JP7268708B2

JP7268708B2 - 中継器、通信システム及び中継方法

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Publication number: JP7268708B2
Application number: JP2021153770A
Authority: JP
Inventors: 聰見上
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2023-05-08
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: JPWO2018190240A1; JP2022002402A; US20200099450A1; WO2018190240A1; CN110506399B; JP7095687B2; CN110506399A; EP3611852A1; EP3611852A4; US11177885B2

Description

本発明は中継器及び中継方法に関し、特に、光増幅器を備える光中継器及びそれを用いた中継方法に関する。

図１４は、一般的な海底光通信システム９００の構成例を示す図である。陸上端局装置９０１から陸上端局装置９０２へ光信号を伝送するために、光増幅器を内蔵した中継器９０３が配置される。中継器９０３は、光ファイバを伝搬することにより低下した、光信号のパワーを増幅する。

図１５は、中継器９０３に内蔵される光増幅器９０４の構成例を示す図である。光増幅器９０４は、一般的に、励起ＬＤ（Laser Diode）９０５、増幅媒体であるＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber）９０６、合波部９０７を備える。合波部９０７は、伝送される光信号（例えば、波長多重光信号）と励起ＬＤ９０５から出力された励起光とを合波する。合波部９０７において光信号と合波された励起光は、ＥＤＦ９０６を励起する。

図１５に示した光増幅器９０４においては、励起ＬＤ９０５の高信頼化や中継器９０３の低消費電力化及び省スペース化が求められる。このため、１台の光増幅器が２個の励起ＬＤを備えたり、励起光を２台の光増幅器に分配したりする構成が用いられる。本発明に関連して、特許文献１～３には、励起光を複数の光増幅器に分配する技術が記載されている。

国際公開第２０１２／０５３３２０号特開２０１３－１２３２０５号公報特開２００３－１７４４１７号公報

海底光通信システム９００には、通信のニーズに合わせて光信号の経路を切り替える機能や１本の光ファイバに多重される波長多重光信号の波長数や波長帯域を変更する機能といった、設定を柔軟に変更できる機能が求められる。そして、波長多重光信号の波長数や波長帯域が変更された場合でも波長多重光信号に含まれるキャリア毎のピークパワーが一定に保たれることが好ましい。このような柔軟性及びパワーへの要求に伴い、中継器９０３を構成する光増幅器９０４には、海底光通信システム９００を構成する各光ファイバを伝送される波長多重光信号の波長数及び波長帯域の変化に対応して励起光のパワーを柔軟に制御することが求められる。

（発明の目的）
本発明の目的は、励起光のパワーを柔軟に制御可能な中継器を提供することにある。

本発明の中継器は、第１の励起光及び第２の励起光を生成する励起光供給手段と、前記第１の励起光を用いて第１の波長帯域の第１の波長多重光信号を増幅する第１の増幅手段と、前記第２の励起光を用いて第２の波長帯域の第２の波長多重光信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域に応じて、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーをそれぞれ制御する制御手段と、を備え、前記第１の波長帯域はCバンドであり、前記第２の波長帯域はＬバンドである、ことを特徴とする。

本発明の中継方法は、第１の励起光及び第２の励起光を生成し、前記第１の励起光を用いて第１の波長帯域の第１の波長多重光信号を増幅し、前記第２の励起光を用いて第２の波長帯域の第２の波長多重光信号を増幅し、前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域に応じて、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーをそれぞれ制御する、手順を含み、前記第１の波長帯域はCバンドであり、前記第２の波長帯域はＬバンドである、ことを特徴とする。
手順を含む。

本発明は、励起光のパワーを柔軟に制御可能な中継器を提供できる。

第１の実施形態の海底光通信システム１０の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の中継器１００の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の中継器１００の制御手順の例を示す図である。第２の実施形態の中継器２００の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２１の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２２の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２３の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２４の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２５の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２６の構成例を示すブロック図である。第３の実施形態の中継器３００の構成例を示すブロック図である。第４の実施形態の海底光通信システム２０の構成例を示すブロック図である。第４の実施形態の中継器４００の構成例を示すブロック図である。一般的な海底光通信システム９００の構成例を示すブロック図である。一般的な光増幅器９０４の構成例を示す図である。

本発明の実施形態について以下に説明する。なお、実施形態の説明及び図面において既出の要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の海底光通信システム１０の構成例を示すブロック図である。海底光通信システム１０は、陸上端局装置１０１及び１０２（第１及び第２の陸上端局装置）、中継器１００を備える。海底には、光増幅器を内蔵した中継器１００が所定の間隔で配置される。陸上端局装置１０１及び１０２、中継器１００は光ファイバケーブルで接続される。中継器１００は、光ファイバ中の伝搬により低下した光信号のパワーを増幅する。

