JPH06237225A - 光増幅中継器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は光増幅中継器に関し、信頼性の向上性
をその目的とする。 【構成】端局１，２間に光伝送路３と直列定電流給電用
の給電ケーブル４とを敷設してなるシステムに適用され
る光増幅中継器を、光増幅手段が含まれる光回路部分５
と、光増幅手段を駆動または制御する駆動・制御手段が
含まれる電気回路部分６と、駆動・制御手段に対して給
電を行う給電手段８と、耐圧筐体９と、電気回路部分６
及び給電手段８を耐圧筐体９から絶縁する手段１０とか
ら構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光信号を増幅して中継す
る光増幅中継器に関し、さらに詳しくは、海底に敷設し
て使用するのに適した光増幅中継器に関する。

【０００２】光中継器を備えた代表的なシステムである
光海底システムは、大陸間等の海底区間に光ファイバを
有する海底ケーブルを敷設して光信号を伝送するもので
あり、光信号を海底に設置した光中継器で中継すること
で、減衰等の補償が行われる。光中継器への電力の供給
は、通常、陸上に設置された端局から直列定電流給電方
式で行われる。このため、大陸間等の長距離伝送におけ
る給電電圧は著しい高電圧となり、光中継器の内部にお
ける耐電圧設計としては、例えば、約１５ｋＶが要求さ
れる。

【０００３】

【従来の技術】従来、第１及び第２の端局間に光伝送路
と直列定電流給電用の給電用のケーブルとを敷設してな
るシステムに適用される光中継器として、光伝送路によ
り伝送された光信号を電気信号に変換し波形成形等の所
定の処理を行った後に再び電気信号を光信号に変換して
出力するようにした３Ｒ型再生中継器が知られている。

【０００４】この光中継器において、中継器の構成部分
についての耐電圧特性を確保することは、実装構造の設
計の重要なテーマの一つである。耐電圧特性を確保する
ためには、熱電導性のよくない絶縁材料を用いて、光中
継器の構成部分を包みこむ形態を採用せざるを得ず、中
継器内部の温度上昇が大きくなり、信頼性が低下する。
このように、耐電圧特性の確保と中継器内部の温度上昇
の抑制は相反する課題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年において
は、希土類元素をドープしたドープファイバを備えた光
増幅器が実用化レベルにあり、この光増幅器を備えた光
増幅中継器が開発されている。光増幅中継器における実
装構造においては、従来の３Ｒ型再生中継器のそれがそ
のまま用いられている。このため、特に温度変化に対し
て敏感な光学部品が故障する恐れがあり、光中継器の信
頼性が低いという問題がある。

【０００６】よって、本発明の目的は、信頼性の高い光
増幅中継器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の光増幅中
継器の基本構成を示す図である。本発明によると、第１
及び第２の端局１，２間に光伝送路３と直列定電流給電
用の給電ケーブル４とを敷設してなるシステムに適用さ
れる光増幅中継器であって、光伝送路３により伝送され
る光信号を増幅する光増幅手段が含まれる光回路部分５
と、上記光増幅手段を駆動又は制御する駆動・制御手段
が含まれる電気回路部分６と、給電ケーブル４の途中に
設けられた負荷７を有し負荷７の両端電圧を上記駆動・
制御手段に与える給電手段８と、光回路部分５、電気回
路部分６及び給電手段８が収容される耐圧筐体９と、電
気回路部分６及び給電手段８を耐圧筐体９から絶縁する
手段１０とを備えた光増幅中継器が提供される。

【０００８】

【作用】図２は従来の実装構造が採用される光増幅中継
器の破断側面図である。この光増幅中継器は、上り及び
下りの２回線の光伝送路を敷設してなるシステムに適用
される。

【０００９】図１の耐圧筐体９に対応する耐圧筐体は、
シリンダ２２と、シリンダ２２の両端にそれぞれ設けら
れたカバーアッセンブリ２４及びジョイントリング２６
とを含む。

【００１０】シリンダ２２の内部には、上りの光伝送路
に対する中継器ユニット２８と、図１の給電手段８に対
応する給電回路ユニット３０と、下りの光伝送路につい
ての中継器ユニット３２とがシリンダ長手方向にこの順
で収容されている。各ユニット２８、３０及び３２とシ
リンダ２２との間には、絶縁体３４と放熱フィン兼緩衝
体３６とが内側からこの順に設けられている。

