JPH1155182A - 光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステム - Google Patents
光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステムInfo
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- JPH1155182A JPH1155182A JP9211678A JP21167897A JPH1155182A JP H1155182 A JPH1155182 A JP H1155182A JP 9211678 A JP9211678 A JP 9211678A JP 21167897 A JP21167897 A JP 21167897A JP H1155182 A JPH1155182 A JP H1155182A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は波長分割多重（ＷＤＭ）に適した光
増幅のための方法及びシステムに関し、信号力の偏差及
び光ＳＮＲ（信号対雑音比）の偏差の両方に関して利得
等化を行うようにした方法及びシステムの提供を課題と
している。 【解決手段】 カスケード接続された複数の光増幅器３
２と、隣り合う２つの光増幅器３２の間に設けられ信号
対雑音比の偏差が小さくなるように信号光を利得等化す
るための第１の光フィルタ３６と、光増幅器３２の下流
側に設けられ、信号電力の偏差が小さくなるように信号
光を利得等化するための２の光フィルタ３８とから構成
する。
増幅のための方法及びシステムに関し、信号力の偏差及
び光ＳＮＲ（信号対雑音比）の偏差の両方に関して利得
等化を行うようにした方法及びシステムの提供を課題と
している。 【解決手段】 カスケード接続された複数の光増幅器３
２と、隣り合う２つの光増幅器３２の間に設けられ信号
対雑音比の偏差が小さくなるように信号光を利得等化す
るための第１の光フィルタ３６と、光増幅器３２の下流
側に設けられ、信号電力の偏差が小さくなるように信号
光を利得等化するための２の光フィルタ３８とから構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に波長が異
なる複数チャネルの光キャリアを含む波長分割多重信号
光を用いた光ファイバ通信に適した光増幅に関し、更に
詳しくは、そのような光増幅のための方法及び該方法を
実施するために使用するシステムに関する。
なる複数チャネルの光キャリアを含む波長分割多重信号
光を用いた光ファイバ通信に適した光増幅に関し、更に
詳しくは、そのような光増幅のための方法及び該方法を
実施するために使用するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋ
ｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、
光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化され
ている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距
離の伝送を可能にするために、信号光を増幅するための
光増幅器の使用が提案され或いは実用化されている。
ｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、
光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化され
ている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距
離の伝送を可能にするために、信号光を増幅するための
光増幅器の使用が提案され或いは実用化されている。
【０００３】従来知られている光増幅器は、増幅される
べき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信
号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体
をポンピング（励起）する手段とを備えている。例え
ば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、
光増幅媒体としてのエルビウムドープファイバ（ＥＤ
Ｆ）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦ
に供給するためのポンプ光源とを備えている。０．９８
μｍ帯或いは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を
用いることによって、波長１．５５μｍ帯を含む利得帯
域が得られる。また、半導体チップを光増幅媒体として
用いる光増幅器も知られている。この場合、半導体チッ
プに電流を注入することによってポンピングが行われ
る。
べき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信
号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体
をポンピング（励起）する手段とを備えている。例え
ば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、
光増幅媒体としてのエルビウムドープファイバ（ＥＤ
Ｆ）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦ
に供給するためのポンプ光源とを備えている。０．９８
μｍ帯或いは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を
用いることによって、波長１．５５μｍ帯を含む利得帯
域が得られる。また、半導体チップを光増幅媒体として
用いる光増幅器も知られている。この場合、半導体チッ
プに電流を注入することによってポンピングが行われ
る。
【０００４】一方、光ファイバによる伝送容量を増大さ
せるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）があ
る。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波
長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリ
アを独立に変調することによって得られた複数の光信号
が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果
得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出され
る。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレ
クサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づ
いて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用す
ることによって、当該多重数に応じて一本の光ファイバ
における伝送容量を増大させることができる。
せるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）があ
る。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波
長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリ
アを独立に変調することによって得られた複数の光信号
が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果
得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出され
る。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレ
クサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づ
いて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用す
ることによって、当該多重数に応じて一本の光ファイバ
における伝送容量を増大させることができる。
【０００５】ＷＤＭが適用されるシステムに光増幅器を
組み入れる場合、利得傾斜（ゲインチルト）或いは利得
偏差で代表される利得の波長依存性によって伝送距離が
制限される。例えば、ＥＤＦＡにおいては、波長１．５
５μｍの近傍で利得傾斜が生じ、この利得傾斜はＥＤＦ
Ａへの信号光のトータル入力パワー及びポンプ光のパワ
ーに従って変化することが知られている。
組み入れる場合、利得傾斜（ゲインチルト）或いは利得
偏差で代表される利得の波長依存性によって伝送距離が
制限される。例えば、ＥＤＦＡにおいては、波長１．５
５μｍの近傍で利得傾斜が生じ、この利得傾斜はＥＤＦ
Ａへの信号光のトータル入力パワー及びポンプ光のパワ
