JP6711448B2 - 光中継システム - Google Patents

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Description

本発明は、光中継システムに関するものであり、特に、光ファイバ数を増加させることが可能な光中継システムに関する。
近年、高速大容量通信が可能な光ケーブルを用いた長距離伝送が盛んに行われるようになっている。このような光ケーブルを用いた光通信においては、光伝送に伴って減衰する光信号を光中継器により増幅して長距離光伝送を実現している。しかしながら、大容量通信を実現する技術である光波長多重方式では、光中継器の利得が波長毎に異なるため、異なる波長間で光信号の強度に差が生じてしまう。そこで、光中継器と光中継器とを接続するジョイントボックス内に、光信号の利得偏差を減少させる光利得等化用フィルタを組み込むことがある。
光ケーブルを海底に敷設する場合、光中継器やジョイントボックスも共に海底に敷設する。このとき、光中継器やジョイントボックスの径が大きいと、十分な深度に埋設できないことがある。このため、ジョイントボックスの小型化が要求される。また、光ケーブルの波浪抵抗や水圧負荷を軽減するためにも、ジョイントボックスの小型化が要求される。ジョイントボックスは、異なる波長を分波する光カプラと、波長間の光信号の強度を等化する光利得等化用フィルタと、光信号を再び合波する光カプラとを有している。ジョイントボックスの小型化のためにジョイントボックスの大きさが制限されると、ジョイントボックスに実装する光カプラや光利得等化用フィルタなどの光デバイスの数が制限される。その結果、該光デバイスと接続する光ファイバの数が制限され、高速大容量通信が難しくなるという問題があった。
特許文献1には、光海底中継装置において、ジョイントボックスとして構成された筐体に、励起光を発生させる回路及びサージ保護回路を含む電気回路が実装されることが開示されている。また、ジョイントボックスとして構成された別の筐体に、光信号を通す光回路が実装されることが開示されている。そして、光回路として、3dBカプラ、WDMカプラ、及びエルビウムドープトファイバを配設することが開示されている。しかしながら、特許文献1には、光利得等化用フィルタの実装については開示されていない。尚、光利得等化用フィルタを、等化フィルタと称することもある。
特許文献2には、光海底ケーブル用光部品収容体の内部に、光増幅器の利得偏差や光海底ケーブルの伝送特性及びその敷設環境に対して、それぞれの光ファイバに最適な等化特性を有する光利得等化器が設置されていることが開示されている。しかしながら、特許文献2には、波長多重方式で必要な光カプラの実装については開示されていない。尚、光利得等化器を、等化フィルタと称することもある。
特開2014−146881号公報 特開2005−215413号公報
上述のように、ジョイントボックスの小型化のためにジョイントボックスに実装する光デバイスの数が制限されると、該光デバイスに接続する光ファイバの数を増加させることが難しいという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、光ファイバ数を増加させることが可能な光中継システムを提供することを目的とする。
本発明に係る光中継システムは、
光信号を第1波長帯と第2波長帯に分波する第1光カプラを有する第1中継器と、
前記第1中継器に接続し、前記第1波長帯の光信号を等化する第1等化フィルタと、前記第2波長帯の光信号を等化する第2等化フィルタと、を有するジョイントボックスと、
前記ジョイントボックスに接続し、前記等化された第1波長帯の光信号と前記等化された第2波長帯の光信号とを合波する第2光カプラを有する第2中継器と、
を備える。
本発明に係る光中継システムは、
光信号を第1波長帯と第2波長帯に分波する第1光カプラを有する第1中継器と、
前記第1中継器に接続し、前記第1波長帯の光信号を減衰する第1アッテネータと、前記第2波長帯の光信号を減衰する第2アッテネータと、を有するジョイントボックスと、
前記ジョイントボックスに接続し、前記減衰された第1波長帯の光信号と前記減衰された第2波長帯の光信号とを合波する第2光カプラを有する第2中継器と、
を備える。
本発明によれば、光ファイバ数を増加させることが可能な光中継システムを提供することができる。
