JP2000312046A

JP2000312046A - 光伝送装置、光増幅装置、および光伝送システム

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Publication number: JP2000312046A
Application number: JP12009499A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Kikuchi; 信彦菊池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバ伝送路損失の変化などによる光増幅
器の波長間利得偏差の発生を抑制する。【解決手段】参照光の受信強度に基づき光増幅器の動作
を、当該光伝送装置に内臓された手段によって制御す
る。例えば、参照光光源の出力光（波長λr）を主信号
（波長λs）と波長多重して伝送する。光中継機では参
照光の強度情報に基づき、光増幅器を制御する。参照光
としては、光中継機の監視光が共用できる。波長多重信
号の送信器故障やチャネル数の変化があっても、光増幅
中継器の動作状態や入力パワーを一定に保ち、波長間利
得差の増大を抑制することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、光伝送装置に関
するものである。更に、本願発明は光増幅装置に関する
ものである。又、更には、本願発明の光伝送システムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一本の光ファイバ中に波長の異なる複数
の光信号を多重して情報伝送を行う波長多重（WDM）光
伝送方式は光ファイバ通信の大容量化に極めて有効な手
法である。このような光信号の中継／増幅にはＥＤＦＡ
(Erbium-doped Fiber Amplifier)などの光増幅器が用い
られる。

【０００３】図２は入力光強度の変化によるＥＤＦＡの
利得の代表的な例の変化を模式的に示している。また、
図３はこのような光増幅器を多段に用いた波長多重の光
中継増幅伝送系の代表的な構成例を示している。図３の
構成は次の通りである。第１の光伝送端局装置１１０−
１より第２の光伝送端局装置１１０−２への伝送を行な
うもので、この間に２段の光中継機１１５がが挿入され
ている。そして、光中継機１１５は少なくとも光増幅器
１１３を内臓している。尚、１１４−１、１１４−２、
および１１４−３は各々光伝送路、より具体的には光フ
ァイバである。尚、図３のスペクトルＡは、入力パワー
が標準値より小さい時のスペクトル、スペクトルＢは入
力パワーが標準値より大きい時のスペクトルを例示して
いる。光伝送端局装置１１０―１には、それぞれ異なる
波長λ1〜λnの主信号光を出力する複数の光送信器１１
１が配置されている。これらの光信号は波長合波器１１
２で合波されたのち光ファイバ伝送路１１４―１に入力
される。そして、光増幅器１１３で一括増幅される。

【０００４】一方、図２での曲線１は或る入力パワーで
の光増幅器の特性、曲線２は前記入力パワーの標準値よ
り小さい入力パワーの場合の特性、曲線３は前記入力パ
ワーより大きい入力パワーの場合の特性を示している。
ある入力パワーに対して一定となるよう制御がなされて
いる光増幅器であり、その利得が、曲線１の通り波長に
対して平坦であっても、入力パワーが変化するとその出
力端での利得は変化する。それは、ＥＤＦＡ内の反転分
布状態が変化するため、例えば入力パワー小の場合は短
波長側の利得が、入力パワー大の場合には長波長側の利
得が増加する為である。

【０００５】こうした波長多重光ファイバアンプの入力
ダイナミックレンジを拡大する手法は、これまでにいく
つか提案されている。その代表的な例は、例えば日本国
公開公報、特開平９―２１１５０７号公報「光等化増幅
器および光等化増幅方法」（文献１）では光増幅器の出
力信号レベル偏差を抑制するように、光増幅器への入力
レベルを制御する方式が提案されている。図４に例示す
るのがこの例である。光中継機１２５では、光増幅器１
００の出力光の一部を光カプラ１２１で分離し、波長多
重光カプラ１２２によりそのうち特定の２波長帯域（例
えば中心λ1とλnなど）の光を取りだす。そして、光検
出器１２３（１２３−１、１２３−２）で電気信号に変
換する。光増幅器１００の入力部には可変光減衰器１２
０が挿入されており、制御回路１２４では上記２つの波
長の光信号の強度が同じになるように可変光減衰器１２
０の減衰量を制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、ダイナミ
ックレンジの大きな光伝送装置を提供せんとするもので
ある。本願発明は、更に、光多重通信においても波長依
存性の小さな伝送装置を提供せんとするものである。本
願発明は、わけても光出力の偏差の極めて小さな伝送装
置を提供せんとするものである。

【０００７】光増幅器は、光パワーのレベルによる増幅
率の不均一を有しており、光増幅器を用いて波長多重光
を増幅する場合、一括増幅されるのが一般的である。そ
して、また、こうした波長の異なる複数のチャネルの信
号を一括増幅する場合、増幅率に波長による依存性を有
している。

【０００８】例えば、図３に示すような波長多重の伝送
系では光増幅器のダイナミックレンジの不足に伴う光信
号のＳ／Ｎ比の劣化や光パワーの偏差を招く。こうした
光増幅器を波長多重伝送に用いる際には、入力光強度が
変化すると利得の波長依存性が変化するという点が実用
上の難点となっている。即ち、言葉を変えると当該光増
幅器のダイナミックレンジが狭いことである。

【０００９】即ち、光伝送端局装置１１０―１には、そ
れぞれ異なる波長λ1〜λnの主信号光を出力する光送信
器１１１が配置されている。これらの光信号は波長合波
器１１２で合波されたのち光ファイバ伝送路１１４―１
に入力される。この時点で各波長の光信号は図３のスペ
クトルＡのようにほぼ同じ出力レベルに設定される。し
かしながら、各光ファイバ伝送路部１１４―１,２,３の
損失は一定ではないため、光中継機１１５や光伝送端局
装置１１０―２内に配置された各光増幅器１１３への入
力光強度が変化し、利得の傾きを生じる。この為、伝送
後の光信号レベルには図３のスペクトルＢのように偏差
を生じる。この結果、こうした伝送系では光信号のＳ／
Ｎ比の劣化を招いたり、光パワーの偏差が大きくなり光
受信器１１７の入力ダイナミックレンジを逸脱して大き
な特性劣化を招くのである。

