WO2013042321A1 - 光増幅制御装置及びその制御方法 - Google Patents

光増幅制御装置及びその制御方法 Download PDF

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Abstract

　光増幅制御装置は、自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐する第１分岐手段と、第１分岐手段により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出する第１フィルタ手段と、第１分岐手段により分岐された他方の光信号を増幅する増幅手段と、増幅手段により増幅された光信号を分岐する第２分岐手段と、第２分岐手段により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出する第２フィルタ手段と、第１フィルタ手段により抽出された付加光信号と、第２フィルタ手段により抽出された付加光信号と、に基づいて増幅手段の自動利得制御を行う第１制御手段と、を備える。

Description

光増幅制御装置及びその制御方法
　本発明は、ネットワーク内における光信号の増幅を制御する光増幅制御装置及びその制御方法に関するものである。
　近年、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing：光波長多重伝送)の実用化に伴い、リングあるいはメッシュ構成のネットワークに対して、このＷＤＭの適用が拡大している。このようなネットワークにおいては、ＲＯＡＤＭ(Reconfigureble Optical Add Drop Multiplexing)や、ＷＸＣ(Wavelength Crossconnect)などの技術を用いて、伝送路ファイバから任意波長の光信号を分岐あるいは挿入することが行われており、Point to Pointのネットワークのように、終端点が存在しない点を特徴としている。
　また、上記ＲＯＡＤＭやＷＸＣなどにおいては、光アンプの入力及び出力の信号を用いたＡＧＣ（Automatic Gain Control)制御が行われている（例えば、特許文献１、２及び３参照）。
特開２０００－２２３７６４号公報 特開２００３－２０９３０９号公報 特開２００４－３６３６３１号公報
　ところで、上流側伝送路から光アンプに入力されるＷＤＭ信号は、伝送路の偏光依存性や損失変動などの影響により、パワー変動が発生し得る。さらに、上記パワー変動に追随してＡＧＣ制御を行った場合、変動が発生していないノードで付加した光信号も、光アンプにおける増幅後、上流側伝送路から送信される信号によってその変動の影響を受けることとなり(変動の乗移り)、そのＡＧＣ制御の精度低下に繋がる。さらに、リングネットワークのように信号の終端点がないネットワーク構成の場合、パワー変動がリング内を伝播するため、共振条件に至って発振する可能性がある。
　なお、上記パワー変動の伝播を抑止するためには、例えば、ＡＬＣ制御(Automatic Level Control)を用いる方法が想定される。その場合、１波長当たりの出力を一定に保つために、光アンプへの入力波長数情報に基づいて光アンプの総出力パワー目標値をコントロールする必要が生じる。したがって、光アンプに入力される波長数が急激に変化し、入力波長数と実際の波長数との間に差が生じた場合、１波長当たりの光出力パワーが変化してしまう問題が生じる。
　本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ネットワーク内における光信号の増幅を高精度に制御できる光増幅制御装置及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。
　上記目的を達成するための本発明の一態様は、自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐する第１分岐手段と、前記第１分岐手段により分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出する第１フィルタ手段と、前記第１分岐手段により分岐された他方の光信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された光信号を分岐する第２分岐手段と、前記第２分岐手段により分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出する第２フィルタ手段と、前記第１フィルタ手段により抽出された付加光信号と、前記第２フィルタ手段により抽出された付加光信号と、に基づいて前記増幅手段の自動利得制御を行う第１制御手段と、を備える、ことを特徴とする光増幅制御装置である。