実施の形態1に係る光中継システムを例示するブロック図である。 図1に示す点P1での光信号を例示する模式図である。 図1に示す点P2での光信号を例示する模式図である。 図1に示す点P3での光信号を例示する模式図である。 図1に示す点P4での光信号を例示する模式図である。 図1に示す点P5での光信号を例示する模式図である。 図1に示す点P6での光信号を例示する模式図である。 実施の形態1に係る光中継システムを例示するブロック図である。 比較例に係る光中継システムを例示するブロック図である。 実施の形態2に係る光中継システムを例示するブロック図である。 実施の形態3に係る光中継システムを例示するブロック図である。
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。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。
[実施の形態1]
実施の形態1に係る光中継システムの構成について説明する。
実施の形態1においては、電話回線等の光信号を中継する目的で海底に敷設される光海底通信システムであって、CバンドとLバンドが波長多重された光信号を分波し、等化し、合波する光中継システムを例に挙げる。また、中継器には、光信号を増幅する光増幅器が実装されることもあるが、この例では省略する。
図1は、実施の形態1に係る光中継システムを例示するブロック図である。
図1は、光ファイバ1本の下りDL1についてのブロック図である。
図2Aは、図1に示す点P1での光信号を例示する模式図である。
図2Bは、図1に示す点P2での光信号を例示する模式図である。
図2Cは、図1に示す点P3での光信号を例示する模式図である。
図2Dは、図1に示す点P4での光信号を例示する模式図である。
図2Eは、図1に示す点P5での光信号を例示する模式図である。
図2Fは、図1に示す点P6での光信号を例示する模式図である。
図2A〜図2Fにおいては、横軸は波長λを示し、縦軸は光信号の強度Psを示す。
図3は、実施の形態1に係る光中継システムを例示するブロック図である。
図3は、光ファイバ2本(下りDL1及び下りDL2)と、光ファイバ2本(上りUL1及び上りUL2)についてのブロック図である。
下りDLについて説明する。
図1に示すように、下りDL1において、光信号は、光カプラ111に入力し、等化フィルタ131を介して光カプラ121へ至る。
実施の形態1に係る光中継システム10は、中継器11と中継器12とジョイントボックス13とを有する。中継器11は、光信号を分波する光カプラ111を有し、光カプラ111は、光信号を第1波長帯と第2波長帯に分波する光カプラである。第1波長帯は、例えば、Cバンドであり、第2波長帯は、例えばLバンドである。
CバンドとLバンドのそれぞれの光信号は、光信号の強度にバラツキがある。このため、CバンドとLバンドのそれぞれの光信号の強度を、等化フィルタを使用して所定値に調整する。
具体的には、光カプラ111は、CバンドとLバンドとが波長多重された図2Aに示すような光信号を、図2Bに示すようなCバンドの光信号と、図2Cに示すようなLバンドの光信号とに分波する。
ジョイントボックス13は、中継器11に接続し、等化フィルタ131と等化フィルタ132とを有する。等化フィルタ131は分波されたCバンド(第1波長帯)の光信号を等化し、等化フィルタ132は、分波されたLバンド(第2波長帯)の光信号を等化する。
具体的には、等化フィルタ131は、波長毎に光信号の強度が異なる光信号(図2Bに示す)を、Cバンド内において光信号の強度がほぼ均一となる光信号(図2Dに示す)に補正する。また、等化フィルタ132は、等化フィルタ131と同様に、図2Cに示すような光信号を、Lバンド内において光信号の強度がほぼ均一となる光信号(図2Eに示す)に補正する。尚、ジョイントボックス13は、中継器11に隣接して配置されていてもよい。
中継器12は、ジョイントボックス13に接続し、等化されたCバンドの光信号と等化されたLバンドの光信号とを合波する光カプラ121を有する。具体的には、光カプラ121は、図2Dに示すようなCバンドの光信号と図2Eに示すようなLバンドの光信号とを合波して、図2Fに示すような波長多重された光信号を出力する。尚、中継器12は、ジョイントボックス13に隣接して配置されていてもよい。
また、中継器11は、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング113を有し、光カプラ111は、このジョイントリング113内に設けられてもよい。また、中継器12は、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング123を有し、光カプラ121は、このジョイントリング123内に設けられてもよい。
