JPWO2002029477A1

JPWO2002029477A1 - 光可変減衰装置

Info

Publication number: JPWO2002029477A1
Application number: JP2002532992A
Authority: JP
Inventors: 熊安　敏; 仲川　栄一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2004-02-12
Also published as: EP1326126A1; WO2002029477A1; EP1326126A4; EP1326126B1; AU2000275563A1; US6792192B1

Abstract

入力した信号光から所定の偏光成分を透過する複数の偏光手段と、複数の偏光手段間に、強磁性体からなる複数のファラデー回転子を直列に配設したファラデー回転子列と、各ファラデー回転子ごとに設けられて信号光の偏波を回転させる磁場をファラデー回転子に供給する磁場供給手段とからなる偏波回転手段と、ファラデー回転子に供給される磁場強度を制御して各ファラデー回転子ごとに設定した偏波回転角の組み合わせから、ファラデー回転子列の偏波回転角を設定する偏波回転角度制御手段とを備えるものである。

Description

技術分野
この発明は光海底ケーブルなどの光通信システムを構成する中継増幅器の利得や光ケーブルにおける信号光の損失の波長依存性を補償する等化器に好適な光可変減衰装置に関するものである。
背景技術
光海底ケーブルシステムなどの光通信システムにおいて、その伝送容量を拡大するために、複数の波長の信号光を多重した波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送が、一般的に適用されている。このようなＷＤＭ伝送の特性を向上させるためには、波長多重信号の波長ごとの信号光レベルをなるべく等しくする必要がある。このため、中継増幅器の利得波長特性や伝送路の信号光に対する損失波長特性を補償する等化器が伝送路に挿入される。具体的には、中継増幅器と伝送路とが有する波長特性の和と反対の透過損失特性を有する等化器を使用することによって、波長多重信号の波長ごとの信号光レベルを一定に保っている。
しかしながら、光海底ケーブルシステムの運用中に中継増幅器や光ケーブルが劣化するなどして、その利得・損失波長特性に変化が生じると、等化器の透過損失特性が中継増幅器と伝送路とが有する波長特性の和に対応しなくなり、波長多重信号の波長ごとの信号光レベルを一定に保つことができなくなる。これによって、光海底ケーブルシステム全体の伝送量が劣化するという恐れがある。
このような不具合に対して、光海底ケーブルシステム運用中においても透過損失特性が可変な等化器を使用することで、上記のような不具合を避けることができる。つまり、中継増幅器や光ケーブルが劣化した際に、劣化後における中継増幅器と伝送路とが有する波長特性の和の逆特性に対応するように等化器の透過損失特性を適宜調節することで、波長多重信号の波長ごとの信号光レベルを一定に保つことができる。
第１図は上述したような透過損失特性が可変な等化器として使用される従来の光可変減衰装置の構成を示す図である。図において、１は従来技術の光可変減衰器で、入力した信号光の強度を制御して所望の強度の信号光として出力する。２はファラデー回転子４の入力側に配置した偏光子で、入力した信号光から所定の偏波を抽出して出力する。３はファラデー回転子４の出力側に配置した偏光子で、ファラデー回転子４によって偏光面が回転された信号光のうち所定の偏波成分のみを出力する。４は常磁性体で構成されたファラデー回転子で、電磁コイル５によって形成される磁場の強さに応じて偏光子２からの信号光の偏波を回転させる。５はファラデー回転子４に磁場を与える電磁コイルである。６は電磁コイル５の給電端子であって、この給電端子６を介して制御電流供給回路７からの制御電流が電磁コイル５に供給される。７は制御電流供給回路であって、電磁コイル５に供給する制御電流の電流値を、光通信システムにおける中継増幅器の利得波長特性や伝送路の損失波長特性の変化に応じて適宜変更することができる。
次に動作について説明する。
先ず、第１図の矢印方向に送信された信号光は、光可変減衰装置１の入力側に配置された不図示のレンズによって平行光にされたあと、偏光子２に入力する。偏光子２において、上記信号光から所定の偏波が抽出されて電磁コイル５内のファラデー回転子４に入力する。このファラデー回転子４には、電磁コイル５によって供給される制御電流値に応じた磁場が印加されている。ファラデー回転子４内では、上記磁場の強さに応じた偏波回転角で信号光の偏波が回転される。このあと、ファラデー回転子４を出力した上記信号光は、偏光子３によって所定の偏波成分のみが抽出されて光可変減衰装置１から出力する。