　他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐し、前記分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出し、前記分岐された他方の光信号を増幅し、前記増幅された光信号を分岐し、前記分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出し、前記抽出された付加光信号に基づいて前記増幅の自動利得制御を行う、ことを特徴とする光増幅制御装置の制御方法であってもよい。
　本発明によれば、ネットワーク内における光信号の増幅を高精度に制御できる光増幅制御装置及びその制御方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る光増幅制御装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る光増幅制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る光増幅制御装置の制御処理フローを示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る光増幅制御装置の機能ブロック図である。
　本実施の形態に係る光増幅制御装置１０は、自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐する第１分岐手段１１と、第１分岐手段１１により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出する第１フィルタ手段１２と、第１分岐手段１１により分岐された他方の光信号を増幅する増幅手段１３と、増幅手段１３により増幅された光信号を分岐する第２分岐手段１４と、第２分岐手段１４により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出する第２フィルタ手段１５と、第１フィルタ手段１２により抽出された付加光信号と、第２フィルタ手段１５により抽出された付加光信号と、に基づいて増幅手段１３の自動利得制御を行う第１制御手段１６と、を備えている。
　このように、伝送路の偏光依存性（以下、伝送路偏光依存性と称す）や損失変動などの光出力変動の影響を受け難い付加光信号を用いて、増幅手段１３の自動利得制御を行うことで、その光出力変動による影響を抑制することができ、ネットワークおける共振を確実に防止できる。すなわち、ネットワーク内における光信号の増幅を高精度に制御できる。
　図２は、本発明の一実施の形態に係る光増幅制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光増幅制御装置１０は、例えば、リング構成のネットワーク内に設けられ、光出力変動による影響を抑制することで、当該ネットワーク内で送信される光信号の増幅を高精度に制御するものである。
　光増幅制御装置１０は、第１光カプラ１と、第２光カプラ２と、第３光カプラ３と、光アンプ４と、第１波長可変フィルタ５、第２波長可変フィルタ６と、ポンプ光源７と、第１フォトディテクタ８と、第２フォトディテクタ９と、第１コントローラ１０と、第２コントローラ１１と、を備えている。
　第１光カプラ（自ノード）１は、付加手段の一具体例であり、上流側伝送路から送信されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing)光信号Ｓ１に対して所定波長λ２の付加光信号（付加光信号）Ｓ２を合波し、合波したＷＤＭ光信号Ｓ１２を第２光カプラ２に対して出力する。なお、付加光信号Ｓ２は、第１光カプラ１において付加されているが、これに限らず、任意の自ノードにおいて付加することができる。
　第２光カプラ２は、第１分岐手段の一具体例であり、第１光カプラ１で合波されたＷＤＭ光信号Ｓ１２を２つに分岐し、分岐した一方のＷＤＭ光信号Ｓ１２を第１波長可変フィルタ５に出力し、他方のＷＤＭ光信号Ｓ１２を光アンプ４に対して出力する。
　第１波長可変フィルタ５は、第１フィルタ手段の一具体例であり、第２光カプラ２で分岐された一方のＷＤＭ光信号Ｓ１２から付加光信号Ｓ２を抽出し、抽出した付加光信号Ｓ２を第１フォトディテクタ８に対して出力する。
　第１フォトディテクタ８は、第１変換手段の一具体例であり、入力モニタとしての機能を有している。第１フォトディテクタ８は、第１波長可変フィルタ５で抽出された付加光信号Ｓ２のパワーＰ２を測定し、測定した付加光信号Ｓ２のパワーＰ２を、入力モニタ値（電気信号）Ｐ２として第１コントローラ１０に対して出力する。
