JP2006025011A - 光伝送装置並びに光伝送システムの制御方法及び波長制御機能付きの光中継ノード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ある波長の光を送信する光源11と、この光源11から送信された光の分散を補償する通過特性可変型の分散補償器2と、この分散補償器2を通過した光の強度変化量が最小となるよう、分散補償器2の通過特性を制御する制御手段4,15〜17とをそなえるように構成する。
【選択図】 図1
Description
この中で、特に、VIPAやエタロンフィルタはシンプルでコンパクトな構成で分散補償を行なえ、かつ、分散補償量も可変にすることが可能なことから非常に有望な分散補償デバイスであるが、その一方で、共振を利用する構造であるため、分散補償が可能な通過帯域が周期的になるとともに各波長における通過帯域幅が制限される(狭帯域になる)という特質がある。例えば、VIPAの通過帯域特性の一例を模式的に示すと図21に示すようになるが、この図21の上段に示すように、50,100あるいは200GHz(ギガヘルツ)といった極めて狭い間隔で周期的に通過帯域特性(以下、単に「通過特性」ともいう)のピーク(中心波長)が現れる。なお、図21の下段は、波長に対する群遅延特性を示しており、前記ピークからずれるに従い群遅延が0からずれる様子を示している。
ここで、特許文献1の技術は、チューナブルレーザを予備用として用いる場合に、そのチューナブルレーザにより出力されうる複数波長のいずれをも安定化することが可能で、引込範囲も広くすることが可能なマルチ波長安定化装置を提供するものである。そのため、特許文献1のマルチ波長安定化装置は、入射光をWDM方式におけるチャンネルの波長間隔の2倍に相当する周期で干渉させるとともにその干渉光を半周期ずらして2つのポートから出力する干渉計と、前記各ポートからの出力光強度をそれぞれ検出する第1及び第2の検出手段と、所定波長に固定されるチャンネルが偶数か奇数かを判断するとともに、その判断結果と上記各検出手段の出力とに基づいてレーザ光源の出力波長が所定波長になるように制御する制御手段とをそなえて構成される。
さらに、WDM伝送システムにおいても、光源側と分散補償器側の両方で安定化させるのは前述のように非効率であるし、システム中に多数の分散補償器を用いる場合には、より高精度な波長安定性が求められることになる。また、WDMの長距離伝送システムにおいて、当該システムを構成する複数の光中継ノードに周期的波長分散補償器を用いる場合には、全ノードの分散補償器の波長安定化と送信光源の波長安定化とをすべてについて個々に行なう必要があるが、これは、システム全体として高コストになるため好ましくない。
ここで、該制御手段は、該光源の送信光に波長偏差を与える波長偏差印加部と、該分散補償器を通過した光の強度をモニタするモニタ部と、該波長偏差印加部が与える上記波長偏差の変化量と該モニタ部でモニタした光の強度変化量との比及びその符号を検出する検出部と、該検出部で検出された比及び符号に基づいて該強度変化量が最小となるように該分散補償器の通過特性を制御する分散補償器通過特性制御部とをそなえて構成することができる(請求項3)。
さらに、本発明の光伝送システムの制御方法(請求項6)は、ある波長の光を送信する光源と、該光源からの光を伝送する光伝送路と、該光伝送路に介装されて伝送光の分散を補償する通過特性可変型の分散補償器を具備する複数の光中継ノードとを有する光伝送システムにおいて、該光源の波長をシフトさせて、その波長シフト情報を各光中継ノードに転送し、上記各光中継ノードでは、自ノードの該分散補償器を通過した光と上記転送されてきた波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御することを特徴としている。
図1は本発明の第1実施形態としての分散補償システム(光伝送装置)の構成を示すブロック図で、この図1に示す分散補償システムは、光送信機1として、半導体レーザダイオード(LD)等の発光素子111を有し、ある波長の光を出力する光送信部として機能する光源(LD)ユニット11,LD電流制御回路12,LD温度制御回路13,外部変調器14,変調部(繰り返し信号発生部)15,位相比較部16及び制御部17等をそなえるとともに、周期的分散補償器2,分散補償量設定部3,受光部4及び光カプラ5をそなえて構成されている。なお、上記の位相比較部16及び制御部17は、光送信機1内に配備してもよいし、光送信機1外(例えば、分散補償器2が設けられた光中継ノード内等)に配備してもよい。
