JP4376014B2

JP4376014B2 - 光伝送装置

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Publication number: JP4376014B2
Application number: JP2003270171A
Authority: JP
Inventors: 由紀子酒井; 一登今井; 司高橋; 大人池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: US20050002672A1; JP2005027210A

Description

本発明は、光伝送装置に関し、特にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）の光信号の伝送を行う光伝送装置に関する。

光通信ネットワークは、一層のサービスの高度化、広域化が望まれており、光伝送技術として、ＷＤＭが広く導入され始めている。ＷＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する方式である。また、通信トラフィックの急激な増加に伴って、使用すべき波長数も増加しており、ＤＷＤＭ（Dense ＷＤＭ）と呼ばれる高密度の波長多重を行うＷＤＭも開発されている。

ＤＷＤＭは、１８０波近い数の波長を多重でき、１波長あたり１０Ｇｂｐｓとして、１．８Ｔｂｐｓという超高速大容量の光伝送を実現する。ただし、ＤＷＤＭは、１つの波長が狭いために、制御が複雑で、構成するデバイスも高価であり、また装置も大がかりなものになるため、基幹ネットワークに使用されることが多い。

一方、近年になって、ＣＷＤＭ（Coarse WDM）と呼ばれる低密度の波長多重を行うＷＤＭが注目されている。ＣＷＤＭは、多重する波長数は、十数波程度と少なくなっており、波長間隔を広く粗くすることで、波長設定に要求される精度を緩和している。

このため、ＣＷＤＭは、装置構成もコンパクトで経済的なものになり、中継器を用いない既設の光ファイバケーブルを使っての近中距離（１０〜５０ｋｍ程度）伝送のアクセス系ネットワークの主流になるシステムとして、現在期待されている技術である。

図１３はＤＷＤＭの波長配置を示す図であり、図１４はＣＷＤＭの波長配置を示す図である。縦軸はレベル、横軸は波長（ｎｍ）であり、それぞれ波長配置の概略を示している。図１３に示すＤＷＤＭでは、波長間隔が０．４〜０．８ｎｍ程度で、１．５〜１．６μｍ帯で数十〜百数十波の波長多重が行われる（各波長の信号帯域は狭い）。また、図１４に示すＣＷＤＭでは、波長間隔が２０ｎｍ程度と広く、１．３〜１．６μｍ帯で波長多重数は十数波と少ない（各波長の信号帯域は広い）。

一方、ＷＤＭの従来の技術として、ＷＤＭカプラによって合波された２つの波長多重光を光分岐カプラにより合波して、１つのＷＤＭカプラから出力される波長多重光の波長間隔に、他のＷＤＭカプラから出力される波長多重光を重畳する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平１０−１４８７９１号公報（段落番号〔０００６〕〜〔００２６〕，第１図）

上記のようなＣＷＤＭでは、ＤＷＤＭと比べて高精度な波長設定や波長安定化回路などの複雑な制御が不要なので、システムの経済化を図ることができるが、広い波長帯域の中に波長（チャネル）を配置して伝送するために、光ファイバケーブルの特性上、波長多重信号の伝送後の各チャネルには、損失のばらつきが発生するといった問題があった。

図１５は光伝送路の波長損失特性を示す図である。光ファイバケーブルとして通常使用されるＳＭＦ（Single Mode Fiber）の波長損失特性（ＷＤＬ：Wavelength Dependent Loss）を示しており、縦軸は損失（ｄＢ／ｋｍ）、横軸は波長（ｎｍ）である。

曲線Ｋ１は、１５５０ｎｍの波長を１ｋｍ伝送させたときの損失が、０．２５ｄＢであるＳＭＦのＷＤＬを示しており、曲線Ｋ２は、１５５０ｎｍの波長を１ｋｍ伝送させたときの損失が、０．３ｄＢであるＳＭＦのＷＤＬを示している。

この図に対して、ＤＷＤＭが使用する波長帯域Ｂ１について見ると、曲線Ｋ１、Ｋ２共に、損失の最も大きいところと小さいところの損失差分は、０．００５ｄＢ程度と非常に小さいことがわかる。

