JPH1198121A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】波長多重光信号の各波長の光信号電力を自動的
かつ確実に揃えることができる光通信装置を簡易な構成
で提供し、これにより信頼性と運用時の利便性を向上さ
せる。 【解決手段】光ファイバ１からの波長多重光を光分波器
２で分波して光スイッチ部４に導き、ＡＤＭ制御回路７
の制御に応じた波長の光信号をドロップして光受信器５
−１，５−２，〜，５−ｎに入力する。一方、光スイッ
チ部４でスルーされた光信号を光合波器６−１で合波し
て利得可変光増幅器１２で増幅し、この出力に上記スル
ーされた波長の光信号と重ならない波長の光送信器１４
−１，１４−２，〜，１４−ｎの出力光を光合波器６−
２でアドして光ファイバ１に出力する。このとき利得可
変光増幅器１２の出力光電力を（光送信器１４−１の出
力光電力×スルーされる光信号数）と等しくなるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重伝送シ
ステムにおいて用いられる光通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の通信ニーズの拡大と通信技術の発
展とに伴い、光通信システムの伝送容量が急速に拡大し
ている。このような状況の中で、一本の光ファイバによ
る伝送容量を拡大するための手段の一つとして、複数の
波長の光信号を多重して伝送する光波長多重伝送システ
ムが実用化されつつある。

【０００３】従来の光波長多重伝送システムの構成を図
４に示す。図４において、２０〜２２は光通信装置とし
てのステーションである。各ステーション２０〜２２の
構成は同一であるため、ここではステーション２１を例
として説明する。

【０００４】ステーション２０から光ファイバ１を介し
て伝送される波長多重光信号は、光分波器２により異な
る波長λ１，λ２，〜，λｎの光信号３−１，３−２，
〜，３−ｎに分波される。各波長の光信号３−１，３−
２，〜，３−ｎは光スイッチ部４に入力され、任意の波
長の光信号がドロップされる。ドロップされた光信号
は、受信光波長λ１，λ２，〜，λｎの光受信器５−
１，５−２，〜，５−ｎのそれぞれに導かれ、光電変換
されて受信信号が再生される。

【０００５】一方、光スイッチ部４でスルーされた光信
号は、それぞれの波長の光増幅器２３−１，２３−２，
〜，２３−ｎで増幅されて各々光合波器６−１に導かれ
る。この光合波器６−１には、送信光波長λ１，λ２，
〜，λｎの光送信器１４−１，１４−２，〜，１４−ｎ
が接続されており、前記ドロップされた光信号のうち少
なくとも一つの波長の光信号が前記スルーされた光信号
と合波されて光ファイバ１５に導かれ、次のステーショ
ン２２へ伝送される。

【０００６】従来の光波長多重伝送システムの他の例を
図５に示す。図５に示すシステムは、図４の光増幅器２
３−１，２３−２，〜，２３−ｎに代えて、光送信器１
４−１，１４−２，〜，１４−ｎの出力段にそれぞれ光
減衰器２４−１，２４−２，〜，２４−ｎを設け、さら
に光合波器６−１の出力を光増幅器１７で増幅して出力
するようになっている。

【０００７】上記図４及び図５に示す構成によれば、任
意の波長の光信号をドロップすると共に、このドロップ
された波長の光に新たな情報を乗せた光信号を、前記ス
ルーされた光信号にアドして伝送する光通信装置を提供
できる。

【０００８】ところで、光ファイバを伝送媒体として用
いる光通信システムにあっては、伝送路途中に光中継器
を設け、減衰した光信号を増幅することで伝送距離の拡
大を図るようにしている。特に、上記した光波長多重伝
送システムに光中継器を用いる場合、伝送する各波長の
光信号の光信号電力を揃えることが重要である。

