JP7294519B2 - モニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、モニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システムに関し、特にマルチコア光ファイバ伝送路のクロストークモニタに関する。

光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。

光ファイバ通信において低損失波長域である１．５５μｍ帯に用いられる光ファイバ増幅器は、ファイバのコア部分にエルビウムを添加した構造を有し、０．９８μｍあるいは１．４８μｍ帯の励起光により光ファイバ中のエルビウムイオンを活性化し、エルビウムのもつ１．５５μｍ帯のレーザ遷移を利用するもので、半導体レーザダイオード励起により１．５５μｍ帯の信号光を充分に増幅するものである。

光ファイバ増幅器は、高効率・高利得であり、利得がほぼ偏波無依存であることから光ファイバ通信システムの光信号中継用の増幅器として用いられている。光ファイバ通信システムにおいては、大容量通信を可能とすべく複数の波長を多重する波長多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）伝送技術が採用され、増幅器では全チャネルを一括して増幅する。

また、近年では更なる大容量通信を可能とするべく空間多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）伝送技術が検討され、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた伝送が研究されている。ＳＤＭ伝送技術においては、マルチコア光ファイバの各コア内を伝播する信号光は、各コアごとに励起光が供給されるコア個別励起方式や、コアの周囲のクラッドに励起光を入射し、全コア一括して励起光を供給するクラッド一括励起方式によって増幅することが検討されている。

１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた伝送においては、マルチコア光ファイバ内の他のコアから漏れ出す光によるクロストークへの対策が必要となる。このクロストークは、更なる大容量通信を目指して、マルチコア光ファイバ内のコアの本数を増加させた設計としたり、マルチコア光ファイバ内のコア間のピッチを縮小させた設計とするほど、顕著になる。

国際公開第２０１７／１４５６２９号

しかしながら、上述した背景技術の、マルチコア光ファイバを用いた光伝送システムのコア間クロストークへの対策には、以下のような課題がある。

マルチコア光ファイバの各コアごとに光パワーモニタを設けて出力光強度をモニタし、モニタ結果に応じてコア内を伝播する光信号のクロストークを把握する構成を採用したのでは、コア数に比例してモニタ部品などの点数が増加する。更なる大容量通信を目指して、マルチコア光ファイバのコア数を増加させるほど、部品点数増加の課題が顕著となる。

例えばマルチコア光ファイバを用いた光伝送システムを光海底ケーブルシステムに用いた場合、上記モニタ部品は海底の中継器に配置される。光海底ケーブルシステムの中継器には省スペース化が求められるため、背景技術のようにマルチコア光ファイバの各コアごとに光パワーモニタを設ける場合には海底の中継器に必須である省スペース化の要件が妨げられる。

本発明の目的は、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システムを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るモニタ装置は、
複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
上記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、上記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
上記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、上記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
上記モニタ手段のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む。

本発明に係る光伝送システムは、
複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
上記マルチコア光ファイバ伝送路に挿入される中継器と、を含み、
上記中継器は、上記モニタ装置の上記モニタ手段を含む。

本発明に係るモニタ方法は、
複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
上記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、上記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
上記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、上記不使用コアのパワーをモニタし、
上記モニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

本発明によれば、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態によるモニタ装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第２実施形態によるモニタ装置、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。 図２のマルチコア光ファイバ伝送路のマルチコア光ファイバの構成の一例を説明するための断面図である。 図２のマルチコア光ファイバ伝送路のマルチコア光ファイバの構成の他の一例を説明するための断面図である。 複数の使用コアに異なる周波数の一定強度のディザを与えたときの信号光の時間と強度との関係、上記ディザ成分の周波数とディザ成分の振幅に対応する強度との関係を示すグラフである。 本発明の第３実施形態によるモニタ装置、及びモニタ方法を説明するためのブロック図である。 本発明の第３実施形態によるモニタ装置、及びモニタ方法を説明するための概念図である。 本発明の第３実施形態によるモニタ装置、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。 各コアが六方最密配置された場合の、マルチコア光ファイバ伝送路のクラッドとコアとの関係を説明するための断面図である。 図８Ａのマルチコア光ファイバ伝送路で、モニタ専用コアの配置の考え方を説明するための断面図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