陸上端局装置１０１と陸上端局装置１０２との間で波長多重（Wavelength Division Multiplexing、WDM）光信号が伝送される。陸上端局装置１０１と陸上端局装置１０２との間の伝送路は２系統あり、それぞれＳＹＳ（System）１、ＳＹＳ２と記載される。ＳＹＳ１で伝送されるＷＤＭ光信号（第１の波長多重光信号）及びＳＹＳ２で伝送されるＷＤＭ光信号（第２の波長多重光信号）の方向は同一でもよく、異なっていてもよい。また、ＳＹＳ１で伝送されるＷＤＭ光信号及びＳＹＳ２で伝送されるＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域は同一でもよく、異なっていてもよい。

図２は、第１の実施形態の中継器１００の構成例を示すブロック図である。中継器１００は、制御部１１０、励起光供給部１２０、合波部１３１及び１３２、増幅部１４１及び１４２を備える。

励起光供給部１２０は、励起光を生成する励起光供給手段を担う。合波部１３１は、励起光と第１の波長多重光信号とを合波する第１の合波手段を担う。合波部１３２は、励起光と第２の波長多重光信号とを合波する第２の合波手段を担う。増幅部１４１は、励起光を用いて第１の波長多重光信号を増幅する第１の増幅手段を担う。増幅部１４２は、励起光を用いて第２の波長多重光信号を増幅する第２の増幅手段を担う。制御部１１０は、第１及び第２の波長多重光信号の波長の情報（以下、「波長情報」という。）に基づいて第１及び第２の合波手段へ出力する励起光のパワー（以下、「励起光パワー」という。）を制御する制御手段を担う。

これらを備える図２の中継器１００は、光増幅器としての機能を具備する。なお、中継器１００は光信号の監視機能や電源の制御機能を備えるが、これらの構成は一般的に知られており、図面への記載及び説明は省略される。

中継器１００は、２本の光伝送路ＳＹＳ１及びＳＹＳ２で伝送されるＷＤＭ光信号を増幅する。励起光供給部１２０は、少なくとも１個の励起光源を備える。励起光供給部１２０は、増幅部１４１及び１４２に対して、合波部１３１又は１３２を介して励起光を供給する。

制御部１１０は、励起光供給部１２０が増幅部１４１及び１４２へ供給する励起光を制御する。制御部１１０は、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２において伝送されるＷＤＭ光信号の波長情報に応じて、合波部１３１及び１３２へ分配する励起光の光パワーを制御する。合波部１３１及び１３２は、励起光供給部１２０が出力する励起光と入力されたＷＤＭ光信号とを合波する。合波部１３１及び１３２として、光カプラ（方向性結合器）、光波長合波器又は波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch、WSS）を用いることができる。増幅部１４１及び１４２は増幅媒体であり、励起光供給部１２０から供給された励起光によってＷＤＭ光信号を増幅する。

図３は、第１の実施形態の制御部１１０の動作のフローチャートの例である。制御部１１０は、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２の少なくとも一方において伝送されるＷＤＭ光信号の波長情報を取得する（図３のステップＳ０１）。そして、制御部１１０は、取得した波長情報に応じたパワーの励起光の供給を励起光供給部１２０に指示する（ステップＳ０２）。

励起光供給部１２０は、制御部１１０からの指示に基づくパワーの励起光を合波部１３１及び１３２へ出力する。合波部１３１及び１３２へ出力される励起光パワーは異なっていてもよい。増幅部１４１及び１４２は、供給された励起光パワーに応じてＷＤＭ光信号を増幅して中継器１００から出力する。なお、制御部１１０はハードウエアとして中央処理装置（Central Processing Unit、CPU）等のコンピュータ、及び、半導体メモリ等の記憶装置を備えてもよい。そして、図３の手順を記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することにより制御部１１０の機能が実現されてもよい。

このような構成を備える中継器１００は、ＷＤＭ光信号の波長情報に基づいて励起光供給部１２０が制御されるため、励起光パワーを柔軟に制御できる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の中継器２００の構成例を示すブロック図である。中継器２００は、第１の実施形態で説明した中継器１００の一形態である。中継器２００は、図２の増幅部１４１及び１４２として、エルビウム添加ファイバ（Er-Doped Fiber、EDF）１４３及び１４４を備える。ＳＹＳ１及びＳＹＳ２は異なる回線であり、例えば、２か所の陸上端局装置１０１及び１０２を接続する上り回線及び下り回線である。このような、陸上端局装置を接続する２本の回線は「East-West回線」及び「West-East回線」と呼ばれることがある。

