JP2004531948A - 監視システムを備える光伝送システム - Google Patents

Abstract

第１の制御ユニット（１０）と、第１の制御ユニット（１０）に結合された、光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、この光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信回線（１）であって、この光増幅ユニット（３０）は、光信号を増幅するための光増幅器（３４）と、この光増幅器（３４）に結合された光磁気減衰器（３１）と、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整するための制御デバイス（３２）とを備え、第１の制御ユニット（１０）は、光磁気減衰器（１１）と、光磁気減衰器（１１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイス（１２）とを備え、光増幅ユニット（３０）中で、制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システムを備える光伝送システムに関する。より詳細には、本発明は、第１の制御ユニット、第２の制御ユニット、光送信ファイバ、光増幅ユニットを備え、監視（またはサービス）情報を制御ユニットから光増幅ユニットに送信し、またその逆にも送信するのに適した光増幅式の光通信回線に関する。
【０００２】
さらに本発明は、この光通信回線で使用するのに適した制御ユニットおよび光増幅ユニットと、この回線を備える光伝送（または通信）システムとに関する。
【背景技術】
【０００３】
この記述および特許請求の範囲において、
−「サービス情報」は、所定のシステムパラメータ（例えば光増幅器の利得や出力パワー）を設定するのに適したコマンド情報、デバイスの動作状況をチェックするのに適した照会情報、かつ／あるいは、回線の一点や中間局や末端局で作業する保守人員および／または監視人員同士の通信を示すのに用いる。
【０００４】
−「光磁気減衰器」は、光磁気効果によって、すなわちデバイスを形成する材料に対して磁界を加えてその光学特性を所定の方式で変更することによって、光信号の振幅および／またはパワーを低減させるのに適したデバイスを示すのに用いる。
【０００５】
光増幅式の光通信回線、特に海底の光増幅式の光通信回線では、回線がサービス状態にあるときにも、回線の光増幅器と中央制御および監視ユニットとの間でサービス情報を交換することが強く必要とされている。
【０００６】
監視情報を回線の光増幅器から中央制御ユニットに、および／または中央ユニットから光増幅器に送信する方法は周知である。
例えば、欧州特許第０６７５６１０号は、監視情報を搬送する変調信号によって光増幅器のポンプ放射を変調することを教示している。このような変調信号は、変調周波数が高い。すなわち、光増幅器の利得に影響しないように、変調周期がエルビウムイオンの蛍光時間よりも短い。このようにして、監視情報は、光増幅器のポンピングに寄与しない余分なポンプ放射を光搬送波として使用して送信される。
【０００７】
しかしこの解決法は、約１４８０ｎｍのポンプ放射でしか使用することができない。というのは、約９８０ｎｍのポンプ放射では、一方の増幅器と他方の増幅器との間の光ファイバスパンに沿って完全に減衰することになるからである。
【０００８】
さらに、光通信回線の一方の増幅器から他方の増幅器に監視情報を搬送する余分なポンプ放射は、これらの光増幅器を分離する光ファイバスパンに沿って減衰し、その後で次の光増幅器によって吸収されるので、各光増幅器で再生成されなければならない。このことは、適切な回路の追加があり、したがってシステムがより複雑であることを意味する。
【０００９】
米国特許第５６２５４８１号は、監視信号を使用して、監視信号に応じて伝送特性が変化する帯域通過光フィルタを介してエルビウム添加光ファイバ増幅器の自然放出を変調することを教示している。
【００１０】
米国特許第６１１１６８７号は、帯域通過光フィルタを使用して、光増幅器から出力された光信号を、この光信号によって行われるデータ送信を妨害しないような振幅および周波数で変調することを教示している。このような変調により、光増幅器は監視メッセージを送信することができる。
【００１１】
しかし、この文書に記載されている光フィルタは、信号波長の周りで光増幅器によって生成される自然放出を制限する機能も有する（すなわち帯域が相対的に狭い）ので、この文書に記載されている解決法は、波長分割多重（すなわちＷＤＭ）光通信システムで使用するのには適さない。
【００１２】
欧州特許第０９６１５１４号は、送信光増幅器のポンプ放射を変調して、光通信システムの導光路の保護部分に沿って過変調周波数（トーン）を送信することを開示している。好ましい変調周波数は、５ＫＨｚと２０ＫＨｚの間に含まれる。
【００１３】
欧州特許第０７５１６３５号は、コマンド信号を端末局からエルビウム添加光ファイバ増幅器に送信し、応答信号をエルビウム添加光ファイバ増幅器から端末局に送信するＷＤＭ光通信システムのための監視システムを記載している。記載の第１のコマンド信号送信方法は、異なる波長のレーザビームを生成する複数の光源を、同じコマンド信号を使用して１つずつ直接に変調するものである。次いで、異なる波長のレーザビームを、システムに沿って送信されるそれぞれの主信号によって外部変調し、それにより波長多重化する。一方、第２の方法によれば、異なる波長のレーザビームを、まずそれぞれの主信号によって外部変調し、次いで単一のＷＤＭ光信号に波長多重化する。その後これを、ニオブ酸リチウム変調器（ＬｉＮｂＯ_３）を介してコマンド信号に応じて外部変調する。一方、エルビウム添加光増幅器から端末局に送信される応答信号については、送信される応答信号に応じて光増幅器のポンプ源を直接に変調して、エルビウム添加光増幅器の利得を変調することによって送信する。コマンド信号は１０ＭＨｚの範囲の周波数を有し、応答信号はＫＨｚの範囲の周波数を有する。
【００１４】
第２のコマンド信号送信方法に関して、ＬｉＮｂＯ_３変調器を使用することは、コストや寸法や消費の増大、高い挿入損失、および回線の信頼性の低下を意味し、これらは特に海底光通信回線では許容できないことに、本出願人は注目する。
【００１５】
したがって本出願人によれば、ＬｉＮｂＯ_３変調器は、光変調器によくみられる何十ピコ秒もの範囲の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有するものの、この変調器は、海底光通信システムでサービス信号を送信するための変調器として使用するのには適さない。
【００１６】
本出願人は、この同じ着目が他の従来型の光変調器、例えば電子吸収半導体変調器にも当てはまることに注目する。
また、第１のコマンド信号送信方法に関して、このような方法では各レーザ源を直接に変調するための適切な制御電子機構が必要なので、この方法は電気結合および配線の複雑さやコストや寸法の増大を意味することに、本出願人は注目する。さらにこの方法では、各レーザ源ごとに変調深度を較正する必要も生じ、その結果、複雑さが増大し、製造および設置のコストが増加する。このような欠点は、ＷＤＭ光通信システム中で送信する信号の数が増加するにつれてますます重大になる。
【００１７】
エルビウム添加アクティブ光ファイバの光増幅器のポンプ源を変調して応答信号を送信する方法に関しては、本出願人は、ポンプ信号変調を光増幅器の利得に移すためには、したがって光増幅器に沿って伝搬する主光信号に移すためには、エルビウムイオンの蛍光時間よりも高い変調周期で変調を行わなければならないことに注目する。
【００１８】
したがって、応答信号を送信する際の変調周波数は、エルビウムイオンの蛍光時間、すなわちエルビウム添加光増幅器がそのポンプ放射の変調に関してローパスフィルタのように挙動することと、応答信号が一連の光増幅器に沿って伝搬しなければならず、これらの光増幅器はその入力において変調される信号に関して反対にハイパスフィルタとして挙動することとの両方を考慮して選択しなければならない。
【００１９】
本出願人は、これら２つの必要性の間の適切な妥協点が、光増幅器のアクティブファイバからの出力パワーが４ｄＢｍの場合に１０〜２０ＫＨｚ前後の変調周波数で得られることを検証した。例えば、１００個のエルビウム添加光増幅器のカスケードに沿って８つのチャネルを送信する場合であって、１チャネルあたりの光パワーが−５ｄＢｍに等しく、各光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される光パワー総計が４ｄＢｍに等しい場合、光増幅器カスケードの最後における１０ＫＨｚ前後の電気信号の減衰は、約６ｄＢである（これは、受信機の感度とダイナミクスの両方に関して受信時に容易に回復可能なので、一般に許容可能な値である）。
【００２０】
しかし本出願人は、エルビウム添加アクティブ光ファイバの光増幅器の場合、ＷＤＭ光通信システムのチャネル数が増加するにつれて、したがって光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される必要な光パワーが増加するにつれて、低周波数すなわち１０〜２０ＫＨｚ前後でこのような光増幅器によって導入される減衰もまた増加することに注目した。