尚、中継器11を第1中継器と称し、中継器12を第2中継器と称することもある。また、光カプラ111を第1光カプラと称し、光カプラ121を第2光カプラと称することもある。また、等化フィルタ131を第1等化フィルタと称し、等化フィルタ132を第2等化フィルタと称することもある。また、ジョイントリング113を第1ジョイントリングと称し、ジョイントリング123を第2ジョイントリングと称することもある。
上りUL1について説明する。
図3においては、図1と比べて、下りの光ファイバ1本(下りDL2)と、上りの光ファイバ2本(上りUL1及び上りUL2)と追加して示す。
図3に示すように、下りDL1と対になるようにして上りUL1においても、光カプラや等化フィルタが設けられる。そして、上りUL1において、光信号は、光カプラ122に入力し、等化フィルタ133及び等化フィルタ134を介して光カプラ112へ至る。
中継器12は、ジョイントリング123内に、光信号を分波する光カプラ122を有し、光カプラ122は、光信号をCバンドとLバンドに分波する。
ジョイントボックス13は、等化フィルタ133と等化フィルタ134とを有する。等化フィルタ133は分波されたLバンドの光信号を等化し、等化フィルタ134は、分波されたCバンドの光信号を等化する。
中継器11は、ジョイントリング113内に、等化されたCバンドの光信号と等化されたLバンドの光信号とを合波する光カプラ112を有する。
光カプラ122は、光カプラ121と共に、ジョイントリング123内に設けられる。等化フィルタ133及び等化フィルタ134は、等化フィルタ131及び等化フィルタ132と共に、ジョイントボックス13内に設けられる。光カプラ112は、光カプラ111と共に、ジョイントリング113内に設けられる。
下りDL1において、光中継システム10は、ジョイントボックス13に等化フィルタ131と等化フィルタ132のみを実装する。そして、光カプラ111は中継器11のジョイントリング113に実装し、光カプラ121は中継器12のジョイントリング123に実装する。このようにして、光カプラや等化フィルタ等の光デバイスを、ジョイントボックス及び中継器に分散させて実装する。
これにより、波長多重された光信号の利得等化に必要な光デバイスのうち、光カプラ111と光カプラ121を、ジョイントボックス13の外部に出すことができる。そして、ジョイントボックス13に実装する光デバイスの数を2個とし、光デバイスの実装や光ファイバの引き回しを単純化することができる。
上りUL1も下りDL1と同様である。すなわち、上りUL1において、ジョイントボックス13に等化フィルタ133と等化フィルタ134のみを実装し、ジョイントリング123に光カプラ122を実装し、ジョイントリング113に光カプラ112を実装する。
下りDL1の光ファイバ1本と上りUL1の光ファイバ1本とで構成される光ファイバを、光ファイバ1ペアと称する。光ファイバ1ペアで必要とされる光デバイスの数、すなわち、下りDL1と上りUL1で必要とされる光デバイスの数は、ジョイントボックス13が4個であり、ジョイントリング113が2個であり、ジョイントリング123が2個である。ジョイントボックス13の光デバイスの4個とは、等化フィルタ131−134であり、ジョイントリング113の光デバイスの2個とは、光カプラ111−112であり、ジョイントリング123の光デバイスの2個とは、光カプラ121−122である。
尚、下りDL2は下りDL1と同様であり、上りUL2は上りUL1と同様であるので、詳細な説明は省略する。
[比較例]
実施の形態1の比較例について説明する。
図4は、比較例に係る光中継システムを例示するブロック図である。
図4に示すように、比較例に係る光中継システム50は、光ファイバ1ペアが実装された光中継システム10と比べて、ジョイントボックス53に、光カプラ111、光カプラ112、光カプラ121及び光カプラ122が実装されている点が異なる。すなわち、光カプラ111及び光カプラ112がジョイントリング113に実装されずにジョイントボックス53に実装され、光カプラ121及び光カプラ122がジョイントリング123に実装されずにジョイントボックス53に実装されている。これにより、ジョイントボックス13に実装される光デバイスの数は、8個となる。