図4に示すように、VIPA型の分散補償器2は、例えば、光源11の出力光(コリメート光)を直線状に集光するライン焦点レンズ21と、膜厚tの薄板の両面に反射膜をコーティングし、ライン焦点レンズ21とは反対側の面の反射膜の反射率を100%よりやや小さな値とし、入射光の波長に応じた出射角の出力光を生ずる角分散素子(VIPA板)22と、VIPA板22の出力光を点状に集光する焦点レンズ23と、光入射側に3次元の曲面形状を有する3次元反射ミラー24とをそなえて構成され、図5に模式的に示すように、VIPA板22への入射光の入射角αを変更可能とすることにより、その周期的な通過特性(透過率のピーク)の中心波長を可変とすることができ、また、3次元反射ミラー24を平行移動(図4の紙面の垂直方向に移動)させて焦点レンズ23からの光の集光位置のミラー曲面を変化させることにより、3次元ミラーに入射する光の波長帯域において反射光の光路長の変化量を変化させることにより、分散補償量を可変とすることができるようになっている。
そこで、本実施形態では、反射膜R2の反射率をあえて1よりも小さく(略1)して一部の光が漏れるようにしておく。これにより、膜厚tに応じて内部での多重反射の過程で漏れる光の波長と漏れない光の波長が生じるため、図2(b)に示すような波長に対して周期的な通過特性を有する周期的分散補償器2を実現することができる。
そこで、本実施形態では、分散補償器2の出力光の一部を光カプラ5により分岐して受光(モニタ)する受光部(モニタ部)4および変調部15により光源11の出力光に変調を与えている信号の位相と受光部4によるモニタ光の位相とを比較する位相比較部16を設けて、分散補償器2の出力光が光源の出力光と同相及び逆相の強度変調光のいずれになっているかを検出できるようにしている。ただし、位相比較部16での分散補償器2の出力光との位相比較対象は、分散補償器2を通過する以前の光源11の出力光でもよい。つまり、位相比較部16は、変調部15が与える上記波長偏差の変化量と受光部4でモニタした光の強度変化量との比及びその符号(同相/逆相)を検出する検出部としての機能を果たしている。
上述のごとく構成された本実施形態の分散補償システムでは、変調部15により光源11の出力光に微小な変調(波長偏差)を加えておき、その出力光の分散補償器2の通過前後の位相を比較することにより光源11の出力波長が分散補償器2の通過特性の中心波長からどれ位ずれているかを位相比較部16にて検出し、そのずれがなくなるように制御部17によって分散補償器2の通過特性が適応制御されて安定化される。
(A1)変形例の説明
図11は上述した分散補償システムの変形例を示すブロック図で、この図11に示す分散補償システムは、図1により上述したシステムに比して、制御部17が、位相比較部16による位相比較結果に基づいて、分散補償器2ではなく、光源11の出力波長を制御するように構成されている点が異なる。
したがって、この場合も、光源11及び分散補償器2の双方についてそれぞれ独立に波長安定化を行なう必要がなく、分散補償器2の通過特性の安定化のみで、光源11の出力波長と分散補償器2の通過特性とを高安定に一致させることができるので、良好な分散補償特性を得ることができる。そして、WDM伝送システムに本分散補償システムを適用する場合には、分散補償器2の通過特性をITUグリッド波長に合わせて設定・安定化しておけば、光源11の出力波長をITUグリッド波長に安定化することが可能となる。
図12は本発明の第2実施形態に係るWDM伝送システムの構成を示すブロック図で、この図12に示すWDM伝送システムは、異なる波長の光をそれぞれ送信する複数の光送信機1及びこれらの光送信機1の各出力光を波長多重してWDM光として光伝送路へ出力するWDMカプラ5′をそなえた送信側端局ノード10と、光伝送路からのWDM光を波長毎に分波するWDMカプラ6及びこのWDMカプラ6で分波された各波長の信号光を受信する複数の光受信機7をそなえた受信側端局ノード30と、これらの端局ノード10,30間でWDM光を光のまま伝送すべき距離(3Rスパンと呼ばれる)に応じた台数だけ上記伝送路に介装される光中継ノード(OADMノード)20−1〜20〜N(Nは1以上の整数)とをそなえて構成されている。
