JP6753461B2 - 光分岐装置 - Google Patents

Description

本発明は、光信号の切り替えに伴い発生する光サージを抑制することが可能な光制御装置及び光分岐装置に関する。

海底ケーブルを用いた光通信システム（以下、「海底ケーブルシステム」という。）では、海底ケーブルの障害時の通信への影響の低減や将来のネットワーク構成の変更などが可能な柔軟なネットワーク構築が求められている。その解決策の一例として、海底分岐装置内に光フィルタと光スイッチとを配置し、それらを組み合わせて、遠隔制御により光信号のアド／ドロップ比率を変更する方式がある。

図１０は、一般的な海底ケーブルシステム９０の構成を示すブロック図である。海底ケーブルシステム９０は、海底分岐装置９００及び端局９０１〜９０３、海底中継器９０４〜９０６を備える。端局９０１〜９０３は、陸上に設置される、海底ケーブルを終端する装置である。海底分岐装置９００及び海底中継器９０４〜９０６は海底に設置される。海底ケーブルシステム９０では、データの伝送には、海底ケーブルに内蔵された光ファイバによって、波長分割多重（wavelength division multiplexing、WDM）信号が伝送される。海底分岐装置９００は端局９０１〜９０３との間でＷＤＭ信号の双方向伝送を行う。海底中継器９０４〜９０６は、内蔵された光増幅器によって、端局９０１〜９０３と海底分岐装置９００との間を伝搬する光信号を増幅する。

海底分岐装置９００は、光フィルタモジュール９１１〜９１４及び光カプラ９３１、９３２を備える。光フィルタモジュール９１１〜９１４は、内部に光スイッチ及び複数の光フィルタを備える。光スイッチは、複数の光フィルタへの光路を切り替える。

端局９０２から送信されたＷＤＭ信号は、海底中継器９０５で増幅され、海底分岐装置９００で受信される。受信されたＷＤＭ信号は、光カプラ９３１で２分岐され、光フィルタモジュール９１１及び９１２に入力される。

光フィルタモジュール９１１及び９１２は、使用する光フィルタを光スイッチで切り替える。従って、光フィルタモジュール９１１及び９１２を制御することで、端局９０２から端局９０１及び端局９０３へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の組み合わせを変更することができる。例えば、光フィルタモジュール９１１及び９１２の制御により、端局９０２が送信したＷＤＭ信号をすべて端局９０１に送信するように制御できる。あるいは、端局９０２が送信したＷＤＭ信号の一部の波長の光信号を端局９０１に送信し、残りの波長の光信号を端局９０３に送信するように制御できる。

一方、端局９０１及び端局９０３から送信されたＷＤＭ信号は、それぞれ、海底中継器９０４及び９０６で増幅され、海底分岐装置９００で受信される。受信されたＷＤＭ信号は、光フィルタモジュール９１３、９１４による処理を受けて光カプラ９３１で結合され、端局９０２へ送信される。

光フィルタモジュール９１３及び９１４は、端局９０１及び端局９０３から端局９０２へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の組み合わせを切り替えることができる。例えば、光フィルタモジュール９１３及び９１４の制御により、端局９０１が送信したＷＤＭ信号のみを端局９０２に送信するように制御できる。あるいは、端局９０１が送信したＷＤＭ信号の一部の波長の光信号と端局９０３が送信したＷＤＭ信号の一部の波長の光信号とを結合して端局９０２に送信するように制御できる。

すなわち、光フィルタモジュール９１１〜９１４の制御により、海底分岐装置９００のアド／ドロップ比率を変更できる。

本発明に関連して、特許文献１には、光スイッチの動作の時定数を大きく設定することによって、スイッチ動作時の光サージの発生を抑圧する技術が記載されている。
となる。

特開２０００−３５４００６号公報（［０１３３］段落）

図１０に記載された光フィルタモジュール９１１〜９１４に内蔵された光スイッチを用いて光路の切替を行う際には、光スイッチが瞬断する。そして、瞬断の後に光フィルタモジュール９１１〜９１４から出力される光信号の光パワーの上昇は急峻である。このような、瞬断の後の急峻な光パワーの上昇は、光フィルタモジュール９１１〜９１４の後段の機器（例えば、図１０の海底中継器９０４〜９０６）に備えられた光増幅器に光サージ（高いパワーを持つ瞬間的な光）を発生させることが知られている。一般に、光スイッチの応答速度が速くなるにつれて、切り替えに伴う光サージ量が増大する。このため、高速な光スイッチを用いて光路を切り替える場合には、後段の装置で発生した光サージが他の装置へ入力される結果、当該他の装置が正常に動作しなくなる恐れがある。

図１１は、光フィルタモジュール９１１において、光スイッチの切替速度が速い場合、後段の海底中継器９０４が備える光増幅器から出力される光波形の例を示す図である。一定の光パワーで端局９０２から端局９０１へ光信号が伝送されている状態（図１１のａ）から、光フィルタモジュール９１１の内部で光路が他の光フィルタへ切り替わる瞬間には、海底分岐装置９００から入力される光が一旦切断される。その結果、海底中継器９０４の光出力パワーが低下する（図１１のｂ）。光フィルタモジュール９１１の内部で光フィルタが切り替わることによって、無信号入力状態の海底中継器９０４に光信号が急激な立ち上がりで入力されると、海底中継器９０４の光増幅器において光サージが発生する（図１１のｃ）。光サージの発生後、海底中継器９０４の光出力パワーは一定となる（図１１のｄ）。光サージが発生した場合、海底中継器９０４の先にある他の海底中継器や端局９０１へ高いパワーの光信号が入力され、これらの機器が正常動作しなくなる可能性がある。