ーに従って変化することが知られている。
【０００６】光増幅器の利得の波長依存性に対する対策
として、利得等化法が知られている。これを図１乃至図
３により説明する。図１は、ＷＤＭが適用される従来の
光通信システムの例を示すブロック図である。複数の光
送信機（ＯＳ）２（＃１，…，＃Ｎ）から出力された波
長が異なる光信号は、光マルチプレクサ４において波長
分割多重される。波長分割多重の結果得られたＷＤＭ信
号光は光伝送路６に送出される。
として、利得等化法が知られている。これを図１乃至図
３により説明する。図１は、ＷＤＭが適用される従来の
光通信システムの例を示すブロック図である。複数の光
送信機（ＯＳ）２（＃１，…，＃Ｎ）から出力された波
長が異なる光信号は、光マルチプレクサ４において波長
分割多重される。波長分割多重の結果得られたＷＤＭ信
号光は光伝送路６に送出される。
【０００７】光伝送路６は、光ファイバ伝送路７の途中
に損失補償用の複数の光増幅器８と１つ以上の利得等化
器１０を設けて構成されている。各利得等化器１０は光
フィルタによって提供され得る。
に損失補償用の複数の光増幅器８と１つ以上の利得等化
器１０を設けて構成されている。各利得等化器１０は光
フィルタによって提供され得る。
【０００８】光伝送路６により送られてきたＷＤＭ信号
光は、光デマルチプレクサ１２によって波長に従って個
々の光信号に分離され、光受信機（ＯＲ）１４（＃１
…，＃Ｎ）に供給される。
光は、光デマルチプレクサ１２によって波長に従って個
々の光信号に分離され、光受信機（ＯＲ）１４（＃１
…，＃Ｎ）に供給される。
【０００９】図２を参照すると、図１のシステムにおい
て光マルチプレクサ４から光伝送路６に送出されるＷＤ
Ｍ信号光のスペクトルの例が示されている。縦軸は光パ
ワー、横軸は波長を表している。ここでは、光送信機２
（＃１，…，＃Ｎ）はそれぞれ波長（λ1 ，…，λn ）
の光信号を出力するものとしている。プリエンファシス
を考慮しなければ、一般的には、各チャネルの光信号の
光パワーは等しい。この例では、ＷＤＭ信号光の帯域
は、符号１６で示されるように、λ1 〜λn の波長範囲
によって定義される。
て光マルチプレクサ４から光伝送路６に送出されるＷＤ
Ｍ信号光のスペクトルの例が示されている。縦軸は光パ
ワー、横軸は波長を表している。ここでは、光送信機２
（＃１，…，＃Ｎ）はそれぞれ波長（λ1 ，…，λn ）
の光信号を出力するものとしている。プリエンファシス
を考慮しなければ、一般的には、各チャネルの光信号の
光パワーは等しい。この例では、ＷＤＭ信号光の帯域
は、符号１６で示されるように、λ1 〜λn の波長範囲
によって定義される。
【００１０】図１のシステムにおいて、各光増幅器８が
ＷＤＭ信号光の帯域１６において利得の波長依存性を有
していると、その利得の波長依存性が光伝送路６の全長
に渡って累積し、信号電力或いは信号対雑音比（光ＳＮ
Ｒ）のチャネル間偏差が生じてしまう。
ＷＤＭ信号光の帯域１６において利得の波長依存性を有
していると、その利得の波長依存性が光伝送路６の全長
に渡って累積し、信号電力或いは信号対雑音比（光ＳＮ
Ｒ）のチャネル間偏差が生じてしまう。
【００１１】利得等化法では、各利得等化器１０の特性
を、累積した光増幅器８の利得の波長依存性が相殺され
るように設定する。これを図３により具体的に説明す
る。図３において、符号１８で示される破線は、累積し
た光増幅器８の利得の波長依存性であり、符号２０で示
される実線は、利得等化器１０における損失の波長依存
性を示している。図示された例では、ＷＤＭ信号光の帯
域１６において、利得の波長依存性が損失の波長依存性
によって相殺されており、これにより光伝送路６の全体
における利得等化がなされている。
を、累積した光増幅器８の利得の波長依存性が相殺され
るように設定する。これを図３により具体的に説明す
る。図３において、符号１８で示される破線は、累積し
た光増幅器８の利得の波長依存性であり、符号２０で示
される実線は、利得等化器１０における損失の波長依存
性を示している。図示された例では、ＷＤＭ信号光の帯
域１６において、利得の波長依存性が損失の波長依存性
によって相殺されており、これにより光伝送路６の全体
における利得等化がなされている。
【００１２】各光増幅器８としてＥＤＦＡが用いられる
場合、その利得の波長依存性は、一般的には、波長軸に
対して非対称形である。これに対して、各利得等化器１
０の構成要素（エレメント）として用いられ得る１つの
光フィルタの損失の波長依存性は対称形である。従っ
て、各利得等化器１０が１つの光フィルタだけを含む場
合には、累積した光増幅器８の非対称な利得の波長依存
性を補償することは不可能である。光フィルタとして
は、誘電体多層膜フィルタ、エタロンフィルタ及びマッ
ハツェンダフィルタ等が知られており、これらは精度よ
く作製することができ且つ信頼性が保証されている。
場合、その利得の波長依存性は、一般的には、波長軸に
対して非対称形である。これに対して、各利得等化器１
０の構成要素（エレメント）として用いられ得る１つの
光フィルタの損失の波長依存性は対称形である。従っ
て、各利得等化器１０が１つの光フィルタだけを含む場
合には、累積した光増幅器８の非対称な利得の波長依存
性を補償することは不可能である。光フィルタとして
は、誘電体多層膜フィルタ、エタロンフィルタ及びマッ
ハツェンダフィルタ等が知られており、これらは精度よ
く作製することができ且つ信頼性が保証されている。
【００１３】尚、関連する従来技術として、光増幅器の
非対称な利得の波長依存性を補償するために、損失の波
長依存性が異なる２つ以上の光フィルタを組み合わせて
利得等化器を構成することが提案されている。これによ
り、与えられたＷＤＭ信号光の帯域において利得の波長
依存性が高精度に損失の波長依存性によって相殺され
る。
非対称な利得の波長依存性を補償するために、損失の波
長依存性が異なる２つ以上の光フィルタを組み合わせて
利得等化器を構成することが提案されている。これによ
り、与えられたＷＤＭ信号光の帯域において利得の波長
依存性が高精度に損失の波長依存性によって相殺され
る。
【００１４】利得等化法の付加的な詳細については、下
記の文献〔１〕を、また、複数光フィルタの組み合わせ
については文献〔２〕、〔３〕及び〔４〕を参照された
い。 〔１〕 N. S. Bergano et al., “Wavelength divisio
n multiplexing in long-haul transmission system
s”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.14,NO.6,
JUNE 1996, pp1229-1308 〔２〕 K. Oda et al., “128channel,480km FSK-DD
transmission experiment using 0.98μｍ pumped erbi
umdoped fibre amplifiers and a tunable gainequalis
er ”, ELECTRONICS LETTERS, 9th June 1994, Vol.30,
No.12, pp982-983 〔３〕 T. Naito et al.,“85-Gb/s WDM transmission
experiment over 7931km using gain equalization to
compensate for asymmetry in EDFA gain characteris
tics ”, First Optoelectronics and Communications
Conference(OECC'96) Technical Digest, July 1996, P
D1-2 〔４〕 T. Oguma et al., “Optical gain equalizer
for optical fiber amplifier”, 1996年電子情報通信
学会通信ソサイエティ大会、B-1093(pp578)
記の文献〔１〕を、また、複数光フィルタの組み合わせ
については文献〔２〕、〔３〕及び〔４〕を参照された
い。 〔１〕 N. S. Bergano et al., “Wavelength divisio
n multiplexing in long-haul transmission system
s”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.14,NO.6,
JUNE 1996, pp1229-1308 〔２〕 K. Oda et al., “128channel,480km FSK-DD
transmission experiment using 0.98μｍ pumped erbi
umdoped fibre amplifiers and a tunable gainequalis
er ”, ELECTRONICS LETTERS, 9th June 1994, Vol.30,
No.12, pp982-983 〔３〕 T. Naito et al.,“85-Gb/s WDM transmission
experiment over 7931km using gain equalization to
