JPH09148988A - 光ファイバ伝送路への光中継器設置方法、並びに光ファイバ中継伝送路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送品質が確保された状態として、光送信器
・光受信器間伝送媒体としての光ファイバ伝送路上に１
個の光増幅光中継器を設置すること。 【解決手段】 光送信器１・光受信器２間での光ファイ
バ全長ｌ（既知）、区間１光ファイバ１００の長さをｌ
₁ として、長さｌ₁ を０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で仮想的に
変えた場合に、所望の伝送速度に対する光受信器２での
Ｓ／Ｎを所定式より定量的に求めた上、Ｓ／Ｎが設定Ｓ
／Ｎ以上となる長さｌ₁ が光増幅光中継器２０の設置許
容範囲として定量的に求められるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光送信器から光フ
ァイバ伝送路上に送信される光信号が、その光ファイバ
伝送路途中に１個のみ設置された、光増幅器を含む光中
継器を介し光受信器で受信される際での光ファイバ伝送
路への光中継器設置方法、更には、光送信器からの光信
号が光受信器でＳ／Ｎ良好として受信されるべく、光フ
ァイバ伝送路途中に光中継器が１個のみ最適に設置され
てなる光ファイバ中継伝送路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、長距離光ファイバ中継伝送シ
ステムにおいては、光信号は光ファイバ中継伝送路途中
に等間隔に設置された複数の光中継器（光増幅器を含
む）各々を順次介し伝送されているのが実情である。一
方、中継伝送距離が比較的短いながらも、少なくとも１
個の光中継器が必要とされる光ファイバ中継伝送システ
ム（１中継伝送システムと称す）も実際に往々にして存
在しているが、このような１中継伝送システムでの問題
点としては、１個の光中継器が光ファイバ伝送路上の如
何なる位置に設置されるのが最適であるか、その設置上
での許容範囲が特定される必要があることが挙げられる
ものとなっている。通常は、光ファイバ伝送路上の中央
位置付近に設置されればよいが、問題は、その中央位置
付近への設置が地理的・周囲環境等を理由（例えば設置
周囲環境が水中である場合）として不適当であって、そ
の中央位置から相当離れた位置に設置せざるを得ない場
合や、その中央位置から相当離れた特定位置への設置が
強く望まれていたり、あるいは強く要求されている場合
である。これは、中央位置から相当離れた位置に設置さ
れる場合には、果たして、伝送品質が許容され得るか否
かが事前に把握される必要があるからである。

【０００３】一方、以上のような事情とは別に、光信号
は光増幅器でその伝送速度によることなく光増幅され得
ることから、光増幅動作に関しては、伝送速度の変更に
柔軟性を以て対処し得るものとなっている。したがっ
て、光増幅器を含む光中継器に対しても、伝送速度の変
更に対し柔軟性を以て対処することが期待されるところ
であるが、このような期待がある反面では、例えばある
対向局間での設備拡張等に伴い、より高速な伝送速度が
要求された場合に、光中継器自体は勿論のこと、その設
置位置も変更することなく、送信局、受信局各々での装
置変更だけで済ませたいといった期待や要求ががあるこ
ともまた事実である。しかしながら、伝送速度に応じ受
信感度が異なることに起因して、光中継器の設置位置如
何によっては、ある伝送速度では伝送品質が満足され得
ても、それ以外の伝送速度では満足され得ない場合が予
想されるなど、伝送速度の大幅な変更が将来的に予想さ
れる場合は、光中継器自体は勿論のこと、その設置位置
も変更することなく、その大幅な伝送速度変更に融通性
を以て対処し得るよう、光中継器はその置位置が予め十
分に検討される必要があるものとなっている。

【０００４】因みに、ここで、１中継伝送システムでの
事情を多段中継伝送システムでのそれと比較すれば、多
段中継伝送システムの場合には、光増幅器各々で累積さ
れた自然放出光による光中継器の利得飽和やＳ／Ｎ劣化
を回避すべく、光中継器各々には狭帯域光フィルタが使
用されるものとなっている。これに対し、１中継伝送シ
ステムでは、自然放出雑音による光中継器の利得飽和を
考える必要がなく、狭帯域光フィルタが不要とされる場
合もあり得るものとなっている。狭帯域光フィルタが使
用されていない光中継器では、例えば設備の変更等によ
り今後伝送速度を変更する必要が生じ、それに応じて光
送信器が変更される場合であっても、光送信器での光源
波長を狭帯域光フィルタの中心波長に合せるといった波
長選別が不要とされることから、伝送速度の変更に対し
てもより柔軟性を以て対処し得るものとなっている。こ
のように、１中継伝送システムには、光源波長や伝送速
度に対し光増幅が行われる光中継器を採用することによ
って、あらゆる伝送速度に対しても、必要十分な伝送品
質を維持し得るべく、光中継器が設置されることが望ま
れており、また、同時に要求されているものである。

