特許第6693901号(P6693901)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6693901光増幅装置、波長多重装置及び光分岐装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6693901
(24)【登録日】2020年4月20日
(45)【発行日】2020年5月13日
(54)【発明の名称】光増幅装置、波長多重装置及び光分岐装置
(51)【国際特許分類】
   H04B 10/294 20130101AFI20200427BHJP
   H04J 14/02 20060101ALI20200427BHJP
【FI】
   H04B10/294
   H04J14/02 121
【請求項の数】9
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2017-52297(P2017-52297)
(22)【出願日】2017年3月17日
(65)【公開番号】特開2018-157362(P2018-157362A)
(43)【公開日】2018年10月4日
【審査請求日】2019年2月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】000208891
【氏名又は名称】KDDI株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100076428
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康徳
(74)【代理人】
【識別番号】100115071
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康弘
(74)【代理人】
【識別番号】100112508
【弁理士】
【氏名又は名称】高柳 司郎
(74)【代理人】
【識別番号】100116894
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 秀二
(74)【代理人】
【識別番号】100130409
【弁理士】
【氏名又は名称】下山 治
(74)【代理人】
【識別番号】100134175
【弁理士】
【氏名又は名称】永川 行光
(74)【代理人】
【識別番号】100131886
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 隆志
(74)【代理人】
【識別番号】100170667
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 浩次
(72)【発明者】
【氏名】川口 優
(72)【発明者】
【氏名】釣谷 剛宏
【審査官】 佐藤 敬介
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−091995(JP,A)
【文献】 特開2000−286492(JP,A)
【文献】 特表2004−527955(JP,A)
【文献】 特開2002−353939(JP,A)
【文献】 国際公開第2011/045981(WO,A1)
【文献】 欧州特許出願公開第01024541(EP,A2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 10/294
H04J 14/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力される第1光信号を増幅して第2光信号を出力する第1増幅手段と、
前記第2光信号を1つ以上の第1波長の光信号を含む第3光信号と、所定の波長のうちの前記1つ以上の第1波長以外の第2波長の光信号を含む第4光信号に分離して出力する分離手段と、
前記第4光信号を増幅して第5光信号を出力する第2増幅手段と、
前記第3光信号と前記第5光信号を合波して出力する合波手段と、
を備え
前記1つ以上の第1波長の光信号は、前記第1光信号に含まれる信号光であることを特徴とする光増幅装置。
【請求項2】
入力される第1光信号を増幅して第2光信号を出力する第1増幅手段と、
前記第2光信号を1つ以上の第1波長の光信号を含む第3光信号と、所定の波長のうちの前記1つ以上の第1波長以外の第2波長の光信号を含む第4光信号に分離して出力する分離手段と、
前記第4光信号を増幅して第5光信号を出力する第2増幅手段と、
前記第3光信号に含まれる前記1つ以上の第1波長の光信号と前記第5光信号に含まれる前記第2波長の光信号を合波して出力する合波手段と、
を備え
前記1つ以上の第1波長の光信号は、前記第1光信号に含まれる信号光であることを特徴とする光増幅装置。