【０００９】すなわち、伝送する各波長の光信号の光信
号電力にばらつきがあると、光中継器において波長ごと
の光ＳＮＲ（信号対雑音比）にばらつきが生じ、最悪の
場合には受信器における再生が不可能となる。このた
め、従来の光波長多重伝送システムにおいては光増幅器
２３−１，２３−２，〜，２３−ｎまたは光減衰器２４
−１，２４−２，〜，２４−ｎを設け、各光増幅器の利
得または各光減衰器の減衰量をそれぞれ調整することで
スルーされる光信号とアドされる光信号の光信号電力を
波長ごとに揃えるようにしている。

【００１０】ところが、上記した従来の光波長多重伝送
システムには以下に示すような不具合があった。すなわ
ち、各ステーションにおいてどの波長の光信号をドロッ
プまたはアドするかは任意に決定されるため、すべての
波長の光信号に対して光増幅器または光減衰器を設けな
ければならない。このため装置規模が大きくなり、シス
テムを構築する費用が高くなると共に信頼性も低下す
る。

【００１１】さらに、各波長の光信号の光信号電力を揃
えるためには、スルーされた波長の光信号の光信号電力
またはアドする波長の光送信器の出力を測定し、これを
もとに光増幅器２３−１，２３−２，〜，２３−ｎの利
得または光減衰器２４−１，２４−２，〜，２４−ｎの
減衰量を最適に調整しなければならない。ところが、伝
送される光信号の光信号電力や光送信器の出力は温度や
経年変化によってドリフトするため、上記測定を定期的
に行い、そのたびに光増幅器や光減衰器の調整を行う必
要がある。このためシステム敷設後の手間が非常に大き
くなり、特にシステムを海底に敷設する海底光伝送シス
テムにおいて光波長多重伝送を行う場合には大きな問題
となっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
光通信装置には、波長多重光信号の各波長の光信号電力
を揃えるためにすべての波長の光信号に対応した光増幅
器または光減衰器を設けなければならないためシステム
の構成が複雑となり、構築費用が高くなると共に信頼性
に欠けるという問題があった。さらに光増幅器の利得ま
たは光減衰器の減衰量の調整のために、伝送される光信
号の光信号電力や光送信器の出力の測定を定期的に行わ
なければならず、運用上不便であるという不具合があっ
た。

【００１３】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、波長多重光信号の各波長の光信号電力を自
動的かつ確実に揃えることができる光通信装置を簡易な
構成で提供し、これにより信頼性と運用時の利便性を向
上させることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力用光ファイバを通じて入力され、互い
に波長の異なる複数の光信号が多重された波長多重光信
号から各波長の光信号を分波する光分波器と、この光分
波器で分波された光信号のうち指定された波長の光信号
をドロップし、その他の光信号をスルーする光スイッチ
部と、前記光スイッチ部でドロップされた波長の光信号
を受信する光受信部と、前記光スイッチ部でスルーされ
た波長の光信号を合波する第１の光合波器と、この第１
の光合波器から出力される光信号を任意の利得で増幅す
る可変利得光増幅器と、前記光スイッチ部でドロップさ
れた波長のうちの任意の波長の光信号を互いに等しい電
力で送出する光送信部と、前記光スイッチ部でスルーさ
れる光信号数を判別する光信号数判別手段と、前記光送
信部から出力されるいずれかの光信号の電力値と前記光
信号数判別手段で判別される光信号数とを乗算する乗算
器と、前記可変利得光増幅器の出力電力値をモニタし、
前記乗算器の出力電力値と一致するように前記可変利得
光増幅器の利得を制御する利得制御手段と、前記可変利
得光増幅器から出力される光信号と前記光送信部から出
力される光信号とを合波し波長多重光信号として出力用
光ファイバへ送出する第２の光合波器とを具備すること
を特徴とする。

【００１５】このように構成すれば、光スイッチ部にお
いてスルーされた光信号は第１の光合波器において合波
され、可変利得光増幅器により増幅されて第２の光合波
器に導かれる。この第２の光合波器では、上記合波され
た光信号に光送信装置からの上記スルーされた光信号と
重ならない波長の光信号がアドされ、再び光伝送路に送
出される。

