JPH0744498B2 - 光伝送システム - Google Patents
光伝送システムInfo
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- JPH0744498B2 JPH0744498B2 JP1291378A JP29137889A JPH0744498B2 JP H0744498 B2 JPH0744498 B2 JP H0744498B2 JP 1291378 A JP1291378 A JP 1291378A JP 29137889 A JP29137889 A JP 29137889A JP H0744498 B2 JPH0744498 B2 JP H0744498B2
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/27—Arrangements for networking
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/03—Arrangements for fault recovery
- H04B10/032—Arrangements for fault recovery using working and protection systems
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般的には、光学信号を伝送するためのフェイ
ルセーフ或はサバイバル網、より詳細には、改良された
光ファイバ電気通信網を提供するためのエレクトロ オ
プティック デバイスに関する。
ルセーフ或はサバイバル網、より詳細には、改良された
光ファイバ電気通信網を提供するためのエレクトロ オ
プティック デバイスに関する。
発明の技術的背景 ある位置から別の位置にデータを伝送する多くの通信業
者、会社、政府機関及び社団法人は、二つの遠隔位置の
間で光ファイバを介しての中断されることのないデータ
の伝送を提供すること或は提供されることに関心を持
つ。現在は、光ファイバ内のブレークに起因するサービ
スの中断を回避するために、別個の異なる光波経路が使
用されている。例えば、送信端において、ファイバ ラ
インが二つに分割され、この二つのファイバの各々は、
物理的に異なる遠隔先への経路を通る。受信端におい
て、この二つのファイバのうちの一つのファイバ内の光
信号が使用のために選択される。何らかの理由で、受信
信号の中段が発生した場合は、長期間に渡る情報の部分
的な或は完全な損失を回避するために他方、つまり、待
機ラインからの光学信号を受信するように受信端の所の
受信機がスイッチされる。通常、標準の光波システムに
おいては、端末、再生器及びその他の装置がIXN保護さ
れ、従って、長期間に渡る信号中断の主な原因はファイ
バ ケーブルの中断である。
者、会社、政府機関及び社団法人は、二つの遠隔位置の
間で光ファイバを介しての中断されることのないデータ
の伝送を提供すること或は提供されることに関心を持
つ。現在は、光ファイバ内のブレークに起因するサービ
スの中断を回避するために、別個の異なる光波経路が使
用されている。例えば、送信端において、ファイバ ラ
インが二つに分割され、この二つのファイバの各々は、
物理的に異なる遠隔先への経路を通る。受信端におい
て、この二つのファイバのうちの一つのファイバ内の光
信号が使用のために選択される。何らかの理由で、受信
信号の中段が発生した場合は、長期間に渡る情報の部分
的な或は完全な損失を回避するために他方、つまり、待
機ラインからの光学信号を受信するように受信端の所の
受信機がスイッチされる。通常、標準の光波システムに
おいては、端末、再生器及びその他の装置がIXN保護さ
れ、従って、長期間に渡る信号中断の主な原因はファイ
バ ケーブルの中断である。
ダイバース ルーティングは以下の二つの方法の一つに
よって達成される。Ａ）二つの物理的に別個の光ファイ
バを両方の経路に沿って同一信号を同時に伝送するのに
使用する。このシステムは各々のファイバ経路に対して
夫々の送信機、受信機、マルチプレクサー等を使用する
ことを必要とする。Ｂ）送信機からの光学信号を溶融
（fused）ファイバ3dB分割器に結合し、その後、この3d
B分割器の二つの出力を二つの別個の光学ファイバに接
続する。受信端において、単純な２×２エレクトロ メ
カニカル光学スイッチ（或はニオブ酸リチウム スイッ
チ）を使用してどちらのファイバの信号を使用するかの
選択を行なう。
よって達成される。Ａ）二つの物理的に別個の光ファイ
バを両方の経路に沿って同一信号を同時に伝送するのに
使用する。このシステムは各々のファイバ経路に対して
夫々の送信機、受信機、マルチプレクサー等を使用する
ことを必要とする。Ｂ）送信機からの光学信号を溶融
（fused）ファイバ3dB分割器に結合し、その後、この3d
B分割器の二つの出力を二つの別個の光学ファイバに接
続する。受信端において、単純な２×２エレクトロ メ
カニカル光学スイッチ（或はニオブ酸リチウム スイッ
チ）を使用してどちらのファイバの信号を使用するかの
選択を行なう。
明らかに、単一の3dB分割器を使用する方が二つの別個
の完全な送信機及び受信機に対する様々な要素を使用す
るより経済的である。但し、3dB分割器を使用すること
の主な短所として、これが殆どの光学システムによって
提供されるよりも損失バジットより過多の損失を導入す
るという問題がある。つまり、通常、現在の光波システ
ムではダイバースルーティングのために3dB分割器が使
用されるが、これは重大な信号レベルと関連する問題を
起こす。
の完全な送信機及び受信機に対する様々な要素を使用す
るより経済的である。但し、3dB分割器を使用すること
の主な短所として、これが殆どの光学システムによって
