JPS6051292B2 - 光伝送系の予備光源切替方式 - Google Patents

光伝送系の予備光源切替方式

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JPS6051292B2
JPS6051292B2 JP55089984A JP8998480A JPS6051292B2 JP S6051292 B2 JPS6051292 B2 JP S6051292B2 JP 55089984 A JP55089984 A JP 55089984A JP 8998480 A JP8998480 A JP 8998480A JP S6051292 B2 JPS6051292 B2 JP S6051292B2
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JP
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semiconductor laser
output light
semiconductor lasers
optical
deterioration
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JP55089984A
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JPS5715543A (en
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博晴 若林
康彦 新納
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/03Arrangements for fault recovery
    • H04B10/032Arrangements for fault recovery using working and protection systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザを光源として光ファイバを伝送媒
体とする光伝送系において、予備の半導体レーザを設置
し現用半導体レーザが規定以上の劣化を生じたとき、予
備半導体レーザに切替を行う光源の切替方式に関するも
のである。
国際間の長距離光海底ケーブル系に光伝送方式を導入す
る場合、光中継器の信頼性が問題となる。
光中継器のうち電気回路については、従来の高信頼度化
技術により十分な高信頼度化が可能であるが、光素子特
に半導体レーザについては実績がない。このため、半導
体レーザの信頼性が十分に確立されるまでには長期の開
発期間と多額の投資が必要となるものと想定される。と
ころで一般に信頼性が十分でない装置や素子の信頼度を
向上させる手法として、その装置や素子の予備を備えこ
の予備のものを待機させて必要に応じて使用する構成、
換言すれば2重化等の冗長構成力化ば七ば利用されてい
る。海底同軸ケーブル用中継器にjおいても、過去に、
この2重化の冗長構成が採用された経緯がある。長距離
光海底ケーブルの場合、光中継器に1個の現用半導体レ
ーザに対して1個の予備半導体レーザを設置することで
、レーザ部分の信頼性を大幅に向上させることが可能で
7ある。しかし、光源の半導体レーザにこの冗長構成を
導入したとき予備半導体レーザが多ければ多い程すなわ
ち冗長の度合いが大きければ大きい程、現用半導体レー
ザから予備半導体レーザへの切替が頻繁に行われること
になる。たとえば、中継数が20咽度の場合寿命の点か
ら信頼性は数十倍向上できるが、中継器における光源の
切替が平均数に数か月に一回程度いずれかの中継器で行
われることになる。一方、光海底ケーブル方式のような
PCM伝送系では数マイクロ秒のようなわずかな瞬断や
伝送特性の劣化によつて、タイミング信号の消失とか多
重端局でのフレーム同期はずれが発生する。
特に国際用の海底ケーブル方式では、データ信号のよう
な非音声信号が比較的多く伝送されており、サービス品
質上瞬断等の影響が多いため、上述のレーザ切替に際し
ては、出断がや伝送特性の劣化を生じないよう十分な配
慮が必要となる。ここにおいて、半導体レーザの切替の
場合に発生する瞬断が伝送特性の劣化は次の原因による
すなわち、レーザ駆動回路、または複数個のレーザをフ
ァイバとの間に切替スイッチ機構を有するとき、このス
イッチ機構の切替中にいずれの回路も断となる状態が発
生したり、また、切替完了後予備半導体レーザが十分な
伝送特性を維持するまで出力制御回路の時定数により数
〜数十ミリ秒の時間を必要とするためである。従来より
提案される予備半導体レーザの切替方式においては、上