【請求項3】
前記第1光信号又は前記第2光信号を監視することで前記第2波長の光信号を判定して前記分離手段を制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光増幅装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記第2波長の光信号がないと、前記第2増幅手段の動作を停止させることを特徴とする請求項に記載の光増幅装置。
【請求項5】
請求項1からのいずれか1項に記載の光増幅装置を含むことを特徴とする波長多重装置。
【請求項6】
第1光増幅装置と、
第2光増幅装置と、
前記第1光増幅装置と前記第2光増幅装置の出力を合波して出力する合波装置と、
を備えている光分岐装置であって、
前記第1光増幅装置は、請求項1からのいずれか1項に記載の光増幅装置であり、
前記第2光増幅装置は、請求項1からのいずれか1項に記載の光増幅装置であることを特徴とする光分岐装置。
【請求項7】
複数の波長の光信号を含む第1光信号を増幅して第2光信号を出力する増幅手段と、
前記第2光信号が入力され、前記複数の波長の光信号それぞれを通過させる帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタの出力を監視し、監視結果に基づき前記増幅手段の利得を制御する制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記増幅手段に前記第1光信号が入力されているか否かに拘らず前記帯域通過フィルタの出力が一定となる様に前記増幅手段の利得を制御することを特徴とする光増幅装置。
【請求項8】
請求項に記載の光増幅装置を含むことを特徴とする波長多重装置。
【請求項9】
第1光増幅装置と、
第2光増幅装置と、
前記第1光増幅装置と前記第2光増幅装置の出力を合波して出力する合波装置と、
を備えている光分岐装置であって、
前記第1光増幅装置は、請求項に記載の光増幅装置であり、
前記第2光増幅装置は、請求項に記載の光増幅装置であることを特徴とする光分岐装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長多重光通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
波長多重光通信システムでは、通常、需要に応じて波長パス(波長の光信号)を設定する。つまり、波長多重光通信システムにおいては、設定可能な波長パスの最大数と、実際に設定されている波長パスの数(設定数)とが一致しない期間がある。これは、需要見合いに応じて装置を増設することで初期投資を抑えるためである。一方、光増幅装置は、波長パスの最大数に基づき設計されている。例えば、光海底ケーブルシステムで使用されている様な、総利得が一定の光増幅装置では、最大数の波長パスに基づき総利得が設定されているため、設定数が最大数より小さいと、各波長パスの利得が増加し、これにより各波長パスは必要以上に増幅され、却って波長パスの品質が劣化し得る。このため、特許文献1及び2は、波長多重装置にダミー光源を設けることを開示している。設定されていない波長パスの波長の光信号をダミー光源が送信することで、設定されている波長パスに与えられる利得は、波長パスの設定数に拘らず一定となり、波長パスの品質劣化を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第5076660号公報
【特許文献2】特許第5648429号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、必要なダミー光源の数は、波長パスの設定数が増加するに伴い減少し、波長パスの設定数が最大数に達すると総てのダミー光源は不要になる。したがって、ダミー光源を要しない構成が望まれる。
【0005】
本発明は、ダミー光源を使用することなく、各波長パスの品質劣化を防止する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によると、光増幅装置は、入力される第1光信号を増幅して第2光信号を出力する第1増幅手段と、前記第2光信号を1つ以上の第1波長の光信号を含む第3光信号と、所定の波長のうちの前記1つ以上の第1波長以外の第2波長の光信号を含む第4光信号に分離して出力する分離手段と、前記第4光信号を増幅して第5光信号を出力する第2増幅手段と、前記第3光信号と前記第5光信号を合波して出力する合波手段と、を備え、前記1つ以上の第1波長の光信号は、前記第1光信号に含まれる信号光であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、ダミー光源を使用することなく、各波長パスの品質劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】一実施形態による波長多重光通信システムの一部を示す図。