この明細書で説明に使用する「未使用コア」とは、１本のクラッド内に複数のコアが形成されたマルチコア光ファイバに存在しているコアのうち、マルチコア光ファイバ伝送路による光信号の伝搬に現在は使用されていないコアを指すものとする。また未使用コアは、マルチコア光ファイバ伝送路による光信号の伝搬に使用されている使用コアとは排他的な意味で、「不使用コア」と呼ぶことができる。

〔第１実施形態〕
初めに、本発明の第１実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法について説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるモニタ装置を説明するためのブロック図である。

第１実施形態のモニタ装置は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。想定される場面は、光信号をマルチコア光ファイバを介して伝送する光伝送システムで図１のモニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の未使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路５１のモニタ装置である。さらに図１のモニタ装置は、上記使用コアにディザを印加する印加手段５２と、上記未使用コアのパワーをモニタするモニタ手段５３と、このモニタ手段５３のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段５４と、を含む。

印加手段１０２は、マルチコア光ファイバ伝送路５１のコアを伝搬する光信号に対して、ディザ情報を印加する。モニタ手段５３、及び分離手段５４は例えば中継器に含まれて、マルチコア光ファイバ伝送路５１のコアを伝搬した光信号のクロストークを把握する。印加手段５２が使用コアに印加したディザ情報は、分離手段５４によるパワー成分の分離に利用される。モニタ手段５３は、印加手段５２より下流の、マルチコア光ファイバ伝送路５１の未使用コアのパワーをモニタする。分離手段５４は、モニタ手段５３のモニタ結果を、上記印加されたディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

１本のクラッド内のコアを伝搬する光信号がコアの外に洩れている成分は、他のコアを伝搬する光信号に対するクロストークの原因となる。マルチコア光ファイバには結合型と非結合型という分類があるが、結合型か非結合型かの分類に関係なく、コア間クロストークの対策が望まれる。本実施形態では、マルチコア光ファイバの未使用コアのパワーをモニタする。モニタした未使用コアのパワーには、１本のクラッド内の各コアを伝搬する光信号が各コアの外に洩れている成分が反映されている。マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、印加したディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離し、１本のクラッド内の複数の使用コアのパワーに関する情報を得る。

本実施形態によれば、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。その理由は、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるからである。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態のモニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システムについて説明する。図２は、本発明の第２実施形態によるモニタ装置、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図３Ａは、図２のマルチコア光ファイバ伝送路のマルチコア光ファイバの構成を説明するための断面図である。

本実施形態は、上述した第１実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法をより具体化したモニタ装置、及びモニタ方法と、これを適用した光伝送システムに関するものである。

第２実施形態のモニタ装置は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。本実施形態の利用が想定される場面は、光信号をマルチコア光ファイバを介して伝送する光伝送システムであり、例えば中継器♯Ｎ（ただし、Ｎは１以上の自然数）と中継器♯Ｎ＋１（ただし、Ｎは１以上の自然数）とがマルチコアファイバ伝送路で結合されているような構成である。図２のモニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の未使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路１１_２のモニタ装置である。さらに図２のモニタ装置は、上記使用コアにディザを印加するディザ印加機能１３と、上記未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６と、このパワーモニタ１６のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離ブロック１７と、を含む。本実施形態では、ディザ印加機能１３は中継器♯Ｎに含まれるもので、パワーモニタ１６、及び分離ブロック１７は中継器♯Ｎ＋１に含まれる。

第２実施形態のモニタ装置は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。図２に含まれるモニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の未使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路１１_１、１１_２、１１_３を経由して伝搬する光信号のためのモニタ装置である。

