JPH11340920A - Linear optical repeater - Google Patents

Linear optical repeater

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Publication number
JPH11340920A
JPH11340920A JP10145614A JP14561498A JPH11340920A JP H11340920 A JPH11340920 A JP H11340920A JP 10145614 A JP10145614 A JP 10145614A JP 14561498 A JP14561498 A JP 14561498A JP H11340920 A JPH11340920 A JP H11340920A
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JP
Japan
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optical
signal
value
light intensity
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP10145614A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Suzuki
裕生 鈴木
Noboru Takachio
昇 高知尾
Masabumi Koga
正文 古賀
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear optical repeater for wavelength multiplex transmission that is provided with a very small sized optical signal monitor function. SOLUTION: This linear optical repeater is provided with an optical amplifier, a light branching means 2, an optical wave branching means, a light intensity detection means, and a signal processing means, and the optical wave branching means consists of an array guide path grating filter 10. The signal processing means compares a reference value with a detected luminous intensity to monitor number of the detected values in excess of the reference value. Furthermore, the noise power is measured or stored to monitor an optical S/N. Furthermore, this linear optical repeater can controls the gain of the optical amplifier 1 so that the maximum value of each wavelength signal reaches a prescribed level and also can discriminates whether or not the maximum value is more than the reference value to detect deterioration or a fault. The linear optical repeater preferably has a configuration that the array guide path grating filter 10 and the light intensity detection means are integrated on a same printed circuit board.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重技術に基
づく光波ネットワークで必要となる波長多重伝送用の線
形光中継器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear optical repeater for wavelength division multiplexing transmission required in a lightwave network based on wavelength division multiplexing technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】光伝送システムにおいては、光ファイバ
を伝搬し弱くなった光信号は電気信号に変換されること
なく線形光中継器で光信号のまま増幅され、次の伝送用
光ファイバに出力される。このような線形光中継器に
は、光信号の品質を劣化させないように光信号の出力パ
ワーを常に一定に保つ光増幅器の利得制御機能が必要不
可欠である。また、万一何らかの障害が発生して光信号
の品質が劣化した場合には、故障又は劣化した箇所を特
定し復旧する必要があるため、線形光中継器は、光信号
の品質を監視する監視機能をも具えていなければならな
い。この二つの機能を具えた線形光中継器の構成として
は、図1(a) 及び図1(b) の概念図で示されるような構
成が提案されている。
2. Description of the Related Art In an optical transmission system, an optical signal that has been weakened by propagating through an optical fiber is amplified as it is by a linear optical repeater without being converted into an electric signal, and is output to the next transmission optical fiber. Is done. In such a linear optical repeater, a gain control function of an optical amplifier that always keeps the output power of the optical signal constant so as not to deteriorate the quality of the optical signal is indispensable. Also, in the event that the quality of an optical signal is degraded due to some kind of failure, it is necessary to identify and restore the failed or degraded part, so the linear optical repeater monitors the quality of the optical signal. It must have functions. As a configuration of a linear optical repeater having these two functions, a configuration as shown in the conceptual diagrams of FIGS. 1 (a) and 1 (b) has been proposed.

【0003】図1(a) の構成では、光信号監視機能8で
チャネル数、各信号の光パワー、光SN比等を計測し、
その監視情報を基に利得制御機能9により光増幅器1の
利得制御を行う。監視機能8の実現には、Otsuka,et a
l,"A High-Performance Optical Spectrum Monitor wit
h High-Speed Measuring Time for WDM Optical Networ
k"(ECOC'97,pp147-150,1977) で報告されているような
装置内組込み用光スペクトルモニターを用いるのが一般
的である。この光スペクトルモニターの原理を図2を用
いて簡単に説明する。
In the configuration shown in FIG. 1A, an optical signal monitoring function 8 measures the number of channels, the optical power of each signal, the optical SN ratio, and the like.
The gain control function 9 controls the gain of the optical amplifier 1 based on the monitoring information. To realize the monitoring function 8, Otsuka, et a
l, "A High-Performance Optical Spectrum Monitor wit
h High-Speed Measuring Time for WDM Optical Networ
k "(ECOC'97, pp147-150, 1977), it is common to use an optical spectrum monitor for in-apparatus installation. The principle of this optical spectrum monitor is briefly described with reference to FIG. explain.

【0004】図2は光スペクトルモニターの光学系を示
す図である。入力光ファイバ7中を波長分割多重されて
伝搬してきたn個の光信号(nは波長多重数)は、第1
レンズ71を通り回折格子72に入射する。回折格子72に入
射したn個の波長分割多重された光信号は、波長毎に異
なる回折角で回折され、第2レンズ73を通り、平面鏡74
で反射されてPDアレイ75に入射する。従って、回折格
子72で波長毎に分離されたn個の光信号は、その波長に
応じて、PDアレイ75上の異なる位置に分布する。
FIG. 2 is a diagram showing an optical system of an optical spectrum monitor. The n optical signals (n is the number of wavelength multiplexes) propagated by wavelength division multiplexing in the input optical fiber 7 are the first optical signals.
The light enters the diffraction grating 72 through the lens 71. The n wavelength division multiplexed optical signals incident on the diffraction grating 72 are diffracted at different diffraction angles for each wavelength, pass through the second lens 73, and pass through the plane mirror 74.
And is incident on the PD array 75. Accordingly, the n optical signals separated for each wavelength by the diffraction grating 72 are distributed to different positions on the PD array 75 according to the wavelength.

【0005】PDアレイ75は複数のPD素子からなり、
これらのPD素子によりそれぞれの位置に到達した光信
号のパワーを検出する。検出された複数のパワーのデー
タをガウス分布にフィッティングすることによって、ピ
ーク数、各ピークパワー及びノイズパワーを知ることが
できる。従って、得られたピーク数からチャネル数が、
各ピークパワーとノイズパワーとの差から各信号光パワ
ーが、各ピークパワーとノイズパワーとの比から各信号
光の光SN比が分かる。
[0005] The PD array 75 comprises a plurality of PD elements.
The power of the optical signal that has reached each position is detected by these PD elements. By fitting data of a plurality of detected powers to a Gaussian distribution, the number of peaks, each peak power, and noise power can be known. Therefore, the number of channels is obtained from the obtained peak number,
The signal light power can be determined from the difference between each peak power and the noise power, and the optical SN ratio of each signal light can be determined from the ratio between each peak power and the noise power.