提供されるよりも損失バジットより過多の損失を導入す
るという問題がある。つまり、通常、現在の光波システ
ムではダイバースルーティングのために3dB分割器が使
用されるが、これは重大な信号レベルと関連する問題を
起こす。
発明の概要 本発明においては、真の出力信号及び補数出力信号を持
つ方向性結合器変調器が外部変調器を持つ光波システム
内の3dB分割器と関連する50％信号損失を最小にするた
めに使用される。ニオブ酸リチウム（lithium niobat
e）スイッチからなるこの方向性結合器変調器が光線を
デジタル信号にて変調するのに使用される。この方向性
結合器変調器は一つの光学入力ポート、二つの光学出力
ポート及び一つの電気制御入力ポートを持つ。通常、CW
モードにて動作するレーザーからのエネルギーは光学入
力ポートに供給される。この信号は、次に、この電気入
力ポートに加えられる電気信号によって変調され、そし
て、変調された光学信号がこの二つの光学出力ポートの
各々の所に表われる。片方の出力ポート上の信号は真の
信号であり、そして、もう一方の出力ポート上の信号は
その補数である。光学エネルギーの3dB分割損失は存在
しない。この真の変調された光学出力信号は、片方の光
ファイバに結合され、補数信号は他方の光ファイバに結
合される。受信機は、通常、真の信号を受信するように
結合される。故障が発生した場合は、受信機が補数信号
を受信するために他方のファイバに結合され、インバー
タがこの補数信号を真の信号に変換する。こうして、本
発明においては、損失を生成する3dB分割器が外部変調
器を使用する１＋１光波システムから除去される。
つ方向性結合器変調器が外部変調器を持つ光波システム
内の3dB分割器と関連する50％信号損失を最小にするた
めに使用される。ニオブ酸リチウム（lithium niobat
e）スイッチからなるこの方向性結合器変調器が光線を
デジタル信号にて変調するのに使用される。この方向性
結合器変調器は一つの光学入力ポート、二つの光学出力
ポート及び一つの電気制御入力ポートを持つ。通常、CW
モードにて動作するレーザーからのエネルギーは光学入
力ポートに供給される。この信号は、次に、この電気入
力ポートに加えられる電気信号によって変調され、そし
て、変調された光学信号がこの二つの光学出力ポートの
各々の所に表われる。片方の出力ポート上の信号は真の
信号であり、そして、もう一方の出力ポート上の信号は
その補数である。光学エネルギーの3dB分割損失は存在
しない。この真の変調された光学出力信号は、片方の光
ファイバに結合され、補数信号は他方の光ファイバに結
合される。受信機は、通常、真の信号を受信するように
結合される。故障が発生した場合は、受信機が補数信号
を受信するために他方のファイバに結合され、インバー
タがこの補数信号を真の信号に変換する。こうして、本
発明においては、損失を生成する3dB分割器が外部変調
器を使用する１＋１光波システムから除去される。
実施例 第１図には典型的な光波システムが示される。通常、数
個の低速（支流速度）の電気デジタル信号がマルチプレ
クサー100内で互いに多重化され、その出力ポートの所
に高容量ライン速度の電気信号が生成される。この支流
速度（fributary rate）の信号はビット インターリー
ビング或はブロック インターリービングによってこの
高容量ライン信号を生成することによって互いに多重化
される。こうして多重化されたデジタル電気信号は、ラ
イン12上を入力ポートに向けて伝送されるが、これは、
レーザー ビームをデータに従ってレーザー14の出力信
号を“オン”或は“オフ”にすることによって変調す
る。このレーザーのこうして変調された出力は、遠隔位
置に伝送するために、光ファイバ伝送ライン16（通常シ
ングル モード ファイバ）内に結合される。
個の低速（支流速度）の電気デジタル信号がマルチプレ
クサー100内で互いに多重化され、その出力ポートの所
に高容量ライン速度の電気信号が生成される。この支流
速度（fributary rate）の信号はビット インターリー
ビング或はブロック インターリービングによってこの
高容量ライン信号を生成することによって互いに多重化
される。こうして多重化されたデジタル電気信号は、ラ
イン12上を入力ポートに向けて伝送されるが、これは、
レーザー ビームをデータに従ってレーザー14の出力信
号を“オン”或は“オフ”にすることによって変調す
る。このレーザーのこうして変調された出力は、遠隔位
置に伝送するために、光ファイバ伝送ライン16（通常シ
ングル モード ファイバ）内に結合される。
遠隔位置において、デジタル形式の光データが光学受信
機18によって検出され、電気信号に変換される。この電
気信号は、増幅され、リタイミングされ、そして再整形
される。その後、この信号は、デマルチプレクサー20に
送られ、ここで、これは、元の支流速度のデジタル信号
を回復するために、その支流速度成分に分解される。レ
ーザー14、光学受信機18及びこの多重化回路は、集合的
に、ライン終端装置と呼ばれる。
機18によって検出され、電気信号に変換される。この電
気信号は、増幅され、リタイミングされ、そして再整形
される。その後、この信号は、デマルチプレクサー20に
送られ、ここで、これは、元の支流速度のデジタル信号
を回復するために、その支流速度成分に分解される。レ
ーザー14、光学受信機18及びこの多重化回路は、集合的
に、ライン終端装置と呼ばれる。
コスト効率を高くするために、光波伝送システムは、通
常、最大信号ビット レートを信号再生装置が必要とさ
れる地点までの可能な限り最大限の距離だけ伝送するよ
うに設計される。信号再生が行なわれない場合は、ファ
イバ伝送経路の容量及び長さは、二つの要因、つまり、