【００１０】上記の特定２波長の光信号を分離の方法以
外にも、光アンプの入力部に可変光減衰器を配置し、光
増幅器に入力される主信号の全光強度を常に一定にする
手法なども提案されている。しかしながらこの手法に
も、主信号の波長チャネル数の変化に対応できない、あ
るいは光増幅器の雑音光の累積などの影響により制御誤
差を生じるという難点が見られる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明の目的は、ダイ
ナミックレンジの大きな光伝送装置を提供するものであ
る。

【００１２】本願発明の別な目的は、光多重通信におい
ても波長依存性の小さな伝送装置を提供するものであ
る。本願発明は、わけても光出力の偏差の極めて小さな
伝送装置を提供することが出来る。

【００１３】本願発明の更に別な目的は、入力ダイナミ
ックレンジの大きな光増幅装置を提供するものである。

【００１４】本願発明の更に別な目的は、光波長多重で
の入力においても波長依存性の小さな光増幅装置を提供
するものである。本願発明は、わけても光出力の偏差の
極めて小さな光増幅装置を提供するものである。

【００１５】本願発明の更に別な目的は、光多重通信に
おいてもダイナミックレンジの大きな光伝送システムを
提供するものである。

【００１６】更には、本願発明の目的は、従来の光増幅
器制御における上記の諸問題点を解決し、実用的な光増
幅器もしくは光伝送装置を提供することにある。前記光
伝送装置としてのより具体的な例として、送信機、受信
機、光中継機／光伝送端局装置、波長多重伝送装置、も
しくはアッド・ドロップ装置などを挙げることが出来
る。

【００１７】先ず、本願発明の発明思想を説明し、次い
で、本願発明の主な諸形態を列挙する。

【００１８】本願発明の第１の形態は、光入力部と、光
増幅部と、複数波長の波長多重光を複数の波長帯域に分
岐する手段と、光出力部とを、少なくとも有し、主信号
光とは異なる波長を有する光を少なくとも分岐し、この
分岐された主信号光とは異なる波長を有する光の強度レ
ベルに基づいて前記光増幅部の利得を所望利得に制御す
ることを特徴とする光伝送装置である。そして、この形
態は、又、当然光増幅装置として用い得るものである。
以下に示す本願発明の諸形態も同様に、光伝送装置と共
に、当然光増幅装置として機能させることが出来るもの
である。

【００１９】こうして、本願発明は、ダイナミックレン
ジの大きな光伝送装置を提供することが出来る。更に、
本願発明は、光多重通信においても波長依存性の小さな
伝送装置を提供することが出来る。

【００２０】ここで、本願発明では、わけても光増幅部
の利得の制御の為に主信号光とは異なる波長を有する光
を用いることが肝要である。本願発明は、情報伝送に用
いられる主信号光とは異なる波長の光信号である、いわ
ゆる、参照光を主信号光と波長多重伝送し、参照光の受
信強度を測定し光増幅器の動作制御を行うことで達成で
きる。本願発明は主信号が単一の波長の場合にも適用可
能であるが、波長の異なる複数の主信号光が波長多重さ
れた、光波長多重伝送の際に最も効果的である。

【００２１】参照光の波長は原理的にはどの波長でも構
わないが、主信号の増幅に用いられる光増幅器の利得帯
域外に設定することによって本発明の課題がより効果的
に解決できる。さらに、光中継機の監視情報転送に用い
られる監視光を、本発明の参照光に共用することによっ
て、例えば、光伝送装置や光増幅装置の構成の複雑さを
解消できる。

【００２２】例えば、上述の文献１の方式では特定２波
長の光信号を分離する必要があるため、波長多重光カプ
ラや光検出器などの余分な部品が必要となる。この為、
装置の構成が複雑となる。文献１の方式では、また、波
長多重伝送システムでは送信器の故障や該当光チャネル
が未使用などの理由により、波長多重光カプラで分離す
る２つの波長帯域内に常に決まった数の光信号が存在す
るとは限らない。このため、特定波長やその近辺の光信
号の有無により制御に大きな誤差を生じたり、動作不能
となる可能性がある。また光増幅器の雑音光の累積など
の影響により光強度測定に誤差を生じやすい。これに対
して、本願発明では、わけても光増幅部の利得の制御の
為に主信号光とは異なる波長を有する光、いわゆる参照
光を用い、簡便により有効な効果を得ることが出来るの
である。

【００２３】また、前述した主信号の下流側の光伝送路
の損失測定については、本発明の参照光を主信号光と逆
方向に伝送することや、参照光の受信側から送信側に受
信強度情報を通知することによって達成される。この
際、該参照光の検出ができない場合に、該光信号受信側
の光増幅器の出力を遮断することによってさらに本発明
の効果を高めることができる。

【００２４】例えば、一般に主信号の光強度やスペクト
ル情報を利用する方式では、光中継機から見て主信号の
上流側の光損失や光スペクトル情報しか知ることができ
ない。このため光中継機の光出力強度は下流側の光伝送
路の損失にかかわらず最大損失に対応した高レベルに設
定する必要があり、光ファイバ非線形性の影響により大
きな伝送品質劣化が生じる。この光ファイバ非線形性の
具体的例としては、自己位相変調効果、相互位相変調効
果、四光波混合効果などを挙げることが出来る。

【００２５】本願発明における光増幅部の動作制御は、
例えば伝送路の損失に応じて光増幅部への入力レベルや
出力レベルを変化させることによって達成できる。この
ような制御により、例えば光増幅器への入力レベルを一
定とし、光伝送路の損失が変化しても波長間利得差の発
生が抑制でき、光増幅器の入力ダイナミックレンジを改
善できる。具体的には、例えば光増幅器の電流や励起光
の強度を変化させることによって上記制御が達成でき
る。または、前述したように、該光増幅器の前後もしく
は内部に配置された別の光増幅器の利得を変化させるこ
とによっても達成できる。さらに光増幅器の前後もしく
は内部に配置された光減衰器の減衰量を変化させること
によっても達成できる。これ以外の手段、例えば可変光
フィルタなどを用いた可変利得透過器などを制御手段と
しても問題ない。