図１６はＤＷＤＭの各チャネルの受信レベルを示す図である。縦軸はレベル、横軸はチャネルである。図で示されるように、ＤＷＤＭの場合、波長多重信号の各チャネルの損失レベルのばらつきがほとんどないため、受信側ではチャネル間で生じる損失レベル変動を考慮しなくてよい（チャネル間における受信レベル差がないので、受信レベルを同一に設定した受信機で各チャネルを受信できる）。

また、ＤＷＤＭの中継用光アンプとして、エルビウム（Ｅｒ³⁺）添加ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）を増幅用媒体とした光アンプ（ＥＤＦＡ）がある。これは励起光をＥＤＦに照射して光信号を進行させ、そのとき生じる誘導放出によって、光信号のレベルを増幅させるものであるが、そのときのＥＤＦＡの利得帯域は波長帯域Ｂ１の中にほぼ含まれるものである。このため、ＤＷＤＭの光伝送では、チャネル間の損失が少ないばかりでなく、ＥＤＦＡを用いた中継器によって光中継伝送を行うことで、大容量の長距離伝送が可能となっている。

一方、図１５のＣＷＤＭが使用する波長帯域Ｂ２について見ると、曲線Ｋ１、Ｋ２共に、損失の最も大きいところと小さいところの損失差分は、０．０７ｄＢ程度と非常に大きいことがわかる。

図１７はＣＷＤＭの各チャネルの受信レベルを示す図である。縦軸はレベル、横軸はチャネルである。図で示されるように、ＣＷＤＭでは、広い波長帯域Ｂ２に少ない数のチャネルを配置して波長多重伝送を行うために、波長多重信号の伝送後の各チャネルには、損失のばらつきが大きくなってしまい、受信側ではチャネル間で生じる損失レベル変動を考慮する必要が出てくる。

従来のＣＷＤＭシステムでは、各チャネルを受信する受信機の受信レベルが異なるために、チャネル毎に個別にレベル設定した（個別にダイナミックレンジを調整した）複数の受信器を用意していた。このため、装置規模やコストが増大してしまい、保守管理の効率も悪いといった問題があった。

なお、従来技術（特開平１０−１４８７９１号公報）の場合は、波長間隔を狭くして波長多重信号を送出する技術として提案されているが、信号伝送後の各チャネル間の損失レベル変動については何ら考慮されてはいない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送における損失レベル変動を効率よく抑制して、光伝送品質の向上を図った光伝送装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、光信号の伝送を行う光伝送装置１０において、波長多重信号の送受信ポートであるＷＤＭポートＰと、光伝送路Ｆの波長損失特性を補償する損失特性を有し、ＷＤＭポートＰから入力した信号の波長分離、またはＷＤＭポートＰから信号を出力するための波長多重の少なくとも一方を行い、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定する波長多重分離部１１と、を有することを特徴とする光伝送装置１０が提供される。

ここで、波長多重分離部１１は、光伝送路Ｆの波長損失特性の一方の傾きの損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達した際は、他方の傾斜の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するような、チャネル配置構成を持つとともに、バンドパスフィルタリング機能を持ち、挿入損失が同じで、波長損失特性の各波長に対応して重み付けされた損失特性を持つ複数の光学フィルタをデージーチェーンで接続して構成される。

以上説明したように、本発明の光伝送装置は、光伝送路の波長の損失特性を補償する損失特性を有し、ＷＤＭポートから入力した信号の波長分離、またはＷＤＭポートから信号を出力するための波長多重の少なくとも一方を行い、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失差を補償して均一レベルに設定する構成とした。これにより、光ファイバ伝送における損失レベル変動を効率よく抑制することができ、光伝送品質の向上を図ることが可能になる。
また、光伝送路の波長損失特性の一方の傾きの損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達した際は、他方の傾斜の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するような、チャネル配置構成を持つことにより、光学フィルタの部品自体による挿入損失による影響を抑制して、チャネル間のレベル差を均一にすることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光伝送装置の原理図である。光伝送装置１０は、ＷＤＭの光信号の伝送を行う。なお、光伝送装置１０は、広い波長帯域にチャネルを配置して情報通信を行うシステムを対象とする装置であり、以降ではＣＷＤＭを例にして説明する。

