WO2014017084A1 - 波長分割多重方式の光伝送装置 - Google Patents

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optical
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武志 中田
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    • H04Q2213/13295—Wavelength multiplexing, WDM

Definitions

  • the present invention relates to a technique related to optical communication, and more particularly to an optical transmission apparatus that transmits an optical signal in a wavelength division multiplexing system.
  • Optical communication lines play an important role, and related technologies are actively developed.
  • a technology for multiplexing and transmitting each encoded signal may be used.
  • a wavelength division multiplexing (WDM) system is used in which a wavelength is assigned to each encoded signal, and an optical signal of each wavelength is multiplexed and transmitted.
  • optical signals are transmitted via various devices such as repeaters and amplifiers on the transmission path.
  • the transmission path not only the intensity of the optical signal is attenuated, but also the signal waveform is deteriorated due to the different wavelength dependency for each material, connection portion and the like.
  • the wavelength division multiplexing system in order to multiplex more optical signals within a certain band, it is necessary to narrow the interval between set wavelengths. However, when the wavelength interval between the signals is narrowed, the influence such as deterioration of the optical signal is more likely to occur.
  • Patent Document 1 discloses a technique for correcting an optical signal by a transmission device used as a repeater.
  • the transmission device of Patent Document 1 includes an amplifier provided in an input unit, an optical add / drop multiplexer (OADM), an optical attenuating unit, and an amplifier provided in an output unit.
  • the transmission device of Patent Document 1 includes means for measuring the intensity of an optical signal on the output side of an amplifier provided in an output unit.
  • the transmission device of Patent Document 1 further includes means for controlling the attenuation amount in the optical attenuation means and the intensity of the optical signal output to the transmission line by the optical add / drop device based on the measurement result of the optical signal strength. ing.
  • the intensity of the optical signal input from the input unit is adjusted by the optical attenuation means, and the intensity of the optical signal is adjusted before being input to the optical add / drop multiplexer.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 states that by performing these adjustments so that each signal is output from the transmission device at a predetermined intensity, it is possible to perform transmission of an optical signal with a constant output.
  • the transmission device of Patent Document 2 includes a demultiplexer, a means for adjusting each demultiplexed optical signal, and a multiplexer for multiplexing the adjusted optical signals.
  • the intensity for each wavelength of the optical signal before being input to the demultiplexer is measured, and after demultiplexing, each optical signal is adjusted based on the measurement result and multiplexed again.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228688 describes that an optical signal having a different modulation scheme, bit rate, and the like can be multiplexed and transmitted by determining and adjusting an appropriate adjustment amount according to each optical signal.
  • Patent Document 1 has the following problems.
  • the optical signal attenuated by the optical attenuating means and the optical signal from the optical add / drop device are input to the amplifier on the output side. Since the optical signal attenuated by the optical attenuating means is input to the amplifier without any correction being made to the waveform, noise on the path is amplified and accumulated. Therefore, when the signal reaches the receiving device that is the destination of the optical signal, the OSNR is greatly deteriorated due to noise accumulation or the like, and the receiving device may not be able to receive the optical signal correctly.
  • the optical transmission device of Patent Document 2 analyzes the waveform of the optical signal before amplification and demultiplexing of the optical signal, and corrects the demultiplexed optical signal of each wavelength. Therefore, noise generated by the amplifier or distortion of the waveform emphasized by amplification may be output as it is without being recognized. As a result, waveform distortion accumulates as the optical signal is transmitted through the transmission path, and the signal may not be received correctly on the receiving side.
  • the present invention suppresses the influence of waveform distortion or the like that occurs when an optical signal passes through a device or the like on a transmission path, and can transmit an optical signal with little waveform degradation and little OSNR degradation.
  • the purpose is to obtain.
  • the optical transmission apparatus of the present invention includes multiplexing means, amplifying means, and optical signal correcting means.
  • the multiplexing means multiplexes the input optical signal through a path corresponding to each channel of the optical signal, and outputs it as a combined signal.
  • the amplification means amplifies the combined signal and outputs it as an amplified signal.
  • the optical signal correcting means corrects the amplified signal for each channel and outputs it as a correction signal.
  • the input optical signal is combined through a path corresponding to each channel of the optical signal and output as a combined signal, and the combined signal is amplified and output as an amplified signal.
  • the amplified signal is corrected for each channel and output as a correction signal.
  • the present invention by sequentially inputting signals to the multiplexing unit, the amplifying unit, and the optical signal correcting unit, it is possible to suppress the influence of signal degradation such as waveform distortion of the optical signal and OSNR degradation. As a result, it becomes possible to transmit an optical signal with small distortion of the waveform of the optical signal, deterioration of OSNR, etc., and communication quality is improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the optical transmission apparatus according to this embodiment.
  • the optical transmission apparatus according to the present embodiment includes a multiplexing unit 10 and a demultiplexing unit 20.
  • the multiplexing unit 10 includes a multiplexer 11, a first amplifier 12 that amplifies the combined optical signal, a wavelength blocker 13 that corrects an optical signal from the first amplifier 12, and a wavelength blocker 13. And a second amplifier 14 for amplifying the output signal.
  • Each element is connected via an optical fiber.
  • a wavelength selective switch is used for the multiplexer 11.
  • FIG. 2 shows an outline of the configuration of the multiplexer 11.
  • the wavelength selective switch used as the multiplexer 11 has a demultiplexing element 100 that demultiplexes an optical signal, a switch element 101 that has a function of selecting and outputting an input optical signal, and an optical signal multiplexing function. And a multiplexing element 102.
  • the demultiplexing element 100 demultiplexes the multiplexed input signal into optical signals for each channel.
  • a channel refers to an individual predetermined band and an optical signal included therein when the optical signal is divided into predetermined bands.
  • the predetermined band is set to be constant or variable according to the design of the network.
  • the optical signal divided for each channel demultiplexed by each demultiplexing element 100 is input to the switch element 101 allocated to each channel.
  • the switch element 101 can select and output a signal necessary for each channel from the optical signals input from the plurality of demultiplexing elements 100. At that time, only one optical signal is selected for one channel. This is sometimes called contention.
  • the multiplexing element 102 selects and outputs the optical signal of each channel selected by the switch element 101.
  • a diffraction grating, a prism, or the like can be used for the demultiplexing element 100 and the multiplexing element 102. Further, as the demultiplexing element 100 and the multiplexing element 102, an arrayed waveguide diffraction grating (Arrayed) Waveguide Grating; AWG) may be used. As the switch element 101 , for example, a micro-electro-mechanical system (MEMS) technique and a liquid crystal on-silicon (LCOS) technique are used. As the switch element 101, LC (Liquid Crystal) element technology, DLP (Digital Light Processing) element technology, or the like may be used. The switch element 101 may be configured by a combination of these elements. By combining the demultiplexing element 100, the switch element 101, and the multiplexing element 102, it is possible to select a necessary signal for each channel from the optical signals input from a plurality of systems and output it as a combined signal.
  • MEMS micro-electro-mechanical system
  • the optical signal passes through the multiplexer 11, the optical signal is demultiplexed by the demultiplexing element 100 into an optical signal for each channel, that is, an optical signal for each predetermined wavelength band. Thereafter, the optical signal is input to the switch element 101 allocated to each channel, and the required optical signal is selected by the switch element 101 and multiplexed by the multiplexing element 102. Therefore, when passing through the multiplexer 11, the optical signal is demultiplexed for each channel, and is multiplexed after passing through a predetermined path corresponding to each channel. Therefore, after passing through the multiplexer 11, the optical signal becomes an optical signal multiplexed without including signals other than the predetermined wavelength band for the optical signals of each channel.
  • a fixed gain optical amplifier As the first amplifier 12, a fixed gain optical amplifier (FGA) is used.
  • FGA fixed gain optical amplifier
  • an erbium-doped fiber amplifier Erbium Doped Fiber Amplifier; EDFA
  • the second amplifier 14 can use the same element as the first amplifier 12.
  • the wavelength blocker 13 has a filter function for attenuating an optical signal outside a predetermined wavelength region and a function for attenuating an optical signal within a predetermined wavelength region.
  • FIG. 3 shows an outline of the configuration of the wavelength blocker 13.
  • the wavelength blocker 13 includes a first diffraction grating 103, a variable optical attenuator unit 104 (Variable optical attenuator; VOA), and a second diffraction grating 105.
  • the wavelength blocker 13 demultiplexes the optical signal by the first diffraction grating 103 and corrects each signal by the function of the variable optical attenuator 104 that can adjust the attenuation or the like for each optical signal of each channel.
  • the optical signals of the respective channels are combined by the second diffraction grating 105 after adjustment of attenuation or the like and output from the wavelength blocker 13.
  • a unit using an optical shutter function of a liquid crystal element can be used as an example of the variable optical attenuator unit 104.
  • the liquid crystal element is formed on a signal path of each wavelength.
  • adjustment for each channel is performed by utilizing the fact that the orientation of the liquid crystal layer is changed by applying a voltage to the liquid crystal layer and the light transmittance is continuously changed.
  • the demultiplexing unit 20 includes an amplifier 21 and a demultiplexer 22.
  • the amplifier 21 and the duplexer 22 are connected via an optical fiber.