【００２６】さらに、参照光上に有意な情報が伝送され
ている場合、装置設置時、障害回復時、外部からのコマ
ンド送付時などにのみ制御動作を実施することによっ
て、参照光光源の故障などの影響を避けることが可能と
なり本発明の有効性が増す。また逆に参照光光源や伝送
路／光伝送装置などが異常の場合にのみ制御動作を停止
することによっても同様である。

【００２７】また参照光の送信パワーを一定値に制御す
ることによって、もしくは参照光の出力強度情報を該参
照光の送信側から受信側へと、もしくは参照光の受信強
度情報を受信側から送信側へと通知することによって、
より本発明の制御動作の精度を向上することが可能とな
る。

【００２８】尚、光伝送システムにおいては、当該光増
幅部は、ファイバ増幅器が多用されている。わけても、
希土類添加ファイバ増幅器が実用的である。こうしたフ
ァイバ増幅器は通例のものを用いて充分である。その
他、当該光増幅部として、例えば、半導体光アンプや、
光ファイバーの非線形ラマン利得を用いた光増幅器、希
土類をガラス基盤などの光導波路に添加した導波路光増
幅器などを挙げることが出来る。前記複数波長の波長多
重光を複数の波長帯域に分岐する手段は、例えば、通例
の光カプラー、波長多重カプラーで十分である。

【００２９】一般には、当該技術分野では、前記主信号
光とは異なる波長を有する光は参照光と称して設定され
ている。又、当該光伝送装置より光受信装置への情報を
伝達する信号を主信号光と通例技術分野では称する。こ
の主信号光は通例信号情報によって変調されている。一
般に、この主信号を伝達する為の諸制御にその他の諸信
号が使用され、これらが又各光伝送装置間、あるいは光
伝送装置と光受信装置間に伝送されている。尚、これら
の用語は本願明細書での以下の説明で同様の趣旨であ
る。

【００３０】以上の概括説明を基としつつ、以下に本願
発明の諸形態を列挙する。

【００３１】本願発明の第２の形態は、光入力部と、光
増幅部と、複数波長の波長多重光を複数の波長帯域に分
岐する手段と、光出力部とを少なくとも有し、前記光入
力部より入力された複数波長の波長多重光より少なくと
も主信号光とは異なる波長を有する光を分岐し、この分
岐された少なくとも主信号光とは異なる波長を有する光
の強度レベルに基づいて前記光増幅部の利得を所望利得
に制御することを特徴とする光伝送装置もしくは光増幅
装置である。

【００３２】本願発明の第３の形態は、光入力部と、光
増幅部と、複数波長の波長多重光を複数の波長帯域に分
岐する手段と、光出力部とを少なくとも有し、前記光出
力部より当該光伝送装置に伝送された少なくとも主信号
光とは異なる波長を有する光を分岐し、この分岐された
少なくとも主信号光とは異なる波長を有する光の強度レ
ベルに基づいて前記光増幅部の利得を所望利得に制御す
ることを特徴とする光伝送装置もしくは光増幅装置であ
る。

【００３３】本願発明の第４の形態は、前記主信号光が
波長の異なる複数の主信号光なることを特徴とする前記
１、２または３項のいずれかに記載の光伝送装置であ
る。

【００３４】本願発明の第５の形態は、前記少なくとも
主信号光とは異なる波長を有する光であって、当該光の
光強度レベルに基づいて前記光増幅部の利得を所望利得
に制御する為の光は、前記光増幅部の利得帯域外の波長
なることを特徴とする前記１、２、３または４項のいず
れかに記載の光伝送装置もしくは光増幅装置である。

【００３５】本願発明の第６の形態は、前記少なくと
も主信号光とは異なる波長を有する光であって、当該光
の光強度レベルに基づいて前記光増幅部の利得を所望利
得に制御する為の光が、当該光伝送装置での主主信号以
外の信号の転送に用いられる光であることを特徴とする
前記１、２、３、４または５項のいずれかに記載の光伝
送装置もしくは光増幅装置である。

【００３６】尚、光出力の強度レベルを制御可能な手段
としては、例えば、光増幅器自体や別異の光増幅器、光
減衰器、あるいは可変利得透過器などを挙げることが出
来る。そして、これらの光出力の強度レベルを制御可能
な手段は、当該光増幅部の内部に設置する方法、あるい
は当該光増幅部と当該光伝送装置の光出力部もしくは光
入力部との間に設置する方法も取り得る。

【００３７】本願発明の第７の形態は、前記光増幅部は
光増幅器に結合され、その光出力の強度レベルを制御可
能な手段を少なくとも一つ有し、前記光増幅部の利得を
所望利得に制御することが、当該光増幅部が有する光出
力のレベルを制御可能な手段の光出力レベルを制御する
ことによってなされることを特徴とする前記１、２、
３、４、５または６項のいずれかに記載の光伝送装置も
しくは光増幅回路装置である。

【００３８】本願発明の第８の形態は、前記光増幅部は
少なくとも光増幅器を一つ有し、当該光増幅部と前記光
出力部あるいは前記光入力部との間にその光出力の強度
レベルを制御可能な手段を少なくとも一つ有し、前記光
増幅部の利得を所望利得に制御することが、前記光出力
の強度レベルの制御可能な手段の光出力レベルを制御す
ることによってなされることを特徴とする前記１、２、
３、４、５または６項のいずれかに記載の光伝送装置も
しくは光増幅装置である。

【００３９】本願発明の第９の形態は、光出力の強度レ
ベルを制御可能な手段が前記光増幅器とは別異の第２の
光増幅器であることを特徴とする前記７項に記載の光伝
送装置もしくは光増幅回路装置である。

【００４０】本願発明の第１０の形態は、光出力の強度
レベルを制御可能な手段が光減衰器であることを特徴と
する前記第７の形態の光伝送装置もしくは光増幅回路装
置である。

【００４１】本願発明の第１１の形態は、前記光増幅部
は少なくとも第１の光増幅器を一つ有し、当該光増幅部
と前記光出力部の間に光出力の強度レベルを制御可能な
手段を少なくとも一つ有し、前記光増幅部の利得を所望
利得に制御することが、前記光出力の強度レベルを制御
可能な手段の光出力レベルを制御してなされることを特
徴とする前記第１、２、３、４、５または６の形態のい
ずれかに記載の光伝送装置もしくは光増幅回路装置であ
る。

