特許 6965954 光中継器、光通信システム、および光通信方法

(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】6965954

(24)【登録日】2021年10月25日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】光中継器、光通信システム、および光通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/291 20130101AFI20211028BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20211028BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20211028BHJP

   H04B 10/03 20130101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/291

   H01S3/10 D

   H01S3/067

   H04B10/03

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-35458(P2020-35458)

(22)【出願日】2020年3月3日

(62)【分割の表示】特願2016-110158(P2016-110158)の分割

【原出願日】2016年6月1日

(65)【公開番号】特開2020-96370(P2020-96370A)

(43)【公開日】2020年6月18日

【審査請求日】2020年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】竹内 剛

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−２１６６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０６４５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３８９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５０９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００３６９５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１７４０９９３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／２９１

Ｈ０１Ｓ ３／１０

Ｈ０１Ｓ ３／０６７

Ｈ０４Ｂ １０／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通信経路の複数個所に位置している複数の光中継器のうち、前記光通信経路の最終段に位置する光中継器であって、
光信号を増幅する光増幅手段と、
前記光増幅手段に励起光を出力する励起手段と、
を備え、
前記励起手段が備える励起レーザの冗長度が、前記複数の光中継器のうち、前記最終段以外に位置する光中継器において前記励起手段が備える励起レーザの冗長度よりも高いことを特徴とする、光中継器。

【請求項2】

前記励起手段が備える励起レーザの個数が、前記最終段以外に位置する励起手段が備える励起レーザの個数よりも大きい請求項１に記載の光中継器。

【請求項3】

前記励起手段が出力する励起光の大きさが、前記最終段以外に位置する光中継器において前記励起手段が出力する励起光の大きさよりも大きい請求項１に記載の光中継器。

【請求項4】

前記最終段以外に位置する光中継器は、送信局と受信局との間の地点に位置する
請求項１、２、および３のいずれか一つに記載の光中継器。

【請求項5】

前記最終段以外に位置する光中継器が位置する地点は、送信局に隣接する地点をさらに含む
請求項４に記載の光中継器。

【請求項6】

光信号を第１の光ファイバに出力する送信局と、
前記第１の光ファイバからの前記光信号を増幅する第１の光中継器と、を備え、
前記第１の光中継器は、
前記光信号を増幅する光増幅手段と、
前記光増幅手段に励起光を出力する励起手段と、
を有し、
前記第１の光中継器は、増幅された前記光信号を第２の光ファイバを介して第２の光中継器に出力し、
前記励起手段が備える励起レーザの冗長度が、前記第２の光中継器が有する励起手段が備える励起レーザの冗長度よりも高いことを特徴とする、光通信システム。

【請求項7】

送信局から受信局に光信号を導波するように構成された光通信経路の最終段において、
前記送信局から第１の光ファイバを介して送信された前記光信号を受信するステップと、
受信した前記光信号を光増幅するステップと、
前記光信号の光増幅に使用される励起光を出力するステップと、
光増幅された前記光信号を第２の光ファイバを介して前記受信局に出力するステップと、
を含み、
前記励起光を生成する励起レーザの冗長度が、前記最終段以外に位置する光中継器において前記励起光を生成する励起レーザの冗長度よりも高いことを特徴とする、光通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光中継器、光通信システム、および光通信方法に関し、特に、光海底中継システムに用いられる光中継器、光通信システム、および光通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光海底中継システムは、陸上の基地局が備える伝送装置から送信された信号光を、光中継器を用いて中継し、対向する陸上の基地局が備える伝送装置において受信することによってデジタルデータを伝送する。光海底中継システムは、データを搬送する信号光を伝播させる光ファイバと、この信号光を中継する光中継器を備える。光中継器は光ファイバの経路中に設置され、減衰した信号光を光アンプにより増幅して再送出する。