【０００５】なお、この種技術に関するものとしては、
例えば「光増幅器とその応用」（(株)オーム社、平成４
年５月３０日発行、頁２８ー３０）が挙げられる。これ
による場合、ｋ個のインラインアンプを用い、光信号が
１Ｒ多中継伝送される際でのＳ／Ｎについて記述された
ものとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、１中継伝送
システムにおいては、光増幅光中継器の光ファイバ伝送
路上への設置位置により、光中継器の利得や自然放出光
が光受信器でのＳ／Ｎに与える影響が異なっていること
から、光増幅光中継器の設置位置が検討されるに際して
は、これら事情が十分考慮される必要があるものとなっ
ている。より詳細に説明すれば、一般に、光増幅器で
は、その光入力レベルが低い程に利得が大きく、利得が
大きいということは、光伝送距離が増大させ得ることを
意味したものとなっている。しかしながら、光増幅器へ
の光入力レベルが低過ぎる場合には、中継器による自然
放出光出力の信号光出力に対する割合が増大する結果と
して、伝送品質の劣化は免れ得なくなるというものであ
る。更に、光信号の伝送速度上での変更の可能性が将来
的に予想される場合は、これをも考慮の上、光増幅光中
継器の設置位置が検討されなければならないものであ
る。

【０００７】本発明の第１の目的は、光信号のある伝送
速度に対し、必要十分な伝送品質が確保された状態とし
て、光送信器・光受信器間伝送媒体としての光ファイバ
伝送路上に１個の光増幅光中継器が設置される場合に、
その光中継器の光ファイバ伝送路上への設置許容範囲が
容易に定量的に特定された上、その範囲内の任意位置に
光増幅光中継器が設置され得る光ファイバ伝送路への光
中継器設置方法、更には、そのような設置許容範囲内の
任意位置に１個の光増幅光中継器が設置されてなる光フ
ァイバ中継伝送路を供するにある。本発明の第２の目的
は、光信号の伝送速度の変更に対し、必要十分な伝送品
質が確保された状態として、光送信器・光受信器間伝送
媒体としての光ファイバ伝送路上に１個の光増幅光中継
器がそのまま設置される場合に、その光中継器の光ファ
イバ伝送路上への設置許容範囲が容易に定量的に特定さ
れた上、その範囲内の任意位置に光増幅光中継器が設置
され得る光ファイバ伝送路への光中継器設置方法、更に
は、そのような設置許容範囲内の任意位置に１個の光増
幅光中継器が設置されてなる光ファイバ中継伝送路を供
するにある。本発明の第３の目的は、光信号の伝送速度
の変更に対し、必要十分な伝送品質が確保された状態と
して、光送信器・光受信器間伝送媒体としての上り／下
り光ファイバ伝送路上の同一位置に１個の光増幅光中継
器がそのまま設置される場合に、その光中継器の上り／
下り光ファイバ伝送路上への設置許容範囲が容易に定量
的に特定された上、その範囲内の任意同一位置に光増幅
光中継器が設置され得る光ファイバ伝送路への光中継器
設置方法、更には、そのような設置許容範囲内の任意同
一位置に１個の光増幅光中継器が設置されてなる光ファ
イバ中継伝送路を供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、光フ
ァイバ伝送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信
器からの光ファイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範
囲内で可変として、該光ファイバ伝送路長さｌ₁ の位置
に光中継器が仮想的に設置されるものとして、光信号受
信用フォトダイオードを含む光受信器でのＳ／Ｎが設定
Ｓ／Ｎ以上となる光ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲を所
定の式から求めた上、該範囲内の任意位置に光中継器を
設置することで達成され、また、光ファイバ中継伝送路
としては、光中継器が光ファイバ伝送路上に該範囲内で
の設置状態として設置せしめられていることで達成され
る。

【０００９】上記第２の目的はまた、光ファイバ伝送路
の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器からの光フ
ァイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可変と
して、該光ファイバ伝送路長さｌ₁ の位置に光中継器が
仮想的に設置されるものとして、光信号受信用フォトダ
イオードを含む光受信器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上と
なる光ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲を、複数種類の光
信号伝送速度各々について所定の式から求めた上、光信
号伝送速度各々について求められた範囲のうち、相互に
重複する範囲内の任意位置に光中継器を設置することで
達成され、また、光ファイバ中継伝送路としては、光中
継器が光ファイバ伝送路上に該範囲内での設置状態とし
て設置せしめられていることで達成される。

