JPH0787026A - 光ファイバ伝送ライン - Google Patents

光ファイバ伝送ライン

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JPH0787026A
JPH0787026A JP3009947A JP994791A JPH0787026A JP H0787026 A JPH0787026 A JP H0787026A JP 3009947 A JP3009947 A JP 3009947A JP 994791 A JP994791 A JP 994791A JP H0787026 A JPH0787026 A JP H0787026A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光伝送信号を電気形式に変換することなく、
注入および抽出できる光ファイバ伝送ラインを提供す
る。 【構成】 光サービス信号をラインの光ファイバ３へ注
入および抽出する手段を備える。この手段は、サービス
信号を通信信号の波長と十分に異る波長の光信号の形で
光ラインから受信したりライン自体に送信する光サービ
ス信号の送受信ユニット10を有し、さらに各ユニット
は、光ファイバに挿入されて光サービス信号をラインフ
ァイバへ結合したりラインファイバから抽出する光カプ
ラ９に結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サービス交信用の独立
したチャネルを備えた、遠隔通信用の光ファイバ伝送ラ
インに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】遠距離にわたって情報を伝送できる通信
ラインは、加入者が自由に使える通信用のチャネルのほ
かに、サービス用の情報を伝送するための独立したチャ
ネルを設けているのが普通である。
【０００３】このようなサービス信号には多くの種類が
あり、例えば、増幅器やリピータなどライン上に配置さ
れた装置に対する制御または指令信号、あるいはライン
上の各地点で作業する保守スタフ間、およびライン自身
の中間または末端ステーション間の交信などである。
【０００４】光ファイバを用いた遠隔通信ラインでは、
規則正しい間隔で、送信信号増幅用のリピータが設けら
れており、その１つ、または複数の通信チャネルをサー
ビス信号用として用いることができ、このチャネルが各
リピータでサービス信号の送信および受信のためにアク
セスされ、光信号が検出されて電気信号に変換され、電
子的に増幅され、さらに光の形で再度、目的ステーショ
ンへ送信される。
【０００５】このようなリピータでは、電気形式に変換
されたサービス信号は、容易に受信されて所望の目的に
利用でき、さらに同様にして電気形式でリピータに注入
され、次に増幅された他の信号と一緒に光信号に変換さ
れ、ラインに送られる。
【０００６】しかしながら、光ファイバ通信ラインでは
最近、電気式のリピータの代りに光増幅器を用い、信号
を電気形式に変換しないで増幅することが便利になって
きた。
【０００７】このようなラインでは、信号は増幅器の所
でも光形式でしか得られないので、従来の電子装置で
は、信号を伝送する光ファイバに信号を注入したり、こ
の光ファイバから信号を抽出することは不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、多くの場合、
光増幅器を備えた光学式の通信ラインに対して、サービ
ス信号をその信号自身への操作によって光形式で注入し
たり抽出したりするという問題が生ずる。
【０００９】すでに光カプラと呼ばれる装置が知られて
おり、これは変更されないで通過する他の信号の波長と
異る波長の信号を、光ファイバに注入したり、光ファイ
バから抽出したりできるものであるが、このようなカプ
ラは、抽出される信号と変更されない信号とを完全に分
離し、かつ信号自身の減衰を小さくして正しい動作を行
うには、十分に異る波長間で動作する必要があり、その
一方では、光ファイバ通信は、光ファイバの伝送特性の
良好な、かなり狭い波長範囲で行われる。
【００１０】従って本発明の目的は、サービス用の光伝
送信号を、電気形式に変換することなく、注入および抽