システム損失と分散によって制約される。システム損失
は送信機からの信号のパワー、受信機の感度、及びこの
伝送経路の一部であるファイバ及び様々な要素、例え
ば、コネクタなどの中の損失によって支配される。光フ
ァイバの分散特性もファイバ伝送経路の長さを限定す
る。光源が単一周波数を持たない場合は、この分散によ
って、ファイバを伝播して行く過程で光パルスの幅が広
がり、このために伝送できる最大ビット速度が低下され
る。これに加えて、分散はパルス信号の振幅を小さく
し、従って、結果的に光信号が伝送できる最大距離を低
下させる減衰のように働く。従って、分散に起因する光
学信号の損失を最小限にするために、レーザー源は、可
能な限り短いバンド幅或は周波数変動（チャープ）にて
動作されるべきである。
常、最大信号ビット レートを信号再生装置が必要とさ
れる地点までの可能な限り最大限の距離だけ伝送するよ
うに設計される。信号再生が行なわれない場合は、ファ
イバ伝送経路の容量及び長さは、二つの要因、つまり、
システム損失と分散によって制約される。システム損失
は送信機からの信号のパワー、受信機の感度、及びこの
伝送経路の一部であるファイバ及び様々な要素、例え
ば、コネクタなどの中の損失によって支配される。光フ
ァイバの分散特性もファイバ伝送経路の長さを限定す
る。光源が単一周波数を持たない場合は、この分散によ
って、ファイバを伝播して行く過程で光パルスの幅が広
がり、このために伝送できる最大ビット速度が低下され
る。これに加えて、分散はパルス信号の振幅を小さく
し、従って、結果的に光信号が伝送できる最大距離を低
下させる減衰のように働く。従って、分散に起因する光
学信号の損失を最小限にするために、レーザー源は、可
能な限り短いバンド幅或は周波数変動（チャープ）にて
動作されるべきである。
第２図には、搬送波の波長の関数としてのシングル モ
ード ファイバの典型的な減衰及び分散特性が示され
る。この減衰特性は、約1.55μｍの波長領域内に最小損
失が存在することを示す。不幸にして、この波長におい
ては、分散がかなり高く、高ビット速度においては、フ
ァイバの最大長さが、損失によるのではなく、この現象
によって制約される。減衰曲線内の第二の最小は約1.31
μｍの所にある。現在、殆どの光システムは、この波長
領域内で動作される。
ード ファイバの典型的な減衰及び分散特性が示され
る。この減衰特性は、約1.55μｍの波長領域内に最小損
失が存在することを示す。不幸にして、この波長におい
ては、分散がかなり高く、高ビット速度においては、フ
ァイバの最大長さが、損失によるのではなく、この現象
によって制約される。減衰曲線内の第二の最小は約1.31
μｍの所にある。現在、殆どの光システムは、この波長
領域内で動作される。
現在、内側変調が半導体レーザーを変調するのに使用さ
れている。従って、レーザーは第１図に示されるように
変調データ流内のビットの存在或は不在に従って“オ
ン”或は“オフ”にされる。動作においては、レーザー
が波長の広がりを最小にするポイントにバイアスされた
場合でも、レーザーをオン及びオフにスイッチすると、
通常、チャープと呼ばれる数オングストロームの波長の
変動が導入される。レーザー ビームが単一周波数にい
かに接近していても、チャープのためにバンド幅が増幅
され、結果としてこれは、長距離伝送システム内の分散
の原因となる。
れている。従って、レーザーは第１図に示されるように
変調データ流内のビットの存在或は不在に従って“オ
ン”或は“オフ”にされる。動作においては、レーザー
が波長の広がりを最小にするポイントにバイアスされた
場合でも、レーザーをオン及びオフにスイッチすると、
通常、チャープと呼ばれる数オングストロームの波長の
変動が導入される。レーザー ビームが単一周波数にい
かに接近していても、チャープのためにバンド幅が増幅
され、結果としてこれは、長距離伝送システム内の分散
の原因となる。
データを変調するためにレーザーをオン及びオフにスイ
ッチするかわりに、デジタル信号は、外部変調器によっ
て光波上に変調することも出来る。第３図においては、
CWモードにて動作する非変調レーザー22が接続ファイバ
を介して外部変調器24に結合される。この外部変調器の
出力は、光伝送ファイバ26に接続される。レーザーから
の光線を変調するための電気データは外部変調器の制御
ポートに結合される。
ッチするかわりに、デジタル信号は、外部変調器によっ
て光波上に変調することも出来る。第３図においては、
CWモードにて動作する非変調レーザー22が接続ファイバ
を介して外部変調器24に結合される。この外部変調器の
出力は、光伝送ファイバ26に接続される。レーザーから
の光線を変調するための電気データは外部変調器の制御
ポートに結合される。
外部変調器を使用すると、レーザーをそのCWモードに
て、その特性波長内で動作することが可能となる。外部
変調器を使用することの長所としては、Ａ）レーザーの
動作がより安定する;B）チャープの発生が少なくなる;
C）レーザーの設計が変調の問題によって影響を受け
ず、レーザーを安定性に対して設計することができる；
及びＤ）外部変調器を使用するとレーザーからの光の位
相を保存することができる等がある。この最後の要点
は、位相変位キーイング（PSK）変調技術を使用するシ
ステム内においては非常に重要である。外部変調器を使
用することの短所は、この変調器がシステム内の追加の
デバイスであり、この変調器をシステム内に置くことと
関連する挿入損失があることである。
て、その特性波長内で動作することが可能となる。外部
変調器を使用することの長所としては、Ａ）レーザーの
動作がより安定する;B）チャープの発生が少なくなる;
C）レーザーの設計が変調の問題によって影響を受け
ず、レーザーを安定性に対して設計することができる；