【００４２】本願発明の第１２の形態は、光出力の強度
レベルを制御可能な手段が前記光増幅器とは別異の第２
の光増幅器であることを特徴とする前記第１１の形態に
記載の光伝送装置もしくは光増幅回路装置である。

【００４３】本願発明の第１３の形態は、光出力の強度
レベルを制御可能な手段が光減衰器であることを特徴と
する前記第１１の形態に記載の光伝送装置もしくは光増
幅回路装置である。

【００４４】本願発明の第１４の形態は、光出力の強度
レベルを制御可能な手段が光減衰器であることを特徴と
する前記第１１の形態に記載の光伝送装置である。

【００４５】本願発明の第１５の形態は、前記第１より
第１４に記載の諸形態において、前記主信号光とは異な
る波長を有する光の送信パワーを一定値に制御すること
を特徴とした光伝送装置もしくは光増幅装置である。主
信号光とは異なる波長を有する光のパワーが一定である
ので、その受光および受光光強度に基づくその後の動作
がよりやり易いものとなる。

【００４６】本願発明の第１６の形態は、前記第１より
第１５に記載の諸形態において、主信号光とは異なる波
長を有する光の送信強度情報を該参照光の送信側から受
信側の光増幅器ないし光伝送装置に通知する、もしくは
参照光の受信強度情報を該参照光の受信側から送信側の
光増幅器ないし光伝送装置に、通知することを可能なら
しめること特徴とした光伝送装置もしくは光増幅回路装
置である。

【００４７】本願発明の第１７の形態は、前記第１より
第１５に記載の諸形態の光伝送装置を用いた光ファイバ
伝送システムである。

【００４８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す構成図である。この例は本願発明を適用した光中
継機の構成を示している。光中継機１０７には入力光フ
ァイバ１０１、および出力光ファイバ１０２が接続され
ている。本例は主信号光（波長λs）と参照光（波長λ
r）が同方向に波長多重伝送される例である。

【００４９】入力ファイバ１０１から入力された主信号
光と参照光は波長多重光カプラ１０３―１で波長分離さ
れ、主信号光は光増幅器１００で増幅される。主信号光
は単一波長の情報信号であっても、複数の情報信号が波
長多重されていても構わない。参照光は光検出器１０４
で受信される。

【００５０】本願発明は、この検出された参照光の強度
によって、主信号光の光強度を制御し、当該波長範囲に
渡ってフラットな利得を確保できるようにするものであ
る。即ち、制御回路１０５は参照光の強度情報に基づい
て、光増幅器の動作を制御する。検出された参照光の強
度が、参照光の強度と主信号光の強度との比に基づき予
定された基準の値よりずれておれば、その大小によっ
て、光増幅器１００の増幅率を調整し、結果として所望
波長範囲に渡ってラットな利得を確保するのである。

【００５１】光増幅器１００の出力部では参照光源１０
６から出力された波長λrの出力光が再び主信号光に合
波されて出力ファイバ１０２に送出されている。ここ
で、光増幅器、光検出器等は通例のものを用いて十分で
ある。尚、光増幅器は前述したように、希土類ドープフ
ァイバ光増幅器が多用される。信号光の波長が例えば、
１．５５μｍ帯の場合、たとえばエルビウム・ドープ・
ファイバを挙げることが出来る。尚、ファイバ光増幅器
の場合、これに対する励起光が必要であるが、以下の説
明および図面では、当然の事として、これは省略されて
いる。

【００５２】なお、光受信端局に本発明を適用する場合
には、出力部分（１０３―２、１０６）は必らずしも必
要ではない。また、光送信端局に本発明を適用する場合
には、端局光出力部に出力部分（１０３―２、１０６）
のみを設ければ十分である。

【００５３】図５は本発明の第２の実施の形態を示す図
である。この例は、主信号光と参照光が逆方向に伝搬さ
れる光中継機の例である。

【００５４】主信号光は単一波長の情報信号であって
も、複数の情報信号が波長多重されていても構わない。
入力ファイバ１０１から入力された主信号光（波長λ
s）は光増幅器１００によって増幅され、出力ファイバ
１０２に導出される。

【００５５】この例では、光増幅器１００の増幅率の制
御の為に用いる参照光（波長λr）は、実施の形態１と
は反対に、前記出力ファイバ１０２側より入射される。
そして、この参照光は、光検出器１０４で受信される。
検出された参照光の強度と主信号光の強度の比に基づく
基準の値よりずれておれば、その大小によって、光増幅
器１００の増幅率を制御回路１０５によって調整し、結
果として所望波長範囲に渡ってラットな利得を確保する
のである。即ち、光ファイバ増幅器１００と出力ファイ
バ１０２の間には波長多重カプラ１０３―１が配置さ
れ、主信号光の下流方向から伝送されてきた波長λrの
参照光を分離し、光検出器１０４に導いている。先の実
施の形態同様、制御回路１０５は受信した参照光の強度
情報に基づいて光増幅器１００の動作を制御する。

【００５６】更に、本例では、光中継機１０７には、入
力ファイバ１０１と光増幅器１００の間に波長多重カプ
ラ１０３―２が配置されている。参照光源１０６の出力
光を主信号の上流側へと送出する。この参照光は当該光
中継機１０７の前段の光中継機の為のものである。

【００５７】図６は本願発明の第３の実施の形態であ
る。本例は光多中継伝送系の一部を示している。即ち、
第１の光伝送装置と第２の光伝送装置の接続関係の例を
示すものである。この例は光中継機の接続の例示であ
る。一般に光多中継伝送系はこうした光伝送系が多段に
接続されている。