  • the amplifier 21 can use the same element as the first amplifier 12.
  • the duplexer 22 includes an arrayed waveguide diffraction grating and a matrix-like switch element.
  • the optical signal input from the amplifier 21 to the demultiplexer 22 is demultiplexed for each wavelength, that is, for each channel, by the arrayed waveguide grating.
  • the demultiplexed optical signal is guided to a predetermined path by the switch element and output. After the path is selected by the switch element, the optical signal may pass through a multiplexing element provided for each predetermined path, and may be output for each predetermined path in a combined state.
  • connection path between each element is not only connected via an optical fiber but also connected via another optical path. It is sometimes done.
  • An optical signal is input to the demultiplexing unit 20 from the transmission path.
  • the optical signal input to the demultiplexing unit 20 is amplified by the amplifier 21 to compensate for the loss in the transmission path.
  • the optical signal amplified by the amplifier 21 is sent to the duplexer 22.
  • the optical signal input from the amplifier 21 to the demultiplexer 22 is sent to the arrayed waveguide diffraction grating and demultiplexed for each wavelength, that is, for each channel.
  • the demultiplexed optical signal for each channel is guided to a path corresponding to the wavelength by the switch element and output from the demultiplexing unit 20.
  • the optical signal for each channel demultiplexed by the demultiplexer 22 may be output to each path in a state of being multiplexed for each path.
  • an optical splitter may be used instead of the demultiplexer 22.
  • the optical signal is not demultiplexed by the demultiplexing unit 20, but is branched into optical signals for a plurality of paths by the optical splitter and output.
  • a necessary optical signal is selected by the wavelength selection switch of the multiplexing unit of the opposite optical transmission apparatus.
  • the duplexer 22 may be a wavelength selective switch or the like.
  • An optical signal is input to the multiplexing unit 10 from each path.
  • the optical signal for each path input to the multiplexing unit 10 is demultiplexed by the demultiplexing element 100 of the multiplexer 11 and input to the switch element 101 corresponding to each channel.
  • the selected optical signal is multiplexed by the multiplexing element 102 and multiplexed.
  • the multiplexed optical signal is output from the multiplexer 11 and sent to the first amplifier 12 for amplification.
  • the optical signal amplified by the first amplifier 11 is sent to the wavelength blocker 13.
  • the wavelength blocker 13 again performs a predetermined attenuation process after demultiplexing for each wavelength, that is, for each channel.
  • the predetermined attenuation processing refers to, for example, performing optical signal correction by performing filtering processing for blocking signals outside the band set for each channel, attenuation processing within the band set for each channel, and the like. Further, a level equalization process between the signals may be performed.
  • the optical signals that have undergone the predetermined attenuation processing are combined again and output from the wavelength blocker 13.
  • the optical signal output from the wavelength blocker 13 is amplified by the second amplifier 14, and then output from the multiplexing unit 10 and sent to the transmission line.
  • the wavelength selective switch In the wavelength selective switch, an optical signal for each predetermined band, that is, for each channel demultiplexed by the demultiplexing element 101 passes through the switch element 101 and is multiplexed by the multiplexing element 102.
  • the wavelength selective switch has a filter function that prevents signals outside a certain band from passing therethrough.
  • the optical signal of each wavelength from the transmission line that is, the optical signal of each channel, is combined in a state where the signal intensity outside the fixed band is attenuated for each channel by the filter function of the wavelength selective switch.
  • the crosstalk is removed from each signal input from the transmission path, and the signals of other channels are not affected. Further, the noise of the optical signal of each channel is also removed, and the combined optical signal is a signal with low noise.
  • the combined optical signal is amplified by an amplifier, but is amplified based on an optical signal with little noise, so that the noise after amplification is also suppressed. Since the optical signal is corrected in the wavelength blocker unit based on the optical signal amplified in a situation where there is little noise, an accurate correction process can be performed. By performing these processes, the quality of the optical signal can be improved in the optical transmission apparatus of this embodiment.
  • the wavelength selective switch and the wavelength blocker 13 used as the multiplexer 11 can be optical signal loss media. Unlike the present embodiment, if the multiplexer 11 and the wavelength blocker 13 are formed of the same components or the like and are not provided with an amplifier therebetween, the total insertion loss of the optical signal is increased. As a result, the intensity of the optical signal for each channel, that is, the power level tends to decrease, and the OSNR of the output optical signal tends to deteriorate.
  • the minimum value of the intensity of the optical signal for each channel in the apparatus can be improved by using the multiplexer 11, the first amplifier 12, and the wavelength blocker 13 in order as in this embodiment. it can. That is, with the configuration of the present embodiment, the minimum value of the intensity of the optical signal in the apparatus can be kept large compared to the case where no amplifier is provided. Since the OSNR largely depends on the minimum value of the intensity of the optical signal for each channel in the apparatus, the OSNR can be improved by increasing the minimum value. Therefore, by adopting the configuration of the present embodiment, the OSNR can be improved as compared with a configuration without an amplifier. In a transmission path set via a plurality of optical transmission devices, the improvement effect is added every time the optical transmission device is passed through. Therefore, these effects are particularly remarkable.
  • FIG. 4 schematically shows the level of the optical signal after passing through each element in the case of the present embodiment and in the case of being configured only from the wavelength selective switch and the amplifier.
  • the horizontal axis of FIG. 4, that is, the axis of distance, indicates the position of the multiplexer 10 on the optical transmission device, and each corresponding element of the multiplexer 10 is shown at the top of the graph. It is assumed that the level of the optical signal when input to the optical signal wavelength selective switch is S0 (dBm / ch).
  • the insertion loss at the wavelength selective switch is IL_WSS (dB)
  • the output level from the wavelength selective switch is S1 (dBm / ch)
  • the level after amplification at the first amplifier is S2 (dBm / ch).
  • the insertion loss in the wavelength blocker is IL_WB (dB)
  • the magnitude of attenuation in the level equalization performed in the wavelength blocker is IL_LEQ (dB)
  • the output level of the wavelength blocker is S3 (dBm / ch).
  • an optical signal that was S0 (dBm / ch) at the time of input is affected by insertion loss and attenuation processing of level equalization, and when output from the wavelength selective switch S0-IL_WSS-IL_LEQ (dBm / ch).
  • the transmission apparatus of this embodiment does not perform attenuation processing with the wavelength selective switch, the signal level at the output of the wavelength selective switch is S0-IL_WSS (dBm / ch). Therefore, at the output of the wavelength selective switch in the present embodiment, the signal level increases by IL_LEQ (dB).
  • the signal level at the time of output of the wavelength blocker is S2-IL_WB-IL_LEQ (dBm / ch).
  • S2 is a system that amplifies a 100-channel wavelength division multiplexed signal.
  • a WDM fixed gain amplifier with a total output of +19.0 dBm is required.
  • a WDM fixed gain amplifier having a total output of about +19.0 dBm is generally commercially available.
  • the WDM fixed gain amplifier is an optical amplifier adjusted so that the gain is constant in a certain wavelength range in the C band, the L band, or the like.
  • the magnitude of S2 is +1.0 dBm / ch for a 100-channel system, +2.0 dBm / ch for an 80-channel system, and +5. 0 dBm / ch.
  • S1 S0 ⁇ IL_WSS (dBm / ch)
  • S0 ⁇ IL_WSS ⁇ 7.0 dBm / ch holds. If a wavelength selective switch having an insertion loss of 6.0 dB is used, S0 ⁇ 1.0 dBm / ch.
  • the signal level S3 S2 ⁇ IL_WB ⁇ IL_LEQ of the output unit of the wavelength blocker is ⁇ 9 0 dBm / ch.
  • S0 ⁇ 3.0 dBm / ch S0 ⁇ 3.0 dBm / ch. Therefore, when the configuration of the transmission apparatus of this embodiment is used, even when the level of the input signal is low, it is not necessary to increase the output level of the first amplifier 12, and a high signal level can be maintained.
  • the optical transmission apparatus of the first embodiment it is possible to suppress the influence of signal deterioration such as distortion of the waveform of the optical signal and OSNR deterioration that occur during transmission of the optical signal.
  • the effect is that noise included in the optical signal is removed by the filter characteristics due to the multiplexing means having a path for each channel, the optical signal is amplified in a state where the noise is removed, and the optical signal is further corrected. Is by doing.
  • the accuracy of signal correction is improved.
  • the effect of accumulation of noise, etc. when passing through the optical transmission device is reduced, and optical signal transmission is possible with little distortion of the optical signal waveform and OSNR degradation, improving communication quality. To do.
  • FIG. 5 shows an outline of the configuration of the optical transmission apparatus according to this embodiment.
  • the optical transmission device of this embodiment is characterized in that it measures the output level of an optical signal and corrects the signal based on the measurement result.
  • the optical transmission apparatus includes a demultiplexing unit 30 and a multiplexing unit 40.
  • the demultiplexing unit 30 includes an amplifier 31 that amplifies the optical signal input from the transmission path, and a demultiplexer 32 that demultiplexes the amplified optical signal into each signal for each wavelength.
  • the configuration and function of the demultiplexing unit 30 are the same as the parts having the same names in the first embodiment.
