JP6562149B2 - 光伝送システム、波長選択スイッチの制御装置、及び挿入損失補正方法 - Google Patents

Description

本発明は光伝送システムに関し、更に詳しくは、波長選択スイッチを含む光伝送システムに関する。また、本発明は、波長選択スイッチの制御装置及び波長選択スイッチにおける挿入損失補正方法に関する。

近年、大容量のデータ通信を実現する通信方式として、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信が知られている。波長分割多重通信では、波長が異なる複数の光信号が多重化されて伝送される。波長分割多重通信は、光海底ケーブルシステムなどの長距離光伝送システムにも用いられている。

光海底ケーブルシステムなどの長距離光伝送システムにおいて全伝送帯域にわたって均一な伝送特性を得るためには伝送路内に配置される装置及びその構成要素が持つ挿入損失の波長依存性の管理が重要である。昨今、ネットワークのパス経路を動的に変更が可能なＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）機能が、光海底ケーブルシステムにも適用されつつある。ＲＯＡＤＭ機能を実現する光デバイスとして、波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch）が知られている。

波長選択スイッチに関し、特許文献１は、波長選択スイッチが光チャンネルモニタ（ＯＣＭ：Optical Channel Monitor）と共に使用される光伝送装置を開示する。特許文献１において、光チャンネルモニタは、波長分離部と強度検出部とを有する。波長分離部は、特定の波長の光信号を透過させる波長可変フィルタを有し、光信号を波長ごとに分離する。強度検出部は、受光素子を有し、波長分離部が分離した光信号を受光して光信号の光強度を波長ごとに検出する。特許文献１に記載の光伝送装置は、光チャンネルモニタを用いて波長ごとに検出された強度が目標値となるように、波長選択スイッチにおける波長ごとの減衰量を制御する。

特開２０１２−２２２７４７号公報

ここで、波長選択スイッチの挿入損失特性は波長依存性を有している。波長選択スイッチの出力側でフラットな挿入損失を得るため、或いは、出力側で所望のプロファイルを有する挿入損失を得るためには、単一波長帯域ごとに設定可能な追加挿入損失を調整することが一般的である。また、波長選択スイッチの挿入損失の波長特性は、波長選択スイッチが設置された場所の環境温度に依存して変化する。波長選択スイッチ単体、又は波長選択スイッチが組み込まれた装置に対し、各温度での波長損失の波長依存性を取得し、それらをまとめた温度対挿入損失波長依存性テーブルを参照することで、実際の環境温度に応じて挿入損失を動的に補正することが知られている。

しかしながら、いかなる環境温度においても精度の高い挿入損失の均一性を保つためには、或いは所望のプロファイルを維持するためには、温度対挿入損失波長依存性テーブルの温度分解能（取得温度の間隔）を高く（細かく）しなければならない。波長選択スイッチの波長依存性は個体差があり、全ての波長選択スイッチ又は波長選択スイッチが組み込まれた装置に対して上記テーブルを作成することは、その情報を格納する記憶装置の規模拡大につながる。さらには、出荷前に取得した上記テーブルでは、経年劣化などに起因する変動は補正することができない。

特許文献１に記載の光伝送装置は、主信号のレベルに着目し、主信号の強度が目標値となるように、波長選択スイッチにおける波長ごとの減衰量を制御する。この場合、波長選択スイッチの入力端において主信号の波長ごとの強度プロファイルが変わっても、波長選択スイッチの出力端では一定の強度プロファイルで主信号が出力されることになる。これは、主信号を出力する送信機において出力を変えても、波長選択スイッチの出力端では光強度が変わらないことを意味する。光海底ケーブルシステムでは、波長ごとの主信号強度は、受信端での波長ごとのＯＳＮＲ（optical signal-to-noise ratio）がフラットになるように、各送信機において調整される。特許文献１では、波長選択スイッチの出力端において一定の強度プロファイルで主信号が出力されるため、特許文献１に記載の光伝送装置は海底ケーブルシステムには適用できない。

本発明は、上記事情に鑑み、波長選択スイッチの挿入損失特性の波長依存性、環境温度依存性、及び経年変化を波長選択スイッチの稼働中に補正することが可能な光伝送システム、波長選択スイッチの制御装置、及び挿入損失補正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、波長選択スイッチと、ダミー信号光を発生する光源と、複数の波長の光信号が多重化された主信号と前記ダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して前記波長選択スイッチに入力する合波器と、前記波長選択スイッチの出力光の各波長の光の強度を取得する光強度モニタと、前記主信号に対する前記ダミー信号光の挿入、及び該挿入の解除を制御する光源制御部と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記光強度モニタが取得した第１の光強度と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記光強度モニタが取得した第２の光強度との差分を計算する差分計算部と、前記差分計算部の計算結果に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算する挿入損失計算部と、前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失制御部とを備える光伝送システムを提供する。