　光アンプ４は、増幅手段の一具体例であり、ポンプ光源７から出力される励起光を用いて、第２光カプラ２から出力される他方のＷＤＭ光信号Ｓ１２の強度を増幅し、増幅したＷＤＭ光信号Ｓ１３を第３光カプラ３に対して出力する。
　第３光カプラは、第２分岐手段の一具体例であり、光アンプ４で増幅されたＷＤＭ光信号Ｓ１３を２つに分岐し、分岐した一方のＷＤＭ光信号Ｓ１３を第２波長可変フィルタ６に出力し、他方のＷＤＭ光信号Ｓ１３を下流側伝送路に対して出力する。
　第２波長可変フィルタ６は、第２フィルタ手段の一具体例であり、第３光カプラ３で分岐された一方のＷＤＭ信号Ｓ１３から付加光信号Ｓ３を抽出し、抽出した付加光信号Ｓ３を第２フォトディテクタ９に対して出力する。
　第２フォトディテクタ９は、第２変換手段の一具体例であり、出力モニタとしての機能を有している。第２フォトディテクタ９は、第２波長可変フィルタ６で抽出された付加光信号Ｓ３のパワーＰ３を測定し、測定した付加光信号Ｓ３のパワーＰ３を、出力モニタ値（電気信号）Ｐ３として第１コントローラ１０に対して出力する。
　第１コントローラ１０は、第１制御手段の一具体例であり、例えば、第１フォトディテクタ８から出力された入力モニタ値Ｐ２と、第２フォトディテクタ９から出力された出力モニタ値Ｐ３と、の比（Ｐ２／Ｐ３）が一定になるようなＡＧＣ制御（Automatic Gain Control：自動利得制御)を行い、その制御信号をポンプ光源７に対して出力する。なお、上記ＡＧＣ制御の方法は一例であり、これに限らず、例えば、ＰＩＤ制御などを用いてもよい。
　このように、光アンプ４の前後における付加光信号のパワーの比を示す入力モニタ値Ｐ２と出力モニタ値Ｐ３との比に基づいてＡＧＣ制御を行うことで、光アンプ４に入力される光信号の波長数に関わらずその利得が一定となり、結果として、１波長当たりの光パワーが変化しない。
　ポンプ光源７は、光源手段の一具体例であり、第１コントローラ１０から出力される制御信号に従って、光アンプ４に対して励起光を出力する。
　第２コントローラ１１は、第２制御手段の一具体例であり、外部（例えば、ネットワーク内に設けられたネットワークマネージメントシステム（ＮＭＳ）など）から受信した付加光信号の情報に基づいて、第１波長可変フィルタ５で透過させる光信号の選択波長と、第２波長可変フィルタ６で透過させる光信号の選択波長と、を制御する。例えば、第２コントローラ１１は、付加光信号Ｓ２、Ｓ３の波長情報に基づいて、第１及び第２波長可変フィルタ５、６における選択波長を、夫々、付加光信号Ｓ２、Ｓ３の波長λ２に制御する。これにより、上記光出力変動が最小となる、自ノードからの付加光信号Ｓ２、Ｓ３を選択し透過させることができる。
　なお、本実施の形態において、単一の付加光信号を用いる場合について説明を行っているが、これに限らず、複数の付加光信号を用いる構成でもよく、この場合、第２コントローラ１１は、上記選択波長を、例えば、伝送帯域のより中心に近い波長に制御をする。
　ところで、上流側伝送路から光アンプに入力されるＷＤＭ信号は、伝送路偏光依存性や損失変動などの光出力変動の影響により、パワー変動が発生し得る。従来の光増幅制御装置において、上記パワー変動に追随してＡＧＣ制御を行った場合、変動が発生していない光カプラで付加した光信号も、光アンプにおける増幅後、上流側伝送路から送信される信号によってその変動の影響を受けることとなる（変動の乗移り）。例えば、リングネットワークのように信号の終端点がないネットワーク構成の場合、パワー変動がリング内を伝播するため、共振条件に至って発振する可能性がある。
　そこで、本実施の形態に係る光増幅制御装置１０においては、第２光カプラ２が自ノードである第１光カプラ１において所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐し、第１波長可変フィルタ５が第２光カプラ２により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出し、光アンプ４が第２光カプラ２により分岐された他方の光信号を増幅し、第３光カプラ３が光アンプ４により増幅された光信号を分岐し、第２波長可変フィルタ６が第３光カプラ３により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出し、第１コントローラ１０が第１波長可変フィルタ５により抽出された付加光信号と、第２波長可変フィルタ６により抽出された付加光信号と、に基づいて光アンプ４のＡＧＣ制御を行う。
　このように、上記伝送路偏光依存性や損失変動などの光出力変動による影響を受け難い付加光信号のみを用いて、ＡＧＣ制御を行うことで、上記変動の乗移りを抑制し、ネットワークにおける発振を確実に防止できる。すなわち、ネットワーク内における光信号の増幅を高精度に制御できる。