【００２１】
光通信回線で、ＷＤＭ光信号は通常は一連の光増幅器に沿って（例えばカスケード結合された１００個の光増幅器に沿って）伝搬しなければならないことを考えると、低周波数（例えば１０〜２０ＫＨｚ前後）コンポーネント上の各光増幅器によってもたらされるＷＤＭ光信号の減衰のせいで、サービス情報が一連の光増幅器の最後で失われる可能性がある。
【００２２】
例えば、１００個のエルビウム添加光増幅器のカスケードに沿って６４個のチャネルを送信する場合であって、１チャネルあたりの光パワーが−５ｄＢｍに等しく、各光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される光パワー総計が１３ｄＢｍに等しい場合、光増幅器のカスケードの最後における電気信号の減衰は、１０ＫＨｚ前後の周波数では約４０ｄＢであり、４０ＫＨｚ前後の周波数では約４ｄＢである。
【００２３】
したがって、８個のチャネルから６４個のチャネルに移行し、各光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される光パワー総計を４ｄＢｍから１３ｄＢｍに移行すると、電気信号にもたらされる減衰は、１０ＫＨｚ前後で許容不可能になり、一方、例えば４０ＫＨｚ前後で許容可能な値に戻る（受信機の感度とダイナミクスの両方に関して受信時に容易に回復可能なので）。
【００２４】
したがって本出願人は、光増幅器およびチャネルが多数あり、光増幅器のアクティブ光ファイバからの出力パワーが高い場合、高い変調周波数（例えば１０〜２０ＫＨｚよりも上）でサービス情報を送信する必要があることに気付いた。
【００２５】
しかし、このような問題は、光増幅器のポンプ放射をより高い周波数で変調することで解決することはできない。というのは、すでに述べたように、ポンプ放射の変調に関して光増幅器はローパスフィルタとして挙動するからである。
【００２６】
したがって本出願人は、異なる波長の光信号が多数ある場合（例えば２０個よりも多く、１チャネルあたりのパワーが−５ｄＢｍ）にサービス情報を送信することのできる光増幅式の光通信回線であって、海底ＷＤＭ光通信システムで使用できるように、相対的に広くフラットな光帯域と、限られたコストおよび消費およびサイズと、高い信頼性とを保証すべき光通信回線を提供することに関する技術的問題に直面した。
【００２７】
本出願人は、光磁気減衰器を使用することによって、回線に沿って送信されるＷＤＭ光信号に光増幅器からのおよび光増幅器へのサービス情報を重畳することにより、このような問題を解決できることを見出した。
【００２８】
実際、本出願人は、光磁気減衰器の通常の立ち上がりおよび立ち下がり時間が非常に高い（ＫＨｚ以下の範囲の周波数に対応する）にもかかわらず、その応答の周波数は約３００ＫＨｚの小さい信号帯域を有することができるので、所定の動作点の周りで１０ＫＨｚよりも高い周波数で光信号を外部変調することができることを見出した。
【００２９】
本記述では、「小さい信号」という表現は、主光信号のパワーの２５％以下の振幅を有する、主光信号に変調を与える適切な信号を指すのに適している。
さらに、光磁気減衰器は、コストおよび消費が限られており、サイズが小さく、海底光通信システムで使用するのに必要な信頼性特徴を有する。すなわち、ＷＤＭ光通信システムの第３伝送ウィンドウの当該の波長の範囲で使用するのに十分な、広くフラットな光帯域を有する。
【００３０】
本出願人は、光磁気減衰器を使用して、有利にも以下のようにサービス情報をＷＤＭ光信号に重畳できることに注目した。
−送信機側で、単一のＷＤＭ光信号中のすべてのチャネルを多重化した後で、サービス情報を光増幅器および／または受信機側に送信するために重畳する。
【００３１】
−光回線増幅器で、サービス情報を送信局および／または受信局に送信するために重畳する。
−送信機側と光回線増幅器の両方で重畳する。
【００３２】
Ｎ．Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ他（「Ｎｏｎ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖａｒｉａｂｌｅ ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ ｍｏｄｕｌｅ ｕｓｉｎｇ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｅｃｔ」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｏｐｉｃａｌ ｍｅｅｔｉｎｇ、’９６、１５４／ＦＤ９−１〜１５７／ＦＤ９−４）は、光磁気減衰器の構造を記述している。彼らの論文で筆者らは、この減衰器が駆動電流４０ｍＡで約３００μｓ（約３．３ＫＨｚに対応する）の応答時間を有すると述べている。
【００３３】
さらに、欧州特許第０８０５５７１号は、光増幅器に関連する光磁気減衰器の使用を記載している。しかしこの文書は、この減衰器を使用してサービス情報をＷＤＭ光信号に重畳することは教示していない。実際この文書は、光増幅器と、光減衰器（例えば光磁気減衰器）と、コントローラとを備える光増幅機器を記載している。光減衰器の光透過率はコントローラによって調整され、それにより、増幅されたＷＤＭ光信号のパワーレベルは、ＷＤＭ信号のチャネル数に依存する一定レベルに維持される。
【００３４】
この文書では、光磁気減衰器はしたがって、ＷＤＭ光信号中に含まれるチャネル数が変化するのに伴って１チャネルあたりのパワーを一定レベルに維持するのに使用される。チャネル数が変化すると、減衰器の光透過率が変動し、それにより、増幅されたＷＤＭ光信号のパワーは、新しいチャネル数に対応する別の一定パワーレベルに維持される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の第１の態様では、本発明は、
−第１の制御ユニットと、
−第１の制御ユニットに結合された、光信号を送信するための光送信ファイバと、
−この光送信ファイバに沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニットとを備える光通信回線に関し、この光増幅ユニットは、
・光信号を増幅するための光増幅器と、
・この光増幅器に結合された光磁気減衰器と、
・光磁気減衰器の光透過率を調整するための制御デバイスとを備え、
＊第１の制御ユニットが、光磁気減衰器と、光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイスとを備え、
＊光増幅ユニット中で、制御デバイスが、光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第１の態様による光通信回線では、光磁気減衰器を制御ユニットと光増幅ユニットの両方で使用することにより、サービス情報を送信することができる。
この光磁気減衰器を使用することにより、１０〜２０ＫＨｚよりも高い変調周波数でサービス情報を送信することができる。このため前述の欠点、すなわち、ＷＤＭ光通信システムのチャネル数が増加するのに伴って、したがって光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される光パワーが増加するのに伴って低周波数の光増幅器によってもたらされる減衰も増加するという欠点を克服することができる。
【００３７】
したがって、本発明の光通信回線では、多数のチャネルがあってもサービス情報を送信することができ、また、最初の設計時のチャネル数よりも多くのチャネルを送信するようにアップグレードすることが可能である。
【００３８】
さらに、この光磁気減衰器を使用することにより、コストおよび消費を削減しサイズを縮小することができ、回線の信頼性を高めることができ、ＷＤＭ光通信システムの第３送信ウィンドウの当該の波長の範囲で十分に広くフラットな光帯域を有することができる。
【００３９】
さらに、この光磁気減衰器は、その駆動回路が破断した場合、それ自体を最小限の減衰レベルに設定し、それにより光通信回線に沿ったデータ送信に影響を及ぼさないようにするので、この光磁気減衰器を使用することは有利である。
【００４０】
さらに、本発明の光通信回線は、サービス情報をＷＤＭ光信号に重畳することによってこの情報を制御ユニットから光増幅ユニットに送信するのに適しているので、ＷＤＭ送信の場合、この光通信回線は、端末局のレーザ源を直接に変調するために送信されるチャネルと同数のコマンド回路を使用するのを回避することができ、そのため、電気結合の数およびコストを削減しサイズを縮小することができ、配線を単純にすることができ、最初の設計時のチャネル数よりも多くのチャネルを送信するようにシステムをアップグレードするのを著しく容易にすることができる。
【００４１】
加えて、本発明の光通信回線では、サービス情報送信の処理は全般的であり、光通信システムの端末局から独立している。
これは、本発明の有利な態様である。というのは実際、端末局のメーカは、長い結合では特に、光通信回線のメーカとは異なる可能性があるからである。このため、本発明の回線は、端末局が光通信回線と適合する（通信する）ように適応させるための複雑な作業を単純化する。
