JP4032551B2

JP4032551B2 - WDM transmission system

Info

Publication number: JP4032551B2
Application number: JP06032699A
Authority: JP
Inventors: 晴雄中路; 素貴角井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2019-03-08
Also published as: JP2000261413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅器を有し、多波長信号光を伝送する波長多重伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高度情報化社会の到来による社会的ニーズから、光ファイバ伝送路網を利用した画像通信などの大容量高速通信や、国際通信などの長距離通信に関する研究開発が盛んに行われている。ここで、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、光ファイバ線路に多波長の信号光（波長の異なる複数の信号光）を伝送させることにより高速・大容量の光通信を行うものであって、近年のインターネット等による通信需要の急増などに対応するものとして開発と導入が進められている。
【０００３】
このような波長多重伝送システムにおいては、長距離にわたる多波長信号光の伝送の際に受ける伝送損失を補うため、Ｅｒ（エルビウム）添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier）などの光増幅器が用いられる。光増幅器とは、上記したＥｒやＰｒ、Ｎｄなどの希土類元素が添加された石英系の光導波路（例えばＥｒ添加光ファイバ、ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）に所定波長の励起光を供給し、この光導波路に入力した信号光を光増幅して、その光増幅された信号光を出力するものである。また、半導体光増幅器なども光増幅器として用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した光増幅器を備えた波長多重伝送システムにおいては、多波長信号光の信号光数が信号光の追加または除外等によって変動し切り替えられると、その切替時において追加または除外の後に光ファイバ線路上にある信号光に対して、信号光のチャネル相互間での影響（チャネル間干渉）により光増幅器での利得が過渡的に変動してしまうという問題を生じる。この信号光数切替は、その切替速度としてナノ秒（ｎｓ）オーダーが要求される場合があり、このようなとき特に上記した過渡的利得変動が問題となる。
【０００５】
図８に、自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）されたＥＤＦＡにおける過渡的利得変動の発生を模式的に示す。ＡＧＣ制御ＥＤＦＡにおいては定常状態では各信号光の利得は一定であるが、信号光数の切替時に上記した利得変動を生じる。図８（ａ）は、信号光の除外・分岐によって信号光数が減少した場合の残留信号光利得変動であり、信号光数減少時にその利得が定常利得Ｇ₀からΔＧ₊だけ一時的に増加している。また、図８（ｂ）は、信号光の追加・挿入によって信号光数が増加した場合の既存信号光利得変動であり、信号光数増加時にその利得が定常利得Ｇ₀からΔＧ_-だけ一時的に減少している。このような過渡的利得変動は、伝送システムにおける信号光の伝送特性劣化の原因となる。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、信号光数切替時に光増幅器で生じる過渡的利得変動を低減させる信号光数切替制御が行われる波長多重伝送システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、このような目的を達成するため鋭意研究を行った結果、多波長信号光への各信号光の追加・挿入または除外・分岐時において光増幅器で発生する過渡的利得変動が、従来そのような信号光数切替において考慮されていなかった信号光の波長に大きく依存することを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明による波長多重伝送システムは、光増幅器を備え、波長の異なる複数の信号光から所定の波長帯域に含まれる信号光を分岐して信号光数を減少させるときに、所定の波長帯域の除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から順に分岐して除外するように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
送信される多波長信号光から信号光を除外して伝送される信号光数が減少した場合、その減少時に光増幅器において過渡的利得増加を生じる。これに対して、短波長側の信号光から優先的に除外するように信号光数切替が制御される構成とすることによって、切替時の過渡的利得増加を低減して、伝送特性の劣化を抑制することができる。このような信号光数切替方法は、特に、その切替速度としてナノ秒（ｎｓ）オーダーが要求されるときに好適である。
【００１０】
ここで、光増幅器としては、例えばＥｒ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素添加光ファイバを用いた光増幅器や、半導体光増幅器などが挙げられる。また、所定の信号光波長帯域としては、例えば１．５５μｍ帯（パスバンド１５３０〜１５６５ｎｍ）、１．５８μｍ帯（パスバンド１５７０〜１６０５ｎｍ）、１．３μｍ帯（パスバンド１２７０〜１３３０ｎｍ）、などが設定される。
【００１１】
あるいは、光増幅器を備え、波長の異なる複数の信号光に所定の波長帯域に含まれる信号光を追加して信号光数を増加させるときに、所定の波長帯域の追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から順に挿入して追加するように構成されたことを特徴とする。
【００１２】
送信される多波長信号光に信号光を追加して伝送される信号光数が増加した場合には、減少時とは逆にその増加時に光増幅器において過渡的利得減少を生じる。これに対して、長波長側の信号光から優先的に追加するように信号光数切替を制御することによって、切替時の過渡的利得減少を低減して、伝送特性の劣化を抑制することができる。
【００１３】
また、光増幅器と、信号光を分岐除外または追加挿入させる信号光数変更手段とを備え、波長の異なる複数の信号光から所定の波長帯域に含まれる信号光を信号光数変更手段によって分岐除外して信号光数を減少させるときに、所定の波長帯域の除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から順に分岐して除外するように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
あるいは、光増幅器と、信号光を分岐除外または追加挿入させる信号光数変更手段とを備え、波長の異なる複数の信号光に所定の波長帯域に含まれる信号光を信号光数変更手段によって追加挿入して信号光数を増加させるときに、所定の波長帯域の追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から順に挿入して追加するように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
光合分波器などの信号光数変更手段を有する伝送システムにおいて、信号光数変更手段での信号光の分岐による除外（分岐除外）・挿入による追加（追加挿入）による信号光数減少・増加時にも、送信時の信号光除外・追加の場合と同様の制御方法を用いることによって過渡的利得変動を低減することができる。
【００１６】
なお、上記した条件を、信号光数切替後に伝送路上にあって過渡的利得変動を受ける信号光の側からみれば、信号光数減少時には、減少後に残留する信号光の波長が長波長側であることが好ましい。また、信号光数増加時には、増加前から既存である信号光の波長が長波長側であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による波長多重伝送システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】
図１は、本発明における波長多重伝送システムの一実施形態を示す構成図である。この波長多重伝送システムは、送信器１１と受信器１２との間が光ファイバ線路を用いた光伝送路によって接続されて構成されている。この光伝送路上には、伝送される多波長信号光がその際に受ける伝送損失を補うため、ｎ個（ｎは１以上の整数）の光増幅器であるＥＤＦＡ（Ｅｒ添加ファイバ増幅器）２₁〜２_nがカスケード接続されている。ここで、送信器１１側の伝送路端を送信点Ｐ₁、受信器１２側の伝送路端を受信点Ｐ₂とする。
【００１９】
なお、以下においては、多波長信号光のチャネル数を８チャネルとし、それぞれの波長をλ₁〜λ₈とする。これらの波長については、ｉ＞ｊのときにλ_i≧λ_jとして、λ₁からλ₈へ順次長波長となるものとする。ただし、信号光数切替制御方法を適用する場合の多波長信号光のチャネル数については、８チャネルに限定されるものではなく、様々なチャネル数からなる多波長信号光が伝送される伝送システムに適用が可能である。
【００２０】
図２は、図１に示した波長多重伝送システムに対して、光増幅器として用いられるＥＤＦＡ２の一例を示す構成図である。なお、図２では図１に示されている光増幅器の１段について示している。
【００２１】
