JP6038817B2 - 光路の切換え - Google Patents

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Description

本発明は光路切換えに関し、より具体的には、分布ラマン増幅を使用するときに光ファイバを切り替えることに関する。
本明細書では、「光」という用語は、それが光学系において可視光だけでなく可視域外の波長を有する電磁放射も意味するように用いられるという意味で使用する。
光ネットワークでは、装置または動作スパン(operating span)の光ファイバが損傷した場合、その損傷を修復している間に別の経路にトラフィックを変更することが可能である。また、代替的な光送信経路を用いることにより、トラフィックに影響を及ぼすことなくシステム内の装置を更新することが可能である。これが、光ネットワークがメッシュまたはリングのトポロジで設計されることとなった理由の一部である。一部のネットワークでは、セカンダリ光ファイバを、通常の動作条件で使用されるプライマリ光ファイバとともに利用することができる。このセカンダリ光ファイバを、プライマリ光ファイバの保守またはプライマリ光ファイバが損傷したときの修復のような動作に使用することができる。
光ネットワークでは、ラマン増幅器を使用して経路の光信号の減衰を軽減することができる。ラマン増幅器とはラマン利得に基づく光増幅器である。ラマン利得は、誘導ラマン散乱の効果から得られる。通常は1つまたは複数のポンプ・レーザにより提供される共伝播ポンプ光および/または対向伝播ポンプ光を提供することにより、光信号が増幅される。ポンプ光の波長は、一般に、利得媒体としてシリカ光ファイバ中の標準的なCバンド・チャネルを使用したときの信号波長よりも約100ナノメータだけ短い。
光路切替えを使用すると、1つの光装置をプライマリ光ファイバとセカンダリ光ファイバの両方に使用することができる。なぜならば、別々の装置を用いるよりも、これらの光ファイバにおいて同一の装置に対して切り替えることができる方がより効率的だからである。図1は、光ネットワークにおける増幅ノード100の略図である。増幅ノード100は、EDFA(erbium−doped fibre amplifier)のような増幅装置101に接続された光ファイバ110を備える。EDFA(erbium−doped fibre amplifier)は、ラマン増幅器とともに使用することができる。スイッチ105は増幅ノード100外部で光ファイバ110に接続され、プライマリ光ファイバ102とセカンダリ光ファイバ107の間で光路を切り替えるように構成されている。増幅ノード100は、レーザ103、104のような1つまたは複数の光源を含むラマン・ポンプ・ユニット120を備える。レーザ103、104は対向伝播ポンプ光111を光ファイバ110に供給して、プライマリ光ファイバまたはセカンダリ光ファイバを通過する光信号108のラマン利得を誘導する。対向伝播光は光信号108と逆方向に伝播する。
分布ラマン増幅プロセスの最中は、非常に強い光強度が光ファイバ110に直接送信される。スイッチ105が図1の光増幅ノード100外部に配置されているので、これにより、スイッチ105がレーザ103、104からの強い光強度に対処できることが必要である。さらに、スイッチ105は損失を招くので、プライマリ光ファイバまたはセカンダリ光ファイバで利用可能なポンプ強度が減少する。この配置構成はまた、レーザ103、104の脱分極に影響を及ぼし、レーザのDOP(Degree of Polarisation)を増大させ、ラマン増幅プロセスの有効性を低下させる。さらに、この配置構成は、非常に強い光強度が使用される光ファイバ102、107においてまたはその付近で作業している作業員に対してリスクや安全性の問題をもたらす。
これらの問題に対する代替的な解決策は、スイッチを増幅ノード100内部に配置することである。しかし、かかるケースでは、スイッチが依然として高い光強度をサポートする必要があり、利得が大幅に失われることとなるはずである。この配置構成ではまた、レーザに対して脱分極技術が必要となるはずである。当該脱分極技術は実現が困難であり、PM(polarisation maintaining)スイッチを必要としうる。