このような光スイッチの切り替えに伴い発生する光サージに関連して、特許文献１には、光スイッチの動作そのものの時定数を大きく設定することで、光サージの発生を抑制する技術が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、動作の時定数を任意に設定可能な光スイッチのみにしか適用できない。すなわち、特許文献１に記載された技術には、当該技術を適用可能な光スイッチが限定されるという課題がある。
（発明の目的）
本発明は、光スイッチの種類に依存することなく光サージの発生を抑制可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の光制御装置は、入力された第１の光を処理して第２の光を出力する光制御装置であって、選択された処理が施された第１の光を切り替えて出力する切替部と、切替部と直列に接続され、切替部の切り替えの実行前に第２の光の光パワーを減少させ、切り替えの実行後に第２の光の光パワーを漸増させるように動作する可変出力部と、を備える。

本発明の光制御方法は、第１の光を処理して第２の光を出力する光制御方法であって、選択された処理が施された第１の光を切り替えて出力し、切り替えの実行前に第２の光の光パワーを減少させ、切り替えの実行後に第２の光の光パワーを漸増させる、ことを特徴とする。

本発明は、光スイッチの種類に依存することなく、光サージの発生を抑制可能とする。

第１の実施形態の光制御装置１００の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の光制御装置２００の構成例を示すブロック図である 第２の実施形態の海底ケーブルシステム１の構成例を示す図である。 下り回線における、端局１１及び端局１３へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の例を示す図である。 光フィルタモジュール２５の構成例を示すブロック図である。 可変光減衰器２３から出力される光の光パワーの変化の例を示す図である。 下り回線の切り替え手順の例を示すフローチャートである。 上り回線における、端局１１及び端局１３から端局１２へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の例を示す図である。 上り回線の切り替え手順の例を示すフローチャートである。 一般的な海底ケーブルシステムの構成を示すブロック図である。 後段の海底中継器が備える光増幅器から出力される光波形の例を示す図である。

本発明の実施形態について、以下に説明する。なお、実施形態の構成例を示す図に付された矢印は信号の方向の例を示すものであって、信号の種類及び方向を限定しない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光制御装置１００の構成例を示すブロック図である。光制御装置１００は、第１の光が入力され、第２の光を出力する。光制御装置１００は、切替部１０１及び可変出力部１０２を備える。切替部１０１は、例えば、内部に複数の光路を備え、光制御装置１００に入力された第１の光を、内部の光路のいずれかを経由するように切り替えて出力する。可変出力部１０２は、切替部１０１と直列に接続され、切替部１０１の切り替えの実行前に光制御装置１００から出力される光である第２の光の光パワーを減少させ、切り替えの実行後に第２の光の光パワーを漸増させる。光制御装置１００では、可変出力部１０２の出力が切替部１０１に入力されるように接続される。

図２は、本発明の第１の実施形態の光制御装置２００の構成例を示すブロック図である。光制御装置２００は、図１の光制御装置１００とは逆に、切替部１０１の出力が可変出力部１０２に入力されるように接続される。

このような構成を備える光制御装置１００及び２００は、いずれも、切替部１０１の切り替え前に光制御装置１００及び２００の出力光である第２の光の光パワーを減少させ、切り替え後には第２の光の光パワーを漸増させる（すなわち徐々に増加させる）。このため、光制御装置１００及び２００は、その後段に光増幅器が接続された場合でも、切替部の構成に依存することなく、光増幅器によるサージの発生を抑制できる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の海底ケーブルシステム１の構成例を示す図である。海底ケーブルシステム１は、端局１１〜１３、海底分岐装置１０及び海底中継器５１〜５３を備える。端局１１〜１３は、陸上に設置され、海底分岐装置１０を介して相互にＷＤＭ信号の双方向伝送を行う。海底分岐装置１０と端局１１〜１３との間には、海底中継器５１〜５３が設置される。海底中継器５１〜５３は光増幅器を備え、端局１１〜１３と海底分岐装置１０との間を伝搬する光信号を増幅する。海底分岐装置１０と端局１１〜１３の間には、複数の海底中継器が直列に接続されていてもよい。

海底分岐装置１０は、端局１２が送信したＷＤＭ信号を受信し、波長帯ごとに光信号を切り替えて、端局１１及び端局１３に分岐して出力する。また、海底分岐装置１０は、端局１１及び端局１３が送信したＷＤＭ信号を受信し、それぞれの受信信号から選択された波長帯の信号を結合して、端局１２に出力する。本実施形態においては、端局１２から端局１１及び１３への伝送方向を「下り」と記載し、端局１１及び１３から端局１２への伝送方向を「上り」と記載する。１つの波長帯には、１つあるいは複数のキャリアの光信号が配置される。

海底分岐装置１０は、光カプラ２１、２４、３１及び３４、光増幅器２２、３２及び３７、可変光減衰器２３及び３３、光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６を備える。海底分岐装置１０は、さらに、受信部４１及び制御部４２を備える。なお、図中のＣＰＬはcoupler、ＶＯＡはvariable optical attenuator、ＳＷ／ＦＩＬはswitch/filterの略語である。

