JP7211426B2 - 光伝送路監視装置、光伝送路の監視システム及び光伝送路の監視方法 - Google Patents

光伝送路監視装置、光伝送路の監視システム及び光伝送路の監視方法 Download PDF

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Description

本発明は、光伝送路監視装置、光伝送路の監視システム及び光伝送路の監視方法に関する。
光伝送路で接続された光ネットワークシステムでは、光伝送路が破断するなどの障害が生じることがあり、こうした障害を検出するため、ＣＯＴＤＲ（Coherent Optical Time Domain Reflectometry）装置などの光伝送路監視装置が用いられる。一般に、こうした光伝送路監視装置は、光伝送路に光パルス（監視光）を出力し、監視光が散乱されて生じた戻り光の受信時間から、受信パワーレベルと距離との関係をケーブルロストレースとして得ることができる。
例えば、海底ケーブルシステムで用いられるＣＯＴＤＲ装置が提案されている（特許文献１）。このＣＯＴＤＲ装置は、海中に上り及び下りの光伝送路が敷設されており、上りの光伝送路に監視光を出力し、下り伝送路を通じて戻ってくる監視光をコヒーレント検波して、光伝送路の測定結果を取得する。
また、監視性能を向上させることができるＣＯＴＤＲ測定が提案されている（特許文献２）。この手法では、１つの光伝送路に異なる周波数を有する複数の監視光を出力し、その戻り光をコヒーレント検波することで、検出時間の短縮が可能である。
特表２００７－５１８３６５号公報 特表２０１２－５０６６５１号公報
海底ケーブル中には光ファイバからなる光伝送路（システム）が複数設けられるため、複数の光伝送路を監視する手法の確立が求められる。また各光伝送路が異なる管理者により管理される場合や、複数の光伝送路の管理者が同一であっても光伝送路を使い分けるために管理も分ける場合が考え得るため、複数の光伝送路の監視を互いに独立して行いたいというニーズが存在する。このため、複数の光伝送路のそれぞれに対する監視を並行して実行できることが望ましい。しかし、上述のＣＯＴＤＲ装置及びＣＯＴＤＲ測定は、１つの伝送路を監視するものであり、複数の光伝送路を並行して監視することは想定していない。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、複数の光伝送路を並行して監視できる光伝送路監視装置、光伝送路の監視システム及び光伝送路の監視方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様である光伝送路監視装置は、互いに周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、局発光を出力する局発光源と、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、前記出力光を電気信号に変換する変換部と、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、を有するものである。
本発明の一態様である光伝送路の監視システムは、複数の第１の光伝送路へ光信号を出力する光伝送装置と、前記光伝送装置と接続され、前記複数の第１の光伝送路を監視する光伝送路監視装置と、を有し、前記光伝送路監視装置は、周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、局発光を出力する局発光源と、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、前記出力光を電気信号に変換する変換部と、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、を有するものである。
本発明の一態様である光伝送路の監視方法は、周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路のそれぞれに出力し、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光と局発光とを干渉させた出力光を出力し、前記出力光を電気信号に変換し、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出するものである。
本発明によれば、複数の光伝送路を並行して監視できる光伝送路監視装置、光伝送路の監視システム及び光伝送路の監視方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる光伝送路監視装置で光ネットワークを監視するときの接続関係を示す図である。 光中継器の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる光伝送路監視装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる光伝送路監視装置の構成をより詳細に示す図である。 実施の形態１にかかる監視光出力部の構成を模式的に示す図である。 戻り光の周波数、局発光の周波数及び中関周波数の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる干渉部の構成例を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる変換部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる信号処理部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１における光伝送路、監視光及び戻り光の関係を模式的に示す図である。 実施の形態１における戻り光の発生メカニズムを示す図である。 戻り光の波形の例を示す図である。 実施の形態１における監視光及び戻り光の伝送を模式的示す図である。 実施の形態１にかかる光伝送路監視装置の変形例を示す図である。 図１３に示す構成における戻り光の波形の例を示す図である。 制御部が有するテーブルを模式的に示す図である。 実施の形態２における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す図である。 実施の形態３における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す図である。 実施の形態４における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す図である。 実施の形態５における監視光と戻り光の伝搬を模式的に示す図である。 実施の形態６にかかる光伝送路監視装置で光ネットワークを監視するときの接続関係を示す図である。 監視光出力部の第１の変形例の構成を模式的に示す図である。 監視光出力部の第２の変形例の構成を模式的に示す図である。 監視光出力部の第３の変形例の構成を模式的に示す図である。 干渉部の変形例の構成を模式的に示す図である。 干渉部及び変換部の変形例の構成を模式的に示す図である。
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。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
実施の形態１
実施の形態１にかかる光伝送路監視装置１００について説明する。光伝送路監視装置は、例えば海底光ネットワークなどの各種の光ネットワークを構成する光伝送路の障害を検出するものである。光伝送路監視装置１００は、例えば、端局内に設けられた光伝送装置に接続された光伝送路に監視光である光パルスを出力し、その戻り光の強度を測定することで、光伝送路の障害を検出する。
図１に、実施の形態１にかかる光伝送路監視装置１００で光ネットワーク１０００を監視するときの接続関係を示す。端局ＴＳ０は、複数の端局ＴＳ１～ＴＳｎ（ｎは、２以上の整数）に光伝送路を介して接続される。なお、端局ＴＳ１～ＴＳｎは必ずしも別個の端局に限られるものではなく、端局ＴＳ１～ＴＳｎの一部又は全部は１つの端局内に設けられる複数の光伝送装置として捉えてもよい。
端局ＴＳ０は、複数の光伝送装置ＴＲ１～ＴＲｎを有する。光伝送装置ＴＲ１～ＴＲｎは、それぞれ、送信器Ｔ１～Ｔｎと受信器Ｒ１～Ｒｎとを有する。端局ＴＳ１～ＴＳｎは、それぞれ、送信器ＴＴ１～ＴＴｎと受信器ＲＲ１～ＲＲｎとを有する。
送信器Ｔ１～Ｔｎから出力される光信号は、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎ（それぞれを第１の光伝送路とも称する）を介して、それぞれ端局ＴＳ１～ＴＳｎの受信器ＲＲ１～ＲＲｎへ伝送される。端局ＴＳ１～ＴＳｎの送信器ＴＴ１～ＴＴｎから出力される光信号は、光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎ（それぞれを第２の光伝送路とも称する）を介して、それぞれ端局ＴＳ０の受信器Ｒ１～Ｒｎへ伝送される。換言すれば、光伝送路ＬＡｋ（ｋは、１以上ｎ以下の整数）と光伝送路ＬＢｋとは、端局ＴＳ０の光伝送装置ＴＲｋと端局ＴＳｋとを接続する光伝送路ペアを構成している。