compensate for asymmetry in EDFA gain characteris
tics ”, First Optoelectronics and Communications
Conference(OECC'96) Technical Digest, July 1996, P
D1-2 〔４〕 T. Oguma et al., “Optical gain equalizer
for optical fiber amplifier”, 1996年電子情報通信
学会通信ソサイエティ大会、B-1093(pp578)
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図４の（Ａ）及び
（Ｂ）を参照すると、従来の利得等化法を適用したシス
テムにおける伝送後の光スペクトルの例が示されてい
る。いずれの例においても、比較的なだらかな雑音スペ
クトルに複数の急峻な信号スペクトルが重畳されてい
る。
（Ｂ）を参照すると、従来の利得等化法を適用したシス
テムにおける伝送後の光スペクトルの例が示されてい
る。いずれの例においても、比較的なだらかな雑音スペ
クトルに複数の急峻な信号スペクトルが重畳されてい
る。
【００１６】図４の（Ａ）に示される例では、利得等化
を行うことによって、信号電力の偏差が抑圧されてい
る。即ち、信号スペクトルの光パワーピーク値が一致す
るように利得等化が行われている。この場合、雑音スペ
クトルを基準とした信号スペクトルの長さで与えられる
信号対雑音比、即ち光ＳＮＲはチャネル毎に異なる値に
なり、光ＳＮＲには偏差が残る。例えば、陸上向けのシ
ステムでは、光ＳＮＲの偏差を許容して、信号電力偏差
がなくなるように利得の等化が行われる。
を行うことによって、信号電力の偏差が抑圧されてい
る。即ち、信号スペクトルの光パワーピーク値が一致す
るように利得等化が行われている。この場合、雑音スペ
クトルを基準とした信号スペクトルの長さで与えられる
信号対雑音比、即ち光ＳＮＲはチャネル毎に異なる値に
なり、光ＳＮＲには偏差が残る。例えば、陸上向けのシ
ステムでは、光ＳＮＲの偏差を許容して、信号電力偏差
がなくなるように利得の等化が行われる。
【００１７】これとは逆に、図４の（Ｂ）に示されるよ
うに、信号電力の偏差を許容して光ＳＮＲの偏差が抑圧
されるように利得等化を行うことも可能である。いずれ
にしても、従来の利得等化法では、信号電力及び光ＳＮ
Ｒのいずれか一方にのみ着目し、それについて利得等化
が行われていた。
うに、信号電力の偏差を許容して光ＳＮＲの偏差が抑圧
されるように利得等化を行うことも可能である。いずれ
にしても、従来の利得等化法では、信号電力及び光ＳＮ
Ｒのいずれか一方にのみ着目し、それについて利得等化
が行われていた。
【００１８】そのため、従来の利得等化法では、信号電
力及び光ＳＮＲのいずれか他方に偏差が残り、問題が生
じることがあった。例えば、図４の（Ｂ）に示されるよ
うに、光ＳＮＲの偏差に関して利得等化を行う場合に
は、信号電力に偏差が残るため、受信端局において信号
レベルダイヤグラムが異なることがシステム構築上問題
となる。また、図４の（Ａ）に示されるように、信号電
力の偏差に関して利得等化を行う場合には、光ＳＮＲに
偏差が残るため、チャネル間で伝送品質がバラツクとい
う問題が生じる。
力及び光ＳＮＲのいずれか他方に偏差が残り、問題が生
じることがあった。例えば、図４の（Ｂ）に示されるよ
うに、光ＳＮＲの偏差に関して利得等化を行う場合に
は、信号電力に偏差が残るため、受信端局において信号
レベルダイヤグラムが異なることがシステム構築上問題
となる。また、図４の（Ａ）に示されるように、信号電
力の偏差に関して利得等化を行う場合には、光ＳＮＲに
偏差が残るため、チャネル間で伝送品質がバラツクとい
う問題が生じる。
【００１９】よって、本発明の目的は、信号電力の偏差
及び光ＳＮＲの両方に関して利得等化を行うようにした
光増幅のための方法を提供することにある。本発明の他
の目的は、そのような方法を実施するために使用される
システムを提供することにある。
及び光ＳＮＲの両方に関して利得等化を行うようにした
光増幅のための方法を提供することにある。本発明の他
の目的は、そのような方法を実施するために使用される
システムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、（ａ）信号光を増幅して増幅信号光を得るステッ
プと、（ｂ）該増幅信号光の信号対雑音比の波長に関す
る偏差が小さくなるように該増幅信号光を利得等化して
第１の等化信号光を得るステップと、（ｃ）該第１の等
化信号光を増幅して増幅等化信号光を得るステップと、
（ｄ）該増幅等化信号光の信号電力の波長に関する偏差
が小さくなるように該増幅等化信号光を利得等化して第
２の等化信号光を得るステップとを備えた方法方法が提
供される。
ると、（ａ）信号光を増幅して増幅信号光を得るステッ
プと、（ｂ）該増幅信号光の信号対雑音比の波長に関す
る偏差が小さくなるように該増幅信号光を利得等化して
第１の等化信号光を得るステップと、（ｃ）該第１の等
化信号光を増幅して増幅等化信号光を得るステップと、
（ｄ）該増幅等化信号光の信号電力の波長に関する偏差
が小さくなるように該増幅等化信号光を利得等化して第
２の等化信号光を得るステップとを備えた方法方法が提
供される。
【００２１】この方法は、光増幅を複数回行う場合に、
その途中で信号対雑音比の波長に関する偏差が小さくな
るように利得等化し、且つ、最後に信号電力の波長に関
する偏差が小さくなるように利得等化を行うようにして
いる点で特徴付けられる。即ち、利得等化が少なくとも
２回行われるのである。この方法によると、後で詳細に
説明する原理に従って、信号電力の偏差及び信号対雑音
比の偏差の両方に関して容易に利得等化を行うことがで
きるようになる。
その途中で信号対雑音比の波長に関する偏差が小さくな
るように利得等化し、且つ、最後に信号電力の波長に関
する偏差が小さくなるように利得等化を行うようにして
いる点で特徴付けられる。即ち、利得等化が少なくとも
２回行われるのである。この方法によると、後で詳細に
説明する原理に従って、信号電力の偏差及び信号対雑音
比の偏差の両方に関して容易に利得等化を行うことがで
きるようになる。
【００２２】本発明の第２の側面によると、本発明によ
る方法を実施するためのシステムが提供される。このシ
ステムは、信号光を増幅するカスケード接続された複数
の光増幅器を備えている。複数の光増幅器のうちの隣り
合う２つの光増幅器の間には、第１の光フィルタが設け
られる。第１の光フィルタは、信号光の信号対雑音比の
波長に関する偏差が小さくなるように信号光を利得等化
する。複数の光増幅器の下流側には、第２の光フィルタ
が設けられる。第２の光フィルタは、信号光の信号電力
の波長に関する偏差が小さくなるように信号光を利得等
化する。
る方法を実施するためのシステムが提供される。このシ
ステムは、信号光を増幅するカスケード接続された複数
の光増幅器を備えている。複数の光増幅器のうちの隣り
合う２つの光増幅器の間には、第１の光フィルタが設け
られる。第１の光フィルタは、信号光の信号対雑音比の
波長に関する偏差が小さくなるように信号光を利得等化
する。複数の光増幅器の下流側には、第２の光フィルタ
が設けられる。第２の光フィルタは、信号光の信号電力
の波長に関する偏差が小さくなるように信号光を利得等
化する。
【００２３】本発明の第３の側面によると、複数の区間
からなる光ファイバスパンと、光ファイバスパンの一端
にて信号光を光ファイバスパンへ供給するための第１の
端局と、光ファイバスパンの他端にて光ファイバスパン
からの信号光を受けるための第２の端局とを備えたシス
テムが提供される。複数の区間の各々は、本発明の第２
の側面によるシステムを備えている。
からなる光ファイバスパンと、光ファイバスパンの一端
にて信号光を光ファイバスパンへ供給するための第１の
端局と、光ファイバスパンの他端にて光ファイバスパン
からの信号光を受けるための第２の端局とを備えたシス
テムが提供される。複数の区間の各々は、本発明の第２
の側面によるシステムを備えている。
【００２４】本発明の第４の側面によると、光分岐／挿
入装置により接続された複数の光ファイバスパンを備え
たシステムが提供される。各光ファイバスパンは少なく
とも１つの区間からなる。この少なくとも１つの区間の
各々は、本発明の第２の側面によるシステムを備えてい
る。
入装置により接続された複数の光ファイバスパンを備え
たシステムが提供される。各光ファイバスパンは少なく
とも１つの区間からなる。この少なくとも１つの区間の
各々は、本発明の第２の側面によるシステムを備えてい
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施の形
態を詳細に説明する。図５は本発明による光通信システ
ムの第１実施形態を示すブロック図である。このシステ
ムは、送信用の第１の端局２２と、受信用の第２の端局
２４と、端局２２及び２４間に敷設される光ファイバス
パン２６とを備えている。
態を詳細に説明する。図５は本発明による光通信システ
ムの第１実施形態を示すブロック図である。このシステ
ムは、送信用の第１の端局２２と、受信用の第２の端局