光カプラ２１、２４、３１及び３４は、光信号を結合あるいは分岐する１×２光方向性結合器である。光増幅器２２及び３２は、励起光源が生成した励起光のエネルギーにより光信号を増幅する光ファイバ増幅器である。励起光の光パワーを制御することで、光増幅器２２、３２及び３７の光出力パワーを可変できる。可変光減衰器２３及び３３は、減衰量を制御可能な光減衰器である。光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６は、ＷＤＭ信号の透過帯域を制御可能な光デバイスである。光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６の構成については後述する。

受信部４１は、光カプラ２１及び３１により分岐された光信号を光−電気（optical-electrical、O/E）変換して、変換された電気信号を制御部４２に出力する。制御部４２は、海底分岐装置１０の全体の監視及び制御を行う。例えば、制御部４２は、受信部４１から入力された電気信号に基づいて海底分岐装置１０を制御する制御命令（コマンド）を生成する。

制御命令は、可変光減衰器２３及び３３、光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６を制御する。制御命令は、さらに、光増幅器２２、３２及び３７の光出力パワーを制御する命令を生成してもよい。制御命令は、端局１１、１２が送信するＷＤＭ信号に含まれる制御信号に含まれて伝送されてもよい。例えば、制御信号は、主信号とは別波長で伝送されてもよいし、主信号に重畳されて伝送されてもよい。ＷＤＭ信号を用いて制御信号を伝送する手順は知られているため、詳細な説明は省略する。

（下り回線の信号の処理の説明）
端局１２から送信される下り回線の光信号の、海底分岐装置１０における処理について説明する。端局１２は、重複しない波長帯Ａ及び波長帯ＢからなるＷＤＭ信号を送信する。波長帯Ａ及びＢは、ＷＤＭ信号の波長を、重複しないように区分した波長範囲である。例えば、波長帯Ａを１５３０ｎｍ−１５４５ｎｍ、波長帯Ｂを１５５０−１５６５ｎｍとしてもよく、また、これには限定されない。各波長帯には、キャリア周波数が異なる複数の光信号が含まれてもよい。本実施形態の下り回線では、海底分岐装置１０は、端局１２から受信した波長帯Ａ及びＢの信号を端局１１にのみ出力する第１の状態と、波長帯Ａの信号を端局１１に出力し、波長帯Ｂの信号を端局１３に出力する第２の状態とを切り替える。

端局１２が送信したＷＤＭ信号は、海底中継器５２で増幅され、海底分岐装置１０で受信される。受信されたＷＤＭ信号は、光カプラ２１を通過して、光増幅器２２で増幅される。ＷＤＭ信号の一部は光カプラ２１で分岐され、受信部４１で受信される。端局１２から受信したＷＤＭ信号に制御信号が含まれている場合には、受信部４１及び制御部４２は、制御信号に基づく制御命令を生成する。

光増幅器２２で増幅されたＷＤＭ信号は、可変光減衰器２３を通過し、光カプラ２４で端局１１の方向と端局１３の方向とに分岐される。可変光減衰器２３の減衰量は、制御部４２から通知される制御命令によって制御される。光カプラ２４において端局１１の方向に分岐されたＷＤＭ信号は、光フィルタモジュール２５に入力される。光カプラ２４で端局１３の方向に分岐されたＷＤＭ信号は、光フィルタモジュール２６に入力される。光フィルタモジュール２５及び２６は、入力されたＷＤＭ信号を、波長帯ごとに選択して出力する。

図４は、下り回線における、端局１２から端局１１及び端局１３へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の例を示す図である。第１の状態では、光フィルタモジュール２５は波長帯Ａ及び波長帯Ｂの光信号をいずれも透過させて、海底中継器５１に出力する。そして、第１の状態では、光フィルタモジュール２６は波長帯Ａ及び波長帯Ｂの光信号をいずれも阻止する。すなわち、第１の状態では、端局１２が送信したＷＤＭ信号はすべて端局１１へ伝送され、端局１３へは伝送されない。

第２の状態では、光フィルタモジュール２５は、波長帯Ａの光信号のみを透過させて海底中継器５１に出力し、波長帯Ｂの光信号は阻止する。一方、第２の状態では、光フィルタモジュール２６は、波長帯Ａの光信号は阻止したまま、波長帯Ｂの光信号を透過させて海底中継器５３へ出力する。すなわち、第２の状態では、端局１２が出力したＷＤＭ信号のうち波長帯Ａの信号は端局１１へ伝送され、波長帯Ｂの信号は端局１３へ伝送される。

第１の状態において、光フィルタモジュール２５及び２６をほぼ同時に制御することで、海底分岐装置１０の下り回線は第２の状態に移行する。このようにして、海底分岐装置１０は、入力されたＷＤＭ信号のドロップ比率を、波長帯ごとに切り替えて変更できる。

光フィルタモジュール２５について以下に説明する。図５は、光フィルタモジュール２５の構成例を示すブロック図である。図５では光フィルタモジュール２５について説明するが、図５に示された構成は、フィルタの特性以外は光フィルタモジュール２６、３５及び３６でも共通である。

光フィルタモジュール２５は、光カプラ２５１、光フィルタ２５２及び２５３、光スイッチ２５４を備える。光カプラ２５１は、例えば１×２光方向性結合器である。光スイッチ２５４は、例えば１×２光スイッチであり、制御部４２によって切替方向が制御される。光フィルタモジュール２５では、光フィルタ２５２は波長帯Ａ及びＢの光を透過する光フィルタである。光フィルタ２５３は、波長帯Ａの光を透過し波長帯Ｂの光を阻止する光フィルタである。

