JPH11344732A - 制御信号重畳装置 - Google Patents
制御信号重畳装置Info
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Abstract
ステムで、変調周波数帯域を広くとれるようにする。 【解決手段】 光源駆動回路14は、1.4μm帯のレ
ーザ・ダイオード12のレーザ発振閾値より高いバイア
ス電流に制御信号(又はその振幅を調整した信号)を重
畳した電流を、駆動電流としてレーザ・ダイオード12
に印加する。ダイオード12から出力される励起光は、
WDMカップラ16で1.5μm帯の信号光と合波さ
れ、光ファイバ10に入力する。光ファイバ10は例え
ば、石英ファイバからなる。光ファイバ10は、1.4
μm帯励起光により励起されて、1.5μm帯の信号光
をラマン増幅する。光フィルタ18は、光フィバ10の
出力光のうち、1.5μm帯光成分を透過し、1.4μ
m帯光成分を終端する。
Description
に関し、より具体的には、光伝送システムで制御信号を
信号光に重畳、即ち多重する装置に関する。
増幅中継したり、分岐したりする光伝送システムでは、
そのための光中継器又は分岐ユニットを遠隔制御する必
要がある。また、光ネットワークでは、信号光とは別に
ネットワーク管理情報を伝送する必要がある。
ルス又はソリトン波で信号を伝送する信号光を更に、比
較的低い周波数の制御信号で強度変動し、光ファイバ伝
送路を伝搬させる構成が提案されている。
として従来、エルビウム・ドープ光ファイバからなる光
増幅器の構成を流用し、そのポンプ光を制御信号で強度
変調するようにしたものが知られている。即ち、エルビ
ウム・ドープ光ファイバの利得を制御信号に応じて変動
させることで、信号光の強度レベルを制御信号に応じて
変動させる。
ドープ光ファイバはその利得変動がせいぜい100kH
z程度までしか追従しない。これでは、制御信号を重畳
するには不十分である。
よりポンプ光が無くなったり、その強度が大幅に小さく
なると、エルビウム・ドープ光ファイバが損失媒体とな
り、信号光を大幅に減衰させてしまう。
号光に制御信号を重畳する制御信号重畳装置を提示する
ことを目的とする。
号重畳装置を提示することを目的とする。
を実質的に無損失で透過できる制御信号重畳装置を提示
することを目的とする。
どの悪影響を与えない制御信号重畳装置を提示すること
を目的とする。
畳装置は、制御信号に応じた強度変動を具備する励起光
源と、当該励起光源の発生する励起光により励起され
て、信号光をラマン増幅するラマン増幅媒体と、当該励
起光源から出力される励起光と当該信号光とを合波し、
当該ラマン増幅媒体に供給する合波手段と、当該ラマン
増幅媒体の出力光から、信号光成分を抽出すると共に、
当該励起光成分を終端する光フィルタ手段とからなるこ
とを特徴とする。
信号に使用される数10MHzまでの周波数にも容易に
追従して変動できるので、高速の制御信号を伝送でき
る。ラマン増幅を利用することにより、変調周波数帯域
が広くなり、信号波長帯域も広くとれる。また、偏光依
存性も少ない。
る信号光の波長1.5μm帯に対して、励起光は1.4
μm帯でよく、実績のあるレーザ素子を使用でき、安価
に調達できるので、利用しやすい。より具体的には、信
号光が1.55μm帯であり、励起光が1.44乃至
1.49μmの範囲に入る。
源を駆動する光源駆動手段とからなり、当該駆動手段
が、当該制御信号に応じて振幅の変化する駆動電流を当
該レーザ光源に印加する。これにより、信号光に重畳し
たい制御信号に応じて強度変動する励起光を簡単に作成
できる。
きに当該信号光に対して低損失の媒体からなることで、
仮に励起光源が故障しても、励起されないラマン増幅媒
体が信号光に対する悪影響がきわめて少ない。これによ
り、信頼性の高いシステムを実現できる。ラマン増幅媒
体は、例えば、石英光ファイバからなる。
光のうち、信号光成分を透過すると共に、当該励起光成