本実施形態において、ＳＹＳ１とＳＹＳ２の伝送方向は同一でもよい。また、ＳＹＳ１とＳＹＳ２とで、使用される波長数や波長帯域が異なっていてもよい。例えば、ＳＹＳ１はＣ－ＢａｎｄのＷＤＭ光信号を伝送し、ＳＹＳ２はＬ－ＢａｎｄのＷＤＭ光信号を伝送してもよい。ここで、「Ｃ－ｂａｎｄ」はおおむね１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍの波長帯域を意味し、「Ｌ－ｂａｎｄ」は、おおむね１５７０ｎｍ～１６１０ｎｍの波長帯域を意味する。

励起光供給部１２０からＳＹＳ１及びＳＹＳ２へ供給される励起光パワーは、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２で伝送されるＷＤＭ光信号のキャリア毎のピークパワーが所定の値となるように制御される。キャリア毎のピークパワーが所定の値となるための励起光パワーは、ＷＤＭ光信号の波長情報によって異なる。このため、制御部１１０は、ＷＤＭ光信号の波長情報と、その波長情報のＷＤＭ光信号のキャリアを所定のピークパワーに増幅する場合に必要な励起光パワーと、の関係を記憶する。例えば、制御部１１０は、運用中のＷＤＭ光信号の波長情報に対応する励起ＬＤのパワーをあらかじめ内部にテーブルとして記憶してもよい。励起ＬＤに関しては図５以降で説明する。制御部１１０は、設定されたＷＤＭ光信号の波長情報をキーとして、テーブルから励起光パワーを検索できる。ＷＤＭ光信号の波長情報は、中継器２００の設置時に制御部１１０に設定されてもよい。設定された波長情報は中継器２００の保守作業により変更可能であってもよい。制御部１１０は、設定されたＷＤＭ光信号の波長情報を取得し、当該情報に対応する励起光パワーの供給を励起光供給部１２０に指示する。励起光供給部１２０は、制御部１１０から指示されたパワーの励起光を合波部１３１及び１３２へ出力する。このような構成により、励起光供給部１２０は、励起光パワーの柔軟な制御を実現する。

なお、以降の実施形態では波長情報がＷＤＭ光信号の波長数の情報及び波長帯域の情報である場合について説明する。しかし、波長情報は、ＳＹＳ１のＷＤＭ光信号の波長情報とＳＹＳ２のＷＤＭ光信号の波長情報の一方又は両方でもよい。また、波長情報は、ＷＤＭ光信号の波長数の情報及び波長帯域の情報の一方又は両方でもよい。すなわち、波長情報は、ＳＹＳ１のＷＤＭ光信号の波長数の情報、ＳＹＳ１のＷＤＭ光信号の波長帯域の情報、ＳＹＳ２のＷＤＭ光信号の波長数の情報、及び、ＳＹＳ２のＷＤＭ光信号の波長帯域の情報、の少なくとも１つを含む。

以下に、励起光供給部１２０の具体的な構成例を励起光供給部１２１～１２６として説明する。図５は、励起光供給部１２１の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２１は、励起レーザダイオード（Laser Diode、LD）２２１及び２２２、分配部２３１を備える。励起ＬＤ２２１及び２２２のパワーは、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２で伝送されるＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域の情報に基づいて制御部１１０によって制御される。励起ＬＤ２２１及び２２２として、波長が０．９８μｍ帯又は１．４８μｍ帯の励起ＬＤを用いることができる。励起ＬＤ２２１及び２２２はいずれか一方のみでもよいが、励起ＬＤを２台備えることで、励起ＬＤの冗長化及び励起光パワーの増強が可能である。励起ＬＤは、ＥＤＦ１４３及び１４４の励起光を生成する励起光源として機能する。

分配部２３１は、励起光源の出力を合波部１３１及び１３２へ分配する分配手段を担う。分配部２３１は入力された励起光をＳＹＳ１の合波部１３１及びＳＹＳ２の合波部１３２へ分配する。分配部２３１は例えば２×２光カプラである。しかし、以降の実施形態で説明するように、分配部２３１は２×２光カプラに限定されない。

励起光供給部１２１は、ＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域の情報に応じた励起ＬＤ２２１及び２２２の制御によって、励起光パワーの柔軟な制御を実現する。

図６は、励起光供給部１２２の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２２は、励起ＬＤ２２１及び２２２、可変分岐カプラ２３２を備える。励起光供給部１２１と同様に、励起ＬＤ２２１及び２２２はいずれか一方のみでもよい。

可変分岐カプラ２３２は分岐比が可変であるカプラであり、制御部１１０は波長数及び波長帯域の情報に基づいて、励起ＬＤ２２１及び２２２のパワー及び可変分岐カプラ２３２の分岐比を制御する。すなわち、励起光供給部１２２は、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２へ分配する励起光パワーの比を変更できる。このため、ＳＹＳ１とＳＹＳ２とでＷＤＭ光信号の波長数や波長帯域が異なる場合でも、励起光供給部１２２は、キャリア毎のピークパワーを所定の値とするために励起光をＳＹＳ１とＳＹＳ２とへ柔軟に分配できる。可変分岐カプラ２３２の具体例として、マッハツェンダ干渉計を用いた光導波路型２×２カプラが知られている。