第１の状態では、光スイッチ２５４の光路は、図５に実線で示されるように光フィルタ２５２に接続される。従って、光フィルタモジュール２５の外部から光スイッチ２５４に入力された光は、光フィルタ２５２及び光カプラ２５１を通過して光フィルタモジュール２５の外部へ出力される。このようにして、第１の状態では、波長帯Ａ、Ｂの光は、そのまま光カプラ２５１から外部に出力される。

一方、第２の状態では、光スイッチ２５４の光路は、図５に破線で示されるように光フィルタ２５３に接続される。従って、光フィルタモジュール２５の外部から光スイッチ２５４に入力された光は、光フィルタ２５３及び光カプラ２５１を通過して光フィルタモジュール２５の外部へ出力される。すなわち、第２の状態では、波長帯がＢである光は光フィルタ２５３で阻止され、波長帯Ａの光のみが光カプラ２５１から外部に出力される。

光フィルタモジュール２６は、光フィルタモジュール２５と比較して、光フィルタ２５２及び２５３の特性が異なる。すなわち、光フィルタモジュール２６で用いられる光フィルタ２５２は、波長帯Ａ及びＢの光を阻止する光フィルタである。光フィルタモジュール２６で用いられる光フィルタ２５３は、波長帯Ｂの光を透過し波長帯Ａの光を阻止する光フィルタである。

このような構成を備える光フィルタモジュール２５及び２６が連動して制御されることで、図４に示されるように、第１の状態では波長帯Ａ、Ｂの信号は端局１１へのみ出力される。そして、第２の状態では、波長帯Ａの光信号は端局１１へ伝送され、波長帯Ｂの光信号は端局１３へ伝送される。

なお、上述した図５に示される光フィルタモジュール２５の機能は、光カプラ２５１側から光を入力した場合も、光スイッチ２５４側から光を入力した場合も同様であることは明らかである。すなわち、光フィルタモジュール２５を通過する光信号の方向は任意である。

ここで、光フィルタモジュール２５で用いる光フィルタ２５２及び２５３の切り替え時に、光スイッチ２５４が瞬断する場合がある。その結果、後段の光増幅器がサージ、すなわち瞬間的な高パワーの光を発生させる恐れがある。例えば、第１の状態から第２の状態へ変化するように光フィルタモジュール２５が制御される場合に、波長帯Ａ、Ｂの光信号が一瞬途切れ、その後波長帯Ａの信号のみが海底中継器５１へ出力される。このような動作により、海底中継器５１が光サージを発生させ、他の海底中継器や端局１１に設置された機器が光サージによる損傷を受ける恐れがある。

そこで、本実施形態の海底分岐装置１０では、海底中継器５１、５３に出力される光信号の光パワーが漸増するように可変光減衰器２３が制御される。具体的には、制御部４２は、光フィルタモジュール２５、２６がそれぞれ備える光スイッチ２５４の切り替え前に一旦減衰量を増加（例えば、最大減衰量まで増加）させる。そして、制御部４２は、光スイッチ２５４の切り替え後に減衰量を漸減させ、当初の減衰量（例えば、最低減衰量）に復帰させる。これらの制御は、制御部４２が出力する制御命令によって行われる。

光スイッチ２５４の切り替え後、減衰量を復帰させるのに要する時間（すなわち、光出力パワーを所定の値まで増加させるまでの時間）は、後段に接続された光増幅器の光出力パワーの制御が充分に追従できる程度の時間として設定されてもよい。あるいは、海底中継器５１、５３に出力される光信号の光パワーの増加の速度は、後段の装置において光スイッチ２５４の切り替えに起因して発生する光サージが、所定のレベル以下となるように制御されてもよい。

また、光スイッチ２５４の切り替え前に減衰量の増加に要する時間は、切り替え後に減衰量の漸減に要する時間と比して短くてもよい。しかし、後段の光増幅器を安定に動作させるために、可変光減衰器２３は、出力される光信号の光パワーの時間変化が、光スイッチの瞬断と同様の状態にならないように制御されることが好ましい。

図６は、可変光減衰器２３から出力される光の光パワーの変化の例を示す図である。図６の縦軸は可変光減衰器２３の光出力パワー、横軸は時間である。図６は光出力パワーの変化を説明するための図であり、光出力パワー及び時間は任意目盛である。本実施形態において、可変光減衰器２３から出力される光は、光増幅器２２で増幅された、波長帯Ａ及びＢのＷＤＭ信号である。

第１の状態から第２の状態への切り替えを例に説明する。光フィルタモジュール２５及び２６の切り替え動作に先立って、可変光減衰器２３の減衰量を増加させると、光出力パワーが低下する（図６のａ）。その結果、第１の状態における、波長帯Ａ及びＢのＷＤＭ信号の海底中継器５１への出力も停止する。図６のｂでは、可変光減衰器２３の光出力パワーはほぼ０となるが、光サージの抑制効果が得られるのであれば光出力パワーを０まで下げる必要はない。図６のｂは光スイッチ２５４の切り替え期間であり、この間に光フィルタモジュール２５及び２６の光スイッチ２５４が切り替えられる。光スイッチ２５４の切り替えが終わると、可変光減衰器２３の減衰量が漸減し、光出力パワーは光スイッチ２５４の切り替え前の値にゆっくりと復帰する（図６のｃ〜ｄ）。図６のｃのプロセスにより、第２の状態による通信の開始時には、海底分岐装置１０から海底中継器５１へ出力される波長帯Ａの光信号及び海底中継器５３へ出力される波長帯Ｂの光信号のパワーは漸増する。このため、海底中継器５３における光サージの発生が抑制される。なお、図６のａにおける光出力パワーの低下（すなわち、可変光減衰器２３の減衰量の増加）は例であり、図６のｃにおける光出力パワーの漸増（すなわち、可変光減衰器２３の減衰量の漸減）と比較して、より急峻である必要はない。