２４と、端局２２及び２４間に敷設される光ファイバス
パン２６とを備えている。
【００２６】光ファイバスパン２６はカスケード接続さ
れた複数の区間２８からなる。第１の端局２２は、異な
る波長の光信号を出力する複数の光送信機２（＃１，
…，＃Ｎ）と、これらの光信号を波長分割多重してＷＤ
Ｍ信号光を得るための光マルチプレクサ４とを備えてい
る。ＷＤＭ信号光は光ファイバスパン２６へ供給され
る。
れた複数の区間２８からなる。第１の端局２２は、異な
る波長の光信号を出力する複数の光送信機２（＃１，
…，＃Ｎ）と、これらの光信号を波長分割多重してＷＤ
Ｍ信号光を得るための光マルチプレクサ４とを備えてい
る。ＷＤＭ信号光は光ファイバスパン２６へ供給され
る。
【００２７】第２の端局２４は、光ファイバスパン２６
からのＷＤＭ信号光を波長に従って分離して個々のチャ
ネルの光信号を得るための光デマルチプレクサ１２と、
これらの光信号を受けるための複数の光受信機１４（＃
１，…，＃Ｎ）とを備えている。
からのＷＤＭ信号光を波長に従って分離して個々のチャ
ネルの光信号を得るための光デマルチプレクサ１２と、
これらの光信号を受けるための複数の光受信機１４（＃
１，…，＃Ｎ）とを備えている。
【００２８】図６は、各区間２８の第１実施形態を示す
ブロック図である。各区間２８は、カスケード接続され
た複数のサブ区間３０（＃１，…，＃ｎ）からなる。サ
ブ区間３０（＃１，…，＃ｎ）の各々は、光増幅器３２
と、その下流側に設けられる光ファイバ伝送路３４から
なる。
ブロック図である。各区間２８は、カスケード接続され
た複数のサブ区間３０（＃１，…，＃ｎ）からなる。サ
ブ区間３０（＃１，…，＃ｎ）の各々は、光増幅器３２
と、その下流側に設けられる光ファイバ伝送路３４から
なる。
【００２９】この実施形態では、サブ区間３０（＃ｋ）
の光ファイバ伝送路３４の途中に第１の光フィルタ３６
が設けられている。サブ区間の数がｎであるときに、ｋ
は１≦ｋ＜ｎを満たす。即ち、第１の光フィルタ３６は
最下流側のサブ区間３０（＃ｎ）以外のサブ区間に設け
られる。
の光ファイバ伝送路３４の途中に第１の光フィルタ３６
が設けられている。サブ区間の数がｎであるときに、ｋ
は１≦ｋ＜ｎを満たす。即ち、第１の光フィルタ３６は
最下流側のサブ区間３０（＃ｎ）以外のサブ区間に設け
られる。
【００３０】最下流側のサブ区間３０（＃ｎ）の光ファ
イバ伝送路３４の途中には第２の光フィルタ３８が設け
られる。第１の光フィルタ３６は、ＷＤＭ信号光におけ
る光ＳＮＲのチャネル間偏差が小さくなるようにＷＤＭ
信号光を利得等化する。
イバ伝送路３４の途中には第２の光フィルタ３８が設け
られる。第１の光フィルタ３６は、ＷＤＭ信号光におけ
る光ＳＮＲのチャネル間偏差が小さくなるようにＷＤＭ
信号光を利得等化する。
【００３１】第２の光フィルタ３８は、ＷＤＭ信号光に
おける信号電力のチャネル間偏差が小さくなるようにＷ
ＤＭ信号光を利得等化する。ここでは、第１の光フィル
タ３６は１つだけ図示されているが、複数のサブ区間に
第１の光フィルタ３６をそれぞれ設けてもよい。
おける信号電力のチャネル間偏差が小さくなるようにＷ
ＤＭ信号光を利得等化する。ここでは、第１の光フィル
タ３６は１つだけ図示されているが、複数のサブ区間に
第１の光フィルタ３６をそれぞれ設けてもよい。
【００３２】図７は、図６の第１実施形態の技術的効果
を説明するための比較例を示すブロック図である。図６
及び図７を参照して、従来の方法では光ＳＮＲの偏差と
信号電力の偏差とを同時に利得等化することができない
理由と、この問題が本発明により解決可能であることを
説明する。
を説明するための比較例を示すブロック図である。図６
及び図７を参照して、従来の方法では光ＳＮＲの偏差と
信号電力の偏差とを同時に利得等化することができない
理由と、この問題が本発明により解決可能であることを
説明する。
【００３３】まず、図７に示されるように、サブ区間３
０（＃ｋ）の光ファイバ３４に利得等化器としての１台
の光フィルタＯＦが配置されている場合を想定する。ｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）チャネルに対する光増幅器利得Ｇ，ｉ及
び等化器の損失Γ，ｉを次の式で表現する。
０（＃ｋ）の光ファイバ３４に利得等化器としての１台
の光フィルタＯＦが配置されている場合を想定する。ｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）チャネルに対する光増幅器利得Ｇ，ｉ及
び等化器の損失Γ，ｉを次の式で表現する。
【００３４】 Ｇ，ｉ＝α，ｉＧｏ， Γ，ｉ＝β，ｉΓｏ ・・・（１） ここで、Ｇｏ及びΓｏは、それぞれ、光増幅器３２の平
均利得及びサブ区間の平均損失を表す。通常、損失及び
利得がバランスするようの設計されるため、ＧｏΓｏ＝
１である。α，ｉ及びβ，ｉは、それぞれ、ｉチャネル
における光増幅器３２の利得偏差及び光フィルタＯＦの
損失偏差を表す。
均利得及びサブ区間の平均損失を表す。通常、損失及び
利得がバランスするようの設計されるため、ＧｏΓｏ＝
１である。α，ｉ及びβ，ｉは、それぞれ、ｉチャネル
における光増幅器３２の利得偏差及び光フィルタＯＦの
損失偏差を表す。
【００３５】図示されるように、サブ区間の数がｎであ
り、ｋ番目のサブ区間３０（＃ｋ）に光フィルタＯＦを
配置し、パワーＰｉｎ，ｉの信号光を出力したとする
と、出力における信号光パワーＰｏｕｔ，ｉ及び雑音光
パワーＰａｓｅ，ｉは次に示すようになる。
り、ｋ番目のサブ区間３０（＃ｋ）に光フィルタＯＦを
配置し、パワーＰｉｎ，ｉの信号光を出力したとする
と、出力における信号光パワーＰｏｕｔ，ｉ及び雑音光
パワーＰａｓｅ，ｉは次に示すようになる。
【００３６】 Ｐout,i ＝（α，ｉn β，ｉ）Ｐｉｎ，ｉ ・・・(2) Ｐase,i=β,iα,in-k (2ｈνB)Nsp,i Σα,i+(2hνB)Nsp,i Σα,i ・・・(3) ここで、光増幅器３２の１台が出す雑音光パワーＰｎは
次式で与えられるものとした。
次式で与えられるものとした。
【００３７】 Ｐｎ＝２ｈνＢ Ｎｓｐ，ｉ Ｇ，ｉ ・・・（４） 但し、（４）式において、ｈνはフォトンエネルギー、
Ｂは測定帯域幅、Ｎｓｐ，ｉはｉチャネルにおける反転
分布パラメータである。従って、出力における光ＳＮＲ
をＯＳＮＲｉとすると、ＯＳＮＲｉは次式で与えられる
こととなる。
Ｂは測定帯域幅、Ｎｓｐ，ｉはｉチャネルにおける反転
分布パラメータである。従って、出力における光ＳＮＲ
をＯＳＮＲｉとすると、ＯＳＮＲｉは次式で与えられる
こととなる。
【００３８】 ＯＳＮＲｉ＝Ｐout ，ｉ／Ｐａｓｅ，ｉ ＝Ｐｉｎ，ｉ（α，ｉn β，ｉ）／ [β,iα,in-k (2ｈνB)Nsp,i Σα,i+(2hνB)Nsp,i Σα,i] ・・・(5) 今、各チャネルの入力信号光パワーを等しくした場合を
考える（即ち、Ｐｉｎ，ｉが定数）。（２）式により、
信号電力のチャネル間偏差をなくすための条件が得られ
る。利得偏差α，ｉは使用する光増幅器によって決まる
値である。従って、Ｐｏｕｔ，ｉをｉチャネルに対して
一定に保つには、利得偏差α，ｉに応じて光フィルタ損
失偏差β，ｉの値を調整すればよいことがわかる。一
方、光ＳＮＲのチャネル間偏差をなくすための条件は
（５）式で表される。ｈν及びＢは定数である。また、
利得偏差α，ｉと同様に、反転分布パラメータＮｓｐ，
ｉは信号光波長によって異なり、その値は使用する光増
幅器によって決まる値である。
考える（即ち、Ｐｉｎ，ｉが定数）。（２）式により、
信号電力のチャネル間偏差をなくすための条件が得られ
る。利得偏差α，ｉは使用する光増幅器によって決まる
値である。従って、Ｐｏｕｔ，ｉをｉチャネルに対して
一定に保つには、利得偏差α，ｉに応じて光フィルタ損
失偏差β，ｉの値を調整すればよいことがわかる。一
方、光ＳＮＲのチャネル間偏差をなくすための条件は
（５）式で表される。ｈν及びＢは定数である。また、
利得偏差α，ｉと同様に、反転分布パラメータＮｓｐ，
ｉは信号光波長によって異なり、その値は使用する光増
幅器によって決まる値である。
【００３９】ＯＳＮＲｉをｉチャネルに対して一定に保
つには、利得偏差α，ｉ及び反転分布パラメータに応じ
て損失偏差β，ｉの値を調整すればよいことがわかる。
（２）式及び（５）式による条件を同時に満足するβ，
ｉは存在しないため、光フィルタＯＦを１台だけ用いた
場合には、光ＳＮＲの偏差と信号電力の偏差とを同時に
なくことはできない。
つには、利得偏差α，ｉ及び反転分布パラメータに応じ
て損失偏差β，ｉの値を調整すればよいことがわかる。
（２）式及び（５）式による条件を同時に満足するβ，
ｉは存在しないため、光フィルタＯＦを１台だけ用いた
場合には、光ＳＮＲの偏差と信号電力の偏差とを同時に
なくことはできない。
【００４０】これに対して、図６の第１実施形態では、
第１の光フィルタ３６により光ＳＮＲ偏差をなくした後
に、第２の光フィルタ３８により信号電力偏差をなくし
ている。光フィルタ３６及び３８の各々は受働部品であ
り、光に対して損失を与えるだけである。雑音光に対し
ても信号光に対しても、同一波長における損失量は同じ
であるため、光ＳＮＲは光フィルタの前後で変わらな
い。従って、第１の光フィルタ３６により一旦光ＳＮＲ