【0003】

このような光海底中継システムの一例が特許文献１に記載されている。図９Ａに、特許文献１に記載された関連する光海底中継システムの構成を模式的に示す。関連する光海底中継システム５０００は、伝送装置がそれぞれ設置された対向する陸上局５００１、５００２、光ファイバ５１００、および光中継器５２００により構成されている。同図では、陸上局５００１と陸上局５００２を、光中継器１、光中継器２、・・・、光中継器ｎ−１、および光中継器ｎからなるｎ台の光中継器５２００を介して、二本の光ファイバ経路５１０１、５１０２で接続した場合を示す。ここで、光ファイバ経路５１０１は、陸上局５００１から陸上局５００２へ向かう経路（ＵＰ側経路）である。また、光ファイバ経路５１０２は、陸上局５００２から陸上局５００１へ向かう経路（ＤＯＷＮ側経路）である。

【0004】

図１０に、光中継器５２００に含まれる個々の関連する光中継器５００の構成を示す。光中継器５００は、エルビウムドープファイバ５１１、５１２、複数のポンプレーザ５２０、ポンプレーザを駆動するため駆動回路５３０、および複数の光部品（図示せず）を備える。

【0005】

ここで、エルビウムドープファイバ５１１、５１２は、光海底中継システム内を伝送される信号光を直接増幅する。複数のポンプレーザ５２０は、エルビウムドープファイバ５１１、５１２をポンプ光によって励起し光増幅作用を発生させる。すなわち、エルビウムドープファイバ５１１、５１２とポンプレーザ５２０がエルビウム添加ファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡ）を構成している。なお、光部品には、信号光とポンプ光やポンプ光同士を合波、分波する３ｄＢカップラーなどが含まれる。

【0006】

図１０に示したように、二個のポンプレーザ５２０が出力するポンプ光を３ｄＢカップラー等により合波および分波する。そして、それぞれのポンプ光（励起光）によってＵＰ側経路（光ファイバ経路５１０１）のエルビウムドープファイバ５１１とＤＯＷＮ側経路（光ファイバ経路５１０２）のエルビウムドープファイバ５１２を励起する構成としている。

【0007】

ここで、ポンプレーザ５２０を複数の冗長構成としているのは、ポンプレーザ５２０を構成するレーザ素子（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）の信頼性が比較的低いからである。冗長構成とすることにより、レーザ素子の一部が故障しても信号光伝送品質への影響がシステムの設計上許容できる範囲内とすることができる。すなわち、このような構成としたことにより、２個のレーザ素子の一方が故障し場合であっても、エルビウムドープファイバ５１１、５１２の励起パワーは完全にはゼロにならず、光通信が遮断されるのを防ぐことができる。このように、関連する光海底中継システム５０００では、各光中継器５００が備える励起光源を２個のレーザ素子で冗長化した構成としている。図９Ｂに、関連する光海底中継システム５０００の冗長構成を示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２００８／０６８８４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図９Ａに示した関連する光海底中継システム５０００において、光中継器２が備える一方の励起用のレーザ素子（ＬＤ）が故障し励起光出力がゼロとなった場合を考える。この場合、光通信が完全に遮断されることはないが、光中継器２の光出力は低下する。

【0010】

このとき、ＵＰ側経路（光ファイバ経路５１０１）では、光中継器２のＵＰ側経路の出力が低下することにより光中継器３のＵＰ側経路の入力が低下する。しかし、光中継器が備えるエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は通常、光入力パワーが変動しても光出力パワーがあまり変動しない飽和領域を動作点としているので、セルフヒーリング効果により光中継器３のＵＰ側経路の出力はあまり変動しない。そのため、光中継器３から後段に位置する光中継器には、光中継器２の故障による影響はおよばない。ここで、セルフヒーリング効果とは、光中継器が備える光増幅器を飽和領域で動作させることにより、初段の光増幅器の入力パワーが多少低下しても、いくつかの光中継器を通過した後には光中継器の出力パワーを定格値に復帰させることができる効果をいう。

【0011】

また、ＤＯＷＮ側経路（光ファイバ経路５１０２）についても同様に、光中継器１のＤＯＷＮ側経路の出力はあまり変動せず、光中継器２の故障による影響は陸上局５００１にはおよばない。