光伝送路ペアの光伝送路ＬＡｋと光伝送路ＬＢｋとには、１以上の光中継器ＲＰが挿入される。図２に、光中継器ＲＰの構成を模式的に示す。光中継器ＲＰは、光増幅器Ａ１及びＡ２、カプラＣＰ１及びＣＰ２を有する。
光増幅器Ａ１は、光伝送路ＬＡｋに挿入され、光伝送路ＬＡｋを通じて端局ＴＳｋへ向けて伝送される光信号を増幅する。
カプラＣＰ１は、例えば方向性結合器又は光サーキュレータとして構成される。カプラＣＰ１は、光増幅器Ａ１の後段に挿入され、光伝送路ＬＡｋを通じて端局ＴＳ０へ向けて伝送される光信号と反対方向に伝搬する光信号（すなわち、後述する戻り光ＢＬｋ）を選択的に分岐し、分岐した光信号をカプラＣＰ２へ出力する。
光増幅器Ａ２は、光伝送路ＬＢｋに挿入され、光伝送路ＬＢｋを通じて伝送される光信号を増幅する。
カプラＣＰ２は、例えば方向性結合器又は光サーキュレータとして構成される。カプラＣＰ２は、光増幅器Ａ２の後段に挿入され、カプラＣＰ１から出力された光信号（すなわち、後述する戻り光ＢＬｋ）を光伝送路ＬＢｋに結合する。これにより、結合された光信号（すなわち、後述する戻り光ＢＬｋ）は、光伝送路ＬＢｋを通じて、端局ＴＳ０へ伝送される。なお、カプラＣＰ２は、光増幅器Ａ２の前段に挿入されてもよく、カプラＣＰ２がカプラＣＰ１から出力された光信号（すなわち、後述する戻り光ＢＬｋ）を光伝送路ＬＢｋに結合し、結合された光（戻り光ＢＬｋ）が光増幅器Ａ２に入力してもよい。この場合、光増幅器Ａ２は、入力する光（戻り光ＢＬｋ）を増幅し、出力してもよい。
光伝送路監視装置１００は、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎの障害を検出するため、端局ＴＳ０に接続される。端局ＴＳ０では、送信器Ｔ１～Ｔｎの後段には、カプラＣＡ１～ＣＡｎがそれぞれ挿入される。カプラＣＡ１～ＣＡｎは、光伝送路監視装置１００の接続ポートであり、例えば方向性結合器又は光サーキュレータとして構成される。カプラＣＡ１～ＣＡｎは、光伝送路監視装置１００から出力される、それぞれ周波数が異なる監視光ＭＬ１～ＭＬｎを、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに結合する。これにより、監視光ＭＬ１～ＭＬｎは、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎを通じて、それぞれ端局ＴＳ１～ＴＳｎへ向けて伝送される。
また、端局ＴＳ０では、受信器Ｒ１～Ｒｎの前段には、カプラＣＢ１～ＣＢｎがそれぞれ挿入される。カプラＣＢ１～ＣＢｎは、光伝送路監視装置１００の接続ポートであり、例えば方向性結合器又は光サーキュレータとして構成される。
上述の通り、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ監視光ＭＬ１～ＭＬｎが出力されると、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎでのレイリー散乱（後方散乱）によって、監視光ＭＬ１～ＭＬｎと反対方向に伝搬する戻り光ＢＬ１～ＢＬｎが生じる。戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、それぞれ光中継器ＲＰによって光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎから分岐された後に光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎに結合され、カプラＣＢ１～ＣＢｎへ伝送される。なお、戻り光は、レイリー散乱光による散乱光だけでなく、ブリルアン散乱やラマン散乱などの他の散乱によって生じた散乱光を含んでもよいし、反射光を含んでもよい。
カプラＣＢ１～ＣＢｎは、それぞれ周波数が異なる戻り光ＢＬ１～ＢＬｎを分岐して、光伝送路監視装置１００へ出力する。
本実施の形態にかかる光伝送路監視装置１００は、受け取った異なる周波数の戻り光ＢＬ１～ＢＬｎの強度を検出し、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎの障害を検出する。以下、光伝送路監視装置１００について具体的に説明する。図３に、実施の形態１にかかる光伝送路監視装置１００の構成を模式的に示す。光伝送路監視装置１００は、監視光出力部１、局発光源２、干渉部３、変換部４及び信号処理部５を有する。
監視光出力部１は、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎのそれぞれに、異なる周波数の監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力する。監視光出力部１は、異なる周波数の監視光ＭＬ１～ＭＬｎを１つずつ順番に出力してもよいし、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの一部又は全部を同時に出力してもよい。
なお、光伝送路監視装置１００内に設けられた制御部によって、監視光出力部１の監視光ＭＬ１～ＭＬｎの出力動作を制御してもよい。図４に、実施の形態１にかかる光伝送路監視装置１００の構成をより詳細に示す。図４に示すように、光伝送路監視装置１００は、制御部６を有してもよい。この例では、制御部６は、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの周波数及び出力タイミングをそれぞれ制御するための制御信号Ｃ１～Ｃｎが与えられる。制御部６は、制御信号Ｃ１～Ｃｎに基づいて、監視光出力部１に制御信号ＣＯＮ１を出力する。監視光出力部１は、制御信号ＣＯＮ１に基づいて、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの周波数を制御し、かつ、指定されたタイミングで監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力する。
図５に、実施の形態１にかかる監視光出力部１の構成を模式的に示す。監視光出力部１は、光パルス生成部１１及び監視光生成部１２を有する。この例では、制御信号ＣＯＮ１は制御信号ＣＯＮ１１及びＣＯＮ１２が含んでおり、光パルス生成部１１に制御信号ＣＯＮ１１が与えられ、監視光生成部１２に制御信号ＣＯＮ１２が与えられる。
光パルス生成部１１は、レーザ素子などの光源を有し、制御信号ＣＯＮ１１に基づいて、光パルスＯＰを監視光生成部１２へ出力する。
監視光生成部１２は、制御信号ＣＯＮ１２に基づいて、光パルスＯＰの周波数を変換して監視光を生成するとともに、生成した監視光を光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎのいずれかへ出力する。監視光生成部１２は、例えば音響光学素子として構成することができる。音響光学素子は、受け取った光パルスＯＰを強度変調し、かつ、光パルスＯＰを偏向させる（経路制御）ことができる。また、音響光学素子は、与える音響波の周波数に応じて光パルスＯＰの周波数をシフトさせる（周波数変換）ことができる。よって、光パルスＯＰの周波数ｆ０を基準として、ＬＡ１～ＬＡｎのそれぞれへ、異なる周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力することができる。なお、周波数ｆ１～ｆｎのいずれかが、周波数ｆ０と同じであってもよい。
局発光源２は、レーザ素子などの光源を有し、周波数ｆＬＯの局発光ＬＯを干渉部３へ出力する。局発光源２の局発光出力動作は、制御部６から与えられる制御信号によって制御されてもよい。
干渉部３は、光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎから戻り光ＢＬ１～ＢＬｎ（周波数ｆ１～ｆｎ）が入力され、入力された光を局発光ＬＯと戻り光ＢＬ１～ＢＬｎとを干渉させた出力光を出力することができる。これにより、干渉部３から出力された光には、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎと局発光ＬＯとが干渉したことで生じたビート周波数｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜を有する成分が含まれることとなる。
図６に、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎ（周波数ｆ１～ｆｎ）の周波数、局発光ＬＯの周波数ｆＬＯ及び｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜の関係を示す。周波数が異なる２つの光が干渉すると、うなり成分が生じる。このうなり成分の周波数がビート周波数である。図６に示すように、周波数ｆ１～ｆｎの戻り光ＢＬ１～ＢＬｎと、周波数ｆＬＯの局発光ＬＯとが干渉した場合、それぞれ｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜のビート周波数を有する周波数成分が生じる。