本発明は、また、ダミー信号光発生する光源と、複数の波長の光信号が重畳された主信号と前記ダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して波長選択スイッチに入力する合波器と、前記波長選択スイッチの出力光の各波長の光の強度を取得する光強度モニタと、前記主信号に対する前記ダミー信号光の挿入、及び該挿入の解除を制御する光源制御部と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記光強度モニタが取得した第１の光強度と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記光強度モニタが取得した第２の光強度との差分を計算する差分計算部と、前記差分計算部の計算結果に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算する挿入損失計算部と、前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失制御部とを備える波長選択スイッチの制御装置を提供する。

本発明は、複数の波長の光信号が重畳された主信号と前記ダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して波長選択スイッチに入力し、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記波長選択スイッチの出力光の各波長の第１の光強度を取得し、前記主信号を波長選択スイッチに入力し、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記波長選択スイッチの出力光の各波長の第２の光強度を取得し、前記第１の光強度と前記第２の光強度との差分を計算し、前記差分に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算し、前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失補正方法を提供する。

本発明の光伝送システム、波長選択スイッチの制御装置、及び挿入損失補正方法は、波長選択スイッチの挿入損失特性の波長依存性、環境温度依存性、及び経年変化を波長選択スイッチの稼働中に補正することができる。

本発明の光伝送システムを示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る光伝送システムを示すブロック図。 波長選択スイッチを通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 波長選択スイッチを通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 波長選択スイッチを通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 波長選択スイッチを通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 波長選択スイッチを通過したＡＳＥ光が挿入された主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 波長選択スイッチを通過したＡＳＥ光が挿入された主信号の光スペクトラム及び光強度を示す図。 主信号に挿入されるＡＳＥ光の光スペクトラムを示すグラフ。 波長選択スイッチの挿入損失の波長依存性を示すグラフ。 波長選択スイッチを通過したＡＳＥ光の光スペクトラムを示すグラフ。 光伝送システムにおける挿入損失補正の手順を示すフローチャート。 波長選択スイッチの出力光の強度の測定の手順を示すフローチャート。 変形例に係る光伝送システムを示すブロック図。 制御部の構成例を示すブロック図。

本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の概要を説明する。図１は、本発明の光伝送システムを示す。本発明の光伝送システム１０は、波長選択スイッチ１１、光源１２、合波器１３、光強度モニタ１４、差分計算部１５、挿入損失計算部１６、挿入損失制御部１７、及び光源制御部１８を備える。光源１２、合波器１３、光強度モニタ１４、差分計算部１５、挿入損失計算部１６、挿入損失制御部１７、及び光源制御部１８は、波長選択スイッチ１１の制御装置に相当する。

波長選択スイッチ１１には、複数の波長の光信号が多重化されたＷＤＭ（wavelength division multiplexing）信号（主信号）が入力される。光源１２は、ダミー信号光を発生する。合波器１３は、主信号とダミー信号光とを合波し、主信号にダミー信号光を挿入して波長選択スイッチ１１に入力する。

光強度モニタ１４は、波長選択スイッチ１１の出力光の各波長の光の強度を取得する。光強度モニタ１４は、波長選択スイッチ１１が複数の光出力ポートを有する場合は、複数の光出力ポートのそれぞれに対応して配置されていてもよい。光源制御部１８は、主信号に対するダミー信号光の挿入及びその解除を制御する。差分計算部１５は、主信号にダミー信号光が挿入された状態で光強度モニタ１４が取得した各波長の第１の光強度と、主信号にダミー信号光が挿入されていない状態で光強度モニタ１４が取得した各波長の第２の光強度との差分を計算する。挿入損失計算部１６は、差分計算部１５の計算結果に基づいて、波長選択スイッチにおける各波長の挿入損失を計算する。挿入損失制御部１７は、計算された各波長の挿入損失に基づいて、波長選択スイッチ１１における挿入損失（追加挿入損失）を波長ごとに制御する。

本発明の光伝送システムでは、光強度モニタ１４は、合波器１３でダミー信号光が挿入された主信号の各波長の第１の光強度と、ダミー信号光が挿入されていない主信号の各波長の第２の光強度とを、波長選択スイッチ１１の出力側で取得する。第１の光強度と第２の光強度との差分を計算することで、波長選択スイッチ１１を通過した後のダミー信号光の各波長の光強度を計算することができる。合波器１３において合波されるダミー信号光の光スペクトルが既知であれば、波長選択スイッチ１１を通過した後のダミー信号光の各波長の光強度に基づいて、波長選択スイッチ１１における各波長の挿入損失を推定することができる。