【0012】

次に、光中継器１が備える一方の励起用のレーザ素子（ＬＤ）が故障した場合について考える。この場合、ＵＰ側経路については上述した場合と同様に、光中継器２から後段に位置する光中継器には、光中継器１の故障による影響はおよばない。一方、ＤＯＷＮ側経路においては、光中継器１がＤＯＷＮ側経路における最終段の光中継器であるので、上述したセルフヒーリング効果は得られない。そのため、陸上局５００１への光入力パワーが低下し、通信品質に影響をおよぼすことになる。

【0013】

このように、関連する光中継システムにおいては、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下すると、通信品質が劣化する、という問題があった。

【0014】

本発明の目的は、上述した課題である、関連する光中継システムにおいては、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下すると、通信品質が劣化する、という課題を解決する光中継器、光通信システム、および光通信方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の光中継器は、送信局から第１の光ファイバを介して送信された光信号を受信する入力インターフェースと、受信した光信号を増幅する光増幅手段と、光増幅手段に励起光を出力する励起手段と、増幅された光信号を第２の光ファイバを介して外部の光中継器に出力する出力インターフェースと、を備え、光増幅手段の増幅率は、外部の光中継器が有する光増幅手段の増幅率よりも大きいことを特徴とする。

【0016】

本発明の光通信システムは、光信号を第１の光ファイバに出力する送信局と、第１の光ファイバからの光信号を増幅する第１の光中継器と、を備え、第１の中継器は、第１の光ファイバからの光信号を受信する入力インターフェースと、受信した光信号を増幅する光増幅手段と、光増幅手段に励起光を出力する励起手段と、増幅された光信号を第２の光ファイバを介して第２の光中継器に出力する出力インターフェースと、を有し、光増幅手段の増幅率は、第２の光中継器が有する光増幅手段の増幅率よりも大きいことを特徴とする。

【0017】

本発明の光通信方法は、送信局から第１の光ファイバを介して送信された光信号を受信するステップと、受信した光信号を光増幅するステップと、光信号の光増幅に使用される励起光を出力するステップと、光増幅された光信号を第２の光ファイバを介して外部の光中継器に出力するステップと、を含み、受信した光信号を光増幅する割合である増幅率は、外部の光中継器において受信した光信号の増幅率よりも大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明の光中継器、光通信システム、および光通信方法によれば、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光中継システムの構成を示すブロック図である。

【図2A】本発明の第２の実施形態に係る光中継システムの構成を示すブロック図である。

【図2B】本発明の第２の実施形態に係る光中継システムの冗長構成を示す図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る光中継局の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係る光中継システムの冗長構成を示す図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係る光中継局の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る光中継局が備えるＥＤＦＡに注入される励起光パワーを示す図である。

【図7】本発明の第４の実施形態に係る光中継局の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第４の実施形態に係る光中継局が備えるＥＤＦＡに注入される励起光パワーを示す図である。

【図9A】関連する光海底中継システムの構成を示す模式図である。

【図9B】関連する光海底中継システムの冗長構成を示す図である。

【図10】関連する光中継器の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

【0021】

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光中継システム１００の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る光中継システム１００は、送信局１００１から受信局１００２に信号光を導波するように構成された光通信経路１１０と、光通信経路１１０の複数個所に位置している複数の光中継器１２０を有する。光通信経路１１０は、典型的には光ファイバによって構成される。

【0022】

複数の光中継器１２０に含まれる個々の光中継器は、信号光を増幅するように構成された光アンプと、光アンプを励起するように構成された励起レーザを備える。光アンプは、典型的にはエルビウム添加光ファイバを備えている。

【0023】

ここで、複数の光中継器１２０には、受信局１００２に接続される第１の光中継器１２１、送信局１００１に接続される第２の光中継器１２２、および第１の光中継器１２１と第２の光中継器１２２との間に位置する第３の光中継器１２３が含まれる。そして、第１の光中継器１２１が備える励起レーザの個数が、第３の光中継器１２３が備える励起レーザの個数よりも大きい。