したがって、プライマリ光ファイバとセカンダリ光ファイバを切り替えることにより生ずる光損失を削減し、レーザのDOP(Degree of Polarisation)を維持することが望ましいはずである。
本発明の1態様によれば、光信号を伝達するプライマリ光ファイバと、当該信号がプライマリ光ファイバから経路変更されたときに当該光信号を伝達するためのセカンダリ光ファイバとを有する、ラマン増幅ノード向けの光源パッケージが提供される。当該光源パッケージは、光信号がプライマリ光ファイバにより伝達されるときに光をプライマリ光ファイバに放射して当該光信号のラマン利得を誘導するように、プライマリ光ファイバに接続された少なくとも1つのプライマリ光源を備える。当該パッケージはさらに、光信号がセカンダリ光ファイバにより伝達されるときに光をセカンダリ光ファイバに放射して当該光信号のラマン利得を誘導するように、セカンダリ光ファイバに接続された少なくとも1つのセカンダリ光源を備える。
当該少なくとも1つのプライマリ光源をプライマリ光ファイバのみに接続してもよく、少なくとも1つのセカンダリ光源をセカンダリ光ファイバのみに接続してもよい。
当該光源パッケージを、光をプライマリ光源またはセカンダリ光源の何れかから放射できるように構成してもよい。当該光源パッケージを、通常動作中は少なくとも1つのプライマリ光源が少なくとも1つのセカンダリ光源と同時に起動されないように構成してもよい。光源を、出力が一方の光源から他方の光源に切り替えられている比較的短時間の間、少なくとも1つのセカンダリ光源が少なくとも1つのプライマリ光源と同時に起動されるように構成してもよい。
プライマリ光源およびセカンダリ光源を、別々のチップもしくはストライプとして、または、同一チップ上の1組のストライプとして構成してもよい。
ラマン増幅ノードが上述の光源パッケージを備えてもよい。当該増幅ノードが、光信号をプライマリ光ファイバからセカンダリ光ファイバへまたはその反対へ経路変更するための光スイッチを備えてもよい。当該スイッチを、プライマリ光源およびセカンダリ光源が導入した光の導入点より上流に配置して、プライマリ光源およびセカンダリ光源が導入した光がスイッチを通過しないようにしてもよい。増幅ノードはさらに、プライマリ光源およびセカンダリ光源ならびにスイッチの動作を制御するように構成された制御装置を備えてもよい。
当該プライマリ光源およびセカンダリ光源がレーザを備えてもよい。
本発明の別の態様によれば、光信号を伝達するためのプライマリ光ファイバを備える光装置が提供される。当該プライマリ光ファイバは、プライマリ・ラマン増幅部を備える。当該光装置はさらに、光信号がプライマリ光ファイバから経路変更されたときに当該光信号を伝達するためのセカンダリ光ファイバを備える。当該セカンダリ光ファイバはセカンダリ・ラマン増幅部を備える。当該装置はさらに、光信号がプライマリ光ファイバにより伝達されるときに光をプライマリ光ファイバに放射して当該光信号のラマン利得を誘導するように、プライマリ光ファイバに接続された少なくとも1つのプライマリ光源を備えたポンプ・ノードを備える。当該ポンプ・ノードはさらに、光信号がセカンダリ光ファイバにより伝達されるときに光をセカンダリ光ファイバに放射して当該光信号のラマン利得を誘導するように、セカンダリ光ファイバに接続された少なくとも1つのセカンダリ光源を備える。
本発明の別の態様によれば、ラマン増幅ノードにおいて、光信号を伝達するプライマリ光ファイバとセカンダリ光ファイバの間で光路を切り替える方法が提供される。当該方法は、プライマリ光ファイバに接続されたプライマリ光源からプライマリ光ファイバに光を放射して当該プライマリ光ファイバ内の光信号のラマン利得を誘導するステップを含む。当該方法はさらに、光信号をセカンダリ光ファイバに経路変更し、セカンダリ光ファイバに接続されたセカンダリ光源からセカンダリ光ファイバに光を放射して、セカンダリ光ファイバ内の光信号のラマン利得を誘導するステップを含む。