一般に、波長選択スイッチ１１の挿入損失特性は波長依存性を有している。また、その波長依存性は環境温度に依存して変化する。さらに、波長依存性は、経年劣化などに起因して、時間が経過するに連れて変化することがある。本発明では、ダミー信号光を用いて波長選択スイッチ１１における各波長の挿入損失を推定する。その推定結果に基づいて波長選択スイッチ１１の挿入損失を制御することで、波長選択スイッチ１１の挿入損失特性の波長依存性、環境温度依存性、及び経年変化を、波長選択スイッチ１１の稼働中に補正することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る光伝送システムを示す。光伝送システム１００は、波長選択スイッチ１０１、ＡＳＥ発生器１０２、光合波器１０３、光分岐器１０４−１、１０４−２、光波長可変フィルタ１０５−１、１０５−２、光強度検出器１０６−１、１０６−２、及び制御部１１０を有する。光伝送システム１００は、波長分割多重通信システムの一部を構成する。光伝送システム１００は、例えば光海底ケーブルシステムに用いられる。

波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）１０１は、入力したＷＤＭ信号（主信号）を波長ごとに異なる光出力ポートに接続する波長合分波機能を有し、波長と光出力ポートの組み合わせを変更することが可能に構成された光スイッチである。波長選択スイッチ１０１は、例えば１つの光入力ポートと、複数の光出力ポートとを有している。なお、図２では、波長選択スイッチ１０１は光出力ポートを２つ有しているが、光出力ポートの数は特に限定されず、波長選択スイッチ１０１は、３以上の光出力ポートを有していてもよいし、光出力ポートを１つ有していてもよい。

波長選択スイッチ１０１の入力部の前段には、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）発生器１０２と光合波器１０３とが配置される。ＡＳＥ発生器１０２は、ＡＳＥ光源であり、ＡＳＥ光（ダミー信号光）を発生する。ＡＳＥ発生器１０２には、例えば光が入力されない状態のエルビウムドープ光ファイバ増幅器（erbium doped fiber amplifier: EDFA）などの光増幅器が用いられる。ＡＳＥ発生器１０２は、図１の光源１２に対応する。

光合波器１０３は、波長選択スイッチ１０１に入力される主信号とＡＳＥ光とを合波する。別の言い方をすると、光合波器１０３は、主信号に対してＡＳＥ光を挿入する。光合波器１０３は、図１の合波器１３に対応する。ＡＳＥ発生器１０２が発生するＡＳＥ光（ＡＳＥ信号）の波長帯域は、主信号の波長帯域と同じか、或いはその波長帯域よりも広いことが望ましい。なお、本実施形態において、主信号に挿入される光（ダミー信号光）はその光スペクトルが既知であればよく、ＡＳＥ光には限定されない。すなわち、ダミー信号光の光源はＡＳＥ発生器１０２には限定されない。

波長選択スイッチ１０１の出力側には、各光出力ポートに対応して、光分岐器１０４−１及び１０４−２がそれぞれ配置される。光分岐器１０４−１及び１０４−２は、それぞれ、所定の分岐比で波長選択スイッチ１０１が出力する光信号を分岐する。一方の光出力ポート（第１の光出力ポート）に対応した光分岐器１０４−１の後段には、光波長可変フィルタ１０５−１と光強度検出器１０６−１とが配置される。光波長可変フィルタ１０５−１は、透過する光の中心波長が変更可能に構成された光バンドパスフィルタである。光強度検出器１０６−１は、光波長可変フィルタ１０５−１を透過した光の強度を検出する。

他方の光出力ポート（第２の光出力ポート）に対応した光分岐器１０４−２の後段には、光波長可変フィルタ１０５−２と光強度検出器１０６−２とが配置される。光波長可変フィルタ１０５−２は、透過する光の中心波長が変更可能に構成された光バンドパスフィルタである。光強度検出器１０６−２は、光波長可変フィルタ１０５−２を透過した光の強度を検出する。光強度検出器１０６−１及び１０６−２には、例えばＰＤ（photo detector）が用いられる。光波長可変フィルタ１０５−１及び１０５−２と光強度検出器１０６−１及び１０６−２とは、それぞれ図１の光強度モニタ１４に対応する。

なお、波長選択スイッチ１０１が３以上の光出力ポートを有する場合、光伝送システム１００は、波長選択スイッチの各光出力ポートに対応して、光分岐器１０４、光波長可変フィルタ１０５、及び光強度検出器１０６の組を有していてもよい。光出力ポートごとに光分岐器１０４、光波長可変フィルタ１０５、及び光強度検出器１０６の組を設けることに代えて、１組の光波長可変フィルタ１０５及び光強度検出器１０６と、波長選択スイッチ１０１の複数の光出力ポートから出力される光を選択的に光波長可変フィルタ１０５に入力する光スイッチとを用い、測定対象の光出力ポートを選択することとしてもよい。