ここで、波長可変フィルタ9は、分散補償器2の出力光(WDM光)から基準波長の光のみをモニタ光として透過させるもので、当該モニタ光は受光部4を通じて除算回路16に入力されるようになっている。また、OSC受信部(波長シフト情報受信手段)19bは、OSCにより通知されてくる前記波長オフセット情報を受信して除算回路16に入力するものである。
次に、基準波長以外の波長の光を送信する光送信機(非基準波長光送信機)1(以下、説明の便宜上、符号1′を付す)は、例えば図16に示すように、既述のものと同一若しくは同様の光源11(発光素子111),LD電流制御回路12,LD温度制御回路13,外部変調器14をそなえるほか、既述の位相比較部16と同等の機能を有する除算回路16a,既述の制御部17と同等の機能を有する制御部17a及びOSC受信部19dをそなえて構成されるとともに、LD電流温度制御回路13及び除算回路16aに前記波長オフセット量Δλmが設定可能なように構成されている。
以上のような構成により、本実施形態のWDM伝送システムでは、基準波長光送信機1の光源11の波長をあえてシフト(オフセット)させて、その情報をOSC経由で各光中継ノード20−iに転送し、各光中継ノード20−iにおいては、周期的分散補償器2を通過したあとの基準波長の光パワーをモニタして、波長オフセット量と強度変化量の比と大きさを計算し、周期的分散補償器2の基準波長に対する中心波長設定を計算した比が小さくなるように調整することにより、周期的分散補償器2の基準波長についての中心波長を基準波長光送信機1の送信波長の中心に設定することが可能となる。また、基準波長についての上記調整後に、他の非基準波長光送信機1′の各光源11の送信波長を分散補償器2の通過特性の中心波長にそれぞれ合わせるように設定することが可能となる。
まず、WDM伝送システムにおいて各光中継ノード20−iの分散補償器2の中心波長を基準波長光送信機1の出力波長(基準波長)に合わせる動作(図18参照)について説明する。なお、以下において、変数kは、図12中に示すように、波長調整対象の(周期的分散補償器2を有する)ノード20−iが下流側へ移行する毎に1ずつインクリメントされる設定カウンタ値を表し、初期値は0である。
そして、k=0で、かつ、初期状態m=0であれば、光中継ノード20−1は、モニタした基準波長の強度をI0,0として記録する(つまり、最初のノードのパワーの初期値を記録する)(ステップS2−3)。なお、k=0で、かつ、m≠0(つまり、波長オフセットが1回以上与えられている状態)であれば、受光部4でモニタした基準波長の強度をIm,0として記録する(波長シフトされた場合の最初のノードの値を記録する)(ステップS2−4)。
ΔI=Im,N−Σ(Im,L−Im-1,L)−Im-1,N …(1) ここでN=1
そして、OSCにより転送されてきた波長オフセット量Δλmを入手し(ステップS2−7)、初期状態でなければ(つまり、m≠0)、1回前からの波長オフセット量の変化量Δλm−Δλm-1を求め(ステップS2−8)、また、k=Nであれば除算回路16により、強度変化量と波長オフセット量の変化量の比Rm=ΔI/(Δλm−Δλm-1)を求める(ステップS2−9)。
次に、基準波長以外の波長(チャンネル)についての光送信機(非基準波長光送信機)1′の送信波長を上述のごとく基準波長に一致させた各分散補償器2の中心波長に一致させる動作(図19参照)について説明する。
ΔI=Im,N−Σ(Im,L−Im-1,L)−Im-1,N …(2)
そして、光中継ノード20−1は、OSC送信部19cによりOSC経由で上記変化量ΔIの情報を非基準波長光送信機1′に通知する(ステップS7−7)。
その結果、Rm>0(同相)であれば、制御部17aが、LD温度制御回路13によりLD温度を制御して、光源11の送信波長を短波長側にシフトさせ、逆に、Rm<0(逆相)であれば、光源11の送信波長を長波長側にシフトさせる(ステップS7−10)。これにより、非基準波長光送信機1′の光源11の送信波長を光中継ノード20−1の分散補償器2の通過特性の中心波長(ピーク)に一致させることが可能となる。