ＷＤＭポートＰは、光伝送路Ｆと接続して、波長多重信号の送受信ポートとなる。波長多重分離部（波長多重分離カプラ）１１は、光伝送路Ｆの波長損失特性（ＷＤＬ）を補償する損失特性（または透過特性）を有し、ＷＤＭポートＰから入力した信号の波長分離、またはＷＤＭポートＰから信号を出力するための波長多重の少なくとも一方を行い、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定する。

ここで、波長多重分離部１１が光伝送路Ｆを流れてきた波長多重信号を受信して、波長分離を行う場合を考える。ＳＭＦの光伝送路Ｆは、上述した図１５のようなＷＤＬを持っているため、送信側で広い波長帯域にチャネルが配置されていると、信号伝送後、受信側ではチャネル間の損失レベル差が顕著に現れることになる。したがって、波長多重分離部１１に、ＳＭＦのＷＤＬを補償するような損失特性を持たせて、波長多重信号伝送後の損失レベル差をキャンセルして波長分離を行うようにする。これにより、波長分離後の各チャネル間にはレベル変動がなく、均一レベルにすることができる。

次に波長多重分離部１１の構成及び動作について説明する。図２は波長多重分離部１１の構成を示す図である。波長多重分離部１１は、ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）信号の分岐・挿入を行うための光学フィルタ１１ａ−１、１１ａ−２と、主信号チャネルの多重・分離を行うための光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎとから構成される。なお、ＯＳＣ信号とは、システムの運用設定や状態監視などに用いられる監視制御用の光信号のことである（以降では、１例として、１．３μｍ帯のＯＳＣ波長を用いた場合を示す）。

また、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎは、デージーチェーン（daisy-chain）形式でそれぞれ接続されており、それぞれのフィルタは、バンドパスフィルタリング機能を持ち、挿入損失がすべて同じである。また、光伝送路Ｆの各波長の損失特性に対応して、これらを補償すべき重み付けされた損失特性が設定されている。

ここで、波長分離動作について説明する。なお、送信側では、ＣＷＤＭの使用波長帯域に配置したｎチャネルの主信号と、ＣＷＤＭの使用波長帯域よりも短波長側（１３１０ｎｍとする）に配置したＯＳＣ信号とを含む波長多重信号を送信するものとする。

ＷＤＭポートＰを介して入力した波長多重信号は、最初に光学フィルタ１１ａ−１で受信される。光学フィルタ１１ａ−１は、ローパスフィルタリング機能を有し（ＯＳＣ信号がＣＷＤＭの使用波長帯域より長波長側に設定されている場合にはハイパスフィルタとなる）、ＯＳＣ信号を反射し、主信号を透過する。反射したＯＳＣ信号は、光学フィルタ１１ａ−２へ送信され、また透過した主信号は、光学フィルタ１１ｂ−１へ送信される。光学フィルタ１１ａ−２は、ＯＳＣ信号を透過し、このＯＳＣ信号（１３１０ｎｍ）は、後段のＯ／Ｅ部（図示せず）に入力されてモニタ処理される。

また、光学フィルタ１１ｂ−１は、主信号を受信すると、所定波長の１チャネルのみ透過して、残りの（ｎ−１）チャネルの波長を反射する。光学フィルタ１１ｂ−２は、反射した（ｎ−１）チャネルの波長を受信すると、この内の所定波長の１チャネルのみ透過して、残りの（ｎ−２）チャネルの波長を反射する。以降同様な処理が行われて、主信号を構成していた各チャネルが分離される。

ただし、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎは、光伝送路Ｆ上を伝送されてきたときに生じるＷＤＬを相殺するような損失特性を、それぞれの所定波長に対応して持っている（重み付け設定されている）。このため、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎ出力後の各チャネルのレベルには偏差がなくなり、すべて均一レベルに変換される。なお、損失特性を補償するための損失補償マップのパターンは複数あり、受信側では必ずしも光伝送路ＦのＷＤＬを相殺する形状の損失特性を持っていなくてもよい（受信側の損失補償マップについては図１０以降で後述）。

次に波長多重動作について説明する。なお、ＣＷＤＭの使用波長帯域に配置したｎチャネルの主信号と、ＣＷＤＭの使用波長帯域よりも短波長側（１３３０ｎｍとする）に配置したＯＳＣ信号とを多重して、波長多重信号を送信するものとする。

