JPH06188836A - 光中継増幅装置の情報伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 励起光強度を操作する必要がなく、増幅部で
の利得制御や出力制御に影響を与えず、元の信号にも影
響を与えないようにする。 【構成】 信号光を伝送する光ファイバケーブル１に設
けられた、光増幅器２を用いた光中継増幅装置３から、
同光中継増幅装置３の状況を知らせる各種信号を同光フ
ァイバケーブル１に送り出す光中継増幅装置の情報伝送
方法であり、光中継増幅装置３において光ファイバケー
ブル中を伝搬する信号光の偏波面を変調して前記各種信
号を同光ファイバケーブルに送り出す。また、光ファイ
バケーブル１中に波長の異なる２波以上の光を伝送し、
そのうち１波は無変調とし、光中継増幅装置３において
前記２波以上の光の偏波面を変調する。また、光中継増
幅装置３の前で信号光の偏波を常時変動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光信号伝送路（光ファイ
バケーブル）の途中に接続される光中継増幅器の情報伝
送方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エルビュウムを添加した光ファイ
バを１．４８μｍや０．９８μｍの波長を持つ励起光で
励起すると１．５５μｍ帯の信号光を増幅することが可
能な光増幅器が開発され、実用化されている。この光増
幅器は光／電気変換することなく増幅できるため、これ
までの光／電気変換を伴う増幅器に代わる新しい増幅器
として期待されている。

【０００３】ところで、従来は長距離の信号光伝送シス
テムではその信号光を伝送する光ファイバケーブルの途
中に中継増幅装置が使用されている。従来はこの中継増
幅装置として光／電気変換式の増幅器を用いたものと、
光増幅器を用いたものとがある。この中継増幅装置は光
伝送システムを保守管理する上で、同中継器増幅装置の
状況、例えば、正常、異常、或は異常の程度、種類など
を端局へ伝える必要がある。また、有人の中継増幅装置
では端局と連絡するための通話信号をも端局へ送る必要
がある。

【０００４】そのため従来の中継器増幅装置のうち光／
電気変換式の増幅器を用いたものは、同中継器増幅装置
から監視信号、通話信号等の各種信号を光ファイバケー
ブルに送り出して信号光と共に端局へ伝送し、それらの
各種信号に基づいて中継器増幅装置の異常に対処し、迅
速に正常復帰できるようにしている。

【０００５】光／電気変換式の増幅器を用いた中継増幅
装置は図７に示す様に、伝送されてくる信号光を電気信
号に変換する光／電気変換器Ａ、その電気信号を増幅す
る増幅器Ｂ、増幅された電気信号を光信号に戻して出力
する電気／光変換器（信号光源）Ｃが内蔵されているた
め、同中継増幅装置Ｄでは図８に示す様に前記の各種信
号ａを元の信号ｂの空きフレームに挿入した変調信号を
構築し、その変調信号で中継増幅装置Ｄ内の信号光源Ｃ
を駆動して、同中継増幅装置Ｄの各種情報を光ファイバ
ケーブルＥに送り出して端局に伝えていた。

【０００６】しかし、前記の光増幅器を用いた中継増幅
装置は信号光を光のまま増幅できるため図７の様な信号
光源Ｃは内蔵されていない。そのため変調信号を新たに
構築して元の信号ｂに載せることができず、光／電気変
換式の増幅器を用いた中継増幅装置のような情報伝送は
できないという問題があった。

【０００７】この問題の解決方法として最近は光増幅器
の励起光源を変調する方法が報告されている（文献名：
Ｍ．Ａｎｇｅｌｌｉｅｒｉ他、１９９２ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌｄｉｇｅｓｔ ｓｅｒｉｅｓ ｖｏｌ．１７ Ｔ
ｈＡ３−１）。この方法はエルビュウムファイバを励起
するレーザ光に変調信号を載せて駆動する方法である。
この方法によれば信号光の増幅率が変化し、結果的に信
号光に変調信号が加わることになる。この場合、当然の
ことながら元の信号光に影響が出ないように配慮する必
要がある。そのためには元の信号がない時間帯に励起光
源の変調を行うか或は励起光源の変調周波数帯を変える
などの工夫を行う必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の光
増幅器の励起光源を変調する方法ではエルビュウムイオ
ンの緩和時間が数百ヘルツと長いため、応答速度の限界
がかなり低速域にあり、数百ヘルツ程度の低速の小容量
の情報伝送しかできないという欠点があった。また、通
常、励起光源の強度は光増幅器の利得や出力の制御に使
用されているため、前記の様に励起光を変調するとこの
ような利得や出力の制御に影響を及ぼすことになる。こ
のため利得及び出力制御の自由度が制限されるという問
題もあった。