以上のように、本第2実施形態によれば、WDM伝送システム中に複数の周期的分散補償器2をもつシステムにおいて、光源11の波長をあえてシフトさせて、その情報を各光中継ノード20−kに転送し、各光中継ノード20−kにおいては、そのノード20−k内の周期的分散補償器2を通過したあとのパワーをモニタし、波長シフト量と強度変化量の比と大きさを計算し、周期的分散補償器2の波長設定を、求めた強度変化量の比が小さくなるように調整することにより、光源11の送信波長の中心に、各光中継ノード20−kにおける分散補償器2の通過特性のピークを合わせることができる。
〔C〕付記
(付記1)
ある波長の光を出力する光送信部と、
前記光送信部を制御して出力光の波長に変化を与える波長偏差印加部と、
前記光送信部の出力光を入力し、入力光の波長に応じてその透過率が変化する透過波長特性を有する光デバイスと、
前記光デバイスからの出力光の強度をモニタするモニタ部と、
前記波長偏差印加部を制御し、前記光送信部の出力光波長の変化に応じた前記光デバイスの出力光の強度変化量が最小となるように、前記光デバイスの透過波長特性を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする、光伝送装置。
ある波長の光を出力する光送信部と、
前記光送信部を制御して出力光の波長に変化を与える波長偏差印加部と、
前記光送信部の出力光を入力し、入力光の波長に応じてその透過率が変化する透過波長特性を有する光デバイスと、
前記光デバイスからの出力光の強度をモニタするモニタ部と、
前記波長偏差印加部を制御し、前記光送信部の出力光波長の変化に応じた前記光デバイスの出力光の強度変化量が予め定められたしきい値以下となるように、前記光デバイスの透過波長特性を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする、光伝送装置。
ある波長の光を出力する光源と、
該光源から送信された光の波長分散を補償し、通過波長特性が制御可能な分散補償器と、
該分散補償器を通過する波長の変化に対する光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、光伝送装置。
該制御手段が、
該光源の送信光に波長偏差を与える波長偏差印加部と、
該分散補償器を通過した光の強度をモニタするモニタ部と、
該波長偏差印加部が与える上記波長偏差の変化量と該モニタ部でモニタした光の強度変化量との比及びその符号を検出する検出部と、
該検出部で検出された比及び符号に基づいて該強度変化量が最小となるように該分散補償器の通過特性を制御する分散補償器通過特性制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記3記載の光伝送装置。
該制御手段が、
該光源の送信光に波長偏差を与える波長偏差印加部と、
該分散補償器を通過した光の強度をモニタするモニタ部と、
該波長偏差印加部が与える上記波長偏差の変化量と該モニタ部でモニタした光の強度変化量との比及びその符号を検出する検出部と、
該検出部で検出された比及び符号に基づいて該強度変化量が予め定められたしきい値以下となるように該分散補償器の通過特性を制御する分散補償器通過特性制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記3記載の光伝送装置。
該分散補償器が、通過帯域が狭帯域で透過率のピークが所定間隔で繰り返し現れる周期的な通過特性を有する周期的分散補償器であることを特徴とする、付記3又は4に記載の光伝送装置。
(付記7)
該周期的分散補償器が、VIPA(Virtually Imaged Phased Array)型の分散補償器であることを特徴とする、付記6記載の光伝送装置。
該周期的分散補償器が、エタロンフィルタを用いたエタロン型の分散補償器であることを特徴とする、付記6記載の光伝送装置。
(付記9)
該エタロン型の分散補償器が、
光反射率が1よりも小さい光入射面と、該光入射面を透過する光を反射しその光反射率が1よりも小さい光反射面とを有するエタロンフィルタにより構成されたことを特徴とする、付記8記載の光伝送装置。