ここで、ＡＳＥ光は、主信号の受信に影響を与えない強度で主信号に合波されことが望ましい。例えば、ＡＳＥ発生器１０２から出力されるＡＳＥ光のパワーは、トラフィックに影響をおよぼさない値にあらかじめ設定されている。あるいは、ＡＳＥ発生器１０２の後段に光可変減衰器を配置し、その光可変減衰器を用いて光合波器１０３で合波されるＡＳＥ光のパワーを調整してもよい。具体的には、ＡＳＥ光が合波された主信号のＢＥＲ（bit error rate）をモニタしながら、光可変減衰器の減衰量を徐々に増加させることで、ＡＳＥ光のパワーを調整してもよい。これに代えて、光可変減衰器の減衰量を徐々に増加させて、光強度検出器１０６−１又は１０６−２がＡＳＥ光の挿入前後の強度変化を検出できる最小限のパワーにＡＳＥ光のパワーを調整してもよい。

制御部１１０は、各部の制御、及び検出信号に対する演算などを行う。制御部１１０が実施する制御は、ＡＳＥ発生器１０２の制御と、波長選択スイッチ１０１における波長ごとの挿入損失（追加挿入損失）の制御とを含む。制御部１１０は、主信号に対するＡＳＥ光の挿入及びその解除を制御する。制御部１１０は、例えばＡＳＥ発生器１０２に光出力のＯＮ／ＯＦＦを指示することで、ＡＳＥ光の挿入及びその解除を制御する。あるいは、ＡＳＥ発生器１０２と光合波器１０３との間に光シャッタが配置されている場合、制御部１１０はその光シャッタの透過／遮断を制御することで、ＡＳＥ光の挿入及びその解除を制御してもよい。

光強度検出器１０６−１及び１０６−２は、波長選択スイッチ１０１にＡＳＥ光が挿入された主信号が入力される状態と、ＡＥＳ光が挿入されていない主信号が入力される状態とで、光強度の検出を行う。制御部１１０は、光強度検出器１０６−１及び１０６−２から、主信号にＡＳＥ光が挿入された状態で検出された第１の光強度を取得する。また、制御部１１０は、光強度検出器１０６−１及び１０６−２から、主信号にＡＳＥ光が挿入されていない状態で検出された第２の光強度を取得する。制御部１１０は、第１の光強度及び第２の光強度を取得するとき、光強度検出器１０６−１及び１０６−２において波長ごとに光強度が検出されるように、光波長可変フィルタ１０５−１及び１０５−２の透過波長を制御する。

第１の光強度の取得は、例えば下記の手順で実施される。制御部１１０は、ＡＳＥ発生器１０２にＡＳＥ光を発生させ、光合波器１０３において主信号にＡＳＥ光を挿入させる。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を所定の波長（開始波長）に設定する。制御部１１０は、光強度検出器１０６−１から、検出された光強度を受信する。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を波長選択スイッチ１０１（主信号）の波長単位分シフトさせる。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長のシフトと、光強度検出器１０６−１から出力される光強度の受信とを、第１の光出力ポートから出力される主信号の全帯域にわたって繰り返し実施する。制御部１１０は、このような処理を、波長選択スイッチ１０１の他の光出力ポートについても実施する。このようにすることで、制御部１１０には、ＡＳＥ光が挿入された状態で波長選択スイッチを通過した主信号の波長単位ごとの光信号の光強度（第１の光強度）が蓄積される。

第２の光強度の取得は、ＡＳＥ発生器１０２においてＡＳＥ光の発光を停止し、光合波器１０３において主信号にＡＳＥ光を挿入しない点を除けば、第１の光強度の取得と同様である。制御部１１０は、ＡＳＥ発生器１０２からＡＳＥ光を出力させず、光合波器１０３において主信号にＡＳＥ光を挿入させない。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を所定の波長（開始波長）に設定する。制御部１１０は、光強度検出器１０６−１から、検出された光強度を受信する。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を主信号の波長単位分シフトさせる。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長のシフトと、光強度検出器１０６−１から出力される光強度の受信とを、第１の光出力ポートから出力される主信号の全帯域にわたって繰り返し実施する。制御部１１０は、このような処理を、波長選択スイッチ１０１の他の光出力ポートについても実施する。このようにすることで、制御部１１０には、ＡＳＥ光が挿入されない状態で波長選択スイッチを通過した主信号の波長単位ごとの光信号の光強度（第２の光強度）が蓄積される。