の偏差をなくしておけば、第２の光フィルタ３８の出力
では、光ＳＮＲの偏差がない状態が維持されると共に、
第２の光フィルタ３８により信号電力の偏差もなくな
る。
第１の光フィルタ３６により光ＳＮＲ偏差をなくした後
に、第２の光フィルタ３８により信号電力偏差をなくし
ている。光フィルタ３６及び３８の各々は受働部品であ
り、光に対して損失を与えるだけである。雑音光に対し
ても信号光に対しても、同一波長における損失量は同じ
であるため、光ＳＮＲは光フィルタの前後で変わらな
い。従って、第１の光フィルタ３６により一旦光ＳＮＲ
の偏差をなくしておけば、第２の光フィルタ３８の出力
では、光ＳＮＲの偏差がない状態が維持されると共に、
第２の光フィルタ３８により信号電力の偏差もなくな
る。
【００４１】ここで、第１の光フィルタ３６と第２の光
フィルタ３８の役割を逆にした場合を考える。即ち、第
１の光フィルタ３６によって信号電力偏差を抑圧する場
合である。この場合には、第２の光フィルタ３８の入力
において光ＳＮＲ偏差が残る。
フィルタ３８の役割を逆にした場合を考える。即ち、第
１の光フィルタ３６によって信号電力偏差を抑圧する場
合である。この場合には、第２の光フィルタ３８の入力
において光ＳＮＲ偏差が残る。
【００４２】光フィルタの前後では光ＳＮＲは変化しな
いので、フィルタ３６及び３８を入れ替えた場合には、
光ＳＮＲ偏差と信号電力偏差の同時利得等化は不可能で
あることがわかる。
いので、フィルタ３６及び３８を入れ替えた場合には、
光ＳＮＲ偏差と信号電力偏差の同時利得等化は不可能で
あることがわかる。
【００４３】更に、第２の光フィルタ３８が最下流のサ
ブ区間３０（＃ｎ）以外のサブ区間に配置されている場
合を想定する。この場合、フィルタ３６及び３８の損失
の波長依存性を同時に変更しながら光ＳＮＲ偏差と信号
電力偏差とが共になくなるような解を見い出すことが必
要となり、光フィルタの設計が困難になる。
ブ区間３０（＃ｎ）以外のサブ区間に配置されている場
合を想定する。この場合、フィルタ３６及び３８の損失
の波長依存性を同時に変更しながら光ＳＮＲ偏差と信号
電力偏差とが共になくなるような解を見い出すことが必
要となり、光フィルタの設計が困難になる。
【００４４】このような理由から、図６に示されるよう
に、信号電力偏差を抑圧するための第２の光フィルタ３
８を最下流のサブ区間３０（＃ｎ）に設けることは、フ
ィルタ３６及び３８の各々の設計を容易にする上で極め
て有効である。
に、信号電力偏差を抑圧するための第２の光フィルタ３
８を最下流のサブ区間３０（＃ｎ）に設けることは、フ
ィルタ３６及び３８の各々の設計を容易にする上で極め
て有効である。
【００４５】以上の通り、各区間２８を図６のように構
成することによって、各区間２８において信号電力偏差
及び光ＳＮＲ偏差の両方を抑圧することができ、且つ、
光フィルタ３６及び３８の設計が容易になる。
成することによって、各区間２８において信号電力偏差
及び光ＳＮＲ偏差の両方を抑圧することができ、且つ、
光フィルタ３６及び３８の設計が容易になる。
【００４６】尚、以上の説明は、端局２２（図５参照）
においてプリエンファシスを行っていない場合、即ち各
チャネルの信号電力が等しい場合についてのものであ
る。一般に、１台の光フィルタのみによって光ＳＮＲ偏
差を抑圧することができるサブ区間は数区間から１０数
区間である。従って、図６に示される実施形態におい
て、第１の光フィルタ３６が１台である場合には、その
ようなサブ区間数に設定するのが望ましい。
においてプリエンファシスを行っていない場合、即ち各
チャネルの信号電力が等しい場合についてのものであ
る。一般に、１台の光フィルタのみによって光ＳＮＲ偏
差を抑圧することができるサブ区間は数区間から１０数
区間である。従って、図６に示される実施形態におい
て、第１の光フィルタ３６が１台である場合には、その
ようなサブ区間数に設定するのが望ましい。
【００４７】図５のシステムにおいては、各区間２８に
ついて光ＳＮＲ偏差及び信号電力偏差が抑圧されている
ので、第１の端局２２がプリエンファシスのないＷＤＭ
信号光を出力した場合、第２の端局２４では、光ＳＮＲ
偏差及び信号電力偏差の小さな状態でＷＤＭ信号光を受
けることができるので、本発明の目的が達成される。
ついて光ＳＮＲ偏差及び信号電力偏差が抑圧されている
ので、第１の端局２２がプリエンファシスのないＷＤＭ
信号光を出力した場合、第２の端局２４では、光ＳＮＲ
偏差及び信号電力偏差の小さな状態でＷＤＭ信号光を受
けることができるので、本発明の目的が達成される。
【００４８】また、上述したような利得等化に関する区
間２８毎の設定は、システムの管理を容易にする。即
ち、光増幅器３２の数が２００にも及ぶ大規模システム
においては、各区間２８を１つの単位として管理するこ
とができるので、システムの設計及び構築が容易にな
る。
間２８毎の設定は、システムの管理を容易にする。即
ち、光増幅器３２の数が２００にも及ぶ大規模システム
においては、各区間２８を１つの単位として管理するこ
とができるので、システムの設計及び構築が容易にな
る。
【００４９】図８は本発明による光通信システムの第２
実施形態を示すブロック図である。このシステムは、図
５の実施形態と対比して、隣り合う２つの区間２８の間
に光分岐装置４０が設けられている点で特徴付けられ
る。
実施形態を示すブロック図である。このシステムは、図
５の実施形態と対比して、隣り合う２つの区間２８の間
に光分岐装置４０が設けられている点で特徴付けられ
る。
【００５０】光分岐装置４０は、光ファイバスパン２６
におけるＷＤＭ信号光を分岐信号光として取り出すため
のものである。分岐信号光は分岐スパン４２によって第
２の端局２４と同じように構成される第３の端局２４′
へ送られる。分岐スパン４２はカスケード接続された複
数の分岐区間４４からかなる。分岐区間４４は１つでも
よい。分岐区間４４は、光ファイバスパン２６の各区間
２８と同じように構成することができる。
におけるＷＤＭ信号光を分岐信号光として取り出すため
のものである。分岐信号光は分岐スパン４２によって第
２の端局２４と同じように構成される第３の端局２４′
へ送られる。分岐スパン４２はカスケード接続された複
数の分岐区間４４からかなる。分岐区間４４は１つでも
よい。分岐区間４４は、光ファイバスパン２６の各区間
２８と同じように構成することができる。
【００５１】図８のシステムにおいては、各区間２８及
び各分岐区間４４毎に光ＳＮＲ偏差及び信号電力偏差が
抑圧されているので、分岐を行うことによる光ＳＮＲ及
び信号電力の変化を考慮する必要がない。従って、シス
テムの設計及び構築が容易である。
び各分岐区間４４毎に光ＳＮＲ偏差及び信号電力偏差が
抑圧されているので、分岐を行うことによる光ＳＮＲ及
び信号電力の変化を考慮する必要がない。従って、シス
テムの設計及び構築が容易である。
【００５２】図１の従来のシステムでは、光分岐装置を
追加しようとする場合、その位置に既に利得等化器１０
があると、全ての利得等化器の挿入位置及び損失の波長
依存性を見直す必要があるが、図８の実施形態では、各
区間２８及び各分岐区間４４毎に利得等化法の適用を容
易に管理することができるので、光分岐装置４０の前後
の区間についてだけ見直しを行えばよい。
追加しようとする場合、その位置に既に利得等化器１０
があると、全ての利得等化器の挿入位置及び損失の波長
依存性を見直す必要があるが、図８の実施形態では、各
区間２８及び各分岐区間４４毎に利得等化法の適用を容
易に管理することができるので、光分岐装置４０の前後
の区間についてだけ見直しを行えばよい。
【００５３】尚、図８のシステムに双方向伝送が適用さ
れている場合には、光分岐装置４０に代えて光分岐／挿
入装置（光アッド／ドロップ回路）を設ければよい。図
９は本発明による光通信システムの第３実施形態を示す
ブロックである。このシステムは、図５の実施形態と対
比して、最下流の区間２８と第２の端局２４との間に付
加区間４６を設けている点で特徴付けられる。
れている場合には、光分岐装置４０に代えて光分岐／挿
入装置（光アッド／ドロップ回路）を設ければよい。図
９は本発明による光通信システムの第３実施形態を示す
ブロックである。このシステムは、図５の実施形態と対
比して、最下流の区間２８と第２の端局２４との間に付
加区間４６を設けている点で特徴付けられる。
【００５４】付加区間４６は、図６に示される区間２８
において第２の光フィルタ３８を省略した構成を有して
いる。区間２８毎に利得等化が適切に行われていれば、
付加区間４６においては、信号電力偏差はもはや許容で
きる程度に小さいものとなる。従って、第２の端局２４
に最も近い位置にある付加区間４６においては、信号電
力偏差を抑圧するための第２の光フィルタ３８を省略す
ることができるのである。
において第２の光フィルタ３８を省略した構成を有して
いる。区間２８毎に利得等化が適切に行われていれば、
付加区間４６においては、信号電力偏差はもはや許容で
きる程度に小さいものとなる。従って、第２の端局２４
に最も近い位置にある付加区間４６においては、信号電
力偏差を抑圧するための第２の光フィルタ３８を省略す
ることができるのである。
【００５５】尚、付加区間４６において信号電力偏差を