ここで、光中継システム10を光中継システム50と比較する。
光中継システム50においては、光ファイバ1ペア(下りDL1と上りUL1)当たりのジョイントボックス53に実装される光デバイスの数は8個である。一方、光中継システム10においては、光ファイバ1ペア当たりのジョイントボックス13に実装される光デバイスの数は4個である。すなわち、光中継システム10においては、ジョイントボックス13に実装される光デバイスの数を、光中継システム50と比べて半分に削減することができる。
また、光中継システムを海底等に敷設する場合、ジョイントボックスを小型化するため、ジョイントボックスの大きさに制限が掛かる。大きさが制限されたジョイントボックスに実装することができる光デバイスの数は、自ずと制限される。ジョイントボックスに実装される光デバイスの数が、例えば、8個までに制限された場合、光中継システム50では、光ファイバを2本(光ファイバ1ペア)しか接続できない。一方、光中継システム10では、図3に示すように、光ファイバを4本(光ファイバ2ペア)まで接続することができ、光中継システム50と比べて2倍に増加させることができる。
光中継システムのジョイントボックスは、海底に敷設するために小型化が必要である。そこで、実施の形態1に係る光中継システム10においては、光カプラや等化フィルタ等の光デバイスの配置(実装)を変更することにより、ジョイントボックス13内に収容する光ファイバの数を増加させ、中継器やジョイントボックスに接続することが可能な光ファイバの数を増加させることができる。その結果、光ファイバ数を増加させることが可能な光中継システムを提供することができる。
また、光中継システム10を使用することにより、光ファイバ数を増加させることができるので、光海底通信システムを拡張することができる。
ここで、実施の形態1に係る光中継システム10の特徴を示す。
実施の形態1においては、海底ケーブル同士を接続するためのジョイントボックス内に、等化フィルタのようなパッシブデバイスを実装する。また、中継器のジョイントリング内に、光カップラを実装する。
例えば、下りDL1において、光信号をCバンドとLバンドを分波する光カプラ111を、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング113内に実装する。また、CバンドとLバンドを合波する光カプラ121を、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング123内に実装する。
上りUL1において、光信号をCバンドとLバンドに分波する光カプラ122を、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング123内に実装する。また、CバンドとLバンドを合波する光カプラ112を、ジョイントボックス13に接続するジョイントリング113内に実装する。
このような実装により、ファクトリージョイントやユニバーサルジョイント等のジョイントボックス13の内部に実装する光デバイスの数を少なくすることができる。また、このような実装により、ジョイントボックス13内に収容する光ファイバ数を増加させることができる。
そして、海底に敷設されるジョイントボックスや中継器の数を増加させることなく、実装可能な光ファイバの数を増加させることができる。
[実施の形態2]
図5は、実施の形態2に係る光中継システムを例示するブロック図である。
図5に示すように、実施の形態2に係る光中継システム20は、図3に示す光中継システム10と比べて、等化フィルタの代わりにアッテネータが実装されている点が異なる。
実施の形態1で説明したように、CバンドとLバンドのそれぞれの光信号は、光信号の強度にバラつきがある。このため、アッテネータを使用し、CバンドとLバンドのそれぞれの光信号の強度を減衰させて所定値に調整する。具体的には、等化フィルタを使用した場合と同様に、CバンドとLバンドとに分波した後、アッテネータを使用して光信号の強度を減衰させて所定値に調整する。
光中継システム20は、中継器11とジョイントボックス23と中継器12とを有する。
下りDL1において、中継器11は、光中継システム10と同様に、光信号をCバンドとLバンドに分波する光カプラ111を有する。ジョイントボックス23は、中継器11に接続し、Cバンドの光信号を減衰するアッテネータ231とLバンドの光信号を減衰するアッテネータ232とを有する。中継器12は、ジョイントボックス23に接続し、減衰されたCバンドの光信号と減衰されたLバンドの光信号とを合波する光カプラ121を有する。