なお、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは同時に干渉部３に入力される必要はないので、干渉部３では、出力された監視光の周波数に応じて、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎのいずれか又は一部が局発光ＬＯと干渉することとなる。但し、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎの全てと局発光ＬＯとを同時に干渉させてもよいことは、言うまでもない。
図７に、実施の形態１にかかる干渉部３の構成例を模式的に示す。ここでは、説明の簡略化のため、４つの戻り光と局発光ＬＯとが干渉部３に入力される例について説明する。干渉部３は、カプラ３１～３４を有する。カプラ３１～３４は、２入力１出力のカプラとして構成される。カプラ３１～３４は、戻り光ＢＬ１～ＢＬ４を１つに合波する（１つの伝搬経路へ導く）ため、縦続配置される。
カプラ３１は、戻り光ＢＬ１と戻り光ＢＬ２とが入力され、出力がカプラ３３の一方の入力に接続される。カプラ３２は、戻り光ＢＬ３と戻り光ＢＬ４とが入力され、出力がカプラ３３の他方の入力と接続される。カプラ３３の出力は、カプラ３４の一方の入力と接続される。カプラ３４の他方の入力は局発光源２と接続されて局発光ＬＯが入力され、出力は変換部４と接続される。
なお、ここでは、異なる４つの周波数の戻り光が入力する場合について説明したが、カプラの数及び縦続接続数を変更することで、２、３又は５以上の異なる周波数の戻り光を局発光ＬＯと干渉させることができる構成を実現できることは、言うまでもない。
変換部４は、干渉部３から出力される出力光をアナログ電気信号ＥＡに変換し、さらにアナログ電気信号ＥＡをデジタル電気信号ＥＤに変換して、信号処理部５へ出力する。図８に、実施の形態１にかかる変換部４の構成を模式的に示す。変換部４は、光電変換部４１及びアナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換部４２を有する。
光電変換部４１は、例えばフォトダイオード及びトランスインピーダンスアンプで構成してもよい。フォトダイオードは、干渉部３から出力される出力光を電流信号に変換する。トランスインピーダンスアンプは、電流信号を、電圧信号であるアナログ電気信号ＥＡに変換、増幅して、Ａ／Ｄ変換部４２へ出力する。Ａ／Ｄ変換部４２は、アナログ電気信号ＥＡをデジタル電気信号ＥＤに変換して信号処理部５へ出力する。
信号処理部５は、デジタル電気信号ＥＤに含まれる、ビート周波数｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜を有する信号成分を分離して信号処理を行い、それぞれの検出結果を示すデータ信号Ｄ１～Ｄｎを出力することができる。
図９に、実施の形態１にかかる信号処理部５の構成を模式的に示す。信号処理部５は、フィルタＦ１～Ｆｎ及びデータ処理部Ｐ１～Ｐｎを有する。デジタル電気信号ＥＤはフィルタＦ１～Ｆｎに入力され、フィルタＦ１～Ｆｎは、それぞれビート周波数｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜に対応する信号成分を透過させる。フィルタＦ１～Ｆｎを透過した信号は、それぞれデータ処理部Ｐ１～Ｐｎで処理されてデータ信号Ｄ１～Ｄｎに変換されて出力される。
このように、フィルタＦ１～Ｆｎがそれぞれ所定のビート周波数｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜の信号を通過させるので、データ信号Ｄ１～Ｄｎが監視光ＭＬ１～ＭＬｎ、つまり光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに対応するものであることを確実に担保することができる。
フィルタＦ１～Ｆｎの通過周波数が固定である場合には、フィルタＦ１～Ｆｎの通過周波数と光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎとを対応付けることで、データ処理部Ｐ１～Ｐｎは光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに対応するデータ信号Ｄ１～Ｄｎを適宜出力することができる。これは、フィルタＦ１～Ｆｎの通過周波数と光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎとを対応付けを示すテーブル５１を信号処理部５に設け、データ処理部Ｐ１～Ｐｎがテーブル５１を適宜参照することで実現してもよい。また、各システムに割り当てられる監視光の周波数が変更された場合には、当該変更に応じて、テーブルが定義する対応付けは適宜更新されてもよい。なお、データ信号Ｄ１～Ｄｎの出力先は１つ（例えば、１つの管理者端末）に限られるものではない。つまり、データ信号Ｄ１～Ｄｎは、それぞれ対応する複数の出力先（例えば、複数の管理者端末）など、それぞれ任意の出力先に出力されてもよい。
監視光ＭＬ１～ＭＬｎの周波数ｆ１～ｆｎ、局発光ＬＯの周波数ｆＬＯが変更されることが考え得る場合、フィルタＦ１～Ｆｎの通過周波数｜ｆＬＯ－ｆ１｜～｜ｆＬＯ－ｆｎ｜を適宜変更してもよい。例えば、必要に応じて制御部６に制御信号Ｃ１～Ｃｎを与え、制御部６が制御信号Ｃ１～Ｃｎに基づいて信号処理部５に制御信号ＣＯＮ２を与えることで、フィルタＦ１～Ｆｎの通過周波数を調整できることは、いうまでもない。
上述の通り、干渉部３に異なる周波数の戻り光ＢＬ１～ＢＬｎの一部または全部が同時に又は重複して入力されても、信号処理部５はビート周波数に基づいて、戻り光を切り分けて監視できるため、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎを並行して監視することができる。つまり、異なる周波数の戻り光を時間的に離散させる必要がないので、複数の光伝送路ペアの障害検出を高頻度かつ高速に行えることが理解できる。
図１０に、実施の形態１における光伝送路、監視光及び戻り光の関係を模式的に示す。図１０に示すように、周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎは光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ順番に出力され、監視光ＭＬ１～ＭＬｎが散乱されて生じる戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎを通じて光伝送路監視装置１００に返ってくる。ここでは、光伝送路ＬＡｋと、これに対応する端局ＴＳｋ及び光伝送路ＬＢｋとが構成する通信系を、システムＳｋと称する。
図１１に、実施の形態１におけるシステムＳ１での戻り光の発生メカニズムを示す。図１１では、システムＳ１の光伝送路ＬＡ１及びＬＢ１に、４つの光中継器ＲＰ１～ＲＰ４が、光伝送路監視装置１００の側から順に挿入されている例を示している。図２を参照して説明したように、光伝送路ＬＡ１を通じて端局ＴＳ１へ伝送される監視光ＭＬ１は、光中継器ＲＰを通過するごとに増幅される。増幅後の監視光ＭＬ１が散乱されることで生じた戻り光は光中継器に戻り、カプラＣＰ１及びＣＰ２で構成されるループバック経路によって、光伝送路ＬＡ１から分岐され、光伝送路ＬＢ１に結合されて、光伝送路監視装置１００に戻る。
その結果、戻り光ＢＬ１の強度変化を観測すると、光中継器ＲＰの数と同じ回数の立ち上がりを有する、のこぎり波状の波形を有する。図１２に、戻り光ＢＬ１の波形の例を示す。図１２では、タイミングＴＲＰ１～ＴＲＰ４で戻り光ＢＬが急峻に増大して立ち上がっている。タイミングＴＲＰ１～ＴＲＰ４での立ち上がりは、監視光ＭＬ１がそれぞれ光中継器ＲＰ１～ＲＰ４で増幅されたことに対応するものである。図１２では、隣接する立ち上がりの間隔は同じとしているが、隣接する光中継器間の距離によって立ち上がりの間隔は変動しうることは、言うまでもない。こうした光伝送路の監視手法は、伝送距離が長く、光伝送路に複数の光中継器が挿入される海底光ネットワークにおいて、有効であると考えられる。
図１３に、実施の形態１における監視光及び戻り光の伝送を模式的に示す。ここでは、システムＳｋでは、監視光ＭＬｋとして３つのパルスＭＬｋ＿１～ＭＬｋ＿３が反復して出力され、これに対応する３つの戻り光ＢＬｋ＿１～ＢＬｋが光伝送路監視装置１００に返ってくる例について示す。
