＸの間で１.５ｄＢ(７０％)減衰，ポートＡとポートＹの間で５.２ｄＢ(３０％)減衰，ポートＢとポートＸの間で５.２ｄＢ(３０％)減衰，及びポートＢとポートＹの間で１.５ｄＢ(７０％)減衰の、３０/７０カプラが実装される。したがって、第１のＨＬＬＢ路は、増幅器Ａの出力における信号の総光パワーの小分率(例えば１％または１０％)を第１のＨＬＬＢ路上に結合する、カプラ２を有する。カプラ２によって第１のＨＬＬＢ路上に結合される信号はカプラ６のポートＡに入り、ポートＹを通ってフィルタ２に送られる。フィルタ２及びカプラ６は実効的に、カプラ２の１０％ポートからカプラ４の１％ポートの所望の波長の信号を送るための、２通過帯域フィルタとして動作する。フィルタ２によって反射される波長λ１及びλ２は戻されてカプラ６のポートＹ及びカプラ６のポートＢに送られ、カプラ４によって増幅器Ｂの入力に結合される。図２ａ〜２ｃ及び図３ａ〜３ｃに示される２つのアーキテクチャ及び信号フローの間の共通の属性に関する図２ａ〜２ｃを参照した先の議論はここで同等に適用可能である。
(試験装置１から見て)入線ファイバをモニタする場合、図３ｂを参照すれば、試験装置１からの試験信号波長λ１及びλ２は(説明したばかりの)中継器の第１のＨＬＬＢ路を通って伝搬して入線ファイバを下り、必要であれば適切な補修措置がとられ得るように、入線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が解析のために、カプラ４，増幅器Ｂ及びカプラ３を経由して戻されて試験装置１に供給される。そのような反射レイリー信号は図３ｂにおいて入線ＯＴＤＲ信号と称される。図３ａ〜３ｃに示されるようなカプラ５及び６の使用にともなう追加の一利点は、入線ＯＴＤＲ信号に加えて、ＨＬＬＢ試験信号の供給がかかわることである。さらに詳しくは、図３ｂを参照すれば(一点鎖線で示される)ＨＬＬＢ試験信号はフィルタ２で反射され、カプラ６のポートＹに入る。このＨＬＬＢ信号はカプラ６のポートＡにおける出力であり、カプラ２の１０％ポートに供給され、次いで(先に説明したような)第３のＨＬＬＢ路を介して、試験装置１に戻される。このＨＬＬＢ信号はＨＬＬＢアーキテクチャにともなう問題または潜在問題の診断においてＯＴＤＲ試験信号と同様の態様で用いることができる。(試験装置１から見て)出線ファイバをモニタする場合、図３ｃを参照すれば、λ１及びλ２に等しくないように設定された、試験装置１からの試験信号波長は出線ファイバを下って伝搬し、必要であれば適切な措置がとられ得るように、出線ファイバからの対応する反射レイリー信号波長が解析のために第３のＨＬＬＢ路を経由して戻されて試験装置１に供給される。
図２ａ〜２ｃに関して先述したように、図３ａ〜３ｃの入線ファイバ及び出線ファイバは試験装置１に対して表示される。これらの表示は試験装置２に及び試験装置２から伝搬する信号に対しては反転されることになろう。さらに、信号のフローは試験装置１に対して先に説明したフローと同等であるが、方向が逆になるであろう。
図３ｄ及び３ｅは６スパンを有するシステムの入線ファイバ及び出線ファイバのそれぞれのモニタ結果を総括して示す。スパン１，２及び３は入線ＯＴＤＲ信号を用いてモニタされ、スパン４，５及び６は出線ＯＴＤＲ信号を用いてモニタされる。さらに詳しくは、図３ｄは、本開示の一実施形態にしたがう、(スパン１，２及び３を含む)入線ファイバからの反射レイリー信号の測定値の例及びＨＬＬＢ信号の例を示す。試験信号周波数は、対応する試験装置による、図３ｄに示される、入線ＯＴＤＲ信号及びＨＬＬＢ信号の測定が可能になるように、先に論じたようにフィルタ周波数(フィルタ１及び２)に設定される。この特定の例において、スパン３の測定プロット上に注記されるポイントＡは、反射信号パワーの有意な低下を生じさせる、負分散ファイバ(ＩＤＦ)(〜３０μｍ２)と正分散ファイバ(ＳＬＡ)(〜１００μｍ２)の間のモード不整合を示す。図３ｅは、本開示の一実施形態にしたがう、(スパン４，５及び６を含む)出線ファイバからの反射レイリー信号の測定値の例を示す。この場合、信号周波数は、対応する試験装置による、図３ｅに示される、出線ＯＴＤＲ信号の測定が可能になるように、先に論じたようにフィルタ周波数(フィルタ１及び２)とは別の周波数に設定される。
図４ａは、本開示の別の実施形態にしたがって構成された、図１のシステムに示される中継器のブロック図である。図からわかるように、中継器は、増幅器対(増幅器Ａ及びＢ)、４つの光カプラ(カプラ１，２，３及び４)、及び２つの２波長光フィルタ(フィルタＡ及びＢ)を備える。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの入力に結合するために第１のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅器Ｂの出力を増幅器Ａの入力に結合するために第２のＨＬＬＢ路が設けられる。増幅器Ａの出力を増幅器Ｂの出力に結合するために第３のＨＬＬＢ路が設けられる。