このように、励起光供給部１２２は、可変分岐カプラ２３２を用いることで、励起光パワーの柔軟な制御を実現する。

図７は、励起光供給部１２３の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２３は、４個の励起ＬＤ２２１～２２４、カプラ２４０（第１のカプラ）、カプラ２６１及び２６２（第２及び第３のカプラ）、スイッチ２５０を備える。カプラ２４０、２６１及び２６２、スイッチ２５０が、図５の分配部２３１に対応する。カプラ２４０は入力が４ポート、出力が６ポートの４×６光カプラであり、スイッチ２５０は入力が６ポート、出力が１２ポートの６×１２光スイッチである。カプラ２６１及びカプラ２６２は、入力が６ポート、出力が１ポートの１２×１光カプラである。図７のポート数は一例である。一般的に、図７の構成は、Ｎ個の励起ＬＤ２２１～２２Ｎ、励起ＬＤ２２１～２２Ｎの出力を結合して複数のポートから出力するＮ×Ｍ光カプラ２４０、Ｍ×２Ｍ光スイッチ２５０、２Ｍ×１光カプラ２６１及び２６２、として表現できる。Ｎは自然数、Ｍは２以上の自然数である。

すなわち、カプラ２４０とスイッチ２５０との間の光路はＭ本あり、スイッチ２５０とカプラ２６１との間の光路及びスイッチ２５０とカプラ２６２との間の光路もＭ本ある。
カプラ２４０は励起ＬＤから出力されたＮ本の励起光を結合してＭ本に分岐して出力する。スイッチ２５０は、入力されたＭ本の励起光をカプラ２６１及びカプラ２６２の一方に出力するように内部の接続を切り替えることができる。カプラ２６１及び２６２は、スイッチ２５０において接続された励起光を結合して、合波部１３１及び１３２へそれぞれ出力する。図７は、Ｎ＝４、Ｍ＝６の場合を示す。

制御部１１０は、ＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域の情報に基づいて、励起ＬＤ２２１～２２４のパワーを制御するとともにスイッチ２５０が接続する入力ポートと出力ポートとを選択する。スイッチ２５０は、カプラ２６１及びカプラ２６２と接続される励起光のポート数を選択することにより、合波部１３１及び１３２へ分配する励起光パワー及びその比率を制御できる。例えば、図７ではスイッチ２５０はカプラ２６１の４本のポートへ励起光を出力し、カプラ２６２の２本のポートに励起光を出力する。従って、ＳＹＳ１の合波部１３１へ出力される励起光パワーは、ＳＹＳ２の合波部へ出力されるそれの２倍となる。励起光供給部１２３は、スイッチ２５０によって接続される励起光の数を増減することで、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２へ供給される励起光パワーを独立に増減できる。

なお、スイッチ２５０とカプラ２６１との間の光路を２本とし、この２本の光路を偏波保持光ファイバで構成し、カプラ２６１に２×１偏波合成カプラを用いてもよい。２本の偏波保持光ファイバから出力される励起光を偏波合成することで、カプラ２６１は、入力された２本の励起光の合計のパワーの励起光を合波部１３１へ出力できる。同様に、スイッチ２５０とカプラ２６２との間を２本の偏波保持光ファイバで接続し、カプラ２６２に偏波合成カプラを用いることで、カプラ２６２は、入力された励起光の合計のパワーの励起光を合波部１３２へ出力できる。

このように、励起光供給部１２３は、スイッチ２５０を制御することで、励起光パワーの柔軟な制御を実現する。

図８は、励起光供給部１２４の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２４は、励起光供給部１２３の構成に加えて、可変光減衰器（Variable Optical Attenuator、VOA）２９１～２９３を備える。ＶＯＡ２９１は、スイッチ２５０に入力される励起光パワーを光路毎に調整できる。ＶＯＡ２９２及び２９３は、カプラ２６１及び２６２から出力される励起光パワーを調整できる。制御部１１０は、波長数及び波長帯域の情報に基づいて、ＶＯＡ２９１～２９３の減衰量を制御する。このような構成により、励起光供給部１２４は、より精密に励起光を制御できる。

なお、励起光供給部１２４はＶＯＡ２９１～２９３のうち少なくとも１個を備えていればよい。ＶＯＡは励起ＬＤ２２１～２２４とカプラ２６１の出力との間に設置することができる。