図１３の例では、例えば、監視光ＭＬ１＿１～ＭＬｎ＿１に対応する戻り光ＢＬ１＿１及びＢＬｎ＿１は、時間的に重複している。上述の通り、異なる周波数の戻り光ＢＬ１＿１及びＢＬｎ＿１が重複していても、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、並行してその強度変化を検出することができる。つまり、異なる周波数の戻り光を時間的に離散させる必要がないので、複数の光伝送路ペアの障害検出を高頻度かつ高速に行えることが理解できる。
また、端局ＴＳ０の内部又は端局ＴＳ０と最も近い光中継器との間にカプラを設けて、光伝送路監視装置１００と最も近い光中継器との間で生じる戻り光を検出可能に構成してもよい。図１４に、実施の形態１にかかる光伝送路監視装置１００の変形例を示す。図１４に示すように、端局ＴＳ０では、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎにカプラＣＰ３が挿入され、光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎにカプラＣＰ４が挿入される。カプラＣＰ３及びＣＰ４は、方向性結合器や光サーキュレータとして構成される。
図１４に示す構成では、最も近い光中継器ＲＰ１よりも手前からの戻り光は、カプラＣＰ３で光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎから選択的に分岐され、カプラＣＰ４によって光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎに結合される。換言すれば、カプラＣＰ３及びＣＰ４は、光中継器ＲＰ１～ＲＰｎのカプラＣＰ１及びＣＰ２と同様のループバック経路を構成する。
図１４に示すように、端局ＴＳ０にカプラＣＰ３及びＣＰ４を設ける場合、光伝送路に光中継器（図１４における光中継器ＲＰ１～ＲＰｎ）を挿入しない場合でも、光伝送路の監視を行うことができる。上記したように、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ監視光ＭＬ１～ＭＬｎが出力されると、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎでのレイリー散乱（後方散乱）などによって、監視光ＭＬ１～ＭＬｎと反対方向に伝搬する戻り光ＢＬ１～ＢＬｎが生じる。これらの戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、光中継器で分岐されることなく、端局ＴＳ０のカプラＣ３に到達する。カプラＣＰ３に到達した戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、カプラＣＰ３で光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎから選択的に分岐され、カプラＣＰ４によって光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎに結合される。よって、光伝送路に光中継器が挿入されない場合でも、光伝送路を監視可能であることが理解できる。
図１５に、図１４に示す構成における、戻り光ＢＬ１の波形の例を示す。この構成では、図１１に示す構成と比べて、最も近い光中継器ＲＰ１（タイミングＴＲＰ１）よりも手前からの戻り光の強度変化をさらに検出し、より手前の光伝送路の障害を検出することができる。
以上、本構成によれば、複数の経路のそれぞれに異なる周波数の光（監視光、戻り光）を割り当て、信号処理部５において戻り光の周波数に対応したビート周波数を識別することができるので、複数の経路を切り分けて、並行して監視することができる。
なお、制御信号Ｃ１～Ｃｎは、それぞれ別個のユーザに割り当てられたものであってもよい。このため、制御部６には、制御信号Ｃ１～Ｃｎがランダムに与えられることが考え得る。例えば、上述のシステムＳ１～Ｓｎの一部をあるユーザが使用し、別の一部を他のユーザが使用する場合、各ユーザは自己が使用するシステムの障害検出を任意のタイミングで、制御信号Ｃ１～Ｃｎの一部を用いて制御部６に指令する。複数のユーザからの指令が制御部６にほぼ同時に到達する場合、制御部６は複数の指令を調停し、指令に基づいて監視光ＭＬ１～ＭＬｎの出力タイミングを自律的に決定してもよい。例えば、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの出力タイミング及び周期を、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎの長さと、監視光ＭＬ１～ＭＬｎが光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎを伝搬する速度と、に基づいて決定してもよい。
制御部６は、ユーザ、制御信号、システム及び監視光の対応づけが定義されたテーブル６１を有していてもよい。図１６に、制御部６が有するテーブル６１を模式的に示す。図１６に示すように、テーブル６１では、制御信号Ｃ１、システムＳ１及び監視光Ｍ１がユーザＵ１に対応付けられ、制御信号Ｃ２及びＣ３、システムＳ２及びＳ３、監視光Ｍ２及びＭ３がユーザＵ２に対応付けられていることが理解できる。これにより、ユーザＵ１には制御信号Ｃ２が割り当てられ、ユーザＵ１は制御信号Ｃ１を制御部６に与えることで、システムＳ１を使用し、監視光Ｍ１を制御できる。また、ユーザＵ１には制御信号Ｃ２及びＣ３が割り当てられ、ユーザＵ１は制御信号Ｃ２及びＣ３を制御部６に与えることで、システムＳ２およびＳ３を使用し、監視光Ｍ２及びＭ３を制御できる。
なお、テーブル６１は、図面の簡略化のため、一部のユーザ、制御信号、システム及び監視光の対応付けを表したものであり、他のユーザ、制御信号、システム及び監視光の対応付けを含んでもよいことは、言うまでもない。
また、光伝送路監視装置１００の使用状況によっては、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの全てについてユーザが割り当てられていない場合も考える。この場合、新規ユーザが制御信号Ｃ１～Ｃｎを用いて、監視光の割り当てを制御部６に要求することができる。制御部６は、要求に応じて未使用の監視光を新規ユーザに割り当ててもよい。また、制御部６は、割り当てた監視光の周波数を決定してもよい。この場合、制御部６は、制御信号ＣＯＮ２によって決定した監視光の周波数を信号処理部５通知し、信号処理部５は通知された周波数に応じて、例えば上述したテーブルを参照することで対応するフィルタを選択してもよく、対応させるフィルタの通過周波数を調整してもよい。
実施の形態２
実施の形態１では、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ、順番に周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力する例について説明した。しかしながら、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの出力順序はこの例に限られるものではない。以下、実施の形態２にかかる光伝送路監視装置１００の破断検出動作について説明する。
図１７に、実施の形態２における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す。この例では、図１３の例と比べて、監視光ＭＬ１と監視光ＭＬ２との出力順序が入れ替わっている。そのため、戻り光ＢＬ２は戻り光ＢＬ１に比べて早いタイミングで光伝送路監視装置１００に戻ってくることとなる。
この場合でも、監視光ＭＬ１＿１～ＭＬｎ＿１に対応する戻り光ＢＬ１＿１及びＢＬｎ＿１は、時間的に重複している。しかし、異なる周波数の監視光ＭＬ１～ＭＬｎをいかなる順序で出力し、それに応じて戻り光が時間的に重複したとしても、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、その強度変化を並行して検出することができる。
なお、戻り光は時間的に重複していてもよいので、監視光出力部１が異なる周波数の監視光を同時に出力したとしても、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けてその強度変化を並行して検出できることは言うまでもない。
実施の形態３
実施の形態１では、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ、順番にかつ同じ周期で周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力する例について説明した。しかし、必要に応じて周波数の異なる監視光の出力タイミングを制御することが求められる場合が考え得る。例えば、複数の光伝送路ペアにかかるシステムのユーザが単一ではなく、各システムのユーザが異なる場合には、光伝送路の障害検出を各ユーザが所望のタイミングで行う機能が求められる。