　次に、本実施の形態に係る光増幅制御装置１０の制御方法の一例について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る光増幅制御装置の制御処理フローを示すフローチャートである。
　第２コントローラ１１は、外部(不図示)より受信した付加光信号の波長情報に基づいて、第１及び第２波長可変フィルタ５、６における選択波長を、夫々、付加光信号の波長に制御する（ステップＳ１０１）。
　第１光カプラ１は、上流側伝送路から送信されるＷＤＭ光信号Ｓ１と付加光信号Ｓ２と合波し、合波したＷＤＭ光信号Ｓ１２を第２光カプラ２に出力する（ステップＳ１０２）。
　第２光カプラ２は、第１光カプラ１からのＷＤＭ光信号Ｓ１２を２つに分岐し、分岐した一方のＷＤＭ光信号Ｓ１２を第１波長可変フィルタ５に出力し、他方のＷＤＭ光信号Ｓ１２を光アンプ４に出力する（ステップＳ１０３）。
　第１波長可変フィルタ５は、第２カプラ２で分岐され入力された一方のＷＤＭ光信号Ｓ１２のうち、付加光信号Ｓ２のみを透過させ第１フォトディテクタ８に出力する（ステップＳ１０４）。第１フォトディテクタ８は、第１波長可変フィルタ５からの付加光信号Ｓ２のパワーを測定し、入力モニタ値Ｐ２として第１コントローラ１０に対して出力する（ステップＳ１０５）。
　光アンプ４は、ポンプ光源７からの励起光を用いて、第２光カプラ２で分岐され入力された他方のＷＤＭ光信号Ｓ１２のパワーを増幅し、第３光カプラ３に対して出力する（ステップＳ１０６）。第３カプラ３は、光アンプ４により増幅され入力されたＷＤＭ光信号Ｓ１３を２つに分岐し、分岐された一方のＷＤＭ光信号Ｓ１３を第２波長可変フィルタ６に出力し、他方のＷＤＭ光信号Ｓ１３を下流側伝送路に出力する（ステップＳ１０７）。
　第２波長可変フィルタ６は、第３光カプラ３からの他方のＷＤＭ光信号Ｓ１３のうち、付加光信号Ｓ３のみを透過させ第２フォトディテクタ９に出力する（ステップＳ１０８）。第２フォトディテクタ９は、第２波長可変フィルタ６からの付加光信号Ｓ３のパワーを測定し、出力モニタ値Ｐ３として第１コントローラ１０に対して出力する（ステップＳ１０９）。
　第１コントローラ１０は、第１フォトディテクタ８からの入力モニタ値Ｐ２と、第２フォトディテクタ９からの出力モニタ値Ｐ２と、の比（Ｐ２／Ｐ３）が一定になるようなＡＧＣ制御を行い、制御信号をポンプ光源７に対して出力する（ステップＳ１１０）。
　ポンプ光源７は、第１コントローラ１０から出力される制御信号に従って、光アンプ４に対して励起光を出力する。
　以上、本実施の形態に係る光増幅制御装置１０において、第２光カプラ２が自ノードである第１光カプラ１において所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐し、第１波長可変フィルタ５が第２光カプラ２により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出し、光アンプ４が第２光カプラ２により分岐された他方の光信号を増幅し、第３光カプラ３が光アンプ４により増幅された光信号を分岐し、第２波長可変フィルタ６が第３光カプラ３により分岐された一方の光信号から付加光信号を抽出し、第１コントローラ１０が第１波長可変フィルタ５により抽出された付加光信号と、第２波長可変フィルタ６により抽出された付加光信号と、に基づいて光アンプ４のＡＧＣ制御を行う。
　これにより、伝送路偏光依存性や損失変動などの光出力変動による影響、所謂変動の乗り移りを抑制することができ、ネットワークおける発振を確実に防止できる。また、光アンプ４の前後における付加光信号のパワーの比に基づいてＡＧＣ制御を行うことで、光アンプ４に入力される光信号の波長数に関わらずその利得が一定となり、結果として、１波長当たりの光パワーの変化を抑制できる。すなわち、ネットワーク内における光信号の増幅を高精度に制御できる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　上記一実施の形態において、伝送路偏光依存性や損失変動などの光出力変動による影響が最も少ない第１光カプラ（自ノード）１において付加光信号が付加されているが、これに限られない。例えば、光伝送路の伝播距離が短く光出力変動による影響が少ない直近のノードにおいて、付加光信号を付加する構成であってもよい。
　この場合、例えば、ネットワークには各ノードの動作状況を把握するネットワークマネージメントシステムが設けられており、光増幅制御装置１０は、このＮＭＳから各ノードで付加された付加光信号の波長情報などを取得することができる。
　この出願は、２０１１年９月２０日に出願された日本出願特願２０１１－２０５１０１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　　１　　第１光カプラ
