JP2675615B2

JP2675615B2 - 光シャットダウン方式

Info

Publication number: JP2675615B2
Application number: JP1104036A
Authority: JP
Inventors: 浩一佐野; 慎一青柳; 和男萩本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH02281831A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、1xN光スターカプラを用いたスター・バス
形式の光ファイバ伝送系に適用される光シャットダウン
方式に関するものである。

（従来の技術）第２図は、1xN光スターカプラを用いたスター・バス
形式の光ファイバ伝送系の基本構成を示す図である。第
２図において、１は電話局TEXに配置された光送受信
器、２はき線点FDPに配置された1xN光スターカプラ、３
−１〜３−Ｎは各加入者SUBに配置された光送受信器で
ある。

1xN光スターカプラ２は、電話局TEX側のポート数が
１、加入者SUB側のポート数がＮであり、電話局TEXの光
送受信器１とは１本の光ファイバ４により接続され、Ｎ
個の各ポートは各加入者SUBの光送受信器３−１〜３−
ＮとＮ本の光ファイバ５−１〜５−Ｎによりそれぞれ接
続されている。また、送受信される信号光の波長はλ_０
である。

このような構成において、電話局TEXの光送受信器１
から送出された信号光は、光ファイバ４を伝搬された
後、光スターカプラ２に入射され、Ｎ分岐される。これ
らＮ分岐された各信号光は、光ファイバ５−１〜５−Ｎ
をそれぞれ伝搬されて、加入者SUB側の各光送受信器３
−１〜３−Ｎにて受信される。

一方、加入者SUBの光送受信器３−１〜３−Ｎから送
出された信号光は、上記とは逆の経路を伝送される。即
ち、各光ファイバ５−１〜５−Ｎを伝搬された後、光ス
ターカップラ２に入射され、合流される。合流された信
号光は、光ファイバ４を伝搬されて、電話局TEXの光送
受信器１にて受信される。なお、このとき、合流される
各信号光は、光ファイバ４を伝搬中に互いに衝突しない
ように、例えば、時分割多元接続（TDMA）方式が適用さ
れる。

このように、光スターカプラを用いたスター・バス形
式の光ファイバ伝送系は、同一信号光を複数の加入者SU
Bに同時に分配できるため、CATVのような放送型の光通
信網に適している。

しかし、この構成において避けられない問題は、契約違反の加入者SUBを如何に網から切り離すか、 TDMA制御が不能となった異常加入者を如何に切り離す
か、ということである。

次に、これらの問題について説明する。

まず、の問題について、例えば、CATVを例に考察し
てみる。CATVにおいては、各加入者SUBに同一の映像が
流れるわけであるが、この中にはペイパービュウ（PP
V）と呼ばれる有料サービスがある。このサービスは、
加入者のみが受けられるようになっている。

具体的には、加入者に設置される端末アダプタには、
いわゆる暗号解読回路が装備されており、契約した加入
者の暗号解読回路のみが、電話局TEXからの制御により
作動し、PPVサービスを受けられるようになっている。
しかし、未契約の加入者が、端末アダプタになんらかの
細工を施して、未契約のままで暗号解読回路を作動させ
ることも考えられる。従って、この場合には、この加入
者に対するサービスを打ち切る必要がある。

次に、の問題について説明する。TDMAは、上記した
ように、一つのチャネル（例えば、光ファイバ４）を複
数信号光間で、衝突を避けて共用する一つの方法であ
る。

具体的には、各信号源あるいは各加入者には、ある一
定の時間を割り当てて、その決められた時間のみ信号光
をチャネルに送出する。この動作は、各信号光間で周期
的に行なわれる。この場合には、一つの信号源に異常が
発生し、その信号の送出タイミングにずれが生じると、
他の信号源による通信も途絶えてしまう。従って、この
場合には、異常が発生した加入者に対してのみサービス
を停止し、切り離す必要がある。

これらの問題の良好な解決策は、第２図の構成におい
て、信号光のオン／オフを行なう光スイッチを、加入者
SUB側の光ファイバ５−１〜５−Ｎの各々に挿入する、
いわゆる光シャットダウン方式を採用することである。