【００１１】このような実装構造において、充分な耐電
圧特性を得るためには、絶縁体３４の材質としてポリエ
チレン等の熱電導性が良好でない材質を用いる必要があ
り、各ユニットの内部の温度が上昇してしまう。

【００１２】この光増幅中継器を光海底システムに適用
する場合、例えば水深８０００メートルの深海部では外
部環境温度が約２°Ｃと一定であるにもかかわらず、絶
縁体３４の放熱性が良好でないことから、各ユニットの
内部温度は例えば１０〜３０°Ｃ上昇する。

【００１３】本発明においては、図１によく示されるよ
うに、光増幅中継器の構成部分を光回路部分５と電気回
路部分６と給電手段８とに分け、これら各部分のうち電
気回路部分６及び給電手段８のみを耐圧筐体９から絶縁
するようにしているので、特に温度変化に対して敏感な
光回路部分５についての放熱特性を容易に良好にするこ
とができるようになるとともに、耐電圧特性を確保する
べき部分が従来よりも少なくなり、装置の組立が容易に
なる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を発明する。図３は本発
明の実施例を示す光増幅中継器のブロック図である。こ
の光増幅中継器は、第１の端局（図示せず）から第２の
端局（図示せず）に向けて光信号を伝送する上りの光伝
送路（図示せず）と、第２の端局から第１の端局に向け
て光信号を伝送する下りの光伝送路（図示せず）とを有
するシステムに適用される。

【００１５】上り及び下りの光伝送路はそれぞれ２回線
あり、以下、これら２回線に関する部分をそれぞれＳＹ
Ｓ１及びＳＹＳ２と称する。ＳＹＳ１及びＳＹＳ２の構
成及び機能は同等であるので、ＳＹＳ１のみについて説
明する。

【００１６】ＳＹＳ１において、上り回路３８は光フィ
バを含む光ケーブル４２及び４４によってそれぞれ光入
力ポート４６及び光出力ポート４８に接続され、下り回
路４０は光ケーブル５０及び５２によってそれぞれ光出
力ポート５４及び光入力ポート５６に接続される。各ポ
ートにおける光ケーブルと光伝送路の接続については、
スプライシング（融着接続）であってもよいし、光コネ
クタ接続であってもよい。

【００１７】上り回路３８及び下り回路４０は、それぞ
れ、光増幅に供される光回路部分と光増幅の駆動又は制
御に供される電気回路部分とを有している。上り回路３
８の光回路部分は、光ケーブル４２を介して光信号が供
給される前段モジュール５８と、光ケーブル４４を介し
て増幅された光信号を出力する後段モジュール６０と、
前段モジュール５８及び後段モジュール６０間に設けら
れたドープファイバ６２とを含む。

【００１８】ドープファイバ６２は少なくともそのコア
にＥｒ（エルビウム）等の希土類元素をドープして作製
されており、このドープファイバ６２内に光信号及び励
起光を導入することによって、光信号の増幅がなさる。

【００１９】光信号のキャリア波長が１．５５μｍであ
り、ドープファイバ６２のドープ元素がＥｒである場合
には、励起光の波長は例えば１．４８μｍに設定され
る。一方、上り回路３８の電気回路部分は、上り制御回
路６４と、上り制御回路６４によって制御されるＬＤモ
ジュール６６及び６８並びに光シャッタ７０とを含む。
ＬＤモジュール６６及び６８はそれぞれ光ケーブル７２
及び７４によって後段モジュール６０に接続され、ＬＤ
モジュール６６又は６８の出力光である励起光が後段モ
ジュール６０を介してドープファイバ６２内に供給され
る。

【００２０】下り回路４２は、上り回路３８の各部分に
対応して、前段モジュール７６と、後段モジュール７８
と、ドープファイバ８０と、下り制御回路８２と、ＬＤ
モジュール８４及び８６と、光シャッタ８８と、光ケー
ブル９０及び９２とが設けられている。

【００２１】上り制御回路６４と下り制御回路８２の間
の電気信号のやりとりは、これらの回路間に電源電圧の
差があるので、図示しないキャパシタを用いたＡＣ結合
によりなされる。