【００４２】
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
有利にも、ＷＤＭ光信号は８チャネルよりも多くのチャネルを含む。
光通信回線は、海底であることが好ましい。すなわち、海面下に設置するのに適した部分（例えば光増幅ユニットを含む）を少なくとも１つ含む。このような部分に属するコンポーネントは、例えば信頼性、消費、サイズの点で、海底適用例の要件を満たすものである。
【００４３】
増幅ユニットおよび第１の制御ユニット中で、制御デバイスは有利にも、光磁気減衰器の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、送信するサービス情報に応じて光信号の振幅を変調するのに適している。
【００４４】
サービス情報は、１０ＫＨｚと３００ＫＨｚの間に含まれる送信帯域を有することが有利である。好ましくは、このような帯域は２０ＫＨｚと２００ＫＨｚの間に含まれる。より好ましくは、３０ＫＨｚと１５０ＫＨｚの間に含まれる。さらに好ましくは、４０ＫＨｚと１００ＫＨｚの間に含まれる。前述のように、１０ＫＨｚよりも高い変調周波数では、光増幅器のアクティブ光ファイバから出力される光パワーを増大させることができ、そのため、多数のチャネルを送信するように光通信回線をアップグレード可能にすることができる。
【００４５】
好ましい一実施形態では、光増幅ユニット中の光信号の振幅は、第１の制御ユニット中の光信号の振幅を変調する際の変調周波数とは異なる変調周波数で変調する。これにより、光増幅ユニットから送信されるサービス情報を、第１の制御ユニットから送信されるサービス情報と区別することがより容易になる。
【００４６】
送信するサービス情報に応じて光信号の振幅を変調する際の変調振幅は、光磁気減衰器に入力される光信号の光パワー総計の２５％未満であることが好ましい。より好ましくは２０％未満である。さらに好ましくは１０％未満である。このような値により、光信号の送信の劣化がかなり抑えられる。
【００４７】
変調振幅は、光磁気減衰器に入力される光信号の光パワー総計の２％よりも大きいことが有利である。４％よりも大きいことが好ましい。例えば、光パワー総計の５％である。このような値にすると、サービスチャネルをかなりのパワーレベルに維持することができる。
【００４８】
この光磁気減衰器は、小さい信号のための１ＭＨｚ未満の送信帯域を有することが有利である。好ましくは、このような帯域は７００ＫＨｚ未満である。より好ましくは、５００ＫＨｚ未満である。実際、送信帯域の上限がこれらの値よりも高いと、光磁気減衰器の製造に使用されている製造技術よりも複雑な製造技術を使用することが必要になり、したがって、コストの増加と、サービス情報を光信号に重畳するのに使用されるデバイスの信頼性の低下とを意味すると本出願人は考える。
【００４９】
光増幅ユニット中で、光磁気減衰器は光増幅器の出力に結合されることが有利である。
この場合、制御デバイスは光磁気減衰器の光透過率を所定の動作点の周りで調節するが、この所定の動作点は通常、光信号によって搬送されるチャネルの数に応じて、光増幅器から出力される光信号に減衰を与えるように選択される。これにより、光増幅ユニットから出力される光パワー総計を、光信号によって搬送されるチャネルの数に応じて調整することができる（例えば、光増幅ユニットから出力されるチャネルが、送信されるチャネルの数に依存せず一定の光パワーを有するように）。
【００５０】
代替形態によれば、光増幅ユニットの光増幅器が２段タイプのものであるときは、光磁気減衰器をこの２つの段の間に挿入することができる。
通常、光増幅ユニットの制御デバイスは、光信号からサービス情報を抽出するのにも適している。この制御デバイスはまた、光信号から抽出したサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて光磁気減衰器の光透過率を調節するのにも適していることが有利である。
【００５１】
光増幅ユニットは、光信号から光パワーの一部をピックアップし、それを光増幅ユニットの制御デバイスに送るのに適した光素子を備えることが有利である。この場合、制御デバイスは、こうしてピックアップした光信号のパワーの一部からサービス情報を抽出する。
【００５２】
通常、この光増幅器は、希土類が添加されたアクティブ光ファイバの光増幅器である。使用される希土類の代表的な例は、エルビウムである。
この光通信回線は、第２の制御ユニットも備えることが有利である。この場合、光信号を第１の制御ユニットから第２の制御ユニットに送信するために、光送信ファイバは通常、第１の制御ユニットと第２の制御ユニットとの間に挿入される。
【００５３】
通常、第２の制御ユニットは、光信号からサービス情報を抽出するのに適した制御デバイスを備える。
第２の制御ユニットは、光信号から光パワーの一部をピックアップし、それを制御デバイスに送るのに適した光素子を備えることが有利である。この場合、制御デバイスは、こうしてピックアップした光信号のパワーの一部からサービス情報を抽出する。
【００５４】
リンクの長さが必要とするときは、光通信回線は、光送信ファイバに沿って相互から所定距離を置いて挿入された複数の光増幅ユニットを備える。
これらの光増幅ユニットの構造上および機能上の特徴については、前述の光増幅ユニットに関して述べたことを参照されたい。
【００５５】
一実施形態では、光通信回線は双方向である。
この場合、第２の制御ユニットから第１の制御ユニットに逆方向光信号を送信するために、第２の光送信ファイバも備えることが有利である。第１の光送信ファイバは、第１の制御ユニットから第２の制御ユニットに順方向光信号を送信する。
【００５６】
さらに、光増幅ユニットは有利にも、逆方向光信号を増幅するための逆方向光増幅器と、逆方向光磁気減衰器も備えることが有利である。
さらに、光増幅ユニットの制御デバイスは、逆方向光磁気減衰器の光透過率を調節して逆方向光信号にサービス情報を重畳するのにも適していることが有利である。
【００５７】
さらに、この双方向実施形態では、光増幅ユニットの制御デバイスは通常、逆方向光信号からサービス情報を抽出するのにも適している。
さらに、光増幅ユニットは、逆方向光信号から光パワーの一部をピックアップし、それを光増幅ユニットの制御デバイスに送るのに適した光素子も備えることが有利である。この場合、制御デバイスは、こうしてピックアップした逆方向光信号のパワーの一部からサービス情報を抽出する。
【００５８】
さらに、この制御デバイスは、逆方向光信号から抽出したサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて逆方向光磁気減衰器の光透過率を調節するのにも適している。
一変形によれば、光増幅ユニットの制御デバイスは、
−順方向光信号からピックアップしたサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて逆方向光磁気減衰器の光透過率を調節するのに適し、また、
−逆方向光信号からピックアップしたサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて順方向光磁気減衰器の光透過率を調節するのに適している。
【００５９】
この変形は、第１および第２の制御ユニットから同じ光増幅ユニットに送られたサービス情報に対する応答を、これらの制御ユニットが光増幅ユニットから直接に受け取ることができるので有利である。
【００６０】
双方向実施形態では、第２の制御ユニットは、第２の送信ファイバに結合された逆方向光磁気減衰器も備えることが好ましい。
この場合、第２の制御ユニットの制御デバイスは、逆方向光磁気減衰器の光透過率を調節して逆方向光信号にサービス情報を重畳するのにも適していることが有利である。
【００６１】
第２の制御ユニットの制御デバイスは、順方向光信号からピックアップしたサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて逆方向光磁気減衰器の光透過率を調節するのにも適していることが有利である。
【００６２】
さらに、双方向実施形態では、第１の制御ユニットの制御デバイスは、逆方向光信号からサービス情報をピックアップするのにも適している。さらに、通常、逆方向光信号からピックアップしたサービス情報を処理し、そのような処理の結果に応じて順方向光磁気減衰器の光透過率を調節するのにも適している。
【００６３】
第１の制御ユニットは、逆方向光信号から光パワーの一部をピックアップし、それを制御デバイスに送るのに適した光素子も備えることが有利である。この場合、制御デバイスは、こうしてピックアップした逆方向光信号のパワーの一部からサービス情報を抽出する。
本発明の第２の態様では、本発明は、
・光信号を増幅するための光増幅器と、
・この光増幅器に結合された光磁気減衰器と、
・光磁気減衰器の光透過率を調整するための制御デバイスとを備える光増幅ユニットに関し、
制御デバイスが光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする。
【００６４】
光増幅ユニット、光磁気減衰器、および制御デバイスの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１の態様に関して上述したことを参照されたい。