出できる光ファイバ伝送ラインを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の目的は、
遠隔通信信号の少くとも１つの送信ステーションおよび
受信ステーション、および少くとも１つの光増幅器を有
する光ファイバ伝送ラインにおいて、光サービス信号を
ラインの光ファイバへ注入する手段および抽出する手段
を備え、上記の手段は、少くとも１つの光サービス信号
の送受信ユニットを有し、このユニットは、ユニット自
身から電気的に供給され、あるいは取り出される交信ま
たは制御信号から成るサービス信号を、遠隔通信信号の
波長と十分に異る波長の光信号の形で、光ラインから受
信あるいは光ラインへ送信するようになっており、さら
に上記のユニットは、ラインに挿入されて光サービス信
号をラインファイバへ結合したりラインファイバから抽
出したりする対応する光カプラへ結合されると共に、光
増幅器または各光増幅器に、光サービス信号の注入また
は抽出用の少くとも１つの手段が結合されていること、
を特徴とする光ファイバ伝送ラインによって達成され
る。
【００１２】好ましくは、光増幅器または各光増幅器
は、光サービス信号を注入する手段および抽出する手段
に結合され、サービス信号自身を増幅器の外部の経路に
沿ってスイッチングできるようになっている。
【００１３】また、サービス信号の波長は、光ファイバ
内の光の減衰カーブの最低点の波長に相当する波長とほ
ぼ等しいか、あるいはごく僅かに異るようにしている。
【００１４】また、遠隔通信信号の波長は、ほぼ１５０
０〜１６００ｎｍの範囲にあり、サービス信号の波長
は、１２００〜１４００ｎｍの範囲にあり、かつサービ
ス信号は３００Ｋビット／秒よりも十分に低い速さで送
信されることが有利である。
【００１５】さらに好ましくは、光カプラはダイクロイ
ックファイバカプラからできているものとする。
【００１６】さらに詳細に言えば、１つの好ましい実施
例では、ライン光増幅器は、けい光物質をドープしたア
クチブファイバのセクション、および、それぞれのポン
ピングレーザによって発生された、遠隔通信波長とは異
る波長をもつ光ポンピングエネルギをアクチブファイバ
のセクションに注入する手段から構成されると共に、少
くとも１つの増幅器には、サービス光信号の受信ユニッ
トおよび送信ユニット、および、ラインファイバ上に、
サービス信号の送り方向に見て光増幅器のそれぞれ上流
および下流に挿入された対応する光カプラが設けられて
いる。
【００１７】さらに好ましくは、送信および受信ユニッ
トは、場合により電子式増幅手段を中間に置いて、互に
電気的に結合され、光サービス信号をラインから受信
し、これを電気信号に変換し、これを電子的に増幅し、
増幅された電気信号をそれぞれ受信し、これをサービス
波長の光信号に変換し、これをラインに送信するように
なっており、かつサービス信号の送信および受信ユニッ
トは、サービス信号で駆動される、増幅器用ポンピング
レーザの制御および指令用の手段をもっている。また、
本発明の好ましい一実施例では、少くとも１つの光増幅
器、および光増幅器自身における少くとも１つのサービ
ス信号用光カプラのアクチブファイバセクションへ光ポ
ンピングエネルギを注入する手段は、単一の３波長カプ
ラで構成されている。
【００１８】
【実施例】以下本発明を図面を参照して説明する。光フ
ァイバを用いた遠隔通信ラインは、一般に図１に示すよ
うに、光信号を送信するステーション１を有し、伝送す
べき光信号はここで、通常は電気信号の形で受信され、
ラインを構成する光ファイバ３に光形式で注入されて送
信される。
【００１９】送信ステーション１から遠距離の、場合に
よっては数百キロメートルも離れた光ファイバ３の他端
には受信ステーション４があり、これが、光ファイバを
介して伝送されてきた光信号を受信し、これを他の性質
の信号、例えば電気信号に変換し、さらにこの信号５を
図示しない受信装置に送る。
【００２０】送信ステーションおよび受信ステーション
はそれ自体公知であり、従ってこれ以上の説明は行わな
い。
【００２１】光信号は、光ファイバの経路に沿って減衰
することが避けられないので、ファイバ３に沿ってライ
ン増幅器６が設けられており、これが、ファイバの所定
長を経て減衰した光信号を受信し、これを元のレベルま
で回復させ、これを先のファイバセクションに通して新