図９は、励起光供給部１２５の構成例を示すブロック図である。励起光供給部１２５は、４個の励起ＬＤ２２１～２２４、カプラ２４１、２４２、２６３及び２６４、スイッチ２５１を備える。カプラ２４１、２４２、２６３及び２６４、スイッチ２５１が、図５の分配部２３１に対応する。カプラ２４１、２４２、２６３及び２６４は２×２光カプラであり、スイッチ２５１は４×４光スイッチである。スイッチ２５１とカプラ２６３との間の光路は２本であり、スイッチ２５１とカプラ２６４との間の光路も２本である。

カプラ２６３及び２６４は２×２光カプラであるため、カプラ２６３の出力をＳＹＳ１及びＳＹＳ２に出力し、カプラ２６４の出力をさらに他の伝送路であるＳＹＳ３及びＳＹＳ４が備える増幅部の励起光として出力できる。

スイッチ２５１は、カプラ２４１から入力された励起光の一方を、カプラ２６３又はカプラ２６４へ選択的に出力できる。また、スイッチ２５１は、カプラ２４２から入力された励起光の一方を、カプラ２６４又はカプラ２６３へ選択的に出力できる。このような構成により、励起光供給部１２５は、励起ＬＤ２２１～２２４の出力を、カプラ２６３及びカプラ２６４に分配できる。例えば、スイッチ２５１の内部が実線のように接続されている場合に励起ＬＤ２２３又は２２４が故障するとカプラ２６４から出力される励起光パワーが低下する。この場合、破線で示されるように、カプラ２４１からの一方の入力の出力先をカプラ２６３からカプラ２６４へ変更するようにスイッチ２５１を制御することで、カプラ２６４へ入力される励起光パワーの低下を補うことができる。その結果、ＳＹＳ３及びＳＹＳ４に供給される励起光パワーの低下を抑制できる。同様に、励起ＬＤ２２１又は２２２が故障した際に、カプラ２４２の出力の一方がカプラ２６３へ出力されるようにスイッチ２５１を制御してもよい。

制御部１１０は、励起ＬＤ２２１～２２４の動作状態の取得及びパワーの制御、並びにスイッチ２５１の制御を行う。制御部１１０は、ＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域の情報、励起ＬＤ２２１～２２４の動作状態、並びにスイッチ２５１の切り替え状態に対応する励起ＬＤ２２１～２２４のパワーをあらかじめ内部にテーブルとして記憶してもよい。
制御部１１０は、ＷＤＭ光信号の波長情報、励起ＬＤ２２１～２２４の動作状態及びスイッチ２５１の切り替え状態をキーとして、テーブルから励起光パワーを検索してもよい。

なお、励起ＬＤ２２１と励起ＬＤ２２２とは同時に動作していてもよいし、正常時は励起ＬＤ２２１のみが動作し、一方が故障した際には励起ＬＤ２２２に切り替わる構成でもよい。励起ＬＤ２２３及び２２４に関しても同様である。

このように、励起光供給部１２５は、励起ＬＤ２２１～２２４及びスイッチ２５１を制御することで、励起光パワーの柔軟な制御を実現する。

図１０は、励起光供給部１２６の構成例を示すブロック図である。スイッチ２５２、合波器２８１及び２８２（第３及び第４の合波手段）が、図５の分配部２３１に対応する。
励起ＬＤ２７１～２７４が生成する励起光の波長λ１～λ４は互いに異なる。スイッチ２５２は４入力８出力の４×８光スイッチである。スイッチ２５２の出力は合波器２８１に４本接続され、合波器２８２に４本接続される。合波器２８１及び２８２は、スイッチ２５２から入力された励起光を波長多重して出力する。

制御部１１０は、ＷＤＭ光信号の波長数及び波長帯域の情報に基づいて、励起ＬＤ２７１～２７４のパワーを制御するとともにスイッチ２５２の入力ポートと出力ポートとの接続を切り替える。スイッチ２５２は、合波器２８１及び２８２と接続される励起光の波長及び数を選択することにより、ＳＹＳ１及びＳＹＳ２へ分配される励起光パワー及びその比率を制御できる。すなわち、スイッチ２５２は、入力される４本の励起光（波長λ１～λ４）から１～４本を選択して合波器２８１に出力し、残りの励起光から１～４本を選択して合波器２８２に出力する。図１０は、励起ＬＤ２７１～２７３（波長λ１～λ３）の励起光が合波部１３１に出力され、励起ＬＤ２７４（波長λ４）の励起光が合波部１３２に出力される例を示す。

制御部１１０は、スイッチ２５２を制御することで、合波器２８１へ入力される励起光と合波器２８２へ入力される励起光とを選択できる。励起ＬＤ２７１～２７４のそれぞれのパワーがほぼ等しい場合には、ＳＹＳ１とＳＹＳ２とへ供給される励起光パワーは、スイッチ２５２で選択された励起光の本数におおむね比例する。このような構成を備える励起光供給部１２６も、波長多重する励起光の数を選択することで、励起光パワーを柔軟に制御できる。