制御部１１０は、取得した第１の光強度と第２の光強度との差分を波長単位ごとに計算する。制御部１１０は、第１の光強度と第２の光強度との差分の計算結果に基づいて、波長選択スイッチ１０１における波長単位ごとに挿入損失を計算する。制御部１１０は、計算された挿入損失に基づいて、波長選択スイッチ１０１における波長単位ごとの挿入損失を制御する。本実施形態において、制御部１１０は、図１の差分計算部１５、挿入損失計算部１６、挿入損失制御部１７、及び光源制御部１８として機能する。

図３Ａ及び図３Ｂは、波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す。主信号は、Ｎを２以上の整数として、波長λ_１からλ_Ｎの光信号を含んでいるとする。波長選択スイッチ１０１は、例えばｉをＮよりも小さい整数として、波長λ_１からλ_ｉまでの光信号を第１の光出力ポートから出力し（図３Ａを参照）、波長λ_ｉ＋１からλ_Ｎまでの光信号を第２の光出力ポートから出力するものとする（図３Ｂを参照）。ここでは、波長選択スイッチ１０１への入力時点で主信号の光スペクトラムがフラットであり、かつ波長選択スイッチ１０１の挿入損失特性は波長依存性を有していないと仮定する。その場合、波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光スペクトラムはフラットであり、また、光強度検出器１０６−１及び１０６−２で検出される光強度は波長に依存して変化せずに一定となる。

図４Ａ及び図４Ｂは、波長選択スイッチ１０１の挿入損失特性が波長依存性を有する場合に波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光スペクトラム及び光強度を示す。波長選択スイッチ１０１の挿入損失特性が波長依存性を有する場合、主信号に含まれる各波長の光信号が受ける減衰は、光信号の波長に依存して変化する。このため、波長選択スイッチ１０１への入力時点で主信号の光スペクトラムがフラットであった場合でも、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光スペクトラムはフラットにはならない。また、光強度検出器１０６−１及び１０６−２で検出される光強度は波長に依存して変化し、一定の強度とはならない。

図５Ａ及び図５Ｂは、波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光が挿入された主信号の光スペクトラム及び光強度を示す。ＡＳＥ光は、主信号の波長帯域である波長λ_１からλ_Ｎよりも広い波長帯域を有している。ＡＳＥ光の波長λ_１からλ_ｉの波長成分は、波長選択スイッチ１０１の第１の光出力ポートから出力され（図５Ａを参照）、波長λ_ｉ＋１からλ_Ｎの波長成分は、第２の光出力ポートから出力される（図５Ｂを参照）。ＡＳＥ光の光スペクトラムは、環境温度に依存して変化しないものとする。主信号にＡＳＥ光が挿入される場合、波長選択スイッチ１０１の光出力ポートで検出される光の強度は、挿入されたＡＳＥ光の強度の分だけ、ＡＳＥ光の挿入前に比べて増加する。

本実施形態では、波長選択スイッチ１０１の挿入損失特性の波長依存性を推定するために、制御部１１０は、主信号にＡＳＥ光が挿入された状態と、ＡＳＥ光が挿入されていない状態とで、主信号の波長単位ごとに検出された光強度を取得する。制御部１１０は、ＡＳＥ光が挿入された主信号の各波長の光強度から、ＡＳＥ光が挿入されていない主信号の各波長の光強度を減算することで、波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の各波長の光強度を計算する。光合波器１０３で主信号に合波されるＡＳＥ光の光スペクトルが既知である場合、その既知の光スペクトルと、波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の光スペクトルとを比較することで、波長選択スイッチ１０１における挿入損失特性の波長依存性を推定することができる。

図６Ａは主信号に挿入されるＡＳＥ光の光スペクトラムを示し、図６Ｂは波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性を示し、図６Ｃは波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の光スペクトラムを示す。図６Ａ）及び図６Ｃにおいて、横軸は波長を表し、縦軸は光強度を表す。また、図６Ｂにおいて、横軸は波長を表し、縦軸は損失を表す。

図６Ａに示す光スペクトルを有するＡＳＥ光が、図６Ｂに示す損失特性の波長依存性を有する波長選択スイッチ１０１に入力されると、波長選択スイッチ１０１は、図６Ｃに示す光スペクトルのＡＳＥ光を出力する。図６Ａに示す光スペクトルが既知である場合、図６Ｃに示す光スペクトルに基づいて、図６Ｂに示す挿入損失の波長依存性を推定することが可能である。推定された波長依存性を打ち消すように波長選択スイッチ１０１の各波長の追加挿入損失を制御することで、主信号に含まれる各波長の光信号の減衰を、波長間で揃えることができる。

次いで、動作手順を説明する。図７は、光伝送システム１００における挿入損失補正の手順を示す。制御部１１０は、まず、リファレンスとして、ＡＳＥ光が挿入されない状態で波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光強度情報を取得する。制御部１１０は、ＡＳＥ発生器１０２に対してＡＳＥ光の出力を停止させる（ステップＡ１）。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１及び１０５−２と光強度検出器１０６−１及び１０６−２とを使用して、波長選択スイッチ１０１の出力光の強度を波長ごとに測定する（ステップＡ２）。