図2】一実施形態による光増幅装置の構成図。
図3】一実施形態による光増幅装置の構成図。
図4】一実施形態による波長多重光通信システムの一部を示す図。
図5】一実施形態による光分岐装置の構成図。
図6】一実施形態による光増幅装置の構成図。
図7】一実施形態による波長多重装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【0010】
<第一実施形態>
図1は、波長多重光通信システムの一部、より詳しくは、波長多重装置1と、波長多重装置1に接続し、波長多重装置1が送信する波長多重光信号を増幅する光増幅装置2を示している。波長多重装置1には、最大で光源#1から#6の6つの光源10が実装される。なお、光源#1〜#6は、それぞれ波長#1〜#6の連続光を生成するものとする。また、各光源10は、射出する連続光を図示しない入力電気信号で変調する変調部を有している。よって、各光源10は、対応する波長の変調光を波長多重部11に出力する。波長多重部11は、各光源10からの変調光を波長多重して波長多重光信号を出力する。図1においては、光源#1〜光源#3の計3つの光源10が波長多重装置1に実装され、光源#4〜光源#6は波長多重装置1に実装されていない。つまり、波長多重装置1が出力する波長多重光信号には、図1の参照符号51で示す様に、波長#1〜#3の3つの波長の光信号(実線で表示)が含まれるが、光源#4〜#6に対応する波長#4〜#6(点線で表示)の光信号は含まれない。
【0011】
本実施形態による光増幅装置2は、参照符号51で示す波長多重光信号を受信し、波長#1〜#3の3つの波長の光信号を増幅するとともに、波長#4〜#6のダミー光信号を加えた波長多重光信号を出力する。より詳しくは、本実施形態による光増幅装置2は、波長多重光通信システムにおいて使用中である波長の光信号を含む波長多重光信号を受信し、当該使用中である波長の光信号と、波長多重光通信システムにおいて未使用である波長の光信号とを含む波長多重光信号を出力する。したがって、波長多重光通信システムにおいて、光増幅装置2の下流側に接続される各光増幅装置には、常に、波長多重光通信システムにおいて使用する総ての波長の光信号を含む波長多重光信号が入力され、実際に使用している光信号の波長数に拘らず、各波長の光信号の利得を一定にし、光信号の品質を保つことができる。
【0012】
図2は、本実施形態による光増幅装置2の構成図である。増幅部20は、例えば、エルビウム添加光ファイバ(EDF)であり、図示しない励起光源からの励起光により、入力される波長多重光信号51(図1)を増幅する。EDFでは、自然放出光(ASE光)と呼ばれる広帯域な雑音成分が生じる。よって、参照符号52で示す様に、増幅部20が出力する波長多重光信号は、入力される波長多重光信号51に含まれる波長#1〜#3の光信号にASE光が加わったものとなる。波長選択スイッチ21は、図示しない制御部、或いは、外部の制御装置から制御され、入力される波長多重光信号を波長毎に分離して増幅部22と合波部23のいずれかに出力する。ここでは、入力される波長多重光信号51に含まれる波長#1〜#3の光信号(以下、信号光とも呼ぶ。)については合波部23に出力し、入力される波長多重光信号51に含まれない波長#4〜#6については増幅部22に出力する様に、波長選択スイッチ21は設定される。したがって、波長選択スイッチ21が合波部23に出力する光信号は参照符号53に示す様になる。なお、波長選択スイッチ21が合波部23に出力する光信号は、信号光#1〜#3(網掛けで表示)と、信号光#1〜#3と同じ帯域のASE光が加わったものであるが、ASE光のレベルは、信号光#1〜#3に比べて小さいため、図では信号光#1〜#3のみを記載している。一方、波長選択スイッチ21が増幅部22に出力する信号は、参照符号54で示す様に、波長#4〜#6のASE光(以下、ASE光#4〜#6とも呼び、白抜きで表示する。)になる。なお、波長選択スイッチ21は、各波長の光信号の帯域通過フィルタとしても機能するため、図2に示す様に、ASE光#4〜#6は帯域制限される。
【0013】
増幅部22は、例えば、エルビウム添加光ファイバ(EDF)であり、図示しない励起光源からの励起光により、入力されるASE光#4〜#6光を増幅する。増幅部22でもASE光が生じるため、増幅部22が出力する光信号は、参照符号55で示す様に、増幅されたASE光#4〜#6と、増幅部22で生じたASE光を含むものとなる。なお、増幅部22が増幅に与えるパワーは、入力された光信号に優先的に与えられるため、増幅部22が出力する信号に含まれるASE光#4〜#6のレベルは、増幅部22が出力する信号に含まれるASE光のレベルより強くなる。合波部23は、波長選択スイッチ21からの信号と増幅部22からの信号を合波し、参照符号56で示す波長多重光信号を出力する。なお、信号光#1から#3やASE光#4〜#6と比較して、増幅部22で生じるASE光や、増幅部20で生じる波長#1〜#3のASE光のレベルは小さいため、波長多重光信号56においてもASE光は省略している。