【０００９】本発明の目的は光増幅器を用いた光中継増
幅装置において、励起光の強度を操作する必要がなく、
増幅部で行う利得制御や出力制御に影響を与えず、また
元の信号にも影響を与えない光中継増幅装置の情報伝送
方法を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明のうち請求項１
の発明は図１に示す様に、信号光を伝送する光ファイバ
ケーブル１の途中に設けられた、光増幅器２を用いた光
中継増幅装置３から、同光中継増幅装置３の正常、異常
などの状況を知らせる監視信号や連絡用の通話信号等の
各種信号を同光ファイバケーブル１に送り出すようにし
た光中継増幅装置の情報伝送方法であり、同光中継増幅
装置３において光ファイバケーブル１中を伝搬する信号
光の偏波面を変調することにより前記の各種信号を同光
ファイバケーブル１に送り出すようにしたものである。

【００１１】本願発明のうち請求項２の発明は請求項１
の光中継増幅装置の情報伝送方法において、図５に示す
様に光ファイバケーブル１中に波長の異なる２波以上の
光（λ₁ 、λ₂ ）を伝送し、そのうち少なくと１波は無
変調の光とし、光中継増幅装置３において前記２波以上
の光の偏波面を変調して前記の各種信号を同光ファイバ
ケーブル１に送り出すようにしたものである。

【００１２】本願発明のうち請求項３の発明は請求項１
又は２の光中継増幅装置の情報伝送方法において、図３
に示す様に光中継増幅装置３の前で信号光の偏波を常時
変動させることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】請求項１の発明では光中継増幅装置３において
光ファイバケーブル１中を伝搬する信号光の偏波面を変
化させることにより同光中継増幅装置３の監視信号等の
各種信号を端局に伝えるので、同光中継増幅装置３で加
えられた信号光への偏波面の変動は図１のように受信側
にて検光子を通す（通過光が限られる）ことにより強度
変調信号に変換される。そのため受信側では図１に示す
様に光分岐器４により光中継増幅装置３から出力される
信号光を分岐し、一方は受光器５で直接受光して元の信
号光を再生し、他方は検光子６を通して受光器７により
偏波変調された各種信号と元の信号光とを同時に受光
し、その後に偏波変調されている成分のみを抽出すれば
光中継増幅装置３からの各種信号を得ることができる。

【００１４】請求項２の発明では光ファイバケーブル１
中に無変調の光を含む波長の異なる２波以上の波長の光
を伝送し、光中継増幅装置３においてその２以上の光の
偏波面を変調して各種信号を同光ファイバケーブル１に
送り出すので、図５の受信部の光分波器２２により２波
以上の光を分波する。分波された２波以上の光は共に光
中継増幅装置３により偏波面の変調を受けているが、元
々無変調で送出されている波長の光（例えばλ₂ ）を検
光子２３を通して受光器２４で受光し、その後に偏波変
調されている成分のみを抽出すれば光中継増幅装置３か
らの各種信号を得ることができる。

【００１５】請求項３の発明では光中継増幅装置３の前
で信号光の偏波を常時変動させるので、図４（ｂ）に示
すように偏波変調した信号の出力レベルが大きくなり、
検出し易くなる。

【００１６】

【実施例１】図１は請求項１の発明の一例を示すもので
ある。同図において１は光ファイバケーブル、３は光増
幅器２を含む光中継増幅装置である。この光中継増幅装
置３は入力信号モニタ部１１、光増幅器２、励起光を発
生する励起部１２、出力信号モニタ部１３、入力信号、
出力信号及び励起部１２からの情報を集めて同光中継増
幅装置３の監視信号等の各種信号を作る信号発生器１
４、信号発生器１４から発生される各種信号により制御
されるトランデューサ駆動回路１５、トランデューサ駆
動回路１５により駆動されて出力側の光ファイバケーブ
ル１の外部から偏波面を変調するトランデューサ１６と
を備えている。