【0024】

送信局１００１から受信局１００２に向かって光通信経路１１０を導波する信号光は、受信局１００２に接続される第１の光中継器１２１を通過した後に他の光中継器を経由することなく受信局１００２に到達する。そのため、上述したセルフヒーリング効果を得ることができない。

【0025】

ここで、本実施形態に係る光中継システム１００においては、第１の光中継器１２１が備える励起レーザの個数が、第３の光中継器１２３が備える励起レーザの個数よりも大きい構成としている。すなわち、複数の光中継器１２０のうち、受信局１００２に直結する第１の光中継器１２１の光アンプ用の励起レーザの冗長度を、第３の光中継器１２３における冗長度よりも高くする構成としている。

【0026】

このような構成としたことにより、本実施形態の光中継システム１００によれば、光通信経路の最終段に位置する光中継器（第１の光中継器１２１）が備える励起レーザ（励起用光源）の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0027】

なお、送信局１００１に接続される第２の光中継器１２２が備える励起レーザの個数は、第１の光中継器１２１が備える励起レーザの個数および第３の光中継器１２３が備える励起レーザの個数のいずれかと等しい構成とすることができる。

【0028】

次に、本実施形態による光中継方法について説明する。

【0029】

本実施形態の光中継方法においては、送信局から受信局に信号光を導波する光通信経路の複数個所において信号光を増幅する。この複数個所には、受信局に隣接する第１の地点と、送信局に隣接する第２の地点と、第１の地点と第２の地点との間に位置する第３の地点とが含まれる。そして、第１の地点において信号光を増幅するための光パワーの大きさを、第３の地点において信号光を増幅するための光パワーの大きさよりも大きくする。

【0030】

以上説明したように、本実施形態の光中継システム１００および光中継方法によれば、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0031】

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２Ａは、本実施形態による光中継システム２０００の構成を示すブロック図である。

【0032】

本実施形態に係る光中継システム２０００は、送信局から受信局に信号光を導波するように構成された光通信経路２１００と、光通信経路２１００の複数個所に位置している複数の光中継局２２００を有する。

【0033】

送信局は、第１の基地局２００１に備えられた第１の送信局と、第２の基地局２００２に備えられた第２の送信局を含む。また、受信局は、第１の基地局２００１に備えられた第１の受信局と、第２の基地局２００２に備えられた第２の受信局を含む。

【0034】

光通信経路２１００は、第１の送信局から第２の受信局に信号光を導波するように構成された第１の光通信経路２１０１と、第２の送信局から第１の受信局に信号光を導波するように構成された第２の光通信経路２１０２を含む。すなわち、第１の光通信経路２１０１は、第１の基地局２００１から第２の基地局２００２へ向かう経路（ＵＰ側経路）である。また、第２の光通信経路２１０２は、第２の基地局２００２から第１の基地局２００１へ向かう経路（ＤＯＷＮ側経路）である。なお、光通信経路２１００は、典型的には光ファイバによって構成される。

【0035】

複数の光中継局２２００には、第１の中継局と第２の中継局が含まれる。第１の中継局は、第１の受信局（第１の基地局２００１）に接続される第１の光中継器と、第１の送信局（第１の基地局２００１）に接続される第２の光中継器を備える。第２の中継局は、第２の受信局（第２の基地局２００２）に接続される第１の光中継器と、第２の送信局（第２の基地局２００２）に接続される第２の光中継器を備える。図２Ａでは、第１の基地局２００１と第２の基地局２００２を、光中継局１、光中継局２、・・・、光中継局ｎ−１、および光中継局ｎからなるｎ台の光中継局２２００を介して、第１の光通信経路２１０１と第２の光通信経路２１０２で接続した場合を示す。この場合、光中継局１が第１の中継局であり、光中継局ｎが第２の中継局である。