述の瞬断発生や伝送特性の劣化に対する配慮はされす、
よつて特に国際用光海底ケーブル方式には不向きであつ
た。
そこで、本発明は上述の問題を解決して瞬断や.伝送特
性の劣化を伴わすして予備半導体レーザへの切替を可能
とした光伝送系の予備光源切替方式の提供を目的とする
この目的を達成する本発明の基本構成は、レーザ駆動回
路にて駆動され得る複数個の半導体レー!ザの出力光を
光スイッチを介して伝送路に出射するものにおいて、上
記半導体レーザのうち一の現用半導体レーザの劣化が規
定量以上のときこの劣化を検出し他の半導体レーザへの
給電を開始させ得る制御回路にてこの他の半導体レーザ
をも駆動クさせた後、上記光スイッチにて上記一の現用
半導体レーザの一の出力光および上記他の半導体レーザ
の他の出力光を透過しつつ上記一の出力光を上記他の出
力光に次第に置き換えたことを特徴とする。
ここで、第1図ないし第5図を参照して本発明の実施例
を説明する。
第1図において、光中継器内に設置されるレーザ駆動回
路1には現用半導体レーザ2と予備半導体レーザ3とが
接続され、レーザ駆動回路1はこれら半導体レーザ2お
よび3を駆動し得る。現用半導体レーザ2および予備半
導体レーザ3の出力光はファイバ4aおよび4bを介し
て光スイッチ5に入力され、光スイッチ5フでは現用半
導体レーザ2および予備半導体レーザ3のいずれか一方
または過渡状態において両方の出力光をファイバである
伝送路6に出射する切替機構を構成する。現用半導体レ
ーザ2には制御回路7が接続され・る。この制御回路7
は現用半導体レーザ2の劣化が規定量以上になつたとき
その劣化を検出し、レーザ駆動回路1と予備半導体レー
ザ3との間に介在された電気的または機械的なスイッチ
8と、光スイッチ5とを制御する機能を有する。この制
御・は劣化の検出によりスイッチ8を閉じ、一定時間経
過して予備半導体レーザ3が所定の動作状態に達した後
、光スイッチ5に制御出力を送出するものである。初期
状態においてはスイッチ4は開路、光スイッチ5は現用
半導体レーザ2を伝送路6に接続する側の状態で、予備
半導体レーザ3が待機となつている。予備半導体レーザ
3は常時無給電待機てあるため、この待機中の劣化を無
視てき信頼度は向上する。以上は第1図の概略説明であ
る。
ここて、光スイッチ5につき説明する。光スイッチ5は
無瞬断スイッチを形成するので非常に重要である。第2
図aは光スイッチ5の構成例て、現用半導体レーザ2に
つながるファイバ4aと予備半導体レーザ3につながる
ファイバ4bとは平行して端面が揃えられる一方、伝送
路6のファイバの端面は最初ファイバ4aを対向して配
置されている。第1図に示す制御回路7から光スイッチ
5に制御出力が送出されると、伝送路6のファイバはフ
ァイバ4aおよび4bの端面と並行して伝送路6a,6
bにて示すように移動する。第2図bは出力光を切替え
る様子を示している。ファイバ4aの出射ビーム41は
初期状態でそのまま伝送路6の入射ビーム61となつて
いる。また、42はファイバ4bの出射ビームである。
伝送路6が移動して伝送路6aの状態になると出射ビー
ム41の一部が欠け入射ビーム42の一部が入射する。
同様にして伝送路6aが移動する程出射ビーム42が伝
送路6に入射され、最終的に伝送路6には出射ビーム4
2のみが入射する。こうして、現用半導体レーザ2の出
力光は光スイッチ5の動作すなわち伝送路6の移動によ
つて予備半導体レーザ3の出力光に次第に置き換えられ
る。この場合、伝送路6には両方の出力光が過渡的に入
射するので伝送路6の光の合計量はだいたい一定値とな
り得る。第3図は光スイッチ5の他の構成例であり、フ
ァイバ4a,4bの端面に可動ガラス片9を配置した例
である。この場合も可動ガラス片9がファイバ4aおよ
び4bの端面に並行に移動し、ファイバ4aの出射ビー
ム41と一部しや断しつつファイバ4bの出射ビーム4
2を伝送路6に入射させるものである。したがつてこの
第3図の例においても無瞬断切替が可能となる。第1図
に戻り、劣化が生じた場合の一連同作につき説明する。
現用半導体レーザ2に劣化が生じて規定量を越えると、
制御回路7が動作しスイッチ8を作動させる。このため
、予備半導体レーザ3への給電が開始されるが、予備半
導体レーザ3内の出力制御回路の時定数によソー定の時
間は所定動作に至らない。このとき、光スイッチ5は現
用半導体レーザ2の出力光のみを伝送路6に送出してお
り、中継器として伝送特性に劣化はない。予備半導体レ
ーザ3が所定の動作を行う状態に達する一定時間後、制
御回路7から光スイッチ5に制御出力が送出される。こ
の制御出力により光スイッチ5は伝送路6への出力光の
うち現用半導体レーザ2の出力光を徐々に減少しつつ予
備半導体レーザ3の出力光を徐々に増減させて無瞬断切
替を行なう。こうして、光スイッチ5にて無瞬断切替を