【００１７】図１のトランデユーサ１６には例えば電圧
を加えることにより光ファイバケーブル１を側面から圧
縮する圧電素子が使用される。本発明ではこのトランデ
ユーサ１６により光中継増幅装置３の状況に応じて光フ
ァイバケーブル１に圧力を加える。この圧力により光フ
ァイバケーブル１を構成するガラスの光弾性効果によ
り、光ファイバケーブル１中を通過している信号光の偏
波面が変化する。即ち光中継増幅装置３の状況に応じた
各種信号が光ファイバケーブル１に送り出される。

【００１８】この光中継増幅装置３から光ファイバケー
ブル１に送り出された光信号は受信側において図１の様
にして受信される。即ち、光分岐器４で分岐して一方は
そのまま受光器５で受光して再生される。この場合、偏
波面の変化は受信強度に関係しないため元の信号が再生
される。分岐された他方の光は検光子６を通す（通過光
が限られる）ことにより偏波面の変化が強度の変化に変
換される。この場合は強度変調された元の信号も同時に
受信されるため、これを分離する必要がある。そこで図
１の情報伝送方法では図２に示す様に、各種信号ａの周
波数帯を元の信号ｂからずらして両信号ａとｂを受信側
で分離できるようにしてある。

【００１９】トランスデューサ１６により信号光の偏波
面を変化させて変調を行うとき、そのトランスデューサ
１６を通過する信号光の偏波面により偏波による変調度
合が依存する。この現象は監視信号のＳ／Ｎ比の変動と
なって現れる。その対策として受信側で偏波成分を分離
した後に電気信号に変換する、いわゆる、偏波ダイバー
シティの方式が知られている。しかしながらこの方式は
受信部が複雑になる問題がある。

【００２０】

【実施例２】前記問題を解決する方法として、図３に示
すように光中継増幅装置３の前、例えば、光送信部２１
自体又はその直後に信号光の偏波状態をスクランブルさ
せる（時間的に変動させる）偏波スクランブラー４０を
導入する方式も有効である。

【００２１】前記偏波スクランブラー４０として約１ｍ
ｍのアームにファイバを取り付け、７Ｈｚの周波数にて
ファイバを振動させるものを用いて、同偏波スクランブ
ラー４０の有効性を確認する実験を行った。図４（ａ）
及び図４（ｂ）はその実験結果であり、偏波スクランブ
ラーを用いない図４（ａ）では１００ＫＨｚで偏波変調
した信号の受信出力がほとんど雑音と同レベルになる状
態（図中Ｍｉｎで示した）が存在するのに対し、偏波ス
クランブラーを用いた図４（ｂ）では最小の受信レベル
でも十分に検出可能な状態にあることがわかる。また、
この実験において偏波スクランブラー４０を用いても監
視信号には影響が及ばないことも確認された。

【００２２】前記の偏波スクランブラー４０は上記のよ
うにファイバに振動を加える方式以外に、ファイバ周囲
の温度を変化させる方式、或はファイバ中に複屈折を与
える方式等が考えられる。

【００２３】

【実施例３】図５は請求項２の発明の一例を示すもので
ある。図５の２１は光送信部、１は光ファイバケーブ
ル、３は図１に示す光中継増幅装置３と同じ構成の光中
継増幅装置である。そしてこの発明では光送信部２１か
らファイバケーブル１中に異なる波長λ₁ 、λ₂ の２波
の光を通し、そのうちの一方には信号情報を載せて、他
方は無変調の状態で送り出してある。

【００２４】そして図５の受信側では光分波器２２を用
いて２つの波長λ₁ 、λ₂ の光を分離する。２つの波長
λ₁ 、λ₂ の光は共に光中継増幅装置３にて偏波面の変
調を受けているが、元々無変調で送出されている波長
（例えばλ₂ ）の光は検光子２３を通して受光器２４で
受光することにより偏波変調信号を抽出することができ
る。他方の光（波長λ₁ ）は他の受光器２５で受光する
ことにより元の信号を受光することができる。このた
め、この情報伝送方法では元の信号の周波数帯と偏波変
調信号（光中継増幅装置の監視信号）の周波数帯域とを
分離する必要がなくなる。ただし、図５の様に光中継増
幅装置３が光ファイバケーブル１に複数台接続されてい
る場合は、各光中継増幅装置３の特定を行うために、夫
々の光中継増幅装置３からの監視信号を特定の周波数帯
に割り当てる必要はある。