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
【００６５】
本発明の第３の態様では、本発明は、
−光信号を送信するための光送信ファイバと、
−光送信ファイバに沿ってサービス情報を送信するための第１の制御ユニットと、
−この光送信ファイバに沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニットとを備える光通信回線に関し、この光増幅ユニットは、
・光信号を増幅するための光増幅器と、
・この光増幅器に結合された光磁気減衰器と、
・光磁気減衰器の光透過率を調整するための制御デバイスとを備え、
この光増幅ユニット中で、制御デバイスが光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする。
【００６６】
光通信回線、光増幅ユニット、光増幅器、光磁気減衰器、および制御デバイスの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１の態様に関して上述したことを参照されたい。
【００６７】
第１の制御ユニットは、本発明の第１の態様に関して上述したタイプのものであることが有利である。
通常、光信号はＷＤＭ信号である。
【００６８】
本発明の第４の態様では、本発明は、
−光信号を送信するための光送信ファイバと、
−光送信ファイバに沿ってサービス情報を送信するための第１の制御ユニットと、
−この光送信ファイバに沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニットとを備える光通信回線に関し、
第１の制御ユニットが、光磁気減衰器と、光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイスとを備えることを特徴とする。
【００６９】
光通信回線、第１の制御ユニット、および光通信ファイバの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１の態様に関して上述したことを参照されたい。
光増幅ユニットは、本発明の第１の態様に関して上述したタイプのものであることが有利である。
【００７０】
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
本発明の第５の態様では、本発明は、
・光磁気減衰器と、
・光磁気減衰器の光透過率を調整するための制御デバイスとを備える制御ユニットに関し、
制御デバイスが光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする。
【００７１】
制御ユニット、光磁気減衰器、および制御デバイスの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１の態様に関して上述したことを参照されたい。
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
【００７２】
本発明の第６の態様では、本発明は、
−光信号を提供するための第１の端末局と、
−この第１の端末局に結合された、サービス情報を送信するための第１の制御ユニットと、
−この光信号を受信するための第２の端末局と、
−この第２の端末局に結合された、サービス情報を受信するための第２の制御ユニットと、
−第１の制御ユニットから第２の制御ユニットに光信号を送信するための光送信ファイバと、
−この光送信ファイバに沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニットとを備える光通信システムに関し、
第１の制御ユニットが、光磁気減衰器と、光磁気減衰器の光透過率を調整して、第１の端末局から提供される光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイスとを備えることを特徴とする。
【００７３】
制御ユニット、光送信ファイバ、および光増幅ユニットの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１の態様に関して上述したことを参照されたい。
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
【００７４】
この場合、第１の端末局は通常、異なる波長の複数の光信号を提供するのに適した複数の光源と、複数の光信号の波長を多重化して単一のＷＤＭ信号にするための多重化デバイスとを備える。
【００７５】
さらに、第２の端末局は通常、ＷＤＭ光信号の波長を逆多重化して異なる波長の複数の光信号にするための逆多重化デバイスと、これらの光信号を受信するための複数の光検出器とを備える。
【００７６】
双方向実施形態では、第２の端末局は、逆方向光信号を提供するのに適している。
第２の端末局は通常、異なる波長の複数の逆方向光信号を提供するのに適した複数の光源と、複数の光信号の波長を多重化して単一の逆方向ＷＤＭ光信号にするための多重化デバイスとを備える。
【００７７】
さらに双方向実施形態では、第１の端末局は、逆方向光信号を受信するのに適している。
第１の端末局は通常、逆方向ＷＤＭ光信号の波長を逆多重化して異なる波長の複数の逆方向光信号にするための逆多重化デバイスと、これらの光信号を受け取るための複数の光検出器とを備える。
【００７８】
本発明の第７の態様では、本発明は、
−光信号を提供するための第１の端末局と、
−この第１の端末局に結合された、サービス情報を送信するための第１の制御ユニットと、
−この光信号を受信するための第２の端末局と、
−この第２の端末局に結合された、サービス情報を受信するための第２の制御ユニットと、
−第１の制御ユニットから第２の制御ユニットに光信号を送信するための光送信ファイバと、
−この光送信ファイバに沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニットとを備える光通信システムに関し、この光増幅ユニットは、
・光信号を増幅するための光増幅器と、
・この光増幅器に結合された光磁気減衰器と、
・光磁気減衰器の光透過率を調整するための制御デバイスとを備え、
光増幅ユニット中で、制御デバイスが光磁気減衰器の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする。
【００７９】
光通信システム、端末局、制御ユニット、光送信ファイバ、光増幅ユニット、光増幅器、光磁気減衰器、および制御デバイスの構造上および機能上の特徴については、本発明の第１および第６の態様に関して上述したことを参照されたい。
【００８０】
通常、光信号はＷＤＭ光信号である。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら述べる本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から、よりはっきりわかるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８１】
図１に、本発明による光通信回線１を示す。この光通信回線１は、第１の制御ユニット１０と、第２の制御ユニット２０と、第１の制御ユニット１０から第２の制御ユニット２０に光信号を送信するための通常はＷＤＭである光送信ファイバ４０と、光信号を増幅するための光増幅ユニット３０とを備える。
【００８２】
光送信ファイバ４０は、ある地点からかなり離れて位置する別の地点に光信号を送信するために光通信回線またはシステムで従来使用されているタイプの光ファイバである。
通常この光送信ファイバ４０は、波長分散、および／または波長分散の傾斜を補償するのに適した光ファイバの組合せを含む。例えば、光送信ファイバ４０は、例えばＦｉｂｒｅ Ｏｔｔｉｃｈｅ Ｓｕｄ Ｓ．ｐ．ＡやＣＯＲＮＩＮＧ Ｉｎｃ．製の、ＮＺＤ（ノンゼロ分散）タイプの従来型のファイバおよび従来型の単一モード（すなわちＳＭＦ）ファイバを含む。
【００８３】
第１の制御ユニット１０は、増幅ユニット３０に、また任意選択で第２の制御ユニット２０にサービス情報を提供するのに適している。
好ましい一実施形態によれば、第１の制御ユニット１０は、ＷＤＭ光信号のための入力４１と、光磁気減衰器１１と、制御デバイス１２を備える（図３ａ）。
【００８４】
さらに、第１の制御ユニットは、出力において光送信ファイバ４０に結合されている。
光磁気減衰器１１は、例えば前述のＦｕｋｕｓｈｉｍａ他による文献で述べられているように、一般に（後述する光磁気減衰器２１、３１、３５も同様）、入力光ファイバと、入力光レンズと、第１の複屈折素子（ウェッジ）と、可変ファラデー回転子（光磁気水晶体を含む）と、第２の複屈折素子（ウェッジ）と、出力光レンズと、出力光ファイバを備える（図示せず）。
【００８５】
入力光ファイバからきたＷＤＭ光信号は、第１の光レンズによって視準され、第１の複屈折素子によって屈折させられ、そこで常光線と異常光線とが異なる２つの角度で偏向される。可変ファラデー回転子中で２つの光線の偏光面が回転した後、２つの光線の一部が、第２の複屈折素子中の屈折によってＷＤＭ光入力信号の伝搬方向に沿って再び偏向され、出力光レンズからの出力において光ファイバ中で結合される。光出力ファイバ中で結合される光の部分は、可変ファラデー回転子によって常光線と異常光線の２つの光線の偏光面に与えられる回転によって決まる。