このＥＤＦＡ２は、ＥＤＦ（Ｅｒ添加光ファイバ）２０、励起光源２１、ＷＤＭカプラ２２、及び２つの光アイソレータ２３、２４から構成されている。ＥＤＦ２０は、Ｅｒ元素が添加された石英系の光ファイバであり、所定波長の励起光が供給されているときに、所定の光増幅波長帯域に含まれる入力光を光増幅して出力する。
【００２２】
光アイソレータ２３、２４のそれぞれは、光を順方向へ通過させるが、逆方向へは通過させないものである。すなわち、光アイソレータ２３は、光コネクタ１１から到達した光をＥＤＦ２０へ通過させるが、逆方向へは光を通過させない。また、光アイソレータ２４は、ＥＤＦ２０から到達した光を光コネクタ１２へ通過させるが、逆方向へは光を通過させない。
【００２３】
ＥＤＦ２０への励起光は、励起光源２１によって供給される。励起光源２１はＷＤＭカプラ２２を介して光ファイバ線路に接続されている。ここで、ＷＤＭカプラ２２は、励起光源２１から出力されて到達した励起光をＥＤＦ２０へ向けて通過させるとともに、光アイソレータ２３から到達した信号光をＥＤＦ２０へ向けて通過させる。これによって、ＥＤＦＡ２は前方励起（順方向励起）の構成による光増幅器となっている。
【００２４】
このような光増幅器を備えた波長多重伝送システムにおいて、多波長信号光への信号光の追加または除外によって光増幅器で生じる過渡的な利得変動について、その発生条件等に関してシミュレーションによる検討を行った。その結果、以下に述べるように、発生する過渡的利得変動が信号光の波長に大きく依存していることがわかった。
【００２５】
図３は、図２に示した前方励起ＥＤＦＡの１段当たりでの過渡的利得変動の波長依存性について、そのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、ＥＤＦ２０を励起する励起光源２１は波長１．４８μｍの半導体レーザとした。
【００２６】
シミュレーションでは、送信器１１から入力される多波長信号光が、８ｃｈ（以下、ｃｈは多波長信号光のチャネル数、すなわち多波長信号光に含まれる信号光数を表す）から７ｃｈの信号光を除外して信号光数が１ｃｈに減少される場合について、その信号光数減少時に生じる過渡的利得変動を求めた。過渡的利得変動の大きさを評価するパラメータとしては、立ち上がりの微係数、すなわち、例えば図８（ａ）に信号光数減少時の利得変動について点線で示した立ち上がりの直線の傾きを用いた。
【００２７】
また、多波長信号光の各信号光については、チャネル当たり−１５ｄＢｍ／ｃｈの入力レベルでの信号光数減少を想定するために、２つの信号光、７ｃｈに相当する除外信号光と１ｃｈに相当する残留信号光と、を用い、それぞれの信号光入力レベルを−６．５５ｄＢｍ、−１５ｄＢｍとした。
【００２８】
上記した条件において、波長１５３４ｎｍ、１５４４ｎｍ、及び１５５４ｎｍの除外信号光に対して、残留信号光の波長を変化させて利得変動を求め、その波長依存性を調べた。図３のグラフでは、横軸は残留信号光の波長（ｎｍ）、縦軸は過渡的利得変動の速さに対応する立ち上がりの微係数（ｄＢ／μｓ）を示している。
【００２９】
信号光数の増加または減少時における光増幅器の過渡的利得変動は、信号光数切替に直接関与していない信号光、すなわち信号光数切替の前後において継続的に伝送路に存在する信号光に対して各チャネルの信号光の相互間での影響によって発生し、波長多重伝送システムにおいて多波長信号光の伝送特性を劣化させる原因となる。その変動の大きさは、図３に示された結果によれば、残留信号光の波長が信号光波長帯域の短波長側にあるときに、特にその利得変動、この場合は図８（ａ）に示すような利得増加、が大きくなっており、残留信号光の波長が長波長になるとともに、その利得増加が小さくなっている。また、残留信号光の波長を一定とした場合には、除外信号光の波長が長波長になるとともに、その利得増加が大きくなっている。この残留信号光の波長範囲において、立ち上がりの微係数は最大で約２倍の差を生じている。
【００３０】
すなわち、信号光の除外を行う場合には、除外信号光の波長を短波長とし、残留信号光の波長を長波長とすることによって、信号光数減少時の過渡的利得増加が低減される。また、ここでは信号光の除外について例示したが、信号光数切替に対する応答としては、信号光数増加時の過渡的利得減少についても同様の波長依存性を有する。したがって、信号光の追加を行う場合においても同様に、追加前から存在していた既存信号光の波長を長波長とし、追加される追加信号光の波長を既存信号光の波長よりも短波長とすることによって、信号光数増加時の過渡的利得減少が低減される。
【００３１】
なお、上記した過渡的利得変動の発生とその波長依存性は、図２に示した形態のＥＤＦＡ２に限った現象ではなく、他の形態による光増幅器においても同様である。したがって、波長多重伝送システムに用いられる光増幅器としては、図２に示した形態のＥＤＦＡ２に限られず、他の構成による光増幅器を用いている場合においても同様に、後述する信号光数切替制御方法を適用することによって、過渡的利得変動の抑制を実現することができる。例えば、ＥＤＦＡとして励起光源からの励起光をＥＤＦの後段側から入力する後方励起（逆方向励起）の構成のものを用いても良い。励起波長を０．９８μｍなど他の波長としても良い。また、光増幅器としては、ＥＤＦＡ以外の光増幅器を用いていても良い。例えばＥｒ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素添加光ファイバを用いた光増幅器や、半導体光増幅器などが挙げられる。
【００３２】
また、多波長信号光による波長多重伝送に用いられる信号光波長帯域としては、例えば１．５５μｍ帯（パスバンド１５３０〜１５６５ｎｍ）、１．５８μｍ帯（パスバンド１５７０〜１６０５ｎｍ）、１．３μｍ帯（パスバンド１２７０〜１３３０ｎｍ）、などが設定される。
【００３３】
以上に説明した事実に基づいて、本発明に係る波長多重伝送システムにおける信号光数切替制御方法について、その実施形態とともに説明する。
【００３４】
図４は、図１に示したような波長多重伝送システム、すなわち光増幅器を備える波長多重伝送システムに適用される、送信される信号光の追加または除外による信号光数切替に関する信号光数切替制御方法の一実施例を示す説明図である。
【００３５】
図４（ａ）及び（ｂ）は、いずれも送信点Ｐ₁における多波長信号光の波長（λ）分布と、それに対応する受信点Ｐ₂における増幅後の多波長信号光の波長分布を示す。（ａ）においては、送信器１１から波長λ₈である１ｃｈの信号光が送信されている。一方（ｂ）においては、（ａ）に示した多波長信号光に対して波長λ₁〜λ₇である７ｃｈの信号光が追加されて、波長λ₁〜λ₈である８ｃｈの信号光が送信されている。
【００３６】
多波長信号光に信号光波長帯域に含まれる信号光を追加して信号光数を増加させる場合には、追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から優先的に追加させるように信号光数切替を制御することによって、光増幅器の過渡的利得変動を低減することが可能となる。すなわち、過渡的利得変動（減少）の立ち下がりの微係数が小さくなるので、これによって過渡的利得変動の大きさ（絶対値）が低減される。この場合、このような過渡的応答を光増幅器に備えられた制御回路によって制御・抑制する場合に、制御回路に要求される反応速度が遅くなるために、過渡的利得変動の抑制がより容易化される。
【００３７】
図４においては、信号光追加前の既存信号光（（ａ）における波長λ₈の信号光）を、信号光波長帯域の長波長側とする。この状態において、（ｂ）に示すようにその短波長側に必要数の信号光を追加信号光として追加する。また、例えば追加される７ｃｈの信号光を１ｃｈずつ順次追加していく場合には、長波長側からλ₇、λ₆、・・・、λ₁の順番でより長波長のものから追加する。
【００３８】
また、逆に、多波長信号光が最初に（ｂ）に示す信号光数であって、信号光を除外して信号光数を減少させる場合には、短波長側からλ₁、λ₂、・・・、λ₇と順次除外していって、（ａ）に示すように長波長側の波長λ₈の信号光が残留信号光となるように信号光の除外を行う。以上のように信号光数切替を行うことによって、その過渡的利得変動が抑制される。なお、順次追加・除外する場合等においては、必要に応じて任意のチャネル数（１ｃｈまたは複数ｃｈ）によって、上記と同様の波長順にしたがって追加・除外を行う。
【００３９】
本実施例による効果について、より具体的に説明する。図１の伝送システムにおいてｎ＝５に設定して５段のＥＤＦＡ２₁〜２₅がカスケード接続されているものとする。各ＥＤＦＡ２₁〜２₅はいずれも図２に示したものと同様に１．４８μｍ前方励起として、１．５３μｍ帯の吸収条長積α_1.53Ｌ＝９６．７ｄＢのＥＤＦを有して構成されたものとし、その励起パワーを１ｃｈ入力時において１５ｍＷとする。これらのＥＤＦＡ２₁〜２₅はそれぞれ利得一定制御（ＡＧＣ制御）されている。なお、ＡＧＣ制御されている場合には、チャネル数が増加すると上記の励起パワーは変化する（他の実施例においても同様）。また、伝送される多波長信号光は、その信号光波長帯域を１．５５μｍ波長帯とし、各信号光の入力レベルは−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００４０】
まず、最初に波長１５６０ｎｍの１ｃｈの信号光（入力レベル−１５ｄＢｍ）が既存信号光として伝送されているとし、ここに、信号光波長帯域に含まれる７ｃｈの信号光（入力レベル−６．５５ｄＢｍ）を追加信号光として追加する。このとき、既存信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約−０．０６ｄＢ／μｓの立ち下がり微係数で過渡的利得変動（この場合は減少）が生じ、したがって、５段目のＥＤＦＡの後では約−０．３０ｄＢ／μｓ（−０．０６ｄＢ／μｓ×５段）の過渡的利得変動となる。
【００４１】