分を他方向に反射する選択的透過反射素子からなる。光
フィルタ手段はまた、ラマン増幅媒体の出力光から、信
号光成分と当該励起光成分を分離する分離手段と、当該
分離手段により分離された当該励起光成分を終端する光
終端手段とからなる。
れる信号光成分の変調度を検出する変調度検出手段と、
当該変調度検出手段により検出された変調度を目標変調
度と比較し、その誤差を示す信号を出力する比較手段と
を具備し、励起光源が、当該比較手段の出力に従って、
当該制御信号に応じた強度変動の振幅を調整する。これ
により、信号光の強度変調度を一定に維持でき、過変調
を防止できる。
信号のデータ値に応じて、検出された変調度、当該光フ
ィルタ手段から出力される信号光成分の変動成分の大き
さ、又は、比較手段における比較結果をサンプル・ホー
ルドするサンプル・ホールド手段を設ければよい。
細に説明する。
ック図を示す。本実施例では、エルビウム・ドープ光フ
ァイバのような能動的な光増幅媒体に代えて、非線形光
学効果によるラマン増幅を利用する。即ち、10は一定
以上の非線形効果を具備する光ファイバ、例えば、通常
の石英光ファイバ、又は、モードフィールド径を特に小
さくした光ファイバである。光ファイバ10には、1.
5μm帯の信号光が入射する。
であり、光ファイバ10でラマン増幅を生じさせるため
のポンプ光源として機能する。ラマン増幅は、励起光に
対して約100nm長波長側に最大利得を具備するの
で、励起光の波長は、1.5μm帯信号光に対して1.
4μm帯でよい。但し、長距離光ファイバ伝送システム
で使用される1.55μm帯で最大利得を得るには、励
起光の波長は1.45μmが望ましいが、1.48μm
であっても、十分に使用可能である。実際上、レーザ・
ダイオード12の発振波長は、1.44μm乃至1.4
9μmでよく、1.48μmタイレーザ・ダイオード
は、既に多くの実績があり、比較的安価に入手できる。
ザ発振させる光源駆動回路であり、光源駆動回路14か
らレーザ・ダイオード12に印加される駆動電流は、伝
送したい制御信号により変調されている。例えば、光源
駆動回路14は、レーザ・ダイオード12のレーザ発振
閾値より高いバイアス電流に、入力する制御信号(又は
その振幅を調整した信号)を重畳した電流を、駆動電流
としてレーザ・ダイオード12に印加する。
フト・キーイングにより変調した位相変調信号又は周波
数シフト・キーイングにより変調した周波数変調信号で
ある。
起光は、波長分割多重光カップラ16により、光ファイ
バ10に導入される。ラマン増幅によって制御信号を
1.5μm帯信号光に重畳するには、増幅しようとする
1.5μm帯信号光と励起光とを同方向に進行させる必
要がある。そのために、WDMカップラ16は、光ファ
イバ10の、信号光の入力側に配置される。
1.5μm帯信号光を透過する光フィルタ18が配置さ
れている。光ファイバ10を透過した1.4μm帯励起
光が光ファイバ10に戻ると、ラマン増幅利得が不安定
となり、1.5μm帯信号光に重畳された制御信号成分
の強度が低下したり、あるいは変動する現象が生じうる
ので、光フィルタ18は、1.4μm帯光成分を終端
(即ち、無透過及び無反射)する必要がある。例えば、
光フィルタ18を、図示したように、1.5μm帯光成
分を透過し、1.4μm帯光成分を光ファイバ10への
導波方向以外に反射するエタロンなどの干渉フィルタと
すればよい。
示す。図2(a)は光源駆動回路14に印加される制御
信号の波形を示す。図2(b)は、レーザ・ダイオード
12から出力される励起光の光強度を示す。光源駆動回
路14からレーザ・ダイオード12に印加される駆動電
流が、レーザ・ダイオード12を連続レーザ発振させる
閾値電流以上で、図2(a)に示す制御信号により振幅
変調されているので、レーザ・ダイオード12から出力
される励起光(図2(b))は、制御信号(図2
(a))の振幅変化に応じて、その光強度が変動する。
1.5μm帯信号光の強度変化を示す。実際には、非常