光学フィルタ１１ｂ−ｎは、所定波長のチャネル番号がｃｈｎの信号を装置内部から受信すると、これを透過して光学フィルタ１１ｂ−（ｎ−１）へ送信する。光学フィルタ１１ｂ−（ｎ−１）は、所定波長のチャネル番号がｃｈ（ｎ−１）の信号を装置内部から受信すると、これを透過し、かつ光学フィルタ１１ｂ−ｎから送信されたｃｈｎの信号を反射して、ｃｈ（ｎ−１）、ｃｈｎの波長多重信号を光学フィルタ１１ｂ−（ｎ−２）へ送信する。以降同様な処理が行われて、主信号を構成するｎチャネル分の波長が多重された信号が、光学フィルタ１１ｂ−１から光学フィルタ１１ａ−１へ出力される。

なお、この場合も、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎには、光伝送路Ｆ上を伝送したときに生じるＷＤＬを相殺するような損失特性を、それぞれの所定波長に対応して持っている（送信側の損失補償マップについては図１０以降で後述）。

また、光学フィルタ１１ａ−２は、装置内部のＥ／Ｏ部（図示せず）で生成されたＯＳＣ信号（１３３０ｎｍ）を受信すると反射して、光学フィルタ１１ａ−１へ送信する。光学フィルタ１１ａ−１は、光学フィルタ１１ｂ−１から送信された主信号を透過し、ＯＳＣ信号（１３３０ｎｍ）を反射することで、主信号とＯＳＣ信号が多重されて波長多重信号が生成し、ＷＤＭポートＰを介して光伝送路Ｆ上へ伝送される。

次に光学フィルタの構成ついて説明する。図３は光学フィルタの構成を示す図である。図は主信号用の光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの内部構成を示すものである。光学フィルタ１１ｂ−１は、ガラス板１−１に、光学膜２−１としてＳｉＯ_２やＴｉＯ_２などを用いた誘電体多層膜がコーティングされた構造を持つ（ＯＳＣ信号用の光学フィルタ１１ａ−１、１１ａ−２も同様な構成を持つ。図中省略する）。光学フィルタ１１ｂ−２〜１１ｂ−ｎも同様な構成である。

光学膜２−１〜２−ｎは、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎが分離または多重すべき、所定の波長に対応した透過率または反射率を有し、かつ光伝送路Ｆで生じる各波長のＷＤＬをキャンセルするために必要な損失特性が個々に設定されたものである。

ここで、ｃｈ１〜ｃｈｎのチャネルが多重された波長多重信号が光学膜２−１に入射すると、ｃｈ１のみ光学膜２−１及びガラス板１−１を透過し、ｃｈ２〜ｃｈｎは反射して光学膜２−２に入射する。ｃｈ２は、光学膜２−２で反射し、ｃｈ３〜ｃｈｎは光学膜２−２及びガラス板１−２を透過する。以降、同様な処理が行われることになる。なお、図では波長分離をしている様子を示したが、波長多重する場合は、矢印の向きが逆になるだけで、光学フィルタの構成は全く同じでよい。

なお、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎは、バンドパスフィルタリング機能を持たせるため、誘電帯多層膜は１００層程度となるが、ＯＳＣ信号の分岐・挿入を行う光学フィルタ１１ａ−１、１１ａ−２は、ローパスまたはハイパスフィルタリング機能を持つために、誘電帯多層膜は４、５層程度でよく、抵コストで生成できる。

波長多重分離部１１のデバイス内に、本来の波長多重分離機能の他に、ＯＳＣ信号用のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ機能もあらかじめ組み込んでおくことで（低コストで製造可能）、装置規模の縮小化及びサービス性の向上を図ることが可能になる。

次に光伝送路ＦのＷＤＬを補償するための、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの損失特性について説明する。図４は光伝送路ＦのＷＤＬと相反する損失特性を示す図である。縦軸は損失（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）である。ＣＷＤＭの使用波長帯域を１４７０ｎｍ〜１６１０ｎｍとし、２０ｎｍ毎に８チャネル配置したときの損失補償特性を示している（８チャネルに対応して、光学フィルタも８個あるものとして、以降では光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−８とする）。

図１５で示したＳＭＦの谷型のＷＤＬの形状に対し、この損失特性のグラフＧは、ＷＤＬの損失特性をキャンセルするために山型の形状となっている。波長多重分離部１１では、グラフＧに示されるような損失特性をチャネル毎に、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−８に対してそれぞれ設定する。