図８は、ステップＡ２における波長選択スイッチ１０１の出力光の強度の測定の手順を示す。制御部１１０は、波長選択スイッチ１０１が有する複数の光出力ポートのうちの１つを選択する（ステップＢ１）。制御部１１０は、ステップＢ１では、例えばまず第１の光出力ポートを選択する。制御部１１０は、選択した第１の光出力ポートに対応する光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を所定の波長（開始波長）に設定する（ステップＢ２）。制御部１１０は、ステップＢ２では、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を、例えば主信号に含まれる光信号の波長のうちで最も波長が短い波長λ_１（図３Ａなどを参照）に設定する。

光強度検出器１０６−１は、光波長可変フィルタ１０５−１を通じて入力される波長選択スイッチ１０１の出力光の強度を測定する（ステップＢ３）。光強度検出器１０６は、ステップＢ３では、波長選択スイッチ１０１の第１の光出力ポートから出力される光に含まれる、ステップＢ２で設定された波長成分の光の強度を測定する。制御部１１０は、光強度検出器１０６で測定された光強度を受信し、波長と対応付けて記憶する。

制御部１１０は、全ての波長について測定が終了したか否かを判断する（ステップＢ４）。まだ測定していない波長が残っている場合、制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を、主信号の波長単位分だけシフトさせる（ステップＢ５）。制御部１１０は、ステップＢ５では、例えば光波長可変フィルタ１０５−１の透過中心波長を波長λ_１から波長λ_２にシフトさせる。その後、処理はステップＢ３に戻り、光強度検出器１０６−１は、光波長可変フィルタ１０５−１を通じて入力される波長選択スイッチ１０１の出力光の強度を測定する。制御部１１０は、ステップＢ３からＢ５を、ステップＢ４において全ての波長について測定が終了したと判断するまで繰り返し実施させる。

制御部１１０は、例えば第１の光出力ポートから出力される光信号の波長λ_１からλ_ｉについて測定が終了したと判断すると、ステップＢ４において全ての波長について測定が終了したと判断する。制御部１１０は、ステップＢ４で全ての波長について測定が終了したと判断すると、波長選択スイッチ１０１の光出力ポートの全てについて処理を実施したか否かを判断する（ステップＢ６）。未選択の光出力ポートが残っている場合、処理はステップＢ１に戻り、制御部１１０はステップＢ１において第２の光出力ポートを選択する。その後、制御部１１０は、ステップＢ２において、第２の光出力ポートに対応する光波長可変フィルタ１０５−２の透過中心波長を所定の波長（開始波長）に設定する。

制御部１１０は、ステップＢ２では、光波長可変フィルタ１０５−２の透過中心波長を、例えば第２の光出力ポートから出力される光の波長のうちで最も波長が短い波長λ_ｉ＋１（図３Ｂなどを参照）に設定する。光強度検出器１０６−２は、ステップＢ３において、光波長可変フィルタ１０５−２を通じて入力される波長選択スイッチ１０１の出力光の強度を測定する。以降、第１の光出力ポートに対する処理と同様に、制御部１１０は、ステップＢ３からＢ５を、ステップＢ４において全ての波長について測定が終了したと判断するまで繰り返し実施させる。制御部１１０は、ステップＢ６において未選択の光出力ポートが存在しないと判断すると、処理を終了する。

図７に戻り、制御部１１０は、ＡＳＥ光が挿入された状態で波長選択スイッチ１０１を通過した主信号の光強度情報を取得する。制御部１１０は、ＡＳＥ発生器１０２からＡＳＥ光を出力させる（ステップＡ３）。制御部１１０は、光波長可変フィルタ１０５−１及び１０５−２と光強度検出器１０６−１及び１０６−２とを使用して、波長選択スイッチ１０１の出力光の強度を波長ごとに測定する（ステップＡ４）。ステップＡ４の測定は、主信号にＡＳＥ光が挿入されている点を除いて、図８を用いて説明したステップＡ２の測定と同様である。ＡＳＥ光が挿入されていない主信号の光強度の測定と、ＡＳＥ光が挿入された主信号の光強度の測定とは、どちらを先に実施してもよい。

制御部１１０は、ステップＡ２で波長ごとに測定された波長選択スイッチ１０１の出力光の光強度と、ステップＡ４で波長ごとに測定された波長選択スイッチ１０１の出力光の光強度との差分を計算する（ステップＡ５）。制御部１１０は、ステップＡ５では、ステップＡ４で測定されたＡＳＥ光が挿入された状態の波長選択スイッチ１０１の出力光の光強度から、ステップＡ２で測定されたＡＳＥ光が挿入されてない状態の波長選択スイッチ１０１の出力光の光強度を減算する。ステップＡ５で波長ごとに計算された光強度の差分は、波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の光スペクトルに相当する。