しい増幅器または受信ステーションまで送り、正しく受
信できるように、目的点に達するまで信号のレベルを保
持する。
【００２２】長距離にわたって動作する遠隔通信ライン
は、カバーすべき全体の距離、光ファイバの減衰度、増
幅器のゲイン、および受信信号の許容最小レベルなどに
関係する所要数の増幅器を備えている。
【００２３】増幅器６は、その形式の如何にかかわら
ず、例えば一部のコンポーネントの作動用、あるいはそ
の動作チェック用の制御信号の受信もしくは送信が用意
され、さらに保守作業を受ける必要があり、このために
はオペレータが端末の送受信ステーション、または他の
ライン増幅器と交信する必要がある。
【００２４】従って、これらのすべて場合に、他の信号
７を通信ラインへ導入し、この信号をすべてのライン増
幅器または端末ステーションで受信でき、かつ注入でき
る必要がある。
【００２５】ライン増幅器がリピータであり、これがラ
イン上を進行中の光信号を受信し、これを電気形式に変
換し、これを電子式で増幅し、さらにこれを光形式でラ
インの後続セクションに再送信するようにしている場合
は、サービス信号は通信信号と同じ形式として、これで
認識されて分離されるようにすることができ、あるいは
また、必要に応じて用いられる増幅器や端末で、すべて
の信号が電気形式に変換されてからラインに導入しても
よい。
【００２６】しかしながら光ファイバ遠隔通信ラインで
は、光形式のままで信号を増幅する光学式の増幅器の利
用が便利であり、この場合は、電子式の手段を用いてサ
ービス信号を同じファイバ内の通信信号から分離するた
めには、ファイバ自体を中断する必要がある。
【００２７】このため本発明では図２に示すように、各
光増幅器８（図には概略的に示す）の上流と下流に、２
つのダイクロイックカプラ９が設けられており、これ
が、同じファイバ内に多重化された波長の異る通信信号
およびサービス信号を共通の入力に受信し、出力側は２
つの送出ファイバ９ａと９ｂに分れ、それぞれ１つの波
長で通信信号を送出すると共にこれと異る波長でサービ
ス信号を送出し、さらに単一の送出ファイバを介して、
ファイバ９ａおよび９ｂに分離して注入される通信信号
とサービス信号とを送信している。
【００２８】同様なダイクロイックカプラが送信および
受信ステーション１および４に設けられている。
【００２９】ダイクロイックカプラを用いて信号の分離
を行うために、サービス信号の波長は、通信信号の波長
と明確に異るように選定される。
【００３０】通信波長は通常、第３の窓と呼ばれる領域
の１５００〜１６００ｎｍの範囲にあり、図５に示すよ
うに、シリカガラスファイバでの光の減衰が最小となる
領域で動作できるようになっており、遠隔通信で要求さ
れるように、データの伝送を、数百Ｍビット／秒オーダ
ーの高速度で、かつ数十または数百キロメータの距離に
わたって、増幅なしで、正しい最終受信に必要な十分な
信号レベルを維持して行うことが可能となる。
【００３１】一方、サービス信号は、その性格から見て
遅い速度で伝送でき、数百Ｋビット／秒のオーダー、特
に３００Ｋビット／秒以下で伝送してもよい。本発明で
は、このようなサービス信号を、シリカガラスの光減衰
カーブの第２の極小部、すなわち第２の窓にある１３０
０ｎｍ付近の波長で送信している。
【００３２】以下の説明では、１３００ｎｍ付近という
言葉は、比較的に減衰度の低い上記第２の窓の典型的な
波長範囲内の１つの波長を意味するものとする。このよ
うな領域の幅は使用されるラインファイバの特性に依存
するが、最も多く製造されているラインファイバでは、
好ましい領域は１２００〜１４００ｎｍである。
【００３３】この範囲の波長における光の減衰は、１５
００〜１６００ｎｍにおける減衰に比べて明らかに大き
く、従って隣接した２つの増幅器間の距離にまたがって
伝送すると到着時の信号レベルが低下し、受信装置は上
記した通信信号の伝送速度での動作では受信できなくな
る。しかしながら、サービス信号は低い速度（典型的に
は１２８Ｋビット／秒）で伝送されるので、感度のよい
受信器なら受信可能であり、従って１３００ｎｍ付近の
波長も、十分に許容可能である。
【００３４】従って、例えばマイクロオプチックスを利
用して作られたファイバなどのように、減衰特性が優れ
ると共に、コストも抑えられた。商業的に製造されてい