【００５８】図６の光中継機１０８は光中継機（もしく
は、例えば光伝送端局装置など）の光出力部の主要部の
みを示している。光中継機１０８の出力部は光中継機１
０７と光ファイバ伝送路１１４で接続されている。ここ
では光中継機での例を示しているが、当該装置は他の装
置、例えば光伝送端局装置などでも同じ発明思想を用い
得るのである。このように本願発明の光伝送装置は少な
くとも一つの光増幅器を有し、光の送出を行なう装置一
般を含むものである。言葉を変えればこれら一般の光伝
送装置に本願発明は適用できる。

【００５９】光中継機１０８の出力部では、光増幅器１
００―１の出力光である主信号光（波長λs）に参照光
源１０６よりの参照光（波長λr）を波長多重し、下流
の光中継機１０７へと送出する。主信号波長（λs）と
参照光波長（λr）の差が小さければ両者はほぼ同じ損
失を受けるため、光中継機１０７で参照光の光強度を測
定すれば光ファイバ伝送路１１４の損失を正確に測定す
ることが可能となる。主信号光強度を測定する場合と異
なり、本方式は主信号の波長数の変化の影響や雑音光の
累積の影響を受けることがなく、また光増幅器１００―
１が一定パワー制御していない場合にも適用することが
できる。尚、光増幅器の一定パワー制御でない例は、例
えば一定利得制御などの場合である。

【００６０】光中継機１０７では、光ファイバ１１４よ
りの光を波長多重光カプラ１０３―１によって波長λr
の参照光を分離し、光検出器１０４に導いている。制御
回路１０５は参照光の光強度情報を受け取る。そして、
この情報に基づき、可変光減衰器１３０を制御し、光増
幅器１００―２への入力光強度が常に一定値となるよう
にする。これにより光ファイバ伝送路１１４の損失がど
のように変化しても、光増幅器１００―２の動作状態を
一定に保ち波長間利得偏差の発生を抑制することが可能
となる。

【００６１】図１２に本第３の実施の形態における制御
回路１０５の具体的な構成の例を示す。本図は当該制御
回路をアナログ回路で構成した例である。参照光の強度
信号１５０は、除算回路１５３に入力され、内部の基準
電圧源１５２に予め設定された電圧で除算され大小を比
較される。変換回路１５４は、除算結果にしたがって可
変光減衰器制御信号１５１を出力する。例えば、除算結
果が１のときは、（即ち参照信号の値が設定レベルと等
しいときは、）可変減衰器の減衰量がゼロに、また結果
が２であれば可変光減衰器１３０を減衰量を３ｄＢとす
ることによって、常に光増幅器１３０に入力される光信
号を一定に保つことが可能となる。なお、制御信号の構
成は本例に限らない。例えば、Ａ／Ｄコンバーターやデ
ジタル回路、制御プログラムによっても構成することが
可能となる。

【００６２】なお本例の光中継機１０７では、波長多重
光カプラ１０３―１の直後に可変光減衰器１３０が配置
されているが両者の配置を逆転しても構わない。この場
合には、例えば制御回路１０５では光検出器１０４で検
出される参照光強度が所定の一定値となるように制御を
行えば、常に光増幅器１００―２への入力光強度が一定
となり、本発明の目的を達成することが可能となる。

【００６３】更に、本例の光中継機１０７には、光増幅
器１００−２と出力ファイバ１０２との間に波長多重カ
プラ１０３―２が配置され、この波長多重カプラ１０３
―２に次段へ参照光を入力する参照光源１０６を有して
いる。こうして、参照光源１０６の出力光を主信号の上
流側へと送出する。

【００６４】なお、参照光の波長としては主信号波長と
重複しない波長であれば原則どの波長でも用いることが
可能である。例えば、主信号が1530〜1560nm波長帯に波
長多重されている場合、1530nm以下、1560nm以上のなど
の波長を参照光の波長として使用することが可能であ
る。また主信号波長帯域内の特定の光波長を参照光用に
割り当てて構わない。参照光を光中継機の監視信号と共
用する場合には、1510〜1520nm帯などの監視信号用の波
長をそのまま使うことが可能である。

【００６５】とくに参照光の波長を光増幅器の利得帯域
の外に設定することによって、参照光の光強度測定にお
いて、光増幅器の放出する自然放出光、および多段中継
における自然放出光のの累積の影響を受けにくくなる。
同時に光増幅器が参照光に対して損失媒体として働くた
め、前段の参照光の漏れ混みによるクロストークを抑え
る効果がある。

【００６６】上記、実施の形態では参照光と主信号の分
離に波長多重カプラを用いているが、両者を分離する作
用があれば他の光デバイスを用いても構わない。例を挙
げれば、例えば、入力光ファイバ１０１中の光信号の一
部を光カプラで分離し、帯域透過光フィルタを用いて参
照光の波長成分のみを抽出して光検出器１０４に導く例
が考えられる。さらに、参照信号が主信号と逆方向に伝
送されている場合には、光サーキュレータや光カプラを
用いて両者を分離することも可能である。

【００６７】図７は本発明の第４の実施の形態を示す図
である。この例は、図６の例と同様に、光多中継伝送系
の一部を示すものであるが、参照信号（λr）と参照光
波長（λs）が主信号光と逆方向に伝送される例を示し
ている。この例も第１の光伝送装置と第２の光伝送装置
の接続関係の例を示すもので、光中継機の接続の例示で
ある。そして、光中継機１０９はその光入力部のみを図
示している。又、ここでは光中継機での例を示している
が、図６の例と同様、当該装置は他の装置、例えば光伝
送端局装置などでも同じ発明思想を用い得るのである。

【００６８】光中継機（もしくは、例えば光伝送端局装
置）１０９の光入力部に参照光光源１０６が配置され、
参照光（波長λr）が主信号光（波長λs）の上流側の光
中継機１０７へと送信されている。

【００６９】この例の光中継機１０７では、波長多重光
カプラ１０３―１によって参照光波長（λr）の光を分
離し、光検出器１０４でその光強度を検出する。この値
から光ファイバ伝送路１１４の損失が分かるため、それ
に合わせて光可変減衰器１３０の減衰量を可変し、光増
幅器１００―２への入力光強度が一定となるように制御
する。