【0006】このようにして得られる監視情報を用い
て、利得制御を行う方法を次に説明する。ここでは一例
として、光増幅器から出力されるチャネル当たりの平均
出力パワーを一定とする利得制御の方法を、図3を用い
て説明する。先ず光増幅器1から出力されるトータルパ
ワーを、光分岐手段2、81を介して受光素子82により検
出する。同時に、前述した光スペクトルモニター83によ
りチャネル数が検出できるので、除算器84によりトータ
ルパワー/チャネル数を計算してチャネル当たりの平均
出力パワーを求める。差動増幅器86によりその平均出力
パワーと基準値(光増幅器から出力される所望のチャネ
ル当たりの出力パワーに対応)85との誤差を検出し、そ
の誤差が0となるように光増幅器1の利得を制御する。
これにより光増幅器1から出力されるチャネル当たりの
平均出力パワーは常に一定に保たれる。
A method for performing gain control using the monitoring information thus obtained will be described below. Here, as an example, a method of gain control for keeping the average output power per channel output from the optical amplifier constant will be described with reference to FIG. First, the total power output from the optical amplifier 1 is detected by the light receiving element 82 via the optical branching means 2 and 81. At the same time, the number of channels can be detected by the above-mentioned optical spectrum monitor 83. Therefore, the total power / the number of channels is calculated by the divider 84 to obtain the average output power per channel. An error between the average output power and a reference value (corresponding to a desired output power per channel output from the optical amplifier) 85 is detected by the differential amplifier 86, and the gain of the optical amplifier 1 is set so that the error becomes zero. Control.
As a result, the average output power per channel output from the optical amplifier 1 is always kept constant.

【0007】次に、図1(b) の構成について簡単に説明
する。光信号監視機能8としては、図1(a) と同様、装
置内組込み用光スペクトルモニターを用いるが、光信号
の監視と光増幅器1の利得制御とを利得制御機能9によ
って完全に独立して行う点が図1(a) の場合と異なる。
このような構成で、前述した平均出力パワーが一定とな
る利得制御を行うためには、利得制御機能9にトータル
パワーとチャネル数の検出回路を持たせればよい。この
構成においては、光増幅器1の利得制御は光スペクトル
モニターの動作速度(msのオーダー程度)に制限され
ず、高速な利得制御を行えるという利点がある。
Next, the configuration of FIG. 1B will be briefly described. As shown in FIG. 1A, the optical signal monitoring function 8 uses an in-apparatus built-in optical spectrum monitor, but the monitoring of the optical signal and the gain control of the optical amplifier 1 are completely independently performed by the gain control function 9. This differs from the case of FIG. 1 (a).
In such a configuration, in order to perform the above-described gain control in which the average output power is constant, the gain control function 9 may have a circuit for detecting the total power and the number of channels. In this configuration, the gain control of the optical amplifier 1 is not limited by the operation speed (on the order of ms) of the optical spectrum monitor, and has an advantage that high-speed gain control can be performed.

【0008】従来から提案されている線形光中継器の構
成として図1(a) 及び図1(b) の概念図で示されるよう
な二つの構成について説明したが、いずれの構成であっ
ても、線形光中継器における光信号の監視機能としては
前述のような装置内組込み用の光スペクトルモニターを
実装する必要がある。しかしながら、前記のOtsukaらに
よれば、光信号の監視機能を実現するためのこの光スペ
クトルモニターのサイズは、170 ×220 ×67 mm3であっ
て、非常に大型であり、利得制御機能を具えた光増幅器
に比べて遥に大きい。従って、光信号の監視機能を具え
た線形光中継器を実現しようとすると、ハードウェア量
が著しく増大し、装置が非常に大型化するという問題が
ある。
[0008] Two configurations as shown in the conceptual diagrams of FIGS. 1A and 1B have been described as the configurations of the linear optical repeaters conventionally proposed. As a function of monitoring an optical signal in the linear optical repeater, it is necessary to mount an optical spectrum monitor for incorporation in the device as described above. However, according to the above Otsuka et al, the size of the optical spectrum monitor to implement the monitoring function of the optical signal is a 170 × 220 × 67 mm 3, is very large, a gain control function It is much larger than an optical amplifier. Therefore, when trying to realize a linear optical repeater having a function of monitoring an optical signal, there is a problem that the amount of hardware is remarkably increased, and the size of the device becomes extremely large.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点に鑑み、極めて小型の光信号監視機能を具えた波長多
重伝送用線形光中継器を提供することを目的とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a linear optical repeater for wavelength division multiplexing transmission having an extremely small optical signal monitoring function.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の線形光中継器
は、上記の目的を達成するため、複数の波長分割多重さ
れた光信号の一括増幅を行う光増幅器、該光増幅器の後
段に配置され前記複数の増幅された光信号の一部を取出
す光分岐手段、該光分岐手段で取出された前記複数の波
長分割多重された光信号を波長の異なる光信号毎に分波
する光分波手段、該光分波手段の後段に配置され、各波
長毎に分波された光信号のパワーを個別に検出して出力
する光強度検出手段、及び、該光強度検出手段によって
得られる検出値を用いて信号処理を行う信号処理手段を
具え、前記光分波手段がアレイ導波路格子フィルタで構
成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a linear optical repeater according to the present invention is provided with an optical amplifier for collectively amplifying a plurality of wavelength division multiplexed optical signals, and is disposed downstream of the optical amplifier. Optical branching means for extracting a part of the plurality of amplified optical signals, and optical demultiplexing for demultiplexing the plurality of wavelength division multiplexed optical signals extracted by the optical branching means for optical signals having different wavelengths Means, light intensity detecting means arranged at the subsequent stage of the light demultiplexing means, for individually detecting and outputting the power of the optical signal demultiplexed for each wavelength, and a detection value obtained by the light intensity detecting means And a signal processing means for performing signal processing by using an optical waveguide. The optical demultiplexing means is constituted by an arrayed waveguide grating filter.