【0036】

第１の中継局（光中継局１）および第２の中継局（光中継局ｎ）はそれぞれ、第１の光アンプと第２の光アンプ、および各光アンプを励起するように構成された励起レーザを備える。各光アンプは、典型的にはエルビウム添加光ファイバを備えている。第１の光アンプは、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）を伝播する信号光を増幅するように構成されている。また、第２の光アンプは、第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）を伝播する信号光を増幅するように構成されている。

【0037】

ここで、本実施形態に係る光中継システム２０００においては、第１の光中継器が備える励起レーザの個数が、第１の光中継器と第２の光中継器との間に位置する第３の光中継器が備える励起レーザの個数よりも大きい構成としている。すなわち、複数の光中継局２２００のうち、第１の基地局２００１および第２の基地局２００２に直結する光中継局１および光中継局ｎにおける光アンプ用の励起レーザの冗長度を、第３の光中継器を備える他の光中継局における冗長度よりも高くする構成としている。

【0038】

図２Ｂに、本実施形態による光中継システム２０００の冗長構成を示す。同図には、第１の基地局２００１および第２の基地局２００２に接続される光中継局１および光中継局ｎにおいてだけ冗長数を「４」とし、他の光中継局２、３、・・・、ｎ−１においては冗長数を「２」とした例を示す。このように、本実施形態による光中継システム２０００においては、複数の光中継局２２００における励起レーザの冗長数が異なるものを含む構成とした。これに対して、図９Ｂに示した関連する光海底中継システム５０００においては、各光中継器における励起レーザの冗長数は全て等しい構成としている点が、本実施形態による光中継システム２０００と異なる。

【0039】

図３に、光中継局１および光中継局ｎとしての光中継局２００の構成を示す。

【0040】

光中継局２００は、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）に光アンプとしてのＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２１１と、第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）に光アンプとしてのＥＤＦＡ２１２を備える。そして、ＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２の励起レーザとして、４個のレーザ素子（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）２２１、２２２、２２３、２２４を用いる構成としている。

【0041】

ここで、レーザ素子２２１の出力光とレーザ素子２２２の出力光を偏波合成カップラー２３１で合波し、レーザ素子２２３の出力光とレーザ素子２２４の出力光を偏波合成カップラー２３２で合波したのちに、さらに３ｄＢカップラー２４０で合波する構成とした。このような構成としたことにより、１個のレーザ素子が故障した場合における、光アンプ励起用の出力光の低下量を小さくすることができる。この理由は以下の通りである。すなわち、偏波合成カップラー２３１、２３２で合波したのちに、３ｄＢカップラー２４０を介さずにそれぞれ第１の光通信経路２１０１および第２の光通信経路２１０２の光アンプを励起する構成とした場合、１個のレーザ素子が故障すると出力光は半分になる。それに対して、本実施形態の光中継局２００におけるように、３ｄＢカップラー２４０によって出力光をさらに合波し分波する構成とした場合、出力光は３／４となり低下量を小さくすることができる。

【0042】

３ｄＢカップラー２４０で分波された一方の出力光は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カップラー２５１によってＥＤＦＡ２１１に挿入される。同様に、３ｄＢカップラー２４０で分波された他方の出力光は、ＷＤＭカップラー２５２によってＥＤＦＡ２１２に挿入される。このように、本実施形態の光中継局２００は、ＥＤＦＡ２１１（第１の光アンプ）を励起するように構成されたレーザ素子（励起レーザ）の個数と、ＥＤＦＡ２１２（第２の光アンプ）を励起するように構成されたレーザ素子（励起レーザ）の個数が等しい構成とした。

【0043】

なお、本実施形態による光中継局２００は、図３に示すように、アイソレーター２６１、２６２、２６３、２６４、および光フィルター２７１、２７２をさらに備えた構成とすることができる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態の光中継システム２０００は、セルフヒーリング効果が得られない光中継局１および光中継局ｎ（光中継局２００）において、励起レーザの冗長数を増加させた構成としている。このような構成としたことにより、光中継局１および光中継局ｎにおいて励起レーザが故障した場合であっても、故障による影響を低減することができる。すなわち、本実施形態の光中継システム２０００によれば、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0045】