制御部１１０は、ステップＡ５で計算した差分に基づいて、波長選択スイッチ１０１の挿入損失を波長ごとに計算する（ステップＡ６）。制御部１１０は、ステップＡ６では、例えば既知のＡＳＥ光の光スペクトルと、ステップＡ５で計算された波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の光スペクトルとを比較することで、波長選択スイッチ１０１の挿入損失を波長ごとに計算する。

制御部１１０は、ステップＡ６で計算した各波長の挿入損失の平均値を計算する（ステップＡ７）。制御部１１０は、ステップＡ６で計算した各波長の挿入損失と、ステップＡ７で計算した挿入損失の平均値との差分を計算する（ステップＡ８）。制御部１１０は、ステップＡ８で計算した差分に基づいて、新たに設定する、波長選択スイッチ１０１の追加挿入損失の制御量（設定値）を決定する（ステップＡ９）。制御部１１０は、ステップＡ９では、例えば現在の波長選択スイッチ１０１の追加挿入損失に、ステップＡ８で計算された差分を加算することで、新たな追加挿入損失の設定値を決定する。平均値との差分を計算するのに代えて、ステップＡ６で計算した各波長の挿入損失と、挿入損失の所望のプロファイルとの差分を計算し、その差分に基づいて新たな挿入損失の制御量を決定することとしてもよい。

制御部１１０は、ステップＡ９で決定した制御量で、波長選択スイッチ１０１における各波長の追加挿入損失を制御する（ステップＡ１０）。以上の処理は、光伝送システム１００が波長選択スイッチ１０１を用いて主信号の伝送を行っている間に実施することができる。光伝送システム１００では、例えば周期的に或いは環境温度の変化が検出されるたびにステップＡ１からＡ１０までの処理が実施され、インサービスで波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性が補正される。

本実施形態では、制御部１１０は、波長選択スイッチ１０１の入力側において主信号にＡＳＥ光を挿入させた状態で、波長選択スイッチ１０１の出力側において出力光の光強度を測定させる。また、制御部１１０は、波長選択スイッチ１０１の入力側において主信号にＡＳＥ光を挿入させない状態で、波長選択スイッチ１０１の出力側において出力光の光強度を測定させる。制御部１１０は、ＡＳＥ光挿入前後での波長選択スイッチ１０１の出力光の光強度の差分を計算する。差分を計算することで、波長選択スイッチ１０１の出力光から主信号の成分が除去され、波長選択スイッチ１０１を通過したＡＳＥ光の光スペクトラムが求められる。その光スペクトラムを主信号に挿入されたＡＳＥ光の光スペクトラムと比較することで、波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性を推定することができる。

本実施形態では、推定した波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性に基づいて波長選択スイッチ１０１の追加挿入損失を制御することで、波長選択スイッチ１０１の波長単位ごとの挿入損失偏差を高精度に補正することができる。あるいは、波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性を所望のプロファイルに制御できる。また、本実施形態では、環境温度に依存せずに、波長選択スイッチ１０１の波長単位ごとの挿入損失偏差を補正することができる。さらには、経年劣化などで波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性が変化した場合でも、波長選択スイッチ１０１の波長単位ごとの挿入損失偏差を補正することができる。

なお、図２では、波長選択スイッチ１０１は光入力ポートを１つ有しているが、波長選択スイッチ１０１は、複数の光入力ポートを有していてもよい。図９は、変形例に係る光伝送システムを示す。この例では、波長選択スイッチ１０１は、２つの光入力ポートと、１つの光出力ポートとを有している。

変形例に係る光伝送システム１００ａは、図２に示す一実施形態に係る光伝送システム１００の構成に加えて、光分岐器１１１を有する。光分岐器１１１は、ＡＳＥ発生器１０２から出力されたＡＳＥ光を、２つの光入力ポートに対応して分岐する。光合波器１０３−１は、第１の光入力ポートに対応して配置されており、第１の光入力ポートに入力される第１の主信号にＡＳＥ光を挿入する。光合波器１０３−２は、第２の光入力ポートに対応して配置されており、第２の光入力ポートに入力される主信号にＡＳＥ光を挿入する。

波長選択スイッチ１０１の出力側の構成は、光出力ポートが１つである点を除けば、図２に示す一実施形態に係る光伝送システム１００における構成と同様である。波長選択スイッチ１０１の挿入損失の波長依存性は、上記実施形態において説明したものと同様な手順で推定できる。従って、得られる効果についても、上記実施形態と同様である。