【0011】このような本発明の線形光中継器において
は、前記信号処理手段が、基準値を記憶するメモリー、
該メモリーに記憶された基準値と前記光強度検出手段に
よって得られる検出値との間の大小を判定する比較器、
及び、前記検出値が基準値を超える個数を数える計数器
を具えてもよい。
In such a linear optical repeater of the present invention, the signal processing means includes a memory for storing a reference value,
A comparator that determines a magnitude between a reference value stored in the memory and a detection value obtained by the light intensity detection unit;
And a counter for counting the number of the detected values exceeding a reference value.

【0012】また、本発明の線形光中継器においては、
前記アレイ導波路格子フィルタの信号光が出力されない
出力ポートの後段にノイズパワー測定用光強度検出手段
が配置され、前記信号処理手段が、該ノイズパワー測定
用光強度検出手段によって得られる検出値から各信号波
長でのノイズパワーを算出する演算処理部、該演算処理
部によって得られる算出値と前記光強度検出手段によっ
て得られる各信号波長での光信号パワーの検出値との差
分を算出する減算器、及び、該減算器によって得られる
値と前記演算処理部によって得られる換算値との対数演
算を行う対数演算器を具えてもよい。
Further, in the linear optical repeater of the present invention,
A noise power measuring light intensity detecting means is disposed at a stage subsequent to an output port of the arrayed waveguide grating filter from which signal light is not output, and the signal processing means is configured to detect a light intensity based on a detection value obtained by the noise power measuring light intensity detecting means. An arithmetic processing unit for calculating noise power at each signal wavelength, and subtraction for calculating a difference between a calculated value obtained by the arithmetic processing unit and a detected value of optical signal power at each signal wavelength obtained by the light intensity detecting means. And a logarithmic arithmetic unit for performing a logarithmic operation on a value obtained by the subtractor and a converted value obtained by the arithmetic processing unit.

【0013】また、本発明の線形光中継器においては、
前記信号処理手段が、各波長でのノイズパワーに対応す
る値を記憶するメモリー、該メモリーから読出される値
と前記光強度検出手段によって得られる各信号波長での
光信号パワーの検出値との差分を算出する減算器、及
び、該減算器によって得られる値と前記メモリーから読
出される値との対数演算を行う対数演算器を具えてもよ
い。
In the linear optical repeater according to the present invention,
The signal processing means stores a value corresponding to the noise power at each wavelength, a value read from the memory and a detection value of the optical signal power at each signal wavelength obtained by the light intensity detection means. A subtractor for calculating a difference, and a logarithmic calculator for performing a logarithmic operation on a value obtained by the subtractor and a value read from the memory may be provided.

【0014】また、本発明の線形光中継器においては、
前記信号処理手段が、光信号を監視する監視機能部、前
記光強度検出手段によって得られる検出値から最大の値
のみを選択する最大値選択部、及び、選択された最大値
が所定のレベルになるように前記光増幅器の利得を制御
する帰還制御部を具えてもよい。
Further, in the linear optical repeater of the present invention,
A monitoring function unit that monitors the optical signal, a maximum value selection unit that selects only the maximum value from the detection values obtained by the light intensity detection unit, and the selected maximum value is set to a predetermined level. A feedback control unit for controlling the gain of the optical amplifier may be provided.

【0015】また、本発明の線形光中継器においては、
前記信号処理手段が、光信号を監視する監視機能部、前
記光強度検出手段によって得られる検出値から最大の値
のみを選択する最大値選択部、選択された最大値が所定
のレベルになるように前記光増幅器の利得を制御する帰
還制御部、及び、選択された最大値が基準以上か否かを
判定する判定処理部を具えてもよい。
Further, in the linear optical repeater of the present invention,
A monitoring function unit that monitors the optical signal, a maximum value selection unit that selects only the maximum value from the detection values obtained by the light intensity detection unit, and the selected maximum value becomes a predetermined level. A feedback control unit that controls the gain of the optical amplifier, and a determination processing unit that determines whether the selected maximum value is equal to or greater than a reference.

【0016】また、本発明の線形光中継器においては、
前記アレイ導波路格子フィルタ及び前記光強度検出手段
が同一基板上に集積された構成を具えることができる。
Further, in the linear optical repeater of the present invention,
The array waveguide grating filter and the light intensity detecting means may be integrated on the same substrate.

【0017】このような本発明の線形光中継器によれ
ば、光分波手段がアレイ導波路格子フィルタで構成され
るが、アレイ導波路格子フィルタは数cm角以下と極め
て小型であり、そのデバイス単体で、図2に示した光学
系と同等の光学系を実現することができる。従って、前
述した光スペクトルモニターに比べて遥に小型の監視装
置を実現することができ、コンパクトな線形光中継器を
実現することができる。また、光強度検出手段との集積
化が可能なため更なる小型化を行うことができ、且つ、
大量生産に適していることからコストを低減することも
できる。
According to such a linear optical repeater of the present invention, the optical demultiplexing means is composed of an arrayed waveguide grating filter. The arrayed waveguide grating filter is extremely small, having a size of several cm or less. An optical system equivalent to the optical system shown in FIG. 2 can be realized by a single device. Therefore, a monitoring device that is much smaller than the optical spectrum monitor described above can be realized, and a compact linear optical repeater can be realized. Further, since integration with the light intensity detecting means is possible, further miniaturization can be performed, and
Since it is suitable for mass production, the cost can also be reduced.