当該プライマリ光源を、セカンダリ光源が起動されたときに停止してもよい。当該セカンダリ光源を、出力が一方の光源から他方の光源に切り替えられている比較的短時間の間、プライマリ光源と同時に起動してもよい。
本発明はまた、ラマン増幅ノードの制御装置により実行されたときに、光源パッケージを上述のように振る舞わせるコンピュータ読取可能コードを備えるコンピュータ・プログラムを提供する。
本発明の幾つかの好適な実施形態を、例としてのみ、添付図面を参照して説明する。
増幅ノードの略図である。 2つのプライマリ・レーザと2つのセカンダリ・レーザを有するラマン・ポンプ・ユニットを有する増幅ノードの略図である。 代替的な増幅ノードの略図である。 代替的な増幅ノードの略図である。 光装置の略図である。 光をプライマリ光ファイバおよびセカンダリ光ファイバに放射する際に必要なステップを示す流れ図である。
図2は、2つのプライマリ・レーザ203、212と2つのセカンダリ・レーザ204、213を有するラマン・ポンプ・ユニットを有する増幅ノード200の略図である。ノード200はスイッチ205を備える。スイッチ205は、場合によっては、EDFAまたは他の増幅器201に接続される。当該ノードはまた、プライマリ光ファイバ202およびセカンダリ光ファイバ207を備える。スイッチ205は、プライマリ光ファイバ202およびセカンダリ光ファイバ207の間で光路を切り替えるように構成される。光信号208は、通常、プライマリ光ファイバ202を通る。しかし、保守プロセスまたは修復プロセスがプライマリ光ファイバ202に必要なときは、スイッチ205により、プライマリ光ファイバ202から増幅器202に来た光信号208を、セカンダリ光ファイバ207上を通して増幅器201に渡すことができる。レーザ203、204、212、213は対向伝播光210、211を光ファイバ202、207に供給することができる。プライマリ・レーザ203、212は光210をプライマリ光ファイバ202に導入するように構成され、セカンダリ・レーザ204、213は光をセカンダリ光ファイバ207に導入するように構成される。通常の動作条件(即ち、光信号208がプライマリ光ファイバ202を通じて送信されるとき)においては、プライマリ・レーザ203、212を起動して光をプライマリ光ファイバ202に導入する。何らかの保守プロセスまたは修復プロセスが必要で信号208がセカンダリ光ファイバ207を通じて送信されているとき、プライマリ・レーザ203、212を停止し、セカンダリ・レーザ204、213を起動して光をセカンダリ光ファイバ207に導入する。レーザの動作を、制御装置(図2では図示せず)により制御してもよい。スイッチ205は、レーザ203、204、213、214により光ファイバ202、207に導入された高強度の光がスイッチ205を通らないように、レーザの下流(光208の伝達方向)に配置される。このことは、導入されたポンプ光210、211の観点からは上流であるとも考えることができる。
プライマリ光ファイバ202およびセカンダリ光ファイバ207に対して別々のレーザを提供しているので、図1のケースのようにスイッチを増幅器システム200の外部に設ける必要はない。図2の配置構成は、図1の配置構成で存在した高い光強度の損失やDOPの劣化がないので有利である。しかし、4つのレーザ203、204、212、213を利用するので、この配置構成では余分な物理的空間が必要でありコストがかかる可能性がある。
図2の配置構成では、対向伝播光210、211を供給する4つのレーザ203、204、212、213を利用していることに留意されたい。しかし、共伝播光または対向伝播光を光ファイバ202、207に供給する任意数のレーザを使用することも可能であることは理解される(共ポンプ光は、光信号208が光ファイバ202、207を通るのと同じ方向に伝播する光である)。