に高い周波数でのNRZパルス、RZパルス又はソリト
ン・パルスのパルス列からなるが、そのビット・レート
に比べれば、制御信号(図2(a))の変化は非常に緩
やかであるので、図2(c)では、あたかも信号光の強
度に変化が無いかのように図示してある。
示す励起光がWDMカップラ16により合波されて、光
ファイバ10に入力し、光ファイバ10を同方向に伝搬
する。その際に、光ファイバ10の非線形光学効果のラ
マン増幅が発生する。図3は、ラマン増幅の励起光強度
の変動に対する利得の変化を示す。光ファイバ10は図
2(b)に示す1.4μm励起光により励起されて、図
2(d)に示す1.5μm帯信号光を増幅する光増幅媒
体として作用する。このとき、光ファイバ10の利得
は、図2(b)に示す励起光の強度変化に応じて変動す
る。これにより、1.5μm帯信号光の強度が、励起光
(図2(b))の強度変動に応じて変動することにな
る。
ィルタ18)から出力される1.5μm帯信号光の強度
変化を示す。図2(d)で、実線は、1.4μm帯励起
光が存在する場合の、1.5μm帯信号光の強度変化を
示し、一点鎖線はラマン増幅による平均強度を示し、破
線は、1.4μm帯励起光が存在しない場合の、1.5
μm帯信号光の強度変化を示す。一点鎖線は、1.4μ
m帯励起光のみで制御信号が印加されていない場合の信
号光強度でもある。1.4μm帯励起光が存在しない場
合、1.5μm帯信号光は、光ファイバ10の固有の損
失により減衰するのみであり、その損失も時間により変
動することはない。破線より上の部分が、1.4μm帯
励起によるラマン増幅の寄与分である。
がラマン増幅利得に相当する。制御信号を1.5μm信
号光に重畳する場合、励起光強度の変調度を0%とすれ
ば、光ファイバ10から出力される1.5μm信号光の
強度は一点鎖線のレベルで一定になる。一方、励起光強
度の変調度を100%としても、光ファイバ10から出
力される信号光の最小強度は、励起光が無い場合の信号
光強度(破線)より小さくなることは無い。よって、励
起光パワーを調整してラマン増幅利得を制限すれば、
1.5μm信号光の強度変調度、即ち、重畳される制御
信号の振幅を制限できる。即ち、ラマン増幅利得を0.
5dBとすると、増幅率は1.122倍であり、制御信
号の半振幅値の最大値は0.122となり、1.5μm
信号光の最大強度変調度は約11%に制限される。ま
た、ラマン増幅利得を0.2dBとすると、最大強度変
調度は約4.5%に制限される。このようにラマン増幅
利得を制限することにより、1.5μm信号光における
制御信号成分が過変調状態になることを防止できる。
うな分波器構成も利用可能である。光ファイバ10の出
力側に近接して、1.4μm帯光成分のみを抽出する波
長分割多重カップラ22を配置する。波長分割多重カッ
プラ22は、光ファイバ10上を伝搬する光(1.5μ
m帯信号光と1.4μm帯励起光)から1.4μm帯光
成分のみを抽出する。抽出された1.4μm帯光成分は
光終端装置24により終端される。1.5μm帯信号光
はそのまま、光ファイバ10を伝搬して外部の光ファイ
バ伝送路に出力される。
変調度を一定に維持できる実施例の概略構成ブロック図
を示す。ラマン増幅後の1.5μm帯信号光の変調度を
測定し、その変調度が一定になるように1.4μm帯レ
ーザ・ダイオードの駆動電流の振幅を調整する。図1と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。
れる1.5μm帯信号光を2分割し、ほとんどをそのま
ま外部に出力すると共に、残りを受光素子32に入力す
る。受光素子32は、入力光を電気信号に変換する。
4と帯域通過フィルタ36に印加される。低域通過フィ
ルタ34は受光素子32の出力からDC成分を抽出して
演算回路40に印加する。帯域通過フィルタ36は、受
光素子32の出力から制御信号の周波数成分を抽出し、
検波回路38が帯域フィルタ36の出力を検波して、演