【0018】更に、本発明の線形光中継器によれば、ア
レイ導波路格子フィルタと信号処理手段とを巧妙に組合
せることにより、光信号の監視と光増幅器の利得制御と
を独立して行いながら両者に必要となる光部品を共有す
る構成とすることができる。これにより、必要となる部
品点数を削減できるので、更に小型化、高信頼度化、低
コスト化を実現することができる。また、従来の光スペ
クトルモニターにはない光増幅器の故障又は劣化の監視
も極めて簡単な構成で実現することができる。
Further, according to the linear optical repeater of the present invention, the monitoring of the optical signal and the gain control of the optical amplifier can be independently performed by skillfully combining the arrayed waveguide grating filter and the signal processing means. However, it is possible to adopt a configuration in which optical components necessary for both are shared. As a result, the required number of components can be reduced, so that further downsizing, higher reliability, and lower cost can be realized. Further, monitoring of the failure or deterioration of the optical amplifier, which is not provided in the conventional optical spectrum monitor, can be realized with an extremely simple configuration.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施例
を説明する。図4は本発明の線形光中継器の構成の概念
を示す図である。図中、1は複数の波長分割多重された
光信号の一括増幅を行う光増幅器、2は光増幅器の後段
に配置され複数の増幅された光信号の一部を取出す光分
岐手段、3は光分岐手段で取出された複数の波長分割多
重された光信号を波長の異なる光信号毎に分波する光分
波手段、4は光分波手段の後段に配置され各波長毎に分
波された光信号のパワーを個別に検出して出力する光強
度検出手段、5は光強度検出手段によって得られる検出
値を用いて信号処理を行う信号処理手段である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing the concept of the configuration of the linear optical repeater of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an optical amplifier that collectively amplifies a plurality of wavelength-division multiplexed optical signals, 2 denotes an optical branching unit that is disposed downstream of the optical amplifier and extracts a part of the plurality of amplified optical signals, and 3 denotes an optical amplifier. Optical demultiplexing means for demultiplexing a plurality of wavelength division multiplexed optical signals taken out by the demultiplexing means into optical signals having different wavelengths, 4 is disposed downstream of the optical demultiplexing means and demultiplexed for each wavelength. Light intensity detecting means 5 for individually detecting and outputting the power of the optical signal and signal processing means 5 for performing signal processing using the detected value obtained by the light intensity detecting means.

【0020】〔実施例1〕本発明の線形光中継器の実施
例1は、チャネル数を監視する例である。図5は実施例
1の構成を示す図である。光ファイバ7内を波長多重さ
れて伝搬してきた例えば8個の光信号は、多重化された
まま光カプラー2でその一部が取り出され、アレイ導波
路格子フィルタ10からなる光分波手段3に導かれる。こ
のアレイ導波路格子フィルタ10の動作原理を以下に説明
する。
Embodiment 1 Embodiment 1 of the linear optical repeater according to the present invention is an example in which the number of channels is monitored. FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment. For example, eight optical signals that have been wavelength-division multiplexed and propagated in the optical fiber 7 are partially extracted by the optical coupler 2 while being multiplexed, and transmitted to the optical demultiplexing means 3 including the arrayed waveguide grating filter 10. Be guided. The operation principle of the arrayed waveguide grating filter 10 will be described below.

【0021】アレイ導波路格子フィルタ10は、入力導波
路群11、第1スラブ導波路12、それぞれの導波路長が一
定値ずつ異なる導波路アレイ13、第2スラブ導波路14、
及び、出力導波路群15を具える。第1スラブ導波路12の
曲率中心は入力導波路群11の中央の導波路端にあり、導
波路アレイ13はその光軸がこの曲率中心を通るように放
射状に配置される。入力導波路群11の或る入力ポートに
入射された波長多重された光信号は、第1スラブ導波路
12において回折によって広がり、導波路アレイ13を構成
する複数の導波路内を同位相で進む。
The arrayed waveguide grating filter 10 includes an input waveguide group 11, a first slab waveguide 12, a waveguide array 13 having different waveguide lengths by a fixed value, a second slab waveguide 14,
And an output waveguide group 15. The center of curvature of the first slab waveguide 12 is located at the center end of the waveguide of the input waveguide group 11, and the waveguide array 13 is radially arranged so that its optical axis passes through the center of curvature. The wavelength-multiplexed optical signal incident on a certain input port of the input waveguide group 11 is transmitted to the first slab waveguide.
At 12, the light is spread by diffraction and travels in the same phase in a plurality of waveguides constituting the waveguide array 13.

【0022】導波路アレイ13の個々の導波路は、導波路
長が一定値ずつ異なるように設計されているので、導波
路アレイ13を伝搬した後の各導波路の出力端における光
の位相は一定量ずつずれる。第2スラブ導波路14におい
て導波路アレイ13の出力端から放射される光は、この位
相ずれを加味して同位相条件が成立する特定の方向に回
折する。これは前述の図2に示した回折格子を用いた光
学系と全く同様の動作であり、回折する方向は波長に依
存する。従って、回折光は波長毎に出力導波路群15の異
なる導波路端に結合するので、入力導波路群11の或る入
力ポートに波長多重された光信号を入射すると、波長毎
に分波されて出力導波路群15の異なる出力ポートから取
出される。
Since the individual waveguides of the waveguide array 13 are designed so that the waveguide lengths differ by a constant value, the phase of light at the output end of each waveguide after propagating through the waveguide array 13 is It shifts by a fixed amount. The light emitted from the output end of the waveguide array 13 in the second slab waveguide 14 is diffracted in a specific direction that satisfies the same phase condition in consideration of the phase shift. This is exactly the same operation as the optical system using the diffraction grating shown in FIG. 2 described above, and the direction of diffraction depends on the wavelength. Accordingly, since the diffracted light is coupled to different waveguide ends of the output waveguide group 15 for each wavelength, when a wavelength-multiplexed optical signal is input to a certain input port of the input waveguide group 11, it is demultiplexed for each wavelength. From the different output ports of the output waveguide group 15.