  • the multiplexing unit 40 includes a multiplexer 41, a first amplifier 42, a wavelength blocker 43, a second amplifier 44, a branching unit 45, and an output measuring instrument 46.
  • the configurations and functions of the multiplexer 41, the first amplifier 42, and the second amplifier 43 are the same as the parts having the same names in the first embodiment.
  • the branching unit 45 branches the optical signal amplified by the second amplifier 44 into an optical signal to the transmission line and an optical signal to the output measuring device 46.
  • an optical coupler is used for the branching unit 45.
  • the output measuring instrument 46 has an optical channel monitor (OCM) function capable of measuring the intensity for each wavelength of the optical signal, that is, the output level for each channel, and the measurement result is sent to the wavelength blocker. Send.
  • OCM optical channel monitor
  • the wavelength blocker 44 has a filter function for attenuating a signal outside a predetermined wavelength region, and a function for attenuating and adjusting an optical signal within a predetermined wavelength region based on the measurement result of the output measuring instrument 46.
  • the wavelength blocker 44 has a variable optical attenuator function capable of demultiplexing an optical signal by a diffraction grating or the like and adjusting attenuation or the like for each wavelength signal.
  • the correction amount of the optical signal in the variable optical attenuator is controlled so that the corrected signal level becomes a predetermined level based on the measurement result in the output measuring device 46.
  • the predetermined level is an output level set in advance based on a signal level required for transmission to the transmission line.
  • the predetermined level is set in consideration of a decrease in the signal level at the branching unit 45.
  • the optical signals of the respective wavelengths are combined by a diffraction grating or the like after adjustment of attenuation or the like and output from the wavelength blocker 44.
  • each element is connected by an optical fiber.
  • the connection between the elements is not an optical fiber, and other optical paths may be provided.
  • An optical signal is input to the demultiplexing unit 30 from the transmission path.
  • the optical signal input to the demultiplexing unit 30 is amplified by the amplifier 31 to compensate for the loss in the transmission path.
  • the optical signal amplified by the amplifier 31 is sent to the duplexer 32.
  • the optical signal input from the amplifier 31 to the demultiplexer 32 is sent to the arrayed waveguide grating and demultiplexed for each channel.
  • the demultiplexed optical signal for each channel is guided to a path corresponding to the wavelength by the switch element and output from the demultiplexing unit 30. Further, the optical signal for each channel may be output to each path in a combined state by providing a multiplexing element for each path.
  • an optical splitter may be used instead of the demultiplexer 32.
  • the optical signal is not demultiplexed by the demultiplexing unit 30, but is branched into optical signals for a plurality of paths by the optical splitter and output.
  • a necessary optical signal is selected by the wavelength selection switch of the multiplexing unit of the opposite optical transmission apparatus.
  • the duplexer 32 may be a wavelength selective switch or the like.
  • Optical signals having different wavelengths are input to the multiplexing unit 40 from each path.
  • Each optical signal input to the multiplexing unit 40 is output by being multiplexed by multiplexing after an optical signal is selected for each demultiplexed channel by a wavelength selection switch provided in the multiplexer 41.
  • the multiplexed optical signal is sent to the first amplifier 42 and amplified.
  • the optical signal amplified by the first amplifier 42 is sent to the wavelength blocker 43.
  • a predetermined attenuation process is performed after demultiplexing for each wavelength.
  • the predetermined attenuation process is performed based on the measurement result of the signal level in the output measuring device 46 so that the signal level is set in advance.
  • the attenuated optical signals are combined again and output from the wavelength blocker 43.
  • the optical signal output from the wavelength blocker 43 is amplified by the second amplifier 44.
  • the optical signal amplified by the second amplifier 44 is branched into an optical signal output to the transmission line by the branching unit 45 and an optical signal to the output measuring instrument 46 side.
  • the optical signal output to the transmission path is output from the multiplexing unit 40 and sent to the transmission path.
  • the optical signal to the output measuring instrument 46 side is sent to the output measuring instrument 46.
  • Demultiplexing is performed using a diffraction grating such as an arrayed waveguide diffraction grating.
  • the measured intensity of the optical signal is sent to the wavelength blocker 43 and used as information that determines the amount of attenuation processing in the wavelength blocker 43.
  • the optical signal is measured by branching the optical signal amplified by the second amplifier 44 at the branching unit 45, but the number of measurement points may be increased.
  • branch portions may be provided between the duplexer 41, the first amplifier 42, the wavelength blocker 43, and the second amplifier 44.
  • Optical signals branched from the branching unit 47, the branching unit 48, and the branching unit 49 installed between the respective elements in FIG. 6 are sent to the output measuring device 46.
  • Elements having the same configuration and function as the branching unit 45 can be used for the branching unit 47, the branching unit 48, and the branching unit 49.
  • the optical signal sent to the output measuring device 46 is demultiplexed for each channel in the same manner as the optical signal branched by the branching unit 45, and the intensity is measured.
  • the wavelength blocker 43 and the second amplifier 44 By measuring before and after the wavelength blocker 43 and the second amplifier 44, it is possible to control in consideration of the actual attenuation amount of each channel, and the accuracy of signal correction is improved. Further, by increasing the number of branch points for measurement, it is possible to perform control in consideration of the influence of each element when it fails.
  • each element of the optical transmission device of the present embodiment may be formed as an independent component, or several elements may be formed as one component.
  • each element of the optical transmission device of the present embodiment may be formed as an independent component, or several elements may be formed as one component.
  • the multiplexer 41 and the wavelength blocker 43 are formed as separate components, the effect of mounting on the same substrate or the like is particularly great.
  • the optical transmission apparatus of the second embodiment it is possible to suppress the influence of signal deterioration such as distortion of the waveform of the optical signal and OSNR deterioration that occurs when the optical signal passes through the apparatus on the transmission path. .
  • the correction accuracy is high, and the effect of suppressing influences such as waveform distortion is high.
  • communication quality is further improved.
  • the optical signal of each wavelength that is, the optical signal of each channel is filtered twice.
  • the filter shape and the signal spectrum shape approach each other, the optical signal is strongly influenced by the filter, so that band narrowing may occur, and the influence may be increased due to the second filtering.
  • FIG. 7 shows an example where the spectrum of the wavelength selective switch and the optical signal approach each other.
  • the shape of the WSS filter showing the signal shape and the filter characteristics corresponding to one channel of the wavelength selective switch is close. At this time, the optical signal is easily affected by the filter effect of the wavelength selective switch.
  • FIG. 8 shows an example in which a signal having two or more wavelength peaks is set in one channel called a super channel system.
  • the super channel method is particularly susceptible to filtering because it uses a wide band within the filter.
  • the bandwidth of the WB filter characteristic indicating the filter characteristic of the wavelength blocker is wider than that of the wavelength selective switch. Therefore, in the example of FIGS. 7 and 8, the influence of band narrowing is reduced.
  • the bandwidth of the wavelength blocker is wider than the bandwidth of the wavelength selective switch, it is desirable to set the bandwidth of the wavelength blocker to be 20% or more wider than the bandwidth of the wavelength selective switch with a bandwidth of 0.5 dB. .
  • the optical transmission apparatus can be used as an optical transmission apparatus having an optical cross-connect function by combining a plurality of optical transmission apparatuses.
  • An optical transmission device having an optical cross-connect function is also called an optical cross-connect device.
  • FIG. 9 is a schematic diagram when an optical transmission device having an optical cross-connect function is configured using four optical transmission devices according to the first or second embodiment of the present invention.
  • Each optical transmission device 50 includes a demultiplexing unit 51 and a multiplexing unit 52. Each device receives the optical signal from the transmission path by the demultiplexing unit 51 and transmits the optical signal to the path of another device.
  • the multiplexing unit 52 of each optical transmission device 50 selects and multiplexes necessary channels from the optical signals from other devices, and transmits them to the transmission path. Since optical signals can be transmitted / received to / from other devices, the optical signals from the respective transmission paths can be transferred to other transmission paths with different combinations. The part that changes this combination is called a cross-connect part.
  • FIG. 10 shows an example in which the optical transmission apparatus according to the first embodiment is used as two of the plurality of optical transmission apparatuses constituting the optical cross-connect apparatus.
  • Each optical transmission device 60 includes a demultiplexing unit 61 and a multiplexing unit 64.
  • the demultiplexing unit 61 and the multiplexing unit 64 have the same functions as the units having the same names in the first embodiment.
  • the demultiplexing unit 61 includes an amplifier 62 and a demultiplexer 62. A part of the optical signal output from the demultiplexer 63 of the demultiplexing unit 61 is branched (dropped) and sent to another device or its own device to use the information of the optical signal. Other optical signals output from the demultiplexing unit 61 are sent to the cross-connect unit.
  • the optical signals sent to the cross connect unit are shown as a signal group 70 to the cross connect unit.
  • the multiplexing unit 64 includes a multiplexer 65, a first amplifier 66, a wavelength blocker 67, and a second amplifier 68.
  • a signal group 69 from the cross-connect unit is input to the multiplexer 65 of the multiplexing unit 64.
  • one or a plurality of optical signals may be inserted (added) from another device or the device itself.
  • the multiplexer 65 multiplexes the inserted (added) optical signal and the optical signal from the cross-connect unit.