【００８６】
本出願人は、可変ファラデー回転子の駆動電流を適切に調節することにより、ＷＤＭ光出力信号の振幅を変調できることに注目した。
述べた光磁気減衰器１１は、従来型の光絶縁体と非常によく似た構造を有するが、例外としてこの減衰器中では、前述のＦｕｋｕｓｈｉｍａ他による論文に記述されているように、ファラデー回転子は光磁気効果により可変である。
【００８７】
したがって、光絶縁体の製造に使用される技術は海底適用例の信頼性要件を満たすので海底適用例での使用に適していることから、サービス情報の送信に光磁気減衰器１１を使用することにより、光通信回線１は、海底光通信システムで使用するのにも十分に信頼性のあるものになる。
【００８８】
光磁気減衰器１１は、例えばＦＤＫ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＹＳ−５００のタイプのものである。
このような減衰器は、通常応答時間３２０μｓ、最大サイズ５７ｍｍ、低い駆動電流（０〜７０ｍＡ）、および１５３０ｎｍと１５６０ｎｍの間に含まれる光帯域を有する。さらに、信頼性が非常に高い（海底システムの一般的な状態におけるＦＩＴの範囲の信頼性値を有する）。
【００８９】
制御デバイス１２は、小さい信号によって光磁気減衰器１１の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、送信される所定のサービス情報に応じてＷＤＭ光信号の振幅を１つまたは複数の変調周波数で変調するのに適している。
【００９０】
実際、本出願人は、光磁気減衰器１１が約３２０μｓ（約３ＫＨｚに対応する）の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有するにもかかわらず、その光透過率を動作点の周りで１０ＫＨｚよりも高い変調周波数で変動させることにより、光磁気減衰器１１を使用して１０ＫＨｚよりも高い変調周波数で光信号を外部変調できることに注目した。
【００９１】
例えば、第１の制御ユニット１０からサービス情報を送信するのに使用される変調周波数は１００ＫＨｚである。
図１０に、本出願人によって実験的に得られた、ＦＤＫ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製モデルＹＳ−５００の光磁気減衰器の送信機能を、Ｈｚで表した周波数ｆとの相関で示す。
【００９２】
測定は、光磁気減衰器の中に光信号を通し、フォトダイオードによって減衰器から出力された光信号を検出して、対応する電気信号に変換し、この電気信号をＮｅｔｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＡｎｒｉｔｓｕモデルＭＳ４６３０Ｂで分析することによって行った。
【００９３】
送信機能は、次のようにして得られた。
−光磁気減衰器に駆動直流電流（ＤＣ）を供給して、光磁気減衰器の挿入損失の他に、光信号の光パワーの３ｄＢに等しい減衰を得る（動作点の設定）。
【００９４】
−１０％の変調振幅（約＋／−０．４ｄＢ）で定常減衰値（３ｄＢ）を変調するような変調振幅により、周波数１０ＫＨｚで駆動直流電流を変調する。
−動作点と駆動電流の変調振幅とを一定に維持しながら、ＡＣ駆動電流の変調周波数を１０Ｈｚと１ＭＨｚの間で変動させる。
【００９５】
−駆動電流の変調周波数が変動するのに伴って、減衰器から出力される光パワーの変調のピークトゥピーク振幅を測定する。
図１０の送信機能を考えるとわかるように、上記の光磁気減衰器は、小さい信号のための約３００ＫＨｚの帯域を有する。すなわち、駆動電流の変調周波数が１０ＫＨｚと３００ＫＨｚの間で変動するとき、光磁気減衰器からの出力における光パワーの変調のピークトゥピーク振幅は、ほとんど変化なし（約５ｄＢ以下）のままである。
【００９６】
本出願人は、光磁気減衰器が約３２０μｓ（約３ＫＨｚに対応する）の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有するにもかかわらず、ファラデー回転子を形成する光磁気材料が駆動電流の小さい変動に素早く応答するおかげで、小さい信号のためのこのような広い帯域を得ることが可能であることに注目する。
【００９７】
したがって、光磁気減衰器が高周波数および／または大きい振幅変動で情報を送信するのに適さない［例えば、高周波数（例えば２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）および大きい振幅変動でオンオフタイプの変調を得ることができない］にもかかわらず、光磁気減衰器は、光搬送波上で変調して、相対的に低い周波数および小さい振幅変動での情報送信に使用するのに適している。より具体的には、サービス情報をＷＤＭ光信号に重畳して、サービス情報を適切に送信することとＷＤＭ信号を適切に送信することの両方を達成するのに適している。
【００９８】
光減衰器１１の動作点は、制御ユニット１０の出力で必要とされる光パワー総計に応じて選択することができる。
制御ユニット１０から送信されるサービス情報は、例えば、増幅ユニット３０に対するコマンドおよび照会信号（ｑｕｅｒｙ ｓｉｇｎａｌ）を含む。例えばこのような信号は、増幅ユニット３０の所定のパラメータ（例えば光増幅器の出力パワーおよび／または利得）を設定したり、その動作状況をチェックしたりするのに適している。
【００９９】
光増幅ユニット３０は、光送信ファイバ４０に沿って挿入され、ＷＤＭ光信号を増幅するための光増幅器３４と、光磁気減衰器３１と、制御デバイス３２と、増幅ユニット３０の入力においてＷＤＭ光信号からパワーの一部をピックアップするのに適した光素子３３とを備える（図５）。
【０１００】
図７に示すように、光増幅器３４は、エルビウム添加アクティブ光ファイバ３４１と、アクティブ光ファイバ３４１をポンピング波長λｐでポンピングするためのポンプ源３４３（例えばレーザ源）とを備える。ポンプ源３４３は、信号とポンピング光が共にアクティブ光ファイバ３４１を通って伝搬するするように、波長選択可能カプラ３４２（例えば溶融ファイバタイプのもの）を介してアクティブ光ファイバ３４１の入力端に結合されている。
【０１０１】
ただしシステム要件に従って、ポンプ源３４３は、信号とポンピング回線とがファイバ３４１を通って反対方向に伝搬するように、アクティブファイバ３４１の出力端に結合することもできる（参照番号３４４を付した破線で示す）。
【０１０２】
別法として、ファイバ３４１の両端にそれぞれのポンプ源を結合することもできる。
エルビウム添加アクティブ光ファイバ３４１の場合、ポンピング信号の波長λｐは通常、約９８０または１４８０ｎｍに等しい。
【０１０３】
さらに、述べた光増幅器３４は、任意選択で複数の光増幅段を含むこともできる。
光磁気減衰器３１は、例えばＦＤＫ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＹＳ−５００のタイプのものである。
【０１０４】
光素子３３は、例えば、分離比が１３ｄＢの従来型の溶融ファイバ光カプラである。
光素子３３は、光増幅ユニット３０に入力されたＷＤＭ光信号から光パワーの一部をピックアップして制御デバイス３２に送るのに適している。
【０１０５】
例えば、制御デバイス３２は、光電子受光部（例えばフォトダイオード）と、第１の制御ユニット１０がサービス情報を送信する際の変調周波数（例えば１００ＫＨｚ）を光素子３３からきた光パワーの一部から抽出することのできるパワーフィルタと、パワー増幅器と、従来型のピーク検出器と、従来型のコンパレータ回路とを備える（図示せず）。
【０１０６】
ピーク検出器からの出力において、コンパレータ回路は、受け取ったフィルタリング済みの信号を所定のしきい値と比較して変調周波数の有無を決定し、したがって第１の制御ユニット１０からのサービス情報の有無を決定する。
【０１０７】
制御デバイス３２は、コンパレータ回路から出力された電気信号を処理するのに適した処理ユニットも備える（図示せず）。
例えばこの処理ユニットは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）やＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）タイプの従来型の処理ユニットである。
【０１０８】
第１の制御ユニットからのサービス情報がある場合は、処理ユニットは、この情報を処理して、光増幅ユニット３０に向けられたコマンドおよび／または照会信号があるかどうかチェックする。
【０１０９】
このような信号がある場合は、処理ユニットは、このような信号に含まれるコマンドを実行し、任意選択で応答信号を生成する（例えば光増幅ユニット３０の様々なコンポーネントの動作状況について）。このような応答信号は、光増幅ユニット３０から第２の制御ユニット２０に送信されるサービス情報である。
【０１１０】
この時点で、制御デバイス３２の処理ユニットは、光磁気減衰器３１の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、光磁気変調器３１に入力されたＷＤＭ光信号の振幅を、送信するサービス情報に応じて１つまたは複数の変調周波数で変調する。