【００１０】上記第３の目的は、上り／下り光ファイバ
伝送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器から
の上り／下り光ファイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌ
の範囲内で可変として、該上り／下り光ファイバ伝送路
長さｌ₁ の位置に光中継器が仮想的に設置されるものと
して、光信号受信用フォトダイオードを含む光受信器で
のＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上となる上り／下り光ファイバ
伝送路長さｌ₁ の範囲を、複数種類の光信号伝送速度各
々について所定の式から求めた上、光信号伝送速度各々
について求められた範囲のうち、相互に重複する範囲内
の任意同一位置に光中継器を設置することで達成され、
また、光ファイバ中継伝送路としては、光中継器が上り
／下り光ファイバ伝送路上に該範囲内に同一位置状態と
して設置せしめられていることで達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明すれば、１中継伝送システムにおいて、光送信器
から光ファイバ伝送路上に送信される光信号が、その光
ファイバ伝送路途中に１個のみ設置された、光増幅光中
継器を介し光受信器で受信されるに際し、その光中継器
の光ファイバ伝送路上での最適な設置位置を、以下の数
式１（数式１についは、後に実施例の項で詳述）よりあ
る範囲内での任意位置として定量的に求めようというも
のである。

【００１２】

【数１】

【００１３】具体的には、光ファイバ伝送路の全長ｌ
（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器からの光ファイバ伝
送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可変として、そ
の光ファイバ伝送路長さｌ₁ の位置に光中継器が仮想的
に設置されるものとして、光信号受信用フォトダイオー
ドを含む光受信器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上となる光
ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲が定量的に求められた
上、光ファイバ伝送路上のその範囲内の任意位置に光増
幅光中継器を設置しようというものである。光信号の伝
送速度Ｂが定まれば、その伝送速度対応に光増幅光中継
器の光ファイバ伝送路上でのその設置許容範囲が求めら
れるわけである。したがって、伝送速度の大幅な変更が
将来的に予想される場合に、光中継器自体は勿論のこ
と、その設置位置も変更することなく、その大幅な伝送
速度変更に融通性を以て対処するには、変更が想定され
る伝送速度各々についても設置許容範囲を求めた後、こ
れら伝送速度（現状の伝送速度を含む）相互間で重複す
る範囲を共通設置許容範囲として求めた上、共通設置許
容範囲内の任意位置に光中継器が設置されるようにすれ
ばよいものである。このような事情は、上り／下り光フ
ァイバ伝送路上の同一位置に１個の光中継器が設置され
る場合でも同様である。

【００１４】

【実施例】さて、本発明を具体的な実施例１〜３各々に
ついて順次説明すれば、先ず図１は実施例１での光中継
伝送路の一例での構成を示したものである。図示のよう
に、光送信器１として構成されてなる送信部１０から区
間１光ファイバ１００上には、光信号（変調状態）がそ
の出力レベルＰout^(Tx) として出力された上、区間１光
ファイバ１００を介し、一旦光中継器２０に入力される
ものとなっている。光中器２０自体はインラインアンプ
（希土類添加ファイバ増幅器）５２および狭帯域光フィ
ルタ６１から構成されており、したがって、区間１光フ
ァイバ１００上からの光信号は先ずインラインアンプ５
２で利得Ｇ₂ として光増幅された上、狭帯域光フィルタ
６１を介し区間２光ファイバ２００に出力されるものと
なっている。その後、光信号は区間２光ファイバ２００
を介し、光受信器（アバランシェフォトダイオ−ド型光
受信器）２として構成されてなる受信部３０で受信され
たものとなっている。

【００１５】ここで、光送信器１・光受信器２間での光
ファイバ全長がｌ（既知）、区間１光ファイバ１００、
区間２光ファイバ２００それぞれの長さをｌ₁ 、ｌ₂
（ｌ＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）として、区間１光ファイバ１００の
長さｌ₁ を０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で仮想的に変えた場合
に、光受信器２でのＳ／Ｎは既述の数式１より求められ
るものとなっている。その数式中、分母の値は伝送帯域
Δｆに依存しており、光信号の伝送速度Ｂとの間には２
Δｆ＝Ｂの関係が成立していることから、したがって、
光受信器２で必要十分な伝送品質が確保されるべく、し
きい値としてのＳ／Ｎが設定されれば、Ｓ／Ｎが設定Ｓ
／Ｎ以上となる長さｌ₁ が光中継器２０の設置許容範囲
として定量的に求められるものである。

【００１６】但し、数式１中、 Ｍ：光信号受信用フォトダイオードの増倍係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐout^(Tx)：光送信器からの光信号出力レベル Ｌ₁：伝送路長さｌ₁ でのファイバ損失 Ｇ₂：光増幅器における利得 Ｌ₂：伝送路長さｌ₂ でのファイバ損失 σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 である。