  • FIG. 10 shows a portion where an optical signal is received or transmitted by another device or its own device as an add / drop function unit 71.
  • an optical add / drop multiplexer can be configured by combining a plurality of optical transmission apparatuses of the first embodiment.
  • FIG. 10 shows only an example using the optical transmission device of the first embodiment, but the optical transmission device of the second embodiment may be used, and both the first and second optical transmission devices are used. May be.
  • an optical transmission device of a form other than the first and second embodiments may be included in the configuration of the optical add / drop device.
  • the optical transmission apparatus can be used for an apparatus that can dynamically change a cross-connect path and an add / drop path.
  • a device that can dynamically change the route of add and drop is sometimes called ROADM (Reconfigurable / Optical / Add / Drop / Multiplexer).
  • FIG. 11 is a diagram showing an outline of the configuration of the optical transmission apparatus according to the third embodiment.
  • the optical transmission apparatus includes a multiplexing unit 80, an amplifying unit 81, and an optical signal correcting unit 82.
  • the multiplexing means 80 multiplexes the input optical signal through a path corresponding to each channel of the optical signal and outputs it as a combined signal.
  • the amplifying means 81 amplifies the combined signal and outputs it as an amplified signal.
  • the optical signal correcting means 82 corrects the amplified signal for each channel and outputs it as a correction signal.
  • the optical transmission apparatus of the present embodiment sequentially uses multiplexing means having a path corresponding to the wavelength of the optical signal, amplification means, and optical signal correction means for each channel.
  • signal degradation such as waveform distortion of optical signals and OSNR degradation.
  • This effect is achieved by removing the noise contained in the optical signal due to the filter characteristics of the multiplexing means having the path according to the wavelength, amplifying the optical signal in a state where the noise etc. are removed, and further correcting the optical signal.
  • the accuracy of signal correction is improved by performing signal correction with less influence of noise.
  • the effect of accumulation of noise, etc. when passing through the optical transmission device is reduced, and optical signal transmission is possible with little distortion of the optical signal waveform and OSNR degradation, improving communication quality. To do.
  • a multiplexing unit that multiplexes an input optical signal through a path corresponding to each channel and outputs it as a combined signal, an amplifying unit that amplifies the combined signal and outputs it as an amplified signal, and the amplified signal
  • An optical transmission device comprising: an optical signal correction unit that performs the above correction for each channel and outputs the correction signal as a correction signal.
  • optical signal correcting means is means for correcting the intensity of the optical signal for each channel.
  • the optical signal correction means includes a wavelength blocker, and the wavelength blocker is an element that receives the amplified signal input to the optical signal correction means and outputs the correction signal.
  • the optical transmission apparatus according to either 1 or 2.
  • the said multiplexing means is equipped with a wavelength selection switch, and the said wavelength selection switch is an element which outputs the optical signal input into the said multiplexing means as said combined signal,
  • the additional notes 1-3 The optical transmission device according to any one of the above.
  • Branch means for branching the correction signal into a first signal and a second signal, means for outputting the first signal to a transmission line, and output measurement for measuring the intensity of the second signal
  • the optical transmission apparatus according to any one of appendices 1 to 4, further comprising: means for correcting the signal based on the measurement result of the second signal.
  • the output measurement means further comprises a sub-branch means for branching the optical signal between at least one of the multiplexing means and the amplification means and between the amplification means and the optical signal correction means.
  • Means for measuring the intensity of the optical signal branched by the sub-branch means, and the correction means corrects the intensity of the signal based on the measurement result of the intensity of the optical signal branched by the sub-branch means.
  • the optical transmission apparatus according to appendix 5, further comprising:
  • the bandwidth according to each channel in the optical signal correcting means is the bandwidth through which each optical signal passes, rather than the bandwidth through which each channel according to each channel in the multiplexing means passes the optical signal.