全般に、図４ａのＨＬＬＢアーキテクチャは、図２ａのフィルタ１及び２とサーキュレータ１及び２がそれぞれ２波長光フィルタ(フィルタＡ及びＢ)で置き換えられていることを除いて、図２ａのアーキテクチャと同様である。１つの特定のそのような実施形態において、フィルタＡ及びＢのそれぞれには、カスケード接続された２つの３ポート薄膜ＤＷＤＭフィルタ(フィルタλ１及びフィルタλ２)が実装されるが、本開示に照らせば数多くの同等のフィルタ構成が明らかであろう。フィルタＡ及びフィルタＢのそれぞれを通る信号のフローの詳細が図４ｂに示される。図からわかるように、(フィルタＢに対しては)カプラ２の１０％ポートから、また(フィルタＡに対しては)カプラ３の１０％ポートから、集積された信号がフィルタλ１の入力に供給される。この集積信号は、λ１及びλ２を含む、多くの波長を有することができる。フィルタλ１のEXPポートはλ１を除く全ての信号を通すヌルフィルタである。フィルタλ１のDROPポートはλ１だけを通す信号波長フィルタである。したがって、フィルタλ２のADDポートはλ２を含む(がλ１は含まない)複数の波長を受け取り、フィルタλ２のEXPポートはλ１だけを受け取る。フィルタλ２の出力はλ１及びλ２である。伝送方向を反転させ、よって信号波長をDROPポートから引き抜き、複数の波長の信号の残りをEXPポートから送ることもできることに注意されたい。図４ａ〜４ｄに示されるように、２つの３ポートフィルタをカスケード接続することにより２通過帯域光フィルタが実現される。図２ａ〜２ｃ及び図４ａ〜４ｄに示される２つのアーキテクチャ及び信号のフローの間の共通する属性に関する図２ａ〜２ｃを参照した先の議論はここで同等に適用可能である。
先の説明で論じたように、増幅器Ａ及びＢは従来技術で実施することができ、１つの特定の実施形態において、増幅器Ａ及びＢには、１つないしさらに多くの、エルビウムドープファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)またはその他の希土類ドープファイバ増幅器、ラマン増幅器または半導体光増幅器を実装することができる。さらに、本開示に照らして理解されるであろうように、本開示の実施形態は単段中継器にも２段中継器にも用いることができる。例えば、図５は、本開示の一実施形態にしたがって構成された、２段中継器のブロック図を示す。図からわかるように、この２段構成例は図３ａに示されるアーキテクチャと同様であるが、中継器の初段を構成する、増幅器Ａ１及びＢ１をさらに備えている。第２段には増幅器Ａ２及びＢ２がそれぞれ設けられる。図５に示される、カプラ２と４の間、及びカプラ３と１の間の選択性結合及び／またはフィルタリングは、図２ａ及び４ａに示されるような、任意の数のコンポーネント及び本明細書に説明されるようなアーキテクチャで実施できることに注意されたい。
単純にするために、様々な図面に示される増幅器(例えば、Ａ，Ｂ，Ａ１，Ａ２，Ｂ１及びＢ２)は抽象化されている。実際には、理解されるであろうように、増幅段は、例えばエルビウムドープファイバ及びレーザポンプ構成を用いて一般に行われるように、実装することができる。さらに、２段構成を参照すれば、雑音フィルタリング(例えばＡＳＥフィルタ)、アイソレータ、及び利得平坦化フィルタのような、増幅段に動作可能な態様で結合されるその他のコンポーネントは図示されていないが、一般に行われるように実装することができる。さらに、一方のファイバから他方のファイバに信号を結合する、第１，第２及び第３のＨＬＬＢ路に関して、増幅器の「出力」は一般に単段実施形態については増幅器自体の出力を指し、２段実施形態については第２段増幅器の出力を指すことに注意されたい。同様に、増幅器の「入力」は一般に単段実施形態については増幅器自体の入力を指し、２段実施形態については初段増幅器の出力を指す。
すなわち、本明細書に与えられる議論にしたがい、本開示の一実施形態は光通信システム用中継器を提供する。中継器は、光信号を増幅するための、入力及び出力を有する第１の増幅器、及び光信号を増幅するための、入力及び出力を有する第２の増幅器を備える。これらの第１及び第２の増幅器はそれぞれ、例えば単段増幅器または２段増幅器として構成することができる。第１の増幅器の出力を第２の増幅器の入力に結合するための第１の高減衰ループバック(ＨＬＬＢ)路、第２の増幅器の出力を第１の増幅器の入力に結合するための第２のＨＬＬＢ路及び第１の増幅器の出力を第２の増幅器の出力に結合するための第３のＨＬＬＢ路が設けられる。１つのそのような場合において、中継器は、長さが９０ｋｍをこえるスパンに付帯し、双方向通信が可能であり、印加される試験信号に対応する両通信方向からの反射信号に基づいてスパン全体をモニタすることができる。１つのそのような場合において、試験信号及び試験信号に対応する反射信号は光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)信号である。