【００１６】このとき、可変利得光増幅器の利得は、そ
の出力光電力が、光送信部から出力されるいずれかの光
信号の電力値とスルーされる光信号の数との乗算値に等
しくなるように制御される。

【００１７】すなわち、光伝送路を伝わる波長多重光に
含まれる各々の波長の光信号の光信号電力はそれぞれ等
しいので、それぞれの光信号電力をＰとすると上記第１
の光合波器で合波された光信号の光信号電力は、Ｐ×
（スルーされた光信号の数）で表される。一方、光送信
部が出力する各々の波長の出力光信号電力は互いに等し
く、それぞれの出力光信号電力をＱとすると、可変利得
光増幅器の利得はその出力光電力がＱ×（スルーされた
光信号の数）となるように制御される。すなわち、可変
利得光増幅器の利得はＱ／Ｐとなる。

【００１８】このため、可変利得光増幅器を通過したそ
れぞれの波長の光信号は、Ｑ／Ｐの利得で増幅され、結
果としてその出力光電力がＱ、すなわち光送信部の出力
光信号電力Ｑと等しくなるように増幅されることにな
る。これにより、光通信装置の出力段においては各々の
波長の光信号電力を揃えることができるようになる。し
かも、可変利得光増幅器の利得調整は利得制御手段によ
り自動的に行われる。このため、運用者の調整作業が不
要となり、運用時の便宜を図ることができるようにな
る。

【００１９】また、光分波器の入力側または第２の光合
波器の出力側の少なくともいずれか一方に光増幅器を備
えるようにしてもよい。このようにすると、入力段にお
ける微弱な光信号を増幅できると共に、出力段における
送信光電力を大きくすることができるので、伝送距離を
拡大することが可能となる。

【００２０】さらに、可変利得光増幅器を、利得固定ま
たは利得半固定の光増幅回路と利得可変の光増幅回路を
組み合わせて構成するようにしてもよい。このようにす
ると、可変利得光増幅器の飽和出力を大きく取ることが
できるようになり、各波長の光信号電力が大きい場合
や、光スイッチ部でスルーされる光信号の数が多い場合
にも余裕を持って光信号の増幅を行うことができるよう
になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１に本発明の第１の実施形態に
係わる光通信装置の構成を示す。なお、図１において図
４及び図５と同一部分には同一符号を付して示し、重複
する説明は省略する。光ファイバ１を介して伝送する波
長多重光信号は、光分波器２により各々の波長の光信号
に分波されて光スイッチ部４に導かれる。この光スイッ
チ部４は、監視制御装置９から与えられる情報に基づく
ＡＤＭ制御回路７の制御に応じた波長の光信号をドロッ
プするもので、ここでドロップされた光信号は対応する
波長の光受信器５−１，５−２，〜，５−ｎで受信され
る。

【００２２】一方、光スイッチ部４でスルーされた光信
号は光合波器６−１で結合されて利得可変光増幅器１２
に導かれる。この利得可変光増幅器１２は、入力される
光信号を利得制御回路１１が与える駆動信号に応じた利
得で増幅して出力するもので、その出力は光合波器６−
２に導かれると共に一部が利得制御回路１１にフィード
バックされるものとなっている。また、光合波器６−２
には、それぞれ出力光信号電力が等しい光送信器１４−
１，１４−２，〜，１４−ｎが接続されており、前記ド
ロップされた光信号のうち少なくとも一つの波長の光信
号が利得可変光増幅器１２の出力光と合波されて光ファ
イバ１５に導かれ、次のステーションへ伝送される。

【００２３】ここで、利得制御回路１１には、さらに乗
算器１０の出力信号が与えられる。この乗算器１０に
は、ＡＤＭ制御回路７から与えられる光スイッチ部４に
てスルーされる光信号の数と、光送信器１４−１，１４
−２，〜，１４−ｎのいずれか、例えば光送信器１４−
１から与えられるその出力光信号電力の値とが入力され
ており、乗算器１０はこれらの乗算値を利得制御回路１
１に与えるものとなっている。そして、利得制御回路１
１はフィードバックされる光合波器６−２の出力と、乗
算器１０の出力信号とが等しくなるように利得可変光増
幅器１２の利得を制御するものとなっている。