図3は、ラマン・ポンプ・ユニット320を取り込んだ代替的な増幅ノード300の略図である。図3の配置構成の多数の特徴は、図2の配置構成と同様な特徴、即ち、増幅装置301、プライマリ光ファイバ302およびセカンダリ光ファイバ307、ならびに光ファイバ302、307の間のスイッチ305を有する。しかし、レーザはこの配置構成とは異にして構成されている。増幅ノード300は、2つのレーザ・パッケージ315および316を備える。各レーザ・パッケージ315、316は、レーザ・パッケージ315、316に統合されたプライマリ・レーザ303、312およびセカンダリ・レーザ304、313を備える。基本的に、2つのレーザ「ストライプ」がレーザ・パッケージに組み込まれている。レーザ・チップを含むレーザ、光連結器、熱管理、およびパッケージから成る設計が、この具体的な応用例を最も良くサポートする多様な変形である。例示的な実施形態では、単一の業界標準14ピンのバタフライ・パッケージから出る2つの独立な光ファイバにより、単一のTEC(thermo electric coupler)接続のサブマウントに2つの独立な14XXレーザ・ストライプを組み込む。
図3では、レーザ303、304、312、313は対向伝播光310、311を光ファイバ302、307に導入するように構成される。両方のレーザ・パッケージ315、316のプライマリ・レーザ303、312は光310をプライマリ光ファイバ302に導入するように構成される。両方のレーザ・パッケージ315、316のセカンダリ・レーザ304、313は、光311をセカンダリ光ファイバ307に導入するように構成される。
図3の増幅ノード300はまた、レーザ・パッケージ315、316およびスイッチ305に動作可能に接続された制御装置350を備える。制御装置350は、レーザおよびスイッチ305の動作を制御する。制御装置350は、通常動作中の任意の1時点で各レーザ・パッケージ315、316のレーザのうち1つのみが確実に起動されるようにし、どのようにレーザが切り替えられるかを制御する。例えば、プライマリ光ファイバが使用中のときは、両方のレーザ・パッケージ315、316のプライマリ・レーザ303、312が制御装置350によって起動される。保守プロセスまたは修復プロセスがプライマリ光ファイバ302に必要なときは、制御装置300はスイッチ305を操作してセカンダリ光ファイバ307を通る光路を選択する。制御装置350はまた、両方のレーザ・パッケージ315、316のセカンダリ・レーザ304、313を起動し、プライマリ・レーザ303、312を停止する。
図3のレーザ・パッケージ315、316はまた、レーザ・チップの温度を制御するためのTEC355を備えてもよい。ラマン・ポンプ・ユニット320内に任意数のレーザ・パッケージが存在でき、ラマン・ポンプ・ユニット320内で各パッケージが少なくとも1つのプライマリ・レーザ・チップおよび少なくとも1つのセカンダリ・レーザ・チップを有しうることは理解される。また、任意数の光ファイバが増幅ノード300内に存在でき、レーザが必要に応じて光をこれらの光ファイバのうち何れかに導入できることは理解される。
図3の配置構成は、パッケージのサイズが図2の配置構成で用いた個々のレーザより非常に小さいので有利である。2つのレーザ・チップを有するレーザ・パッケージを、「デュアル・チップ・ポンプ」と呼ぶことができる。このデュアル・チップ・ポンプの使用は従来のデュアル・チップ・ポンプとは異なる。なぜならば、通常使用中の任意の1時点で1つのレーザ・チップのみを起動すればよいからである。その結果、レーザ・パッケージ内のTEC355は、レーザ・パッケージ内の両方のレーザ・チップの温度を同時に制御するのではなく、任意の1時点で1つのレーザ・チップのみの温度を制御すればよい。さらに、(図1のケースのように)光スイッチを増幅ノード外部で使用するときよりも、切換え時間を大幅に高速化することができる。
図4は代替的な増幅ノード400の略図である。図4の配置構成の多数の特徴は、図3の配置構成と同様な特徴、即ち、ラマン・ポンプ・ユニット420、増幅装置401、プライマリ光ファイバ402およびセカンダリ光ファイバ407、プライマリ光ファイバ402およびセカンダリ光ファイバ407の間のスイッチ405、レーザ・パッケージ415、416および各レーザ・パッケージ415、416内の2つのレーザ・チップ403、404、412、413を有する。しかし、各レーザ・パッケージ415、416のレーザ403、404、413、416は共伝播光410、411を光ファイバ402、407に導入するように構成されている。共伝播光410、411は、光ファイバ402、407を通る光信号408と同じ方向に伝播する。当該配置構成は、図3の配置構成を参照して論じたのと同じ利点を提供する。