  • the optical transmission device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the optical transmission device is wide.
  • the input optical signal is combined by the path
  • amendment of the said amplified signal is carried out An optical signal transmission method characterized in that it is performed for each channel and output as a correction signal.
  • the present invention can be used for an optical transmission device in the field of optical communication.
  • the present invention is particularly suitable for an optical transmission device constituting an optical add / drop device or the like.
  • Optical transmission device 51 Demultiplexing unit 52 Multiplexing unit 60 Optical transmission device 61 Demultiplexing unit 62 Amplifier 63 demultiplexer 64 multiplexing unit 65 multiplexer 66 first amplifier 67 wavelength blocker 68 second amplifier 69 signal group from cross-connect unit 70 signal group to cross-connect unit 71 add / drop function unit 80 multiplexing Means 81 Amplifying means 82 Optical signal correcting means 100 Demultiplexing element 01 switch element 102 multiplexing element 103 first diffraction grating 104 variable optical attenuator 105 a second diffraction grating

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Abstract

［課題］波長分割多重方式の光通信において、光信号が伝送路上の装置等を通過する際に生じる波形の歪み等の影響を抑制し、波形劣化の少ない光信号の伝送を行うことができる光伝送装置を得る。 ［解決手段］光伝送装置は合波手段８０と、増幅手段８１と、光信号補正手段８２とを備える。合波手段８０は入力された光信号を光信号の各チャネル応じた経路により合波し合波信号として出力する。増幅手段８１は合波信号を増幅し増幅信号として出力する。光信号補正手段８２は増幅信号の補正をチャネルごとに行い補正信号として出力する。合波手段８０、増幅手段８１、光信号補正手段８２の順にすることにより、光信号の波形の歪み等の影響を抑制することができる。

Description

波長分割多重方式の光伝送装置
　本発明は光通信に関する技術であり、特に波長分割多重方式での光信号を伝送する光伝送装置に関するものである。
　情報通信社会の発展とともに通信量が飛躍的に増大しており、高速で大容量の通信回線の役割が大きくなっている。光通信回線はその中でも重要な役割を担っており、関連する技術の開発が盛んに行われている。大容量化のための通信技術の１つとして、符号化された各信号を多重化して伝送する技術が用いられることがある。光通信分野においても、符号化された各信号に波長を割り当て、各波長の光信号を多重化して伝送する波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ）方式が用いられている。
　光通信回線において光信号は伝送路上の中継器や増幅器など様々な装置を経由して伝送される。伝送路では光信号の強度が減衰するだけでなく、材料や接続部等ごとに異なる波長依存性を有することから信号波形の劣化等が生じる。波長分割多重方式において、一定の帯域内でより多くの光信号を多重化するためには、設定される波長の間隔を狭くする必要がある。しかし、各信号間の波長間隔が狭くなると光信号の劣化等の影響はさらに生じやすくなる。一方で、情報伝達を正確に行うためには、受信側で予め想定されている設計範囲内に光信号の劣化は抑えられなければならない。光信号の伝送路においては、光信号の劣化および雑音の加算等により光信号の強度の雑音に対する比、すなわち、光信号対雑音比（Optical Signal to Noise Ratio；ＯＳＮＲ）が劣化する。受信される光信号の劣化およびそれらによって生じるＯＳＮＲの劣化等を設計範囲内に抑えるために、伝送路の途中で光信号の補正が行われることがあり、各伝送装置において光信号の補正を行う技術が開発されている。例えば、特許文献１では中継器として用いられる伝送装置で光信号の補正を行う技術が示されている。
　特許文献１の伝送装置は、入力部に設けられた増幅器と、光分岐挿入装置（Optical Ad-Drop Multiplexer；ＯＡＤＭ）と、光減衰手段と、出力部に設けられた増幅器とからなる。特許文献１の伝送装置は、出力部に設けられた増幅器の出力側で光信号の強度を測定する手段を備えている。また、特許文献１の伝送装置は、光信号の強度の測定結果に基づいて光減衰手段での減衰量および光分岐挿入装置で伝送路へ出力される光信号の強度を制御する手段をさらに備えている。入力部から入力される光信号については、光減衰手段で強度が調整され、光信号は光分岐挿入装置への入力前に強度が調整される。特許文献１は、これらの調整を、各信号が所定の強度で伝送装置から出力されるように制御して行うことにより、光信号の伝送を出力一定にして行うことが可能であるとしている。
　特許文献２の伝送装置は、分波器と、分波された各光信号を調整する手段と、調整された各光信号を合波する合波器とからなる。分波器への入力前の光信号の波長毎の強度が計測され、分波後に計測結果を基に各光信号が調整され、再び合波される。特許文献２は、各光信号に応じた適切な調整量が判断されて調整されることにより、変調方式やビットレート等が異なる光信号を多重化して伝送することが可能であるとしている。
特開２００２－１８５４０７号公報 特開２００７－２３５４１２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された技術には次のような課題がある。特許文献１の光伝送装置では、光減衰手段で減衰した光信号と光分岐挿入装置からの光信号が出力側の増幅器へと入力される。光減衰手段で減衰された光信号は波形には何ら補正を加えられないまま、増幅器へと入力されるため経路上での雑音が増幅されて蓄積される。よって、光信号の送り先となる受信側の装置に到達した際に雑音の蓄積等によりＯＳＮＲの劣化が大きくなり、受信側の装置が光信号を正しく受信できない場合が生じる。
　また、特許文献２の光伝送装置は、光信号の増幅および分波前の光信号の波形を解析し、分波した各波長の光信号の補正を実施している。よって、増幅器によって生じる雑音や増幅によって強調された波形の歪みは認識されずに、そのまま出力される場合がある。その結果、伝送路で光信号が伝送されるに従って波形の歪みが蓄積され、受信側で正しく信号を受信できない場合が生じる。
　本発明は、光信号が伝送路上の装置等を通過する際に生じる波形の歪み等の影響を抑制し、波形劣化が少なく、ＯＳＮＲの劣化の小さい光信号の伝送を行うことができる光伝送装置を得ることを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明の光伝送装置は合波手段と、増幅手段と、光信号補正手段とを備えている。合波手段は、入力された光信号を光信号の各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力する。増幅手段は合波信号を増幅し増幅信号として出力する。光信号補正手段は増幅信号の補正をチャネルごとに行い補正信号として出力する。
　本発明の光信号の伝送方法は、入力された光信号を光信号の各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力し、合波信号を増幅し増幅信号として出力する。また、本発明の光信号の伝送方法は、増幅信号の補正をチャネルごと行い補正信号として出力する。
　本発明によれば、合波手段、増幅手段および光信号補正手段に順に信号を入力することにより、光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等の信号劣化の影響を抑制することができる。その結果、光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等の小さい光信号の伝送が可能となり、通信の品質が向上する。
本発明の第１の実施形態における構成の概要を示す図である。 本発明の第１の実施形態における構成の一部を示す図である。 本発明の第１の実施形態における構成の一部を示す図である。 本発明における光信号の出力レベルの例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における構成の一部を示す図である。 本発明における光信号の波形の例を示す図である。 本発明における光信号の波形の例を示す図である。 本発明の光伝送装置の構成の例を示す図である。 本発明の光伝送装置の構成の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における構成の概要を示す図である。
　本発明の第１の実施形態について図１を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の光伝送装置の構成の概要を示す図である。本実施形態の光伝送装置は、合波ユニット１０と分波ユニット２０とからなる。
　合波ユニット１０は、合波器１１と、合波された光信号を増幅する第１の増幅器１２と、第１の増幅器１２からの光信号を補正する波長ブロッカ１３と、波長ブロッカ１３からの出力信号を増幅する第２の増幅器１４とを備えている。各素子の間は光ファイバーを介して接続されている。
　合波器１１には波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch；WSS）が用いられる。図２は合波器１１の構成の概要を示している。合波器１１として用いる波長選択スイッチは、光信号を分波する分波素子１００と、入力された光信号を選択して出力する機能を有するスイッチ素子１０１と、光信号の合波機能を有する合波素子１０２とからなる。分波素子１００は多重化されて入力される信号をチャネルごとの光信号に分波する。チャネルとは、光信号を所定の帯域ごとに分けた際に、その個々の所定の帯域とそれに含まれる光信号のことをいう。所定の帯域は、ネットワークの設計等応じて、一定または可変に設定される。
　各分波素子１００で分波されたチャネルごとに分けられた光信号は、各チャネルに割り振られたスイッチ素子１０１へと入力される。スイッチ素子１０１は複数の分波素子１００から入力される光信号から、各チャネルで必要な信号を選択し出力することができる。その際、１つのチャネルについては、１つの光信号のみが選択される。このことはコンテンションと呼ばれることがある。合波素子１０２は、スイッチ素子１０１で選択された各チャネルの光信号を選択して出力する。