別の特定の場合において、中継器は与えられた通信方向に対する入線ファイバと出線ファイバを動作可能な態様で結合することができる。第１のＨＬＬＢ路及び第２のＨＬＬＢ路のそれぞれは、所望の波長の信号だけを送るための選択性フィルタ、出線ファイバからの信号の総光パワーのいくらかの分率を選択性フィルタの入力に結合するための第１の光カプラ、及び選択性フィルタによって送られる信号のいくらかの分率を入線ファイバに結合するための第２の光カプラを有する。１つのそのような場合において、選択性フィルタによって送られない信号の少なくとも一部が第１の光カプラによって第３のＨＬＬＢ路に結合される。ここで、第１の光カプラによって第３のＨＬＬＢ路に結合された信号の少なくとも一部を、第２の増幅器の出力に結合させることができる。選択性フィルタは、ブラッグ格子フィルタに動作可能な態様で結合されたサーキュレータ、またはブラッグ格子フィルタに動作可能な態様で結合されたカプラ、または２波長光フィルタ(例えばカスケード接続された２つの３ポートＤＷＤＭフィルタ)のような、多くの選択フィルタリング手段を有することができる。別の特定の場合において、第１のＨＬＬＢ路によって送られ得る波長範囲内の印加試験信号に対する入線ファイバ及び出線ファイバに中継器を動作可能な態様で結合することができ、試験信号のいくらかの分率が出線ファイバから第１のＨＬＬＢ路によって入線ファイバに結合され、入線ファイバからの対応する反射信号を入線ファイバを評価するために利用することができる。１つのそのような場合において、第１のＨＬＬＢ路によって出線ファイバから入線ファイバに結合された試験信号の少なくとも一部が第１のＨＬＬＢ路から第３のＨＬＬＢ路に送られてＨＬＬＢ試験信号を与える。別の特定の場合において、第１のＨＬＬＢ路によって送られ得ない波長範囲内の印加試験信号に対する入線ファイバ及び出線ファイバに中継器を動作可能な態様で結合することができ、試験信号に対応する反射信号のいくらかの分率が第３のＨＬＬＢ路によって出線ファイバから入線ファイバに結合され、そのような反射信号の少なくともいくらかの分率を出線ファイバを評価するために利用することができる。そのような機能及びアーキテクチャの数多くの組合せ並びに本明細書の説明とは別の変形及び特徴が、本開示に照らして明らかであろう。
例えば、本開示の別の実施形態は光通信システムを提供する。システムは動作可能な態様で結合されて中継器スパンを与える第１及び第２の中継器を備える。それぞれの中継器は上述したように構成することができる。システムはさらに、第１の中継器に動作可能な態様で結合された第１の線路モニタリング装置及び第２の中継器に動作可能な態様で結合された第２の線路モニタリング装置を備える。第１及び第２の線路モニタリング装置の少なくとも一方から印加される試験信号に対応する反射信号に基づいて、中継器スパン全体をモニタすることができる。１つのそのような場合において、中継器スパンの長さは９０ｋｍをこえ、第１及び第２の線路モニタリング装置の両者から印加される光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)試験信号に対応する反射信号に基づいてスパン全体をモニタすることができる。
本明細書に、若干でも本開示を利用した、実施形態を説明したが、そのような実施形態は限定ではなく例示として述べられている。本開示の精神及び範囲を実質的に逸脱せずになされ得る多くの別の実施形態が当業者には容易に明らかであろう。さらに、本明細書に用いられる語句「結合された」または「動作可能な態様で結合された」は、１つのシステム要素によって伝送される信号が「結合された」１つまたは複数の要素にそれによって伝えられる、いずれかの接続、カプリング、リンク等を指す。そのような「結合された」デバイスは相互に直接に接続されている必要はなく、そのような信号を操作または修飾することができる中間のコンポーネントまたはデバイスで隔てられ得る。

Claims (20)

  1. 光通信システム用中継器において、前記中継器が、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第１の増幅器、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第２の増幅器、
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記入力に結合するための、第１の高減衰ループバック(ＨＬＬＢ)路、
    前記第２の増幅器の前記出力を前記第１の増幅器の前記入力に結合するための、第２のＨＬＬＢ路、及び
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記出力に結合するための、第３のＨＬＬＢ路を備え、
    前記第１のＨＬＬＢ路は、ある波長範囲の少なくとも１つの試験信号を通過させ、且つ、前記波長範囲外の波長は除波するように構成され、