図5は光装置500の略図であり、どのように図4のポンプ・ユニットが実際にラマン増幅器とインタフェースするかを示す。当該光装置は、プライマリ・ラマン増幅部550を含むプライマリ光ファイバ502と、セカンダリ・ラマン増幅部551を含む光ファイバ507とを備える。当該装置500はまた、ラマン増幅ノード560を備える。図5の増幅ノード560の多数の特徴は、図4の増幅ノード400と同じ、即ち、ラマン・ポンプ・ユニット520、増幅装置501、プライマリ光ファイバ502およびセカンダリ光ファイバ507の間のスイッチ505、レーザ・パッケージ515、516および各レーザ・パッケージ515、516内の2つの共伝播レーザ・チップ503、504、512、513である。当該配置構成は、図3または図4の配置構成を参照して論じたのと同じ利点を提供する。
図6は、図3または図4の配置構成においてプライマリ光ファイバおよびセカンダリ光ファイバの間で光路を切り替える際に必要なステップの例を示す流れ図である。
600:プライマリ光ファイバが光信号を伝達し、プライマリ・レーザが光をプライマリ光ファイバに放射する。
601:障害がプライマリ光ファイバにおいて発生し、または、プライマリ光ファイバの保守を実行するという決定がなされる。
602:スイッチが、光信号をプライマリ光ファイバからセカンダリ光ファイバに経路変更する。
603:制御装置が、プライマリ・レーザを停止し、セカンダリ・レーザを起動して光をセカンダリ光ファイバに放射する。
当該プロセスの最中に短時間、プライマリ・レーザを停止する前にセカンダリ・レーザを起動することも可能であることに留意されたい。これにより、光ファイバに沿ってラマン利得がより長く維持されるが、熱管理には慎重な注意が必要であるかもしれない。
以上の説明は、レーザの下流(光信号の伝達方向)にスイッチを有する配置構成に関することに留意されたい。しかし、ラマン増幅ノードがスイッチを有さなくともよいことは理解される。スイッチを(増幅ノード内ではなく)光ネットワーク内に配置して光信号を光ファイバの間で経路変更することも可能である。かかるケースでは、当該増幅ノードは単純にプライマリ光ファイバおよびセカンダリ光ファイバを備え、ラマン・ポンプ・ユニットのプライマリ・レーザまたはセカンダリ・レーザを必要に応じて起動して光をプライマリ光ファイバまたはセカンダリ光ファイバに導入する。
上述のように本発明を好適な諸実施形態の観点から説明したが、これらの諸実施形態は例示的なものにすぎず特許請求の範囲はこれらの諸実施形態には限定されないことは理解される。当業者は本開示を考慮して修正および代替を行うことができる。これらの修正および代替は、添付の特許請求の範囲に入ることが予定されている。本明細書で開示および説明した各特徴を、単体で、または、本明細書で開示または説明した他の任意の特徴と任意に適切に組み合わせて、本発明に組み込んでもよい。
100 増幅ノード
101 増幅装置
102 プライマリ光ファイバ
103 レーザ
104 レーザ
105 スイッチ
107 セカンダリ光ファイバ
108 光信号
110 光ファイバ
111 対向伝播ポンプ光

Claims (10)

  1. ラマン増幅ノードにおいて、
    光信号を伝達するためのプライマリ光ファイバと、
    前記光信号が前記プライマリ光ファイバから経路変更されたときに、前記光信号を伝達するためのセカンダリ光ファイバと、
    ポンプ光源パッケージとを備えていて、前記ポンプ光源パッケージは、
    前記光信号が前記プライマリ光ファイバによって伝達されるときに、伝達される光信号のラマン利得を誘導するためのポンプ光を、前記プライマリ光ファイバに導入するための少なくとも1つのプライマリ光源と、