該エタロン型の分散補償器が、
反射率が1よりも小さいエタロンフィルタを複数重ねて構成されたことを特徴とする、付記8記載の光伝送装置。
(付記11)
該光源が、直接変調方式により送信波長の光を主信号で変調する直接変調型の光源であり、
該波長偏差印加部が該主信号とともに該波長偏差を該光源に対して与えるように構成されたことを特徴とする、付記4〜10のいずれか1項に記載の光伝送装置。
ある波長の光を送信する光源と、該光源からの光を伝送する光伝送路と、該光伝送路に介装されて伝送光の分散を補償する通過特性可変型の分散補償器を具備する複数の光中継ノードとを有する光伝送システムにおいて、
該光源の波長をシフトさせて、その波長シフト情報を各光中継ノードに転送し、
上記各光中継ノードでは、自ノードの該分散補償器を通過した光と上記転送されてきた波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御することを特徴とする、光伝送システムの制御方法。
異なる波長の光を送信する複数の光源と、前記各光源からの光を波長多重光として伝送する光伝送路と、通過帯域が狭帯域で透過率のピークが所定間隔で繰り返し現れる周期的な通過特性をもち当該通過特性が可変の周期的分散補償器を具備する複数の光中継ノードとを有する波長多重光伝送システムにおいて、
基準波長となるいずれかの上記光源の波長をシフトさせて、その波長シフト情報を各光中継ノードに転送し、
上記各光中継ノードにおいて、自ノードの該分散補償器の該基準波長についての出力光と上記転送されてきた該基準波長についての波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した該基準波長の光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御した後、
該分散補償器を通過した該基準波長以外の波長の光の強度変化量が最小となるよう、基準波長以外の該光源の送信波長を制御することを特徴とする、光伝送システムの制御方法。
異なる波長の光を送信する複数の光源と、前記各光源からの光を波長多重光として伝送する光伝送路と、該光伝送路に介装された複数の光中継ノードとを有する波長多重光伝送システムにおける該光中継ノードであって、
通過帯域が狭帯域で透過率のピークが所定間隔で繰り返し現れる周期的な通過特性をもち当該通過特性が可変の周期的分散補償器と、
基準波長となるいずれかの上記光源に与えられた波長シフト情報を受信する波長シフト情報受信手段と、
該周期的分散補償器を通過した該基準波長についての出力光と、該波長シフト情報受信部で受信した波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した該基準波長の光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、波長制御機能付きの光中継ノード。
1′ 非基準波長光送信機
2 分散補償器
3 分散補償量設定部
4 受光部(モニタ部)
5 光カプラ
5′,6 WDMカプラ
7 光受信機
8 光増幅器
9 波長可変フィルタ
10,30 端局ノード
20−1〜20−N 光中継ノード
11 光源ユニット(光送信部)
111 発光素子(LD)
12 LD電流制御回路
13 LD温度制御回路
14 外部変調器
15 変調部(繰り返し信号発生部;波長偏差印加部)
16,16a 位相比較部(除算回路)
17,17a 制御部(分散補償器通過特性制御部)
18 波長オフセット設定部
19a,19c 光監視チャネル(OSC)送信部
19b,19d 光監視チャネル(OSC)受信部
20a 光サーキュレータ
21 ライン焦点レンズ
22 波長分散素子(VIPA板)
23 焦点レンズ
24 3次元反射ミラー
25 ライン集光レンズ
26,26−1,26−2 エタロンフィルタ(反射型共振器)
Claims (8)
- ある波長の光を出力する光送信部と、
前記光送信部を制御して出力光の波長に変化を与える波長偏差印加部と、
前記光送信部の出力光を入力し、入力光の波長に応じてその透過率が変化する透過波長特性を有する光デバイスと、
前記光デバイスからの出力光の強度をモニタするモニタ部と、