　分波素子１００および合波素子１０２には、回折格子やプリズムなどを用いることができる。また、分波素子１００および合波素子１０２として、アレイ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating；ＡＷＧ）が用いられることもある。スイッチ素子１０１としては、例えば、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）技術、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）技術が用いられる。スイッチ素子１０１としては、ＬＣ（Liquid Crystal）素子技術、ＤＬＰ（Digital Light Processing）素子技術などが用いられることもある。また、スイッチ素子１０１はこれらの各素子の組み合わせによって構成されることもある。分波素子１００、スイッチ素子１０１および合波素子１０２の組み合わせにより、複数の系統から入力される光信号から、チャネルごとに必要な信号を選択し合波された信号として出力することができる。
　合波器１１を光信号が通過する際に、光信号は分波素子１００でチャネルごとの光信号、すなわち所定の波長帯域ごとの光信号に分波される。その後、光信号は各チャネルに割り振られたスイッチ素子１０１に入力され、スイッチ素子１０１で必要な光信号が選択されて、合波素子１０２で合波される。よって、合波器１１を通過する際に、光信号はチャネルごとに分波されて各チャネルに応じた所定の経路を通った後に合波される。そのため、光信号は合波器１１通過後、各チャネルの光信号について所定の波長帯域以外の信号を含まずに多重化された光信号となる。
　第１の増幅器１２としては固定利得光アンプ（Fixed Gain Amplifier：ＦＧＡ）が用いられる。固定利得光アンプには、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier；ＥＤＦＡ）を用いることができる。第２の増幅器１４も第１の増幅器１２と同様の素子を用いることができる。
　波長ブロッカ１３は所定の波長領域外の光信号を減衰させるフィルタ機能、および、所定の波長領域内の光信号を減衰させる機能を有する。図３は波長ブロッカ１３の構成の概要を示している。波長ブロッカ１３は第１の回折格子１０３と、可変光アッテネータ部１０４（Variable optical attenuator；ＶＯＡ）と、第２の回折格子１０５とからなる。波長ブロッカ１３は光信号を第１の回折格子１０３により分波し、各チャネルの光信号ごとに減衰等の調整が行える可変光アッテネータ部１０４の機能により各信号の補正を行う。各チャネルの光信号は減衰等の調整後に第２の回折格子１０５により合波され、波長ブロッカ１３から出力される。可変光アッテネータ部１０４の例としては、液晶素子の光シャッター機能を用いるものを利用することができる。この場合、液晶素子は各波長の信号の経路上に形成されている。液晶素子を用いた例では、液晶層への電圧印加により液晶層の配向が変化し、光透過率が連続的に変わることを利用してチャネルごとの調整が行われる。
　分波ユニット２０は増幅器２１と、分波器２２とを備えている。増幅器２１と分波器２２の間は光ファイバーを介して接続されている。増幅器２１は第１の増幅器１２と同様の素子を用いることができる。分波器２２はアレイ導波路回折格子と、マトリックス状のスイッチ素子などを備えている。増幅器２１から分波器２２へと入力された光信号は、アレイ導波路回折格子で波長ごとすなわちチャネルごとに分波される。分波された光信号はスイッチ素子により、所定の経路へと導かれて出力される。光信号はスイッチ素子で経路が選択された後に、所定の経路ごとに設けられた合波素子を通過し、合波された状態で所定の経路ごとに出力されることもある。
　合波ユニット１０および分波ユニット２０において各素子が同一デバイス上に形成されている場合などは、各素子間の接続経路は光ファイバーを介しての接続だけでなく、他の光学経路を介して接続されていることもある。
　次に本実施形態の光伝送装置での分波ユニット２０での動作について説明する。分波ユニット２０に伝送路から光信号が入力される。分波ユニット２０に入力された光信号は伝送路での損失を補償するため、増幅器２１で増幅される。増幅器２１で増幅された光信号は分波器２２へと送られる。増幅器２１から分波器２２に入力された光信号は、アレイ導波路回折格子へと送られて波長ごと、すなわちチャネルごとに分波される。分波されたチャネルごとの光信号はスイッチ素子により波長に対応した経路へと導かれ分波ユニット２０から出力される。また、分波器２２で分波されたチャネルごとの光信号は、経路ごとに合波された状態で各経路へと出力されることもある。
　分波ユニット２０においては、分波器２２の代りに光スプリッタが用いられることもある。この場合は、光信号は分波ユニット２０では分波されずに光スプリッタで複数の経路への光信号に分岐されて出力される。光スプリッタで分岐したのみで出力される場合は、対向する光伝送装置の合波ユニットの波長選択スイッチなどで、必要な光信号の選択が行われる。また、分波器２２には、波長選択スイッチ等が用いられることもある。
　次に本実施形態の光伝送装置での合波ユニット１０での動作について説明する。各経路から光信号が合波ユニット１０に入力される。合波ユニット１０に入力された経路ごとの光信号は、合波器１１の分波素子１００により分波され、各チャネルに対応するスイッチ素子１０１へと入力される。スイッチ素子１０１でチャネルごとに必要な光信号が選択された後に、選択された光信号が合波素子１０２で合波されて多重化される。多重化された光信号は合波器１１から出力され第１の増幅器１２へと送られて増幅される。第１の増幅器１１で増幅された光信号は波長ブロッカ１３へと送られる。波長ブロッカ１３では内部で再び、波長毎、すなわちチャネルごとに分波されたのちに所定の減衰処理が行われる。所定の減衰処理とは、例えば各チャネルに設定された帯域外の信号を遮断するフィルタリング処理や、各チャネルに設定された帯域内での減衰処理などを行い光信号の補正を行うことをいう。また、各信号間のレベル等化処理が行われることもある。所定の減衰処理が行われた光信号は再び合波されて波長ブロッカ１３から出力される。波長ブロッカ１３から出力された光信号は第２の増幅器１４で増幅された後に、合波ユニット１０から出力され伝送路へと送られる。
　波長選択スイッチでは、分波素子１０１で分波された所定の帯域ごと、すなわち、チャネルごとの光信号がスイッチ素子１０１を通過し、合波素子１０２で合波される。分波素子１０１で分波された各チャネルの光信号がスイッチ素子１０１に入力される際、光信号の各チャネルの帯域外の部分はスイッチ素子１０１に入力されない。よって、波長選択スイッチは一定の帯域外の信号を通過させないフィルタ機能を有する。本実施形態の光伝送装置では伝送路からの各波長の光信号、すなわち各チャネルの光信号は、波長選択スイッチのフィルタ機能により、チャネルごとに一定の帯域以外の信号強度が減衰した状態で合波される。よって、伝送路から入力された各信号はクロストークが除去され互いに他のチャネルの信号へ影響を及ぼさない。また、各チャネルの光信号のノイズも除去され、合波された光信号は雑音が小さい信号となっている。合波された光信号は増幅器で増幅されるが、雑音が少ない状態の光信号を基に増幅されるため増幅後の雑音も抑制される。雑音が少ない状況で増幅された光信号を基に、波長ブロッカ部での光信号の補正が行われるため、正確な補正処理の実施が可能となる。これらの処理を行うことにより、本実施形態の光伝送装置では光信号の品質を高めることができる。
　合波器１１として用いた波長選択スイッチおよび波長ブロッカ１３などは光信号の損失媒体となり得るものである。本実施形態と異なり、合波器１１および波長ブロッカ１３を同一の部品等で形成し間に増幅器を備えていない構成としたとすると、光信号の全挿入損失が大きくなる。その結果、チャネルごとの光信号の強度、すなわち、パワーレベルが小さくなりやすく、出力される光信号のＯＳＮＲの劣化が生じやすい。
　一方で、本実施形態のように合波器１１と、第１の増幅器１２と、波長ブロッカ１３とを順に用いることにより、装置内におけるチャネルごとの光信号の強度の最小値を改善することができる。すなわち、本実施形態の構成とすることにより、増幅器を備えない場合に比べて装置内における光信号の強度の最小値を大きく保つことができる。ＯＳＮＲは、装置内におけるチャネルごとの光信号の強度の最小値に大きく依存するため、最小値を大きくすることによりＯＳＮＲを改善することができる。よって、本実施形態の構成とすることにより、増幅器を備えない構成に比べＯＳＮＲを改善することができる。複数の光伝送装置を経由して設定される伝送経路においては、改善効果が光伝送装置を経由するごとに加算されるため、これらの効果は特に顕著になる。
　波長選択スイッチと増幅器からのみで構成され波長選択スイッチでのレベル等化処理で信号の補正を行う光伝送装置と本実施形態の光伝送装置を比較してみることとする。図４は、本実施形態の場合および波長選択スイッチと増幅器からのみで構成された場合での、各素子通過後の光信号のレベルを模式的に示している。図４の横軸、すなわち距離の軸は光伝送装置上の合波器１０での位置を示し、グラフの上部に合波器１０の各対応する素子を示した。光信号波長選択スイッチに入力されたときの光信号のレベルがＳ０（dBm/ch）であるとする。また、波長選択スイッチでの挿入損失はＩＬ_ＷＳＳ（dB）、波長選択スイッチからの出力レベルはＳ１（dBm/ch）、第１の増幅器での増幅後のレベルはＳ２（dBm/ch）であるとする。波長ブロッカでの挿入損失はＩＬ_ＷＢ（dB）、波長ブロッカで実施されるレベル等化での減衰の大きさはＩＬ_ＬＥＱ（dB）、波長ブロッカの出力レベルはＳ３（dBm/ch）であるとする。
　波長選択スイッチでレベル等化を行う光伝送装置では、入力時にＳ０（dBm/ch）であった光信号は、挿入損失およびレベル等化の減衰処理の影響を受け、波長選択スイッチからの出力時にはＳ０－ＩＬ_ＷＳＳ－ＩＬ_ＬＥＱ（dBm/ch）となる。一方で、本実施形態の伝送装置では波長選択スイッチで減衰処理を行っていないため、波長選択スイッチの出力時の信号レベルはＳ０－ＩＬ_ＷＳＳ（dBm/ch）となる。よって、本実施形態での波長選択スイッチの出力時はＩＬ_ＬＥＱ（dB）だけ信号レベルが高くなる。
　本実施形態の光伝送装置において波長ブロッカの出力時の信号レベルはＳ２－ＩＬ_ＷＢ－ＩＬ_ＬＥＱ（dBm/ch）となる。Ｓ２は、例えば、１００チャネルの波長分割多重信号を増幅するシステムで、出力－１．０dBm/chの信号レベルを確保するためには、総出力＋１９．０dBmのＷＤＭ固定利得アンプが必要である。総出力＋１９．０dBm程度のWDM固定利得アンプは一般に市販されている。ＷＤＭ固定利得アンプとはＣバンドやＬバンド等で一定の波長範囲において利得が一定になるように調整された光アンプである。また、総出力＋２１．０dBmの光アンプを用いた場合は、Ｓ２の大きさは１００チャンネルのシステムで＋１．０dBm/ch、８０チャンネルのシステムで＋２．０dBm/ch、４０チャンネルのシステムで＋５．０dBm/chとなる。
　１００チャネルのシステムで、第１の増幅器１２として総出力＋２１．０dBmの光アンプを用い、Ｓ２が＋１．０dBm/chであったとする。波長ブロッカに市販品として入手できる挿入損失ＩＬ_ＷＢが＋６．０dBのものを使用し、ＩＬ_ＬＥＱを２．０dBに設定するとする。このとき、波長ブロッカの出力部の信号レベルＳ３＝Ｓ２－ＩＬ_ＷＢ－ＩＬ_ＬＥＱ（dBm/ch）は－７．０dBm/chとなる。このとき、波長選択スイッチの出力レベルＳ１より、波長ブロッカの出力レベルＳ３が高くなる場合を考えると、Ｓ１＜Ｓ３＝Ｓ２－ＩＬ_ＷＢ－ＩＬ_ＬＥＱ＝－７．０dBm/chとなる。このとき、Ｓ１＝Ｓ０－ＩＬ_ＷＳＳ（dBm/ch）であるから、Ｓ０－ＩＬ_ＷＳＳ＜－７．０dBm/chが成り立つ。波長選択スイッチに挿入損失６．０dBのものを用いるとＳ０＜－１．０dBm/chとなる。