なお本実施形態では一例として、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数は４、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数は４として説明するが、本発明が適用可能なマルチコア光ファイバ伝送路のコア数はこれには限られない。図２のＡ点、Ｂ点及びＣ点でのマルチコア光ファイバ伝送路１１_１、１１_２、１１_３の断面図を、図３Ａに示す。図３Ａのマルチコア光ファイバ伝送路１１_１ではクラッド３１内に４本のコア３２が正方配置され、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２ではクラッド５０内に４本のコア３２が正方配置されると共にこれらの中心に配置された未使用コアをモニタ専用コア３３として利用するもので、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３ではクラッド５０内に４本のコア３２が正方配置されている。図３Ａは、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバ伝送路の代表的なコアの配置を示すものであるが、コア同士の配置はこれに限られない。

本実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアにディザを印加するための具体的な構成、またマルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアをモニタ専用コアとして利用（未使用コアのパワーをモニタ）するための具体的な構成として、ファンイン／ファンアウトデバイス（ＦＩＦＯデバイス）を用いる。マルチコア光ファイバ伝送路１１_１とマルチコア光ファイバ伝送路１１_２との間にはＦＩＦＯデバイス１４が挿入され、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２とマルチコア光ファイバ伝送路１１_３との間にはＦＩＦＯデバイス１５が挿入されている。

ＦＩＦＯデバイス１４は、４本のシングルモードファイバ１２と、シングルモードファイバ１２のコアにディザを印加するディザ印加機能１３と、を含む。ＦＩＦＯデバイス１４は、コア数が４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_１を４本のシングルモードファイバに分岐させると共に、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコアを伝搬した光信号に対してシングルモードファイバ１２ごとにディザをディザ印加機能１３が印加できるようにし、さらに４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の４本のコアに接続させる。

ＦＩＦＯデバイス１５は、４本のシングルモードファイバ１２を、含む。ＦＩＦＯデバイス１５は、モニタ専用コアを含んでコア数が５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２を５本のシングルモードファイバ１２に分岐させると共に、光信号の伝搬に利用される４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_３の４本のコアに接続させる。ＦＩＦＯデバイス１５から分岐した５本のシングルモードファイバ１２のうち、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアであり本実施形態のモニタ専用コアに対応するシングルモードファイバのパワーは、パワーモニタ１６へ与えられる。

ＦＩＦＯデバイス１４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部はＮ－Ｋ：１ ＦＩＦＯ（Ｋ＜Ｎ）、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部は１：Ｎ ＦＩＦＯ（１＜Ｎ）、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_３への結合部はＮ－Ｋ：１ ＦＩＦＯ（Ｋ＜Ｎ）として機能するように、設計すればよい。ここで、Ｎはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコアの数であり、Ｎ－Ｋはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の使用コアの数であり、Ｋはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアの数である。

図２のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２は、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器を含むことができる。光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。光ファイバ増幅器を含むマルチコア光ファイバ伝送路は、マルチコア光ファイバを伝搬する光信号のための光増幅器となる。

（動作）
以下、本実施形態によるモニタ装置の動作、及びモニタ方法について、説明する。ディザ印加機能１３は、マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、ディザ情報を印加する。このディザ情報は、分離ブロック１７によるパワー成分の分離に利用される。パワーモニタ１６は、ディザ印加機能１３より下流のマルチコア光ファイバ伝送路、図２ではマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーをモニタする。なおパワーモニタ１６の前段には、未使用コアからの光信号を電気信号へ変換する、図示しない光電変換手段が設けられるが、その説明は省略する。分離ブロック１７は、パワーモニタ１６のモニタ結果を、ディザ印加機能１３によって印加された上記ディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

次に、ディザ情報を利用した、上記複数の使用コアからのパワー成分への分離方法について説明する。なおここでもマルチコア光ファイバの使用コアの数が４の場合で説明するが、本発明はこの数に限られずに適用することができる。

使用コアの数がＮのマルチコア光ファイバの場合、本実施形態のパワーモニタ１６がモニタする、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎは、Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋Ｐ_３Ｘ_３＋・・・＋Ｐ_ＮＸ_Ｎ＝Ｐ_ｍｏｎと表すことができる。ここでＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、・・・、Ｐ_Ｎは使用コア（使用コア１、使用コア２、使用コア３、・・・、使用コアＮ）から洩れ出した光の強度を示し、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、_・・・、Ｘ_Ｎは伝搬する光信号の強度に対して使用コア（使用コア１、使用コア２、使用コア３、・・・、使用コアＮ）と未使用コアとの間のピッチなどマルチコア光ファイバの設計仕様で決まる固有の係数を反映させたものとする。