るダイクロイックカプラの使用が可能となる。
【００３５】各ダイクロイックカプラ９は、サービス信
号を伝える対応する送出ファイバ９ｂを介してそれぞれ
のユニット１０に接続され、これによってカプラからの
サービス信号が受信され、対応する出力電気信号に変換
されると共に、外から入力された電気信号がサービス波
長の光信号に変換され、入力を介してファイバ９ｂに注
入され、ラインに沿って多重伝送される。
【００３６】このようにして、ライン３からダイクロイ
ックカプラ９によって抽出された１３００ｎｍの光信号
は対応する電気信号に変換され、これが所定の目的、例
えば、図２に点線で示すような、光増幅器８の保守員ま
た制御員のサービス電話通信、またはその他の指令や制
御のために用いられ、また同様にして、電気制御信号ま
たはサービス電話通信がラインファイバ３を通して他の
目的点に送られる。
【００３７】サービス信号が、送信された場所から、複
数の光増幅器を有する光ファイバを通って、遠距離にあ
る増幅器または端末ステーションに届くように、光ライ
ン増幅器８の上流に置かれたダイクロイックカプラ９に
接続されたユニット１０の出力する電気信号は、対応す
るサービス増幅器１１によって周知の方法で電子的に増
幅され、次で、光増幅器の下流にある第２のダイクロイ
ックカプラ９に接続されたユニット１０の入力に送ら
れ、これによって、適当に増幅されたサービス信号が後
続する光ファイバセクションを通って目的ステーション
または新しい光増幅器に送られる。
【００３８】このようにして、サービス信号は、ライン
の各光増幅器ごとに自律的に増幅され、所要の全距離を
走行し、指定された目的に対して十分な信号レベルで目
的点に到達する。
【００３９】図３は本発明の一実施例をより詳細に示し
たもので、光増幅器８は、けい光物質でドープされた適
当な長さのアクチブ光ファイバ１２と、対応するダイク
ロイックカプラ１４に結合されたポンピングレーザ１３
を有し、これがアクチブファイバに光エネルギを送って
ファイバ自身の内部に励起光を発生させ、これによって
所要の増幅を行う。
【００４０】好ましくは、但し必須ではないが、第２の
ポンピングレーザ１３′と対応するダイクロイックカプ
ラ１４′を、アクチブファイバ１２のカプラ１４に対し
て反対側の端部に対称的に配置し、アクチブファイバ内
のポンピングパワを増強したり、あるいは第１のポンピ
ングレーザ１３の動作不良の場合に、アクチブファイバ
のポンピング手段となる予備とすることも可能である。
【００４１】何れの場合にも、本実施例では、第２のポ
ンピングレーザ１３′およびカプラ１４′の存在の有無
は、本発明による光ラインに沿ってサービス信号を伝送
するという目的に対しては実質的に無関係である。
【００４２】すでに図２について説明したように、増幅
器８の前後にはダイクロイックカプラ９が設けられ、こ
れがそれぞれのサービス信号送受信ユニット１０に接続
されている。レーザ１３と１３′は、点線で示すよう
に、ユニット１０に接続され、その動作を管理する制御
信号または同様な信号の送信あるいは受信が可能であ
る。
【００４３】図４は、本発明の特殊な一実施例を示すも
ので、この場合は、２つのポンピングレーザ１３および
１３′が設けられ、それぞれが送受信ユニット１０と一
緒に単一の３波長光カプラ１５に結合され、これによっ
てポンピングレーザが対応する光エネルギをアクチブフ
ァイバ１２に送ると共に、送受信ユニット１０がサービ
ス信号をラインの光ファイバ３から分離して、サービス
信号がアクチブファイバ自体に到達する前に受信し、か
つサービス信号をアクチブファイバの後のファイバに注
入している。
【００４４】さらに詳細に言えば、図４にそれぞれ矢印
Ｓｃ，Ｓｓ，Ｓｐで示すように、各ダイクロイックカプ
ラ１５は、ラインファイバ３によってカブラの入力結合
１６に導入された通信波長（１５００〜１６００ｎｍ）
の通信信号Ｓｃを、増幅器のアクチブファイバ１２に接
続されたカプラの出力結合１７まで変化なしに送信し、
また入力結合１６に入力された、サービス波長（１３０
０ｎｍ）のサービス信号Ｓｓは、ユニット１０に接続さ
れたカプラの出力結合１８に送られ（また逆に、ユニッ
ト１０から発信された信号は入力として結合１８に運ば
れ、同じ光学経路を通って出力として結合１６に送ら