図１１は、第３の実施形態の中継器３００の構成例を示すブロック図である。中継器３００は、第２の実施形態の中継器２００の構成に加えて、分岐部３１０及びモニタ部３２０を備える。分岐部３１０は、ＳＹＳ１のＷＤＭ光信号及びＳＹＳ２のＷＤＭ光信号の少なくとも一方を分岐する分岐手段を担う。

分岐部３１０は、ＳＹＳ１を伝搬するＷＤＭ光信号の一部を分岐してモニタ部３２０へ出力する。モニタ部３２０は、ＷＤＭ光信号に含まれる波長数及びＷＤＭ光信号の波長帯域を検出する。このような機能は、ＷＳＳ等の光フィルタ及び受光素子によって実現可能である。すなわち、モニタ部３２０は、ＳＹＳ１を伝搬する光信号の波長情報を特定し、その結果を制御部１１０に通知する。

制御部１１０は、モニタ部３２０から通知されたＳＹＳ１を伝搬するＷＤＭ光信号の波長情報、及び、当該波長情報に対応する励起光パワーを示すテーブルに基づいて励起光供給部１２０を制御する。励起光供給部１２０として、上述の励起光供給部１２１～１２６のいずれかを用いることができる。また、分岐部３１０及びモニタ部３２０をＳＹＳ２側の伝送路用にも設置することで、制御部１１０はＳＹＳ１及びＳＹＳ２のＷＤＭ光信号から検出したＷＤＭ光信号の情報に基づいて励起光供給部１２０を制御してもよい。

中継器３００は、実際に伝搬しているＷＤＭ光信号の情報を直接知ることができる。このため、中継器３００は励起光パワーを柔軟に制御可能であるほか、ＷＤＭ光信号の波長数や波長帯域が変更された場合でも励起光パワーの好ましい制御が可能である。

図１２は、第４の実施形態の海底光通信システム２０の構成例を示すブロック図である。陸上端局装置１０１、１０２あるいは海底光通信システム２０に接続されたネットワークマネジメントシステムは、中継器４００に向けて制御信号を送信する。中継器４００は、制御信号を抽出して、制御部１１０に通知する。制御信号は、波長数及び波長帯域の情報、あるいは、励起光供給部１２０に指示する励起光パワーの情報を含む。

図１３は、第４の実施形態の中継器４００の構成例を示すブロック図である。分岐部３１０は、ＳＹＳ１を伝搬するＷＤＭ光信号を分岐して制御信号抽出部３３０へ出力する。
ＷＤＭ光信号には制御信号が重畳されている。制御信号は、通信に使用されない波長のキャリアや、ＷＤＭ光信号の低周波変調によって伝送される。制御信号抽出部３３０は、波長フィルタやローパスフィルタを用いて制御信号を抽出し、制御部１１０に通知する。制御信号抽出部３３０は、分岐部３１０で分岐されたＷＤＭ光信号から合波部１３１及び１３２へ出力する励起光パワーを励起光供給部１２０に指示する制御信号を抽出し、抽出された制御信号を制御部１１０へ出力する制御信号抽出手段を担う。

制御部１１０は、制御信号に含まれる情報に基づいて、励起光供給部１２０を制御する。また、第３の実施形態と同様に、分岐部３１０及び制御信号抽出部３３０をＳＹＳ２側の伝送路用にも設置することで、制御部１１０はＳＹＳ１及びＳＹＳ２のＷＤＭ光信号から検出した制御信号に基づいて励起光供給部１２０を制御できる。なお、図１２及び図１３で制御信号に付された矢印は制御信号の向きを限定しない。

第４の実施形態の中継器４００は、ＷＤＭ光信号から抽出された制御信号を用いて励起光パワーを制御する。このため、中継器４００は励起光パワーを柔軟に制御可能であるほか、ＷＤＭ光信号の波長数や波長帯域に基づいて励起光パワーを制御するためのテーブルを中継器４００に備える必要がない。