すなわち、ＷＤＬの大きいチャネルには損失特性を小さく設定した光学フィルタを、ＷＤＬの小さいチャネルには損失特性を大きく設定した光学フィルタを通すようにして、波長多重または分離を行うことで、１４７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ間に配置された８チャネルの損失レベル変動差を抑えるようにする。

ただし、この場合、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−８に対して単純に波長の順に並べただけでは（光学フィルタ１１ｂ−１がｃｈ１対応、光学フィルタ１１ｂ−２がｃｈ２対応、・・・、光学フィルタ１１ｂ−８がｃｈ８対応というような設定の仕方）、チャネル間のレベル差を均一にはできない、なぜなら、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−８の部品自体による挿入損失が考慮されていないからである。

したがって、光伝送路ＦのＷＤＬの一方の傾き（図１５の短波長側からの右肩下がりの傾き）の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達したら、他方の傾斜（図１５の長波長側からの左肩下がりの傾き）の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するようにして、挿入損失による影響を抑制する。

図５は挿入損失を考慮したチャネルの配置構成を示す図である。上記の内容を具体的に示したものである。図１５で示す光伝送路ＦのＷＤＬの右肩下がりの傾斜に対しては、短波長側から１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５１０ｎｍ、１５３０ｎｍの各チャネルを光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４に順にフィルタリング設定する。そして、光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８に対しては、光伝送路ＦのＷＤＬの左肩下がりの傾斜の長波長側から１６１０ｎｍ、１５９０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５５０ｎｍの各チャネルを順にフィルタリング設定する。

すなわち、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５１０ｎｍ、１５３０ｎｍのｃｈ１〜ｃｈ４のチャネルは、波長が大きくなるほどＷＤＬが小さくなっており、各ＷＤＬをキャンセルするような損失特性を、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４に設定する。光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４の損失レベルをＬ_ｃｈ１〜Ｌ_ｃｈ４とすれば、Ｌ_ｃｈ１＜Ｌ_ｃｈ２＜Ｌ_ｃｈ３＜Ｌ_ｃｈ４である。

また、この場合、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４で反射される度に、それぞれのフィルタが持っている挿入損失が反射光に加わっていくが、ｃｈ１〜ｃｈ４のチャネルは、波長が大きくなるほど元のＷＤＬは小さくなっていくので、蓄積される挿入損失の影響も少ないとみて、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４まではｃｈ１〜ｃｈ４のチャネルを順に設定しておく。

一方、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍ、１６１０ｎｍのｃｈ５〜ｃｈ８のチャネルは、波長が大きくなるほど、ＷＤＬも大きくなる。このため、ｃｈ５〜ｃｈ８のチャネルを光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８に順に設定してしまうと、蓄積される挿入損失の影響が無視できなくなってくる。

したがって、光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８に対しても、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−４のチャネル配置と同様に、光学フィルタを反射光が通過する度に、波長が大きくなるほど、ＷＤＬが小さくなる方向となるチャネルの並びにしてやる。すなわち、光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８それぞれに１６１０ｎｍ、１５９０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５５０ｎｍのｃｈ８からｃｈ５までの各チャネルを順に設定する。

なお、ｃｈ５〜ｃｈ８の各ＷＤＬをキャンセルするような損失特性を、光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８に設定するが、光学フィルタ１１ｂ−５〜１１ｂ−８の損失レベルをＬ_ｃｈ５〜Ｌ_ｃｈ８とすれば、Ｌ_ｃｈ８＜Ｌ_ｃｈ７＜Ｌ_ｃｈ６＜Ｌ_ｃｈ５となる。

以上説明したように、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに対して、光伝送路ＦのＷＤＬをキャンセルするような損失特性を重み付け設定し、かつ光学フィルタ自体の挿入損失の影響を抑えるようなチャネル配置構成とした。これにより、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を効率よく補償することが可能になる。

なお、図６に光学フィルタのポート番号とチャネルとの対応関係を示す。テーブルＴは、光学フィルタ１１ｂ−１〜１１ｂ−８のポート番号、チャネル番号、波長、設定損失（図４の損失補償値）の項目から構成され、それぞれの値を示している。