れ）、さらにポンピング波長のポンピング信号Ｓｐはポ
ンピングレーザ１３または１３′から入力として結合１
９に送られ、出力として結合１７に送られる。
【００４５】上記の特性をもった３波長光カプラは、単
一のモノリシックエレメントで構成された、例えばフュ
ーズドファイバ形式のものが公知であり、結合される各
波長が相互に明確に分離されている場合は、その製作は
容易であり、かつ十分に低価格である。例えば、１５５
０ｎｍ付近の波長をもった通信信号に対しては、上述の
ように１３００ｎｍ付近のサービス信号波長が用いら
れ、またエルビウムでドープされたアクチブ増幅ファイ
バの場合には、ポンピング波長としては９８０または５
３０ｎｍが用いられる。
【００４６】上記のような構成を用いると、同じコンポ
ーネントによって、ポンピングエネルギを増幅ファイバ
に送ることと、ラインファイバに対してサービス信号の
送受信を行うことの、両方を達成できるという利点があ
り、これによって増幅器の構造を簡単にすると共に、特
に伝送信号の減衰の原因となるファイバとカプラ間のジ
ャンクションの数を低減できることが可能となる。
【００４７】第２のポンピングレーザ１３′が必要でな
い場合には、このレーザが結合される筈であった３波長
カプラ１５の代りにダイクロイックカプラ９を用い、前
述したように、単にサービス送受信ユニット１０の結合
用とすることが可能である。また、上述のように、サー
ビス信号の光ラインへの注入および光ラインからの抽出
は、ラインの端末ステーションおよびライン増幅器の所
で行うのが好適であるが、ダイクロニックカプラおよび
サービス信号の送受信ステーションを、必要に応じて光
ファイバライン上の他のどの位置に置くことも可能であ
る。
【００４８】ラインまたはカプラの構造に関して特殊な
要求がある場合には、サービス信号の波長を前述の１３
００ｎｍ付近以外の値に選択し、選択された波長に対応
する信号の減衰レベルが許容範囲に入るようにしてもよ
い。
【００４９】さらに、本発明のスコープ内において、特
殊な伝送特性をもったファイバの場合には、サービス信
号に対して、前に定義した意味での１３００ｎｍ付近の
波長の代りに、他の波長または波長範囲を、相対減衰最
小領域または送受信装置のバワおよび感度に関して十分
に低い減衰値に対応して、かつ通信波長範囲から十分に
離れていて対応する光カプラが動作できる範囲で用いる
ことが可能である。
【００５０】本発明の目的に対しては、ライン端末ステ
ーションは、信号が光形式のみで、必要により上述した
形式の光増幅器で増幅されて、伝送されるライン自身の
２点とする。
【００５１】将来は、一般的な特性において本発明のス
コープを逸脱しない、多くの変形の導入が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライン増幅器を有する光ファイバ通信ラインの
一般的な系統図。
【図２】サービス交信用の入力および出力を備えたライ
ン増幅器を有する、本発明による光ファイバ通信ライン
の基本的な系統図。
【図３】サービスチャネル用の入力および出力を備えた
光増幅器を有する、本発明による光ファイバ通信ライン
の一実施例を示す系統図。
【図４】サービスチャネル用の入力および出力を備えた
光増幅器を有する、本発明による光ファイバ通信ライン
の他の実施例を示す系統図。
【図５】シリカ光ファイバ内の光の減衰を、注入された
光の波長に関係して示す特性カーブ図。
【符号の説明】
１ 送信ステーション ２，５ 通信信号 ３ 光ファイバ ４ 受信ステーション ６，８ 光増幅器 ７ サービス信号 ９，14 光カプラ １０ 送受信ユニット １１ 電子式増幅器 １２ アクチブファイバ １３ ポンピングレーザ １５ ３波長光カプラ 16〜19 入出力結合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｊ 14/02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】遠隔通信信号の少くとも１つの送信ステー
    ション（１）および受信ステーション（４）、および少
    くとも１つの光増幅器（６，８）を有する光ファイバ伝
    送ラインにおいて、光サービス信号をラインの光ファイ