　総出力＋１９．０dBmのＷＤＭ固定利得アンプを第１の増幅器として用いた場合、Ｓ２が－１．０dBm/chであるから、波長ブロッカの出力部の信号レベルＳ３＝Ｓ２－ＩＬ_ＷＢ－ＩＬ_ＬＥＱは－９．０dBm/chとなる。総出力＋１９．０dBmと同様に計算するとＳ０＜－３．０dBm/chとなる。よって、本実施形態の伝送装置の構成を用いると、入力信号のレベルが低いときでも、第１の増幅器１２の出力レベルを上げる必要はなく、高い信号レベルを維持できる。
　第１の実施形態の光伝送装置を用いることにより、光信号の伝送時に生じる光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等の信号劣化の影響を抑制することができる。この効果は、合波手段がチャネルごとの経路を有することによるフィルタ特性により光信号に含まれる雑音等が除去され、雑音等が除去された状態で光信号を増幅し、さらに光信号の補正を行うことによるものである。光信号の補正を雑音の少ない状態で行うことにより信号補正の精度が向上する。その結果、光伝送装置の通過の際の雑音等の蓄積の影響が減少し、光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等が小さな状態での光信号の伝送が可能となり、通信の品質が向上する。
　次に本発明の第２の実施形態について図５を参照して詳細に説明する。図５は本実施形態における光伝送装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の光伝送装置は光信号の出力レベルの計測を行い、計測結果を基に信号の補正を行うことが特徴である。
　本実施形態の光伝送装置は、分波ユニット３０と合波ユニット４０からなる。
　分波ユニット３０は、伝送路から入力された光信号を増幅する増幅器３１と、増幅された光信号を波長毎の各信号に分波する分波器３２とを備えている。分波ユニット３０の構成および機能は第１の実施形態での同名称の部位と同一である。
　合波ユニット４０は、合波器４１と、第１の増幅器４２と、波長ブロッカ４３と、第２の増幅器４４と、分岐部４５と、出力計測器４６とを備えている。合波器４１と、第１の増幅器４２と、第２の増幅器４３の構成および機能は第１の実施形態での同名称の部位と同一である。分岐部４５は第２の増幅器４４で増幅された光信号を伝送路への光信号と、出力計測器４６への光信号とに分岐する。分岐部４５には、例えば、光カプラが用いられる。出力計測器４６は、光信号の波長ごとの強度、すなわちチャネルごとの出力レベルを計測することができる光チャネルモニタ（Optical Channel Monitor；ＯＣＭ）機能を有しており、計測結果を波長ブロッカへと送信する。波長ブロッカ４４は所定の波長領域外の信号を減衰させるフィルタ機能、および、所定の波長領域内の光信号を出力計測器４６での計測結果を基に減衰させ調整する機能を有する。波長ブロッカ４４は光信号を回折格子等により分波し、各波長の信号ごとに減衰等の調整が行える可変光アッテネータ機能を有している。可変光アッテネータでの光信号の補正量は出力計測器４６での計測結果を基に、補正後の信号レベルが所定のレベルになるように制御される。所定のレベルとは伝送路への送出に必要な信号レベル等を基にあらかじめ設定されている出力レベルのことである。また、所定のレベルは分岐部４５での信号レベルの低下も考慮されて設定されている。各波長の光信号は減衰等の調整後に回折格子等により合波され、波長ブロッカ４４から出力される。
　分波ユニット３０および合波ユニット４０において各素子間は光ファイバーで接続されている。また、分波ユニット３０および合波ユニット４０において、各素子が同一デバイス上に形成されている場合などは各素子間の接続は光ファイバーではなく、他の光学経路が設けられていることもある。
　本実施形態の光伝送装置での分波ユニットでの動作について説明する。分波ユニット３０に伝送路から光信号が入力される。分波ユニット３０に入力された光信号は伝送路での損失を補償するため、増幅器３１で増幅される。増幅器３１で増幅された光信号は分波器３２へと送られる。増幅器３１から分波器３２に入力された光信号は、アレイ導波路回折格子へと送られてチャネルごとに分波される。分波されたチャネルごとの光信号はスイッチ素子により波長に対応した経路へと導かれ分波ユニット３０から出力される。また、チャネルごとの光信号は経路ごとに合波素子を備えることにより、合波された状態で各経路へ出力されることもある。
　分波ユニット３０においては、分波器３２の代りに光スプリッタが用いられることもある。この場合は、光信号は分波ユニット３０では分波されずに光スプリッタで複数の経路への光信号に分岐されて出力される。光スプリッタで分岐したのみで出力される場合は、対向する光伝送装置の合波ユニットの波長選択スイッチなどで、必要な光信号の選択が行われる。また、分波器３２には、波長選択スイッチ等が用いられることもある。
　次に本実施形態の光伝送装置での合波ユニット４０での動作について説明する。各経路から波長の異なる光信号が合波ユニット４０に入力される。合波ユニット４０に入力された各光信号は、合波器４１に設けられた波長選択スイッチで、分波されたチャネルごとに光信号が選択された後、合波によって多重化されて出力される。多重化されて出力された光信号は第１の増幅器４２へと送られて増幅される。第１の増幅器４２で増幅された光信号は波長ブロッカ４３へと送られる。波長ブロッカ４３では内部で再び、波長毎に分波されたのちに所定の減衰処理が行われる。所定の減衰処理はあらかじめ設定された信号レベルとなるように、出力計測器４６での信号レベルの計測結果を基に行われる。減衰処理が行われた光信号は再び合波されて波長ブロッカ４３から出力される。
　波長ブロッカ４３から出力された光信号は第２の増幅器４４で増幅される。第２の増幅器４４で増幅された光信号は、分岐部４５で伝送路へ出力される光信号と出力計測器４６側への光信号とに分岐される。分岐された光信号のうち伝送路へと出力される光信号は合波ユニット４０から出力され伝送路へと送られる。出力計測器４６側への光信号は出力計測器４６へと送られる。出力計測器４６は光信号を受信するとチャネルごとの光信号へと分波し分波された光信号の強度をフォトダイオードで計測する。分波はアレイ導波路回折格子などの回折格子を用いて行われる。計測された光信号の強度は波長ブロッカ４３へと送られ、波長ブロッカ４３での減衰処理の量を決める基となる情報として使われる。
　本実施形態の合波ユニット４０において、光信号の計測は第２の増幅器４４で増幅された光信号を分岐部４５で分岐することによって行ったが、計測を行う箇所を増やしてもよい。例えば、図６に示しように、分波器４１、第１の増幅器４２、波長ブロッカ４３、第２の増幅器４４に間にそれぞれ分岐部が設置されてもよい。図６のそれぞれの素子の間に設置された、分岐部４７、分岐部４８、分岐部４９から分岐された光信号は出力計測器４６へと送られる。分岐部４７、分岐部４８、分岐部４９には分岐部４５と同一の構成、機能の素子を用いることができる。出力計測器４６へと送られた光信号は、分岐部４５で分岐された光信号と同様にチャネルごとに分波されて強度の測定が行われる。波長ブロッカ４３、第２の増幅器４４の前後で計測することにより、各チャネルの実際の減衰量を加味した制御が可能となり、信号補正の精度が向上する。また、計測のための分岐点を増やすことにより、各素子の故障時にその影響を加味した制御が可能となる。
　また、本実施形態の光伝送装置の各素子は個々に独立した部品として形成されていてもよく、いくつかの素子が１つの部品として形成されていてもよい。個々に独立した部品として形成されている場合、同一の回路基板上などの一体化された部品として実装されることにより、各素子間での連携した動作の精度が向上する。合波器４１および波長ブロッカ４３が別々の部品として形成されているとき、同一基板上などに実装する効果が特に大きくなる。
　第２の実施形態の光伝送装置を用いることにより、光信号が伝送路上の装置等を通過する際に生じる光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等の信号劣化の影響を抑制することができる。特に出力レベルを計測し信号の補正レベルを決定しているため、補正の精度が高くなり波形の歪み等の影響の抑制効果が高い。その結果、通信の品質がより向上する。
　本発明の第１および第２の実施形態の光伝送装置では、波長選択スイッチと波長ブロッカを用いているために、各波長の光信号、すなわち各チャネルの光信号は２回フィルタリングされることになる。フィルタ形状と信号のスペクトルの形状が近づくにつれ、光信号はフィルタの影響を強く受けるため帯域狭窄が生じることがあり、２回のフィルタリングのために影響が大きくなることがある。図７は波長選択スイッチと光信号のスペクトルが近づいた場合の例を示した。図７では信号形状と波長選択スイッチの1チャンネル分に相当するフィルタ特性を示すＷＳＳフィルタ形状の形が近くなっている。このとき光信号は波長選択スイッチの有するフィルタ効果の影響を受けやすい。また、図８はスーパーチャネル方式と呼ばれる１つのチャネル内に２つ以上の波長ピークをもつ信号を設定する場合の例を示した。
　スーパーチャネル方式ではフィルタ内の帯域を広く使うため、フィルタリングの影響を特に受けやすい。フィルタリングの影響を低減するためには、波長選択スイッチのフィルタの帯域幅より広いフィルタ帯域幅を持つ波長ブロッカを用いるとよい。図７と図８に示した例では、波長選択スイッチよりも波長ブロッカの有するフィルタ特性を示すＷＢフィルタ特性の方が帯域幅は広い。よって、図７と図８の例の場合は帯域狭窄の影響が低減されている。波長ブロッカの帯域幅を波長選択スイッチの帯域幅より広くとる場合、波長ブロッカの帯域幅を波長選択スイッチの帯域幅に対して、０．５ｄBの帯域幅で２０％以上広い設定とすることが望ましい。
　本発明の第１または第２の実施形態の光伝送装置は、複数台を組み合わせて光クロスコネクト機能を有する光伝送装置として用いることができる。光クロスコネクト機能を有する光伝送装置は光クロスコネクト装置とも呼ばれる。図９は本発明の第１または第２の実施形態の光伝送装置を４台用いて、光クロスコネクト機能を有する光伝送装置を構成した際の概要図である。各々の光伝送装置５０は分波ユニット５１と合波ユニット５２からなっている。各装置は分波ユニット５１で伝送路から光信号を受信し、光信号を他の装置の経路へと送信する。各々の光伝送装置５０の合波ユニット５２は他の装置からの光信号から必要なチャネルを選択して合波し、伝送路へと送信する。互いに他の装置との光信号の送受信ができるため、各伝送路からの光信号は、組み合わせを変えて他の伝送路へと進むことができる。この組み合わせを変える部分をクロスコネクト部という。
　図１０は光クロスコネクト装置を構成する複数の光伝送装置のうちの２台として、第１の実施形態の光伝送装置が用いられている例を示したものである。各々の光伝送装置６０は、分波ユニット６１と合波ユニット６４からなる。分波ユニット６１および合波ユニット６４は第1の実施形態の同一名称のユニットと同一の機能を有している。分波ユニット６１は増幅器６２および分波器６２からなる。分波ユニット６１の分波器６３から出力された光信号の一部は、分岐（ドロップ）されて他の装置または自装置に送られて光信号の情報が利用される。分波ユニット６１から出力された他の光信号はクロスコネクト部へ送られる。図１０においてクロスコネクト部へ送られる光信号をクロスコネクト部への信号群７０として示した。また、合波ユニット６４は、合波器６５と、第１の増幅器６６と、波長ブロッカ６７と、第２の増幅器６８からなる。合波ユニット６４の合波器６５には、クロスコネクト部からの信号群６９が入力される。このとき、他の装置または自装置から１つまたは複数の光信号が挿入（アド）されることがある。合波器６５では挿入（アド）された光信号とクロスコネクト部からの光信号が合波される。