【００２２】上り回路３８の光シャッタ７０は、光ケー
ブル９４及び９６によってそれぞれ上り回路３８の後段
モジュール６０と下り回路４０の前段モジュール７６と
に接続される。下り回路４０の光シャッタ８８は、光ケ
ーブル９８及び１００によってそれぞれ下り回路４０の
後段モジュール７８と上り回路３８の前段モジュール５
８とに接続される。この構成により、監視制御等に際し
ての光ループバックが可能になる。

【００２３】給電ケーブル１０２の途中には給電回路１
０４が設けられており、この給電回路１０４が有する図
示しない負荷の両端間電圧が上り制御回路６４及び下り
制御回路８２に供給されて、直列定電流給電がなされ
る。給電回路１０４が有する負荷として例えば逆バイア
スされるツェナーダイオードを用いることによって、回
路故障等に際してのサージ保護が可能になる。

【００２４】このような直列定電流給電方式が採用され
ている場合、上り制御回路６４及び下り制御回路８２
と、これらの回路に接続されるＬＤモジュール６６，６
８，８４及び８６並びに光シャッタ７０及び８８とにつ
いては、耐圧筐体内に収容するときに耐電圧特性の確保
が要求される。

【００２５】これに対して、光回路部分については耐電
圧特性の確保が不要である。これは次の理由による。た
とえば、光ケーブル４２及び前段モジュール５８を介し
て上りの光信号がＬＤモジュール６６又は６８からの励
起光により励起されているドープファイバ６２に供給さ
れると、この光信号は増幅され、後段モジュール６０及
び光ケーブル４４を介してＳＹＳ１から送出される。

【００２６】このように光回路部分には電気信号が関与
しておらず、その上光回路部分は機械的な可動部も有し
ていないので、前段モジュール５８及び７６と、後段モ
ジュール６０及び７８と、ドープファイバ６２及び８０
とについては特に耐圧筐体からの絶縁を要しないのであ
る。

【００２７】光回路部分のうち前段モジュールや後段モ
ジュールが有する光合波器等の光学部品は一般に温度変
化に対して敏感であるので、光回路部分について耐電圧
構造の確保が不要になることは、光回路部分の温度を一
定に保つ上で極めて有効である。これを以下に詳述す
る。

【００２８】図４は本発明の実施例を示す光増幅中継器
の破断側面図である。図２の従来例におけるものと実質
的に同一の部分には同一の符合が付されている。この例
ではシリンダ２２は金属からなり、この光増幅中継器を
海底に敷設する場合には、シリンダ２２は海水と同電位
である。

【００２９】シリンダ２２の両端はカバーアッセンブリ
２４及びジョイントリング２６により閉塞されており、
光伝送路及び給電ケーブルを含む海底ケーブルはカバー
アッセンブリ２４及びジョイントリング２６を介してこ
の光増幅中継器に接続される。

【００３０】シリンダ２２の内部には、その長手方向
に、図３の前段モジュール５８及び７６と後段モジュー
ル６０及び７８とドープファイバ６２及び８０とを含む
光回路ユニット１０６と、図３の上り制御回路６４と下
り制御回路８２とＬＤモジュール６６、６８、８４及び
８６と光シャッタ７０及び８８とを含む電気回路ユニッ
ト１０８と、図３の給電回路１０４を含む給電回路ユニ
ット１１０とがこの順に収容されている。

【００３１】電気回路ユニット１０８及び給電回路ユニ
ット１１０は絶縁体３４に囲まれて、また、光回路ユニ
ット１０６は絶縁体に囲まれずに、金属細線メッシュ等
からなる放熱フィン兼緩衝体３６を介してシリンダ２２
内に配置される。

【００３２】光回路ユニット１０６と電気回路ユニット
１０８を接続する光ケーブルアレイＯＣＡは、図３の光
ケーブル７２，７４，９０，９２，９４，９６，９８及
び１００を含む。

【００３３】この構成によると、図２の構成に比べて、
絶縁体３４で囲む部分が小さくなるので、装置の組立が
容易になる。通常、ポリエチレン等の樹脂からなる絶縁
体３４又はその溶接部に生じるピンホールは、高電圧下
での絶縁破壊を発生させる原因になるので、これを完全
に検査し除去することが要求されるが、本実施例のよう
に絶縁体３４で囲む部分が小さくなることにより、製造
コストが低減されると共に信頼性が向上する。

【００３４】また、光回路ユニット１０６は放熱フィン
兼緩衝体３６を介して直接シリンダ２２に接触している
ので、光回路ユニット１０６の温度上昇が抑制され、光
部品の信頼性が向上する。また、光回路ユニット１０６
にいては、絶縁体が不要になるので、実装スペースの節
約が可能になる。