従来、この光シャットダウン方式に適用可能な光スイ
ッチとしては、光電気変換器＋電子スイッチ＋電気光変
換器、機械式光スイッチ、電気光学式光スイッチ、半導
体光スイッチ等があった。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記各光スイッチでは、給電回路を伝
送路途中に配置する必要があり、しかも、伝送路を構成
する光ファイバとの結合損失が大きいという欠点があ
る。さらに、偏波依存性を有するため偏波保持用の特殊
な回路が必要となり部品点数の増加を招き、かつ、小型
化が困難であり、高密度実装及び低コスト化が必須の条
件となる光加入者系には、不向きであるという問題点が
あつた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、高密度実装を実現し得る小型にして簡易な
構成にて信号光のオン／オフを行なえ、しかも、光ファ
イバ伝送系のシステムコストの低減をも図れる光シャッ
トダウン方式を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、一方のポート
数が１、他方のポート数がＮ（Ｎ＝2,3,…）である光ス
ターカプラを用いたスター・バス形式の光ファイバ伝送
系の光シャットダウン方式において、前記他方のポート
側の各伝送系に、入射される励起光強度に応じて利得が
変化する希土類元素添加光ファイバ増幅器をそれぞれ挿
入し、各希土類元素添加光ファイバ増幅器に対する励起
光強度を個別に制御するようになした。

（作用）本発明によれば、光ファイバ伝送路を伝搬され、この
光ファイバを伝搬するに伴い、一定の減衰作用を受けた
信号光は、光スターカプラの一方側の１個のポートに入
射され、ここでＮ分岐される。ここで、信号光は光分岐
損失を受ける。次に、これらＮ分岐された各信号光は、
他方側のＮ個の各ポートより出射され、希土類元素添加
光ファイバ増幅器に入射される。

このとき、励起光が所定の強度をもって希土類元素添
加光ファイバ増幅器に入射されていると、励起光は希土
類元素添加光ファイバ増幅器を伝搬中に光ファイバに添
加されている希土類元素を励起する。これに伴い、信号
光は所定の利得をもって増幅されて、低下した強度が回
復される。

このように、増幅作用を受けた各信号光は、希土類元
素添加光ファイバ増幅器を出射後、次段のＮ本の光ファ
イバ伝送路をそれぞれ伝搬される。

一方、Ｎ本の光ファイバ伝送路を伝搬されてきた信号
光は、上記とは逆の経路を伝送され、光スターカプラに
て合流された後、１本の光ファイバ伝送路を伝搬され
る。

ここで、例えば、Ｎ本の光ファイバ伝送路の伝送先の
加入者になんらかの異常が発生し、この異常加入者に対
する通信を停止し、システムから切り離なさなければな
らない事態が発生した場合には、例えば、励起光の希土
類元素添加光ファイバ増幅器への入射が停止される。こ
れにより、光スターカプラにより分岐された異常加入者
に対する信号光は、光ファイバに吸収されて減衰し、加
入者には到達しない。

（実施例）第１図は、本発明に係る光シャットダウン方式を採用
した光ファイバ伝送系の第１の実施例を示す構成図であ
って、基本構成を示す第２図と同一構成部分は同一符号
をもって表す。即ち、TEXは電話局、FDPはき線点、SUB
は加入者、１は電話局TEXに配置された光送受信器、２
はき線点FDPに配置された1xN光スターカプラ、３−１〜
３−Ｎは各加入者SUBに配置された光送受信器、４は光
スターカプラ２の電話局TEX側の１個のポートと電話局T
EXの光送受信器１間を接続した光ファイバ、５−１〜５
−Ｎは、き線点FDP（光スターカプラ２の加入者SUB側の
Ｎ個の各ポート）と各加入者SUBの光送受信器３−１〜
３−Ｎとを接続した光ファイバである。また、送受信さ
れる信号光の波長λ_０は、1.53〜1.56μｍである。

６−１〜６−Ｎは電話局TEXに配置された励起光源
で、例えば、発振波長1.48μｍ（λ_１）の半導体レーザ
からなり、無変調光（直流光）である励起光を所定の強
度で出射する。

７−１〜７−Ｎは励起光用光ファイバで、各励起光源
６−１〜６−Ｎから出射された励起光が伝搬される。

８−１〜８−Ｎは光合波器で、光スターカプラ２の加
入者SUB側のＮ個の各ポートにそれぞれ接続され、光ス
ターカプラ２にてＮ分岐された各信号光と各励起光源６
−１〜６−Ｎによる励起光とを合波する。

９−１〜９−Ｎは希土類元素添加光ファイバ増幅器
（以下、光ファイバ増幅器という）で、光ファイバに希
土類元素、例えばエルビウム（以下、Erと表記する）を
所定の濃度で添加して構成されている。これら、光ファ
イバ増幅器９−１〜９−Ｎは、各光合波器８−１〜８−
Ｎの合波光出射側に接続されており、励起光が所定の強
度で入射されていると信号光を所定の利得（〜25dB）を
もって増幅し、その長さは、数ｍ〜数十ｍに設定され
る。