【0023】このようなアレイ導波路格子フィルタ10に
より異なる出力ポートから各波長毎に分波される8個の
光信号λ12,...,λ8 は、光強度検出手段4の受光素
子21に入りそれぞれの光パワーP1,P2,...,P8 が検出
され、信号処理手段5のチャネル数検出回路30の比較器
31により、光パワーP1,P2,...,P8 がそれぞれメモリ
ー32に記憶されている基準値を超えているか否かが判定
され、各波長の信号の有無が決定される。従って、基準
値を超える光パワーの個数を計数器33でカウントすれば
チャネル数を監視することができる。
The eight optical signals λ 1 , λ 2 ,..., Λ 8 demultiplexed for each wavelength from different output ports by the arrayed waveguide grating filter 10 Each of the optical powers P 1 , P 2 ,..., P 8 enters the light receiving element 21 and is detected by the comparator of the channel number detection circuit 30 of the signal processing means 5.
31 determines whether each of the optical powers P 1 , P 2 ,..., P 8 exceeds the reference value stored in the memory 32, and determines the presence or absence of a signal of each wavelength. Therefore, if the number of optical powers exceeding the reference value is counted by the counter 33, the number of channels can be monitored.

【0024】〔実施例2〕本発明の線形光中継器の実施
例2は、光SN比を監視する例である。図6は実施例2
の構成を示す図である。この実施例が実施例1と異なる
点は、信号処理の部分及びアレイ導波路格子フィルタ10
の空き出力ポートを利用して自然放出光(ASE)のパ
ワー、即ちASEパワーを測定する点である。ASEパ
ワーを測定することにより、各信号光パワー及び光SN
比の監視を行うことができる。これを以下に説明する。
[Embodiment 2] Embodiment 2 of the linear optical repeater of the present invention is an example in which the optical SN ratio is monitored. FIG. 6 shows the second embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the signal processing part and the arrayed waveguide grating filter 10 are different.
Is to measure the power of the spontaneous emission light (ASE), that is, the ASE power, using the empty output port of the ASE. By measuring the ASE power, each signal light power and optical SN
Monitoring of the ratio can be performed. This will be described below.

【0025】光ファイバ中の波長分割多重された光信号
は、線形光中継器等での光増幅を繰り返し伝搬される。
その際、伝搬される波長多重光には、図7に示すように
増幅された信号光だけでなく、広いスペクトル幅の増幅
されたASEが含まれる。このASEはノイズになる。
アレイ導波路格子フィルタ10を通過した信号光とASE
との関係を模式的に示すと図8のようになる。
The wavelength division multiplexed optical signal in the optical fiber is repeatedly propagated by optical amplification in a linear optical repeater or the like.
At this time, the wavelength-multiplexed light to be propagated includes not only the signal light amplified as shown in FIG. 7 but also the amplified ASE having a wide spectrum width. This ASE becomes noise.
ASE and signal light passed through arrayed waveguide grating filter 10
FIG. 8 schematically shows the relationship.

【0026】アレイ導波路格子フィルタ10の出力ポート
i (i=1,2,...,8) で波長λi の信号光パワーと波長λ
i 近傍のASEパワーが検出されるとすると、波長λi
に対応する出力ポートOi で検出される光のトータルパ
ワーPi は、Pi =Psig i+PASE i で表される。こ
こで、Psig i 及びPASE i は、それぞれアレイ導波路
格子フィルタ10の出力ポートOi から出力される信号光
パワー及びASEパワーを表す。Pi は測定して得られ
るので、信号光パワーPsig i を求めるためには何らか
の方法によりASEパワーPASE i を知る必要がある。
At the output port O i (i = 1, 2,..., 8) of the arrayed waveguide grating filter 10, the signal light power of wavelength λ i and the wavelength λ
If the ASE power near i is detected, the wavelength λ i
The total power P i of light detected at the output port O i corresponding to P i is represented by P i = Psig i + PASE i . Here, Psig i and PASE i represent the signal light power and the ASE power output from the output port O i of the arrayed waveguide grating filter 10, respectively. Since P i is obtained by measurement, it is necessary to know the ASE power PASE i by some method in order to obtain the signal light power Psig i .

【0027】ここでチャネル間の利得偏差が無視できる
(ASEパワーが信号光領域でほぼ一定)とすると、P
ASE i =PASE 9 であるため、空き出力ポートO9 での
ASEパワーPASE 9 を測定すればよい。この場合、信
号処理手段5の減算器42でP i −PASE 9 を計算すれば
波長λi での信号光パワーPsig i を算出することがで
きる。また、Psig i を算出できれば、対数演算器43で
光SN比(=10log(Psig i /PASE i ))を計算
することができる。なお、41は演算処理部である。
Here, the gain deviation between channels can be ignored.
(The ASE power is almost constant in the signal light area), P
ASEi= PASE9Therefore, the empty output port O9At
ASE Power PASE9Should be measured. In this case,
P in the subtractor 42 of the signal processing means 5 i−PASE9If you calculate
Wavelength λiSignal power Psig atiCan be calculated
Wear. Also, PsigiCan be calculated, the logarithmic calculator 43
Optical SN ratio (= 10 log (Psigi/ PASEi))
can do. Reference numeral 41 denotes an arithmetic processing unit.

【0028】なお、この実施例はチャネル間の利得偏差
が無視できる場合についての例であるが、チャネル間の
利得偏差が無視できない場合には、図9に示すように、
アレイ導波路格子フィルタ10の二つの空き出力ポートO
0 及びO9 を利用し、直線近似をしてPASE i を計算す
る方法、図10に示すように、アレイ導波路格子フィル
タ10の中心波長間隔を信号光間隔の半分とし、各信号光
の両側のASEパワーを測定し平均して求める方法等が
ある。勿論、これらの方法に限定されるものではなく、
これら以外の方法を用いてもよい。また、各チャネルで
のASEパワーを予め知ることができれば、ASEパワ
ー測定用の受光素子は不要であり、図11に示すよう
に、これに代えてメモリー44を具え、そのASEパワー
を記憶させておき、減算及び対数演算を行う構成も可能
である。
This embodiment is an example in the case where the gain deviation between channels can be ignored. However, when the gain deviation between channels cannot be ignored, as shown in FIG.
Two free output ports O of the arrayed waveguide grating filter 10
A method of calculating PASE i by linear approximation using 0 and O 9. As shown in FIG. 10, the center wavelength interval of the arrayed waveguide grating filter 10 is set to half of the signal light interval, and both sides of each signal light are set. And the average of the ASE powers. Of course, it is not limited to these methods,
Other methods may be used. If the ASE power in each channel can be known in advance, a light-receiving element for measuring the ASE power is unnecessary. As shown in FIG. 11, a memory 44 is provided instead, and the ASE power is stored. Alternatively, a configuration for performing subtraction and logarithmic operation is also possible.