【００１７】図２にはＰout^(Tx) 、光受信器２への光信
号入力レベルＰ_in ^(Rx)およびインラインアンプ５２への
光信号入力レベルＰ_in ^(amp) の諸量関係が示されている
が、Ｐ_in ^(Rx)はＰout^(Tx) 、Ｌ₁ 、Ｇ₂ およびＬ₂ の関
数として、以下の数式２として表現され得るものであ
る。

【００１８】

【数２】

【００１９】また、上記数式２中のＬ₁ ,Ｌ₂ は単位長
さ当たりのファイバ損失をα[dB/km]として、dB表示で
それぞれ以下のように与えられる。

【００２０】

【数３】

【００２１】更に、数式１の分母における項σ_T ，σ
_s ，σ_sp-sp ，σ_sig-sp，σ_s-spは具体的に以下のよう
に表現されるものとなっている。

【００２２】

【数４】

【００２３】但し、上記数式４中、 Ｋ_B ：ボルツマン定数 Ｔ：温度 Ｒ_L ：負荷抵抗 Ｆn ：回路雑音指数 ｑ：電気素量 Ｆ_A ：過剰雑音指数 Ｉd ：受信器の暗電流 Δν_opt ：自然放出光の帯域 Ｐ_sp：自然放出光出力 Ｓ_sp：自然放出光のスペクトル密度 である。Ｐ_sp、Ｓ_spはまた、それぞれ以下のように表現
され得るものである。

【００２４】

【数５】

【００２５】

【数６】

【００２６】但し、 ｈν：光子のエネルギ− ｎ_sp2 ：インラインアンプの反転分布係数 である。

【００２７】更にまた、インラインアンプ５２の利得Ｇ
₂ の値はその光信号入力レベルＰ_in(^amp) に依存する
が、仮にインラインアンプ５２における励起光源出力レ
ベルが一定値に設定されているとすれば、Ｇ₂ は以下の
ように求められるものとなっている。

【００２８】

【数７】

【００２９】但し、 Ｇ₀ ：インラインアンプの小信号利得 Ｐ_s ：インラインアンプの飽和出力 である。

【００３０】また、本実施例１において、インラインア
ンプ５２への光信号入力レベルＰ_in(^amp)はＰout
^(Tx) 、Ｌ₁ の関数として、以下のように表現され得
る。

【００３１】

【数８】

【００３２】さて、本実施例１において、用いられるパ
ラメータの値を、α＝０.３[dB/km]、ｌ＝２００[km]、
Ｐout^(Tx) ＝０[dBm]、Ｇ₀ ＝３５[dB]、 ｎ_sp2 ＝２.
５、Δν_opt ＝１２５[GHz]、Ｐ_s ＝９[dBm]、Ｒ＝１[A
/W]、Ｍ＝１０、Ｆ_A ＝５、Ｉd ＝２[nA]、Ｒ_L ＝１[k
Ω]、Ｆn ＝２、Ｔ＝３００[K]、ｈν＝１.２８*１０
^-19[J]、Ｋ_B ＝１.３８*１０^-23［JK^-1]、ｑ＝１.６*１
０^-19[c]とし、しかも、伝送品質の確保上、光受信器２
で要求されているＳ／Ｎを２２[dB] として、先ず伝送
速度Ｂ＝１５５．５２[Mb/s]の場合を考える。この場合
での計算結果を図３に示す。横軸は区間１光ファイバ１
００の長さｌ₁ を、また、縦軸は光受信器２のＳ／Ｎを
示すが、図３からも判るように、矢印で示す範囲が光中
継器２０の許容設置範囲として定量的に求められたもの
となっている。この許容設置範囲内に光中継器２０が設
置される場合は、光受信器２で要求されているＳ／Ｎが
満足され得るものである。

【００３３】次に、図４に示すように、対向局間で双方
向に光信号が伝送される場合（伝送速度Ｂ＝１５５．５
２[Mb/s]）を考える。図４において、上側が上り方向、
下側が下り方向であり、本実施例においては、上り方
向、下り方向各々に対しては同一箇所に光中継器が設置
されるものとして、上りの区間１光ファイバ１０１と下
りの区間２光ファイバ２０２の長さは等しく、上りの区
間２光ファイバ２０１と下りの区間１光ファイバ１０２
の長さも等しいと仮定されたものとなっている。さて、
この場合での上り方向、下り方向各々でのＳ／Ｎを、上
りの区間１光ファイバ１０１の長さｌ₁ の関数として図
５に示す。双方向光伝送が行われる場合には、図５の矢
印で示す設置許容範囲内に光中継器が設置されればよい
が、同一箇所への光中継器の設置という制約がある関係
上、その設置許容範囲は片方向光伝送でのそれに比し小
さくなることは否めないものとなっている。