これに対して、上記において既存信号光の波長を１５３０ｎｍとした場合、既存信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約−０．１７ｄＢ／μｓの立ち下がり微係数で過渡的利得変動が生じ、したがって、５段目のＥＤＦＡの後では約−０．８５ｄＢ／μｓ（−０．１７ｄＢ／μｓ×５段）の過渡的利得変動となる。
【００４２】
ここで、各ＥＤＦＡに備えられている制御回路の応答速度が２μｓとすると、信号光の受信時における出力レベルの低下は、既存信号光が波長１５６０ｎｍの場合には−０．６ｄＢ（−０．３０ｄＢ／μｓ×２μｓ）、波長１５３０ｎｍの場合には−１．７ｄＢ（−０．８５ｄＢ／μｓ×２μｓ）となる。すなわち、既存信号光が短波長であるほど出力レベルの低下が激しく、受信時にエラーバーストを生じやすい。
【００４３】
以上により、信号光の追加による信号光数増加時には、既存信号光が長波長側にあることによって、その過渡的利得変動が低減されるとともに制御回路等による抑制が容易となることがわかる。追加が複数回行われる場合には、その追加毎にこの効果が生じるので、したがって、信号光の追加による信号光数増加時においては、信号光波長帯域内の追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から必要数だけ順次追加していくことによって、過渡的利得変動が最も抑制されることが結論される。また、信号光の除外による信号光数減少時においても、同様の効果により、信号光波長帯域内の除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から必要数だけ順次除外していくことによって過渡的利得変動が最も抑制される。
【００４４】
上記した実施形態は、光増幅器を備える波長多重伝送システムにおける、伝送路に送信される信号光の追加または除外による信号光数切替に関するものである。一方、波長多重伝送システムにおいては、信号光を挿入または分岐させて信号光を追加（追加挿入）または除外（分岐除外）する信号光数変更手段が伝送路に設けられ、この信号光数変更手段での信号光の追加挿入または分岐除外によって信号光数が切り替えられることがある。
【００４５】
図５は、本発明における波長多重伝送システムの他の実施形態を示す構成図であり、図１に示した伝送システムに対してｎ個のＥＤＦＡ２₁〜２_nの前段に、さらに信号光数変更手段である光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexer）３が接続されている。ここで、光ＡＤＭ３前の点を中間点Ｐ₃、光ＡＤＭ３及びＥＤＦＡ２₁の間の点を中間点Ｐ₄、ＥＤＦＡ２_n後の点を中間点Ｐ₅とする。
【００４６】
図６は、図５に示したような波長多重伝送システム、すなわち光増幅器及び信号光数変更手段を備える波長多重伝送システムに適用される、信号光数変更手段による信号光の分岐除外時の信号光数切替に関する信号光数切替制御方法の一実施例を示す説明図である。
【００４７】
図６（ａ）及び（ｂ）は、いずれも中間点Ｐ₃における多波長信号光の波長分布、中間点Ｐ₄における光ＡＤＭ３通過後の多波長信号光の波長分布、及び中間点Ｐ₅における増幅後の多波長信号光の波長分布を示す。（ａ）においては、送信器１１から波長λ₁〜λ₈である８ｃｈの信号光が送信され、光ＡＤＭ３では信号光の追加挿入または分岐による信号光数切替は行われていない。一方（ｂ）においては、同様に８ｃｈの信号光が送信されているが、光ＡＤＭ３において波長λ₁〜λ₇の７ｃｈの信号光が分岐され、除外されている。
【００４８】
多波長信号光から信号光波長帯域に含まれる信号光を分岐除外して信号光数を減少させる場合には、除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から優先的に分岐して除外させるように信号光数切替を制御することによって、図４に示す場合と同様に、光増幅器の過渡的利得変動の低減と制御回路等による抑制の容易化が実現される。
【００４９】
図６においては、（ｂ）に示すように信号光の分岐時に短波長側の信号光（波長λ₁〜λ₇）を分岐信号光として分岐除外し、残留信号光（波長λ₈）を信号光波長帯域の長波長側とする。また、例えば分岐される７ｃｈの信号光を１ｃｈずつ順次分岐していく場合には、λ₁、λ₂、・・・、λ₇の順番でより短波長のものから分岐除外する。以上のように信号光数切替を行うことによって、その過渡的利得変動が抑制される。
【００５０】
本実施例による効果について、より具体的に説明する。図５の伝送システムにおいてｎ＝５に設定して５段のＥＤＦＡ２₁〜２₅がカスケード接続されているものとする。各ＥＤＦＡ２₁〜２₅はいずれも図２に示したものと同様に１．４８μｍ前方励起として、１．５３μｍ帯の吸収条長積α_1.53Ｌ＝９６．７ｄＢのＥＤＦを有して構成されたものとし、その励起パワーを８ｃｈ入力時において８３ｍＷとする。これらのＥＤＦＡ２₁〜２₅はそれぞれ利得一定制御（ＡＧＣ制御）されている。また、伝送される多波長信号光は、その信号光波長帯域を１．５５μｍ波長帯とし、各信号光の入力レベルは−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００５１】
まず、最初に信号光波長帯域に含まれる８ｃｈの信号光が伝送されているとし、ここから、波長１５６０ｎｍの１ｃｈの信号光（入力レベル−１５ｄＢｍ）を残留信号光として残留させ、７ｃｈの信号光（入力レベル−６．５５ｄＢｍ）を分岐信号光として分岐して除外する。このとき、残留信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約０．１０ｄＢ／μｓの立ち上がり微係数で過渡的利得変動（この場合は増加）が生じ、したがって、ＥＤＦＡの制御回路の応答速度が２μｓとすると、１段当たりの出力レベルの増加は０．２０ｄＢ（０．１０ｄＢ／μｓ×２μｓ）となる。
【００５２】
これに対して、上記において残留信号光の波長を１５３０ｎｍとした場合、残留信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約０．２０ｄＢ／μｓの立ち上がり微係数で過渡的利得変動が生じ、したがって、１段当たりの出力レベルの増加は０．４０ｄＢ（０．２０ｄＢ／μｓ×２μｓ）となる。すなわち、残留信号光が短波長であるほど出力レベルの増大が激しく、受信時にエラーバーストを生じやすい。
【００５３】
例えば、光ＡＤＭ３から４段目のＥＤＦＡの出力では、残留信号光が波長１５６０ｎｍの場合には０．８ｄＢ（０．２ｄＢ×４段）、波長１５３０ｎｍの場合には１．６ｄＢ（０．４ｄＢ×４段）となる。ここで、定常信号光レベルと非線形光学効果（自己位相変調や４波混合など）のしきい値とのマージンは一般には１ｄＢ程度なので、この場合、残留信号光が波長１５６０ｎｍではエラーバーストを生じないが、波長１５３０ｎｍではエラーバーストが発生し、伝送特性が劣化する。
【００５４】
以上により、信号光の分岐による信号光数減少時には、残留信号光が長波長側にあることによって、その過渡的利得変動が低減されるとともに制御回路等による抑制が容易となることがわかる。分岐による除外が複数回行われる場合には、その分岐毎にこの効果が生じるので、したがって、信号光の分岐除外による信号光数減少時においては、信号光波長帯域内の分岐可能な信号光のうち短波長側の信号光から順次分岐して除外していくことによって、過渡的利得変動が最も抑制されることが結論される。
【００５５】
図７は、図５に示したような波長多重伝送システム、すなわち光増幅器及び信号光数変更手段を備える波長多重伝送システムに適用される、信号光数変更手段による信号光の追加挿入時の信号光数切替に関する信号光数切替制御方法の他の実施例を示す説明図である。
【００５６】
図７（ａ）及び（ｂ）は、いずれも中間点Ｐ₃における多波長信号光の波長分布、中間点Ｐ₄における光ＡＤＭ３通過後の多波長信号光の波長分布、及び中間点Ｐ₅における増幅後の多波長信号光の波長分布を示す。（ａ）においては、送信器１１から波長λ₈である１ｃｈの信号光が送信され、光ＡＤＭ３では信号光の追加挿入または分岐による信号光数切替は行われていない。一方（ｂ）においては、同様に１ｃｈの信号光が送信されているが、光ＡＤＭ３において波長λ₁〜λ₇の７ｃｈの信号光が挿入され、追加されている。
【００５７】
多波長信号光に信号光波長帯域に含まれる信号光を追加挿入して信号光数を増加させる場合には、追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から優先的に挿入して追加させるように信号光数切替を制御することによって、図４及び図６に示す場合と同様に、光増幅器の過渡的利得変動の低減と制御回路等による抑制の容易化が実現される。
【００５８】
図７においては、（ｂ）に示すように既存信号光（波長λ₈）を信号光波長帯域の長波長側とし、信号光の追加挿入時に短波長側の信号光（波長λ₁〜λ₇）を挿入信号光として追加挿入する。また、例えば挿入される７ｃｈの信号光を１ｃｈずつ順次追加挿入していく場合には、λ₇、λ₆、・・・、λ₁の順番でより長波長のものから追加挿入する。以上のように信号光数切替を行うことによって、その過渡的利得変動が抑制される。
【００５９】
本実施例による効果について、より具体的に説明する。伝送システム及び伝送される多波長信号光の設定については、図６に示す実施例に対するものと同様とする。ただし、ＥＤＦＡの励起パワーは１ｃｈ入力時において１５ｍＷとする。
【００６０】
まず、最初に波長１５６０ｎｍの１ｃｈの信号光（入力レベル−１５ｄＢｍ）が既存信号光として伝送されているとし、ここに、信号光波長帯域に含まれる７ｃｈの信号光（入力レベル−６．５５ｄＢｍ）を挿入信号光として挿入して追加する。このとき、既存信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約−０．０６ｄＢ／μｓの立ち下がり微係数で過渡的利得変動（この場合は減少）が生じ、したがって、ＥＤＦＡの制御回路の応答速度が２μｓとすると、１段当たりの出力レベルの低下は−０．１２ｄＢ（−０．０６ｄＢ／μｓ×２μｓ）、５段では−０．６０ｄＢとなる。