前記波長偏差印加部を制御し、前記光送信部の出力光波長の変化に応じた前記光デバイスの出力光の強度変化量が最小となるように、前記光デバイスの透過波長特性を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする、光伝送装置。 - ある波長の光を出力する光源と、
該光源から送信された光の波長分散を補償し、通過波長特性が制御可能な分散補償器と、
該分散補償器を通過する波長の変化に対する光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、光伝送装置。 - 該制御手段が、
該光源の送信光に波長偏差を与える波長偏差印加部と、
該分散補償器を通過した光の強度をモニタするモニタ部と、
該波長偏差印加部が与える上記波長偏差の変化量と該モニタ部でモニタした光の強度変化量との比及びその符号を検出する検出部と、
該検出部で検出された比及び符号に基づいて該強度変化量が最小となるように該分散補償器の通過特性を制御する分散補償器通過特性制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項2記載の光伝送装置。 - 該分散補償器が、
光反射率が1よりも小さい光入射面と、該光入射面を透過する光を反射しその光反射率が1よりも小さい光反射面とを有するエタロンフィルタにより構成されたことを特徴とする、請求項2記載の光伝送装置。 - 該分散補償器が、
反射率が1よりも小さいエタロンフィルタを複数重ねて構成されたことを特徴とする、請求項2記載の光伝送装置。 - ある波長の光を送信する光源と、該光源からの光を伝送する光伝送路と、該光伝送路に介装されて伝送光の分散を補償する通過特性可変型の分散補償器を具備する複数の光中継ノードとを有する光伝送システムにおいて、
該光源の波長をシフトさせて、その波長シフト情報を各光中継ノードに転送し、
上記各光中継ノードでは、自ノードの該分散補償器を通過した光と上記転送されてきた波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御することを特徴とする、光伝送システムの制御方法。 - 異なる波長の光を送信する複数の光源と、前記各光源からの光を波長多重光として伝送する光伝送路と、通過帯域が狭帯域で透過率のピークが所定間隔で繰り返し現れる周期的な通過特性をもち当該通過特性が可変の周期的分散補償器を具備する複数の光中継ノードとを有する波長多重光伝送システムにおいて、
基準波長となるいずれかの上記光源の波長をシフトさせて、その波長シフト情報を各光中継ノードに転送し、
上記各光中継ノードにおいて、自ノードの該分散補償器の該基準波長についての出力光と上記転送されてきた該基準波長についての波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した該基準波長の光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御した後、
該分散補償器を通過した該基準波長以外の波長の光の強度変化量が最小となるよう、基準波長以外の該光源の送信波長を制御することを特徴とする、光伝送システムの制御方法。 - 異なる波長の光を送信する複数の光源と、前記各光源からの光を波長多重光として伝送する光伝送路と、該光伝送路に介装された複数の光中継ノードとを有する波長多重光伝送システムにおける該光中継ノードであって、
通過帯域が狭帯域で透過率のピークが所定間隔で繰り返し現れる周期的な通過特性をもち当該通過特性が可変の周期的分散補償器と、
基準波長となるいずれかの上記光源に与えられた波長シフト情報を受信する波長シフト情報受信手段と、
該周期的分散補償器を通過した該基準波長についての出力光と、該波長シフト情報受信部で受信した波長シフト情報とに基づいて、該分散補償器を通過した該基準波長の光の強度変化量が最小となるよう、該分散補償器の通過特性を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、波長制御機能付きの光中継ノード。
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