【０１１１】
例えば、光増幅ユニット３０からのサービス情報は、約４０ＫＨｚに等しい変調周波数で送信される。
光減衰器３１の動作点は、光増幅ユニット３０の出力において必要な光パワー総計に応じて選択することができる。
【０１１２】
第２の制御ユニット２０は、光素子２３と、制御デバイス２２と、ＷＤＭ光信号のための出力４２とを備え、光送信ファイバ４０に結合されている（図４ａ）。
光素子２３は、例えば、分離比が１３ｄＢの従来型の溶融ファイバ光カプラである。
【０１１３】
光素子２３は、第２の制御ユニット２０に入力されたＷＤＭ光信号から光パワーの一部をピックアップして制御デバイス２２に送るのに適している。
制御デバイス２２は、例えば、光電子受光部（例えばフォトダイオード）と、パワー増幅器と、ローパスパワーフィルタと、アナログ／ディジタル変換器とを備える（図示せず）。
【０１１４】
制御デバイス３２は、アナログ／ディジタル変換器から出力された電気信号を処理するのに適した処理ユニットも備える（図示せず）。
例えばこのような処理ユニットは、システム要件に従って、電気信号のピークを検出し、所定のしきい値と比較して変調周波数の有無を決定し、したがって光増幅ユニット３０からのサービス情報の有無を決定し、電気信号を処理するのに適した、ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）タイプの従来型の処理ユニットである。
【０１１５】
光増幅ユニット３０からのサービス情報がある場合は、処理ユニットはこのような情報を、周知の方法で、例えば外部ディジタル通信ネットワーク（ＤＣＮ）を使用して、第１の制御ユニット１０に送信することができる。
【０１１６】
図２に、本発明による双方向光通信回線１を示す。
このような光通信回線１は、図１の光通信回線と全く同様だが、例外として、第２の送信ファイバ４０’を備え、第１の制御ユニット１０、第２の制御ユニット２０、および光増幅ユニット３０はそれぞれ図３ｂ、４ｂ、６に示すタイプのものである。
【０１１７】
双方向光通信回線１において、第１の光通信ファイバ４０は、第１の制御ユニット１０から第２の制御ユニット２０に順方向ＷＤＭ光信号を送信するのに適し、第２の光送信ファイバ４０’は、第２の制御ユニット２０から第１の制御ユニット１０に逆方向ＷＤＭ光信号を送信するのに適している。
【０１１８】
当然、順方向および逆方向の用語は、例として非限定的な用法で使用するにすぎない。
図４ｂに示すように、第２の制御ユニット２０は、光素子２３および制御デバイス２２の他に、光磁気減衰器２１も備える。さらに、このようなユニットは、光送信ファイバ４０’にも結合され、逆方向ＷＤＭ光信号のための入力４２’も有する。
【０１１９】
第２の制御ユニット２０は、順方向ＷＤＭ光信号からサービス情報を抽出するだけでなく、光磁気減衰器２１を使用して増幅ユニット３０にサービス情報を提供し、任意選択で第１の制御ユニット１０に提供するのにも適している。
【０１２０】
光磁気減衰器２１は、例えばＦＤＫ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＹＳ−５００のタイプのものである。
制御デバイス２２は、前述の機能を実施するだけでなく、光磁気減衰器２１の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、送信する所定のサービス情報に応じて逆方向ＷＤＭ光信号の振幅を１つまたは複数の変調周波数で変調するのにも適している。
【０１２１】
例えば、第２の制御ユニット２０からのサービス情報は、約１００ＫＨｚに等しい変調周波数で送信される。
光減衰器２１の動作点は、第２の制御ユニット２０の出力で光パワー総計に応じて選択することができる。
【０１２２】
制御ユニットから送信されるサービス情報は、例えば、増幅ユニット３０に対するコマンドおよび照会信号を含む。例えばこのような信号は、増幅ユニット３０の所定のパラメータ（それに備わる逆方向光増幅器の出力パワーおよび／または利得の値）を設定したり、その動作状況をチェックしたりするのに適している。
【０１２３】
図６に示すように、光増幅ユニット３０は、図５の光増幅ユニットと全く同様だが、例外として、増幅ユニット３０に入力された逆方向ＷＤＭ光信号からパワーの一部をピックアップするのに適した光素子３６と、逆方向ＷＤＭ光信号を増幅するための光増幅器３７と、逆方向光磁気減衰器３５も備える。さらに、光増幅ユニット３０は、第１の光送信ファイバ４０と第２の光送信ファイバ４０’の両方に沿って挿入されている。
【０１２４】
光増幅器３７は、例えば図７に示すタイプのものである。
光磁気減衰器３５は、例えばＦＤＫ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＹＳ−５００のタイプのものである。
【０１２５】
光素子３６は、例えば、分離比が１３ｄＢの従来型の溶融ファイバカプラである。
光素子３６は、光増幅ユニット３０に入力された逆方向ＷＤＭ光信号から光パワーの一部をピックアップして制御デバイス３２に送るのに適している。
【０１２６】
制御デバイス３２は、図５に関して述べたコンポーネントの他に、別の光電子受光部（例えばフォトダイオード）と、第２の制御ユニット２０がサービス情報を送信する際の変調周波数（例えば１００ＫＨｚ）を光素子３６からきた光パワーの一部から抽出することのできる別のパワーフィルタと、別のパワー増幅器と、別の従来型のピーク検出器と、別の従来型のコンパレータ回路も備える（図示せず）。
【０１２７】
別のピーク検出器からの出力において、別のコンパレータ回路は、受け取ったフィルタリング済みの信号を所定のしきい値と比較して変調周波数の有無を決定し、したがって第２の制御ユニット２０からのサービス情報の有無を決定する。
【０１２８】
第２の制御ユニット２０からのサービス情報がある場合は、前述の制御デバイス３２の処理ユニットは、このサービス情報を処理して、光増幅ユニット３０に向けられたコマンドおよび／または照会信号があるかどうかチェックするのにも適している。
【０１２９】
このような信号がある場合は、処理ユニットは、このような信号に含まれるコマンドを実行し、任意選択で応答信号を生成する（例えば光増幅ユニット３０の様々なコンポーネントの動作状況について）。このような応答信号は、光増幅ユニット３０から第１の制御ユニット１０に送信されるサービス情報である。
【０１３０】
この時点で、制御デバイス３２の処理ユニットは、光磁気減衰器３５の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、光磁気変調器３５に入力された逆方向ＷＤＭ光信号の振幅を、送信するサービス情報に応じて１つまたは複数の変調周波数で変調する。
【０１３１】
例えば、光増幅ユニット３０からのサービス情報は、約４０ＫＨｚに等しい変調周波数で送信される。
光減衰器３５の動作点は、光増幅ユニット３０の出力において必要な光パワー総計に応じて選択することができる。
【０１３２】
代替実施形態によれば、第２の制御ユニット２０からサービス情報を受け取ったために制御デバイス３２によって生成されたサービス情報は、光磁気減衰器３５を介して逆方向ＷＤＭ光信号に重畳されるだけでなく、光磁気減衰器３１を介して順方向ＷＤＭ光信号にも重畳される。
【０１３３】
別の代替実施形態によれば、第２の制御ユニット２０からサービス情報を受け取ったために制御デバイス３２によって生成されたサービス情報は、光磁気減衰器３１を介して順方向ＷＤＭ光信号に重畳されるが、光磁気減衰器３５を介して逆方向ＷＤＭ光信号に重畳されることはない。
【０１３４】
同様に、代替実施形態によれば、第１の制御ユニット１０からサービス情報を受け取ったために制御デバイス３２によって生成されたサービス情報は、光磁気減衰器３１を介して順方向ＷＤＭ光信号に重畳されるだけでなく、光磁気減衰器３５を介して逆方向ＷＤＭ光信号にも重畳される。
【０１３５】
さらに、別の代替実施形態によれば、第２の制御ユニット１０からサービス情報を受け取ったために制御デバイス３２によって生成されたサービス情報は、光磁気減衰器３５を介して逆方向ＷＤＭ光信号に重畳されるが、図５に関して述べたように光磁気減衰器３１を介して順方向ＷＤＭ光信号に重畳されることはない。
【０１３６】
双方向光通信回線１では、第１の制御ユニット１０は、光磁気減衰器１１および制御デバイス１２の他に、第１の制御ユニット１０に入力された逆方向ＷＤＭ光信号から光パワーの一部をピックアップして制御デバイス１２に送るのに適した光素子１３も備える（図３ｂ）。
【０１３７】
さらに、図３ｂの第１の制御ユニット１０は、入力４１を備えており第１の光送信回線４０に結合されているだけでなく、逆方向ＷＤＭ光信号のための出力４１’もさらに備え、第２の光送信ファイバ４０’にも結合されている。
【０１３８】
光素子１３は、例えば、分離比が１３ｄＢの従来型の溶融ファイバ光カプラである。
制御デバイス１２は、例えば、光電子受光部（例えばフォトダイオード）と、パワー増幅器と、ローパスパワーフィルタと、アナログ／ディジタル変換器とを備える。
【０１３９】
制御デバイス３２は、コンパレータ回路から出力された電気信号を処理するのに適した処理ユニットも備える（図示せず）。