　　２　　第２光カプラ
　　３　　第３光カプラ
　　４　　光アンプ
　　５　　第１波長可変フィルタ
　　６　　第２波長可変フィルタ
　　７　　ポンプ光源
　　８　　第１フォトディテクタ
　　９　　第２フォトディテクタ
　１０　　光増幅制御装置

Claims (8)

  1. 　自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐する第１分岐手段と、
    　前記第１分岐手段により分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出する第１フィルタ手段と、
    　前記第１分岐手段により分岐された他方の光信号を増幅する増幅手段と、
    　前記増幅手段により増幅された光信号を分岐する第２分岐手段と、
    　前記第２分岐手段により分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出する第２フィルタ手段と、
    　前記第１フィルタ手段により抽出された付加光信号と、前記第２フィルタ手段により抽出された付加光信号と、に基づいて前記増幅手段の自動利得制御を行う第１制御手段と、
    　を備える、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  2. 　請求項１記載の光増幅制御装置であって、
    　前記光信号に前記所定波長の付加光信号を付加する付加手段を更に備える、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  3. 　請求項１又は２記載の光増幅制御装置であって、
    　前記第１制御手段は、前記第１フィルタ手段により抽出された付加光信号と前記第２フィルタ手段により抽出された付加光信号との比が一定となるように前記増幅手段を制御する、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  4. 　請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の光増幅制御装置であって、
    　前記第１フィルタ手段により抽出された付加光信号のパワーを測定し、入力モニタ値として前記第１制御手段に出力する第１変換手段と、
    　前記第２フィルタ手段により抽出された付加光信号のパワーを測定し、出力モニタ値として前記第１制御手段に出力する第２変換手段と、
    　を更に備え、
    　前記第１制御手段は、前記第１変換手段からの入力モニタ値と、前記第２変換手段からの出力モニタ値と、の比が一定となるように前記増幅手段を制御する、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  5. 　請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の光増幅制御装置であって、
    　前記第１及び第２フィルタ手段が前記所定波長の付加光信号を抽出するように選択波長を制御する第２制御手段を更に備える、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  6. 　請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の光増幅制御装置であって、
    　前記第１制御手段からの制御信号に応じて、前記増幅手段に励起光を出力する光源手段を更に備える、ことを特徴とする光増幅制御装置。
  7. 　自ノード又は直近ノードにおいて所定波長の付加光信号が付加された光信号を分岐し、
    　前記分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出し、
    　前記分岐された他方の光信号を増幅し、
    　前記増幅された光信号を分岐し、
    　前記分岐された一方の光信号から前記付加光信号を抽出し、
    　前記抽出された付加光信号に基づいて前記増幅の自動利得制御を行う、
    　ことを特徴とする光増幅制御装置の制御方法。
  8. 　請求項７記載の光増幅制御装置の制御方法であって、
    　前記抽出された付加光信号のパワーを測定し、入力モニタ値として出力し、
    　前記抽出された付加光信号のパワーを測定し、出力モニタ値として出力し、
    　前記出力された入力モニタ値と出力モニタ値との比が一定となるように前記増幅を制御する、ことを特徴とする光増幅制御装置の制御方法。
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