【００７０】本実施の形態でも、可変光減衰器１３０と
波長多重光カプラ１０３―１の配置位置を逆転すること
が可能であり、その場合には例えば制御回路１０５は光
検出器１０４で検出される参照光の光強度が所定の一定
値になるように制御を行うことで本発明の目的が達成で
きる。本実施の形態の場合、主信号の下流側の光ファイ
バ伝送路１１４の損失を知ることが可能であるため、伝
送路損失小の場合には光出力を低下することが可能であ
り、光ファイバ非線形効果に起因する信号劣化を最小に
することができる。

【００７１】なお、光検出器１０４で参照光が受信でき
なくなった場合には、コネクタ１３１―１、１３１―２
が解放された可能性がある。この際、光増幅器１００の
励起光を遮断したり、可変光減衰器１３０の減衰量を大
とすることで不要な光出力が光コネクタ端面から外部に
放出されるのを防ぐことができる。

【００７２】図８は本発明の第５の実施の形態であり、
可変光減衰器のかわりに光増幅器１３３の利得を制御し
た例である。例えば光増幅器１３３としてフルオライド
ファイバ光増幅器／半導体光増幅器などの、入力レベル
の変化に対して利得の波長依存性の少ない光増幅器を使
えば可変光減衰器と同じ効果を得ることができる。これ
以外にも、利得や透過特性の波長依存性が可変である光
増幅器や光フィルタを制御に用いて、入力レベルの変化
による光中継機の波長間利得偏差の発生をキャンセルす
ることもできる。また、光増幅器の利得を変化させる手
段としては励起光源や励起電流を制御するなどの手法が
広く適用可能である。尚、図８で他の図と同一符号は同
一部材を示すので、その詳細説明は省略する。

【００７３】図９は本発明の第６の実施の形態であり、
参照光の送信光強度を一定とするため参照光源１０６に
一定強度制御を施した例である。

【００７４】本例では参照光源１０６よりの参照光（波
長λr）の一部を光カプラ１３４で分離し、その出力強
度を光検出器１３５で測定する。そして、この光検出器
１３５での検出値が一定値となるように一定強度制御回
路１３６で参照光源１０６の電流をフィードバック制御
している。このような一定光強度制御を行うことによ
り、光伝送路の損失量の測定精度を向上することが可能
となる。尚、光検出器１３５、一定強度の為の制御回路
１３６等は通例のもので良い。

【００７５】図１０は本発明の第７の実施の形態であ
る。この例は光中継機での各種データや諸情報を監視
し、各種データや諸情報を別異の光伝送装置に通知する
機能を有する例である。こうした各種データや諸情報を
別異の光伝送装置に通知する機能を有する光伝送装置は
知られているが、本例の特徴は、特にこの監視用に用い
られる監視光を参照光として利用する例である。

【００７６】本例では、これまでの実施の形態の諸例に
加えて、さらに監視光／参照光送信器１３８の出力光強
度を光検出器１３５で測定し、監視情報処理回路１３９
によって監視情報上に書き込まれ監視情報の一部として
主信号上流側の光中継機などの光伝送装置に通知する構
成を示している。なお監視光を参照光として利用する場
合、監視光の光強度を通知する構成を取る必要があるわ
けではなく、必要がある場合にのみ適当な手法（監視光
強度を一定値に制御するなど）を適用すればよい。

【００７７】監視情報の伝送形態は、いわゆるＳＯＮＥ
Ｔ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗ
ｏｒｋ）信号形式やサブキャリア変調などどのような手
法であっても構わない。例えば、ＳＯＮＥＴ信号形式で
は、伝送装置の、ディジタル伝送における伝送フレーム
のオーバーヘッドの情報を格納するメモリ部を有し、こ
のメモリ部の各種データや諸情報を格納している。この
格納された各種データや諸情報を必要に応じて他の光伝
送装置に伝送する。主信号（波長λs）の上流側の光フ
ァイバ１０２につながる光伝送装置では、監視情報処理
回路１３９では、監視光／参照光受信器１３７の受信信
号から光中継機の監視や状態制御に必要な情報を抽出す
ると同時に、下流の光伝送装置より転送されてきた監視
光の送信強度情報を抽出する。制御回路１０５はこの送
信強度情報と参照光の受信強度情報から、光伝送路の損
失を計算し、可変光減衰器１３０の減衰量を設定する。
これによって参照光の強度を送信側で一定値に制御でき
ない場合でも本発明の適用が容易となる。また監視情報
処理回路１３９は常に有効な監視情報が転送されている
かどうかを監視信号のＳＯＮＥＴヘッダ情報などから判
定することができる。

【００７８】なお、監視情報処理回路１３０は、光増幅
器を用いたとき通例多中継伝送装置に用いられている回
路である。監視情報とは光中継伝送装置の保守／管理に
用いられる情報であり、例えば、光増幅器や光中継伝送
装置の故障の有無、光出力強度／主信号の有無などの動
作状態、保守／メンテナンス用の音声信号などである。
これらの情報は主信号とは別の監視光によって伝送され
るのが一般である。監視情報処理装置は、上流の監視光
で送られてきたこれらの監視情報を終端し、必要な情報
を読み出し／書き込みしたのち下流に送り出す働きをす
る。

【００７９】したがって監視信号が有効な状態において
のみ、制御回路１０５を動作させることによって、監視
／参照光源の故障等の問題が発生した場合でも主信号へ
の影響を最小にとどめることが可能となる。また光ファ
イバ伝送路の損失量の時間的な変動が小さい場合には、
制御回路１０５は常に動作する必要はなく、装置の設置
直後やファイバ断などの障害回復直後にのみ動作するよ
うにすれば十分である。

【００８０】なお、監視光／参照光受信器１３７は監視
光と参照光を共用する場合でも必ずしも単一の光受信器
である必要はなく、監視信号受信機能を持った光受信器
と、光強度を検出する機能を持った光検出器を分離し、
光カプラなどによって結合しても問題は生じない。また
本実施の形態とは逆に参照光の受信強度を送信側に通知
することも可能である。