【００２４】なお、光分波器２としては例えば誘電体多
層膜フィルタ、ファイバグレーティングフィルタまたは
導波路型グレーティングフィルタが用いられる。光スイ
ッチ部４は、例えば導波路型光スイッチまたはメカニカ
ル光スイッチで構成される。これらの光スイッチは各々
独立に構成しても、マトリクス状に構成しても良い。光
合波器６−１，６−２としては、例えば光ファイバカプ
ラまたは光導波路型カプラが用いられる。利得可変光増
幅器１２としては光ファイバ増幅器または半導体光増幅
器が用いられる。

【００２５】上記構成において、具体的な数値を用いて
その動作を説明する。いま仮に、光ファイバ１からの波
長多重光信号の波長多重数を１０波とし、このうち光ス
イッチ部４にて５波をドロップし、５波をスルーすると
する。また、これらの各光信号の光信号電力をそれぞれ
０．０１ｍＷとし、各光送信器１４−１，１４−２，
〜，１４−ｎの出力光信号電力はそれぞれ１ｍＷとす
る。

【００２６】上記仮定によれば、光合波器６−１の出力
光信号電力は０．０５ｍＷとなる。一方、乗算器１０に
はスルーされる光信号数５と光送信器１４−１の出力光
信号電力１ｍＷが与えられ、かくして利得制御回路１１
には５ｍＷの制御情報が与えられる。すると、利得可変
光増幅器１２は利得制御回路１１の制御により光合波器
６−１の出力光信号電力を０．０５ｍＷから５ｍＷにな
るよう増幅して光合波器６−２に入力する。すなわち、
利得可変光増幅器１２の利得は２０ｄＢとなるよう制御
される。

【００２７】また、例えば多重された各波長の光信号の
光信号電力をそれぞれ０．００１ｍＷとすると、利得可
変光増幅器１２には０．００５ｍＷの光信号電力の多重
光が入力されることになり、この光信号電力を５ｍＷに
なるよう増幅するため、利得可変光増幅器１２の利得は
３０ｄＢとなるよう制御される。

【００２８】このように利得制御回路１１により、利得
可変光増幅器１２の入力光信号電力値によらずに出力光
信号電力値が５ｍＷになるように利得可変光増幅器１２
の利得が自動的に制御される。これにより、利得可変光
増幅器１２の出力光中の各波長の光信号電力は各々１ｍ
Ｗとなり、光合波器６−２で合波する波長の光信号と共
に合波した波長多重光信号中の各波長の光信号電力を同
一にすることが可能となる。

【００２９】かくして本実施形態では、光ファイバ１か
らの波長多重光を光分波器２で分波して光スイッチ部４
に導き、ＡＤＭ制御回路７の制御に応じた波長の光信号
をドロップして光受信器５−１，５−２，〜，５−ｎに
入力する。一方、光スイッチ部４でスルーされた光信号
を光合波器６−１で合波して利得可変光増幅器１２で増
幅し、この出力に上記スルーされた波長の光信号と重な
らない波長の光送信器１４−１，１４−２，〜，１４−
ｎの出力光を光合波器６−２でアドして光ファイバ１に
出力する。このとき利得可変光増幅器１２の利得を制御
して、利得可変光増幅器１２の出力光電力を（光送信器
１４−１の出力光電力×スルーされる光信号数）と等し
くする。

【００３０】このようにすることで、利得可変光増幅器
１２の出力光に含まれるそれぞれの波長の光信号の光信
号電力は、各々の光送信器１４−１，１４−２，〜，１
４−ｎの出力光の光信号電力と等しくなり、これにより
光ファイバ１５に出力される波長多重光に含まれる各々
の波長の光信号の光信号電力を揃えることができるよう
になる。また、光スイッチ部４でスルーされた光信号を
光合波器６−１で結合して利得可変光増幅器１２の入力
するようにしているので、各々の波長の光信号に対して
光増幅器を設ける必要がなくなり、これにより構成が簡
素化される。さらに、利得可変光増幅器１２の利得調整
は利得制御回路１１により自動的に行われる。このた
め、運用者によるシステム敷設後の利得調整作業が不要
となり、運用時の便宜を図ることができるようになる。