    前記第２のＨＬＬＢ路は、前記波長範囲の試験信号を少なくとも１つ通過させ、且つ、前記前記波長範囲外の波長は除波するように構成され、
    前記第３のＨＬＬＢ路は、前記波長範囲の波長および前記波長範囲外の少なくとも１つの反射された試験信号を含む複数の波長を通過させるよう構成されていることを特徴とする中継器。
  2. 前記中継器が前記光通信システムの内向方向及び外向方向のいずれからのレイリー信号のモニタリングも可能にすることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
  3. 前記中継器が、長さが９０ｋｍをこえるスパンに付帯し、双方向通信を行うことができ、いずれの通信方向からも印加される試験信号に対応する反射信号に基づいて前記スパンの全体をモニタすることができることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
  4. 前記試験信号及び前記試験信号に対応する前記反射信号が光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)信号であることを特徴とする請求項３に記載の中継器。
  5. 前記中継器が、与えられた通信方向に対する入線ファイバ及び出線ファイバに動作可能な態様で結合することができ、前記第１のＨＬＬＢ路及び前記第２のＨＬＬＢ路のそれぞれが、
    所望の波長の信号だけを送るための、選択性フィルタ、
    前記出線ファイバからの信号の総光パワーのいくらかの分率を前記選択性フィルタの入力に結合するための第１の光カプラ、及び
    前記選択性フィルタによって送られた前記信号のいくらかの分率を前記入線ファイバに結合するための第２の光カプラ、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
  6. 前記選択性フィルタによって送られない信号の少なくとも一部が前記第１に光カプラによって前記第３のＨＬＬＢ路に結合されることを特徴とする請求項５に記載の中継器。
  7. 前記第１の光カプラによって前記第３のＨＬＬＢ路に結合された信号の少なくとも一部が前記第２の増幅器の前記出力に結合されることを特徴とする請求項６に記載の中継器。
  8. 前記選択性フィルタが、
    ブラッグ格子フィルタに動作可能な態様で結合されたサーキュレータ、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の中継器。
  9. 前記選択性フィルタが、
    ブラッグ格子フィルタに動作可能な態様で結合されたカプラ、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の中継器。
  10. 前記選択性フィルタが、
    ２波長光フィルタ
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の中継器。
  11. 前記２波長光フィルタがカスケード接続された２つの３ポートＤＷＤＭフィルタを含むことを特徴とする請求項１０に記載の中継器。
  12. 前記第１のＨＬＬＢ路によって送ることができる波長範囲内の印加試験信号に対する入線ファイバ及び出線ファイバに前記中継器を動作可能な態様で結合することができ、前記第１のＨＬＬＢ路によって前記試験信号のいくらかの分率が前記出線ファイバから前記入線ファイバに結合され、前記入線ファイバからの対応する反射信号を、前記入線ファイバを評価するために利用することができることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
  13. 前記第１のＨＬＬＢ路によって前記出線ファイバから前記入線ファイバに結合される前記試験信号の少なくとも一部が前記第１のＨＬＬＢ路から前記第３のＨＬＬＢ路に送られて、ＨＬＬＢ試験信号を与えることを特徴とする請求項１２に記載の中継器。
  14. 前記第１のＨＬＬＢ路によって送ることができない波長範囲内の印加試験信号に対する入線ファイバ及び出線ファイバに前記中継器を動作可能な態様で結合することができ、前記試験信号に対応する反射信号のいくらかの分率が前記第３のＨＬＬＢ路によって前記出線ファイバから前記入線ファイバに結合され、前記結合された反射信号の少なくともいくらかの分率を前記出線ファイバを評価するために利用することができることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
  15. 光通信システム用中継器において、前記中継器が、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第１の増幅器、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第２の増幅器、