【００６１】
これに対して、上記において既存信号光の波長を１５３０ｎｍとした場合、既存信号光にはＥＤＦＡ１段当たり約−０．１７ｄＢ／μｓの立ち下がり微係数で過渡的利得変動が生じ、したがって、１段当たりの出力レベルの低下は−０．３４ｄＢ（−０．１７ｄＢ／μｓ×２μｓ）、５段では−１．７ｄＢとなる。すなわち、既存信号光が短波長であるほど出力レベルの低下が激しく、受信時にエラーバーストを生じやすい。
【００６２】
以上により、信号光の挿入による信号光数増加時には、既存信号光が長波長側にあることによって、その過渡的利得変動が低減されるとともに制御回路等による抑制が容易となることがわかる。挿入による追加が複数回行われる場合には、その追加挿入毎にこの効果が生じるので、したがって、信号光の追加挿入による信号光数増加時においては、信号光波長帯域内の挿入可能な信号光のうち長波長側の信号光から順次挿入して追加していくことによって、過渡的利得変動が最も抑制されることが結論される。
【００６３】
上記した各実施例の信号光数切替制御方法が適用される波長多重伝送システムは、図１及び図５に示したものに限られず、様々な波長多重伝送システムに対して適用することによって、光増幅器において生じる過渡的利得変動とその影響を低減させることができる。例えば、信号光数変更手段としては光ＡＤＭ以外にも、光ＸＣ（Cross Connect）によるもの等様々なものを用いることができる。また、光増幅器または信号光数変更手段以外の光学要素等を備えていても良い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明による波長多重伝送システムは、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、波長多重伝送システムにおいて、伝送される多波長信号光に対する信号光の追加・追加挿入または除外・分岐除外による信号光数切替時に他の信号光について光増幅器で生じる過渡的利得変動は、それらの信号光の波長に依存する。この波長依存性に関して、信号光数切替の前後に継続的に伝送路に存在する信号光（信号光数減少時の残留信号光、または信号光数増加時の既存信号光）の波長が長波長側にあることによって、発生する過渡的利得変動が低減され、利得変動による伝送特性の劣化が抑制される。
【００６５】
すなわち、信号光の追加・追加挿入による信号光数増加時には、長波長側の信号光から優先的に追加・挿入させ、信号光の除外・分岐除外による信号光数減少時には、短波長側の信号光から優先的に除外・分岐させるようにその信号光数切替が制御される構成とすることによって、光増幅器における過渡的利得変動を低減させることができる。これによって、波長多重伝送システムにおける伝送特性の過渡的な劣化・変化が抑制され、信号光のより安定した伝送が可能となる。
【００６６】
また、光増幅器の制御回路によってこのような利得変動をさらに抑制しようとする場合には、上記のように切替制御を行った場合に利得変動の過渡応答が遅くなるため、制御回路による過渡的利得変動の抑制が容易となり、これによっても、過渡的利得変動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における波長多重伝送システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】光増幅器であるＥｒ添加ファイバ増幅器の一例を示す構成図である。
【図３】過渡的利得変動の波長依存性を示すグラフである。
【図４】図１に示す波長多重伝送システムに適用される信号光数切替制御方法の一実施例を示す説明図である。
【図５】本発明における波長多重伝送システムの他の実施形態を示す構成図である。
【図６】図５に示す波長多重伝送システムに適用される信号光数切替制御方法の一実施例を示す説明図である。
【図７】図５に示す波長多重伝送システムに適用される信号光数切替制御方法の他の実施例を示す説明図である。
【図８】信号光数の（ａ）減少時または（ｂ）増加時における過渡的利得変動を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
１１…送信器、１２受信器、２…ＥＤＦＡ、２０…ＥＤＦ、２１…励起光源、２２…ＷＤＭカプラ、２３、２４…光アイソレータ、３…光ＡＤＭ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength division multiplexing transmission system having an optical amplifier and transmitting multi-wavelength signal light.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, research and development related to large-capacity high-speed communication such as image communication using an optical fiber transmission line network and long-distance communication such as international communication have been actively performed due to social needs due to the arrival of an advanced information society. Here, a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system performs high-speed and large-capacity optical communication by transmitting multi-wavelength signal light (a plurality of signal lights having different wavelengths) through an optical fiber line. Therefore, development and introduction are being promoted as a response to the rapid increase in demand for communication over the Internet and the like in recent years.
[0003]
In such a wavelength division multiplexing transmission system, an optical amplifier such as an Er (Erbium) -doped fiber amplifier (EDFA) is used to compensate for transmission loss incurred when transmitting multi-wavelength signal light over a long distance. Used. The optical amplifier supplies excitation light having a predetermined wavelength to a silica-based optical waveguide (for example, an Er-doped fiber, EDF: Erbium-Doped Fiber) doped with rare earth elements such as Er, Pr, and Nd. The signal light input to the optical waveguide is optically amplified and the optically amplified signal light is output. A semiconductor optical amplifier or the like is also used as the optical amplifier.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the wavelength division multiplexing transmission system including the optical amplifier described above, when the number of signal lights of the multi-wavelength signal light is changed and switched due to addition or exclusion of signal light, on the optical fiber line after addition or exclusion at the time of switching. There is a problem that the gain in the optical amplifier changes transiently due to the influence of the signal light between the channels (interchannel interference). In this signal light number switching, nanosecond (ns) order may be required as the switching speed. In such a case, the above-described transient gain fluctuation becomes a problem.