【００３１】（第２の実施の形態）図２に本発明の第２
の実施形態に係わる光通信装置の構成を示す。なお、図
２において図１と同一部分には同一符号を付して示し、
重複する説明は省略する。

【００３２】本実施形態に係わる光通信装置は、図１に
示す光通信装置と略同等の構成をしているが、光分波器
２の入力側および光合波器６−２の出力側にそれぞれ光
増幅器１６および光増幅器１７を設けたものとなってい
る。これらの光増幅器１６および光増幅器１７は、例え
ば光ファイバ増幅器または半導体光増幅器で実現され
る。なお、これらの光増幅器は光分波器２の入力側また
は光合波器６−２の出力側の一方のみに設けるようにし
ても良い。

【００３３】上記構成によれば、光増幅器１６はプリア
ンプとして機能して、光受信感度の向上を図り、光増幅
器１７はブースターアンプとして機能して出力光信号電
力を大きくし、送受信レベル差の拡大を図ることができ
るようになる。このため、光信号の伝送距離を拡大する
ことができるようになり、特に光中継増幅器を介さない
無中継波長多重光伝送システムに本発明を適用するに当
たり効果が大きい。

【００３４】（第３の実施の形態）図３に本発明の第３
の実施形態に係わる光通信装置の構成を示す。なお、図
３においても図１と同一部分には同一符号を付して示
し、重複する説明は省略する。

【００３５】本実施形態に係わる光通信装置は、図１に
示す光通信装置と略同等の構成をしているが、可変利得
光増幅器１２を光増幅器１８および可変利得光増幅器１
９で構成するようにしたものである。すなわち、光合波
器６−１の出力光を光増幅器１８により増幅し、この出
力光を可変利得光増幅器１９でさらに増幅するようにし
たものである。なお、光増幅器１８は利得固定型または
利得半固定型の光増幅器であり、光増幅器１９とともに
例えば光ファイバ増幅器または半導体光増幅器で実現さ
れる。

【００３６】光増幅器単体での最大利得はその飽和出力
に応じて制限されるが、上記構成のように光増幅器を２
段構成とすることで出力段での光電力を大きくすること
ができるようになる。この結果、各波長の光信号電力が
大きい場合や、光スイッチ部４でスルーされる光信号の
数が多く、可変利得光増幅器１２に入力される光信号電
力が大きい場合にも光信号波形を歪ませることなく、余
裕を持って光信号の増幅を行うことができるようにな
る。

【００３７】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
ない。例えば光ファイバを伝送する光波長多重数に制限
はなく、任意に設定することができる。また、上記各実
施形態では光スイッチ部４においてスルーされる光信号
の数をＡＤＭ制御回路７から乗算器１０に通知するよう
にしたが、この通知を例えば外部に設けられた保守装置
などから運用者が手動で行うようにしてもよい。

【００３８】また、上記各実施形態では光信号の流れを
一方向について説明したが、双方向波長多重光伝送シス
テムに本発明を適用することももちろん可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施
が可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、波
長多重光を分波してそれぞれの波長の光信号を光スイッ
チ部でドロップすると共に、この光スイッチ部でスルー
された光信号を合波して利得可変光増幅器で増幅し、こ
の出力光に光送信器の出力光をアドして光伝送路に出力
するようにした。このとき、利得可変光増幅器の出力光
電力を（光送信器の出力光電力×スルーされる光信号
数）と等しくするようにしたので、光伝送路に出力され
る各波長の光信号を自動的かつ確実に揃えることができ
るようになる。さらに、スルーされた光信号を合波して
利得可変光増幅器に入力するようにしているので、少な
くとも一つの利得可変光増幅器で各波長の光信号を増幅
することができ、構成を簡易にすることができる。