このように、可変光減衰器２３の制御により、光スイッチ２５４の切り替え後の光信号の光出力パワーを漸増させることにより、海底分岐装置１０の後段に配置された装置において、光スイッチ２５４の切り替えに起因する光サージの発生を抑制できる。

図７は、上述した光フィルタモジュール２５及び２６による下り回線の切り替え手順の例を示すフローチャートである。端局１２は、海底分岐装置１０に対して、光フィルタモジュール２５及び２６の切り替え及び可変光減衰器２３の減衰量の制御を指示する制御信号を送信する（図７のステップＳ０１）。海底分岐装置１０の制御部４２は、受信部４１で受信されたＷＤＭ信号に含まれる制御信号から、光フィルタモジュール２５、２６及び可変光減衰器２３を制御する制御命令を生成する（ステップＳ０２）。

制御部４２は、まず、可変光減衰器２３の減衰量を増加させ（ステップＳ０３、図６のａ）、その後、光フィルタモジュール２５及び２６の光スイッチ２５４を切り替える（ステップＳ０４）。光スイッチ２５４の切り替え後、制御部４２は、可変光減衰器２３の減衰量を漸減させる（ステップＳ０５、図６のｃ）。

（上り回線の信号の処理の説明）
上り回線のＷＤＭ信号の、海底分岐装置１０における処理について説明する。下り回線では端局１２が送信したＷＤＭ信号が端局１１と端局１３とへ分配されたのに対して、上り回線では端局１１及び端局１３が送信したＷＤＭ信号が光カプラ３４で結合されて端局１２へ送信される。このため、ＷＤＭ信号は、まず光フィルタモジュール３５及び３６を通過したのち、光カプラ３４で結合される。結合されたＷＤＭ信号は、可変光減衰器３３を通過して海底中継器５２へ出力される。以降では、主に下り回線との相違点について説明する。

端局１１が送信したＷＤＭ信号は、海底中継器５１で中継され、海底分岐装置１０で受信される。受信されたＷＤＭ信号は、光カプラ３１を通過して、光増幅器３２で増幅される。ＷＤＭ信号の一部は光カプラ３１で分岐され、受信部４１で受信される。端局１１から受信したＷＤＭ信号に制御信号が含まれている場合には、受信部４１及び制御部４２は、制御信号に基づく制御命令を生成する。光増幅器３２で増幅されたＷＤＭ信号は、光フィルタモジュール３５で処理され、光カプラ３４において光フィルタモジュール３６から出力されたＷＤＭ信号と結合される。

端局１３が送信したＷＤＭ信号は、海底中継器５３で中継され、海底分岐装置１０で受信される。受信されたＷＤＭ信号は、光増幅器３７で増幅される。光増幅器３７で増幅された、端局１３から受信されたＷＤＭ信号は、光フィルタモジュール３６で処理され、光カプラ３４において光フィルタモジュール３５から出力されたＷＤＭ信号と結合される。

光カプラ３４から出力されたＷＤＭ信号は、可変光減衰器３３によって所定量の減衰を受け、海底中継器５２へ出力される。可変光減衰器３３の減衰量は、制御部４２によって制御される。

端局１１及び１３は、それぞれ、重複しない波長帯Ｃ及び波長帯ＤからなるＷＤＭ信号を送信する。下り回線と同様に、例えば、波長帯Ｃを１５３０ｎｍ−１５４５ｎｍ、波長帯Ｄを１５５０−１５６５ｎｍとしてもよく、また、これには限定されない。

上り回線では、第３の状態は、海底分岐装置１０は、端局１１から受信した波長帯Ｃ及びＤの信号のみをＷＤＭ信号として端局１２にのみ出力する状態である。第４の状態では、端局１１から受信した波長帯Ｃの信号と端局１３から受信した波長帯Ｄの信号とが結合される。そして、海底分岐装置１０は、波長帯Ｃ及びＤのＷＤＭ信号として端局１２に出力する。

図８は、上り回線における、端局１１及び端局１３から端局１２へ伝送されるＷＤＭ信号の波長帯の例を示す図である。第３の状態では、光フィルタモジュール３５は波長帯Ｃ及び波長帯Ｄの光信号をいずれも透過させて、光カプラ３４に出力する。そして、第３の状態では、光フィルタモジュール３６は波長帯Ｃ及び波長帯Ｄの光信号をいずれも阻止する。すなわち、第３の状態では、端局１１が出力したＷＤＭ信号はすべて端局１２の方向へ伝送され、端局１３が出力したＷＤＭ信号は端局１２へは伝送されない。

第４の状態では、光フィルタモジュール３５は、波長帯Ｃ及の光信号のみを透過させて光カプラ３４に出力し、波長帯Ｄの光信号は阻止する。一方、第４の状態では、光フィルタモジュール３６は、波長帯Ｃの光信号は阻止したまま、波長帯Ｄの光信号を透過させて光カプラ３４へ出力する。すなわち、第４の状態では、端局１１が出力したＷＤＭ信号のうち波長帯Ｃの信号と端局１３が出力したＷＤＭ信号のうち波長帯Ｄの信号とが端局１２へ伝送される。