算回路40に印加する。これにより、演算回路40に
は、光フィルタ18から出力される1.5μm帯信号光
のDC成分とAC成分の各強度値が入力されることにな
る。
て、比較回路42に印加する。比較回路42は、演算回
路40から供給される変調度を目標変調度と比較し、そ
の誤差を示す信号を出力する。光源駆動回路44は、光
源駆動回路14と同様に、レーザ・ダイオード12のレ
ーザ発振閾値電流以上において、入力する制御信号を反
映して振幅の変化する駆動電流を生成してレーザ・ダイ
オード12に印加するが、更に、比較回路42からの誤
差信号に応じて駆動電流の変動振幅を調整する。
信号光の強度変調度を一定に維持できる。これにより、
1.5μm帯信号光における制御信号成分の変調度を安
定に保つことができる。
となるレーザ・ダイオード12の駆動電流を制御信号に
より変調したが、ラマン増幅の励起光の強度を制御信号
に応じて変調してもよいことは明かである。
号光に制御信号を重畳するので、仮に、ラマン増幅の励
起光源に故障が生じても、ラマン増幅媒体は信号光に対
して無損失又は低損失であり、信号光に対する悪影響が
きわめて少なく、信頼性が高い。
号に使用される数10MHzまでの周波数にも容易に追
従して変動できるので、高速の制御信号を伝送できる。
ラマン増幅を利用することにより、変調周波数帯域が広
くなり、信号波長帯域も広くとれる。また、偏光依存性
も少ない。
幅になっている周波数シフト・キーイング変調信号又は
位相シフト・キーイング変調信号である場合には、問題
無いが、例えば、振幅シフト・キーイング(ASK)変
調信号の場合には、制御信号が断続的になるので、図5
に示す構成のままでは、信号光の変調度を一定にできな
い。
時定数をASKのデータ変調速度より十分長くすればよ
い。この場合、制御信号が時間的に一定振幅である場合
に比べ、例えばマーク率が1/2の場合で検波回路38
の出力が半分の値(1のときと0のときの平均値)にな
るが、1の時の変調度を実測して、これが初期値になる
ように変調度設定値を調整すればよい。
6に示すように変更してもよい。図5と同じ構成要素に
は同じ符号を付してある。具体的には、演算回路40の
出力と比較回路42の入力との間に、サンプル・ホール
ド回路50を設け、送信しようとする制御データ(2値
信号)52が1のときに、演算回路40の出力をサンプ
リングし、制御データが0の間、ホールドするようにし
た。
タ52により搬送波56をASK変調し、制御信号(A
SK変調信号)を光源駆動回路44に印加する。制御デ
ータ52はまた、遅延回路58によりタイミング調整さ
れてパルス整形回路60に印加される。遅延回路58
は、光ファイバ10の伝搬遅延及び回路遅延などを補償
するために設けられており、演算回路40の変調度測定
結果と、サンプル・ホールド回路50のサンプル・ホー
ルドとの間のタイミングをとるのに使用される。パルス
整形回路60は、遅延回路58からの制御データ・パル
スを波形整形してサンプル・ホールド回路50のサンプ
ル・ホールドのためのトリガー・パルスを生成し、サン
プル・ホールド回路50の制御端子に印加する。サンプ
ル・ホールド回路50は、このトリガー・パルスに従っ
て上述のように動作する。パルス整形回路60は、制御
データ52のパルス立ち上がり及び立ち下がり時に、制
御ループ系の過渡的な応答を避けるためにサンプリング
・タイミングをずらす目的で設けられている。制御デー
タ52がNRZパルスの場合、パルス整形回路60は、
NRZパルスをRZパルスに変換する回路でもよい。
8と演算回路40の間に置いてもよい。更には、比較回
路42と光源駆動回路44の間に置いてもよい。
に、本発明によれば、非常に簡単な構成で信号光に制御
信号を重畳できる。しかも、そのための励起光源に故障
が生じても、信号光に対する悪影響が極めて小さい。変
調周波数帯域を広くとれ、信号波長帯域も広く、更に
は、偏光依存性が低い。また、信号光の強度変調度を簡
単な構成で制御でき、制御信号成分の変調度を安定に保