【００４０】以上により、波長多重光信号の各波長の光
信号電力を自動的かつ確実に揃えることができる光通信
装置を簡易な構成で提供し、これにより信頼性と運用時
の利便性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光通信装置の第１の実施形態の
構成を示すブロック図。

【図２】本発明に係わる光通信装置の第２の実施形態の
構成を示すブロック図。

【図３】本発明に係わる光通信装置の第３の実施形態の
構成を示すブロック図。

【図４】従来の光通信装置の構成を示すブロック図。

【図５】従来の光通信装置の他の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…入力側光ファイバ ２…光分波器 ３−１，３−２，〜，３−ｎ…波長がλ１，λ２，〜，
λｎの光信号 ４…光スイッチ部 ５−１，５−２，〜，５−ｎ…光受信器 ６−１，６−２…光合波器 ７…ＡＤＭ制御回路 ８…ＡＤＭ制御回路からの制御信号 ９…監視制御装置 １０…乗算器 １１…利得制御回路 １２，１９…利得可変光増幅器 １３…光送信器の出力光電力を表す信号 １４−１，１４−２，〜，１４−ｎ…光送信器 １５…出力側光ファイバ １６，１７，１８…光増幅器 ２３−１，２３−２，〜，２３−ｎ…光増幅器 ２４−１，２４−２，〜，２４−ｎ…光減衰器 ２０，２１，２２…ステーション

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力用光ファイバを通じて入力され、互
   いに波長の異なる複数の光信号が多重された波長多重光
   信号から各波長の光信号を分波する光分波器と、 この光分波器で分波された光信号のうち指定された波長
   の光信号をドロップし、その他の光信号をスルーする光
   スイッチ部と、 前記光スイッチ部でドロップされた波長の光信号を受信
   する光受信部と、 前記光スイッチ部でスルーされた波長の光信号を合波す
   る第１の光合波器と、 この第１の光合波器から出力される光信号を任意の利得
   で増幅する可変利得光増幅器と、 前記光スイッチ部でドロップされた波長のうちの任意の
   波長の光信号を互いに等しい電力で送出する光送信部
   と、 前記光スイッチ部でスルーされる光信号数を判別する光
   信号数判別手段と、 前記光送信部から出力されるいずれかの光信号の電力値
   と前記光信号数判別手段で判別される光信号数とを乗算
   する乗算器と、 前記可変利得光増幅器の出力電力値をモニタし、前記乗
   算器の出力電力値と一致するように前記可変利得光増幅
   器の利得を制御する利得制御手段と、 前記可変利得光増幅器から出力される光信号と前記光送
   信部から出力される光信号とを合波し波長多重光信号と
   して出力用光ファイバへ送出する第２の光合波器とを具
   備することを特徴とする光通信装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記光分波器の入力側または前
   記第２の光合波器の出力側の少なくともいずれか一方に
   光増幅器を備えることを特徴とする請求項１記載の光通
   信装置。
3. 【請求項３】 前記可変利得光増幅器は、利得固定また
   は利得半固定の光増幅回路と利得可変の光増幅回路を組
   み合わせてなることを特徴とする請求項１記載の光通信
   装置。
4. 【請求項４】 前記可変利得光増幅器は、光ファイバ増
   幅器または半導体光増幅器からなることを特徴とする請
   求項１記載の光通信装置。
5. 【請求項５】 前記光分波器は、誘電体多層膜フィル
   タ、ファイバグレーティングフィルタ、導波路型グレー
   ティングフィルタのいずれかからなることを特徴とする
   請求項１記載の光通信装置。
6. 【請求項６】 前記光スイッチ部は、導波路型光スイッ
   チまたはメカニカル光スイッチからなることを特徴とす
   る請求項１記載の光通信装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の光合波器は、光ファ
   イバカプラまたは光導波路型カプラからなることを特徴
   とする請求項１記載の光通信装置。