例えばこのような処理ユニットは、システム要件に従って、電気信号のピークを検出し、所定のしきい値と比較して変調周波数の有無を決定し、したがって光増幅ユニット３０からのサービス情報の有無を決定し、電気信号を処理するのに適した、ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）タイプの従来型の処理ユニットである。
【０１４０】
光増幅ユニット３０からのサービス情報がある場合は、処理ユニットはこのような情報を、周知の方法で、例えば外部ディジタル通信ネットワークを使用して、第２の制御ユニット２０に送信することができる。
【０１４１】
第１の制御ユニット１０からサービス情報が受け取られたために光増幅器ユニット３０によって生成されたサービス情報が、光磁気減衰器３５を介して逆方向ＷＤＭ光信号に重畳される実施形態では、制御デバイス１２の処理ユニットは、このような情報を使用してさらにサービス情報を生成し、光磁気減衰器１１を介して光増幅ユニット３０に送信する。
【０１４２】
リンクの長さが必要とするときは、図１および２の光通信回線１は、図５および６に関してそれぞれ述べたものと全く同様の複数の光増幅ユニット３０（図示せず）を備える。
光通信回線１に関する述べた実施形態では、制御ユニット１０、２０からサービス情報を送信するのに使用される変調周波数は、光増幅ユニット３０からサービス情報を送信するのに使用される変調周波数とは異なるが、本発明の光通信回線１では、上記の変調周波数は等しくてもよい（例えば１００ＫＨｚ）。
【０１４３】
この場合、制御ユニット１０、２０から送信されるサービス情報は、従来の識別符号によって、光増幅ユニット３０から送信されるサービス情報と区別される。さらに、制御デバイス１２、２２、３２の処理ユニットには、このような符号を復号するのに適した従来型の電子回路が設けられる。
【０１４４】
さらに、好ましい一実施形態では、光通信回線１は、光ファイバ４０に沿って第２のユニット２０の入力に光前置増幅器（図示せず）も備える。図２の双方向光通信回線１の場合は、光ファイバ４０’に沿って第１のユニット１０の入力にもこれを備える。
【０１４５】
このような光前置増幅器は、従来のタイプのものであり、例えばエルビウム添加アクティブ光ファイバタイプのものである。
本発明の一態様によれば、図１または２の光通信回線は、前述のものと全く同様だが、例外として、光増幅ユニット３０は従来のタイプのものであり、従来の方法に従ってサービス情報を送受信するのに適している。
【０１４６】
本発明の別の態様によれば、図１または２の光通信回線は、前述のものと全く同様だが、例外として、制御ユニット１０および２０は従来の方法に従ってサービス情報を光増幅ユニット３０との間で送受信するのに適している。
【０１４７】
図８に、本発明の一態様による光通信システムを示す。この光通信システムは、図１の光通信回線と、第１および第２の端末局５０、６０を備える。
光通信回線１の特徴については、上述したことを参照されたい。
【０１４８】
第１の実施形態によれば、第１の端末局５０は、相互に波長の異なる複数の光信号を提供するのに適した複数のレーザ源と、対応する複数の光変調器と、少なくとも１つの波長分割多重化デバイスと、光パワー増幅器とを備える（図示せず）。さらに、前置補償式の波長分散セクションも備えることができる。
【０１４９】
例えば、第１の端末局は４０、６４、または１００個のレーザ源を備える。
レーザ源は、光ファイバ遠隔通信における通常の波長、例えば約１３００〜１７００ｎｍなどの間隔で、通常は１５００〜１６００ｎｍ前後の光ファイバの第３送信ウィンドウ中で、連続的な光信号を発するのに適している。
【０１５０】
光変調器は、従来型の振幅変調器であり、例えばマッハツェンダー干渉計タイプのものである。これらの光変調器は、光通信回線１に沿って送信されることになる主情報を搬送するそれぞれの電気信号によって操縦されて、レーザ源から出力された連続的な光信号の強度を調節し、複数の光信号を所定のビットレートで提供する。例えば、このビットレートは２．４Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、または４０Ｇｂｉｔ／ｓである。
【０１５１】
このような信号は、例えばＦＥＣ（順方向誤り訂正）タイプの誤り訂正符号によって符号化することができる。
こうして変調された光信号は、次いで、１つまたは複数の多重化サブバンド中に構成された１つまたは複数の多重化デバイスによって波長多重化される。
【０１５２】
このようなデバイスは例えば、従来型の溶融ファイバまたはプレーナ光カプラ、マッハツェンダーデバイス、ＡＷＧ（アレイ導波路格子）、干渉フィルタ、マイクロ光学フィルタなどで構成される。
【０１５３】
多重化デバイスから出力されたＷＤＭ光信号は、次いで、光パワー増幅器によって増幅され、光通信回線１の第１の制御ユニット１０に送信され、そこで前述のように処理される。
【０１５４】
光パワー増幅器は、例えば従来型のエルビウム添加アクティブ光ファイバの光増幅器である。
代替実施形態によれば、端末局５０は、複数の波長変換器デバイスも備える。
【０１５５】
この場合、レーザ源は、相互に等しいかまたは異なる任意の波長の連続的な光信号を発し、波長変換器デバイスは、このような波長を、相互に異なり且つ光通信回線１に沿って送信するのに適した対応する複数の波長に変換する。
【０１５６】
このような波長変換器デバイスは、例えば本出願人名義の米国特許第５２６７０７３号の記載に従って、汎用の波長の信号を受け取り、所定の波長の信号に変換するのに適している。
【０１５７】
各波長変換器デバイスは、光信号を電気信号に変換するためのフォトダイオードと、レーザ源と、レーザ源によって生成された光信号をフォトダイオードによって変換された電気信号によって所定の波長に変調するための例えばマッハツェンダータイプの電子光学変調器とを備えることが好ましい。
【０１５８】
あるいは、このような変換器デバイスは、フォトダイオードと、フォトダイオードの電気信号によって直接に変調されて光信号を所定の波長に変換するレーザダイオードとを備えることもできる。
【０１５９】
第２の端末局６０は、少なくとも１つの逆多重化デバイスと、複数の光検出器とを備える（図示せず）。
逆多重化デバイスは、１つまたは複数の逆多重化サブバンド中に構成された１つまたは複数の従来型のデバイスを備え、これらのデバイスは、ＷＤＭ光信号を相互に異なる波長の複数の光信号に逆多重化するのに適している。
【０１６０】
このようなデバイスは例えば、従来型の溶融ファイバまたはプレーナ光カプラ、マッハツェンダーデバイス、ＡＷＧ（アレイ導波路格子）、干渉フィルタ、マイクロ光学フィルタなどで構成される。
【０１６１】
多重化デバイスから出力された複数の光信号は、次いで、対応する複数の光検出器によって対応する電気信号に変換される。
これらの光検出器は、例えば従来型のフォトダイオードである。
【０１６２】
光検出器から出力された電気信号は、次いで、適用例に従って処理される。
例えば、ＦＥＣ誤り訂正符号がある場合、これらは復号されて、光通信回線１が海底の場合は地上通信回線上でさらに光送信される。
【０１６３】
図９に、本発明の一態様による双方向光通信システムを示す。このシステムは、図２の双方向光通信回線と、第１および第２の端末局５０、６０を備える。
図２の光通信回線１の特徴については、すでに上に開示したことを参照されたい。
【０１６４】
一方、端末局５０および６０については、これらは図８に関して述べたものと全く同様だが、例外として、第２の端末局６０は、第２の光ファイバ４０’に沿って逆方向ＷＤＭ光信号を送信するのにも適し、第１の端末局５０は、逆方向ＷＤＭ光信号を受信するのにも適している。
【０１６５】
より具体的には、第２の端末局６０は、複数の光信号を提供するのに適した複数のレーザ源と、対応する複数の光変調器と、逆方向ＷＤＭ光信号を提供するための波長分割多重化デバイスと、光パワー増幅器と、任意選択で複数の波長変換器デバイスも備える（図示せず）。
【０１６６】
複数のレーザ源、複数の光変調器、波長分割多重化デバイス、光パワー増幅器、および複数の波長変換器デバイスの特徴については、第１の端末局５０に関して述べたことを参照されたい。
【０１６７】
さらに、第１の端末局５０は、逆方向ＷＤＭ光信号を異なる波長の複数の光信号に逆多重化するための逆多重化デバイスと、これらの光信号を対応する電気信号に変換するための複数の光検出器も備える。
【０１６８】
逆多重化デバイスおよび複数の光検出器の特徴については、第２の端末局６０に関して述べたことを参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明による光通信回線の概略図である。
【図２】本発明による双方向光通信回線の概略図である。
【図３】図１（図３ａ）および図２（図３ｂ）の光通信で使用するのに適した第１の制御ユニットの概略図である。
【図４】図１（図４ａ）および図２（図４ｂ）の光通信回線で使用するのに適した第２の制御ユニットの概略図である。
【図５】図１の光通信回線で使用するのに適した光増幅ユニットの概略図である。
【図６】図２の光通信回線で使用するのに適した光増幅ユニットの概略図である。