【００３４】更に、伝送速度Ｂが６２２．０８[Mb/s]で
あるとして、片方向光伝送が行われる場合での結果を図
６に、双方向光伝送が行われる場合での結果を図７にそ
れぞれ示す。伝送速度が大なる程に、設置許容範囲が小
さくなることは否めないものとなっている。更にまた、
伝送速度として、２種類の伝送速度１５５．５２[Mb/
s]，６２２．０８[Mb/s]で片方向光伝送が行われる場合
での結果を図８に、双方向光伝送が行われる場合での結
果を図９にそれぞれ示す。

【００３５】以上の結果からも判るように、結局、片方
向光伝送が行われる場合には、設置許容範囲は大なる伝
送速度に依存して小さくなり、また、同一箇所への光中
継器の設置という制約の下で双方向光伝送が行われる場
合にも、同様な傾向が見受けられるものである。

【００３６】次に、実施例２について説明すれば、図１
０は実施例２における光中継伝送路の一例での構成を示
したものである。図示のように、図１に示した光中継伝
送路と実質的に異なるところは、受信部３０の構成のみ
である。本実施例での受信部３０は、プリアンプ（前置
増幅器）５３、狭帯域光フィルタ６１および光受信器
（ｐｉｎフォトダイオ−ド型光受信器）３から構成され
ているものである。これら構成要素のうち、プリアンプ
５３はインラインアンプ５２と同様、希土類添加ファイ
バ増幅器として構成されており、区間２光ファイバ２０
０上からの入力光信号は利得Ｇ₃ で増幅された上、光受
信器３側に出力されたものとなっている。

【００３７】さて、本実施例２でも、実施例１と同様、
光送信器１・光受信器３間での光ファイバ全長がｌ（既
知）、区間１光ファイバ１００、区間２光ファイバ２０
０それぞれの長さをｌ₁ 、ｌ₂ （ｌ＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）とし
て、区間１光ファイバ１００の長さｌ₁ を０≦ｌ₁ ≦ｌ
の範囲内で仮想的に変えた場合に、光受信器３でのＳ／
Ｎは既述の数式１より求められるものとなっている。但
し、本実施例２では、受信部３０での構成の相違、即
ち、プリアンプ５３が新たに用いられていることと、光
受信器３としてアバランシェフォトダイオ−ド型ではな
く、ｐｉｎフォトダイオ−ド型が用いられていることに
よって、既述の数式１，４におけるＭ、ＦA は、Ｍ＝
１、Ｆ_A ＝１に変更される一方、既述の数式２，６、即
ち、光受信器３への光信号入力レベルＰ_in ^(Rx) 、自然
放出光スペクトル密度Ｓ_spは、それぞれ以下のように変
更される。

【００３８】

【数９】

【００３９】

【数１０】

【００４０】本実施例２での要部光信号入出力レベルの
諸量関係は図１１に示すようであり、また、本実施例２
に用いられたパラメータの値は、Ｇ₃ ＝２０[dB]、ｎ
_sp3 ＝２.５、Ｍ＝１、Ｆ_A ＝１、Δν_opt ＝１２５[GH
z]とし、それ以外のパラメータ（α、ｌ、Ｐ_out ^(Tx) 、
Ｇ₀ 、ｎ_sp2 、Ｐ_s 、Ｒ、Ｒ_L、Ｉd 、Ｆn 、Ｔ、ｈ
ν、Ｋ_B 、ｑ）については、実施例１でのものと同一と
した。

【００４１】本実施例２においても、光受信器３に要求
されるＳ／Ｎが２２[dB]であるとして、図１２に伝送速
度Ｂ＝２.４８８３２[Gb/s]の場合での計算結果を示
す。これについては明らかであるので、特に説明は要し
ない。また、図１３には、対向局間で双方向に光信号伝
送が行われる場合での光中継伝送路の一例での構成が示
されているが、伝送速度Ｂ＝２.４８８３２[Gb/s]とし
て、上り／下り対局間で双方向光伝送が行われる場合で
の計算結果を図１４に示す。更に、図１５に伝送速度１
５５.５２[Mb/s]，６２２.０８[Mb/s]，２.４８８３２
[Gb/s]に対する、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光フ
ァイバ長依存特性を、図１６に伝送速度１５５.５２[Mb
/s]，６２２.０８[Mb/s]，２.４８８３２[Gb/s]に対す
る、上り／下り方向光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光
ファイバ長依存特性をそれぞれ示す。何れの場合にも、
伝送速度２.４８８３２[Gb/s]が考慮されているが故
に、設置許容範囲は相当狭くなっていることが判る。