上り回線でも、第３の状態において、光フィルタモジュール３５及び３６をほぼ同時に制御することで、図８に示されるように、海底分岐装置１０は第４の状態に移行する。このようにして、海底分岐装置１０は、上り信号においては、入力されたＷＤＭ信号のアド比率を、波長帯ごとに切り替えて変更できる。

上り回線で用いられる光フィルタモジュール３５及び３６の構成は、光フィルタの特性を除き、図４で説明した光フィルタモジュール２５と同様であるので、説明は省略する。

第３の状態から第４の状態への切り替えを例に、上り回線の切り替えについて再び図６を参照して説明する。光フィルタモジュール３５及び３６の切り替え動作に先立って、可変光減衰器３３の減衰量を増加させると、海底分岐装置１０から海底中継器５２へ出力されるＷＤＭ信号の光パワーがほぼ０となる（図６のａ）。その結果、第３の状態における、波長帯Ｃ及びＤのＷＤＭ信号の海底中継器５２への出力も停止する。図６のｂの間に光フィルタモジュール３５及び３６の両方の光スイッチ２５４が切り替えられる。切り替えが終わると、可変光減衰器３３の減衰量が漸減し（図６のｃ）、光スイッチ２５４の切り替え前の光出力パワーに復帰する（図６のｄ）。その結果、第４の状態による通信の開始時には、海底分岐装置１０から海底中継器５２へ出力される波長帯Ｃの光信号及び海底中継器５３へ出力される波長帯Ｄの光信号の光パワーは漸増する。

このように、上り回線においても、可変光減衰器３３の制御により、光スイッチ２５４の切り替え後の光信号の光出力パワーを漸増させることにより、海底分岐装置１０の後段の装置において、光スイッチ２５４の切り替えに起因するサージの発生を抑制できる。

図９は、上述した光フィルタモジュール３５及び３６による上り回線の切り替え手順の例を示すフローチャートである。端局１１は、海底分岐装置１０に対して、光フィルタモジュール３５及び３６の切り替え及び可変光減衰器３３の減衰量の制御を指示する制御信号を送信する（図９のステップＳ１１）。制御部４２は、受信部４１で受信されたＷＤＭ信号に含まれる制御信号から光フィルタモジュール３５、３６及び可変光減衰器３３を制御する制御命令を生成する（ステップＳ１２）。なお、上り回線においては、端局１３が制御信号を送信してもよい。この場合、例えば、光増幅器３７の前または後に光カプラを設け、当該光カプラで分岐したＷＤＭ信号を受信部４１で受信することで、端局１３が送信した制御信号に基づいて海底分岐装置１０を制御できる。

図７で説明した下り回線の切り替え手順と、図９で説明した上り回線の切り替え手順とを同時に行うことで、端局１１〜１３間で伝送されるＷＤＭ信号の波長帯を切り替える（すなわち、アド／ドロップ比率を切り替える）ことができる。この場合、各光フィルタモジュールにおける切り替え前に、可変光減衰器２３及び３３は海底分岐装置１０から出力されるＷＤＭ信号の光パワーを減少させ、切り替え後に海底分岐装置１０から出力されるＷＤＭ信号の光パワーを漸増するように制御される。その結果、第２の実施形態の海底分岐装置１０は、後段に接続された光機器において、アド／ドロップ比率の変更に起因する切替に伴う光サージの発生を抑制できる。そして、この効果は、光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６で用いられる光スイッチの種類に依存することなく得られる。

（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の海底分岐装置１０では、可変光減衰器２３及び３３が、ＷＤＭ信号の光パワーを、図６に例示されたように制御した。しかし、ＷＤＭ信号の光パワーの制御は、光増幅器２２、３２及び３７を用いて行ってもよい。例えば、図６において光出力パワーを減少あるいは増加させる場合に、光増幅器２２、３２及び３７を励起する励起光源の光パワーを、必要に応じて低下あるいは増大させてもよい。励起光源の光パワーの制御は、励起用レーザダイオードの駆動電流の制御により行うことができる。このように、ＷＤＭ信号の光パワーの制御は可変光減衰器の制御や励起光源の光パワーの制御により実現できる。

このようなＷＤＭ信号の光パワーの制御手段は、第１の実施形態の光制御装置１００及び２００の可変出力部１０２に対応する。また、第２の実施形態の光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６は、切替部１０１に対応する。光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６において、光フィルタ２５２及び２５３を切り替える動作は、光制御装置１００及び２００における、入力された第１の光を、内部の光路のいずれかを経由するように切り替えて出力する動作に対応する。すなわち、第１の実施形態の光制御装置１００は、第２の実施形態の海底分岐装置１０にも含まれる。

第２の実施形態において、制御部４２は、海底分岐装置１０への給電電流を監視する機能を備えてもよい。そして、給電電流が所定の値以上変化した場合には、ＷＤＭ信号の光路の切り替え動作を行ってもよい。例えば、端局１１から海底分岐装置１０に給電される電流が切断あるいは大幅に減少した場合には、端局１１と海底分岐装置１０との間の給電路あるいは端局１１の給電装置に異常が生じている可能性がある。このような場合に、制御部４２は、給電電流の異常を検出した伝送路に接続されている端局１１との通信を中断し、ＷＤＭ信号が端局１３と端局１２との間でのみ伝送されるように、自律的に光フィルタモジュール２５、２６、３５、３６を切り替えてもよい。