ここで、制御電流供給回路７によって、電磁コイル５に供給する制御電流を適当な値にすることで、ファラデー回転子４に印加する磁場強度を調節することができる。これにより、ファラデー回転子４に対して所望の偏波回転角を選択的に設定することが可能である。従って、偏光子３にて抽出される信号光の偏波成分を選択することで、光可変減衰装置１からの出射信号光が所望の強度に設定される。
このようにして、中継増幅器や光ケーブルの劣化などによって、その利得波長特性や損失波長特性に変化が生じても、光海底ケーブルシステムの運用中にこれらを補償することができる。
上述した光可変減衰装置１の概念を開示する先行文献としては、例えば特開平７−２１２３１５号公報がある。この先行文献は、光可変減衰装置ではなく光アイソレータに関するものであるが、電磁コイルを利用してファラデー回転子に印加する磁場強度を可変とした点で、光可変減衰装置１と共通する概念を開示している。
従来の光可変減衰装置は以上のように構成されているので、ファラデー回転子４が常磁性体であることから、偏波回転角を一定に保持するためには電磁コイル５に一定値の電流を常に供給し続ける必要があり、電磁コイル５や給電端子６などの電流経路や制御電流供給回路７などの電流供給源が経時変化して上記一定値の電流を供給することができなくなる可能性があるという課題があった。
つまり、従来の光可変減衰装置は、光海底ケーブルシステムなどのような、使用部品に対するメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、長期の信頼性を要する光通信システムには適さなかった。
また、上記課題を解決する方法として、ファラデー回転子を強磁性体で構成することが考えられる。これは、強磁性体によるファラデー回転子では、電磁コイルへの給電が停止されても自発磁化によって偏波回転角が保持されるからである。
しかしながら、自発磁化は互いに逆向きの２方向にしか安定に生じないため、ファラデー回転子の偏波回転角は２通りにしか設定することができない。従って、光可変減衰装置の透過損失特性も２通りにしか設定することができず、中継増幅器や光ケーブルの劣化などによる利得・損失波長特性の変化に柔軟に対応することができないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電磁コイルへの給電を停止しても透過損失特性が保持され、且つ、透過損失特性を詳細に設定することができる光可変減衰装置を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る光可変減衰装置は、入力した信号光から所定の偏光成分を透過する複数の偏光手段と、複数の偏光手段間に、強磁性体からなる複数のファラデー回転子を直列に配設したファラデー回転子列と、各ファラデー回転子ごとに設けられて信号光の偏波を回転させる磁場をファラデー回転子に供給する磁場供給手段とからなる偏波回転手段と、磁場供給手段によってファラデー回転子に供給される磁場強度を制御して各ファラデー回転子ごとに設定した偏波回転角の組み合わせから、ファラデー回転子列の偏波回転角を設定する偏波回転角度制御手段とを備えるものである。
これによって、ファラデー回転子が強磁性体からなることから、外部から常に磁場を印加し続けなくとも、自発磁化により透過損失特性を保持することができ、且つ、この透過損失特性を詳細に設定することができることから、光海底ケーブルシステムなどのような、使用部品に対するメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、長期の信頼性を要する光通信システムに対して好適に使用することができるという効果がある。
この発明に係る光可変減衰装置は、ファラデー回転子列が、少なくとも２つ以上のそれぞれ異なる偏波回転角を有するファラデー回転子からなり、偏波回転角度制御手段が、各ファラデー回転子ごとに設定した異なる偏波回転角の組み合わせから、ファラデー回転子列の偏波回転角を設定するものである。
これによって、透過損失特性を詳細に設定することができる光可変減衰装置を提供することができるという効果がある。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従ってこれを説明する。
実施の形態１．