及びＤ）外部変調器を使用するとレーザーからの光の位
相を保存することができる等がある。この最後の要点
は、位相変位キーイング（PSK）変調技術を使用するシ
ステム内においては非常に重要である。外部変調器を使
用することの短所は、この変調器がシステム内の追加の
デバイスであり、この変調器をシステム内に置くことと
関連する挿入損失があることである。
ニオブ酸リチウム（LiNbO3）方向性結合器変調器は、光
学クロスオーバー スイッチ及び高速外部光学変調器と
して使用することができる。第４図には、方向性結合器
変調器の略図が示される。このデバイスはプロキシミテ
ィ26及び進行波電極25内に入れられた二個の同一の導波
路から形成された方向性結合器から成る。これは、この
入力端子とともにこの結合器の状態を電気−光学的に制
御するために使用される。簡単に説明すると、この結合
器は、通常、１結合長に対応する相互作用長を持つよう
に設計される。この例においては、この結合器は、ポー
ト23に電圧が加えられていない状態では、クロスオーバ
ー状態にある。この結合器はポートに適当な電圧が加え
られると、直進状態にスイッチする。機能的には、この
方向性結合器は、クロスオーバー スイッチと見成すこ
とができ、基本的に、高速の電気的に動作される２×２
光学スイッチである。この入力ファイバ上の光は、制御
ポートの所に電圧が存在しない時にこのクロス出力ファ
イバに結合され；この電気的制御入力ポートに電圧が加
えられている時は、方向性出力ファイバとして機能す
る。
学クロスオーバー スイッチ及び高速外部光学変調器と
して使用することができる。第４図には、方向性結合器
変調器の略図が示される。このデバイスはプロキシミテ
ィ26及び進行波電極25内に入れられた二個の同一の導波
路から形成された方向性結合器から成る。これは、この
入力端子とともにこの結合器の状態を電気−光学的に制
御するために使用される。簡単に説明すると、この結合
器は、通常、１結合長に対応する相互作用長を持つよう
に設計される。この例においては、この結合器は、ポー
ト23に電圧が加えられていない状態では、クロスオーバ
ー状態にある。この結合器はポートに適当な電圧が加え
られると、直進状態にスイッチする。機能的には、この
方向性結合器は、クロスオーバー スイッチと見成すこ
とができ、基本的に、高速の電気的に動作される２×２
光学スイッチである。この入力ファイバ上の光は、制御
ポートの所に電圧が存在しない時にこのクロス出力ファ
イバに結合され；この電気的制御入力ポートに電圧が加
えられている時は、方向性出力ファイバとして機能す
る。
第５図は単一の経路を通じてデータを伝送するために外
部変調器を使用する典型的な光伝送システムを使用す
る。動作において、レーザー28は、常にオンであり、従
って、単一周波数にて、或はこれに接近して動作する。
通常、レーザーからの光学エネルギーは、変調器30を通
じて出力ファイバ32に伝送され、次に電気制御入力ポー
ト31に結合されるデジタル データの値が二進の“0"で
ある時は、光伝送ファイバ34に伝送される。この電気制
御入力ポート31の所に二進の“1"が表われると、レーザ
ーからの光が出力ファイバ32から出力ファイバ36にスイ
ッチされる。ファイバ36上の光は屈折率マッチング流体
に直接に入るが、この流体は、受信された光エネルギー
を吸収する。
部変調器を使用する典型的な光伝送システムを使用す
る。動作において、レーザー28は、常にオンであり、従
って、単一周波数にて、或はこれに接近して動作する。
通常、レーザーからの光学エネルギーは、変調器30を通
じて出力ファイバ32に伝送され、次に電気制御入力ポー
ト31に結合されるデジタル データの値が二進の“0"で
ある時は、光伝送ファイバ34に伝送される。この電気制
御入力ポート31の所に二進の“1"が表われると、レーザ
ーからの光が出力ファイバ32から出力ファイバ36にスイ
ッチされる。ファイバ36上の光は屈折率マッチング流体
に直接に入るが、この流体は、受信された光エネルギー
を吸収する。
出力ファイバ36の未使用のエネルギーがこの屈折率マッ
チング流体内に終端されない場合は、望ましくない光の
反射が発生する。従って、動作においては、第５図に開
示されるシステム内においては光学エネルギーが約50％
の時間失われる。
チング流体内に終端されない場合は、望ましくない光の
反射が発生する。従って、動作においては、第５図に開
示されるシステム内においては光学エネルギーが約50％
の時間失われる。
前述の如く、現在はサービスの中断を回避するために、
別個の異なる光波経路が提案され、或は使用されてい
る。第６図は、簡略図にて、変調された光線を生成する
ための方向性結合器及びこの変調された光線を二つの別
個の光学経路に沿って伝送するために二つの光線に分割
するための3dB分割器を使用する典型的なダイバース
ルート光学システムを示す。伝送されるべき情報を含む
ように変調された光学エネルギーは3dB分割器38に向け
られる。分割器38は受信された光エネルギーの半分を着
信先への第１の経路を通る光ファイバ40に向け、そし
て、受信された光学エネルギーの残りの半分を同一着信
先への第２の経路を通る光ファイバ42に向ける。各々の
ファイバ40、42は２×２光学スイッチ44に終端する。２
×２光学スイッチの一つの出力ファイバは光学受信機／
復調器46に結合されるが、これは受信された光学信号を
電気信号に変換し、この信号がデマルチプレクシング或
は再生され、その最終的な着信先に伝送される。２×２
光学スイッチの他方の出力ファイバは待機モニタに結合
される。通常の動作のもとでは、スイッチ44はそのクロ
ス状態にあり、受信機入力ポートはファイバ42に接続さ
れ、ファイバ40内の信号が待機信号として監視されるも