【図７】図５および６の光増幅ユニットで使用するのに適した光増幅器の概略図である。
【図８】図１の光通信回線を備える光通信システムの概略図である。
【図９】図２の光通信回線を備える光通信システムの概略図である。
【図１０】本出願人によって実験的に測定された、光磁気減衰器の送信機能を示す図である。

Claims (21)

1. −第１の制御ユニット（１０）と、
   −第１の制御ユニット（１０）に結合された、光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、
   −前記光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信回線（１）であって、前記光増幅ユニット（３０）は、
   ・光信号を増幅するための光増幅器（３４）と、
   ・前記光増幅器（３４）に結合された光磁気減衰器（３１）と、
   ・光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整するための制御デバイス（３２）とを備え、
   ＊第１の制御ユニット（１０）は、光磁気減衰器（１１）と、光磁気減衰器（１１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイス（１２）とを備え、
   ＊光増幅ユニット（３０）中で、制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする光通信回線（１）。
2. 光増幅ユニット（３０）中で、制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、送信される所定のサービス情報に応じて光信号の振幅を変調するのに適している、請求項１に記載の光通信回線（１）。
3. 第１の制御ユニット（１０）中で、制御デバイス（１２）は、光磁気減衰器（１１）の光透過率を所定の動作点の周りで調節して、送信されるサービス情報に応じて光信号の振幅を変調するのに適している、請求項１または２に記載の光通信回線（１）。
4. サービス情報は１０ＫＨｚと３００ＫＨｚの間に含まれる送信帯域を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の光通信回線（１）。
5. サービス情報は２０ＫＨｚと２００ＫＨｚの間に含まれる送信帯域を有する、請求項４に記載の光通信回線（１）。
6. 第２の制御ユニット（２０）も備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の光通信回線（１）。
7. 光信号を第１の制御ユニット（１０）から第２の制御ユニット（２０）に送信するために、光送信ファイバ（４０）が第１の制御ユニット（１０）と第２の制御ユニット（２０）との間に挿入された、請求項６に記載の光通信回線（１）。
8. 第２の制御ユニット（２０）は、光信号からサービス情報を抽出するのに適した制御デバイス（２２）を備える、請求項６または７に記載の光通信回線（１）。
9. 逆方向光信号を送信するための第２の光送信ファイバ（４０’）も備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の光通信回線（１）。
10. 光増幅ユニット（３０）は、逆方向光信号を増幅するための逆方向光増幅器（３７）も備える、請求項９に記載の光通信回線（１）。
11. 光増幅ユニット（３０）は逆方向光磁気減衰器（３５）も備える、請求項９または１０に記載の光通信回線（１）。
12. 光増幅ユニット（３０）の制御デバイス（３２）は、逆方向光磁気減衰器（３５）の光透過率を調節して逆方向光信号にサービス情報を重畳するのにも適している、請求項１１に記載の光通信回線（１）。
13. 第２の制御ユニット（２０）は、第２の光送信ファイバ（４０’）に結合された逆方向光磁気減衰器（２１）を備える、請求項６から８のいずれか一項および請求項９から１２のいずれか一項に記載の光通信回線（１）。
14. 第２の制御ユニット（２０）の制御デバイス（２２）は、逆方向光磁気減衰器（２１）の光透過率を調節して逆方向光信号にサービス情報を重畳するのにも適している、請求項８に依存するときの請求項１３に記載の光通信回線（１）。
15. 第１の制御ユニット（１０）の制御デバイス（１２）は、逆方向光信号からサービス情報を抽出するのにも適している、請求項９から１４のいずれか一項に記載の光通信回線（１）。
16. ・光信号を増幅するための光増幅器（３４）と、
    ・前記光増幅器（３４）に結合された光磁気減衰器（３１）と、
    ・光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整するための制御デバイス（３２）とを備える光増幅ユニット（３０）であって、
    制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする光増幅ユニット（３０）。
17. −光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、
    −光送信ファイバ（４０）に沿ってサービス情報を送信するための第１の制御ユニット（１０）と、
    −前記光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信回線（１）であって、前記光増幅ユニット（３０）は、
    ・光信号を増幅するための光増幅器（３４）と、
    ・前記光増幅器（３４）に結合された光磁気減衰器（３１）と、
    ・光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整するための制御デバイス（３２）とを備え、
    光増幅ユニット（３０）中で、制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする光通信回線（１）。
18. −光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、
    −光送信ファイバ（４０）に沿ってサービス情報を送信するための第１の制御ユニット（１０）と、
    −前記光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信回線（１）であって、
    第１の制御ユニット（１０）は、光磁気減衰器（１１）と、光磁気減衰器（１１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイス（１２）とを備えることを特徴とする光通信回線（１）。
19. ・光磁気減衰器（１１、２１）と、
    ・光磁気減衰器（１１、２１）の光透過率を調整するための制御デバイス（１２、２２）とを備える制御ユニット（１０、２０）であって、
    制御デバイス（１２、２２）は、光磁気減衰器（１１、２１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする制御ユニット（１０、２０）。
20. −光信号を提供するための第１の端末局（５０）と、
    −前記第１の端末局（５０）に結合された、サービス情報を送信するための第１の制御ユニット（１０）と、
    −前記光信号を受信するための第２の端末局（６０）と、
    −前記第２の端末局（６０）に結合された、サービス情報を受信するための第２の制御ユニット（２０）と、
    −第１の制御ユニット（１０）から第２の制御ユニット（２０）に光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、
    −前記光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信システムであって、
    第１の制御ユニット（１０）は、光磁気減衰器（１１）と、光磁気減衰器（１１）の光透過率を調整して第１の端末局（５０）から提供される光信号にサービス情報を重畳するための制御デバイス（１２）とを備えることを特徴とする光通信システム。
21. −光信号を提供するための第１の端末局（５０）と、
    −前記第１の端末局（５０）に結合された、サービス情報を送信するための第１の制御ユニット（１０）と、
    −前記光信号を受信するための第２の端末局（６０）と、
    −前記第２の端末局（６０）に結合された、サービス情報を受信するための第２の制御ユニット（２０）と、
    −第１の制御ユニット（１０）から第２の制御ユニット（２０）に光信号を送信するための光送信ファイバ（４０）と、
    −前記光送信ファイバ（４０）に沿って挿入された、光信号を増幅するための光増幅ユニット（３０）とを備える光通信システムであって、前記光増幅ユニット（３０）は、
    ・光信号を増幅するための光増幅器（３４）と、
    ・前記光増幅器（３４）に結合された光磁気減衰器（３１）と、
    ・光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整するための制御デバイス（３２）とを備え、
    光増幅ユニット（３０）中で、制御デバイス（３２）は、光磁気減衰器（３１）の光透過率を調整して光信号にサービス情報を重畳するのに適していることを特徴とする光通信システム。