    バ（３）へ注入する手段（９，10）および抽出する手段
    （９，10）を備え、上記の手段は、少くとも１つの光サ
    ービス信号の送受信ユニット（10）を有し、このユニッ
    トは、ユニット自身から電気的に供給され、あるいは取
    り出される交信または制御信号から成るサービス信号
    を、遠隔通信信号の波長と十分に異る波長の光信号の形
    で、光ラインから受信あるいは光ラインへ送信するよう
    になっており、さらに上記のユニット（10）は、ライン
    に挿入されて光サービス信号をラインファイバ（３）へ
    結合したりラインファイバから抽出したりする対応する
    光カプラ（９）と関連づけられると共に、光増幅器
    （６，８）または各光増幅器に、光サービス信号の注入
    または抽出用の少くとも１つの手段（９，10）と関連づ
    けられている、を特徴とする光ファイバ伝送ライン。
  2. 【請求項２】光増幅器（６，８）または各光増幅器は、
    光サービス信号を注入する手段（９，10）および抽出す
    る手段（９，10）に結合され、サービス信号自身を増幅
    器（８）の外部の経路に沿ってスイッチングできるよう
    になっていること、を特徴とする請求項１記載の光ファ
    イバ伝送ライン。
  3. 【請求項３】サービス信号の波長は、光ファイバ内の光
    の減衰カーブの最低点の波長に相当する波長とほぼ等し
    いか、あるいはごく僅かに異ること、を特徴とする請求
    項１記載の光ファイバ伝送ライン。
  4. 【請求項４】遠隔通信信号の波長は、ほぼ１５００〜１
    ６００ｎｍの範囲にあり、サービス信号の波長は１２０
    ０〜１４００ｎｍの範囲にあり、かつサービス信号は３
    ００Ｋビット／秒よりも十分に低い速さで送信されるこ
    と、を特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送ライ
    ン。
  5. 【請求項５】光カプラ（９）はダイクロイックファイバ
    カプラからできていること、を特徴とする請求項１記載
    の光ファイバ伝送ライン。
  6. 【請求項６】ライン光増幅器（６，８）は、けい光物質
    をドープしたアクチブファイバ（12）のセクション、お
    よび、それぞれのポンピングレーザ（13）によって発生
    された、遠隔通信波長とは異る波長をもつ光ポンピング
    エネルギをアクチブファイバ（12）のセクションに注入
    する手段（14）から構成されると共に、少くとも１つの
    増幅器には、サービス光信号の受信ユニット（10）およ
    び送信ユニット（10）、および、ラインファイバ（３）
    上に、サービス信号の送り方向に見て光増幅器（８）の
    それぞれ上流および下流に挿入された対応する光カプラ
    （９）が設けられていること、を特徴とする請求項２記
    載の光ファイバ伝送ライン。
  7. 【請求項７】送信および受信ユニット（10）は、必要に
    より電子式増幅手段（11）を中間に置いて、互いに電気
    的に結合され、光サービス信号をライン（３）から受信
    し、これを電気信号に変換し、これを電子的に増幅し、
    増幅された電気信号をそれぞれ受信し、これをサービス
    波長の光信号に変換し、これをラインに送信するように
    なっていること、を特徴とする請求項１記載の光ファイ
    バ伝送ライン。
  8. 【請求項８】サービス信号の送信および受信ユニット
    （10）は、サービス信号で駆動される、増幅器用ポンピ
    ングレーザ（13）の制御および指令用の手段を有するこ
    と、を特徴とする請求項６記載の光ファイバ伝送ライ
    ン。
  9. 【請求項９】少くとも１つの光増幅器、および光増幅器
    自身における少くとも１つのサービス信号用光カプラの
    アクチブファイバセクションへ光ポンピングエネルギを
    注入する手段（15）は、単一の３波長光カプラ（15）で
    構成されていること、を特徴とする請求項６記載の光フ
    ァイバ伝送ライン。
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