図２のような、マルチコア光ファイバの使用コアの数が４の構成の場合では、パワーモニタ１６がモニタする、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎは、Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋Ｐ_３Ｘ_３＋Ｐ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎと表すことができる。ここでＰ_１～Ｐ_４は使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度を示し、Ｘ_１～Ｘ_４は伝搬する光信号の強度に対して使用コア（使用コア１～使用コア４）と未使用コアとの間のピッチなどマルチコア光ファイバの設計仕様で決まる固有の係数を反映させたものとする。

ディザ印加機能１３が印加するディザ情報とは、パワーモニタ１６のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離するための識別情報である。

本実施形態では、マルチコア光ファイバの複数の使用コアに入射する信号光に一定強度のディザを与える。本実施形態のこの一定強度のディザとは、複数の使用コアごとに異なる周波数で１ｋＨｚ程度のものであり、振幅はお互いに同一なものとする。なお本実施形態のモニタ装置が、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅させるような光ファイバ増幅器に用いられるときには、上記ディザの周波数は増幅媒体が応答できる程度に遅く設定する。

図４は、使用コア１～使用コア４に異なる周波数の一定強度のディザを与えたときの信号光の時間と強度との関係、上記ディザ成分の周波数とディザ成分の振幅に対応する強度との関係を示すグラフである。複数の使用コアごとに与えた、異なる周波数のディザは複数の使用コアを識別する識別情報となる。

図４では説明の便宜上、使用コア１に関する情報は二点鎖線、使用コア２に関する情報は一点鎖線、使用コア３に関する情報は点線、使用コア４に関する情報は実線で図示している。例えば、使用コア１に与えるディザは１ｋＨｚの正弦波、使用コア２に与えるディザは２ｋＨｚの正弦波、使用コア３に与えるディザは３ｋＨｚの正弦波、使用コア４に与えるディザは４ｋＨｚの正弦波であり、これらの振幅Ｐはお互いに同一であるものとする。

図４の、周波数に対する光強度を示すグラフでは、強度が一定のディザ情報を与えているので、各使用コアの光信号に与えた、お互いに異なる周波数に光強度が現れる。コア間クロストークが存在しないときには、これらが同じ大きさのピークとして観測される。上述したような、使用コア１に与えるディザは１ｋＨｚの正弦波、使用コア２に与えるディザは２ｋＨｚの正弦波、使用コア３に与えるディザは３ｋＨｚの正弦波、使用コア４に与えるディザは４ｋＨｚの正弦波としたときには、周波数が１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、３ｋＨｚ、４ｋＨｚのところに、使用コア１に関するピーク、使用コア２に関するピーク、使用コア３に関するピーク、使用コア４に関するピークが現れる。コア間クロストークが存在しないときには、これらのピークの大きさは同一になるので、同一でないときにはその差分からクロストークの影響を把握することができる。

なお複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、異なる周波数のディザは、光増幅器との組合せを考慮して光増幅器の増幅媒体の応答周波数よりも低い周波数が選ばれる。このような周波数の選定により、光増幅器の増幅媒体を通過した光信号に識別情報が残存して、複数の使用コアを識別することができる。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、上述した第１実施形態などと同様に、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。

本実施形態では、マルチコア光ファイバの複数の使用コアに入射する信号光に、一定強度のディザを与える。未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６では、ディザ振幅が観測される。複数の使用コアごとに与えた、異なる周波数のディザの振幅Ｐを一定としているので、クロストークに時間的な変動がないときには、周波数と光強度との関係は一定である。周波数と光強度との関係の変化は、クロストークの時間的な変動を表しており、こうしてクロストーク量を知ることができる。

本実施形態では、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する場合にも、クロストークをモニタすることができる。