    前記光信号が前記セカンダリ光ファイバによって伝達されるときに、伝達される光信号のラマン利得を誘導するためのポンプ光を、前記セカンダリ光ファイバに導入するための少なくとも1つのセカンダリ光源とを有していて、
    更に、前記プライマリ光ファイバと前記セカンダリ光ファイバとの間で選択するための光スイッチを備えていて、前記光スイッチは、前記プライマリ光源および前記セカンダリ光源により導入されるポンプ光が前記光スイッチを通過しないように、前記プライマリ光源および前記セカンダリ光源により導入されるポンプ光の導入点の上流に配置されている
    ことを特徴とするラマン増幅ノード。
  2. 更に、増幅装置を備えていて、前記光スイッチは、前記増幅装置の入力または出力における光信号を経路変更するように構成されていて、最初に前記プライマリ光ファイバから来た光信号を前記セカンダリ光ファイバに経路変更するか、または、最初に前記セカンダリ光ファイバから来た光信号を前記プライマリ光ファイバに経路変更する
    ことを特徴とする請求項に記載のラマン増幅ノード。
  3. 追加のプライマリ光源およびセカンダリ光源をさらに備える、請求項またはに記載のラマン増幅ノード。
  4. 前記プライマリ光源および前記セカンダリ光源ならびに前記スイッチの動作を制御するように構成された制御装置をさらに備える、請求項乃至の何れかに記載のラマン増幅ノード。
  5. プライマリ・ラマン増幅部を備える、光信号を伝達するためのプライマリ光ファイバと、
    セカンダリ・ラマン増幅部を備える、前記信号が前記プライマリ光ファイバから経路変更されたときに前記光信号を伝達するためのセカンダリ光ファイバと、
    前記光信号が前記プライマリ光ファイバによって伝達されるときは、ポンプ光を前記プライマリ光ファイバに放射して前記光信号のラマン利得を誘導するための、前記プライマリ光ファイバに接続された少なくとも1つのプライマリ光源と、
    前記光信号が前記セカンダリ光ファイバによって伝達されるときは、ポンプ光を前記セカンダリ光ファイバに放射して前記光信号のラマン利得を誘導するための、前記セカンダリ光ファイバに接続された少なくとも1つのセカンダリ光源と、
    を備える、ポンプ・ノードと、
    前記プライマリ光ファイバと前記セカンダリ光ファイバとの間で選択するための光スイッチとを備えていて、前記光スイッチは、前記プライマリ光源および前記セカンダリ光源からのポンプ光が前記光スイッチを通過しないように、前記ポンプ・ノードの導入点の上流に配置されている
    ことを特徴とする光装置。
  6. ラマン増幅ノードにおいて、光信号を伝達するプライマリ光ファイバとセカンダリ光ファイバの間で光路を切り替える方法であって、
    前記プライマリ光ファイバに接続したプライマリ光源から前記プライマリ光ファイバにポンプ光を放射して前記プライマリ光ファイバ内の前記光信号のラマン利得を誘導するステップと、
    前記ポンプ光が前記プライマリ光ファイバに接続されている位置の上流の位置で前記プライマリ光ファイバと前記セカンダリ光ファイバの間で前記光信号を切り替えることによって、前記光信号を前記セカンダリ光ファイバに経路変更するステップと、
    前記セカンダリ光ファイバに接続したセカンダリ光源から前記セカンダリ光ファイバにポンプ光を放射して前記セカンダリ光ファイバ内の前記光信号のラマン利得を誘導するステップと
    を含む、方法。
  7. 前記セカンダリ光源が起動されるとき前記プライマリ光源は停止される、請求項に記載の方法。
  8. 出力が一方の光源から他方の光源に切り替えられている時間の間、前記セカンダリ光源は前記プライマリ光源と同時に起動される、請求項に記載の方法。
  9. ラマン増幅ノードの制御装置により実行されたとき、光源パッケージに請求項に記載の方法を実施させるコンピュータ読取可能コードを備える、コンピュータ・プログラム。
  10. 請求項9に記載のコンピュータ・プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能媒体。
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