のと想定する。ファイバ42内にブレークが発生すると、
２×２スイッチ44が起動され、受信機／復調器46が故障
したファイバ42から正常なファイバ40にスイッチされ
る。
別個の異なる光波経路が提案され、或は使用されてい
る。第６図は、簡略図にて、変調された光線を生成する
ための方向性結合器及びこの変調された光線を二つの別
個の光学経路に沿って伝送するために二つの光線に分割
するための3dB分割器を使用する典型的なダイバース
ルート光学システムを示す。伝送されるべき情報を含む
ように変調された光学エネルギーは3dB分割器38に向け
られる。分割器38は受信された光エネルギーの半分を着
信先への第１の経路を通る光ファイバ40に向け、そし
て、受信された光学エネルギーの残りの半分を同一着信
先への第２の経路を通る光ファイバ42に向ける。各々の
ファイバ40、42は２×２光学スイッチ44に終端する。２
×２光学スイッチの一つの出力ファイバは光学受信機／
復調器46に結合されるが、これは受信された光学信号を
電気信号に変換し、この信号がデマルチプレクシング或
は再生され、その最終的な着信先に伝送される。２×２
光学スイッチの他方の出力ファイバは待機モニタに結合
される。通常の動作のもとでは、スイッチ44はそのクロ
ス状態にあり、受信機入力ポートはファイバ42に接続さ
れ、ファイバ40内の信号が待機信号として監視されるも
のと想定する。ファイバ42内にブレークが発生すると、
２×２スイッチ44が起動され、受信機／復調器46が故障
したファイバ42から正常なファイバ40にスイッチされ
る。
第６図に示されるシステムの主な問題点は、終端スイッ
チ損失（２×２スイッチ44）が典型的には1dBのオーダ
ーになることであり、そして始端分割器38が3dB以上の
損失を有することである。後者の損失は主に3dB分割器
が受けたパワーの半分が２つのファイバの夫々に送られ
るということに起因している。
チ損失（２×２スイッチ44）が典型的には1dBのオーダ
ーになることであり、そして始端分割器38が3dB以上の
損失を有することである。後者の損失は主に3dB分割器
が受けたパワーの半分が２つのファイバの夫々に送られ
るということに起因している。
第７図には、本発明の原理に従う構造が示される。損失
を発生する3dB分割器の必要性が排除されることに注意
する。そのCWモードにて動作するレーザー50が方向性結
合器54の光ファイバ入力52に結合されるが、変調器54
は、第一及び第二の光ファイバ ポート56及び58、並び
に電気制御入力ポート59を持つ。ポート59上の電気信号
は、そのライン レートに多重化された全ての支流信号
を含むデジタル信号である。
を発生する3dB分割器の必要性が排除されることに注意
する。そのCWモードにて動作するレーザー50が方向性結
合器54の光ファイバ入力52に結合されるが、変調器54
は、第一及び第二の光ファイバ ポート56及び58、並び
に電気制御入力ポート59を持つ。ポート59上の電気信号
は、そのライン レートに多重化された全ての支流信号
を含むデジタル信号である。
光ファイバ出力56は光ファイバ伝送経路60に接続され；
そして、光ファイバ58は別個の異なる光ファイバ伝送経
路62に接続される。この二つの光ファイバ伝送経路60、
62は、二つの光学出力経路61、63及び一つの電気制御ポ
ート65をサポートする２×２光学スイッチ64に終端す
る。通常の動作においては、制御ポート65上に電気信号
が存在しない時は、スイッチ64はそのクロス状態にあ
り、光ファイバ60上の光学信号はこのスイッチを通って
出力ファイバ61にパスされ、光ファイバ62上の光信号は
このスイッチを通って出力ファイバ63にパスされる。制
御ポート65に加えられる電気信号は、スイッチ64がその
バー（bar）つまり、通常状態を取るように条件付け
し、ファイバ62上の光学信号がファイバ61上に現われる
ようにする。スイッチ64はこの制御信号の期間だけこの
直通状態にとどまる。光ファイバの一つ、この場合はフ
ァイバ60からの信号は、制御信号ポート上に制御信号が
存在しない場合は、ファイバ61を経て光学受信機66にそ
の等化の電気信号に変換するために向けられる。光学受
信機66の出力は直接に電気或は電子２×１或は２×２ス
イッチ70の一つの入力ポート69に結合される。光学受信
機66の出力はまたインバータ（NOTゲート）72を通って
スイッチ70のもう一つの入力ポート71に結合される。ス
イッチ70の出力ポート75は元の支流速度信号を回復する
ためにデマルチプレクサー及びデシンクロナイザー網74
に接続される。
そして、光ファイバ58は別個の異なる光ファイバ伝送経
路62に接続される。この二つの光ファイバ伝送経路60、
62は、二つの光学出力経路61、63及び一つの電気制御ポ
ート65をサポートする２×２光学スイッチ64に終端す
る。通常の動作においては、制御ポート65上に電気信号
が存在しない時は、スイッチ64はそのクロス状態にあ
り、光ファイバ60上の光学信号はこのスイッチを通って
出力ファイバ61にパスされ、光ファイバ62上の光信号は
このスイッチを通って出力ファイバ63にパスされる。制
御ポート65に加えられる電気信号は、スイッチ64がその
バー（bar）つまり、通常状態を取るように条件付け
し、ファイバ62上の光学信号がファイバ61上に現われる
ようにする。スイッチ64はこの制御信号の期間だけこの
直通状態にとどまる。光ファイバの一つ、この場合はフ
ァイバ60からの信号は、制御信号ポート上に制御信号が
存在しない場合は、ファイバ61を経て光学受信機66にそ
の等化の電気信号に変換するために向けられる。光学受
信機66の出力は直接に電気或は電子２×１或は２×２ス
イッチ70の一つの入力ポート69に結合される。光学受信