許容することができない場合には、第２の光フィルタ３
８に相当する光フィルタを第２の端局２４内に配置して
もよい。
許容することができない場合には、第２の光フィルタ３
８に相当する光フィルタを第２の端局２４内に配置して
もよい。
【００５６】図１０は各区間２８の第２実施形態を示す
ブロック図である。図６の第１実施形態と対比して、第
１の光フィルタ３６の下流側に光アッテネータ４８が設
けられており、また、第２の光フィルタ３８の下流側に
光アッテネータ５０が設けられている。それにより、光
増幅器３２の入力レベルが概略同じになる。
ブロック図である。図６の第１実施形態と対比して、第
１の光フィルタ３６の下流側に光アッテネータ４８が設
けられており、また、第２の光フィルタ３８の下流側に
光アッテネータ５０が設けられている。それにより、光
増幅器３２の入力レベルが概略同じになる。
【００５７】具体的には、光アッテネータ５０を設けて
いるのは、当該区間２８の出力信号光電力レベルと次段
の区間２８の入力信号光電力レベルを一致させるためで
ある。また、光アッテネータ４８を設けているのは、第
１の光フィルタ３６が挿入されているサブ区間３０（＃
ｋ）のレベル調整を行うためである。
いるのは、当該区間２８の出力信号光電力レベルと次段
の区間２８の入力信号光電力レベルを一致させるためで
ある。また、光アッテネータ４８を設けているのは、第
１の光フィルタ３６が挿入されているサブ区間３０（＃
ｋ）のレベル調整を行うためである。
【００５８】このような光アッテネータ４８又は５０の
適切な調整によって、区間２８を多段接続した場合にお
いても、各区間２８を接続前と同じように動作させるこ
とができる。
適切な調整によって、区間２８を多段接続した場合にお
いても、各区間２８を接続前と同じように動作させるこ
とができる。
【００５９】図１１は各区間２８の第３実施形態を示す
ブロック図である。ここでは、図１０の光アッテネータ
４８及び５０に代えて、それぞれ光アッテネータとして
機能する光ファイバ４８′及び５０′が設けられてい
る。この場合、光ファイバ４８′及び５０′の各々の長
さにより減衰を調節することができる。
ブロック図である。ここでは、図１０の光アッテネータ
４８及び５０に代えて、それぞれ光アッテネータとして
機能する光ファイバ４８′及び５０′が設けられてい
る。この場合、光ファイバ４８′及び５０′の各々の長
さにより減衰を調節することができる。
【００６０】この実施形態では、図１０のように固定点
に光アッテネータ４８及び５０を設ける場合と比較し
て、光ファイバ４８′及び５０′の分だけ各区間２８を
長くすることができる。
に光アッテネータ４８及び５０を設ける場合と比較し
て、光ファイバ４８′及び５０′の分だけ各区間２８を
長くすることができる。
【００６１】図６の各区間２８の第１実施形態において
は、第１の光フィルタ３６はサブ区間３０（＃１，…，
＃（ｎ−１）））のいずれに設けられていてもよいし、
複数区間にそれぞれ設けられていてもよいとしたが、望
ましくは、１台の第１の光フィルタ３６が区間２８の概
略中央に設けられているのがよい。具体的には、第１の
光フィルタ３６は光増幅器３２を概略２分する位置に設
けられるのがよい。
は、第１の光フィルタ３６はサブ区間３０（＃１，…，
＃（ｎ−１）））のいずれに設けられていてもよいし、
複数区間にそれぞれ設けられていてもよいとしたが、望
ましくは、１台の第１の光フィルタ３６が区間２８の概
略中央に設けられているのがよい。具体的には、第１の
光フィルタ３６は光増幅器３２を概略２分する位置に設
けられるのがよい。
【００６２】１台の第１の光フィルタ３６を用いるのが
よい第１の理由は、光フィルタには光ファイバと光結合
することによる結合損があるので、複数の光フィルタを
分けて配置すると、利得等化器全体の損失が増加するこ
とにある。１台の第１の光フィルタ３６を用いる第２の
理由は、光フィルタの数が少ない方がシステムの構築が
容易になる点にある。
よい第１の理由は、光フィルタには光ファイバと光結合
することによる結合損があるので、複数の光フィルタを
分けて配置すると、利得等化器全体の損失が増加するこ
とにある。１台の第１の光フィルタ３６を用いる第２の
理由は、光フィルタの数が少ない方がシステムの構築が
容易になる点にある。
【００６３】次に、第１の光フィルタを区間２８の概略
中央に置くのがよい理由を詳細に説明する。図６の構成
において、第１の光フィルタがもしないとした場合、サ
ブ区間３０（＃ｎ）の光増幅器３２までの信号光電力の
レベルダイヤグラムは図１２の（Ａ）に示されるように
なる。ここでは、ｎ＝６、各光増幅器３２の利得偏差α
（λ）は±１ｄＢ以内とした。
中央に置くのがよい理由を詳細に説明する。図６の構成
において、第１の光フィルタがもしないとした場合、サ
ブ区間３０（＃ｎ）の光増幅器３２までの信号光電力の
レベルダイヤグラムは図１２の（Ａ）に示されるように
なる。ここでは、ｎ＝６、各光増幅器３２の利得偏差α
（λ）は±１ｄＢ以内とした。
【００６４】利得が平均利得Ｇｏよりも小さくなる波長
（即ちα（λ）＜０となる波長）の光信号は、平均利得
と同じ利得が得られる波長（即ちα（λ）＝０となる波
長）の光信号に比べて大きく減衰する。このとき、ＡＳ
Ｅ（増幅された自然放出光；雑音光）の累積に対して信
号電力の減衰が大きいため、光ＳＮＲは、利得偏差α
（λ）＝０となる波長の光信号に比べて小さくなる。こ
れとは逆に、利得偏差α（λ）＞０となる波長では、信
号電力と光ＳＮＲがα（λ）＝０となる波長の光信号に
比べて大きくなる。この結果、チャネル間に信号電力の
偏差及び光ＳＮＲの偏差が生じる。
（即ちα（λ）＜０となる波長）の光信号は、平均利得
と同じ利得が得られる波長（即ちα（λ）＝０となる波
長）の光信号に比べて大きく減衰する。このとき、ＡＳ
Ｅ（増幅された自然放出光；雑音光）の累積に対して信
号電力の減衰が大きいため、光ＳＮＲは、利得偏差α
（λ）＝０となる波長の光信号に比べて小さくなる。こ
れとは逆に、利得偏差α（λ）＞０となる波長では、信
号電力と光ＳＮＲがα（λ）＝０となる波長の光信号に
比べて大きくなる。この結果、チャネル間に信号電力の
偏差及び光ＳＮＲの偏差が生じる。
【００６５】このような信号電力偏差及び光ＳＮＲ偏差
を抑圧するのが利得等化である。今、信号電力を利得等
化するために、光フィルタ（等化器）をサブ区間３０
（＃ｋ）に挿入した場合を想定する。信号電力偏差を等
化するために、光フィルタの損失の波長依存性とｎ個の
光増幅器３２の利得の波長依存性とが相殺されるように
する。更に、光フィルタが挿入された区間３０（＃ｋ）
では、光フィルタの平均損失に相当する分だけ光ファイ
バを短縮すると仮定した。このような仮定により、光フ
ィルタが挿入されたサブ区間３０（＃ｋ）の損失Γ
（λ）は、次式で与えられる。
を抑圧するのが利得等化である。今、信号電力を利得等
化するために、光フィルタ（等化器）をサブ区間３０
（＃ｋ）に挿入した場合を想定する。信号電力偏差を等
化するために、光フィルタの損失の波長依存性とｎ個の
光増幅器３２の利得の波長依存性とが相殺されるように
する。更に、光フィルタが挿入された区間３０（＃ｋ）
では、光フィルタの平均損失に相当する分だけ光ファイ
バを短縮すると仮定した。このような仮定により、光フ
ィルタが挿入されたサブ区間３０（＃ｋ）の損失Γ
（λ）は、次式で与えられる。
【００６６】 Γ（λ)=Γo+α（λ）×n,Γo:平均区間損失、Γo(dB)=-1 x Go(dB) ・・・(6) 図１２の（Ｂ）に、光フィルタを区間２８の概略中央に
配置した場合（ｎ＝６に対してｋ＝３の例）のレベルダ
イヤグラムを示す。最下流における光増幅器３２の出力
において、各チャネルの信号電力は等しくなる。
配置した場合（ｎ＝６に対してｋ＝３の例）のレベルダ
イヤグラムを示す。最下流における光増幅器３２の出力
において、各チャネルの信号電力は等しくなる。
【００６７】また、この例では、全区間に渡る信号光出
力電力の平均が各波長の利得偏差によらず一定となるた
め、光ＳＮＲの偏差はある程度抑圧される。図１２の
（Ｃ）に、最上流のサブ区間３０（＃１）に光フィルタ
を配置した場合（ｎ＝６に対してｋ＝１の例）のレベル
ダイヤグラムを示す。図１２の（Ｂ）の例と同様、最下
流の光増幅器３２の出力において、信号電力偏差は抑圧
される。しかしながら、この例では、全区間に渡る信号
光出力電力の平均が各波長の利得偏差によって異なるた
め、光ＳＮＲの偏差は図１２の（Ｂ）の例よりも大きく
なることになる。
力電力の平均が各波長の利得偏差によらず一定となるた
め、光ＳＮＲの偏差はある程度抑圧される。図１２の
（Ｃ）に、最上流のサブ区間３０（＃１）に光フィルタ
を配置した場合（ｎ＝６に対してｋ＝１の例）のレベル
ダイヤグラムを示す。図１２の（Ｂ）の例と同様、最下
流の光増幅器３２の出力において、信号電力偏差は抑圧
される。しかしながら、この例では、全区間に渡る信号
光出力電力の平均が各波長の利得偏差によって異なるた
め、光ＳＮＲの偏差は図１２の（Ｂ）の例よりも大きく
なることになる。
【００６８】従って、等化器の挿入位置を区間２８の概
略中央とした場合に、光ＳＮＲの偏差を最小にすること
ができる。また、各区間における光増幅器３２の出力電
力のチャネル間偏差が等化器を概略中央に配置したとき