光カプラ111は、ジョイントボックス13と接続するジョイントリング113内に設けられ、光カプラ121は、ジョイントボックス13と接続するジョイントリング123内に設けられる。
上りUL1において、ジョイントボックス23は、アッテネータ233とアッテネータ234とを有する。アッテネータ233は分波されたLバンドの光信号を減衰し、アッテネータ234は、分波されたCバンドの光信号を減衰する。これにより、CバンドとLバンドの両方のバンドのそれぞれの光信号の強度を、バランスよく調整することができる。
尚、アッテネータ233及びアッテネータ234は、アッテネータ231及びアッテネータ232と共に、ジョイントボックス23に設けられる。また、下りDL2は下りDL1と同様であり、上りUL2は上りUL1と同様であるので、詳細な説明は省略する。
実施の形態2に係る光中継システム20においては、光カプラをジョイントリング内に実装し、アッテネータをジョイントボックスに実装することにより、ジョイントボックス内に収容する光ファイバの数を増加させ、中継器やジョイントボックスに接続することが可能な光ファイバの数を増加させることができる。
尚、アッテネータ231を第1アッテネータと称し、アッテネータ232を第2アッテネータと称することもある。
[実施の形態3]
図6は、実施の形態3に係る光中継システムを例示するブロック図である。
図6に示すように、実施の形態3に係る光中継システム30は、図3に示す光中継システム10と比べて、ジョイントボックス35と中継器34とをさらに備えている点が異なる。ジョイントボックス35は中継器11に接続され、中継器34はジョイントボックス35に接続される。
下りDL1に関する光デバイス(光カプラ111、等化フィルタ131、等化フィルタ132及び光カプラ121)及び上りUL1に関する光デバイス(光カプラ122、等化フィルタ133、等化フィルタ134及び光カプラ112)の実装は、光中継システム10と同様であり、説明を省略する。
中継器34は、ジョイントリング343を有し、ジョイントリング343には、下りDL2の光信号をCバンドとLバンドに分波する光カプラ341が実装される。ジョイントボックス35は、中継器11及び中継器34に接続し、ジョイントボックス35には、分波されたCバンドの光信号を等化する等化フィルタ351と、分波されたLバンドの光信号を等化する等化フィルタ352とが実装される。中継器11のジョイントリング316には、等化されたCバンドの光信号と等化されたLバンドの光信号とを合波する光カプラ314が実装される。
また、中継器11のジョイントリング316には、上りUL2の光信号をCバンドとLバンドに分波する光カプラ315が実装される。ジョイントボックス35には、分波されたLバンドの光信号を等化する等化フィルタ353と、分波されたCバンドの光信号を等化する等化フィルタ354とが実装される。中継器34のジョイントリング343には、等化されたCバンドの光信号と等化されたLバンドの光信号とを合波する光カプラ342が実装される。
また、光中継システム30では、等化フィルタの代わりにアッテネータを実装してもよい。
実施の形態3に係る光中継システム30においては、ジョイントボックス35に4個の光デバイス(等化フィルタ351−354)を実装し、ジョイントボックス13に4個の光デバイス(等化フィルタ131−134)を実装する。また、ジョイントリング343に2個の光デバイス(光カプラ341、342)を実装し、ジョイントリング316に2個の光デバイス(光カプラ314、315)を実装し、ジョイントリング113に2個の光デバイス(光カプラ111、112)を実装し、ジョイントリング123に2個の光デバイス(光カプラ121、122)を実装する。
これにより、光中継システム30は、光ファイバ2ペアを収容することができる。
尚、中継器34を第3中継器と称し、ジョイントボックス35を別のジョイントボックスと称することもある。下りDL2の光信号を別の光信号と称することもある。光カプラ341を第3光カプラと称し、光カプラ314を第4光カプラと称することもある。等化フィルタ351を第3等化フィルタと称し、等化フィルタ352を第4等化フィルタと称することもある。