以下、光伝送路監視装置１００が、任意のタイミングで光伝送路の障害検出を行う動作について説明する。図１８に、実施の形態３における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す。監視光ＭＬ１は、周期ΔＴ１で繰り返し出力される。これに対し、監視光ＭＬ２～ＭＬｎは、監視光ＭＬ１とは異なる周期及びタイミングで出力される。この例では、監視光ＭＬ２の１つ目のパルスは監視光ＭＬ１の２つ目のパルスの後に出力され、監視光ＭＬｎの１つ目のパルスは監視光ＭＬ１の１つ目のパルスの後に出力される。
本構成では、例えば、必要に応じて制御部６に制御信号Ｃ１～Ｃｎを与え、制御部６が制御信号Ｃ１～Ｃｎに基づいて監視光出力部１に制御信号ＣＯＮ１を与えることで、監視光ＭＬ１～ＭＬｎのそれぞれの出力タイミングを制御することができる。
この場合でも、監視光ＭＬ１～ＭＬｎに対応する戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、時間的に重複する場合がある。しかし、上述の実施の形態と同様に、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、その強度変化を並行して検出することができる。
したがって、実施の形態１と同様に、異なる周波数の戻り光を時間的に離散させる必要がないので、複数の光伝送路ペアの障害検出を高頻度かつ高速に行えることが理解できる。
実施の形態４
上述の実施の形態では、複数の光伝送路ペアにかかるシステムがそれぞれ同様の構成を有する場合について説明した。しかし、実際には、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎはそれぞれ長さが異なり、挿入される光中継器の数が異なり、又は、光中継器間の距離が異なるなど、各システムの構成が異なることが考え得る。
以下、光伝送路監視装置１００が、各システムの構成に対応して光伝送路の障害検出を行う動作について説明する。図１９に、実施の形態４における監視光と戻り光の伝搬経路を模式的に示す。この例では、光伝送路ＬＡ２は、光伝送路ＬＡ１よりも短く、かつ、挿入される光中継器の数が少ない。また、光伝送路ＬＡｎは、光伝送路ＬＡ１よりも長く、かつ、挿入される光中継器の数が多い。
本実施の形態では、各システムの構成の相違に対応して、各監視光の出力周期が制御される。ここでは、短い光伝送路ＬＡ２へ出力される監視光ＭＬ２の出力周期ΔＴ２は、光伝送路ＬＡ１へ出力される監視光ＭＬ１の出力周期ΔＴ１よりも短い（ΔＴ２＜ΔＴ１）。長い光伝送路ＬＡｎへ出力される監視光ＭＬｎの出力周期ΔＴｎは、光伝送路ＬＡ１へ出力される監視光ＭＬ１の出力周期ΔＴ１よりも長い（ΔＴｎ＞ΔＴ１）。
戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの出力タイミングと光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎの長さなどに応じたタイミングで、光伝送路監視装置１００に返ってくる。この場合でも、監視光ＭＬ１～ＭＬｎに対応する戻り光ＢＬ１～ＢＬｎは、時間的に重複する場合がある。しかし、上述の実施の形態と同様に、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、その強度変化を並行して検出することができる。
本構成においても、例えば、必要に応じて制御部６に制御信号Ｃ１～Ｃｎを与え、制御部６が制御信号Ｃ１～Ｃｎに基づいて監視光出力部１に制御信号ＣＯＮ１を与えることで、監視光ＭＬ１～ＭＬｎのそれぞれの出力タイミングを制御することができる。
したがって、実施の形態１と同様に、異なる周波数の戻り光を時間的に離散させる必要がないので、複数の光伝送路ペアの障害検出を高頻度かつ高速に行えることが理解できる。
実施の形態５
上述の実施の形態では、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎへ、それぞれ異なる周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎを出力する例について説明した。これに対し、本実施の形態では、光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎのうち、少なくとも１つの光伝送路に監視光ＭＬ１～ＭＬｎのうち少なくとも２つの監視光を出力する例について説明する。
図２０に、実施の形態５における監視光と戻り光の伝搬を模式的に示す。図２０では、光伝送路ＬＡ１に、監視光ＭＬ１及びＭＬ２が順番に出力される例を示している。この場合、監視光ＭＬ１及びＭＬ２に対応して、光伝送路ＬＢ１を通じて、戻り光ＢＬ１及びＢＬ２が光伝送路監視装置１００に順番に返ってくる。
本構成においても、例えば、必要に応じて制御部６に制御信号Ｃ１～Ｃｎを与え、制御部６が制御信号Ｃ１～Ｃｎに基づいて監視光出力部１に制御信号ＣＯＮ１を与えることで、監視光ＭＬ１～ＭＬｎのそれぞれの出力タイミングを制御し、監視光ＭＬ１～ＭＬｎが出力される光伝送路を適宜選択することが可能である。
この場合、信号処理部５において、監視光ＭＬ１及びＭＬ２に対応するビート周波数ｆＬ０－ｆ１及びｆＬ０－ｆ２を光伝送路ＬＡ１に結びつけておくことで、戻り光ＢＬ１及びＢＬ２の強度変化を検出することで、光伝送路ＬＡ１の障害を検出することができる。
例えば、監視光ＭＬ１＿１～ＭＬ２＿１に対応する戻り光ＢＬ１＿１及びＢＬ２＿１は、時間的に重複している。この場合でも、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、その強度変化を並行して検出することができる。
なお、１つの光伝送路へ出力した異なる周波数の監視光に対応する戻り光は時間的に重複していてもよいので、監視光出力部１が異なる周波数の監視光を同時に出力したとしても、信号処理部５は戻り光の周波数を切り分けて、その強度変化を並行して検出できることは言うまでもない。
したがって、上述の実施の形態と同様に、異なる周波数の戻り光を時間的に離散させる必要がないので、光伝送路ペアの障害検出を高頻度かつ高速に行えることが理解できる。
一般に、レイリー散乱によって生じる戻り光の強度は弱く、光伝送路監視装置１００で検出する戻り光の信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）は比較的小さい。よって、１つの光伝送路へ監視光を複数回出力し、信号処理部５がその戻り光の時間変動を取得して平均化してもよい。これにより、雑音の影響が平均化されてキャンセルされるので、障害検出の精度を向上させることができる。この場合、本構成のように１つの光伝送路に複数の周波数の監視光を出力することで、平均化処理を高速に行うことが可能となる。
実施の形態６
実施の形態６にかかる光伝送路監視装置について説明する。上述の実施の形態では、光伝送路監視装置１００は、単一の端局ＴＳ０に接続される例について説明した。しかし、光伝送路監視装置１００は、複数の端局に接続されてもよい。図２１に、実施の形態６にかかる光伝送路監視装置で光ネットワーク２０００を監視するときの接続関係を示す。
光ネットワーク２０００は、光ネットワーク１０００の変形例であり、図１を参照して説明した光伝送装置ＴＲ１～ＴＲｎが、それぞれ異なる端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎに設けられている。光ネットワーク２０００のその他の構成は、光ネットワーク１０００と同様である。
図２１に示すように、光伝送路監視装置１００が接続される端局は１つだけでなく、複数であってもよい。これにより、１つの光伝送路監視装置１００によって、複数の端局が光信号を伝送する光伝送路の障害を検出することができる。複数の端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎが距離的に離隔している場合でも、適宜光伝送路監視装置１００と端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎのそれぞれとの間を光ファイバなどの光伝送路で接続することで、１つの光伝送路監視装置１００によって、複数の端局が光信号を伝送する光伝送路の障害を検出できる構成を容易に実現することができる。
なお、本実施の形態では、端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎは、１つの光伝送路のペアと接続される構成について説明したが、端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎは２つの光伝送路のペアと接続されてもよく、光伝送路のペアの数に応じて端局ＴＳ０＿１～ＴＳ０＿ｎと光伝送路監視装置１００との接続数を増加させてもよいことは、言うまでもない。
実施の形態７