【００８１】図１１は本発明の第８の実施の形態であ
り、本発明を適用した波長多重光伝送システムの構成の
例を示している。

【００８２】各光伝送端局装置１４０―１、１４０―２
内の光送受信器は波長多重伝送装置１４１―１、光ファ
イバ伝送路１１４、光中継機１４２、波長多重伝送装置
１４１―２を介して別地点の光伝送端局１４０―３、１
４０―４と対向して主信号の情報伝送を行う。各光ファ
イバ伝送路の両端に配置された波長多重光伝送装置１４
１、光中継機１４２内にはそれぞれ参照光光源１０６、
光検出器１０４が配置され、参照光強度によって各光フ
ァイバ伝送路の損失を測定し、その値に応じて光増幅器
１０３の出力光強度などを制御し、波長多重伝送される
主信号光間に波長間利得差の発生を抑制する。本図は光
伝送端局を対向配置した構成を示しているが、たとえば
光ＡＤＭを用いた挿入分離型の光ネットワークなど、ど
のような構成の場合にも用いることが可能である。また
本例は上り／下りの主信号にそれぞれ異なる光ファイバ
を用いる片方向伝送の構成を示しているが、両者を兼用
する双方向伝送システムに本発明を適用することも可能
である。この場合には、上り／下りの光ファイバ伝送路
の損失が一致するので本発明の参照光光源／参照光検出
部も上り／下り回線で兼用が可能である。

【００８３】以上、本願発明の諸形態について説明した
が、以下にその諸効果をまとめ列挙する。

【００８４】本願発明によれば、ダイナミックレンジの
大きな光伝送装置を提供することが出来る。更には、本
願発明によれば、光多重通信においても伝送特性の良好
な、わけても光出力の偏差の極めて小さな伝送装置を提
供することが出来る。

【００８５】本願発明は、入力ダイナミックレンジの小
なる光増幅部の入力ダイナミックレンジを拡大して、波
長間利得差を小とできるという効果がある。すなわち伝
送路の損失に応じて光増幅器への入力レベルや出力レベ
ルを変化させることによって、例えば光増幅部への入力
レベルが一定なるように制御できる。従って、当該光伝
送路の損失が変化しても波長間利得差の発生が抑制で
き、光増幅器の入力ダイナミックレンジを改善できる。

【００８６】このため、本願発明の光増幅装置または光
伝送装置を用いた光中継伝送システムにおいては、中継
段数もしくは伝送距離／波長チャネル数を拡大できると
いう効果がある。

【００８７】本願発明では、主信号と異なる波長の参照
光の受信強度を測定し、この情報を元に光増幅器の動作
制御を行うため、主信号波長数の増設や故障、光アッド
ドロップ機能などにより信号波長数が変化しても、制御
動作への影響を抑圧できるという効果がある。

【００８８】また光増幅機を用いた光中継機では信号光
と異なる波長の監視光を備えることがほぼ標準化されて
いるため、監視光と参照光を共用することにより装置の
構成を単純化し、コストを低減する効果がある。

【００８９】また参照光波長を光アンプの増幅帯域外に
設定すれば、光アンプの雑音光や主信号の波長数の増減
などの影響を受けにくくなり、精度が向上するという効
果がある。

【００９０】参照光を逆方向に伝送する場合や、受信し
た参照光の光強度を監視情報として送信側に通知する構
成においては、光伝送装置／光中継機から見て主信号の
下流側の光伝送路の損失がわかるため、この損失に合わ
せて光増幅器の出力光強度を低減できる。これによっ
て、光ファイバ非線形性（自己位相変調効果、相互位相
変調効果、四光波混合効果など）の影響により伝送品質
の劣化を抑制することができるという効果がある。

【００９１】さらに参照光をコネクタ解放検出に使うこ
とにより、装置構成を単純化し、コストを低減し、また
コネクタ解放検出の精度を高めることができる。この結
果不要な光出力がコネクタ端面から放出される可能性を
低下し、装置使用者に対する安全性を向上することが可
能となる。

【００９２】また本発明の制御動作を、参照光上に有意
な情報が伝送されている場合にのみ、もしくは装置設置
時、障害回復時、外部からのコマンド送付時などに制限
することによって参照光光源自体が故障した場合に誤動
作を防ぎ、信頼性を高めることが可能となる。これは参
照光光源などに異常が検出された場合に、制御動作を停
止することによっても同じ効果が得られる。

【００９３】また参照光の送信パワーを一定値に制御し
たり、参照光の出力強度情報を参照光の送信側から受信
側に通知したり、もしくは参照光の受信強度情報を該参
照光の受信側から送信側に通知することによって、光伝
送路の損失の測定精度を高めることができ、より効果的
に光増幅器の波長間利得偏差の発生を抑制することがで
きる。

【００９４】

【発明の効果】本願発明によれば、ダイナミックレンジ
の大きな光伝送装置を提供することが出来る。更には、
本願発明によれば、光多重通信においても伝送特性の良
好な、わけても光出力の偏差の極めて小さな光伝送装置
を提供することが出来る。

【００９５】本願の別な発明によれば、入力ダイナミッ
クレンジの大きな光増幅器を提供することが出来る。

【００９６】更に、本願の別な発明によれば、光波長多
重での入力においても特性の良好な、わけても光出力の
偏差の極めて小さな光増幅器を提供することが出来る。

【００９７】本願の更に別な発明によれば、光多重通信
においてもダイナミックレンジの大きな光伝送システム
を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】光増幅器の利得スペクトルを示す図である。

【図３】波長多重光中継増幅伝送系における信号レベル
の変化を示す図である。

【図４】従来の光増幅器の構成を示す構成図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図９】本発明の第６の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１０】本発明の第７の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１１】本発明の第８の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１２】実施の形態に使用する制御回路の例を示す図
である。