また、図５の説明では、すべてのポートで波長分離する場合を示したが、すべてのポートを波長多重にしてもよいし、またはポートを２組に分けて一方を分離、他方を多重といった構成にしてもよい。図７にすべてのポートを波長多重にした構成を示し、図８にポートを２組に分けて波長多重分離する構成を示す。これらの構成の動作は上述した動作と同様なので説明は省略する。

次に光伝送装置１０を適用した光伝送システムについて説明する。図９は光伝送システムの構成を示す図である。光伝送システム２は、端局装置３０（第１の光伝送装置に該当）、端局装置４０（第２の光伝送装置に該当）から構成され、光伝送路Ｆを介して、ＣＷＤＭのような広い波長帯域に少ないチャネルを配置して光通信を行うシステムである。

端局装置３０は、ＷＤＭポートＰ１、トランスポンダ３１−１〜３１−４と、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２（第１の波長多重分離部）から構成され、端局装置４０は、ＷＤＭポートＰ２、トランスポンダ４１−１〜４１−４と、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２（第２の波長多重分離部）から構成される。ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２は、波長多重分離部１１の機能を有している。

端局装置３０→端局装置４０への波長多重信号の送受信の動作について説明する。まず、トランスポンダ３１−１〜３１−４は、トリビュタリ側から伝送されたｃｈ１〜ｃｈ４の各波長の光信号をＷＤＭの波長帯域幅となるように帯域変換を施して、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２へ送信する。ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２は、ｃｈ１〜ｃｈ４の光信号を多重して、ＷＤＭポートＰ１を介し、光伝送路Ｆを通じて端局装置４０へ送信する。

端局装置４０は、光伝送路Ｆを流れてきた波長多重信号を、ＷＤＭポートＰ２を介して受信し、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２は、ｃｈ１〜ｃｈ４の各波長に分離し、該当のトランスポンダ４１−１〜４１−４へ送信する。トランスポンダ４１−１〜４１−４は、ｃｈ１〜ｃｈ４の各波長の帯域幅をトリビュタリ側での帯域幅となるような帯域変換を施してトリビュタリへ送信する。なお、端局装置４０→端局装置３０への波長多重信号の送受信の動作についても上記と同様なので説明は省略する。

このような構成の光伝送システム２に対して、光伝送路ＦのＷＤＬを補償する場合の損失補償パターン例を図１０〜図１２に示す。図１０〜図１２は損失補償マップを示す図である。図１０は、光伝送路ＦのＷＤＬと相反する損失特性の１／２のレベルをＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２それぞれに持たせた場合である。

このような設定をすることで、例えば、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２から送信されたｃｈ１〜ｃｈ４の波長多重信号は、光伝送路Ｆを伝送した後には、損失特性が半分だけ補償されており、その後、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２で残りの半分の損失特性が補償されることになる。これにより、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２のトータルの損失特性で、ＳＭＦのＷＤＬの損失補償を行うことで、必要以上の過剰な損失補償（over compensation）を行うことなく、チャネル間のレベルを均一にすることができる。

また、図１１の場合では、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２は、光伝送路Ｆの中間地点までに生じるＷＤＬを補償する損失特性を持たせ（中間地点では損失レベルはフラット）、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２は、光伝送路Ｆの中間地点以降で生じるＷＤＬを補償する損失特性を持たせた場合である。

このような設定をすることで、例えば、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２から送信されたｃｈ１〜ｃｈ４の波長多重信号は、光伝送路Ｆの中間点では、この距離で生じるＷＤＬが補償されてフラットになっている。その後、光伝送路Ｆの中間点以降では再びＷＤＬが生じるが、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２によって、中間地点以降で生じるＷＤＬを補償する。これにより、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２で損失補償して、over compensationすることなく、チャネル間のレベルを均一レベルにすることができる。

さらに、図１２の場合は、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２のＭＵＸ部に、光伝送路ＦのＷＤＬと相反する損失特性を持たせ、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２のＤＭＵＸ部にチャネル間の損失特性を等しくした平坦な損失特性を持たせた場合である。このような設定にすることで、例えば、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２から送信されたｃｈ１〜ｃｈ４の波長多重信号は、光伝送路Ｆを伝送した後には、損失特性が補償されており、その後、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４２で平坦な損失特性を通過する。これにより、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ３２、４２で損失補償して、over compensationすることなく、チャネル間のレベルを均一レベルにすることができる（なお、図には示さないが、送信側のＭＵＸ／ＤＭＵＸの損失特性をフラットにし、受信側のＭＵＸ／ＤＭＵＸの損失特性を光伝送路ＦのＷＤＬと相反する形状の損失特性を持たせる構成としてもよい）。