本実施の形態では、監視光出力部の監視光生成部の変形例について説明する。図２２に、監視光出力部１の第１の変形例である監視光出力部１Ａの構成を模式的に示す。監視光出力部１Ａは、監視光出力部１の光パルス生成部１１及び監視光生成部１２を、それぞれ（Integrated Tunable Laser Assembly：ＩＴＬＡ）型波長可変レーザモジュール１１Ａ及び光スイッチ１２Ａに置換した構成を有する。なお、ＩＴＬＡ型波長可変レーザは波長可変レーザの一例であり、ＩＴＬＡ型波長可変レーザ以外の他の方式の波長可変レーザも適用可能であることは、言うまでもない。
ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａは、制御信号ＣＯＮ１２に含まれる制御信号ＣＯＮ１１に基づいて、監視光ＭＬ１～ＭＬｎに対応する周波数ｆ１～ｆｎのいずれかを有するレーザ光を出力する。光スイッチ１２Ａは、例えばＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）として構成され、制御信号ＣＯＮ１２に基づいて、周波数ｆ１～ｆｎのいずれかを有するレーザ光を、監視光ＭＬ１～ＭＬｎとして光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに出力する。
換言すれば、ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａが出力したレーザ光の周波数がｆｋである場合、光スイッチ１２Ａは、周波数ｆｋの監視光ＭＬｋを光伝送路ＬＡｋへ出力する。
次いで、監視光出力部の第２の変形例について説明する。図２３に、監視光出力部の第２の変形例である監視光出力部１Ｂの構成を模式的に示す。監視光出力部１Ｂは、ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａ、光カプラ１２３及び遮断器ＢＲ１～ＢＲｎを有する。ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａは、監視光出力部１Ａと同様であるので、説明を省略する。
光カプラ１２３は、１入力ｎ出力のカプラとして構成され、ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａが出力したレーザ光を遮断器ＢＲ１～ＢＲｎのそれぞれへ分岐する。遮断器ＢＲ１～ＢＲｎは、制御信号ＣＯＮ１２に基づいて、周波数ｆ１～ｆｎの監視光ＭＬ１～ＭＬｎを、それぞれ光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに出力する。
換言すれば、ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール１１Ａが出力したレーザ光の周波数がｆｋである場合、遮断器ＢＲｋだけが開き、その他の遮断器が閉となることで、光伝送路ＬＡｋへ周波数ｆｋの監視光ＭＬｋが出力されることとなる。
次いで、監視光出力部の第３の変形例について説明する。図２４に、監視光出力部の第３の変形例である監視光出力部１Ｃの構成を模式的に示す。監視光出力部１Ｃは、監視光出力部１の監視光生成部１２を監視光生成部１２Ｃに置換した構成を有する。監視光生成部１２Ｃは、位相変調器１３及び光スイッチ１４を有する。光スイッチ１４は、光スイッチ１２Ａと同様であるので、説明を省略する。
位相変調器１３は、光パルス生成部１１から出力される光パルスＯＰの位相を変調可能であり、制御信号ＣＯＮ１２に含まれる制御信号ＣＯＮ１２１に基づいて、光パルスＯＰの周波数を制御する。光スイッチ１４は、ＣＯＮ１２に含まれる制御信号ＣＯＮ１２２に基づいて、周波数ｆ１～ｆｎのいずれかを有する光パルスを、監視光ＭＬ１～ＭＬｎとして光伝送路ＬＡ１～ＬＡｎに出力する。
換言すれば、位相変調器１３から出力されたレーザ光の周波数がｆｋである場合、光スイッチ１４は、周波数ｆｋの監視光ＭＬｋを光伝送路ＬＡｋへ出力する。
以上、図２２～図２４に示す監視光出力部を適用しても、上述の実施の形態にかかる光伝送路監視装置と同様に光伝送路の障害検出を行うことができる光伝送路監視装置を提供することが可能である。
実施の形態８
本実施の形態では、干渉部の変形例について説明する。図２５に、干渉部の変形例である干渉部３Ａの構成を模式的に示す。干渉部３Ａは、光波長合波器として構成される。干渉部３Ａは、（ｎ＋１）入力１出力の光波長合波器として構成される。干渉部３Ａには、光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎを通じて戻り光ＢＬ１～ＢＬｎが入力され、かつ、局発光ＬＯが入力される。戻り光ＢＬ１～ＢＬｎが時間的に重複する場合でも、戻り光ＢＬ１～ＢＬｎの一部又は全部は局発光ＬＯと合波されることで、互いに干渉する。
よって、干渉部３Ａは、干渉部３と同様に、異なる光伝送路ＬＢ１～ＬＢｎを通じて入力する戻り光ＢＬ１～ＢＬｎと局発光とを干渉させた出力光を、同一の経路を通じて変換部４へ出力することができる。
実施の形態９
本実施の形態では、干渉部及び変換部の変形例について説明する。図２６に、干渉部及び変換部の変形例である干渉部３Ｂ及び変換部４Ａの構成を模式的に示す。干渉部３Ａは、光波長合波器３５Ａ及び３５Ｂ、光強度合波器３６Ａ～３６Ｄを有する。以下では、監視光ＭＬ１～ＭＬｎの数を偶数（つまり、ｍを以上の整数として、ｋ＝２ｍ）として説明する。
光波長合波器３５Ａ及び３５Ｂはｋ／２個の入力と１つの出力を有する光波長合波器として構成される。光波長合波器３５Ａには、周波数ｆ１、ｆ３、．．．、ｆｋ－１の戻り光ＢＬ１、ＢＬ３、．．．、ＢＬｋ－１が入力され、これらの監視光を合波して光強度合波器３６Ｂへ出力する。光波長合波器３５Ｂには、周波数ｆ２、ｆ４、．．．、ｆｋの戻り光ＢＬ２、ＢＬ４、．．．、ＢＬｋが入力され、これらの監視光を合波して光強度合波器３６Ｂへ出力する。
光強度合波器３６Ａ～３６Ｄは、２入力２出力の光強度合波器として構成される。光強度合波器３６Ａの一方の入力は局発光源２と接続されて波長ｆＬＯ１の局発光ＬＯ１が入力され、他方の入力は局発光源２と接続されて波長ｆＬＯ２の局発光ＬＯ２が入力される。なお、局発光ＬＯ１及びＬＯ２は、同じ局発光源から出力されてもよいし、異なる局発光源から出力されてもよい。
光強度合波器３６Ａの一方の出力は光強度合波器３６Ｃの一方の入力と接続され、他方の出力は光強度合波器３６Ｄの一方の入力と接続される。
光強度合波器３６Ｂの一方の入力は光波長合波器３５Ａの出力と接続され、他方の入力は光波長合波器３５Ｂの出力と接続される。光強度合波器３６Ｂの一方の出力は光強度合波器３６Ｃの他方の入力と接続され、他方の出力は光強度合波器３６Ｄの他方の入力と接続される。これにより、戻り光ＢＬ１～ＢＬｋは、局発光ＬＯ１及びＬＯ２のそれぞれと干渉して、干渉部３Ｂから出力光が出力されることとなる。
次いで、変換部４Ａについて説明する。変換部４Ａは、バランスドレシーバ４３Ａ及び４３Ｂ、Ａ／Ｄ変換部４４Ａ及び４４Ｂを有する。
バランスドレシーバ４３Ａは、２つの光電変換部ＯＥ１及びＯＥ２を有する。光電変換部ＯＥ１は、入力が光強度合波器３６Ｃの一方の入力と接続され、光強度合波器３６Ｃから入力される光をアナログ電気信号ＥＡ１に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４Ａへ出力する。光電変換部ＯＥ２は、入力が光強度合波器３６Ｃの他方の入力と接続され、光強度合波器３６Ｃから入力される光をアナログ電気信号ＥＡ２に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４Ａへ出力する。
バランスドレシーバ４３Ｂは、２つの光電変換部ＯＥ３及びＯＥ４を有する。光電変換部ＯＥ３は、入力が光強度合波器３６Ｄの一方の入力と接続され、光強度合波器３６Ｄから入力される光をアナログ電気信号ＥＡ３に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４Ｂへ出力する。光電変換部ＯＥ４は、入力が光強度合波器３６Ｄの他方の入力と接続され、光強度合波器３６Ｃから入力される光をアナログ電気信号ＥＡ４に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４Ｂへ出力する。
Ａ／Ｄ変換部４４Ａは、アナログ電気信号ＥＡ１及びＥＡ２を合成した信号をデジタル電気信号ＥＤ１に変換し、信号処理部５へ出力する。Ａ／Ｄ変換部４４Ｂは、アナログ電気信号ＥＡ３及びＥＡ４を合成した信号をデジタル電気信号ＥＤ２に変換し、信号処理部５へ出力する。
本構成によれば、周波数の異なる２つの局発光を戻り光と干渉させることができるので、Ａ／Ｄ変換部で変換されるデジタル電気信号に含まれるビート信号を２倍にすることができるので、局発光を１つだけ用いる場合と比べて、取得するビート信号のダイナミックレンジを倍にすることができる。但し、局発光ＬＯ１の周波数ｆＬＯ１と局発光ＬＯ２の周波数ｆＬＯ２とは、必ずしも異なっている必要は無く、同じであってもよい。
また、光強度合波器とバランスドレシーバとを用いることで、分波された信号を全て光電変換できる。これにより、分波された信号を無駄にすることなく用いることができるので、分波による損失を相殺し、高効率な信号処理を行うことが可能である。