[0005]
FIG. 8 schematically shows the occurrence of transient gain fluctuations in an EDFA that has been subjected to automatic gain control (AGC). In the AGC-controlled EDFA, the gain of each signal light is constant in a steady state, but the above-described gain fluctuation occurs when the number of signal lights is switched. FIG. 8A shows residual signal light gain fluctuations when the number of signal lights decreases due to the exclusion / branching of signal light. When the number of signal lights decreases, the gain is a steady gain G. ₀ To ΔG ₊ Only temporarily increased. FIG. 8B shows the existing signal light gain fluctuation when the number of signal lights increases due to addition / insertion of signal light, and the gain is a steady gain G when the number of signal lights increases. ₀ To ΔG _- Only temporarily reduced. Such transient gain fluctuations cause deterioration of transmission characteristics of signal light in the transmission system.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a wavelength division multiplexing transmission system in which signal light number switching control is performed to reduce transient gain fluctuations that occur in an optical amplifier during signal light number switching. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application has conducted intensive research to achieve such an object, and as a result, transient gain fluctuations generated in the optical amplifier at the time of addition / insertion / exclusion / division of each signal light to / from multi-wavelength signal light, The present invention has been found by greatly finding out that it depends greatly on the wavelength of signal light that has not been considered in the conventional switching of the number of signal lights.
[0008]
That is, the wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention includes an optical amplifier, and when a signal light included in a predetermined wavelength band is branched from a plurality of signal lights having different wavelengths to reduce the number of signal lights, The signal light that can be excluded is branched and excluded in order from the signal light on the short wavelength side.
[0009]
When the number of signal light transmitted by excluding signal light from the transmitted multi-wavelength signal light decreases, a transient gain increase occurs in the optical amplifier when the number decreases. In contrast, by adopting a configuration in which switching of the number of signal lights is controlled so as to be preferentially excluded from the signal light on the short wavelength side, a transient gain increase at the time of switching is reduced, and transmission characteristics are deteriorated. Can be suppressed. Such a method of switching the number of signal lights is particularly suitable when a nanosecond (ns) order is required as the switching speed.
[0010]
Here, examples of the optical amplifier include an optical amplifier using a rare earth element-doped optical fiber such as Er, Pr, and Nd, and a semiconductor optical amplifier. Further, as the predetermined signal light wavelength band, for example, a 1.55 μm band (passband 1530 to 1565 nm), a 1.58 μm band (passband 1570 to 1605 nm), a 1.3 μm band (passband 1270 to 1330 nm), and the like. Is set.
[0011]
Alternatively, when an optical amplifier is provided to increase the number of signal lights by adding signal light included in a predetermined wavelength band to a plurality of signal lights having different wavelengths, the length of signal light that can be added in the predetermined wavelength band is long. It is characterized by being configured to insert and add in order from the signal light on the wavelength side.
[0012]
When the number of signal lights transmitted by adding signal light to the transmitted multi-wavelength signal light increases, a transient gain decrease occurs in the optical amplifier when the number of signal lights increases, contrary to the decrease. On the other hand, by controlling the switching of the number of signal light so that it is preferentially added from the signal light on the long wavelength side, it is possible to reduce the transient gain decrease at the time of switching and suppress the deterioration of the transmission characteristics. it can.