に最小になる、という点もこのような等化器配置の長所
である。
略中央とした場合に、光ＳＮＲの偏差を最小にすること
ができる。また、各区間における光増幅器３２の出力電
力のチャネル間偏差が等化器を概略中央に配置したとき
に最小になる、という点もこのような等化器配置の長所
である。
【００６９】以上の説明では、信号光電力が等しくなる
ように光フィルタを設計して、光ＳＮＲの偏差を最小に
するように等化器の挿入位置を決めた。これとは逆に、
あるサブ区間に光フィルタを配置し、光ＳＮＲが等しく
なるように光フィルタの損失の波長依存性を決定する場
合（即ち本発明による場合）について考える。光ＳＮＲ
の偏差を抑圧するため、光フィルタの損失の波長依存性
を（６）式の状態から変化させる場合、光フィルタが挿
入されるサブ区間の損失Γ（λ）は次式で与えられる。
ように光フィルタを設計して、光ＳＮＲの偏差を最小に
するように等化器の挿入位置を決めた。これとは逆に、
あるサブ区間に光フィルタを配置し、光ＳＮＲが等しく
なるように光フィルタの損失の波長依存性を決定する場
合（即ち本発明による場合）について考える。光ＳＮＲ
の偏差を抑圧するため、光フィルタの損失の波長依存性
を（６）式の状態から変化させる場合、光フィルタが挿
入されるサブ区間の損失Γ（λ）は次式で与えられる。
【００７０】 Γ（λ）＝Γｏ＋α（λ）×ｎ×ｒ（λ） ・・・（７） ここでｒ（λ）は、信号電力等化用の光フィルタと光Ｓ
ＮＲ等化用の光フィルタの損失差を表す係数である。信
号電力について等化したときのｒ（λ）の値は１であ
る。
ＮＲ等化用の光フィルタの損失差を表す係数である。信
号電力について等化したときのｒ（λ）の値は１であ
る。
【００７１】もし、信号電力について等化した後に残る
光ＳＮＲ偏差が大きければ、光ＳＮＲについて等化する
ときに、ｒ（λ）の値を１から大きくずらす必要があ
る。これは、光ＳＮＲについて等化した後の信号電力偏
差を大きくすることを意味する。
光ＳＮＲ偏差が大きければ、光ＳＮＲについて等化する
ときに、ｒ（λ）の値を１から大きくずらす必要があ
る。これは、光ＳＮＲについて等化した後の信号電力偏
差を大きくすることを意味する。
【００７２】従って、「光ＳＮＲについて等化したとき
にｒ（λ）が１からずれないような等化器挿入間隔」が
「光ＳＮＲ偏差について等化したときに、信号電力偏差
が最も小さくなる等化器挿入区間」であり、これは、
「信号電力について等化したときに、光ＳＮＲ偏差が最
も小さくなる等化器挿入区間」に等しいことがわかる。
以上の考察から、光ＳＮＲについて等化を行った場合、
信号電力偏差が最も小さくなるのは、光フィルタを区間
２８の概略中央に配置した場合である。
にｒ（λ）が１からずれないような等化器挿入間隔」が
「光ＳＮＲ偏差について等化したときに、信号電力偏差
が最も小さくなる等化器挿入区間」であり、これは、
「信号電力について等化したときに、光ＳＮＲ偏差が最
も小さくなる等化器挿入区間」に等しいことがわかる。
以上の考察から、光ＳＮＲについて等化を行った場合、
信号電力偏差が最も小さくなるのは、光フィルタを区間
２８の概略中央に配置した場合である。
【００７３】図６に示されるような各区間２８におい
て、第１の光フィルタ３６の挿入位置を区間２８の概略
中央とすることにより、第２の光フィルタ３８における
信号電力偏差が最小化されているので、その結果、第２
の光フィルタ３８の損失は小さくて済むことがわかる。
また、このような理由から、図９により説明したよう
に、第２の光フィルタ３８が省略された付加区間４６を
追加することができるのである。
て、第１の光フィルタ３６の挿入位置を区間２８の概略
中央とすることにより、第２の光フィルタ３８における
信号電力偏差が最小化されているので、その結果、第２
の光フィルタ３８の損失は小さくて済むことがわかる。
また、このような理由から、図９により説明したよう
に、第２の光フィルタ３８が省略された付加区間４６を
追加することができるのである。
【００７４】ところで、図５のシステムにおいては、区
間２８への入力信号電力が等しく信号電力偏差がない場
合においても、信号光帯域外の光スペクトルによって、
各区間２８に含まれる光増幅器３２の動作が変化する場
合がある。
間２８への入力信号電力が等しく信号電力偏差がない場
合においても、信号光帯域外の光スペクトルによって、
各区間２８に含まれる光増幅器３２の動作が変化する場
合がある。
【００７５】例えば、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示さ
れるように２つの入力光スペクトルに違いがある場合を
想定する。いずれのスペクトルにおいても、信号電力は
等しく、信号電力偏差はない。しかしながら、図１３の
（Ａ）に示されるスペクトルでは雑音光がないのに対比
して、図１３の（Ｂ）に示されるスペクトルでは、信号
光帯域外に大きな雑音光スペクトルが見られる。
れるように２つの入力光スペクトルに違いがある場合を
想定する。いずれのスペクトルにおいても、信号電力は
等しく、信号電力偏差はない。しかしながら、図１３の
（Ａ）に示されるスペクトルでは雑音光がないのに対比
して、図１３の（Ｂ）に示されるスペクトルでは、信号
光帯域外に大きな雑音光スペクトルが見られる。
【００７６】光増幅器の利得偏差及び反転分布パラメー
タは全入力電力が同じだとしても入力光スペクトルによ
って異なるため、このようなスペクトルの違いによっ
て、各区間２８の光増幅器３２の動作が変化するような
状況が生じる。この問題を避けるためには、各第２の光
フィルタ３８が信号光の帯域を除く帯域の雑音光を遮断
する手段を含むようにすればよい。具体的には次の通り
である。
タは全入力電力が同じだとしても入力光スペクトルによ
って異なるため、このようなスペクトルの違いによっ
て、各区間２８の光増幅器３２の動作が変化するような
状況が生じる。この問題を避けるためには、各第２の光
フィルタ３８が信号光の帯域を除く帯域の雑音光を遮断
する手段を含むようにすればよい。具体的には次の通り
である。
【００７７】光増幅器としてＥＤＦＡを用いた場合、図
１４に示されるように、信号光の帯域は一般的に１．５
５μｍ帯（１．５４〜１．５８μｍ）に設定される。複
数のＥＤＦＡをカスケード接続した場合における光スペ
クトルにおいては、各区間２８の動作状態を変化させる
要因となるＡＳＥのピークが１．５３μｍ帯（１．５２
〜１．５４μｍ）において観測される。
１４に示されるように、信号光の帯域は一般的に１．５
５μｍ帯（１．５４〜１．５８μｍ）に設定される。複
数のＥＤＦＡをカスケード接続した場合における光スペ
クトルにおいては、各区間２８の動作状態を変化させる
要因となるＡＳＥのピークが１．５３μｍ帯（１．５２
〜１．５４μｍ）において観測される。
【００７８】また、信号光の帯域では、図示された例で
は、右上がりの利得傾斜が生じている。従って、第２の
光フィルタ３８の特性としては、破線で示されるに、利
得傾斜を相殺して信号電力偏差を抑圧するようなものに
設定される。また、信号光の帯域を除く帯域の雑音光、
特に１．５３μｍ帯のＡＳＥを遮断するような特性が第
２の光フィルタ３８に与えられる。これにより、各区間
２８の動作が一律になり、システムの設計及び構築が容
易になる。
は、右上がりの利得傾斜が生じている。従って、第２の
光フィルタ３８の特性としては、破線で示されるに、利
得傾斜を相殺して信号電力偏差を抑圧するようなものに
設定される。また、信号光の帯域を除く帯域の雑音光、
特に１．５３μｍ帯のＡＳＥを遮断するような特性が第
２の光フィルタ３８に与えられる。これにより、各区間
２８の動作が一律になり、システムの設計及び構築が容
易になる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
信号電力の偏差及び光ＳＮＲ（信号対雑音比）の偏差の
両方に関して利得等化を行うようにした光増幅のための
方法及び該方法を実施するためのシステムの提供が可能
になるという効果が生じる。
信号電力の偏差及び光ＳＮＲ（信号対雑音比）の偏差の
両方に関して利得等化を行うようにした光増幅のための
方法及び該方法を実施するためのシステムの提供が可能
になるという効果が生じる。
【図１】ＷＤＭが適用される光通信システム（従来技
術）の例を示すブロック図である。
術）の例を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムにおけるＷＤＭ信号光のスペク
トルの例を示す図（従来技術）である。
トルの例を示す図（従来技術）である。
【図３】利得等化法の説明図（従来技術）である。
【図４】利得等化により信号電力の偏差（Ａ）及び光Ｓ
ＮＲの偏差（Ｂ）が抑圧される様子を示す図である。
ＮＲの偏差（Ｂ）が抑圧される様子を示す図である。
【図５】本発明による光通信システムの第１実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】各区間２８の第１実施形態を示すブロック図で
ある。
ある。
【図７】図６の第１実施形態の効果を説明するための比
較例を示すブロック図である。
較例を示すブロック図である。