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

【0046】

本実施形態に係る光中継システムのブロック構成は、図２Ａに示した第２の実施形態による光中継システム２０００のブロック構成と同様である。本実施形態に係る光中継システムと第２の実施形態による光中継システム２０００は、光中継局の冗長構成が異なる。図４に、本実施形態による光中継システムの冗長構成を示す。

【0047】

第２の実施形態による光中継システム２０００においては、図２Ｂに示したように、光中継局１および光中継局ｎにおける励起レーザの冗長数が、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）および第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）で等しい構成とした。

【0048】

それに対して、本実施形態による光中継システムにおいては、図４に示すように、中継局１および光中継局ｎにおける励起レーザの冗長数が、ＵＰ側経路とＤＯＷＮ側経路で異なる構成とした。具体的には、光中継局１では、ＤＯＷＮ側経路（第２の光通信経路）においてのみ励起レーザの冗長数を増大し、光中継局ｎでは、ＵＰ側経路（第１の光通信経路）においてのみ励起レーザの冗長数を増大した構成とした。
すなわち、光中継局１（第１の中継局）は、ＤＯＷＮ側経路の光アンプ（第２の光アンプ）を励起するように構成された励起レーザの個数が、ＵＰ側経路の光アンプ（第１の光アンプ）を励起するように構成された励起レーザの個数よりも大きい構成とした。また、光中継局ｎ（第２の中継局）は、ＵＰ側経路の光アンプ（第１の光アンプ）を励起するように構成された励起レーザの個数が、ＤＯＷＮ側経路の光アンプ（第２の光アンプ）を励起するように構成された励起レーザの個数よりも大きい構成とした。

【0049】

図５に、光中継局ｎとしての光中継局３００の構成を示す。

【0050】

光中継局３００は、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）のＥＤＦＡ２１１および第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）のＥＤＦＡ２１２を励起するように構成されたレーザ素子３２１およびレーザ素子３２２を備える。これに加えて、光中継局３００は、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）のＥＤＦＡ２１１だけをＷＤＭカップラー３５１を介して後方から励起するレーザ素子３２３を備えた構成とした。このような構成により、ＵＰ側経路においてだけ励起レーザの冗長数を「３」としている。

【0051】

なお、光中継局１の構成は、上述した光中継局ｎとしての光中継局３００の構成において、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）と第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）を入れ替えた同様の構成とすることができる。

【0052】

以上説明したように、本実施形態による光中継システムにおいては、セルフヒーリング効果が得られない光中継局１のＤＯＷＮ側経路、および光中継局ｎのＵＰ側経路においてのみ、励起レーザの冗長数を増大させた構成としている。そのため、励起レーザの個数を必要最小限とすることができる。すなわち、本実施形態の光中継システムによれば、光中継局の装置構成を簡略化し、コストの低減を図ることができる。また、上述した第２の実施形態による光中継システム２０００と同様に、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0053】

次に、光中継局３００の動作について説明する。図５において、レーザ素子３２１〜３２３、３ｄＢカップラー２４０、およびＷＤＭカップラー２５２の近傍に記載した数字は、同箇所における励起光の相対的な光パワーを示す。

【0054】

図６に、光中継局３００においてＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に注入される励起光パワーを示す。同図には、光中継局３００が通常の動作状態、すなわちレーザ素子３２１〜３２３（ＬＤ１〜ＬＤ３）がいずれも非故障状態である場合と、ＬＤ１〜ＬＤ３のいずれかが故障状態にあり光出力がゼロである場合における励起光パワーの相対値をそれぞれ示す。