上記実施形態において、制御部１１０の機能は、例えば制御部に含まれるプロセッサが所定のプログラムに従って動作することで実現され得る。図１０は、制御部の構成例を示す。制御部１１０は、プロセッサ１２０とメモリ１２１とを含む。メモリ１２１は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリを含む。メモリ１２１は、例えば不揮発性メモリに、プロセッサ１２０上で実行されるソフトウェア（コンピュータプログラム）を記憶している。プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などであり、制御部１１０が実施する制御及び演算は、例えばプロセッサ１２０がメモリ１２１から読み出したコンピュータプログラムに従って動作することで実現される。プロセッサ１２０は、制御部１１０内のメモリ１２１からコンピュータプログラムを読み出すのに代えて、制御部１１０の外部のメモリからコンピュータプログラムを読み出し、実行してもよい。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に対して変更や修正を加えたものも、本発明に含まれる。

この出願は、２０１６年３月１０日に出願された日本出願特願２０１６−０４６５５８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０：光伝送システム
１１：波長選択スイッチ
１２：光源
１３：合波器
１４：光強度モニタ
１５：差分計算部
１６：挿入損失計算部
１７：挿入損失制御部
１８：光源制御部
１００：光伝送システム
１０１：波長選択スイッチ
１０２：ＡＳＥ発生器
１０３：光合波器
１０４：光分岐器
１０５：光波長可変フィルタ
１０６：光強度検出器
１１０：制御部
１１１：光分岐器
１２０：プロセッサ
１２１：メモリ

Claims (9)

1. 波長選択スイッチと、
   ダミー信号光を発生する光源と、
   複数の波長の光信号が多重化された主信号と前記ダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して前記波長選択スイッチに入力する合波器と、
   前記波長選択スイッチの出力光の各波長の光の強度を取得する光強度モニタと、
   前記主信号に対する前記ダミー信号光の挿入、及び該挿入の解除を制御する光源制御手段と、
   前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記光強度モニタが取得した第１の光強度と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記光強度モニタが取得した第２の光強度との差分を計算する差分計算手段と、
   前記差分計算手段の計算結果に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算する挿入損失計算手段と、
   前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失制御手段とを備える光伝送システム。
2. 前記光源は自然放出光光源である請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記ダミー信号光は、前記主信号の受信に影響を与えない強度で前記主信号に合波される請求項１又は２に記載の光伝送システム。
4. 前記波長選択スイッチは複数の光出力ポートを有しており、前記光強度モニタが複数の光出力ポートのそれぞれに対応して配置されている請求項１から３何れか１項に記載の光伝送システム。
5. 前記波長選択スイッチは複数の光入力ポートを有し、かつ前記合波器は複数の光入力ポートのそれぞれに対応して配置されており、
   前記光源から出射したダミー信号光を前記複数の光入力ポートに対応して分岐する光分岐器を更に有する請求項１から４何れか１項に記載の光伝送システム。
6. 前記光強度モニタは、透過する光の波長を変更可能な波長可変フィルタと、前記波長可変フィルタを透過した光の強度を検出する光検出器とを含む請求項１から５何れか１項に記載の光伝送システム。
7. 前記ダミー信号光の波長帯域は、前記主信号の波長帯域と同じか該波長帯域よりも広い請求項１から６何れか１項に記載の光伝送システム。
8. ダミー信号光を発生する光源と、
   複数の波長の光信号が重畳された主信号と前記ダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して波長選択スイッチに入力する合波器と、
   前記波長選択スイッチの出力光の各波長の光の強度を取得する光強度モニタと、
   前記主信号に対する前記ダミー信号光の挿入、及び該挿入の解除を制御する光源制御手段と、
   前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記光強度モニタが取得した第１の光強度と、前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記光強度モニタが取得した第２の光強度との差分を計算する差分計算手段と、
   前記差分計算部の計算結果に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算する挿入損失計算手段と、
   前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失制御手段とを備える波長選択スイッチの制御装置。
9. 複数の波長の光信号が重畳された主信号とダミー信号光とを合波し、前記主信号に前記ダミー信号光を挿入して波長選択スイッチに入力し、
   前記主信号に前記ダミー信号光が挿入された状態で前記波長選択スイッチの出力光の各波長の第１の光強度を取得し、
   前記主信号を波長選択スイッチに入力し、
   前記主信号に前記ダミー信号光が挿入されていない状態で前記波長選択スイッチの出力光の各波長の第２の光強度を取得し、
   前記第１の光強度と前記第２の光強度との差分を計算し、
   前記差分に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を計算し、
   前記計算された挿入損失に基づいて、前記波長選択スイッチにおける挿入損失を制御する挿入損失補正方法。

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