【００３５】図５は本発明の他の実施例を示す図であ
り、図４のシリンダ２２及び放熱フィン兼緩衝体３６の
内部に収容されるモジュールの破断側面図が示されてい
る。また、図６はこのモジュールの破断正面図である。

【００３６】この実施例では、絶縁体板１１２の両側
に、図４の光回路ユニット１０６に対応する光回路ユニ
ット１１４と、図４との電気回路ユニット１０８及び給
電回路ユニット１１０に対応する混成ユニット１１６と
を背中合わせに配置している。

【００３７】光回路ユニット１１４においては、絶縁体
板１１２に密着する金属平板１１８と金属曲面板１２０
とによって画成される空間内に光回路部分が収容され
る。光回路ユニット１１４から図の右側に延びる光ケー
ブルアレイＯＣＡ１は例えば図３の光ケーブル４４及び
５２を含み、光回路ユニット１１４から図の左側に延び
る光ケーブルアレイＯＣＡ２は例えば図３の光ケーブル
４２及び５０を含む。

【００３８】混成ユニット１１６においては、図３の各
回路等が実装されるプリント配線板ユニット１２２及び
１２４を金属曲面板１２６内に収容し、これを絶縁体曲
面板１２８及び絶縁体端面板１３０で覆っている。絶縁
体端面板１３０は溶接点ＷＰで絶縁体曲面板１２８及び
絶縁体板１１２に溶接される。

【００３９】この実施例によっても図４の実施例におけ
るのと同様の効果がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
信頼性の向上及び製造コストの低減に適した光増幅中継
器の提供が可能になるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光増幅中継器の基本構成を示す図であ
る。

【図２】従来の光増幅中継器の一例を示す破断側面図で
ある。

【図３】本発明の実施例を示す光増幅中継器のブロック
図である。

【図４】本発明の実施例を示す光増幅中継器の破断側面
図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すモジュールの破断側
面図である。

【図６】図５のモジュールの破断正面図である。

【符合の説明】

１ 第１の端局 ２ 第２の端局 ３ 光伝送路 ４ 給電ケーブル ５ 光回路部分 ６ 電気回路部分 ７ 負荷 ８ 給電手段 ９ 耐圧筐体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の端局(1,2) 間に光伝送路
   (3) と直列定電流給電用の給電ケーブル(4) とを敷設し
   てなるシステムに適用される光増幅中継器であって、 上記光伝送路(3) により伝送される光信号を増幅する光
   増幅手段が含まれる光回路部分(5) と、 上記光増幅手段を駆動又は制御する駆動・制御手段が含
   まれる電気回路部分(6) と、 上記給電ケーブル(4) の途中に設けられた負荷(7) を有
   し該負荷(7) の両端電圧を上記駆動・制御手段に与える
   給電手段(8) と、 上記光回路部分(5) 、上記電気回路部分(6) 及び上記給
   電手段(8) が収容される耐圧筐体(9) と、 上記電気回路部分(6) 及び上記給電手段(8) を上記耐圧
   筐体(9) から絶縁する手段(10)とを備えたことを特徴と
   する光増幅中継器。
2. 【請求項２】 上記光増幅手段は光励起型の光増幅器で
   あり、 該光増幅器は、 上記光伝送路に接続されそのコアに希土類元素がドープ
   されたドープファイバと、 上記光信号を励起光とともに上記ドープファイバに導入
   する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光
   増幅中継器。
3. 【請求項３】 上記電気回路部分は、 上記給電手段に接続された制御回路と、 該制御回路に電気的に接続され、上記励起光を出力する
   ＬＤモジユールと、 上記制御回路に接続された光ループバックのための光シ
   ャッタとを含むことを特徴とする請求項２に記載の光増
   幅中継器。
4. 【請求項４】 上記耐圧筐体は概略円筒形状の金属筒か
   らなり、 該金属筒の内部には金属細線メッシュからなる放熱フィ
   ン兼緩衝体が設けられ、 上記光回路部分は上記放熱フィン兼緩衝体の内側に直接
   配置され、 上記電気回路部分及び上記給電手段は上記放熱フィン兼
   緩衝体の内部に絶縁体を介して配置されることを特徴と
   する請求項１に記載の光増幅中継器。