第２の実施形態において、光フィルタモジュール２５、２６、３５及び３６として、ＷＤＭ信号の選択機能と切り替え機能を備える波長選択スイッチ（wavelength selective switch、WSS）を用いてもよい。さらに、光出力の調整機能を備えるＷＳＳが利用できる場合には、光フィルタモジュール２５、２６、３５、３６及び可変光減衰器２３、３３に代えてＷＳＳを用いてもよい。１台のＷＳＳを用いて、海底分岐装置１０が備える一部または全部の光フィルタモジュール及び可変光減衰器を置き換えてもよい。

第２の実施形態では、第１の状態から第２の状態への移行の動作、及び、第３の状態から第４の状態への移行の動作について説明した。しかしながら、光サージの抑制という効果は、第２の状態から第１の状態への移行、及び、第４の状態から第３の状態への移行の際にも得られることは明らかである。

また、波長帯Ａ〜Ｄは例であり、端局１１及び端局１３へ分岐される波長帯、あるいは光カプラ３４で結合されて端局１２に送信される波長帯の組み合わせは任意である。例えば、海底分岐装置１０は、３つ以上の波長帯からなるＷＤＭ信号から選択された波長帯を分岐あるいは結合させてもよい。また、ＷＤＭ信号の分岐及び結合は、波長帯単位には限定されない。例えば、キャリア波長単位で選択された光信号を端局１１及び１３に分岐してもよい。端局１１及び１３から受信したＷＤＭ信号を、キャリア波長単位で選択して結合し、端局１２へ送信してもよい。

第２の実施形態では、海底ケーブルシステムにおいて光サージの抑制が可能な構成を説明した。しかし、本実施形態の技術は、海底ケーブルシステム以外の、一般的な光ケーブル通信システムにも適用できる。

以上の各実施形態に記載された機能及び手順は、第２の実施形態の制御部４２又は海底分岐装置１０のいずれかの場所に備えられた中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。記録媒体はＣＰＵの内部に備えられていてもよい。ＣＰＵ及びメモリは、第１の実施形態においては、光制御装置１００又は２００に制御部として備えられていてもよい。

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

（付記１）
入力された第１の光を処理して、第２の光を出力する光制御装置であって、
選択された処理が施された前記第１の光を切り替えて出力する切替手段と、
前記切替手段と直列に接続され、前記切替手段の前記切り替えの実行前に前記第２の光の光パワーを減少させ、前記切り替えの実行後に前記第２の光の光パワーを漸増させる可変出力手段と、
を備える光制御装置。

（付記２）
前記第２の光の光パワーの漸増は、前記第２の光が入力される外部装置において前記切り替えに起因して発生する光サージが所定のレベル以下となるように制御される、
付記１に記載された光制御装置。

（付記３）
前記可変出力手段は可変光減衰器を備える、付記１又は２に記載された光制御装置。

（付記４）
前記可変出力手段は出力が可変である光増幅器を備え、前記第２の光の光パワーは前記光増幅器の励起パワーの制御により制御される、付記１乃至３のいずれかに記載された光制御装置。

（付記５）
さらに、前記可変出力手段及び前記切替手段を制御する制御手段を備える、付記１乃至４のいずれかに記載された光制御装置。

（付記６）
前記第１の光が前記可変出力手段に入力され、前記可変出力手段から出力される光が前記切替手段に入力され、前記切替手段から前記第２の光が出力されるように接続された、付記１乃至５のいずれかに記載された光制御装置。

（付記７）
前記第１の光が前記切替手段に入力され、前記切替手段から出力される光が前記可変出力手段に入力され、前記可変出力手段から前記第２の光が出力されるように接続された、付記１乃至５のいずれかに記載された光制御装置。

（付記８）
前記切替手段は光スイッチを備える、付記１乃至７のいずれかに記載された光制御装置。

（付記９）
第１の端局と、第２の端局と、第３の端局とが接続された光分岐装置であって、
前記光分岐装置は付記６に記載された光制御装置を備え、
前記光制御装置の前記可変出力手段には前記第２の端局が送信した光信号が入力され、
前記可変出力手段は、
前記可変出力手段が前記切替手段に出力する光信号の出力先の端局を、前記切替手段が切り替える前には、前記切替手段から出力される光信号の光パワーを減少させ、
前記切り替えの後には、前記切替手段から出力される光信号の光パワーを漸増させ、
前記切替手段から出力される光信号は前記第１の端局及び第３の端局の少なくとも一方へ送信される、
光分岐装置。

（付記１０）
第１の端局と、第２の端局と、第３の端局とが接続された光分岐装置であって、
前記光分岐装置は付記７に記載された光制御装置を備え、
前記光制御装置の前記切替手段には前記第１の端局が送信した光信号と前記第３の端局が送信した光信号との少なくとも一方が入力され、
前記可変出力手段は、
前記切替手段が前記可変出力手段に出力する光信号を切り替える前には、前記可変出力手段から出力される光信号の光パワーを減少させ、
前記切り替えの後には、前記可変出力手段から出力される光信号の光パワーを漸増させ、
前記可変出力手段から出力される光信号は前記第２の端局へ送信される、
光分岐装置。