【００２５】

【実施例４】図６は本発明の情報伝送方法を双方向の光
伝送方法に応用した場合の例である。同図において１は
光ファイバケーブル、３は図１に示す３４とほぼ同じ構
成の光中継増幅装置である。図６の光中継増幅装置３の
うち３２は中継部であって図１の光中継増幅装置３の中
継部３２と同じ構成であり、これを双方向の夫々の光フ
ァイバケーブル１に設けてある。

【００２６】図６の３３は信号発生部であって図１の光
中継増幅装置３の信号発生部３３と同じ構成である。

【００２７】図６の１６はトランデューサであり、図１
のトランデューサ１６と同じものである。そして図６で
はこの二つのトランデューサ１６に前記の一つの各種信
号発生部３３を共用してある。

【００２８】前記構成の図６では、夫々のトランデュー
サ１６で夫々の光ファイバケーブル１を加圧して夫々の
中継部３２の情報を偏波変調し、夫々の光ファイバケー
ブル１に送り出すようにしてある。この場合、両側の端
局では光中継増幅装置３の情報を監視することができる
ため信頼性が向上する。

【００２９】

【実験例】本発明の実験例として光ファイバケーブル１
のＵＶ被覆が施されている光ファイバ素線に直接ＰＺＴ
（ジルコン−チタン酸鉛）からなるトランスデユーサ１
６を押し当てて、同光ファイバ素線の中を伝搬している
光の偏波面を変調したところ、−２５ｄＢｍの最小受信
レベルで９６００ｂｐｓまでのデータ電送が可能であっ
た。このビットレートは光中継増幅装置３の正常、異常
を監視するための情報量としては十分な容量である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光中継増幅装置の情報伝送方法
では、上記のように光中継増幅装置３の各種信号を偏波
面変調という簡潔な方法で伝送でき、従来例のように励
起光の強度を操作する必要がないため増幅部にて行う利
得制御や出力制御機構に影響を与えず、また元の信号に
も影響を与えることなく監視情報を伝送することができ
る。また、請求項３のように偏波スクランブラー４０を
導入した場合は、偏波ダイバーシティなどの複雑な処理
が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の情報伝送方法の実施例１の説明図。

【図２】図１に示す情報伝送方法において元の信号に各
種信号を組合わせた信号パターンの一例を示す説明図。

【図３】本発明の情報伝送方法の実施例２の説明図。

【図４】（ａ）は図３の偏波スクランブラーを用いない
場合の出力の説明図、（ｂ）は図３の偏波スクランブラ
ーを用いた場合の出力の説明図である。

【図５】本発明の情報伝送方法の実施例３の説明図。

【図６】本発明の情報伝送方法の実施例４の説明図。

【図７】従来の情報伝送方法の説明図。

【図８】図７の情報伝送方法において元の信号に監視信
号を組合わせた信号パターンの説明図。

【符号の説明】

１ 光ファイバケーブル ２ 光増幅器 ３ 光中継増幅装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｊ 14/04 14/06 8220−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｆ (72)発明者 神谷 勇 東京都中央区入船１丁目４番10号 東京電 力株式会社システム研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を伝送する光ファイバケーブル１
   の途中に設けられた、光増幅器２を用いた光中継増幅装
   置３から、同光中継増幅装置３の正常、異常などの状況
   を知らせる監視信号や連絡用の通話信号等の各種信号を
   同光ファイバケーブル１に送り出すようにした光中継増
   幅装置の情報伝送方法であり、同光中継増幅装置３にお
   いて光ファイバケーブル１中を伝搬する信号光の偏波面
   を変調することにより前記の各種信号を同光ファイバケ
   ーブル１に送り出すようにしたことを特徴とする光中継
   増幅装置の情報伝送方法。
2. 【請求項２】 請求項１の光中継増幅装置の情報伝送方
   法において、光ファイバケーブル１中に波長の異なる２
   波以上の光を伝送し、そのうち少なくと１波は無変調の
   光とし、光中継増幅装置３において前記２波以上の光の
   偏波面を変調して前記の各種信号を同光ファイバケーブ
   ル１に送り出すようにしたことを特徴とする光中継増幅
   装置の情報伝送方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の光中継増幅装置の情報
   伝送方法において、光中継増幅装置３の前で信号光の偏
   波を常時変動させることを特徴とする光中継増幅装置の
   情報伝送方法。