【0014】
以上、本実施形態では、EDF等の光増幅部で生じるASE光をダミー光として使用する。よって、ダミー光を出力するためのダミー光源を必要とせず、常に、一定数の波長の光信号を含む波長多重光信号を出力することができる。したがって、光増幅装置2の下流側に接続する各光増幅装置は、従来と同様の光増幅装置であっても、各波長の光信号に与えられる増幅のためのパワーの変動が抑えられ、利得が偏ることで、設定されている波長パスの品質が劣化することを抑えることができる。なお、光増幅装置2は、波長多重光通信システムの最上流側で使用する。よって、図1の波長多重装置1と光増幅装置2とを1つの波長多重装置として構成することもできる。また、本実施形態では、波長選択スイッチ21が出力する光信号と増幅部22が出力する光信号を合波部23で合波したが、合波部23に代えて、波長選択スイッチを使用することもできる。波長選択スイッチを合波部23に代えて使用することで、例えば、増幅部22が増幅を行うASE光(図2の例では波長#4〜6)とは異なる波長の、増幅部22で生成されるASE光(図2の例では波長#1〜3)が、波長多重光信号56に含まれない様にすることができる。
【0015】
<第二実施形態>
図1の波長多重装置1は、光源10を設け、波長多重装置1において変調を行うものであった。ここで、光源10が障害となると、当該光源10が射出する光信号は波長多重光信号に含まれなくなる。また、波長多重装置としては、外部の装置から入力される光信号を、そのまま、或いは、波長の変換のみを行って波長多重を行うものもある。このような、場合、波長多重装置を通過する波長パスは、ネットワーク内の他の装置の障害により断となり得る。この場合も、当該波長多重装置が出力する波長多重光信号のある波長の光信号がネットワーク内の他の装置の障害により当該波長多重光信号に含まれなくなる。つまり、波長多重装置が出力する波長多重光信号に含まれる光信号の数は、需要に応じて変化するのみならず、障害によっても変化する。したがって、本実施形態において、光増幅装置2は、入力される波長多重光信号を監視し、使用され得る各波長の光信号のうち、どの波長の光信号が含まれていないかを判定し、判定結果に基づき波長選択スイッチ21を動的に制御する。
【0016】
図3は、本実施形態による光増幅装置2の構成図である。なお、既に説明したものと同様の構成要素には同じ参照符号を付与してその説明は省略する。監視制御部24は、増幅部20の出力を監視し、光増幅装置2に入力される波長多重光信号に、どの波長の光信号が実際に含まれているかを判定する。より詳しくは、監視制御部24は、閾値以上の信号レベルがある波長を、光増幅装置2に入力される波長多重光信号に含まれている光信号の波長であると判定し、入力される波長多重光信号に含まれ得る各波長の光信号のうち、レベルが閾値未満の波長の光信号が、含まれていないと判定する。そして、実際に含まれている波長の光信号が合波部23に出力され、含まれていない波長の光信号が増幅部22に出力される様に波長選択スイッチ21を制御する。
【0017】
以上の構成により、障害が発生し、これにより、波長多重光信号に含まれる光信号の数が変化しても、光増幅装置2が出力する波長多重光信号は、一定数の波長の光信号を含むものとなり、波長多重光信号に含まれる各光信号の品質が劣化することを防ぐことができる。また、監視制御部24は、入力される波長多重光信号に含まれ得る総ての波長の光信号のレベルが閾値以上である場合、つまり、含まれていない波長の光信号が無い場合、増幅部22の動作を停止させることができる。これにより、不要なASE光のみが増幅部22で生成されて、合波部23で合波されることを防ぐことができる。なお、監視制御部24は、増幅部20の出力ではなく、増幅部20の入力を監視する構成であっても良い。
【0018】
<第三実施形態>
以下では、図2又は図3の光増幅装置2を備えた光分岐装置3について説明する。図4は、例えば、光海底ケーブルシステム等で使用される光分岐装置3の説明図である。光分岐装置3は、所謂、上り方向において、波長多重装置A及び波長多重装置Bから波長多重光信号をそれぞれ受信し、それらを合波して波長多重装置Cに送信する。図4の例において、波長多重装置Aは、信号光#1〜#3を波長多重した波長多重光信号を送信する。一方、波長多重装置Bは、信号光#4〜#6を波長多重した波長多重光信号を送信する。そして、光分岐装置3は、これらを合波して信号光#1〜#6を含む波長多重光信号を送信する。なお、下り方向において、光分岐装置3は、波長多重装置Cから信号光#1〜#6の波長多重光信号を受信し、信号光#1〜#3を含む波長多重光信号を波長多重装置Aに送信し、信号光#4〜#6を含む波長多重光信号を波長多重装置Bに送信する。