【符号の説明】

100・・・光増幅器、101・・・入力光ファイバ、102・・・出力光
ファイバ、103・・・波長多重光カプラ、104・・・光検出器、
105・・・制御回路、106・・・参照光光源、107・・・光中継機、
108・・・光中継機の光出力部、109・・・光中継機の光入力
部、110・・・光伝送端局装置、111・・・光送信器、112・・・光
合波器、113・・・光増幅器、114・・・光ファイバ伝送路、11
5・・・光中継機、116・・・光分波器、117・・・光受信器、120・
・・可変光減衰器、121・・・光カプラ、122・・・波長多重光カ
プラ、123・・・光検出器、124・・・制御回路、125・・・光中継
機、130・・・可変光減衰器、131・・・光コネクタ、132・・・初
段光増幅器、133・・・後段光増幅器、134・・・波長多重光カ
プラ、135・・・光検出器、136・・・一定強度制御回路、137・
・・監視光／参照光受信器、138・・・監視光／参照光送信
器、139・・・監視情報処理回路、140・・・光伝送端局装置、
141・・・波長多重光伝送装置、142・・・光中継機、143・・・光
送信機、144・・・光受信機、145・・・波長合分波器である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光入力部と、光増幅部と、複数波長の波
長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力部
とを、少なくとも有し、主信号光とは異なる波長を有す
る光を少なくとも分岐し、この分岐された主信号光とは
異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部の
利得を所望利得に制御することを特徴とする光伝送装
置。
【請求項２】光入力部と、光増幅部と、複数波長の波
長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力部
とを少なくとも有し、前記光入力部より入力された複数
波長の波長多重光より少なくとも主信号光とは異なる波
長を有する光を分岐し、この分岐された少なくとも主信
号光とは異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光
増幅部の利得を所望利得に制御することを特徴とする光
伝送装置。
【請求項３】光入力部と、光増幅部と、複数波長の波
長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力部
とを少なくとも有し、前記光出力部より当該光伝送装置
に伝送された少なくとも主信号光とは異なる波長を有す
る光を分岐し、この分岐された少なくとも主信号光とは
異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部の
利得を所望利得に制御することを特徴とする光伝送装
置。
【請求項４】前記主信号光が波長の異なる複数の主信
号光なることを特徴とする請求項１、２または３項のい
ずれかに記載の光伝送装置。
【請求項５】前記少なくとも主信号光とは異なる波長
を有する光であって、当該光の光強度に基づいて前記光
増幅部の利得を所望利得に制御する為の光は、前記光増
幅部の利得帯域外の波長なることを特徴とする請求項
１、２、３または４項のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項６】前記少なくとも主信号光とは異なる波長
を有する光であって、当該光の光強度に基づいて前記光
増幅部の利得を所望利得に制御する為の光が、当該光伝
送装置での主信号以外の信号の転送に用いられる光であ
ることを特徴とする請求項１、２、３、４または５項の
いずれかに記載の光伝送装置。
【請求項７】前記光増幅部は光増幅器に結合され、そ
の光出力の強度を制御可能な手段を少なくとも一つ有
し、前記光増幅部の利得を所望利得に制御することが、
当該光増幅部が有する光出力の強度を制御可能な手段の
光出力強度を制御することによってなされることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５または６項のいずれか
に記載の光伝送装置。
【請求項８】前記光増幅部は少なくとも光増幅器を一
つ有し、当該光増幅部と前記光出力部の間にその光出力
の強度を制御可能な手段を少なくとも一つ有し、前記光
増幅部の利得を所望利得に制御することが、前記光増幅
部が有する光出力の強度を制御可能な手段の光出力レベ
ルを制御することによってなされることを特徴とする請
求項１、２、３、４、５または６項のいずれかに記載の
光伝送装置。
【請求項９】光出力の強度を制御可能な手段が前記光
増幅器とは別異の第２の光増幅器であることを特徴とす
る請求項７に記載の光伝送装置。
【請求項１０】光出力の強度を制御可能な手段が光減
衰器であることを特徴とする請求項７に記載の光伝送装
置。
【請求項１１】前記光増幅部は少なくとも第１の光増
幅器を一つ有し、当該光増幅部と前記光出力部の間に光
出力の強度を制御可能な手段を少なくとも一つ有し、前
記光増幅部の利得を所望利得に制御することが、前記光
出力の強度を制御可能な手段の光出力を制御してなされ
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６
項のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１２】光出力の強度を制御可能な手段が前記
光増幅器とは別異の第２の光増幅器であることを特徴と
する請求項１１に記載の光伝送装置。
【請求項１３】光出力の強度を制御可能な手段が光減
衰器であることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送
装置。
【請求項１４】前記主信号光とは異なる波長を有する
光の送信パワーを一定値に制御することを特徴とした請
求項１より１３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１５】前記主信号光とは異なる波長を有する
光の送信強度情報をこの主信号光とは異なる波長を有す
る光の送信側から受信側の光増幅器ないし光伝送装置に
通知する、もしくはこの主信号光とは異なる波長を有す
る光の受信強度情報を該光の受信側から送信側の光増幅
器ないし光伝送装置に、通知することを可能ならしめる
こと特徴とした請求項１より１４のいずれかに記載の光
伝送装置。
【請求項１６】請求項１より１５のいずれかに記載の
光伝送装置を用いた光ファイバ伝送システム。
【請求項１７】光入力部と、光増幅部と、複数波長の
波長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力
部とを、少なくとも有し、主信号光とは異なる波長を有
する光を少なくとも分岐し、この分岐された主信号光と
は異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部
の利得を所望利得に制御することを特徴とする光増幅装
置。
【請求項１８】光入力部と、光増幅部と、複数波長の
波長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力
部とを、少なくとも有し、主信号光とは異なる波長を有
する光を少なくとも分岐し、この分岐された主信号光と
は異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部
の利得を所望利得に制御する光増幅装置を有することを
特徴とする送信機。
【請求項１９】光入力部と、光増幅部と、複数波長の
波長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力
部とを、少なくとも有し、主信号光とは異なる波長を有
する光を少なくとも分岐し、この分岐された主信号光と
は異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部
の利得を所望利得に制御する光増幅装置を有することを
特徴とする中継器。
【請求項２０】光入力部と、光増幅部と、複数波長の
波長多重光を複数の波長帯域に分岐する手段と、光出力
部とを、少なくとも有し、主信号光とは異なる波長を有
する光を少なくとも分岐し、この分岐された主信号光と
は異なる波長を有する光の強度に基づいて前記光増幅部
の利得を所望利得に制御する光増幅装置を有することを
特徴とする受信機。