第２図はこの発明の実施の形態１による光可変減衰装置の基本構成を示す図である。図において、１ａは実施の形態１による光可変減衰器、２ａはファラデー回転子４−１の入力側に配置した偏光子で、入力した信号光から所定の偏波を抽出して出力する。３ａはファラデー回転子４−Ｎの出力側に配置した偏光子で、ファラデー回転子４−１〜４−Ｎによって偏光面が回転された信号光のうち所定の偏波成分のみを出力する。４−１〜４−Ｎは偏光子２ａ，３ａ間に直列に配設したファラデー回転子で、強磁性体で構成されて電磁コイル５−１〜５−Ｎによって形成される磁場の強さに応じて偏光子２ａからの信号光の偏波を回転させる。また、ファラデー回転子４−１〜４−Ｎを構成する強磁性体材料としては、例えばＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット　Ｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２やビスマス置換希土類鉄ガーネット　Ｇｄ_１−ＸＢｉ_ＸＦｅ_５Ｏ_１２）などを使用する。５−１〜５−Ｎはファラデー回転子４−１〜４−Ｎに磁場を与える電磁コイルである。６−１〜６−Ｎは電磁コイル５−１〜５−Ｎの給電端子であって、これら給電端子６−１〜６−Ｎを介して制御電流供給回路７−１〜７−Ｎからの制御電流が電磁コイル５−１〜５−Ｎに供給される。７−１〜７−Ｎは制御電流供給回路であって、電磁コイル５−１〜５−Ｎに供給する制御電流の電流値を、光通信システムにおける中継増幅器の利得波長特性や伝送路の損失波長特性の変化に応じて適宜変更することができる。
次に動作について説明する。
先ず、第２図の矢印方向に送信された信号光は、光可変減衰装置１ａの入力側に配置された不図示のレンズによって平行光にされたあと、偏光子２ａに入力する。偏光子２ａにおいて、上記信号光から所定の偏波が抽出されて電磁コイル５−１内のファラデー回転子４−１に入力する。このファラデー回転子４−１には、電磁コイル５−１によって供給される制御電流値に応じた磁場が印加されている。これにより、ファラデー回転子４−１内では、上記磁場の強さに応じた偏波回転角で信号光の偏波が回転する。このあと、ファラデー回転子４−１を出力した上記信号光は、電磁コイル５−２〜５−Ｎによって供給される制御電流値に応じた磁場が印加されたファラデー回転子４−２〜４−Ｎに逐次入射される。各ファラデー回転子４−２〜４−Ｎ内では、上記磁場の強さに応じた偏波回転角で信号光の偏波が回転する。ファラデー回転子４−Ｎを出力した上記信号光は、偏光子３ａによって所定の偏波成分のみが抽出されて光可変減衰装置１ａの出力信号光として出力する。
ここで、電磁コイル５−１〜５−Ｎが各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎに印加する磁場は、制御電流供給回路７−１〜７−Ｎによって、各電磁コイル５−１〜５−Ｎに供給する制御電流をそれぞれ適当な値に制御することで適当な強度に独立に調節することができる。これにより、各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎに対して所望の偏波回転角を独立に設定することができる。従って、強磁性体からファラデー回転子を構成した場合においても、制御電流供給回路７−１〜７−Ｎによって設定した各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎの偏波回転角の組み合わせから、ファラデー回転子４−１〜４−Ｎ全体で２のＮ乗通りの偏波回転角、即ち、２のＮ乗通りの損失特性を得ることができる。
また、強磁性体からファラデー回転子を構成すれば、上述したように電磁コイル５−１〜５−Ｎへの制御電流の供給を停止しても、自発磁化によって偏波回転角が保持される。
第３図はこの発明の実施の形態１による光可変減衰装置の具体的な構成を示す図である。図において、８は各電磁コイル５−１〜５−Ｎに供給する電流値を設定する制御信号を信号光から検出し、制御電流発信回路９に送信する制御信号検出回路、９は各電磁コイル５−１〜５−Ｎの給電端子６−１〜６−Ｎと電気的に接続して、制御信号検出回路８が検出した制御信号に基づいた値のパルス電流を各電磁コイル５−１〜５−Ｎに供給する制御電流発信回路である。
なお、第２図と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
次に動作について説明する。
先ず、第３図の矢印方向に送信された信号光は、光可変減衰装置１ａの入力側に配置された不図示のレンズによって平行光にされたあと、偏光子２ａに入力する。偏光子２ａにおいて、上記信号光から所定の偏波が抽出されて、電磁コイル５−１〜５−Ｎによって供給される制御電流値に応じた磁場が印加されたファラデー回転子４−１〜４−Ｎに逐次入射される。各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎ内では、上記磁場の強さに応じた偏波回転角で信号光の偏波が回転する。ファラデー回転子４−Ｎを出力した上記信号光は、偏光子３ａによって所定の偏波成分のみが抽出されて光可変減衰装置１ａの出力信号光として出力する。以上の基本的動作は第２図で説明したものと同様である。