特許文献１はマルチコアファイバのクロストーク測定に関するものであり、ダミーファイバを介してマルチコアファイバの１つのコアに光を入射し、コアから出射されるリファレンス光のパワーを測定した後、リファレンス光をマスキングした状態で、上記光が入射されたコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影するなどして、クロストーク光のパワーを推定することが提案されている。しかし特許文献１が提案するような、マルチコアファイバのクロストーク測定では、リファレンス光のパワーの測定や、クロストーク光の撮影などを行うため、マルチコアファイバを用いた光伝送システムの稼働前にしか行うことができないのに対し、本発明の実施形態では、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する場合にも、クロストークをモニタすることができる。

さらに本実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法を適用した光伝送システムでは、上述した第２実施形態などと同様に、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるので、省スペース化を実現することができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法について説明する。図５は、本発明の第３実施形態によるモニタ装置、及びモニタ方法を説明するためのブロック図である。図６は、本発明の第３実施形態によるモニタ装置、及びモニタ方法を説明するための概念図である。

本実施形態は、複数の中継器と、複数のマルチコア光ファイバとを含んで、構成される光伝送システムへの本発明の適用に関するものである。この光伝送システムは、例えば、陸上の端局間が光海底ケーブルで接続されて、光伝送システムを構成したものである。一つの端局に、光海底ケーブルへ光信号を送信する送信器４１を含む。さらに光海底ケーブルには、複数の中継器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４、……が配置される。送信器４１と中継器４２_１との間、隣接する中継器との間は、マルチコア光ファイバ４０_１、４０_２、４０_３、４０_４、４０_５、……で結ばれている。各中継器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４、……は光信号を伝搬するコアと並行する給電線から動作電源が与えられて、光信号を増幅する光増幅器を含む。光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造の増幅媒体が知られている。

本実施形態の場合、図５に断面をそれぞれ示すように、伝送路に含まれる、マルチコア光ファイバ４０_１、４０_２、４０_３、４０_４、４０_５、……は、一つのクラッドに４つの使用コアが正方配置され、その中心にモニタ専用コアを配置した構成とする。そして各中継器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４、……に含まれて、光信号を増幅する増幅媒体は、一つのクラッドに４つの使用コアが正方配置された構成とする。

図５の構成の場合、送信器４１が送信する光信号は、マルチコア光ファイバ４０_１の正方配置された使用コアを伝搬し、中継器４２_１へ到達する。送信器４１の出力、すなわちマルチコア光ファイバ４０_１の入力端において、上述した実施形態のディザ情報が図６のように各使用コアに印加され、その後、中継器４２_１の入力端でマルチコア光ファイバ４０_１のモニタ専用コアを図６のようにモニタすることによって、マルチコア光ファイバ４０_１を伝搬しディザ情報が印加されている光信号の出力がモニタされる。マルチコア光ファイバ４０_１のモニタ専用コアは、中継器４２_１の増幅媒体に結合されないため、中継器４２_１による光信号の増幅に影響しない。また中継器４２_１の増幅媒体に結合されないため、中継器４２_１の出力端からその先のマルチコア光ファイバ４０_２へ出力されることもない。

さらに図５の構成の場合、中継器４２_１からマルチコア光ファイバ４０_２へ送出された光信号は、マルチコア光ファイバ４０_２の正方配置された使用コアを伝搬し、中継器４２_２へ到達する。中継器４２_１の出力端、言い換えるとマルチコア光ファイバ４０_１４０_２の入力端において、上述した実施形態のディザ情報が図６のように各使用コアに印加され、その後、中継器４２_２の入力端でマルチコア光ファイバ４０_２のモニタ専用コアを図６のようにモニタすることによって、マルチコア光ファイバ４０_２を伝搬しディザ情報が印加されている光信号の出力がモニタされる。マルチコア光ファイバ４０_２のモニタ専用コアは、中継器４２_２の増幅媒体に結合されないため、中継器４２_２による光信号の増幅に影響しない。また中継器４２_２の増幅媒体に結合されないため、中継器４２_２の出力端からその先のマルチコア光ファイバ４０_３へ出力されることもない。