機66の出力はまたインバータ（NOTゲート）72を通って
スイッチ70のもう一つの入力ポート71に結合される。ス
イッチ70の出力ポート75は元の支流速度信号を回復する
ためにデマルチプレクサー及びデシンクロナイザー網74
に接続される。
スイッチ70の出力ポート75はまた制御回路78の入力77に
接続される。制御ユニット78の出力ポート79は電気制御
信号を光学スイッチ64及びスイッチ70の制御入力ポート
に供給するために結合される。ポート79上に電気制御信
号が出現すると、スイッチ64は待機ライン（この場合は
光ファイバ伝送経路62）上の光学信号を光学受信機66に
パスし、スイッチ70は相補入力（この例では入力ポート
77）上の電気信号を出力ポート75にパスする。
接続される。制御ユニット78の出力ポート79は電気制御
信号を光学スイッチ64及びスイッチ70の制御入力ポート
に供給するために結合される。ポート79上に電気制御信
号が出現すると、スイッチ64は待機ライン（この場合は
光ファイバ伝送経路62）上の光学信号を光学受信機66に
パスし、スイッチ70は相補入力（この例では入力ポート
77）上の電気信号を出力ポート75にパスする。
スイッチ64のもう一つの出力ファイバ63は光ファイバ上
の待機信号を監視する待機モニター76に結合される。待
機モニター76の出力ポート88は制御ユニット78上の抑上
ポート82に結合される。待機モニター76は、この代替
（alternate）経路上の待機光学信号が欠陥を持つ或は
不在であることを検出すると、制御ユニット78をしてシ
ステムをこの欠陥のある代替光ケーブル経路にスイッチ
する動作を抑止する、電気信号を生成する。
の待機信号を監視する待機モニター76に結合される。待
機モニター76の出力ポート88は制御ユニット78上の抑上
ポート82に結合される。待機モニター76は、この代替
（alternate）経路上の待機光学信号が欠陥を持つ或は
不在であることを検出すると、制御ユニット78をしてシ
ステムをこの欠陥のある代替光ケーブル経路にスイッチ
する動作を抑止する、電気信号を生成する。
動作においては、そのCWモードにて動作するように設計
されたレーザー50からの光学エネルギーが方向性結合器
変調器54に向けられ、この制御入力ポート59上の電気信
号によって変調される。第８図に示されるように、この
電気入力信号がデジタル データＤＥである場合は、Ｄ
Ｅ内のビット パターンに対応する変調された光ＤＬが
出力光ファイバ上に現われる。制御ポート59上電圧の出
現が“1"を表わすものと想定すると、光の発生（bright
の頭文字“B"によって示される）は“1"を表わし、光の
不在（darkの頭文字“D"によって示される）は“0"を表
わす。ニオブ酸方向性結合器変調器の動作においては、
ファイバ出力58上の光学信号はファイバ出力56上の光学
信号の論理１の補数である。従って、出力ファイバ58上
の光学信号は、入力電気信号ＤＥの補数であり、これが
第８図にＤＬとして示される。第７図に戻り動作におい
て、ファイバ60上に運ばれる光学信号は制御入力ポート
59上の電気信号に対応し、この補数はファイバ62上を運
ばれる。従って、“真”の変調された信号は、通常使用
される光伝送経路60を介して伝送され、この真の変調さ
れた信号の“補数”はこの代替光伝送経路62を介して伝
送される。
されたレーザー50からの光学エネルギーが方向性結合器
変調器54に向けられ、この制御入力ポート59上の電気信
号によって変調される。第８図に示されるように、この
電気入力信号がデジタル データＤＥである場合は、Ｄ
Ｅ内のビット パターンに対応する変調された光ＤＬが
出力光ファイバ上に現われる。制御ポート59上電圧の出
現が“1"を表わすものと想定すると、光の発生（bright
の頭文字“B"によって示される）は“1"を表わし、光の
不在（darkの頭文字“D"によって示される）は“0"を表
わす。ニオブ酸方向性結合器変調器の動作においては、
ファイバ出力58上の光学信号はファイバ出力56上の光学
信号の論理１の補数である。従って、出力ファイバ58上
の光学信号は、入力電気信号ＤＥの補数であり、これが
第８図にＤＬとして示される。第７図に戻り動作におい
て、ファイバ60上に運ばれる光学信号は制御入力ポート
59上の電気信号に対応し、この補数はファイバ62上を運
ばれる。従って、“真”の変調された信号は、通常使用
される光伝送経路60を介して伝送され、この真の変調さ
れた信号の“補数”はこの代替光伝送経路62を介して伝
送される。
この二つの信号は両方の経路を介して同時に伝送され、
通常の動作の間は、真の光学信号が光学スイッチ64を介
して光学受信機66に送られ、ここでこれは電気信号に変
換される。光学受信機の出力は、直接に電気スイッチ70
を通ってデマルチプレクサー及びデシンクロナイザー回
路74、及び制御ユニット78に向けられる。光ファイバ60
内にブレークが発生すると、制御ユニット70は電気スイ
ッチ70のポート75上の信号の不在或は増加したエラー率
を検出し、同時的に、スイッチ64、70を起動する。信号
を運ぶのにどの経路が使用されるかとは関係なく、この
二つのスイッチはインバータがスイッチ70の出力75の所
に正しいデジタル信号が常に存在することを保証するよ
うに適当な時に接続されるように動作する。上に述べた
如く、通常の光ファイバ経路上の信号が欠陥を持つ時
に、代替光ファイバ経路62上の光学信号が欠陥を持つ時
は、待機モニター76が中央ユニットの動作を阻止する。
通常の動作の間は、真の光学信号が光学スイッチ64を介
して光学受信機66に送られ、ここでこれは電気信号に変
換される。光学受信機の出力は、直接に電気スイッチ70
を通ってデマルチプレクサー及びデシンクロナイザー回
路74、及び制御ユニット78に向けられる。光ファイバ60