行うとともにレーザ駆動回路1により過渡的に現用半導
体レーザ2と予備半導体レーザ3との並行運転を行うこ
とて瞬断や伝送特性の劣化は防止できる。第4図は第1
図に示す回路に基く応用例である。
この第4図で第1図と異なるものはレーザ駆動回路1と
現用半導体レーザ2との間に制御回路7にて制御される
スイッチ10を介在させたことである。このスイッチ1
0は初期状態において閉成しており、光スイッチ5が駆
動されて切替後、開となつて現用半導体レーザ2への給
電を停止させる。この場合、中継器全体の消費電力が低
減される。第5図は第1図に示す回路の応用例で予備半
導体レーザ3を複数個たとえば3個備えたものであり、
制御回路7に各予備半導体レーザ3X,3Y,3Zおよ
びスイッチ8X,8Y,8Zに対応して切替機構11を
備えたものである。
具体的に、現用半導体レーザ2の劣化によりスイッチ8
Xを閉じて予備半導体レーザ3Xに給電して駆動するこ
とで、出力光を切替え、ついで予備半導体レーザ3Xの
劣化により切替られた切替機構11を介して制御回路7
によりスイッチ8Yを閉じて予備半導体レーザ3Yを駆
動し、さらに予備半導体レーザ3Yの劣化によりスイッ
チ8Zを閉じて予備半導体レーザ3Zを駆動する機能を
持つ。このように、複数個の予備半導体レーザを設ける
ことで予備半導体レーザを順に切替えて光中継器を格段
に長寿命化することができる。図示はしないが、第5図
の回路構成に第4図のスイッチ10を組合せることで電
力消費を抑えることも可能となる。上記実施例では光海
底ケーブル方式の光中継器を例として説明したが、本発
明は海底ケーブルのみならず陸上の光伝送方式に使用さ
れる光中継器や光端局装置にも適用することができる。
以上実施例にて具現化したように本発明によれば、無瞬
断スイッチである光スイッチを配置ししかも過渡的に現
用半導体レーザと予備半導体レー゛ザとを並行運転しつ
つ切替を行うことにより、伝送特性の劣化や瞬断を生じ
ることはなく、特に高品質な特性を要求される国際用光
海底ケーブル方式へ応用して非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明による光伝送系の予備光源
切替方式の実施例を示し、第1図は一例の回路図、第2
図は光スイッチの一原理構成図、第3図は光スイッチの
他の原理構成図、第A図は他の例の回路図、第5図はそ
の他の例の回路図でフある。 図面中、1はレーザ駆動回路、2は現用半導体レーザ、
3,3X,3Y,3Zは予備半導体レーザ、5は光スイ
ッチ、6は伝送路、7は制御回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザ駆動回路にて駆動され得る複数個の半導体レ
    ーザの出力光を光スイッチを介して伝送路に出射するも
    のにおいて、上記半導体レーザのうち一の現用半導体レ
    ーザの劣化が規定量以上のときこの劣化を検出し他の半
    導体レーザへの給電を開始させ得る制御回路にてこの他
    の半導体レーザをも駆動させた後、上記光スイッチにて
    上記一の現用半導体レーザの一の出力光および上記他の
    半導体レーザの他の出力光を透過しつつ上記一の出力光
    を上記他の出力光に次第に置き換えたことを特徴とする
    光伝送系の予備光源切替方式。 2 レーザ駆動回路にて駆動され得る複数個の半導体レ
    ーザの出力光を光スイッチを介して伝送路に出射するも
    のにおいて、上記半導体レーザのうち一の現用半導体レ
    ーザの劣化が規定量以上のときこの劣化を検出し他の半
    導体レーザへの給電を開始させ得る制御回路にてこの他
    の半導体レーザをも駆動させた後、上記光スイッチにて
    上記一の現用半導体レーザの一の出力光および上記他の
    半導体レーザの他の出力光を透過しつつ上記一の出力光
    を上記他の出力光に次第に置き換え、置き換え後上記一
    の現用半導体レーザへの給電を停止したことを特徴とす
    る光伝送系の予備光源切替方式。
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US7127168B2 (en) 2001-06-13 2006-10-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Multi-wavelength optical modulation circuit and wavelength-division multiplexed optical signal transmitter
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