なお、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
（付記１）
励起光を生成する励起光供給手段と、
前記励起光と第１の波長多重光信号とを合波する第１の合波手段と、
前記励起光と第２の波長多重光信号とを合波する第２の合波手段と、
前記励起光を用いて前記第１の波長多重光信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記励起光を用いて前記第２の波長多重光信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号の少なくとも一方の波長情報に基づいて前記第１の合波手段及び前記第２の合波手段へ出力する前記励起光のパワーを制御する制御手段と、
を備える中継器。
（付記２）
前記波長情報は、前記第１の波長多重光信号の波長数の情報、前記第１の波長多重光信号の波長帯域の情報、前記第２の波長多重光信号の波長数の情報、及び、前記第２の波長多重光信号の波長帯域の情報、の少なくとも１つを含む、付記１に記載された中継器。
（付記３）
前記励起光供給手段は、前記励起光を生成する励起光源と、前記励起光源の出力を前記第１の合波手段及び前記第２の合波手段へ分配する分配手段と、を備える付記１又は２に記載された中継器。
（付記４）
前記分配手段は分岐比が可変であるカプラであり、前記制御手段は前記波長情報に基づいて前記カプラの分岐比を制御する、付記３に記載された中継器。
（付記５）
前記分配手段は、
前記励起光源の出力を結合して複数のポートから出力する第１のカプラと、
入力された光を結合して前記第１の合波手段へ出力する第２のカプラと、
入力された光を結合して前記第２の合波手段へ出力する第３のカプラと、
前記第１のカプラから出力された前記励起光を前記第２のカプラ又は前記第３のカプラへ出力できるスイッチと、
を備える付記３に記載された中継器。
（付記６）
前記第１のカプラの出力、前記第２のカプラの出力、及び前記第３のカプラの出力の少なくとも１か所に可変光減衰器を備え、
前記制御手段は前記波長情報に基づいて前記可変光減衰器の減衰量を制御する、付記５に記載された中継器。
（付記７）
前記分配手段は、
前記励起光源の出力を結合して複数のポートから出力する第１のカプラと、
入力された光を結合して前記第１の合波手段及び前記第２の合波手段へ出力する第２のカプラと、
入力された光を結合して出力する第３のカプラと、
前記第１のカプラから出力された前記励起光を前記第２のカプラ又は前記第３のカプラへ出力できるスイッチと、
を備える付記３に記載された中継器。
（付記８）
前記励起光源は互いに波長が異なる前記励起光を生成し、
前記分配手段は、
入力された光を波長多重して前記第１の合波手段へ出力する第３の合波手段と、
入力された光を波長多重して前記第２の合波手段へ出力する第４の合波手段と、
前記励起光源から入力された前記励起光を前記第２の合波手段又は前記第３の合波手段へ出力できるスイッチと、
を備える付記３に記載された中継器。
（付記９）
前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号の少なくとも一方を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された光信号の前記波長情報を抽出し、抽出された前記波長情報を前記制御手段へ出力するモニタ手段と、
をさらに備える付記１乃至８のいずれか１項に記載された中継器。
（付記１０）
前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号の少なくとも一方を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された光信号から前記第１の合波手段及び前記第２の合波手段へ出力する前記励起光のパワーを前記励起光供給手段に指示する制御信号を抽出し、抽出された前記制御信号を前記制御手段へ出力する制御信号抽出手段と、
をさらに備える付記１乃至８のいずれか１項に記載された中継器。
（付記１１）
前記第１の波長多重光信号を出力する第１の陸上端局装置と、
前記第２の波長多重光信号を出力する第２の陸上端局装置と、
付記１乃至１０のいずれか１項に記載された中継器と、
を備える通信システム。
（付記１２）
励起光を生成し、
前記励起光と第１の波長多重光信号とを合波し、
前記励起光と第２の波長多重光信号とを合波し、
前記励起光を用いて前記第１の波長多重光信号を増幅し、
前記励起光を用いて前記第２の波長多重光信号を増幅し、
前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号の少なくとも一方の波長情報を取得し、
前記波長情報に基づいて前記励起光のパワーを制御する、
中継方法。
（付記１３）
中継器のコンピュータに、
第１の波長多重光信号及び第２の波長多重光信号の少なくとも一方の波長情報を取得する手順、
前記波長情報に基づいて前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号のパワーを制御する手順、
を実行させるための中継器のプログラムを記録した記録媒体。
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。
この出願は、２０１７年４月１０日に出願された日本出願特願２０１７－０７７３２１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、９００海底光通信システム
１００～４００、９０３中継器
１０１、１０２、９０１、９０２陸上端局装置
１１０制御部
１２０～１２６励起光供給部
１３１、１３２、９０７合波部
１４１増幅部
２２１～２２Ｎ、２７１～２７４、９０５励起ＬＤ
２３１分配部
２３２可変分岐カプラ
２４０～２４２、２６１～２６４カプラ
２５０～２５２スイッチ
２８１、２８２合波器
３１０分岐部
３２０モニタ部
３３０制御信号抽出部
９０４光増幅器