[0013]
In addition, an optical amplifier and a signal light number changing unit that excludes or adds signal light from branching are added, and signal light included in a predetermined wavelength band is excluded by a signal light number changing unit from a plurality of signal lights having different wavelengths. Thus, when the number of signal lights is reduced, the signal light having a predetermined wavelength band that can be excluded is branched and excluded in order from the signal light on the short wavelength side.
[0014]
Alternatively, it comprises an optical amplifier and signal light number changing means for removing or adding signal light to be branched or added, and signal light included in a predetermined wavelength band is additionally inserted into the plurality of signal lights having different wavelengths by the signal light number changing means. Thus, when the number of signal lights is increased, among the signal lights that can be added in a predetermined wavelength band, the signal lights on the longer wavelength side are inserted and added in order.
[0015]
In a transmission system having signal light number changing means such as an optical multiplexer / demultiplexer, when the signal light number is reduced or increased due to exclusion (branch exclusion) or addition (additional insertion) due to signal light branching by signal light number changing means However, transient gain fluctuations can be reduced by using the same control method as in the case of signal light exclusion / addition at the time of transmission.
[0016]
If the above conditions are viewed from the side of the signal light that is on the transmission line after switching the number of signal lights and is subject to transient gain fluctuations, when the number of signal lights decreases, the wavelength of the signal light remaining after the decrease is on the long wavelength side. Preferably there is. In addition, when the number of signal lights increases, it is preferable that the wavelength of the existing signal light before the increase is on the long wavelength side.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention. This wavelength division multiplexing transmission system is configured such that a transmitter 11 and a receiver 12 are connected by an optical transmission line using an optical fiber line. On this optical transmission line, EDFA (Er doped fiber amplifier) 2 which is an n number of optical amplifiers (n is an integer equal to or greater than 1) 2 is used in order to compensate for the transmission loss of the transmitted multi-wavelength signal light. ₁ ~ 2 _n Are connected in cascade. Here, the transmission line end on the transmitter 11 side is defined as the transmission point P. ₁ , The transmission line end on the receiver 12 side is the reception point P ₂ And
[0019]
In the following, the number of channels of multi-wavelength signal light is 8 channels, and each wavelength is λ. ₁ ~ Λ ₈ And For these wavelengths, λ when i> j _i ≧ λ _j As λ ₁ To λ ₈ It is assumed that the wavelength becomes longer sequentially. However, the number of channels of the multi-wavelength signal light when the signal light number switching control method is applied is not limited to 8 channels, but in a transmission system in which multi-wavelength signal light having various numbers of channels is transmitted. Applicable.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram showing an example of an EDFA 2 used as an optical amplifier for the wavelength division multiplexing transmission system shown in FIG. FIG. 2 shows one stage of the optical amplifier shown in FIG.
[0021]
The EDFA 2 includes an EDF (Er-doped optical fiber) 20, a pumping light source 21, a WDM coupler 22, and two optical isolators 23 and 24. The EDF 20 is a silica-based optical fiber to which an Er element is added, and optically amplifies and outputs input light included in a predetermined optical amplification wavelength band when excitation light having a predetermined wavelength is supplied.
[0022]
Each of the optical isolators 23 and 24 allows light to pass in the forward direction but not in the reverse direction. That is, the optical isolator 23 allows the light reaching from the optical connector 11 to pass through the EDF 20, but does not allow light to pass in the reverse direction. The optical isolator 24 allows the light reaching from the EDF 20 to pass to the optical connector 12, but does not allow light to pass in the reverse direction.
[0023]
Excitation light to the EDF 20 is supplied by an excitation light source 21. The excitation light source 21 is connected to the optical fiber line via the WDM coupler 22. Here, the WDM coupler 22 allows the pumping light output from the pumping light source 21 to reach the EDF 20 and allows the signal light reaching from the optical isolator 23 to pass to the EDF 20. As a result, the EDFA 2 is an optical amplifier having a forward pumping (forward pumping) configuration.
[0024]
In a wavelength division multiplexing transmission system equipped with such an optical amplifier, a simulation study was conducted on the generation conditions of transient gain fluctuations that occur in the optical amplifier due to the addition or exclusion of signal light to or from multi-wavelength signal light. As a result, as will be described below, it was found that the transient gain fluctuations that occurred greatly depend on the wavelength of the signal light.
[0025]
FIG. 3 is a graph showing a simulation result of the wavelength dependence of the transient gain fluctuation per stage of the forward pumped EDFA shown in FIG. The excitation light source 21 for exciting the EDF 20 is a semiconductor laser having a wavelength of 1.48 μm.
[0026]
In the simulation, multi-wavelength signal light input from the transmitter 11 is converted from 8 ch (hereinafter, ch represents the number of channels of multi-wavelength signal light, that is, the number of signal lights included in the multi-wavelength signal light) to 7 ch. Excluding the case where the number of signal lights is reduced to 1ch, the transient gain fluctuation that occurs when the number of signal lights is reduced was obtained. As a parameter for evaluating the magnitude of the transient gain fluctuation, a rising coefficient, that is, the slope of the rising straight line indicated by a dotted line in FIG.
[0027]
In addition, for each signal light of the multi-wavelength signal light, in order to assume a decrease in the number of signal lights at an input level of −15 dBm / ch per channel, it corresponds to two signal lights, an excluded signal light corresponding to 7 ch, and 1 ch. The signal light input levels were set to −6.55 dBm and −15 dBm, respectively.
[0028]
Under the conditions described above, gain fluctuation was obtained by changing the wavelength of the residual signal light with respect to the excluded signal light having the wavelengths of 1534 nm, 1544 nm, and 1554 nm, and the wavelength dependence thereof was examined. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength (nm) of the residual signal light, and the vertical axis represents the rising derivative (dB / μs) corresponding to the speed of the transient gain fluctuation.
[0029]
The transient gain fluctuation of the optical amplifier when the number of signal lights increases or decreases is caused by signal light that is not directly involved in switching the number of signal lights, that is, signal light that is continuously present in the transmission line before and after switching the number of signal lights. On the other hand, it is generated due to the influence between the signal lights of the respective channels, and becomes a cause of deteriorating the transmission characteristics of the multi-wavelength signal light in the wavelength multiplexing transmission system. According to the results shown in FIG. 3, the magnitude of the fluctuation is particularly the gain fluctuation when the wavelength of the residual signal light is on the short wavelength side of the signal light wavelength band. In this case, FIG. The gain increase as shown in FIG. 2 is large. The wavelength of the residual signal light becomes long, and the gain increase is small. Further, when the wavelength of the residual signal light is constant, the wavelength of the excluded signal light becomes longer and the gain increase is larger. In the wavelength range of the residual signal light, the differential coefficient of the rise has a difference of about twice as much as the maximum.
[0030]
That is, when signal light is excluded, the increase in transient gain when the number of signal lights is reduced is reduced by setting the wavelength of the excluded signal light to a short wavelength and the wavelength of the residual signal light to a long wavelength. In addition, although the signal light exclusion is illustrated here, as a response to the switching of the number of signal lights, the transient wavelength decrease when the number of signal lights increases also has the same wavelength dependency. Therefore, when adding signal light, similarly, the wavelength of the existing signal light that has existed before the addition is a long wavelength, and the wavelength of the additional signal light to be added is shorter than the wavelength of the existing signal light. By doing so, the transient gain decrease when the number of signal lights increases is reduced.