【図８】本発明による光通信システムの第２実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】本発明による光通信システムの第３実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１０】各区間２８の第２実施形態を示すブロック図
である。
である。
【図１１】各区間２８の第３実施形態を示すブロック図
である。
である。
【図１２】信号電力のレベルダイヤグラムを示す図であ
る。
る。
【図１３】入力光スペクトルの２つの例を示す図であ
る。
る。
【図１４】ＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅
器）を用いた場合における光スペクトルの例を示す図で
ある。
器）を用いた場合における光スペクトルの例を示す図で
ある。
２２ 第１の端局 ２４ 第２の端局 ２６ 光ファイバスパン ２８ 区間 ３０（＃１，…，＃ｎ） サブ区間 ３２ 光増幅器 ３４ 光ファイバ伝送路 ３６ 第１の光フィルタ ３８ 第２の光フィルタ
Claims (20)
- 【請求項１】 （ａ）信号光を増幅して増幅信号光を得
るステップと、 （ｂ）該増幅信号光の信号対雑音比の波長に関する偏差
が小さくなるように該増幅信号光を利得等化して第１の
等化信号光を得るステップと、 （ｃ）該第１の等化信号光を増幅して増幅等化信号光を
得るステップと、 （ｄ）該増幅等化信号光の信号電力の波長に関する偏差
が小さくなるように該増幅等化信号光を利得等化して第
２の等化信号光を得るステップとを備えた方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 上記信号光は波長が異なる複数チャネルの光キャリアを
含む波長分割多重（ＷＤＭ）信号光であり、 上記各偏差は上記ＷＤＭ信号光におけるチャネル間偏差
である方法。 - 【請求項３】 信号光を増幅するカスケード接続された
複数の光増幅器と、 該複数の光増幅器のうちの隣り合う２つの光増幅器の間
に設けられ上記信号光の信号対雑音比の波長に関する偏
差が小さくなるように該信号光を利得等化するための第
１の光フィルタと、 上記複数の光増幅器の下流側に設けられ上記信号光の信
号電力の波長に関する偏差が小さくなるように該信号光
を利得等化するための第２の光フィルタとを備えたシス
テム。 - 【請求項４】 請求項３に記載のシステムであって、 上記信号光は波長が異なる複数チャネルの光キャリアを
含む波長分割多重（ＷＤＭ）信号光であり、 上記各偏差は上記ＷＤＭ信号光におけるチャネル間偏差
であるシステム。 - 【請求項５】 請求項３に記載のシステムであって、 上記第１の光フィルタは上記複数の光増幅器を概略２分
する位置に設けられるシステム。 - 【請求項６】 請求項３に記載のシステムであって、 上記第２の光フィルタは上記信号光の帯域を除く帯域の
雑音光を遮断する手段を含むシステム。 - 【請求項７】 請求項３に記載のシステムであって、 上記信号光は１．５５μｍ帯に含まれる波長を有してお
り、 上記各光増幅器はエルビウムドープファイバ増幅器であ
り、 上記第２の光フィルタは１．５３μｍ帯の雑音光を遮断
する手段を含むシステム。 - 【請求項８】 複数の区間からなる光ファイバスパン
と、 該光ファイバスパンの一端にて信号光を該光ファイバス
パンへ供給するための第１の端局と、 該光ファイバスパンの他端にて該光ファイバスパンから
の上記信号光を受けるための第２の端局とを備え、 上記複数の区間の各々は、 各々上記信号光を増幅するための複数の光増幅器と、 該複数の光増幅器のうちの隣り合う２つの光増幅器の間
に設けられ上記信号光の信号対雑音比の波長に関する偏
差が小さくなるように該信号光を利得等化するための第
１の光フィルタと、 上記複数の光増幅器の下流側に設けられ上記信号光の信
号電力の波長に関する偏差が小さくなるように該信号光
を利得等化するための第２の光フィルタとを備えている
システム。 - 【請求項９】 請求項８に記載のシステムであって、 上記信号光は波長が異なる複数チャネルの光キャリアを
含む波長分割多重（ＷＤＭ）信号光であり、 上記各偏差は上記ＷＤＭ信号光におけるチャネル間偏差
であるシステム。 - 【請求項１０】 請求項９に記載のシステムであって、 上記第１の端局は、波長が異なる複数の光信号をそれぞ
れ出力する複数の光送信機と、該複数の光信号を波長分
割多重して上記ＷＤＭ信号光を出力する光マルチプレク
サとを含み、 上記第２の端局は、上記ＷＤＭ信号光を複数の光信号に
分ける光デマルチプレクサと、該複数の光信号をそれぞ
れ受ける光受信機とを含むシステム。 - 【請求項１１】 請求項８に記載のシステムであって、 上記複数の区間のうちの隣り合う２つの区間の間に設け
られ上記信号光から分岐信号光を得るための光分岐装置
と、 その一端が上記光分岐装置に接続される少なくとも１つ
の分岐区間と、 該分岐区間の他端にて該分岐区間からの上記分岐信号光
を受けるための第３の端局とを更に備えたシステム。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のシステムであっ
て、 上記各分岐区間は上記各区間の上記光増幅器並びに上記
第１及び第２の光フィルタにそれぞれ相当するエレメン
トを含むシステム。 - 【請求項１３】 請求項８に記載のシステムであって、 上記複数の区間と上記第２の端局との間に設けられる付
加区間を更に備え、 該付加区間は上記各区間の上記光増幅器及び上記第１の
光フィルタにそれぞれ相当するエレメントを含むシステ
ム。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載のシステムであっ
て、 上記第２の端局は上記第２の光フィルタに相当するエレ
メントを含むシステム。 - 【請求項１５】 請求項８に記載のシステムであって、 上記第１及び第２の光フィルタの各々の下流側に設けら
れ上記信号光に減衰を与える光アッテネータを更に備
え、それにより上記複数の光増幅器の入力レベルが概略
同じになるシステム。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記光アッテネータは光ファイバからなり、該光ファイ
バの長さにより上記減衰が調節されるシステム。 - 【請求項１７】 請求項８に記載のシステムであって、 上記各第１の光フィルタは当該区間の上記複数の光増幅
器を概略２分する位置に設けられるシステム。 - 【請求項１８】 請求項８に記載のシステムであって、 上記各第２の光フィルタは上記信号光の帯域を除く帯域
の雑音光を遮断する手段を含むシステム。 - 【請求項１９】 請求項８に記載のシステムであって、 上記信号光は１．５５μｍ帯に含まれる波長を有してお
り、 上記各光増幅器はエルビウムドープファイバ増幅器であ
り、 上記各第２の光フィルタは１．５３μｍ帯の雑音光を遮
断する手段を含むシステム。 - 【請求項２０】 光分岐／挿入装置により接続された複
数の光ファイバスパンを備え、 該各光ファイバスパンは少なくとも１つの区間からな
り、 該少なくとも１つの区間の各々は、 各々上記信号光を増幅するための複数の光増幅器と、 該複数の光増幅器のうちの隣り合う２つの光増幅器の間
に設けられ上記信号光の信号対雑音比の波長に関する偏
差が小さくなるように該信号光を利得等化するための第
１の光フィルタと、 上記複数の光増幅器の下流側に設けられ上記信号光の信
号電力の波長に関する偏差が小さくなるように該信号光
を利得等化するための第２の光フィルタとを備えている
システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167897A JP3771010B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステム |
| US09/006,049 US6097535A (en) | 1997-08-06 | 1998-01-12 | Method for optical amplification and system for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167897A JP3771010B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155182A true JPH1155182A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3771010B2 JP3771010B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=16609787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21167897A Expired - Fee Related JP3771010B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6097535A (ja) |
| JP (1) | JP3771010B2 (ja) |
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