Claims

第１の励起光及び第２の励起光を生成する励起光供給手段と、
前記第１の励起光を用いて第１の波長帯域の第１の波長多重光信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記第２の励起光を用いて第２の波長帯域の第２の波長多重光信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報を取得し、前記取得した前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報に応じて、前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号を所定のピークパワーに増幅するために必要なパワーを特定し、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーをそれぞれ、前記特定したパワーに制御する制御手段と、
を備え、
前記第１の波長帯域はＣバンドであり、前記第２の波長帯域はＬバンドである、
中継器。
前記制御手段は、前記第１の波長多重光信号の第１の波長数及び前記第２の波長多重光信号の第２の波長数に応じて、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項１に記載の中継器。
前記励起光供給手段は、複数の励起光源と、前記複数の励起光源の出力を結合及び分配し、前記第１の励起光及び前記第２の励起光を出力する分配手段と、を備える、
請求項１又は２に記載された中継器。
前記分配手段は分岐比が可変であり、前記制御手段は前記分配手段の分岐比を制御することで、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項３に記載された中継器。
前記分配手段は、
前記複数の励起光源の出力を結合して複数のポートから出力する第１のカプラと、
入力された光を結合して前記第１の励起光を出力する第２のカプラと、
入力された光を結合して前記第２の励起光を出力する第３のカプラと、
前記第１のカプラのポートから出力された励起光を前記第２のカプラ又は前記第３のカプラへ出力するスイッチと、を備え、
前記制御手段は、前記第１のカプラのポートと記第２のカプラ又は前記第３のカプラとの接続を切り替えることで、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項３に記載された中継器。
前記制御手段は、前記第１のカプラ、記第２のカプラ又は前記第３のカプラのいずれかから出力される励起光の減衰量を制御することで、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項５に記載された中継器。
前記分配手段は、
前記複数の励起光源のうち第１の励起光源群の出力を結合して複数のポートから出力する第１のカプラと、
前記複数の励起光源のうち第２の励起光源群の出力を結合して複数のポートから出力する第２のカプラと、
入力された光を結合して前記第１の励起光を出力する第３のカプラと、
入力された光を結合して前記第２の励起光を出力する第４のカプラと、
前記第１のカプラのポートから出力された励起光を前記第３のカプラ又は前記第４のカプラへ出力し、前記第２のカプラのポートから出力された励起光を前記第３のカプラ又は前記第４のカプラへ出力するスイッチと、を備え、
前記制御手段は、前記第１のカプラのポートと記第３のカプラ又は前記第４のカプラとの接続を切り替え、前記第２のカプラのポートと記第３のカプラ又は前記第４のカプラとの接続を切り替えることで、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項３に記載された中継器。
前記複数の励起光源は互いに波長が異なる励起光を生成し、
前記分配手段は、
入力された光を波長多重して前記第１の励起光を出力する第１の合波手段と、
入力された光を波長多重して前記第２の励起光を出力する第２の合波手段と、
前記複数の励起光源から出力された励起光を前記第１の合波手段又は前記第２の合波手段へ出力するスイッチと、を備え、
前記制御手段は、前記複数の励起光源と記第１の合波手段又は前記第２の合波手段との接続を切り替えることで、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項３に記載された中継器。
前記第１の波長多重光信号をモニタし、前記第１の波長帯域を検出する第１のモニタ手段と、
前記第２の波長多重光信号をモニタし、前記第２の波長帯域を検出する第２のモニタ手段と、
をさらに備える請求項１乃至８のいずれか１項に記載された中継器。
前記制御手段は、前記第１の波長多重光信号または前記第２の波長多重光信号から抽出される制御信号に基づいて、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーを制御する、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載された中継器。
第１の端局装置と、第２の端局装置と、前記第１の端局装置及び前記第２の端局装置の間に接続された中継器と、を備え、
前記中継器は、
第１の励起光及び第２の励起光を生成する励起光供給手段と、
前記第１の励起光を用いて、前記第１の端局装置及び前記第２の端局装置の間で伝送される第１の波長帯域の第１の波長多重光信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記第２の励起光を用いて、前記第１の端局装置及び前記第２の端局装置の間で伝送される第２の波長帯域の第２の波長多重光信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報を取得し、前記取得した前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報に応じて、前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号を所定のピークパワーに増幅するために必要なパワーを特定し、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーをそれぞれ、前記特定したパワーに制御する制御手段と、
を備え、
前記第１の波長帯域はＣバンドであり、前記第２の波長帯域はＬバンドである、
通信システム。
第１の励起光及び第２の励起光を生成し、
前記第１の励起光を用いて第１の波長帯域の第１の波長多重光信号を増幅し、
前記第２の励起光を用いて第２の波長帯域の第２の波長多重光信号を増幅し、
前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報を取得し、前記取得した前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域の情報に応じて、前記第１の波長多重光信号及び前記第２の波長多重光信号を所定のピークパワーに増幅するために必要なパワーを特定し、前記第１の励起光のパワー及び前記第２の励起光のパワーをそれぞれ、前記特定したパワーに制御し、
前記第１の波長帯域はＣバンドであり、前記第２の波長帯域はＬバンドである、
中継方法。