【００４２】最後に、実施例３について説明すれば、図
１７はその実施例３における光中継伝送路の一例での構
成を示したものである。図示のように、図１に示した光
中継伝送路と実質的に異なるところは、送信機１０の構
成と中継器の構成である。その中継器には狭帯域フイル
タが存在しなく、また、送信部１０はブ−スタアンプ
（希土類添加ファイバ増幅器）５１が追加された状態と
して構成されており、光送信器１からの、光信号出力レ
ベルがＰout^(Tx) の光信号はブ−スタアンプ５１で利得
Ｇ₁ で増幅された上、区間１光ファイバ１００上に出
力されたものとなっている。また、ブ−スタアンプ５１
が追加された関係上、既述の数式２，６，８、即ち、光
受信器２への光信号入力レベルＰ_in ^(Rx) 、自然放出光
スペクトル密度Ｓ_sp、およびインラインアンプ５２への
光信号入力レベルＰ_in ^(amp)は、それぞれ以下のように
変更されたものとなる。

【００４３】

【数１１】

【００４４】

【数１２】

【００４５】

【数１３】

【００４６】さて、本実施例３での要部光信号入出力レ
ベルの諸量関係は図１８に示すようであり、また、ブ−
スタアンプ５１からの光信号出力レベルＧ₁*Ｐout^(Tx)
は一定とし、しかも、計算に用いられるパラメータの値
は、Ｇ₁ ＝１４[dB]、ｎ_sp1＝２.５、Δν_opt ＝４.４
[THz]、ｌ＝２５０[km]であるとして、それ以外のパラ
メータ（α、Ｐ_out ^(Tx) 、 Ｇ₀ 、 ｎ_sp2 、Ｐ_s 、Ｒ、
Ｍ、Ｆ_A 、Ｉd 、Ｒ_L、Ｆn 、Ｔ、ｈν、Ｋ_B 、ｑ）に
ついては、実施例１でのものと同一とした場合に、伝送
速度６２２.０８[Mb/s]に対する計算結果を図１９とし
て、伝送速度６２２.０８[Mb/s],２.４８８３２[Gb/s]
に対するものを図２０としてそれぞれ示す。何れの場合
にも、光受信器２に要求されるＳ／Ｎを２２[dB] とし
て、図１９では、伝送速度６２２.０８[Mb/s]に対する
設置許容範囲が、また、図２０では、伝送速度６２２.
０８[Mb/s],２.４８８３２[Gb/s]に対するそれが求めら
れたものとなっている。

【００４７】なお、以上の説明では、送信部、受信部に
それぞれブースタアンプ、プリアンプが同時に追加され
ている実施例について積極的に説明されていないが、実
施例２，３での説明よりして、そのような実施例は容易
に類推可能となっており、そのような実施例も本発明の
範疇に含まれるものであることは明らかである。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，２に
よる場合には、光信号のある伝送速度に対し、必要十分
な伝送品質が確保された状態として、光送信器・光受信
器間伝送媒体としての光ファイバ伝送路上に１個の光増
幅光中継器が設置される場合に、その光中継器の光ファ
イバ伝送路上への設置許容範囲が容易に定量的に特定さ
れた上、その範囲内の任意位置に光増幅光中継器が設置
され得る光ファイバ伝送路への光中継器設置方法、更に
は、そのような設置許容範囲内の任意位置に１個の光増
幅光中継器が設置されてなる光ファイバ中継伝送路が、
また、請求項３，４による場合は、光信号の伝送速度の
変更に対し、必要十分な伝送品質が確保された状態とし
て、光送信器・光受信器間伝送媒体としての光ファイバ
伝送路上に１個の光増幅光中継器がそのまま設置される
場合に、その光中継器の光ファイバ伝送路上への設置許
容範囲が容易に定量的に特定された上、その範囲内の任
意位置に光増幅光中継器が設置され得る光ファイバ伝送
路への光中継器設置方法、更には、そのような設置許容
範囲内の任意位置に１個の光増幅光中継器が設置されて
なる光ファイバ中継伝送路が、更に、請求項５，６によ
れば、光信号の伝送速度の変更に対し、必要十分な伝送
品質が確保された状態として、光送信器・光受信器間伝
送媒体としての上り／下り光ファイバ伝送路上の同一位
置に１個の光増幅光中継器がそのまま設置される場合
に、その光中継器の上り／下り光ファイバ伝送路上への
設置許容範囲が容易に定量的に特定された上、その範囲
内の任意同一位置に光増幅光中継器が設置され得る光フ
ァイバ伝送路への光中継器設置方法、更には、そのよう
な設置許容範囲内の任意同一位置に１個の光増幅光中継
器が設置されてなる光ファイバ中継伝送路がそれぞれ得
られたものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１における光中継伝送
路の一例での構成を示す図

【図２】図２は、図１における光送信器からの光信号出
力レベル、光増幅器（インラインアンプ）への光信号入
力レベル、光受信器への光信号入力レベルの諸量関係を
示す図

【図３】図３は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]に対す
る、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ長依存
特性を示す図