以上説明したように、光送受信に用いる波長多重分離部（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）の損失特性を利用して光伝送路のＷＤＬを補償する構成とした。これにより、広帯域なダイナミックレンジを確保でき、広い波長帯域にチャネルを配置して光伝送を行うシステムの光伝送品質の向上及び長距離化を可能にした（従来のＣＷＤＭの伝送距離は５０、６０ｋｍ程度であるが、本発明の装置の伝送可能距離を測定したところ、中継アンプなしで、約１００ｋｍの伝送を可能にした）。

なお、上記では、ＣＷＤＭに本発明を適用したシステムを中心に説明したが、ＣＷＤＭよりもさらに少ない波長で情報伝送を行うＷＷＤＭ（Wide WDM）にも本発明は適用可能である。また、ＣＷＤＭ、ＷＷＤＭのような無中継システムに限らず、伝送損失を補償する必要のある光通信システムに対して、幅広く本発明を適用することができる。

（付記１）光信号の伝送を行う光伝送装置において、
波長多重信号の送受信ポートであるＷＤＭポートと、
光伝送路の波長損失特性を補償する損失特性を有し、ＷＤＭポートから入力した信号の波長分離、またはＷＤＭポートから信号を出力するための波長多重の少なくとも一方を行い、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定する波長多重分離部と、
を有することを特徴とする光伝送装置。

（付記２）前記波長多重分離部は、バンドパスフィルタリング機能を持ち、挿入損失が同じで、波長損失特性の各波長に対応して重み付けされた損失特性を持つ複数の光学フィルタをデージーチェーンで接続して構成することを特徴とする付記１記載の光伝送装置。

（付記３）前記波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性の一方の傾きの損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達した際は、他方の傾斜の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するような、チャネル配置構成を持つことを特徴とする付記２記載の光伝送装置。

（付記４）前記波長多重分離部は、監視制御用信号の分岐・挿入を行う光学フィルタをさらに有することを特徴とする付記１記載の光伝送装置。
（付記５）光信号の伝送を行う光伝送システムにおいて、
波長多重信号の伝送媒体である光伝送路と、
前記光伝送路の波長損失特性を補償する損失特性を有し、光信号の波長多重、または波長分離の少なくとも一方を行う第１の波長多重分離部を含み、前記光伝送路の一方の端局となる第１の光伝送装置と、
前記光伝送路の波長損失特性を補償する損失特性を有し、光信号の波長多重、または波長分離の少なくとも一方を行う第２の波長多重分離部を含み、前記光伝送路の他方の端局となる第２の光伝送装置と、
を有することを特徴とする光伝送システム。

（付記６）前記第１、第２の波長多重分離部は、バンドパスフィルタリング機能を持ち、挿入損失が同じで、波長損失特性の各波長に対応して重み付けされた損失特性を持つ複数の光学フィルタをデージーチェーンで接続して構成することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。

（付記７）前記第１、第２の波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性の一方の傾きの損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達した際は、他方の傾斜の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するような、チャネル配置構成を持つことを特徴とする付記６記載の光伝送システム。

（付記８）前記第１、第２の波長多重分離部は、監視制御用信号の分岐・挿入を行う光学フィルタをさらに有することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。
（付記９）前記第１の波長多重分離部が波長多重を行い、前記第２の波長多重分離部が波長分離を行う場合、前記第１、第２の波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性と相反する１／２の損失特性をそれぞれ有し、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。

（付記１０）前記第１の波長多重分離部が波長多重を行い、前記第２の波長多重分離部が波長分離を行う場合、前記第１の波長多重分離部は、前記光伝送路の中間地点までに生じる波長損失特性を補償する損失特性を有し、前記第２の波長多重分離部は、前記光伝送路の中間地点以降で生じる波長損失特性を補償する損失特性を有して、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。

（付記１１）前記第１の波長多重分離部が波長多重を行い、前記第２の波長多重分離部が波長分離を行う場合、前記第１の波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性と相反する損失特性を有し、前記第２の波長多重分離部は、全使用波長に対して平坦な損失特性を有して、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。