さらに、戻り光を波長合波する光波長合波器を２つ設けているので、光波長合波器を１つのみ設ける場合と比べて、各光波長合波器の波長間隔を広げることが可能となる。
その他の実施の形態
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。例えば、上述の実施の形態では、各端局は陸上に設けられてもよいし、光伝送装置は陸上だけでなく、海上や海中の設備に設けられてもよい。
上述に実施の形態では、各システムが２本の光伝送路のペアを有するものとして説明したが、１本の光伝送路に監視光が出力され、同じ光伝送路を介して戻り光を受け取る構成としてもよいことは、言うまでもない。
上述の実施の形態では、光伝送路監視装置が海底光ネットワークシステムの光伝送路を監視するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、海底光ネットワークシステム以外の陸上の光ネットワークシステムなど、任意の光ネットワークシステムを監視してもよいことは、言うまでもない。また、光ネットワークの監視のみならず、センシングなどの他の用途に適用することも可能である。
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、局発光を出力する局発光源と、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、前記出力光を電気信号に変換する変換部と、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、を備える、光伝送路監視装置。
（付記２）前記戻り光のそれぞれは、前記第１の光伝送路と対をなす第２の光伝送路を介して、前記干渉部に入力される、付記１に記載の光伝送路監視装置。
（付記３）前記第１及び第２の光伝送路には、１以上の光中継器が挿入され、１つの前記光中継器を通過した前記監視光が散乱されて生じた前記戻り光は、前記１つの光中継器によって前記第１の光伝送路から分岐されて前記第２の光伝送路に結合される、付記２に記載の光伝送路監視装置。
（付記４）前記監視光出力部から前記複数の監視光のそれぞれが出力されるタイミングを制御する制御部を更に備える、付記１乃至３のいずれか一に記載の光伝送路監視装置。
（付記５）前記制御部は、前記第１の光伝送路の長さと、前記監視光のそれぞれが前記第１の光伝送路を伝搬する速度とに基づいて、前記監視光を出力するタイミングを決定する、付記４に記載の光伝送路監視装置。
（付記６）前記制御部は、与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、付記４又は５に記載の光伝送路監視装置。
（付記７）前記信号処理部は、前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備える、付記１乃至６のいずれか一に記載の光伝送路監視装置。
（付記８）与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御し、前記監視光のそれぞれの周波数を前記信号処理部に通知する制御部をさらに備え、前記信号処理部は、前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備え、前記複数のフィルタのそれぞれが抽出する信号の周波数は、通知された前記監視光の周波数に基づいて調整される、付記１乃至５のいずれか一に記載の光伝送路監視装置。
（付記９）複数の第１の光伝送路へ光信号を出力する光伝送装置と、前記光伝送装置と接続され、前記複数の第１の光伝送路を監視する光伝送路監視装置と、を備え、前記光伝送路監視装置は、互いに周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、局発光を出力する局発光源と、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、前記出力光を電気信号に変換する変換部と、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、を備える、光伝送路の監視システム。
（付記１０）前記戻り光のそれぞれは、前記第１の光伝送路と対をなす第２の光伝送路を介して、前記干渉部に入力される、付記９に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１１）前記第１及び第２の光伝送路には、１以上の光中継器が挿入され、１つの前記光中継器を通過した前記監視光が散乱されて生じた前記戻り光は、前記１つの光中継器によって前記第１の光伝送路から分岐されて前記第２の光伝送路に結合される、付記１０に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１２）前記監視光出力部から前記複数の監視光のそれぞれが出力されるタイミングを制御する制御部を更に備える、付記９乃至１１のいずれか一に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１３）前記制御部は、前記第１の光伝送路の長さと、前記監視光のそれぞれが前記第１の光伝送路を伝搬する速度とに基づいて、前記監視光を出力するタイミングを決定する、付記１２に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１４）前記制御部は、与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、付記１２又は１３に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１５）前記信号処理部は、前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備える、付記９乃至１４のいずれか一に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１６）与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御し、前記監視光のそれぞれの周波数を前記信号処理部に通知する制御部をさらに備え、前記信号処理部は、前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備え、前記複数のフィルタのそれぞれが抽出する信号の周波数は、通知された前記監視光の周波数に基づいて調整される、付記９乃至１３のいずれか一に記載の光伝送路の監視システム。
（付記１７）周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路のそれぞれに出力し、前記複数の監視光に対応する複数の戻り光と局発光とを干渉させた出力光を出力し、前記出力光を電気信号に変換し、前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する、光伝送路の監視方法。
（付記１８）前記局発光と、前記第１の光伝送路と対をなす第２の光伝送路を介して前記複数の監視光に対応する前記複数の戻り光とを干渉させて、前記出力光を出力する、付記１７に記載の光伝送路の監視方法。
（付記１９）前記第１及び第２の光伝送路には、１以上の光中継器が挿入され、１つの前記光中継器を通過した前記監視光が散乱されて生じた前記戻り光は、前記１つの光中継器によって前記第１の光伝送路から分岐されて前記第２の光伝送路に結合される、付記１８に記載の光伝送路の監視方法。
（付記２０）前記第１の光伝送路の長さと、前記監視光のそれぞれが前記第１の光伝送路を伝搬する速度とに基づいて、前記監視光を出力するタイミングを決定する、付記１７乃至１９のいずれか一に記載の光伝送路の監視方法。
（付記２１）与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、付記１７乃至２０のいずれか一に記載の光伝送路の監視方法。
（付記２２） 与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を決定し、前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出し、前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成し、抽出される信号の周波数は、決定された前記監視光の周波数に基づいて決定される、付記１７乃至２０のいずれか一に記載の光伝送路の監視方法。
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、２０１８年１１月１６日に出願された日本出願特願２０１８－２１５３１９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。
１００ 光伝送路監視装置