【図４】図４は、対向局間で双方向に光信号伝送が行わ
れる場合での、実施例１に係る光中継伝送路の一例での
構成を示す図

【図５】図５は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]に対す
る、上り／下り方向光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光
ファイバ長依存特性を示す図

【図６】図６は、伝送速度６２２.０８[Mb/s]に対す
る、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ長依存
特性を示す図。

【図７】図７は、伝送速度６２２.０８[Mb/s]に対す
る、上り／下り方向光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光
ファイバ長依存特性を示す図

【図８】図８は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]，６２２.
０８[Mb/s]に対する、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１
光ファイバ長依存特性を示す図

【図９】図９は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]，６２２.
０８[Mb/s]に対する、上り／下り方向光受信器における
Ｓ／Ｎの区間１光ファイバ長依存特性を示す図

【図１０】図１０は、本発明の実施例２における光中継
伝送路の一例での構成を示す図

【図１１】図１１は、図１０における光送信器からの光
信号出力レベル、光増幅器（インラインアンプ）への光
信号入力レベル、光増幅器（インラインアンプ）からの
光信号出力レベル、光受信器への光信号入力レベルの諸
量関係を示す図

【図１２】図１２は、伝送速度２.４８８３２[Gb/s]に
対する、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ長
依存特性を示す図

【図１３】図１３は、対向局間で双方向に光信号伝送が
行われる場合での、実施例２に係る光中継伝送路の一例
での構成を示す図

【図１４】図１４は、伝送速度２.４８８３２[Gb/s]に
対する、上りおよび下りの光受信器におけるＳ／Ｎの区
間１光ファイバ長依存性。

【図１５】図１５は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]，６
２２.０８[Mb/s]，２.４８８３２[Gb/s]に対する、光受
信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ長依存特性を示
す図

【図１６】図１６は、伝送速度１５５.５２[Mb/s]，６
２２.０８[Mb/s]，２.４８８３２[Gb/s]に対する、上り
／下り方向光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ
長依存特性を示す図

【図１７】図１７は、本発明の実施例３における光中継
伝送路の一例での構成を示す図

【図１８】図１８は、図１７における光送信器からの光
信号出力レベル、光増幅器（ブースタアンプ）からの光
信号出力レベル、光増幅器（インラインアンプ）への光
信号入力レベル、光増幅器（インラインアンプ）からの
光信号出力レベル、光受信器への光信号入力レベルの諸
量関係を示す図