　図１０では他の装置または自装置で光信号を受信または送信する部分をアド・ドロップ機能部７１として示した。このような構成とすることにより、第１の実施形態の光伝送装置を複数組み合わせて光分岐挿入装置を構成することができる。図１０では第１の実施形態の光伝送装置を用いた例のみを示したが、第２の実施形態の光伝送装置を用いてもよく、第１および第２の光伝送装置の両方を用いてもよい。また、第１および第２の実施形態以外の形態の光伝送装置が光分岐挿入装置の構成に含まれていてもよい。第１および第２の実施形態の光伝送装置を用いることにより、信号劣化の影響の小さい光分岐挿入装置を得ることができる。
　本発明の第１および第２の実施形態の光伝送装置はクロスコネクトの経路やアドおよびドロップの経路を動的に変更が可能な装置に用いることができる。アドおよびドロップの経路が動的に変更可能な装置はＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）と呼ばれることがある。
　本発明の第３の実施形態について図１１を参照して詳細に説明する。図１１は第３の実施形態の光伝送装置の構成の概要を示した図である。
　本実施形態の光伝送装置は合波手段８０と、増幅手段８１と、光信号補正手段８２とを備えている。合波手段８０は入力された光信号を光信号の各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力する。増幅手段８１は合波信号を増幅し増幅信号として出力する。光信号補正手段８２は増幅信号の補正をチャネルごとに行い補正信号として出力する。
　本実施形態の光伝送装置は、光信号の波長に応じた経路を有する合波手段と、増幅手段と、チャネルごとの光信号補正手段とを順に用いている。このような順に信号を入力することにより、光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等の信号劣化の影響を抑制することができる。この効果は、合波手段が波長に応じた経路を有することによるフィルタ特性により光信号に含まれる雑音等が除去され、雑音等が除去された状態で光信号を増幅し、さらに光信号補正を行うことにより生じる。信号の補正を雑音の影響が少ない状態で行うことにより信号補正の精度が向上する。その結果、光伝送装置の通過の際の雑音等の蓄積の影響が減少し、光信号の波形の歪みやＯＳＮＲの劣化等が小さな状態での光信号の伝送が可能となり、通信の品質が向上する。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）入力された光信号を各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力する合波手段と、前記合波信号を増幅し増幅信号として出力する増幅手段と、前記増幅信号の補正をチャネルごとに行い補正信号として出力する光信号補正手段とを備えることを特徴とする光伝送装置。
　（付記２）前記光信号補正手段は、チャネルごとに光信号の強度を補正する手段であることを特徴とする付記１に記載の光伝送装置。
　（付記３）前記光信号補正手段は波長ブロッカを備え、前記波長ブロッカは前記光信号補正手段に入力された前記増幅信号が入力され、前記補正信号を出力する素子であることを特徴とする付記１または２いずれかに記載の光伝送装置。
　（付記４）前記合波手段は波長選択スイッチを備え、前記波長選択スイッチは前記合波手段に入力された光信号を前記合波信号として出力する素子であることを特徴とする付記１から３いずれかに記載の光伝送装置。
　（付記５）前記補正信号を第１の信号と第２の信号に分岐する分岐手段と、前記第１の信号を伝送路へ出力する手段と、前記第２の信号の強度を計測する出力計測手段とをさらに備え、前記補正手段が前記第２の信号の計測結果を基に信号を補正する手段をさらに有することを特徴とする付記１から４いずれかに記載の光伝送装置。
　（付記６）前記合波手段と前記増幅手段との間および前記増幅手段と前記光信号補正手段との間の少なくとも１方に光信号を分岐する副分岐手段をさらに備え、前記出力計測手段は前記副分岐手段により分岐された光信号の強度を計測する手段をさらに有し、前記補正手段は前記副分岐手段により分岐された光信号の強度の計測結果を基に信号の強度を補正する手段をさらに有することを特徴とする付記５に記載の光伝送装置。
　（付記７）前記合波手段における各チャネルに応じた経路が各々光信号を通過させる帯域幅よりも、前記光信号補正手段における各チャネルに応じた経路が各々光信号を通過させる帯域幅の方が広いことを特徴とする付記１から６いずれかに記載の光伝送装置。
　（付記８）前記合波手段および前記光信号補正手段が同一の回路基板上に実装されていることを特徴とする付記１から７いずれかに記載の光伝送装置。
　（付記９）前記合波手段および前記光信号補正手段がそれぞれ独立した部品として形成されていることを特徴とする付記８に記載の光伝送装置。
　（付記１０）付記１から９いずれかに記載の光伝送装置を複数台備え、前記光伝送装置のうち１台から出力された出力信号の一部または全てが他の前記光伝送装置の前記合波手段へと入力されることを特徴とする光分岐挿入装置。
　（付記１１）入力された光信号を前記光信号の各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力し、前記合波信号を増幅し増幅信号として出力し、前記増幅信号の補正をチャネルごと行い補正信号として出力することを特徴とする光信号の伝送方法。
　（付記１２）前記補正信号の一部を計測信号として分岐し、前記計測信号の強度を計測し、計測結果に基づいて前記増幅信号の補正を行うことを特徴とする付記１１に記載の光信号の伝送方法。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる
　この出願は、２０１２年７月２５日に出願された日本出願特願２０１２－１６４２５８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。
　本発明は、光通信分野における光伝送装置に用いることができる。本発明は、特に光分岐挿入装置等を構成する光伝送装置に適する。
　１０　　合波ユニット
　１１　　合波器
　１２　　第１の増幅器
　１３　　波長ブロッカ
　１４　　第２の増幅器
　２０　　分波ユニット
　２１　　増幅器
　２２　　分波器
　３０　　分波ユニット
　３１　　増幅器
　３２　　分波器
　４０　　合波ユニット
　４１　　合波器
　４２　　第１の増幅器
　４３　　波長ブロッカ
　４４　　第２の増幅器
　４５　　分岐部
　４６　　出力計測器
　４７　　分岐部
　４８　　分岐部
　４９　　分岐部
　５０　　光伝送装置
　５１　　分波ユニット
　５２　　合波ユニット
　６０　　光伝送装置
　６１　　分波ユニット
　６２　　増幅器
　６３　　分波器
　６４　　合波ユニット
　６５　　合波器
　６６　　第１の増幅器
　６７　　波長ブロッカ
　６８　　第２の増幅器
　６９　　クロスコネクト部からの信号群
　７０　　クロスコネクト部への信号群
　７１　　アド・ドロップ機能部
　８０　　合波手段
　８１　　増幅手段
　８２　　光信号補正手段
　１００　　分波素子
　１０１　　スイッチ素子
　１０２　　合波素子
　１０３　　第１の回折格子
　１０４　　可変光アッテネータ部
　１０５　　第２の回折格子

Claims (12)

  1. 　入力された光信号を各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力する合波手段と、
    　前記合波信号を増幅し増幅信号として出力する増幅手段と、
    　前記増幅信号の補正をチャネルごとに行い補正信号として出力する光信号補正手段とを備えることを特徴とする光伝送装置。
  2. 　前記光信号補正手段は、チャネルごとに光信号の強度を補正する手段であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
  3. 　前記光信号補正手段は波長ブロッカを備え、
    　前記波長ブロッカは前記光信号補正手段に入力された前記増幅信号が入力され、前記補正信号を出力する素子であることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の光伝送装置。
  4. 　前記合波手段は波長選択スイッチを備え、
    　前記波長選択スイッチは前記合波手段に入力された光信号を前記合波信号として出力する素子であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光伝送装置。
  5. 　前記補正信号を第１の信号と第２の信号に分岐する分岐手段と、
    　前記第１の信号を伝送路へ出力する手段と、
    　前記第２の信号の強度を計測する出力計測手段とをさらに備え、
    　前記補正手段が前記第２の信号の計測結果を基に信号を補正する手段をさらに有することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の光伝送装置。
  6. 　前記合波手段と前記増幅手段との間および前記増幅手段と前記光信号補正手段との間の少なくとも１方に光信号を分岐する副分岐手段をさらに備え、
    　前記出力計測手段は前記副分岐手段により分岐された光信号の強度を計測する手段をさらに有し、
    　前記補正手段は前記副分岐手段により分岐された光信号の強度の計測結果を基に信号の強度を補正する手段をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の光伝送装置。
  7. 　前記合波手段における各チャネルに応じた経路が各々光信号を通過させる帯域幅よりも、前記光信号補正手段における各チャネルに応じた経路が各々光信号を通過させる帯域幅の方が広いことを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の光伝送装置。
  8. 　前記合波手段および前記光信号補正手段が同一の回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の光伝送装置。
  9. 　前記合波手段および前記光信号補正手段がそれぞれ独立した部品として形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光伝送装置。
  10. 　請求項１から９いずれかに記載の光伝送装置を複数台備え、
    　前記光伝送装置のうち１台から出力された出力信号の一部または全てが他の前記光伝送装置の前記合波手段へと入力されることを特徴とする光分岐挿入装置。
  11. 　入力された光信号を前記光信号の各チャネルに応じた経路により合波し合波信号として出力し、
    　前記合波信号を増幅し増幅信号として出力し、
    　前記増幅信号の補正をチャネルごと行い補正信号として出力することを特徴とする光信号の伝送方法。
  12. 　前記補正信号の一部を計測信号として分岐し、
    　前記計測信号の強度を計測し、
    　計測結果に基づいて前記増幅信号の補正を行うことを特徴とする請求項１１に記載の光信号の伝送方法。
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