内にブレークが発生すると、制御ユニット70は電気スイ
ッチ70のポート75上の信号の不在或は増加したエラー率
を検出し、同時的に、スイッチ64、70を起動する。信号
を運ぶのにどの経路が使用されるかとは関係なく、この
二つのスイッチはインバータがスイッチ70の出力75の所
に正しいデジタル信号が常に存在することを保証するよ
うに適当な時に接続されるように動作する。上に述べた
如く、通常の光ファイバ経路上の信号が欠陥を持つ時
に、代替光ファイバ経路62上の光学信号が欠陥を持つ時
は、待機モニター76が中央ユニットの動作を阻止する。
光学信号に対するフェイルセーフ或はサバイバル網を提
供するために開示された本発明は、ファイバ分割器が通
常外部変調レーザーに続くどのようなアーキテクチャー
にも使用することができる。従って、本発明は光ファイ
バ伝送ラインに対するフェイルセイフ保護を提供するの
に使用できる。これはまた端末、再生器、及び光学信号
の伝送に使用されるその他の装着に対するフェイルセー
フ保護を片方の装置が故障した時に光学信号を複製装置
に選択的にスイッチすることによって提供するために使
用できる。これはまたその使用される全ての重要な要素
に対する冗長（１＋１）保護を提供するために使用で
き、従って、これはこれらユニットの入力ポートが光学
再生器或は送信機を持つ場合は、ジュアルファイバ フ
ォトニック交差接続内の保護スイッチングを簡素化する
のに使用できる。この明細書内で用語、光、光学或は光
学エネルギーが使用された場合、これは赤外から紫外、
或は他のファイバを介して伝送できる電磁スペクトルの
波長の光子エネルギーを包括すると解釈されるべきであ
る。
供するために開示された本発明は、ファイバ分割器が通
常外部変調レーザーに続くどのようなアーキテクチャー
にも使用することができる。従って、本発明は光ファイ
バ伝送ラインに対するフェイルセイフ保護を提供するの
に使用できる。これはまた端末、再生器、及び光学信号
の伝送に使用されるその他の装着に対するフェイルセー
フ保護を片方の装置が故障した時に光学信号を複製装置
に選択的にスイッチすることによって提供するために使
用できる。これはまたその使用される全ての重要な要素
に対する冗長（１＋１）保護を提供するために使用で
き、従って、これはこれらユニットの入力ポートが光学
再生器或は送信機を持つ場合は、ジュアルファイバ フ
ォトニック交差接続内の保護スイッチングを簡素化する
のに使用できる。この明細書内で用語、光、光学或は光
学エネルギーが使用された場合、これは赤外から紫外、
或は他のファイバを介して伝送できる電磁スペクトルの
波長の光子エネルギーを包括すると解釈されるべきであ
る。
本発明は、又、外部変調器が使用された場合は、二つの
異なるレーザー波長λ１及びλ２がデジタルシステムの
１及び０を表わすのに使用される周波数偏位キーイング
（FSK）技術によってデジタル信号を変調するのにも使
用できる。この場合は、この代替経路は、この信号の補
数を運ぶのに使用され、ここでは、λ１及びλ２の論理
レベル“1"及び“2"への指定が逆転される。上に説明の
同一のエレクトロ オプティック回路が着信先にて元の
信号を回復するのに使用できる。
異なるレーザー波長λ１及びλ２がデジタルシステムの
１及び０を表わすのに使用される周波数偏位キーイング
（FSK）技術によってデジタル信号を変調するのにも使
用できる。この場合は、この代替経路は、この信号の補
数を運ぶのに使用され、ここでは、λ１及びλ２の論理
レベル“1"及び“2"への指定が逆転される。上に説明の
同一のエレクトロ オプティック回路が着信先にて元の
信号を回復するのに使用できる。
第１図は典型的な光波システムを示す図； 第２図は搬送波の波長の関数としての典型的な減衰及び
分散特性を示す図； 第３図はCWモード レーザーの出力の外部変調器を示す
図； 第４図はニオブ酸リチウム方向性結合器変調器を示す
図； 第５図はニオブ酸リチウム外部変調器を持つ光学システ
ムを示す図； 第６図は典型的なダイバーズ ルート光学システムを示
す図； 第７図は本発明の原理に従うダイバース ルート光学シ
ステムを示す図；そして 第８図は変調器の動作を示す図である。 ＜主要部分の符号の説明＞ 50……レーザー 54……変調器 60、62……光ファイバ 63……光学スイッチ 66……光学受信機 70……電気スイッチ 76……スタンドバイモニター 78……制御ユニット
分散特性を示す図； 第３図はCWモード レーザーの出力の外部変調器を示す
図； 第４図はニオブ酸リチウム方向性結合器変調器を示す
図； 第５図はニオブ酸リチウム外部変調器を持つ光学システ
ムを示す図； 第６図は典型的なダイバーズ ルート光学システムを示
す図； 第７図は本発明の原理に従うダイバース ルート光学シ
ステムを示す図；そして 第８図は変調器の動作を示す図である。 ＜主要部分の符号の説明＞ 50……レーザー 54……変調器 60、62……光ファイバ 63……光学スイッチ 66……光学受信機 70……電気スイッチ 76……スタンドバイモニター 78……制御ユニット
Claims (6)
- 【請求項１】光学網において、該網が 光学エネルギーを生成するためのレーザー、 光学信号を第一の出力ポートに、そして該光学信号の補
数を第二の出力ポートに同時的に伝送するように結合さ
れた制御ポートを持つ方向性結合器変調器、 該第一のポートから該光学エネルギーを受信するように
結合された第一の伝送網、 該第二のポートから該補数の光学エネルギーを受信する
ように結合された第二の伝送網、 受信された光学信号を電気信号に変換するための光学受
信機、 該第一及び第二の伝送網に結合され、該第一の伝送網上
の光学信号のみを該光学受信機にパスする光学スイッ
チ、及び 該光学スイッチを選択的に起動して該第二の伝送網上の