【0055】

通常の動作状態においては、ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３は、それぞれ「１」、「１」、「０．５」の光パワーで発光しているものとする。この場合、ＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２には、ＬＤ１〜ＬＤ３の出力を合計した光パワー「１．５」、「１」の励起光がそれぞれ注入される。すなわち、光中継局ｎ（第２の中継局）としての光中継局３００は、励起レーザ（ＬＤ１〜ＬＤ３）の動作時において、ＥＤＦＡ２１１（第１の光アンプ）を励起する光パワーの大きさが、ＥＤＦＡ２１２（第２の光アンプ）を励起する光パワーの大きさよりも大きくなるように構成されている。なお、光中継局１（第１の中継局）においては、これとは逆に、励起レーザの動作時において、ＥＤＦＡ２１２（第２の光アンプ）を励起する光パワーの大きさが、ＥＤＦＡ２１１（第１の光アンプ）を励起する光パワーの大きさよりも大きくなるように構成される。

【0056】

一方、ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のいずれか一個が故障した場合、ＥＤＦＡ２１１への励起光パワーは「１」まで低下する。また、ＥＤＦＡ２１２への励起光パワーは、ＬＤ１およびＬＤ２のいずれか一個が故障した場合、「０．５」まで低下する。なお、レーザ素子３２３（ＬＤ３）はＥＤＦＡ２１２には接続していないため、レーザ素子３２３（ＬＤ３）の故障の有無がＥＤＦＡ２１２の励起光パワーに影響することはない。

【0057】

図６からわかるように、レーザ素子３２１〜３２３（ＬＤ１〜ＬＤ３）のうち、いずれのレーザ素子（ＬＤ）が故障しても、ＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に対する励起光パワーの低下量は等しい。具体的には、図６に示した例では、通常の動作状態におけるＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に注入される励起光パワーがそれぞれ「１．５」、「１」である。それに対して、ＬＤ１〜ＬＤ３のうち、いずれのレーザ素子が故障しても、ＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に対する励起光パワーはそれぞれ、「１」、「０．５」となり、励起光パワーの低下量はいずれも「０．５」で等しい。

【0058】

また、上述したように、光中継局３００は、ＥＤＦＡ２１１に対する励起レーザの冗長数が、ＥＤＦＡ２１２に対する励起レーザの冗長数よりも大きい構成としている。そのため、レーザ素子（ＬＤ１〜ＬＤ３）の故障時において、セルフヒーリング効果が得られないＵＰ側経路のＥＤＦＡ２１１に対する励起光パワーが低下する割合（１／３）は、ＥＤＦＡ２１２に対する励起光パワーが低下する割合（１／２）に比べて小さくなる。その結果、レーザ素子の故障時に未故障のレーザ素子の光出力を増大させることなく、レーザ素子の故障が光中継システムに及ぼす影響を低減することができる。

【0059】

以上説明したように、本実施形態による光中継システムにおいては、セルフヒーリング効果が得られない光中継局１のＤＯＷＮ側経路、および光中継局ｎのＵＰ側経路においてのみ、励起レーザの冗長数を増大させた構成としている。そのため、励起レーザの個数を必要最小限とすることができる。すなわち、本実施形態の光中継システムによれば、光中継局の装置構成を簡略化し、コストの低減を図ることができる。また、上述した第２の実施形態による光中継システム２０００と同様に、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0060】

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

【0061】

本実施形態に係る光中継システムのブロック構成および冗長構成は、第３の実施形態による光中継システムにおけるものと同様である。本実施形態に係る光中継システムにおいては、光中継システムに含まれる光中継局の構成が、第３の実施形態による光中継局３００の構成と異なる。

【0062】

図７に、光中継局ｎとしての光中継局４００の構成を示す。

【0063】

光中継局４００は、３ｄＢカップラー２４０の出力光のうち第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）に向かう出力光を、カップラー４４１によって分岐する構成とした。そして、分岐した一方の出力光を、第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）のＥＤＦＡ２１２にＷＤＭカップラー４５２を介して後方から入射する構成とした。その他の構成は、第３の実施形態による光中継局３００の構成と同様である。

【0064】

なお、光中継局１の構成は、上述した光中継局ｎとしての光中継局４００の構成において、第１の光通信経路２１０１（ＵＰ側経路）と第２の光通信経路２１０２（ＤＯＷＮ側経路）を入れ替えた同様の構成とすることができる。