[0031]
The generation of the transient gain fluctuation and the wavelength dependency thereof are not limited to the EDFA 2 of the form shown in FIG. 2, but are the same in the optical amplifiers of other forms. Therefore, the optical amplifier used in the wavelength division multiplexing transmission system is not limited to the EDFA 2 of the form shown in FIG. 2, and similarly when an optical amplifier having another configuration is used, a signal light number switching control method to be described later is used. By applying, transient gain fluctuations can be suppressed. For example, an EDFA having a structure of backward pumping (reverse pumping) in which pumping light from a pumping light source is input from the rear side of the EDF may be used. The excitation wavelength may be other wavelengths such as 0.98 μm. Further, an optical amplifier other than the EDFA may be used as the optical amplifier. For example, an optical amplifier using a rare earth element-doped optical fiber such as Er, Pr, or Nd, a semiconductor optical amplifier, or the like can be given.
[0032]
The signal light wavelength band used for wavelength division multiplexing transmission using multi-wavelength signal light is, for example, 1.55 μm band (passband 1530 to 1565 nm), 1.58 μm band (passband 1570 to 1605 nm), 1.3 μm band ( Passband 1270 to 1330 nm) is set.
[0033]
Based on the facts described above, the signal light number switching control method in the wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention will be described together with the embodiment thereof.
[0034]
FIG. 4 is a signal light number switching control for switching the number of signal light by adding or removing transmitted signal light, which is applied to the wavelength multiplexing transmission system as shown in FIG. 1, that is, a wavelength multiplexing transmission system including an optical amplifier. It is explanatory drawing which shows one Example of a method.
[0035]
4 (a) and 4 (b) both show the transmission point P. ₁ Wavelength (λ) distribution of multi-wavelength signal light and corresponding reception points P ₂ The wavelength distribution of the multiwavelength signal light after amplification in FIG. In (a), the wavelength λ from the transmitter 11 ₈ 1ch signal light is transmitted. On the other hand, in (b), the wavelength λ with respect to the multi-wavelength signal light shown in (a). ₁ ~ Λ ₇ 7ch signal light is added and the wavelength λ ₁ ~ Λ ₈ 8ch signal light is transmitted.
[0036]
When adding the signal light included in the signal light wavelength band to the multi-wavelength signal light to increase the number of signal lights, the signal light is added preferentially from the signal light on the long wavelength side of the signal light that can be added. By controlling the switching of the number of lights, it is possible to reduce the transient gain fluctuation of the optical amplifier. That is, since the derivative of the fall of the transient gain fluctuation (decrease) becomes small, the magnitude (absolute value) of the transient gain fluctuation is thereby reduced. In this case, when such a transient response is controlled / suppressed by the control circuit provided in the optical amplifier, the response speed required for the control circuit is slowed down, so that it is easier to suppress the transient gain fluctuation. Is done.
[0037]
In FIG. 4, the wavelength λ in the existing signal light ((a) before the signal light is added. ₈ Signal light) on the long wavelength side of the signal light wavelength band. In this state, as shown in (b), the required number of signal lights are added to the short wavelength side as additional signal lights. Further, for example, in the case of sequentially adding 7ch signal light to be added one by one, λ from the long wavelength side ₇ , Λ ₆ , ..., λ ₁ In this order, the longer wavelengths are added.
[0038]
Conversely, when the multi-wavelength signal light has the number of signal lights initially shown in (b) and the number of signal lights is reduced by excluding the signal light, λ from the short wavelength side. ₁ , Λ ₂ , ..., λ ₇ And the long wavelength side wavelength λ as shown in FIG. ₈ The signal light is excluded so that the signal light becomes residual signal light. By switching the number of signal lights as described above, the transient gain fluctuation is suppressed. In addition, in the case of sequentially adding / excluding, etc., addition / exclusion is performed according to the same wavelength order as described above depending on the number of channels (1 ch or plural channels) as necessary.
[0039]
The effect of this embodiment will be described more specifically. In the transmission system of FIG. 1, n = 5 is set and a 5-stage EDFA 2 is used. ₁ ~ 2 _Five Are cascade-connected. Each EDFA2 ₁ ~ 2 _Five In the same manner as shown in FIG. 2, the 1.48 μm forward excitation and 1.53 μm band absorption product α _1.53 It is assumed that it is configured to have an EDF of L = 96.7 dB, and its excitation power is 15 mW at the time of 1ch input. These EDFA2 ₁ ~ 2 _Five Each is controlled to have a constant gain (AGC control). When AGC control is performed, the excitation power changes as the number of channels increases (the same applies to other embodiments). The transmitted multi-wavelength signal light has a signal light wavelength band of 1.55 μm, and the input level of each signal light is −15 dBm / ch.
[0040]
First, it is assumed that 1ch signal light (input level −15 dBm) having a wavelength of 1560 nm is transmitted as existing signal light, and 7ch signal light (input level −6.55 dBm) included in the signal light wavelength band is transmitted here. Are added as additional signal light. At this time, in the existing signal light, a transient gain fluctuation (decrease in this case) occurs with a falling derivative of about −0.06 dB / μs per stage of EDFA, and therefore, about −0 after the fifth stage EDFA. .30 dB / μs (−0.06 dB / μs × 5 stages) transient gain fluctuation.
[0041]
On the other hand, when the wavelength of the existing signal light is 1530 nm in the above, the existing signal light has a transient gain fluctuation with a falling derivative of about −0.17 dB / μs per stage of EDFA. After the first EDFA, there is a transient gain fluctuation of about −0.85 dB / μs (−0.17 dB / μs × 5 stages).
[0042]
Here, assuming that the response speed of the control circuit provided in each EDFA is 2 μs, the decrease in the output level at the time of receiving the signal light is −0.6 dB (−0. 30 dB / μs × 2 μs), and in the case of a wavelength of 1530 nm, −1.7 dB (−0.85 dB / μs × 2 μs). That is, as the existing signal light has a shorter wavelength, the output level decreases more drastically and error bursts are more likely to occur during reception.
[0043]
From the above, it can be seen that when the number of signal light increases due to the addition of signal light, the existing signal light is on the long wavelength side, so that transient gain fluctuations are reduced and suppression by the control circuit or the like is facilitated. When the addition is performed a plurality of times, this effect occurs for each addition. Therefore, when the number of signal lights increases due to the addition of the signal light, the long wavelength of the signal light that can be added within the signal light wavelength band. It is concluded that transient gain fluctuations are most suppressed by sequentially adding the necessary number of signal lights from the side. In addition, even when the number of signal lights is reduced due to the exclusion of signal light, by the same effect, the necessary number is sequentially excluded from the signal light on the short wavelength side among the signal lights that can be excluded within the signal light wavelength band. Transient gain fluctuations are most suppressed.