次にファラデー回転子４−１〜４−Ｎの偏波回転角の制御動作について説明する。
各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎが自発磁化によって取りうる状態を「＋」、「−」で表すことにする。この状態は各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎを取り囲む電磁コイル５−１〜５−Ｎに電流を流すことによって互いに変換することが可能である。
例えば、ファラデー回転子４−１は、上記状態によって偏波回転角として「Θ１＋」又は「Θ１−」の値をとるものとする。また、同様にして、ファラデー回転子４−２〜４−Ｎは、それぞれ上記状態によって偏波回転角として「Θ２＋」又は「Θ２−」〜「ΘＮ＋」又は「ΘＮ−」の値をとる。
ここで、実施の形態１による光可変減衰装置１ａの初期状態として、ファラデー回転子４−１〜４−Ｎの全てが「−」の状態にあるとすると、ファラデー回転子４−１〜４−ＮからなるＮ個のファラデー回転子による偏波回転角は、（Θ１−）＋（Θ２−）＋・・・＋（ΘＮ−）となる。
このとき、不図示の送信端局から、ファラデー回転子４−Ｍ（Ｍは１以上Ｎ以下の整数）の状態を「−」から「＋」に変化させる制御信号が信号光に重畳して送信されると、制御信号検出回路８がその信号光から上記制御信号を検出して制御電流発信回路９に送信する。
制御電流発信回路９は受信した上記制御信号に基づいてパルス電流を電磁コイル５−Ｍに供給する。これにより、電磁コイル５−Ｍに囲まれたファラデー回転子４−Ｍの偏波回転角は、「ΘＭ−」から「ΘＭ＋」に変化する。
一方、ファラデー回転子４−１〜４−ＮからなるＮ個のファラデー回転子による偏波回転角は、（Θ１−）＋（Θ２−）＋・・・＋（ΘＭ＋）＋・・・＋（ΘＮ−）となる（Ｍが２＜Ｍ＜Ｎの場合）。
このようにして、この実施の形態１による光可変減衰装置１ａは、光伝送路を伝搬する信号光に重畳された制御信号に従って、特定の電磁コイルにパルス電流を流すことで、各ファラデー回転子４−１〜４−Ｎの状態を独立に切り替えることができる。
また、ファラデー回転子４−１〜４−Ｎを強磁性体で構成しても、２のＮ乗通りの損失特性を設定することができることから、光海底ケーブルシステムなどのような、使用部品に対するメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、長期の信頼性を要する光通信システムに好適に使用することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る光可変減衰装置は、強磁性体からなる複数のファラデー回転子を使用することから、各ファラデー回転子に外部から常に磁場を与えることなく、透過損失特性を詳細に設定することができ、光海底ケーブルシステムなどのような、使用部品に対するメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、長期の信頼性を要する光通信システムに好適に使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の光可変減衰装置の構成を示す図であり、第２図はこの発明の実施の形態１による光可変減衰装置の基本構成を示す図であり、第３図はこの発明の実施の形態１による光可変減衰装置の具体的な構成を示す図である。

Claims

入力した信号光から所定の偏光成分を透過する複数の偏光手段と、
上記複数の偏光手段間に、強磁性体からなる複数のファラデー回転子を直列に配設したファラデー回転子列と、上記各ファラデー回転子ごとに設けられて上記信号光の偏波を回転させる磁場を上記ファラデー回転子に供給する磁場供給手段とからなる偏波回転手段と、
上記磁場供給手段によって上記ファラデー回転子に供給される磁場強度を制御して上記各ファラデー回転子ごとに設定した偏波回転角の組み合わせから、上記ファラデー回転子列の偏波回転角を設定する偏波回転角度制御手段と
を備えた光可変減衰装置。
ファラデー回転子列は、少なくとも２つ以上のそれぞれ異なる偏波回転角を有するファラデー回転子からなり、
偏波回転角度制御手段は、上記各ファラデー回転子ごとに設定した上記異なる偏波回転角の組み合わせから、上記ファラデー回転子列の偏波回転角を設定することを特徴とする請求の範囲第１項記載の光可変減衰装置。