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記入力に結合するための、第１の高減衰ループバック(ＨＬＬＢ)路、
    前記第２の増幅器の前記出力を前記第１の増幅器の前記入力に結合するための、第２のＨＬＬＢ路、及び
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記出力に結合するために設けられた、第３のＨＬＬＢ路、
    を備え
    前記第１のＨＬＬＢ路によって送ることができる波長範囲内の第１の印加試験信号に対する入線ファイバ及び出線ファイバに前記中継器を動作可能な態様で結合することができ、前記第１のＨＬＬＢ路によって前記第１の試験信号のいくらかの分率が前記出線ファイバから前記入線ファイバに結合され、前記入線ファイバからの対応する反射信号を、前記入線ファイバを評価するために利用することができ、
    前記第１のＨＬＬＢ路からの前記第１の試験信号の少なくとも一部が前記第１のＨＬＬＢ路から前記第３のＨＬＬＢ路に送られて、ＨＬＬＢ試験信号を与え、
    前記第１のＨＬＬＢ路によって送ることができない波長範囲内の第２の印加試験信号に対応する反射信号のいくらかの分率が前記第３のＨＬＬＢ路によって前記出線ファイバから前記入線ファイバに結合され、前記結合された反射信号の少なくともいくらかの分率を前記出線ファイバを評価するために利用することができる、
    ことを特徴とする中継器。
  16. 前記中継器が、長さが９０ｋｍをこえるスパンに付帯し、双方向通信を行うことができ、いずれの通信方向から印加される試験信号にも対応する反射信号に基づいて前記スパンの全体をモニタすることができることを特徴とする請求項１５に記載の中継器。
  17. 前記第１及び第２の試験信号並びに前記第１及び第２の試験信号に対応する前記反射信号が光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)信号であることを特徴とする請求項１６に記載の中継器。
  18. 前記第１のＨＬＬＢ路及び前記第２のＨＬＬＢ路のそれぞれが、
    所望の波長の信号だけを送るための、選択性フィルタ、
    前記出線ファイバからの信号の総光パワーのいくらかの分率を前記選択性フィルタの入力に結合するための第１の光カプラ、及び
    前記選択性フィルタによって送られた前記信号のいくらかの分率を前記入線ファイバに結合するための第２の光カプラ、
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載の中継器。
  19. 光通信システムにおいて、
    中継器スパンを設けるように動作可能な態様で結合された第１及び第２の中継器、
    を備え、前記第１及び第２の中継器のそれぞれが、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第１の増幅器、
    入力及び出力を有する、光信号を増幅するための、第２の増幅器、
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記入力に結合するための、第１の高減衰ループバック(ＨＬＬＢ)路、
    前記第２の増幅器の前記出力を前記第１の増幅器の前記入力に結合するための、第２のＨＬＬＢ路、及び
    前記第１の増幅器の前記出力を前記第２の増幅器の前記出力に結合するために設けられた、第３のＨＬＬＢ路を備え、
    前記第１のＨＬＬＢ路は、ある波長範囲の少なくとも１つの試験信号を通過させ、且つ、前記波長範囲外の波長は除波するように構成され、
    前記第２のＨＬＬＢ路は、前記波長範囲の試験信号を少なくとも１つ通過させ、且つ、前記前記波長範囲外の波長は除波するように構成され、
    前記第３のＨＬＬＢ路は、前記波長範囲の波長および前記波長範囲外の少なくとも１つの反射された試験信号を含む複数の波長を通過させるよう構成され、
    前記光通信システムが、
    前記第１の中継器に動作可能な態様で結合された第１の線路モニタリング装置、及び
    前記第２の中継器に動作可能な態様で結合された第２の線路モニタリング装置、
    をさらに備え、
    前記第１及び第２の線路モニタリング装置の少なくとも一方から印加される試験信号に対応する反射信号に基づいて前記中継器スパンの全体をモニタできる、
    ことを特徴とするシステム。
  20. 前記中継器スパンの長さが９０ｋｍをこえ、前記第１及び第２の線路モニタリング装置のいずれからも印加される光時間領域後方散乱測定(ＯＴＤＲ)試験信号に対応する反射信号に基づいて前記中継器スパンの全体をモニタできることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
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