【0029】〔実施例3〕本発明の線形光中継器の実施
例3は、光信号監視機能(チャネル数監視装置)8及び
光増幅器利得制御機能9の両者をコンパクトに実現する
線形光中継器の構成例である。図12は実施例3の構成
を示す図である。この実施例が実施例1と異なる点は、
最大値選択回路51及び差動増幅器52を具える点である。
光信号監視機能8は図5の例と同様なので、以下に利得
制御機能9について説明する。
Embodiment 3 Embodiment 3 of the linear optical repeater according to the present invention is a linear optical repeater that realizes both an optical signal monitoring function (channel number monitoring device) 8 and an optical amplifier gain control function 9 in a compact manner. This is an example of the configuration. FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that
The difference is that a maximum value selection circuit 51 and a differential amplifier 52 are provided.
Since the optical signal monitoring function 8 is the same as the example of FIG. 5, the gain control function 9 will be described below.

【0030】アレイ導波路格子フィルタ10により分波さ
れた8個の光信号λ12,...,λ8は、受光素子21に入
りそれぞれの光パワーP1,P2,...,P8 が検出される。
最大値選択回路51では、検出されたP1,P2,...,P8
最大値のみを選択する。選択された最大値と基準値(光
増幅器での所望の出力パワーに相当する値)53との差分
を差動増幅器52で検出し、その差分が0になるように光
増幅器1を制御する。この構成を採用することにより、
光増幅器1から出力される信号光の最大パワーが常に一
定に保たれることになる。
The eight optical signals λ 1 , λ 2 ,..., Λ 8 demultiplexed by the arrayed waveguide grating filter 10 enter the light receiving element 21 and have respective optical powers P 1 , P 2 ,. ., P 8 are detected.
The maximum value selection circuit 51 selects only the maximum value of the detected P 1 , P 2 ,..., P 8 . A difference between the selected maximum value and a reference value (a value corresponding to a desired output power in the optical amplifier) 53 is detected by the differential amplifier 52, and the optical amplifier 1 is controlled so that the difference becomes zero. By adopting this configuration,
The maximum power of the signal light output from the optical amplifier 1 is always kept constant.

【0031】このような利得制御方法を用いると、チャ
ネル数等の監視情報を利得制御に利用する必要がないの
で、光信号監視機能8及び光増幅器利得制御機能9の両
者を独立させることができる。更に、図12に示すよう
に両者で必要になる光部品のうち共通の部品(アレイ導
波路格子フィルタ10及び受光素子21)の共有化が可能と
なり、必要とする光部品の数は半減する。光部品数の削
減は、小型化、高信頼度化、低コスト化という利点を生
み出す。
When such a gain control method is used, it is not necessary to use monitoring information such as the number of channels for gain control, so that both the optical signal monitoring function 8 and the optical amplifier gain control function 9 can be made independent. . Further, as shown in FIG. 12, a common component (the arrayed waveguide grating filter 10 and the light receiving element 21) among the optical components required by both can be shared, and the number of required optical components is reduced by half. Reducing the number of optical components produces the advantages of miniaturization, high reliability, and low cost.

【0032】〔実施例4〕本発明の線形光中継器の実施
例4は、光信号監視機能(チャネル数監視装置)8、光
増幅器利得制御機能9及び光増幅器劣化故障監視機能を
具える線形光中継器の構成例である。図13は実施例4
の構成を示す図である。この実施例が実施例3と異なる
点は、光増幅器の劣化又は故障を判定できる点である。
この機能は、万一光信号が劣化した際にその原因を判定
するのに役立つ。
Fourth Embodiment A linear optical repeater according to a fourth embodiment of the present invention is a linear optical repeater having an optical signal monitoring function (channel number monitoring device) 8, an optical amplifier gain control function 9, and an optical amplifier deterioration failure monitoring function. It is a structural example of an optical repeater. FIG. 13 shows the fourth embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG. This embodiment differs from the third embodiment in that deterioration or failure of the optical amplifier can be determined.
This function is useful in determining the cause of an optical signal that has deteriorated.

【0033】光増幅器が劣化又は故障した際には、光増
幅器が持つ利得が減少するという現象が生じる。従っ
て、最大の光パワーを一定に保つ利得制御方法を採用し
た時には、光増幅器から出力されるその最大パワーが減
少することになる。このことは、最大値選択回路で取出
される最大値が減少することを意味する。従って、この
最大値と基準値とを比較して最大値が基準値を下回った
時に光増幅器が劣化又は故障したと判定すれば、光増幅
器の劣化又は故障の監視が可能になる。この機能は、図
13に示すように比較器62及びメモリー63を具える光増
幅器劣化故障判定装置61により簡単に実現することがで
きる。
When the optical amplifier has deteriorated or failed, a phenomenon occurs in which the gain of the optical amplifier decreases. Therefore, when a gain control method for keeping the maximum optical power constant is adopted, the maximum power output from the optical amplifier decreases. This means that the maximum value picked up by the maximum value selection circuit decreases. Therefore, if the maximum value is compared with the reference value and it is determined that the optical amplifier has deteriorated or failed when the maximum value is lower than the reference value, the deterioration or failure of the optical amplifier can be monitored. This function can be easily realized by the optical amplifier deterioration failure judging device 61 including the comparator 62 and the memory 63 as shown in FIG.