また、実施の形態においては、光海底通信システムを例に挙げて説明した。これには限定されず、大きさに制限があり実装するデバイスの数に制限のがある他の装置に適用されてもよい。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2017年2月22日に出願された日本出願特願2017−030786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、20、30、50…光中継システム 11、12、34…中継器 13、35、…ジョイントボックス 111、112、121、122、314、315、341、342…光カプラ 131−134、351−354…等化フィルタ 113、123、316、343…ジョイントリング 231−234…アッテネータ DL、DL1、DL2…下り UL、UL1、UL2…上り P1、P2、P3、P4、P5、P6…点 Ps…強度 λ…波長

Claims (10)

  1. 光信号を第1波長帯と第2波長帯に分波する第1光カプラを有する第1中継器と、
    前記第1中継器に接続し、前記第1波長帯の光信号を等化する第1等化フィルタと、前記第2波長帯の光信号を等化する第2等化フィルタと、を有するジョイントボックスと、
    前記ジョイントボックスに接続し、前記等化された第1波長帯の光信号と前記等化された第2波長帯の光信号とを合波する第2光カプラを有する第2中継器と、
    を備える光中継システム。
  2. 前記第1波長帯はCバンドであり、前記第2波長帯はLバンドである、
    請求項1に記載の光中継システム。
  3. 前記第1中継器は、前記ジョイントボックスに接続する第1ジョイントリングを有し、前記第1光カプラは、前記第1ジョイントリング内に設けられる、
    請求項1又は2に記載の光中継システム。
  4. 前記第2中継器は、前記ジョイントボックスに接続する第2ジョイントリングを有し、前記第2光カプラは、前記第2ジョイントリング内に設けられる、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光中継システム。
  5. 別の光信号を前記第1波長帯と前記第2波長帯に分波する第3光カプラを有する第3中継器と、
    前記第1中継器及び第3中継器に接続し、前記第1波長帯の前記別の光信号を等化する第3等化フィルタと、前記第2波長帯の前記別の光信号を等化する第4等化フィルタと、を有する別のジョイントボックスと、
    をさらに備え、
    前記第1中継器は、前記等化された前記第1波長帯の前記別の光信号と前記等化された前記第2波長帯の前記別の光信号とを合波する第4光カプラを有する、
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光中継システム。
  6. 光信号を第1波長帯と第2波長帯に分波する第1光カプラを有する第1中継器と、
    前記第1中継器に接続し、前記第1波長帯の光信号を減衰する第1アッテネータと、前記第2波長帯の光信号を減衰する第2アッテネータと、を有するジョイントボックスと、
    前記ジョイントボックスに接続し、前記減衰された第1波長帯の光信号と前記減衰された第2波長帯の光信号とを合波する第2光カプラを有する第2中継器と、
    を備える光中継システム。
  7. 前記第1波長帯はCバンドであり、前記第2波長帯はLバンドである、
    請求項6に記載の光中継システム。
  8. 前記第1中継器は、前記ジョイントボックスに接続する第1ジョイントリングを有し、前記第1光カプラは、前記第1ジョイントリング内に設けられる、
    請求項6又は7に記載の光中継システム。
  9. 前記第2中継器は、前記ジョイントボックスに接続する第2ジョイントリングを有し、前記第2光カプラは、前記第2ジョイントリング内に設けられる、
    請求項6乃至8のいずれか1項に記載の光中継システム。
  10. 別の光信号を前記第1波長帯と前記第2波長帯に分波する第3光カプラを有する第3中継器と、
    前記第1中継器及び第3中継器に接続し、前記第1波長帯の前記別の光信号を減衰する第3アッテネータと、前記第2波長帯の前記別の光信号を減衰する第4アッテネータと、を有する別のジョイントボックスと、
    をさらに備え、
    前記第1中継器は、前記減衰された前記第1波長帯の前記別の光信号と前記減衰された前記第2波長帯の前記別の光信号とを合波する第4光カプラを有する、
    請求項6乃至9のいずれか1項に記載の光中継システム。
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