（付記１２）前記第１の波長多重分離部が波長多重を行い、前記第２の波長多重分離部が波長分離を行う場合、前記第１の波長多重分離部は、全使用波長に対して平坦な損失特性を有し、前記第２の波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性と相反する損失特性を有して、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定することを特徴とする付記５記載の光伝送システム。

（付記１３）波長多重を行う波長多重カプラにおいて、
複数の異なる波長の光がそれぞれ入力される複数の入力ポートと、
前記入力ポートから入力された波長に対応した損失を有し、前記入力ポートからの光を多重する多重部と、
前記多重部で多重された光を光伝送路上へ出力する出力ポートと、
を有することを特徴とする波長多重カプラ。

（付記１４）前記多重部は、波長に対する損失特性が異なる光伝送路に対応した損失を有することを特徴とする付記１３記載の波長多重カプラ。
（付記１５）波長分離を行う波長分離カプラにおいて、
光伝送路上の異なる波長の光が多重化された波長多重光を入力する入力ポートと、
前記入力ポートから入力された各波長に対応した損失を有し、前記入力ポートからの光を分離する分離部と、
前記分離部で分離された光をそれぞれ出力する複数の出力ポートと、
を有することを特徴とする波長分離カプラ。

（付記１６）前記分離部は、波長に対する損失特性が異なる光伝送路に対応した損失を有することを特徴とする付記１５記載の波長分離カプラ。
（付記１７）波長の多重・分離を行う波長多重分離カプラにおいて、
光伝送路上の複数の異なる波長が入出力する第１の入出力ポートと、
前記第１の入出力ポートから入力された波長に対応した損失を有し、または前記第１の入出力ポートから出力する波長に対応した損失を有して、波長を多重・分離する多重・分離部と、
前記多重・分離部で多重するための光を入力し、または分離された光を出力する第２の入出力ポートと、
を有することを特徴とする波長多重分離カプラ。

（付記１８）前記多重・分離部は、波長に対する損失特性が異なる光伝送路に対応した損失を有することを特徴とする付記１７記載の波長多重分離カプラ。

光伝送装置の原理図である。波長多重分離部の構成を示す図である。光学フィルタの構成を示す図である。光伝送路のＷＤＬと相反する損失特性を示す図である。挿入損失を考慮したチャネルの配置構成を示す図である。光学フィルタのポート番号とチャネルとの対応関係を示す図である。すべてのポートを波長多重にした構成を示す図である。ポートを２組に分けて波長多重分離する構成を示す図である。光伝送システムの構成を示す図である。損失補償マップを示す図である。損失補償マップを示す図である。損失補償マップを示す図である。ＤＷＤＭの波長配置を示す図である。ＣＷＤＭの波長配置を示す図である。光伝送路の波長損失特性を示す図である。ＤＷＤＭの各チャネルの受信レベルを示す図である。ＣＷＤＭの各チャネルの受信レベルを示す図である。

符号の説明

１０光伝送装置
１１波長多重分離部
ＰＷＤＭポート
Ｆ光伝送路

Claims

光信号の伝送を行う光伝送装置において、
波長多重信号の送受信ポートであるＷＤＭポートと、
光伝送路の波長損失特性を補償する損失特性を有し、ＷＤＭポートから入力した信号の波長分離、またはＷＤＭポートから信号を出力するための波長多重の少なくとも一方を行い、波長多重信号の伝送後のチャネル間の損失レベル差を抑制して均一レベルに設定する波長多重分離部とを有し、
前記波長多重分離部は、前記光伝送路の波長損失特性の一方の傾きの損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過し、傾きの変化点に到達した際は、他方の傾斜の損失の高い波長から損失の低い波長に向かって、順に損失率の低い光学フィルタから損失率の高い光学フィルタを透過するような、チャネル配置構成を持つとともに、バンドパスフィルタリング機能を持ち、挿入損失が同じで、波長損失特性の各波長に対応して重み付けされた損失特性を持つ複数の光学フィルタをデージーチェーンで接続して構成された、
ことを特徴とする光伝送装置。
前記波長多重分離部は、監視制御用信号の分岐・挿入を行う光学フィルタをさらに有することを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。