以下、中継器４２_２からマルチコア光ファイバ４０_３へ送出された光信号、中継器４２_３からマルチコア光ファイバ４０_４へ送出された光信号や、中継器４２_４からマルチコア光ファイバ４０_５へ送出された光信号に関するモニタについても同様である。

このような構成を採用することにより、一つの伝送路に含まれる、マルチコア光ファイバ４０_１、４０_２、４０_３、４０_４、４０_５、……の各区間について、個別にマルチコア光ファイバのクロストークをモニタすることができる。さらにこのような構成を採用することにより、一つの伝送路に含まれるある区間のマルチコア光ファイバのクロストークのモニタは、他の区間のマルチコア光ファイバのクロストークのモニタに影響を与えない。すなわちこのような構成を採用することにより、一つの伝送路に含まれる、中継器間の任意のマルチコア光ファイバ伝送路のクロストークをモニタすることができる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態のモニタ装置、モニタ方法、及び光伝送システムについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態によるモニタ装置、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。第２実施形態と同様な構成については、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略することとする。

本実施形態は、上述した第１実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法をより具体化したモニタ装置、及びモニタ方法と、これを適用した光伝送システムに関するものである。

第４実施形態のモニタ装置は上述した実施形態と同様に、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。本実施形態の利用が想定される場面は、光信号をマルチコア光ファイバを介して伝送する光伝送システムであり、例えば端局と中継器（中継器♯１）とがマルチコアファイバ伝送路で結合されているような構成である。図７のモニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の未使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路１１_１のモニタ装置である。さらに、図７のモニタ装置は第２実施形態と同様に、上記使用コアにディザを印加するディザ印加機能１３と、上記未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６と、このパワーモニタ１６のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離ブロック１７と、を含む。本実施形態では、ディザ印加機能１３は端局の送信器に含まれるもので、パワーモニタ１６、及び分離ブロック１７は中継器♯１に含まれる。

本実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアにディザを印加するための具体的な構成、またマルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアをモニタ専用コアとして利用（未使用コアのパワーをモニタ）するための具体的な構成として、ファンイン／ファンアウトデバイス（ＦＩＦＯデバイス）を用いる。端局の送信器にはＦＩＦＯデバイス１４ａが設けられ、中継器♯１にはＦＩＦＯデバイス１５が設けられる。

ＦＩＦＯデバイス１４ａは、４本のシングルモードファイバ１２と、シングルモードファイバ１２のコアにディザを印加するディザ印加機能１３と、を含む。ＦＩＦＯデバイス１４ａは、端局が送信しようとする、シングルモードファイバ１２ごとにディザをディザ印加機能１３が印加できるようにし、さらに４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_１の４本のコアに接続させる。

ＦＩＦＯデバイス１５は、４本のシングルモードファイバ１２を、含む。ＦＩＦＯデバイス１５は、モニタ専用コアを含んでコア数が５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_１を５本のシングルモードファイバ１２に分岐させると共に、光信号の伝搬に利用される４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の４本のコアに接続させる。ＦＩＦＯデバイス１５から分岐した５本のシングルモードファイバ１２のうち、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１の未使用コアであり本実施形態でモニタ専用コアに対応するシングルモードファイバのパワーは、パワーモニタ１６へ与えられる。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、上述した第１実施形態などと同様に、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。

本実施形態では第２実施形態と同様に、マルチコア光ファイバの複数の使用コアに入射する信号光に、一定強度のディザを与える。未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６では、ディザ振幅が観測される。複数の使用コアごとに与えた、異なる周波数のディザの振幅Ｐを一定としているので、クロストークに時間的な変動がないときには、周波数と光強度との関係は一定である。周波数と光強度との関係の変化は、クロストークの時間的な変動を表しており、こうしてクロストーク量を知ることができる。

本実施形態では、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する場合にも、クロストークをモニタすることができる。

さらに本実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法を適用した光伝送システムでは、上述した第２実施形態などと同様に、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるので、省スペース化を実現することができる。

〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

上述した第２実施形態などでは、パワーモニタ１６のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離するための識別情報として、ディザ印加機能１３が印加するディザ情報は、一定強度のディザであって、周波数が異なるものを用いる場合で説明したが、本発明の複数の使用コアからのパワー成分に分離するための識別情報はこれに限られない。例えば、ディザ印加機能１３が印加するディザ情報としては、一定強度のディザであって、周波数が同じでお互いに位相が異なるものを用いることも考えられる。位相の差をもとにして、パワーモニタ１６のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離することもできる。

なお本実施形態のモニタ装置が、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅させるような光ファイバ増幅器に用いられるときには、上記ディザの周波数は増幅媒体が応答できる程度に遅く設定する。すなわち複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、周波数が同じで位相が異なるディザは、光増幅器との組合せを考慮すると光増幅器の増幅媒体の応答周波数よりも低い周波数が選ばれる。このような周波数の選定により、光増幅器の増幅媒体を通過した光信号に識別情報が残存して、残存している識別情報を複数の使用コアの識別に利用することができる。

また、上述した第２実施形態では図２を参照して、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数は４、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数は４として説明したが、本発明が適用可能なマルチコア光ファイバ伝送路のコア数はこれには限られない。例えば、図３Ｂに示すように、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数はモニタ専用コアとしても使用されない未使用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数はモニタ専用コアとしても使用されない未使用コアを含んで５として、構成することも考えられる。この場合、特にマルチコア光ファイバ伝送路１１_２のモニタ専用コアは、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３の上記未使用コアに結合されないように構成すればよい。

また本発明が適用可能なマルチコア光ファイバ伝送路のコア数は、図３Ａのものには限られない。図８Ａは、各コアが六方最密配置された場合の、マルチコア光ファイバ伝送路のクラッドとコアとの関係を説明するための断面図である。図８Ｂは、図８Ａのマルチコア光ファイバ伝送路で、モニタ専用コアの配置の考え方を説明するための断面図である。図８Ａの紙面左側の図面は、クラッド３１に７本のコア３２が配置されたマルチコア光ファイバ伝送路の断面を示し、図８Ａの紙面右側の図面は、クラッド３１に１９本のコア３２が配置されたマルチコア光ファイバ伝送路の断面を示している。

図８Ａの紙面左側の配置の場合、図８Ｂの紙面左側の断面図のように、外側の６本のコア３２を光信号を伝搬するコアとし、その中心のコアを本発明の実施形態のモニタ専用コア３３として利用することが考えられる。さらに図８Ａの紙面左側の配置の場合、図８Ｂの紙面左側の断面図を繰り返しの一単位と考えて、これらがハニカム状にマルチコア光ファイバ伝送路内に配置されていると考えて、図８Ｂの紙面右側の断面図のように、６本のコア３２を光信号を伝搬するコアとし、その中心のコアを本発明の実施形態のモニタ専用コア３３として利用することが考えられる。また１本のクラッド内でハニカム状に繰り返す一単位は、六方最密配置による構造に限られず、図３Ａのような正方配置による構造として把握してもよい。