（付記１１）
前記第１乃至第３の端局からの給電電流を監視する機能をさらに備え、
前記給電電流の監視結果に基づいて前記光制御装置を制御する、
付記９又は１０に記載された光分岐装置。

（付記１２）
第１の端局と、第２の端局と、第３の端局と、付記９乃至１１のいずれかに記載された光分岐装置と、を備える通信システム。

（付記１３）
第１の光を処理して第２の光を出力する光制御方法であって、
選択された処理が施された前記第１の光を切り替えて出力し、
前記切り替えの実行前に前記第２の光の光パワーを減少させ、
前記切り替えの実行後に前記第２の光の光パワーを漸増させる、
光制御方法。

（付記１４）
前記第２の光の光パワーの漸増は、前記第２の光が入力される外部装置において前記切り替えに起因して発生する光サージが所定のレベル以下となるように制御される、付記１３に記載された光制御方法。

（付記１５）
第１の光を処理して第２の光を出力する光制御装置のコンピュータに、
選択された処理が施された前記第１の光を切り替えて出力する手順、
前記切り替えの実行前に前記第２の光の光パワーを減少させる手順、
前記切り替えの実行後に前記第２の光の光パワーを漸増させる手順、
を実行させるための光制御プログラム。

（付記１６）
前記第２の光の光パワーを漸増させる手順は、前記第２の光が入力される外部装置において前記切り替えに起因して発生する光サージが所定のレベル以下となるように制御される手順を含む、付記１５に記載された光制御プログラム。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願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。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

この出願は、２０１６年３月１４日に出願された日本出願特願２０１６−０４９９１１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。

１、９０ 海底ケーブルシステム
１０、９００ 海底分岐装置
１１〜１３、９０１〜９０３ 端局
２１、２４、３１、３４、９３１、９３２ 光カプラ
２２、３２、３７ 光増幅器
２３、３３ 可変光減衰器
２５、２６、３５、３６、９１１〜９１４ 光フィルタモジュール
４１ 受信部
４２ 制御部
５１〜５３、９０４〜９０６ 海底中継器
１００、２００ 光制御装置
１０１ 切替部
１０２ 可変出力部
２５１ 光カプラ
２５２、２５３ 光フィルタ
２５４ 光スイッチ

Claims (5)

1. 入力された光信号の光路を切り替える切替手段と、
   透過する帯域が互いに異なる複数の光フィルタを備え、前記切替手段から出力された光信号を前記複数の光フィルタのいずれか１つにより透過して、前記透過された光信号を出力光として出力する処理手段と、
   前記処理手段と直列に接続され、前記光路の切り替えの実行前に前記処理手段から入力された前記出力光の光パワーを減少させ、前記切り替えの実行後に前記処理手段から入力された前記出力光の光パワーを漸増し、前記出力光を出力するように接続された可変出力手段と、
   を備える光制御装置を含み、
   第１の端局と、第２の端局と、第３の端局とが接続され、前記第１乃至第３の端局からの給電電流を監視する機能をさらに備えて前記給電電流の監視結果に基づいて前記光制御装置を制御する光分岐装置であって、
   前記切替手段には前記第１の端局が送信した光信号と前記第３の端局が送信した光信号との少なくとも一方が入力され、
   前記可変出力手段は、
   前記切替手段が前記可変出力手段に出力する光信号を切り替える前には、前記可変出力手段から出力される光信号の光パワーを減少させ、
   前記切り替えの後には、前記可変出力手段から出力される光信号の光パワーを漸増させ、
   前記可変出力手段から出力される光信号は前記第２の端局へ送信される、
   光分岐装置。
2. 入力された光信号の光路を切り替える切替手段と、
   透過する帯域が互いに異なる複数の光フィルタを備え、前記切替手段から出力された光信号を前記複数の光フィルタのいずれか１つにより透過して、前記透過された光信号を出力光として出力する処理手段と、
   前記処理手段と直列に接続され、前記光路の切り替えの実行前に前記切替手段へ出力する前記光信号の光パワーを減少させ、前記切り替えの実行後に前記切替手段へ出力する前記光信号の光パワーを漸増し、前記光信号を前記切替手段に出力するように接続された可変出力手段と、
   を備える光制御装置を含み、
   第１の端局と、第２の端局と、第３の端局とが接続され、前記第１乃至第３の端局からの給電電流を監視する機能をさらに備えて前記給電電流の監視結果に基づいて前記光制御装置を制御する光分岐装置であって、
   前記可変出力手段には前記第２の端局が送信した光信号が入力され、
   前記可変出力手段は、
   前記可変出力手段が前記切替手段に出力する光信号の出力先の端局を、前記切替手段
   が切り替える前には、前記切替手段から出力される光信号の光パワーを減少させ、
   前記切り替えの後には、前記切替手段から出力される光信号の光パワーを漸増させ、
   前記切替手段から出力される光信号は前記第１の端局及び第３の端局の少なくとも一方
   へ送信される光分岐装置。
3. 前記出力光の光パワーの漸増は、前記出力光が入力される外部装置において前記切り替えに起因して発生する光サージが所定のレベル以下となるように制御される、
   請求項１又は２に記載された光分岐装置。
4. 前記可変出力手段は出力が可変である光増幅器を備え、前記出力光の光パワーは前記光増幅器の励起パワーの制御により制御される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光分岐装置。
5. さらに、前記可変出力手段及び前記切替手段を制御する制御手段を備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光分岐装置。

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