【0065】

次に、光中継局４００の動作について説明する。図７において、レーザ素子３２１〜３２３、３ｄＢカップラー２４０、カップラー４４１、およびＷＤＭカップラー２５２、４５２の近傍に記載した数字は、同箇所における励起光の相対的な光パワーを示す。

【0066】

図８に、光中継局４００においてＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に注入される励起光パワーを示す。同図には、光中継局４００が通常の動作状態、すなわちレーザ素子３２１〜３２３（ＬＤ１〜ＬＤ３）がいずれも非故障状態である場合と、ＬＤ１〜ＬＤ３のいずれかが故障状態にあり光出力がゼロである場合における励起光パワーの相対値をそれぞれ示す。

【0067】

第３の実施形態による光中継局３００では、通常の動作状態（非故障状態）においてＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に入射する励起光パワーはそれぞれ異なる（図６の最上行を参照）。

【0068】

これに対して、本実施形態による光中継局４００においては、図７に示した上述の構成とすることにより、ＥＤＦＡ２１１およびＥＤＦＡ２１２に入射する励起光パワーを等しくすることができる（図８の最上行を参照）。すなわち、光中継局ｎ（第２の中継局）としての光中継局４００は、励起レーザ（ＬＤ１〜ＬＤ３）の動作時において、ＥＤＦＡ２１１（第１の光アンプ）を励起する光パワーの大きさと、ＥＤＦＡ２１２（第２の光アンプ）を励起する光パワーの大きさが等しくなるように構成されている。

【0069】

なお、光中継局１（第１の中継局）も同様にして、励起レーザ（ＬＤ１〜ＬＤ３）の動作時において、ＥＤＦＡ２１１（第１の光アンプ）を励起する光パワーの大きさと、ＥＤＦＡ２１２（第２の光アンプ）を励起する光パワーの大きさが等しくなるように構成することができる。

【0070】

このような構成としたことにより、本実施形態の光中継局４００によれば、ＥＤＦＡ２１１とＥＤＦＡ２１２とにおいて、それらの仕様を大きく変更する必要がなくなるので、設計が容易になるという効果が得られる。

【0071】

また、本実施形態による光中継システムにおいては、セルフヒーリング効果が得られない光中継局１のＤＯＷＮ側経路、および光中継局ｎのＵＰ側経路においてのみ、励起レーザの冗長数を増大させた構成としている。そのため、励起レーザの個数を必要最小限とすることができる。すなわち、本実施形態の光中継システムによれば、光中継局の装置構成を簡略化し、コストの低減を図ることができる。また、上述した第２の実施形態による光中継システム２０００と同様に、光通信経路の最終段に位置する光中継器が備える励起用光源の出力が低下した場合であっても、通信品質の劣化を抑制することができる。

【0072】

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0073】

１００ 光中継システム
１１０ 光通信経路
１２０ 光中継器
１２１ 第１の光中継器
１２２ 第２の光中継器
１２３ 第３の光中継器
２００、３００ 光中継局
２１１、２１２ ＥＤＦＡ
２２１、２２２、２２３、２２４、３２１、３２２、３２３ レーザ素子
２３１、２３２ 偏波合成カップラー
２４０ ３ｄＢカップラー
２５１、２５２、３５１、４５２ ＷＤＭカップラー
２６１、２６２、２６３、２６４ アイソレーター
２７１、２７２ 光フィルター
４４１ カップラー
１００１ 送信局
１００２ 受信局
２０００ 光中継システム
２００１ 第１の基地局
２００２ 第２の基地局
２１００ 光通信経路
２１０１ 第１の光通信経路
２１０２ 第２の光通信経路
２２００ 光中継局
５０００ 関連する光海底中継システム
５００１、５００２ 陸上局
５１００ 光ファイバ
５１０１、５１０２ 光ファイバ経路
５２００ 光中継器
５００ 光中継器
５１１、５１２ エルビウムドープファイバ
５２０ ポンプレーザ
５３０ 駆動回路

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】