なお、利得のある波長或は、即ち、光ファイバ増幅器
９−１〜９−Ｎがオン／オフ光スイッチとして働く波長
域は、添加した希土類元素がErの場合、信号光の波長λ
_０は1.53〜1.56μｍ（励起光の波長λ_１は、〜1.48μ
ｍ）に制限される（文献:K.Hagimoto.et.al.“A 212 km
NON−REPEATED TRANSMISSION EXPERIMENT AT 1.8Gb/s
USING LD PUMPED Er³⁺−DOPED FIBER AMPLIFIERS IN AN
INDIRECT−DETECTION REPEATER SYSTEM",OFC′89,Post
Deadline Paper.PD15−１参照）。

10−１〜10−Ｎは励起光除去用フィルタで、光ファイ
バ増幅器９−１〜９−Ｎの加入者SUB側の入出射端側に
接続されており、信号光は透過させ、励起光は遮断す
る。

次に、上記構成による動作を説明する。なお、ここで
は電話局TEXから加入者SUBへの信号先の通信動作につい
てのみ説明する。

電話局TEXの光送受信器１から送出された信号光は、
光ファイバ４を伝搬される。このとき信号光は、光ファ
イバ４を伝搬するに伴い、一定の減衰作用を受けて光ス
ターカプラ２に入射され、ここでＮ分岐される。ここで
信号光は、光分岐損失を受ける。次に、これらＮ分岐さ
れた各信号光は、光合波器８−１〜８−Ｎに入射され
る。

このとき、電話局TEXに配置された励起光源６−１〜
６−Ｎにより励起光が所定の強度をもって出射されてい
ると、励起光は各光ファイバ７−１〜７−Ｎを伝搬後、
光合波器８−１〜８−Ｎに入射される。これにより、光
合波器８−１〜８−Ｎにおいて、信号光と励起光が合波
され、各合波光は光ファイバ増幅器９−１〜９−Ｎにそ
れぞれ入射される。光ファイバ増幅器９−１〜９−Ｎに
入射された合波光のうち、励起光によりErが励起され、
これに伴い信号光は所定の利得をもって増幅されて、光
ファイバ４を伝搬中に低下した強度並びに光スターカプ
ラ２による光分岐損失が補償される。

このように、増幅作用を受けた各信号光と励起光は、
次にフィルタ10−１〜10−Ｎに入射され、信号光はその
まま透過し、励起光は遮断される。これにより、信号光
のみが各光ファイバ５−１〜５−Ｎをそれぞれ伝搬され
て、加入者SUB側の各光送受信器３−１〜３−Ｎにて受
信される。

一方、加入者SUBの光送受信器３−１〜３−Ｎから送
出された信号光は、上記とは逆の経路を伝送される。な
お、このとき、合流される各信号光は、光ファイバ４を
伝搬中に互いに衝突しないように、例えば、TDMA（時分
割多元接続）方式が適用される。

ここで、例えば光送受信器３−１を備えた加入者SUB
になんらかの異常が発生し、この異常加入者に対する通
信を停止し、システムから切り離なさなければならない
事態が発生した場合には、励起光源６−１による励起光
の出射が停止される。これにより、光スターカプラ２に
より分岐された光送受信器３−１に対する信号光に励起
光が合波されず、信号光は光ファイバ増幅器９−１に吸
収されて減衰し、加入者SUBには到達しない。

このように、光ファイバ増幅器９−１〜９−Ｎに対す
る励起光の入射状態、即ち、励起光をオン／オフするこ
とにより、光ファイバ増幅器９−１〜９−Ｎがオン／オ
フ光スイッチとして作用し、通信用信号光のオン／オフ
が行なわれる。

以上のように、本第１の実施例によれば、1xN光スタ
ーカプラ２を用いた光ファイバ伝送系において、光スタ
ーカプラ２のＮ個のポート側に励起光の入射状態に応じ
て、信号光のオン／オフを行なうEr添加光ファイバ増幅
器９−１〜９−Ｎを接続したので、光ファイバ伝送路の
光損失による強度の低下並びに光スターカプラ２による
光分岐損失（10LOG（Ｎ））を補償することができ、ま
た、雑音特性が良いため、良好な光通信を実現できる。
さらに、Er添加光ファイバ増幅器９−１〜９−Ｎは、伝
送路用光ファイバと同様の構造パラメータに設定できる
ため、伝送路用光ファイバとの結合損失を小さくするこ
とができる。さらにまた、偏波依存がないため偏波保持
用の特殊な光回路が不要であり、しかも、短い光ファイ
バ長で使用できるため、簡易な構成にて信号光のオン／
オフを行ない得る光ファイバ伝送系を実現できる。