つことができる。ラマン増幅利得を制限することによっ
て過変調を容易に防止できる。
る。
性図である。
ブロック図である。
ある。
ある。
Claims (13)
- 【請求項1】 信号光に制御信号を重畳する制御信号重
畳装置であって、 当該制御信号に応じた強度変動を具備する励起光源と、 当該励起光源の発生する励起光により励起されて、信号
光をラマン増幅するラマン増幅媒体と、 当該励起光源から出力される励起光とラマン増幅前の当
該信号光とを合波し、当該ラマン増幅媒体に供給する合
波手段と、 当該ラマン増幅媒体の出力光から、信号光成分を抽出す
ると共に、当該励起光成分を終端する光フィルタ手段と
からなることを特徴とする制御信号重畳装置。 - 【請求項2】 当該信号光が1.5μm帯であり、当該
励起光が1.4μm帯である請求項1に記載の制御信号
重畳装置。 - 【請求項3】 当該信号光が1.55μm帯であり、当
該励起光が1.44乃至1.49μmの範囲に入る請求
項1に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項4】 当該励起光源が、レーザ光源と、当該レ
ーザ光源を駆動する光源駆動手段とからなり、当該駆動
手段が、当該制御信号に応じて振幅の変化する駆動電流
を当該レーザ光源に印加する請求項1に記載の制御信号
重畳装置。 - 【請求項5】 当該ラマン増幅媒体が、当該励起光が存
在しないときに当該信号光に対して低損失の媒体からな
る請求項1に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項6】 当該ラマン増幅媒体が、石英光ファイバ
からなる請求項5に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項7】 当該光フィルタ手段が、当該ラマン増幅
媒体の出力光のうち、信号光成分を透過すると共に、当
該励起光成分を他方向に反射する選択的透過反射素子か
らなる請求項1に記載の制御信号光重畳装置。 - 【請求項8】 当該光フィルタ手段が、当該ラマン増幅
媒体の出力光から、信号光成分と当該励起光成分を分離
する分離手段と、当該分離手段により分離された当該励
起光成分を終端する光終端手段とからなる請求項1に記
載の制御信号光重畳装置。 - 【請求項9】 更に、当該光フィルタ手段から出力され
る信号光成分の変調度を検出する変調度検出手段と、当
該変調度検出手段により検出された変調度を目標変調度
と比較し、その誤差を示す信号を出力する比較手段とを
具備し、当該励起光源が、当該比較手段の出力に従っ
て、当該制御信号に応じた強度変動の振幅を調整し、こ
れにより、当該光フィルタ手段から出力される信号光成
分の変調度を一定に維持する請求項1に記載の制御信号
重畳装置。 - 【請求項10】 当該制御信号が振幅変調信号であり、
当該変調度検出手段が、当該制御信号のデータ値に応じ
て所定信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホール
ド手段を具備する請求項9に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項11】 当該所定値が、検出された変調度であ
る請求項10に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項12】 当該所定値が、当該光フィルタ手段か
ら出力される信号光成分の変動成分の大きさである請求
項10に記載の制御信号重畳装置。 - 【請求項13】 当該制御信号が振幅変調信号であり、
当該比較手段が、当該制御信号のデータ値に応じて比較
結果をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド手段
を具備する請求項9に記載の制御信号重畳装置。
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