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、以下には限られない。
（付記１）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
前記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
前記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、前記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段のモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む
モニタ装置。
（付記２）前記ディザを印加する印加手段は、前記中継器の信号出力部である、
付記１に記載のモニタ装置。
（付記３）前記ディザを印加する印加手段は、端局の信号送信部である、
付記１に記載のモニタ装置。
（付記４）前記印加手段は、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
前記分離手段は、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１乃至３のいずれか一つに記載のモニタ装置。
（付記５）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
付記４に記載のモニタ装置。
（付記６）前記分離手段は、前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記５に記載のモニタ装置。
（付記７）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数と周波数が同じで位相が異なる第３の周波数のディザと、を含む、
付記４に記載のモニタ装置。
（付記８）前記分離手段は、前記第１の周波数及び前記第３の周波数の位相の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記７に記載のモニタ装置。
（付記９）前記使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記識別情報を利用して、前記モニタ手段のモニタ結果から、前記複数の使用コアのうちの一つの使用コアのクロストークを判定する、
付記４乃至８のいずれか一つに記載のモニタ装置。
（付記１０）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
前記マルチコア光ファイバ伝送路に挿入される前記中継器と、を含み、
前記中継器は、付記１乃至４のいずれか一つに記載のモニタ装置の前記モニタ手段を含む、
光伝送システム。
（付記１１）前記複数の使用コアは、正方配置又は六方最密配置され、パワーがモニタされる前記不使用コアは前記複数の使用コアの中心に配置される、
付記１０に記載の光伝送システム。
（付記１２）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
前記マルチコア光ファイバ伝送路に挿入される複数の中継器と、を含み、
前記複数の中継器はそれぞれ、複数の使用コアを有し、
前記複数の中継器のうち少なくとも一つの中継器の前記複数の使用コアは、前記複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有する前記マルチコア光ファイバ伝送路の、前記複数の使用コアにそれぞれ接続され、
前記少なくとも一つの中継器は、付記１乃至４のいずれか一つに記載のモニタ装置の前記モニタ手段を含む、
光伝送システム。
（付記１３）前記マルチコア光ファイバ伝送路の前記複数の使用コアへ光信号を送出する端局をさらに含む、
付記１２に記載の光伝送システム。
（付記１４）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
前記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
前記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、前記不使用コアのパワーをモニタし、
前記不使用コアのパワーをモニタしたモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
モニタ方法。
（付記１５）前記ディザの印加では、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
前記パワー成分の分離では、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１４に記載のモニタ方法。
（付記１６）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
付記１５に記載のモニタ方法。
（付記１７）前記パワー成分の分離では、前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１６に記載のモニタ方法。
（付記１８）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数と周波数が同じで位相が異なる第３の周波数のディザと、を含む、
付記１５に記載のモニタ方法。
（付記１９）前記パワー成分の分離では、前記第１の周波数及び前記第３の周波数の位相の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１８に記載のモニタ方法。
（付記２０）前記使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記識別情報を利用して、前記モニタ結果から、前記複数の使用コアのうちの一つの使用コアのクロストークを判定する、
付記１５乃至１９のいずれか一つに記載のモニタ方法。
（付記２１）前記複数の使用コアは、正方配置又は六方最密配置され、パワーがモニタされる前記不使用コアは前記複数の使用コアの中心に配置される、
付記１５乃至２０のいずれか一つに記載のモニタ方法。

この出願は、２０２０年２月２７日に出願された日本出願特願２０２０－３１２８９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。

１１_１、１１_２、１１_３ マルチコア光ファイバ伝送路
１２ シングルモードファイバ
１３ ディザ印加機能
１４、１４ａ、１５ ＦＩＦＯデバイス
１６ パワーモニタ
１７ 分離ブロック

Claims (10)

1. 複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、前記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
   前記モニタ手段のモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む
   モニタ装置。
2. 前記ディザを印加する印加手段は、前記中継器の信号出力手段である、
   請求項１に記載のモニタ装置。
3. 前記ディザを印加する印加手段は、端局の信号送信手段である、
   請求項１に記載のモニタ装置。
4. 前記印加手段は、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
   前記分離手段は、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモニタ装置。
5. 前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
   請求項４に記載のモニタ装置。
6. 前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数と周波数が同じで位相が異なる第３の周波数のディザと、を含む、
   請求項４に記載のモニタ装置。
7. 複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路に挿入される前記中継器と、を含み、
   前記中継器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモニタ装置の前記モニタ手段を含む、
   光伝送システム。
8. 複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路に挿入される複数の中継器と、を含み、
   前記複数の中継器はそれぞれ、複数の使用コアを有し、
   前記複数の中継器のうち少なくとも一つの中継器の前記複数の使用コアは、前記複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有する前記マルチコア光ファイバ伝送路の、前記複数の使用コアにそれぞれ接続され、
   前記少なくとも一つの中継器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモニタ装置の前記モニタ手段を含む、
   光伝送システム。
9. 複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路の始点にて、前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
   前記マルチコア光ファイバ伝送路の中継器の入力側にて、前記不使用コアのパワーをモニタし、
   前記不使用コアのパワーをモニタしたモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
   モニタ方法。
10. 前記ディザの印加では、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
    前記パワー成分の分離では、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
    請求項９に記載のモニタ方法。

Images