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 監視光出力部
２ 局発光源
３、３Ａ、３Ｂ 干渉部
４ 変換部
４Ａ 変換部
５ 信号処理部
６ 制御部
１１ 光パルス生成部
１１Ａ ＩＴＬＡ型波長可変レーザモジュール
１２ 監視光生成部
１２Ａ、１４ 光スイッチ
１３ 位相変調器
３１～３４ カプラ
３５Ａ、３５Ｂ 光波長合波器
３６Ａ～３６Ｄ 光強度合波器
４１ 光電変換部
４２、４４Ａ、４４Ｂ Ａ／Ｄ変換部
４３Ａ、４３Ｂ バランスドレシーバ
１２３ 光カプラ
１０００、２０００ 光ネットワーク
Ａ１、Ａ２ 光増幅器
ＢＬ１～ＢＬｎ 戻り光
ＢＲ１～ＢＲｎ 遮断器
ＣＰ１～ＣＰ４、ＣＡ１～ＣＡｎ、ＣＢ１～ＣＢｎ カプラ
Ｃ１～Ｃｎ 制御信号
ＣＯＮ１、ＣＯＮ２、ＣＯＮ１１、ＣＯＮ１２、ＣＯＮ１２１、ＣＯＮ１２２ 制御信号
Ｄ１～Ｄｎ データ信号
ＥＡ、ＥＡ１～ＥＡ４ アナログ電気信号
ＥＤ、ＥＤ１、ＥＤ２ デジタル信号
Ｆ１～Ｆｎ フィルタ
ＬＡ１～ＬＡｎ、ＬＢ１～ＬＢｎ 光伝送路
ＬＯ、ＬＯ１、ＬＯ２ 局発光
ＭＬ１～ＭＬｎ 監視光
ＯＥ１～ＯＥ４ 光電変換部
Ｐ１～Ｐｎ データ処理部
Ｒ１～Ｒｎ、ＲＲ１～ＲＲｎ 受信器
ＲＰ、ＲＰ１～ＲＰｎ 光中継器
Ｓ１～Ｓｎ システム
Ｔ１～Ｔｎ、ＴＴ１～ＴＴｎ 送信器
ＴＲ０～ＴＲｎ 光伝送装置
ＴＳ０～ＴＳｎ 端局

Claims (10)

  1. 周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、
    局発光を出力する局発光源と、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、
    前記出力光を電気信号に変換する変換部と、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、
    前記監視光出力部から前記複数の監視光のそれぞれが出力されるタイミングを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、
    光伝送路監視装置。
  2. 前記戻り光のそれぞれは、前記第１の光伝送路と対をなす第２の光伝送路を介して、前記干渉部に入力される、
    請求項１に記載の光伝送路監視装置。
  3. 前記第１及び第２の光伝送路には、１以上の光中継器が挿入され、
    １つの前記光中継器を通過した前記監視光が散乱されて生じた前記戻り光は、前記１つの光中継器によって前記第１の光伝送路から分岐されて前記第２の光伝送路に結合される、
    請求項２に記載の光伝送路監視装置。
  4. 前記制御部は、前記第１の光伝送路の長さと、前記監視光のそれぞれが前記第１の光伝送路を伝搬する速度とに基づいて、前記監視光を出力するタイミングを決定する、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光伝送路監視装置。
  5. 前記信号処理部は、
    前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、
    前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備える、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光伝送路監視装置。
  6. 周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、
    局発光を出力する局発光源と、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、
    前記出力光を電気信号に変換する変換部と、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、
    与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御し、前記監視光のそれぞれの周波数を前記信号処理部に通知する制御部と、を備え、
    前記信号処理部は、
    前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、
    前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備え、
    前記複数のフィルタのそれぞれが抽出する信号の周波数は、通知された前記監視光の周波数に基づいて調整される、
    光伝送路監視装置。
  7. 複数の第１の光伝送路へ光信号を出力する光伝送装置と、
    前記光伝送装置と接続され、前記複数の第１の光伝送路を監視する光伝送路監視装置と、を備え、
    前記光伝送路監視装置は、
    互いに周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、
    局発光を出力する局発光源と、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、
    前記出力光を電気信号に変換する変換部と、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、
    前記監視光出力部から前記複数の監視光のそれぞれが出力されるタイミングを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、
    光伝送路の監視システム。
  8. 周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路のそれぞれに出力し、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光と局発光とを干渉させた出力光を出力し、
    前記出力光を電気信号に変換し、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成し、
    前記複数の監視光に対応する前記複数の監視光のそれぞれが出力されるタイミングを制御し、
    与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御する、
    光伝送路の監視方法。
  9. 複数の第１の光伝送路へ光信号を出力する光伝送装置と、
    前記光伝送装置と接続され、前記複数の第１の光伝送路を監視する光伝送路監視装置と、を備え、
    前記光伝送路監視装置は、
    互いに周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路にそれぞれ出力する監視光出力部と、
    局発光を出力する局発光源と、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光が入力され、入力される光と前記局発光とを干渉させた出力光を出力する干渉部と、
    前記出力光を電気信号に変換する変換部と、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づくビート周波数を有する信号を抽出し、前記ビート周波数を有する信号から前記第１の光伝送路のそれぞれの監視結果を生成する信号処理部と、
    与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御し、前記監視光のそれぞれの周波数を前記信号処理部に通知する制御部と、を備え、
    前記信号処理部は、
    前記電気信号から前記複数の監視光に基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出する複数のフィルタと、
    前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成する複数の処理部と、を備え、
    前記複数のフィルタのそれぞれが抽出する信号の周波数は、通知された前記監視光の周波数に基づいて調整される、
    光伝送路の監視システム。
  10. 周波数が異なる複数の監視光を、複数の第１の光伝送路のそれぞれに出力し、
    前記複数の監視光に対応する複数の戻り光と局発光とを干渉させた出力光を出力し、
    前記出力光を電気信号に変換し、
    与えられた指令に基づいて、前記監視光のそれぞれの周波数を制御し、前記監視光のそれぞれの周波数を通知し、
    前記電気信号から、前記複数の監視光のそれぞれに基づく複数のビート周波数を有する信号を抽出し、
    前記複数のビート周波数を有する信号から前記複数の第１の光伝送路の監視結果を生成し、
    抽出される前記複数のビート周波数を有する信号の周波数を、通知された前記監視光の周波数に基づいて調整する、
    光伝送路の監視方法。
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