【0019】
図5は、本実施形態による光分岐装置3の構成図である。光増幅装置2−1及び2−2は、例えば、図3の光増幅装置2と同じであり、入力される波長多重光信号を監視する。なお、光増幅装置2−1は波長多重装置Aからの波長多重光信号を受信し、光増幅装置2−2は波長多重装置Bからの波長多重光信号を受信する。図5は、例えば、波長多重装置Bと光分岐装置3との間の区間の障害により、波長多重装置Bからの波長多重光信号が光増幅装置2−2に入力されなくなったときの各信号を示している。光増幅装置2−2に光信号が入力されなくなったため、光増幅装置2−2の監視制御部24は、波長#4〜#6の総てを増幅部22に出力する様に波長選択スイッチ21を制御する。よって、光増幅装置2−2は、ASE光#4〜#6を含む光信号を出力する。合波装置31は、光増幅装置2−1及び2−2が出力する光信号を合波する。したがって、光分岐装置3は、波長多重装置A又はBと光分岐装置3との間の区間の障害に拘らず、常に、波長#1〜#6の光信号を含む波長多重光信号を送信する。よって、光分岐装置3から波長多重装置Cまでの区間にある光増幅装置が各波長の信号光に与える利得の変動を抑え、利得の変動による品質の劣化を抑えることができる。
【0020】
<その他の形態>
例えば、図4及び図5で説明した光分岐装置3は、上り方向において、通常時には、波長多重装置Aから受信する信号光#1〜#3を含む第1波長多重光信号と、波長多重装置Bから受信する信号光#4〜#6を含む第2波長多重光信号と、を合波して出力し、障害時には、入力断となった第1波長多重光信号及び/又は第2波長多重光信号の代わりに、ASE光を使用するものであった。このような場合、光分岐装置3には、図2、3に示す光増幅装置2に代えて、図6に示す光増幅装置4を使用することができる。
【0021】
図6において、例えば、増幅部20には、波長多重装置Aからの信号光#1〜#3を含む第1波長多重光信号が入力される。帯域通過フィルタ25は、信号光#1〜#3の帯域を通過させる帯域通過フィルタであり、通常時には、増幅部20で増幅された信号光#1〜#3を含む第1波長多重光信号を出力する。監視制御部24は、帯域通過フィルタ25の出力を監視し、信号レベルが閾値以下になると、第1波長多重光信号が断になったと判定し、増幅部20の利得を増加させる。これにより、増幅部20は、参照符号57で示す様に、所定レベルのASE光を出力する。帯域通過フィルタ25は、入力されるASE光の各波長の帯域制限を行い、よって、参照符号58で示す様に、ASE光#1〜#3を含む光信号を出力する。なお、監視制御部24は、帯域通過フィルタ25の出力レベルに基づき増幅部20の利得を制御する。より詳しくは、監視制御部24は、増幅部20に第1波長多重光信号が入力されているか否かに拘らず、帯域通過フィルタ25の出力レベルが一定となる様に増幅部20の利得を制御する。よって、図5の光増幅装置2−1及び2−2に代えて、図6に示す光増幅装置4を使用することで、図4及び図5にて説明した光分岐装置3と同様の動作をする光分岐装置を実現できる。
【0022】
さらに、図6に示す光増幅装置4は、光分岐装置のみならず、波長多重装置にも使用できる。図7は、図6の光増幅装置4を使用した波長多重装置の構成を示している。図6の波長多重装置は、1つの基板に3つの光源(変調機能を含む)と、3つの光源が出力する光変調信号を波長多重する波長多重部が実装されている。図7において、基板61−1は実装されているが、基板61−2及び61−3は未実装である。また、図6の光増幅装置4は、各基板それぞれに対応して実装され、図7では、光増幅装置4−1〜4−3として示されている。光増幅装置4−1に対応する基板61−1は実装されているため、光増幅装置4−1は、信号光#1〜#3を含む波長多重光信号を増幅して出力する。一方、光増幅装置4−2及び4−3に対応する基板61−2及び61−3は実装されていないため、光増幅装置4−2及び4−3は、ASE光#4〜#6と、ASE光#7〜#9を出力する。したがって、波長多重部11は、基板の実装状態に拘らず、常に、波長#1〜#9の光信号を出力する。
【符号の説明】
【0023】
20、22:増幅部、21:波長選択スイッチ、23:合波部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7