光学信号のみを該光学受信機にパスするように結合され
た制御手段を含むことを特徴とする光学網。 - 【請求項２】該光学受信機から出力信号を受信するよう
に結合された第一の入力端子、該光学受信機からインバ
ータを介して該出力信号を受信するように結合されだ第
二の入力端子、及び通常該第一の入力ポート上の信号を
受信するように結合された出力ポートが更に含まれ、該
電気スイッチが該制御手段が該光学スイッチを選択的に
起動した時に、出力ポートを該第一の入力ポートから該
第二の入力ポートに選択的にスイッチするために該制御
手段に結合されることを特徴とする請求項１に記載の光
学網。 - 【請求項３】該光学スイッチと該制御ユニットとの間に
位置し、該第二の伝送網上の光学信号が該第二の伝送網
内の欠陥を示した時に、該制御手段が光学スイッチ及び
該電気スイッチを起動することを阻止するように結合さ
れた監視手段が更に含まれることを特徴とする請求項２
に記載の光学網。 - 【請求項４】該光学スイッチが光学２×２方向性結合器
スイッチからなることを特徴とする請求項３に記載の光
学網。 - 【請求項５】該第一及び第二の伝送網が光学ファイバか
らなることを特徴とする請求項４に記載の光学網。 - 【請求項６】該レーザーがそのCWモードにて動作するよ
うに結合され、該方向性結合器変調器が該レーザーから
の光学エネルギーを変調するように結合され、該方向性
結合器の該制御ポートが該レーザービーム上に変調され
るべきデータを表わす電気信号を受信するように結合さ
れることを特徴とする請求項５に記載の光学網。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US269,289 | 1988-11-10 | ||
| US07/269,289 US4878726A (en) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | Optical transmission system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02230220A JPH02230220A (ja) | 1990-09-12 |
| JPH0744498B2 true JPH0744498B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=23026626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1291378A Expired - Fee Related JPH0744498B2 (ja) | 1988-11-10 | 1989-11-10 | 光伝送システム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4878726A (ja) |
| EP (1) | EP0372711B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0744498B2 (ja) |
| KR (1) | KR0139543B1 (ja) |
| CA (1) | CA1293998C (ja) |
| DE (1) | DE68923853T2 (ja) |
| ES (1) | ES2075852T3 (ja) |
| HK (1) | HK33696A (ja) |
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| US5005936A (en) * | 1990-05-22 | 1991-04-09 | Hughes Aircraft Company | Long range bidirectional optical fiber communication link |
| US5317440A (en) * | 1990-05-21 | 1994-05-31 | Hughes Aircraft Company | Single wavelength bidirectional optical fiber communication link |
| US5214728A (en) * | 1990-06-19 | 1993-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light communication system |
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1988
- 1988-11-10 US US07/269,289 patent/US4878726A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-09-19 CA CA000611956A patent/CA1293998C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-02 DE DE68923853T patent/DE68923853T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1989-11-02 ES ES89311375T patent/ES2075852T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-07 KR KR1019890016067A patent/KR0139543B1/ko not_active IP Right Cessation
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