【0034】なお、以上説明した全ての実施例におい
て、波長多重数について制御はなく、8に限定されない
ことは勿論である。また、アレイ導波路格子フィルタ及
び受光素子を同一の基板上に集積すれば、更に小型化す
ることができる。例えば、半導体アレイ導波路格子フィ
ルタに、受光素子としてフォトダイオードをモノリシッ
ク集積してもよいし、石英系光導波路回路上にフォトダ
イオードアレイをハイブリッド集積してもよい。また、
集積化すれば、小型化だけでなく、量産性の向上、低コ
スト化、高信頼度化等を実現することができるという利
点がある。
In all the embodiments described above, the number of multiplexed wavelengths is not controlled, and the number is not limited to eight. Further, if the arrayed waveguide grating filter and the light receiving element are integrated on the same substrate, the size can be further reduced. For example, a photodiode as a light receiving element may be monolithically integrated in a semiconductor array waveguide grating filter, or a photodiode array may be hybrid-integrated on a silica-based optical waveguide circuit. Also,
When integrated, there is an advantage that not only miniaturization but also improvement in mass productivity, cost reduction, high reliability, and the like can be realized.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アレイ導波路格子フィルタを用いた極めて小型の光信号
監視装置を実現できるので、小型で、量産性に優れ、コ
ストが低く、信頼性の高い線形光中継器を実現すること
ができる。また、本発明によれば、アレイ導波路格子フ
ィルタと信号処理手段とを巧妙に組合せ、光信号監視及
び光増幅器利得制御両者に必要となる光部品を共有し、
光部品点数を半減させ、更なる小型化、低コスト化、高
信頼度化を図ることができる。更に、本発明によれば、
光増幅器の故障又は劣化の監視を簡単に実現することが
できる。
As described above, according to the present invention,
Since an extremely small optical signal monitoring device using an arrayed waveguide grating filter can be realized, a small, highly mass-produced, low-cost, and highly reliable linear optical repeater can be realized. Further, according to the present invention, the array waveguide grating filter and the signal processing means are skillfully combined, and optical components necessary for both optical signal monitoring and optical amplifier gain control are shared,
The number of optical components can be halved, and further miniaturization, cost reduction, and high reliability can be achieved. Further, according to the present invention,
Monitoring of failure or deterioration of the optical amplifier can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の線形光中継器の構成を説明するための図
である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a conventional linear optical repeater.

【図2】従来の線形光中継器の光スペクトルモニターの
光学系を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical system of an optical spectrum monitor of a conventional linear optical repeater.

【図3】従来の平均パワー一定制御型線形光中継器の構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional linear optical repeater of a constant average power control type.

【図4】本発明の監視機能付き線形光中継器の基本構成
の概念を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the concept of the basic configuration of a linear optical repeater with a monitoring function according to the present invention.

【図5】本発明のチャネル数監視機能付き線形光中継器
の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a linear optical repeater with a channel number monitoring function of the present invention.

【図6】本発明の光SN比監視機能付き線形光中継器の
構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a linear optical repeater with an optical SN ratio monitoring function of the present invention.

【図7】信号光とASEとの関係を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between signal light and ASE.

【図8】アレイ導波路格子フィルタ通過後の信号光とA
SEとの関係を説明する図である。
FIG. 8 shows signal light and A after passing through an arrayed waveguide grating filter.
It is a figure explaining the relation with SE.

【図9】アレイ導波路格子フィルタ通過後の信号光とA
SEとの他の関係を説明する図である。
FIG. 9 shows signal light and A after passing through an arrayed waveguide grating filter.
It is a figure explaining other relations with SE.

【図10】アレイ導波路格子フィルタ通過後の信号光と
ASEとの更に他の関係を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating still another relationship between the signal light after passing through the arrayed waveguide grating filter and the ASE.

【図11】本発明の光SN比監視機能付き線形光中継器
の他の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the linear optical repeater with the optical SN ratio monitoring function of the present invention.

【図12】本発明の光部品を共有化した線形光中継器の
構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a linear optical repeater sharing optical components of the present invention.

【図13】本発明の光増幅器劣化故障判定機能付き線形
光中継器の構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a linear optical repeater with an optical amplifier deterioration failure determination function according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光増幅器 2 光分岐手段 3 光分波手段 4 光強度検出手段 5 信号処理手段 6 波長多重信号 7 光ファイバ 8 監視機能 9 利得制御機能 10 アレイ導波路格子フィルタ 11 入力導波路群 12 第1スラブ導波路 13 導波路アレイ 14 第2スラブ導波路 15 出力導波路群 21 受光素子 30 チャネル数検出回路 31 比較器 32 メモリー 33 計数器 41 演算処理部 42 減算器 43 対数演算器 44 メモリー 51 最大値選択回路 52 差動増幅器 53 基準値 61 光増幅器劣化又は故障判定装置 62 比較器 63 メモリー 71、73 レンズ 72 回折格子 74 平面鏡 75 PDアレイ 81 光分岐手段 82 受光素子 83 光スペクトルモニター 84 除算器 85 基準値 86 差動増幅器 REFERENCE SIGNS LIST 1 optical amplifier 2 optical branching means 3 optical demultiplexing means 4 light intensity detecting means 5 signal processing means 6 wavelength multiplexed signal 7 optical fiber 8 monitoring function 9 gain control function 10 arrayed waveguide grating filter 11 input waveguide group 12 first slab Waveguide 13 waveguide array 14 second slab waveguide 15 output waveguide group 21 light receiving element 30 channel number detecting circuit 31 comparator 32 memory 33 counter 41 arithmetic processing unit 42 subtractor 43 logarithmic arithmetic unit 44 memory 51 maximum value selection Circuit 52 Differential amplifier 53 Reference value 61 Optical amplifier deterioration or failure determination device 62 Comparator 63 Memory 71, 73 Lens 72 Diffraction grating 74 Planar mirror 75 PD array 81 Optical branching means 82 Light receiving element 83 Optical spectrum monitor 84 Divider 85 Reference value 86 differential amplifier