【図１９】図１９は、伝送速度６２２.０８[Mb/s]に対
する、光受信器におけるＳ／Ｎの区間１光ファイバ長依
存特性を示す図

【図２０】図２０は、伝送速度６２２.０８[Mb/s]，２.
４８８３２[Gb/s]に対する、光受信器におけるＳ／Ｎの
区間１光ファイバ長依存特性を示す図

【符号の説明】

１…光送信器、２…（アバランシェフォトダイオ−ド
型）光受信器、３…（ｐｉｎフォトダイオ−ド型）光受
信器、２０…光中継器、５１…ブ−スタアンプ、５２…
インラインアンプ、５３…プリアンプ、６１…狭帯域光
フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河込 正道 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 茂利 隆司 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光送信器から光ファイバ伝送路上に送信
   される光信号が、該光ファイバ伝送路途中に１個のみ設
   置された、光増幅器を含む光中継器を介し光受信器で受
   信される際での光中継器の光ファイバ伝送路への設置方
   法であって、光ファイバ伝送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ
   ₂ ）が既知、光送信器からの光ファイバ伝送路長さｌ₁
   が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可変として、該光ファイバ伝
   送路長さｌ₁ の位置に光中継器が仮想的に設置されるも
   のとして、光信号受信用フォトダイオードを含む光受信
   器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上となる光ファイバ伝送路
   長さｌ₁ の範囲を以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、該範囲内の任意位置に光中継器が設置さ
   れるようにした光ファイバ伝送路への光中継器設置方
   法。
2. 【請求項２】 光送信器から光ファイバ伝送路上に送信
   される光信号が、該光ファイバ伝送途中に１個のみ設置
   された、光増幅器を含む光中継器を介し光受信器で受信
   されるべく構成された、光送信器・光受信器間伝送媒体
   としての光ファイバ中継伝送路であって、光ファイバ伝
   送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器からの
   光ファイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可
   変として、該光ファイバ伝送路長さｌ₁ の位置に光中継
   器が仮想的に設置されるものとして、光信号受信用フォ
   トダイオードを含む光受信器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以
   上となる光ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲を以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、該範囲内の任意位置に光中継器が設置さ
   れてなる構成の光ファイバ中継伝送路。
3. 【請求項３】 光送信器から光ファイバ伝送路上に送信
   される光信号が、該光ファイバ伝送路途中に１個のみ設
   置された、光増幅器を含む光中継器を介し光受信器で受
   信される際での光中継器の光ファイバ伝送路への設置方
   法であって、光ファイバ伝送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ
   ₂ ）が既知、光送信器からの光ファイバ伝送路長さｌ₁
   が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可変として、該光ファイバ伝
   送路長さｌ₁ の位置に光中継器が仮想的に設置されるも
   のとして、光信号受信用フォトダイオードを含む光受信
   器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上となる光ファイバ伝送路
   長さｌ₁ の範囲を、複数種類の光信号伝送速度各々につ
   いて以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、光信号伝送速度各々について求められた
   範囲のうち、相互に重複する範囲内の任意位置に光中継
   器が設置されるようにした光ファイバ伝送路への光中継
   器設置方法。
4. 【請求項４】 光送信器から光ファイバ伝送路上に送信
   される光信号が、該光ファイバ伝送途中に１個のみ設置
   された、光増幅器を含む光中継器を介し光受信器で受信
   されるべく構成された、光送信器・光受信器間伝送媒体
   としての光ファイバ中継伝送路であって、光ファイバ伝
   送路の全長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器からの
   光ファイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で可
   変として、該光ファイバ伝送路長さｌ₁ の位置に光中継
   器が仮想的に設置されるものとして、光信号受信用フォ
   トダイオードを含む光受信器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以
   上となる光ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲を、複数種類
   の光信号伝送速度各々について以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、光信号伝送速度各々について求められた
   範囲のうち、相互に重複する範囲内の任意位置に光中継
   器が設置されてなる構成の光ファイバ中継伝送路。
5. 【請求項５】 光送信器から上り／下り光ファイバ伝送
   路上に送信される光信号が、該上り／下り光ファイバ伝
   送路途中の同一位置に１個のみ設置された、光増幅器を
   含む光中継器を介し光受信器で受信される際での光中継
   器の光ファイバ伝送路への設置方法であって、上り／下
   り光ファイバ伝送路の全長ｌ（＝ｌ₁＋ｌ₂ ）が既知、
   光送信器からの上り／下り光ファイバ伝送路長さｌ₁ が
   ０≦ｌ1 ≦ｌの範囲内で可変として、該上り／下り光フ
   ァイバ伝送路長さｌ₁ の位置に光中継器が仮想的に設置
   されるものとして、光信号受信用フォトダイオードを含
   む光受信器でのＳ／Ｎが設定Ｓ／Ｎ以上となる上り／下
   り光ファイバ伝送路長さｌ₁ の範囲を、複数種類の光信
   号伝送速度各々について以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、光信号伝送速度各々について求められた
   範囲のうち、相互に重複する範囲内の任意同一位置に光
   中継器が設置されるようにした光ファイバ伝送路への光
   中継器設置方法。
6. 【請求項６】 光送信器から上り／下り光ファイバ伝送
   路上に送信される光信号が、該上り／下り光ファイバ伝
   送途中の同一位置に１個のみ設置された、光増幅器を含
   む光中継器を介し光受信器で受信されるべく構成され
   た、光送信器・光受信器間伝送媒体としての光ファイバ
   中継伝送路であって、上り／下り光ファイバ伝送路の全
   長ｌ（＝ｌ₁ ＋ｌ₂ ）が既知、光送信器からの上り／下
   り光ファイバ伝送路長さｌ₁ が０≦ｌ₁ ≦ｌの範囲内で
   可変として、該上り／下り光ファイバ伝送路長さｌ₁ の
   位置に光中継器が仮想的に設置されるものとして、光信
   号受信用フォトダイオードを含む光受信器でのＳ／Ｎが
   設定Ｓ／Ｎ以上となる上り／下り光ファイバ伝送路長さ
   ｌ₁ の範囲を、複数種類の光信号伝送速度各々について
   以下の式 Ｓ／Ｎ＝Ｙ／Ｘ 但しＹ＝（ＭＲＰ_in ^(Rx)）² Ｘ＝σ_T ²＋σ_s ²＋σ_sp-sp ²＋σ_sig-sp ²＋σ_s-sp ² Ｍ：光信号受信用アバランシェフォトダイオードの増倍
   係数 Ｒ：光受信器における感受率 Ｐ_in ^(Rx)：光受信器への光信号入力レベル σ_T： 熱雑音 σ_s： ショット雑音 σ_sp-sp：自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_sig-sp：光信号と自然放出雑音間のビ−ト雑音 σ_s-sp：ショット雑音と自然放出雑音間のビ−ト雑音 から求めた上、光信号伝送速度各々について求められた
   範囲のうち、相互に重複する範囲内の任意同一位置に光
   中継器が設置されてなる構成の光ファイバ中継伝送路。