なお、本第１の実施例では、光ファイバに添加する希
土類元素としてEr（エルビウム）を例にとり説明した
が、これに限定されるものではなく、他の希土類元素を
添加した光ファイバ増幅器を用いても、上記したと同様
の効果を得られることはいうまでもない。この場合、添
加する希土類元素に応じて、励起光の波長は適宜選択さ
れる。

また、信号光と励起光を合波する合波手段としては、
光光波器８−１〜８−Ｎに代えて、光カプラを用いても
勿論良い。

第３図は、本発明に係る光シャットダウン方式を採用
した光ファイバ伝送系の第２の実施例を示す構成図であ
る。本第２の実施例と前記第１の実施例の異なる点は、
第１の実施例では、信号光を光ファイバ４を伝搬させ、
光スターカプラ２にてＮ分岐させた後に、光ファイバ７
−１〜７−Ｎを伝搬させた励起光と、き線点FDPに配置
した光合波器８−１〜８−Ｎにて合波し、光ファイバ増
幅器９−１〜９−Ｎに供給するように構成したのに対し
て、以下のように構成したことにある。

即ち、本第２の実施例においては、光波長分割多重方
式を採用し、励起光6a−１〜6a−Ｎは１・48μｍ帯のそ
れぞれ異なる発振波長（λ_１≠λ_２≠，…，≠λ_Ｎ）で
励起光を出射するように構成されるとともに、光合波器
8aを電話局TEXに配置することにより、これら励起光と
光送受信器１による信号光を光合波器8aにて合波した後
に、この合波光を光ファイバ４を伝搬させ、さらに、光
スターカプラ２のＮ個のポートと各光ファイバ増幅器９
−１〜９−Ｎの光スターカプラ２側の入出射端面との間
に、不要の励起光を遮断する不要励起光除去用フィルタ
11−１〜11−Ｎ（例えば、フィルタ11−１は波長λ_１の
励起光を透過させ、他の波長の励起光は遮断）を挿入し
た構成にしている。

このような構成にすることにより、前記第１の実施例
の効果に加えて、電話局TEXと光スターカプラ２間を結
ぶ光ファイバを１本に集約することができ、光ファイバ
伝送系のコストの低減を図ることができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、一方のポート
数が１、他方のポート数がＮ（Ｎ＝2,3,…）である光ス
ターカプラのＮ個のポート側の各伝送系に、入射される
励起光強度に応じて利得が変化する希土類元素添加光フ
ァイバ増幅器をそれぞれ挿入し、各希土類元素添加光フ
ァイバ増幅器に対する励起光強度を個別に制御するよう
になしたので、光ファイバ伝送路の光損失による強度の
低下並びに光スターカプラによる光分岐損失を補償する
ことができ、また、雑音特性が良いため、良好な光通信
を実現できる。

さらに、希土類元素添加光ファイバ増幅器は、伝送路
用光ファイバと同様の構造パラメータに設定できるた
め、伝送路用光ファイバとの結合損失を小さくすること
ができる。さらにまた、偏波依存がないため偏波保持用
の特殊な光回路が不要であり、しかも、短い光ファイバ
長で使用できるため、小型にして簡易な構成にて信号光
のオン／オフを行なえ、しかもコストの低減をも図れる
光シャットダウン方式を提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光シャットダウン方式を採用した
光ファイバ伝送系の第１の実施例を示す構成図、第２図
は1xN光スターカプラを用いたスター・バス形式の光フ
ァイバ伝送系の基本構成を示す図、第３図は本発明に係
る光シャットダウン方式を採用した光ファイバ伝送系の
第２の実施例を示す構成図である。図中、１……電話局TEX側光送受信器、２……光スター
カプラ、３−１〜３−Ｎ……加入者SUB側光送受信器、
4,5−１〜５−Ｎ……伝送路用光ファイバ、６−１〜６
−N,6a−１〜6a−Ｎ……励起光源、７−１〜７−Ｎ……
励起光用光ファイバ、８−１〜８−N,8a……光合波器、
９−１〜９−Ｎ……Er（希土類元素）添加光ファイバ増
幅器、10−１〜10−Ｎ……励起光除去用フィルタ、11−
１〜11−Ｎ……不要励起光用フィルタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一方のポート数が１、他方のポート数がＮ
（Ｎ＝2,3,…）である光スターカプラを用いたスター・
バス形式の光ファイバ伝送系の光シャットダウン方式に
おいて、前記他方のポート側の各伝送系に、入射される励起光強
度に応じて利得が変化する希土類元素添加光ファイバ増
幅器をそれぞれ挿入し、各希土類元素添加光ファイバ増幅器に対する励起光強度
を個別に制御するようになしたことを特徴とする光シャットダウン方式。