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長分割多重されて1本の光ファイバ中
を伝搬する複数の光信号の増幅を行う線形光中継器であ
って、 前記複数の波長分割多重された光信号の一括増幅を行う
光増幅器、 該光増幅器の後段に配置され、前記複数の増幅された光
信号の一部を取出す光分岐手段、 該光分岐手段で取出された前記複数の波長分割多重され
た光信号を波長の異なる光信号毎に分波する光分波手
段、 該光分波手段の後段に配置され、各波長毎に分波された
光信号のパワーを個別に検出して出力する光強度検出手
段、及び該光強度検出手段によって得られる検出値を用
いて信号処理を行う信号処理手段を具え、 前記光分波手段がアレイ導波路格子フィルタで構成され
ることを特徴とする線形光中継器。
1. A linear optical repeater for amplifying a plurality of optical signals which are wavelength division multiplexed and propagate in one optical fiber, and amplifies the plurality of wavelength division multiplexed optical signals collectively. An optical amplifier, an optical branching unit disposed downstream of the optical amplifier, for extracting a part of the plurality of amplified optical signals, and converting the plurality of wavelength-division-multiplexed optical signals extracted by the optical branching unit into wavelengths. Optical demultiplexing means for demultiplexing for each different optical signal, light intensity detecting means disposed at a subsequent stage of the optical demultiplexing means, for individually detecting and outputting the power of the optical signal demultiplexed for each wavelength, and A linear optical repeater comprising signal processing means for performing signal processing using a detection value obtained by the light intensity detection means, wherein the light demultiplexing means is constituted by an arrayed waveguide grating filter.
【請求項2】 前記信号処理手段が、 基準値を記憶するメモリー、該メモリーに記憶された基
準値と前記光強度検出手段によって得られる検出値との
間の大小を判定する比較器、及び、前記検出値が基準値
を超える個数を数える計数器を具えることを特徴とする
請求項1に記載の線形光中継器。
2. A signal processing means comprising: a memory for storing a reference value; a comparator for determining a magnitude between the reference value stored in the memory and a detection value obtained by the light intensity detection means; The linear optical repeater according to claim 1, further comprising a counter that counts the number of the detected values exceeding a reference value.
【請求項3】 前記アレイ導波路格子フィルタの信号光
が出力されない出力ポートの後段にノイズパワー測定用
光強度検出手段が配置され、前記信号処理手段が、該ノ
イズパワー測定用光強度検出手段によって得られる検出
値から各信号波長でのノイズパワーを算出する演算処理
部、該演算処理部によって得られる算出値と前記光強度
検出手段によって得られる各信号波長での光信号パワー
の検出値との差分を算出する減算器、及び、該減算器に
よって得られる値と前記演算処理部によって得られる算
出値との対数演算を行う対数演算器を具えることを特徴
とする請求項1に記載の線形光中継器。
3. A noise power measuring light intensity detecting means is disposed at a stage subsequent to an output port of the arrayed waveguide grating filter from which signal light is not output, and the signal processing means is controlled by the noise power measuring light intensity detecting means. An arithmetic processing unit for calculating the noise power at each signal wavelength from the obtained detection value, and a calculation value obtained by the arithmetic processing unit and a detection value of the optical signal power at each signal wavelength obtained by the light intensity detection unit. 2. The linear device according to claim 1, further comprising a subtractor for calculating a difference, and a logarithmic operation unit for performing a logarithmic operation on a value obtained by the subtractor and a calculation value obtained by the arithmetic processing unit. Optical repeater.
【請求項4】 前記信号処理手段が、各波長でのノイズ
パワーに対応する値を記憶するメモリー、該メモリーか
ら読出される値と前記光強度検出手段によって得られる
各信号波長での光信号パワーの検出値との差分を算出す
る減算器、及び、該減算器によって得られる値と前記メ
モリーから読出される値との対数演算を行う対数演算器
を具えることを特徴とする請求項1に記載の線形光中継
器。
4. A memory in which the signal processing means stores a value corresponding to noise power at each wavelength, a value read from the memory, and an optical signal power at each signal wavelength obtained by the light intensity detecting means. 2. A subtractor for calculating a difference between the detected value and a logarithmic calculator for performing a logarithmic operation on a value obtained by the subtractor and a value read from the memory. A linear optical repeater as described.
【請求項5】 前記信号処理手段が、光信号を監視する
監視機能部、前記光強度検出手段によって得られる検出
値から最大の値のみを選択する最大値選択部、及び、選
択された最大値が所定のレベルになるように前記光増幅
器の利得を制御する帰還制御部を具えることを特徴とす
る請求項1に記載の線形光中継器。
5. A monitoring function unit for monitoring an optical signal, a signal processing unit, a maximum value selection unit for selecting only a maximum value from detection values obtained by the light intensity detection unit, and a selected maximum value. 2. The linear optical repeater according to claim 1, further comprising a feedback control unit that controls a gain of the optical amplifier so that a predetermined level is obtained.
【請求項6】 前記信号処理手段が、光信号を監視する
監視機能部、前記光強度検出手段によって得られる検出
値から最大の値のみを選択する最大値選択部、選択され
た最大値が所定のレベルになるように前記光増幅器の利
得を制御する帰還制御部、及び、選択された最大値が基
準以上か否かを判定する判定処理部を具えることを特徴
とする請求項1に記載の線形光中継器。
6. A monitoring function unit for monitoring an optical signal, a maximum value selection unit for selecting only a maximum value from detection values obtained by the light intensity detection unit, and a selected maximum value being a predetermined value. 2. A feedback control unit for controlling the gain of the optical amplifier so that the level of the optical amplifier is equal to a predetermined level, and a determination processing unit for determining whether the selected maximum value is equal to or more than a reference. Linear optical repeater.
【請求項7】 前記アレイ導波路格子フィルタ及び前記
光強度検出手段が同一基板上に集積された構成を具備す
ることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記
載の線形光中継器。
7. The linear optical repeater according to claim 1, wherein said arrayed waveguide grating filter and said light intensity detecting means are integrated on the same substrate. vessel.
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