[0044]
The embodiment described above relates to switching of the number of signal lights by adding or removing signal light transmitted to a transmission line in a wavelength division multiplexing transmission system including an optical amplifier. On the other hand, in the wavelength division multiplex transmission system, signal light number changing means for adding (additional insertion) or removing (branch removal) signal light by inserting or branching signal light is provided in the transmission line, and this signal light number changing means. In some cases, the number of signal lights may be switched by adding or removing signal light at or after branching.
[0045]
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention, and there are n EDFAs 2 for the transmission system shown in FIG. ₁ ~ 2 _n Further, an optical ADM (Add-Drop Multiplexer) 3 as signal light number changing means is connected to the preceding stage. Here, the point in front of the light ADM 3 is the intermediate point P. _Three , Optical ADM3 and EDFA2 ₁ The point between the intermediate points P _Four , EDFA2 _n The later point is the intermediate point P _Five And
[0046]
FIG. 6 shows a signal when the signal light branching exclusion is applied by the signal light number changing means, which is applied to the wavelength multiplexing transmission system as shown in FIG. 5, that is, the wavelength multiplexing transmission system including the optical amplifier and the signal light number changing means. It is explanatory drawing which shows one Example of the signal light number switching control method regarding light number switching.
[0047]
6 (a) and 6 (b) both show the intermediate point P. _Three Wavelength distribution of multiwavelength signal light at, intermediate point P _Four Wavelength distribution of the multi-wavelength signal light after passing through the optical ADM 3 and the intermediate point P _Five The wavelength distribution of the multiwavelength signal light after amplification in FIG. In (a), the wavelength λ from the transmitter 11 ₁ ~ Λ ₈ 8ch signal light is transmitted, and in the optical ADM 3, the number of signal light is not switched by additional insertion or branching of signal light. On the other hand, in (b), the signal light of 8ch is transmitted in the same way, but the wavelength λ ₁ ~ Λ ₇ 7ch signal light is branched and excluded.
[0048]
When the signal light included in the signal light wavelength band is excluded from the multi-wavelength signal light to reduce the number of signal lights, the signal light on the short wavelength side of the signal light that can be excluded is preferentially branched and excluded. By controlling the switching of the number of signal lights so as to achieve this, it is possible to reduce the transient gain fluctuation of the optical amplifier and facilitate the suppression by the control circuit or the like, as in the case shown in FIG.
[0049]
In FIG. 6, as shown in (b), the signal light (wavelength λ) on the short wavelength side when the signal light is branched. ₁ ~ Λ ₇ ) As branching signal light, branching out, and residual signal light (wavelength λ) ₈ ) On the long wavelength side of the signal light wavelength band. Also, for example, when sequentially branching 7ch signal light 1ch at a time, λ ₁ , Λ ₂ , ..., λ ₇ In this order, branching is excluded from those with shorter wavelengths. By switching the number of signal lights as described above, the transient gain fluctuation is suppressed.
[0050]
The effect of this embodiment will be described more specifically. In the transmission system of FIG. 5, n = 5 is set and five stages of EDFA 2 ₁ ~ 2 _Five Are cascade-connected. Each EDFA2 ₁ ~ 2 _Five In the same manner as shown in FIG. 2, the 1.48 μm forward excitation and 1.53 μm band absorption product α _1.53 It is assumed that the LDF is configured to have an EDF of 96.7 dB, and the excitation power is 83 mW at the time of 8ch input. These EDFA2 ₁ ~ 2 _Five Each is controlled to have a constant gain (AGC control). The transmitted multi-wavelength signal light has a signal light wavelength band of 1.55 μm, and the input level of each signal light is −15 dBm / ch.
[0051]
First, it is assumed that 8ch signal light included in the signal light wavelength band is transmitted, and from this, 1ch signal light (input level −15 dBm) having a wavelength of 1560 nm is left as residual signal light, and 7ch signal light is transmitted. (Input level −6.55 dBm) is branched and excluded as the branched signal light. At this time, the residual signal light undergoes a transient gain fluctuation (in this case, an increase) with a rising derivative of about 0.10 dB / μs per stage of the EDFA. Therefore, if the response speed of the control circuit of the EDFA is 2 μs, 1 The increase in output level per stage is 0.20 dB (0.10 dB / μs × 2 μs).
[0052]
On the other hand, when the wavelength of the residual signal light is set to 1530 nm in the above, the residual signal light undergoes a transient gain fluctuation with a rising derivative of about 0.20 dB / μs per stage of EDFA. The increase in output level is 0.40 dB (0.20 dB / μs × 2 μs). That is, as the residual signal light has a shorter wavelength, the output level increases more rapidly and error bursts are likely to occur during reception.
[0053]
For example, in the output of the fourth stage EDFA from the optical ADM 3, the residual signal light is 0.8 dB (0.2 dB × 4 stages) when the wavelength is 1560 nm, and 1.6 dB (0.4 dB × when the wavelength is 1530 nm. 4 stages). Here, the margin between the steady signal light level and the threshold value of the nonlinear optical effect (self-phase modulation, four-wave mixing, etc.) is generally about 1 dB. In this case, no error burst occurs when the residual signal light has a wavelength of 1560 nm. However, an error burst occurs at a wavelength of 1530 nm, and transmission characteristics deteriorate.
[0054]
From the above, it can be seen that when the number of signal lights decreases due to the branching of the signal light, the residual signal light is on the long wavelength side, so that transient gain fluctuations are reduced and suppression by the control circuit or the like is facilitated. This effect occurs for each branch when the branching is excluded multiple times. Therefore, when the number of signal lights decreases due to the branching exclusion of the signal light, the signal light that can be branched within the signal light wavelength band is reduced. It is concluded that transient gain fluctuations are most suppressed by sequentially branching out and removing the signal light on the short wavelength side.
[0055]
FIG. 7 shows a signal at the time of additional insertion of signal light by the signal light number changing means, which is applied to the wavelength multiplexing transmission system as shown in FIG. 5, that is, a wavelength multiplexing transmission system including an optical amplifier and signal light number changing means. It is explanatory drawing which shows the other Example of the signal light number switching control method regarding light number switching.
[0056]
7 (a) and 7 (b) both show the intermediate point P. _Three Wavelength distribution of multi-wavelength signal light at the intermediate point P _Four Wavelength distribution of the multi-wavelength signal light after passing through the optical ADM 3 and the intermediate point P _Five The wavelength distribution of the multiwavelength signal light after amplification in FIG. In (a), the wavelength λ from the transmitter 11 ₈ 1ch signal light is transmitted, and the optical ADM 3 does not switch the number of signal light by additional insertion or branching of signal light. On the other hand, in (b), the signal light of 1ch is similarly transmitted, but the wavelength λ is transmitted in the optical ADM 3. ₁ ~ Λ ₇ 7ch signal light is inserted and added.
[0057]
When additional signal light included in the signal light wavelength band is added to the multi-wavelength signal light to increase the number of signal lights, the signal light on the long wavelength side of the additional signal light can be inserted with priority. By controlling the switching of the number of signal lights so as to cause the reduction, the transient gain fluctuation of the optical amplifier can be reduced and the suppression by the control circuit or the like can be facilitated similarly to the case shown in FIGS.
[0058]
In FIG. 7, as shown in (b), the existing signal light (wavelength λ ₈ ) Is the long wavelength side of the signal light wavelength band, and the signal light on the short wavelength side (wavelength λ) ₁ ~ Λ ₇ ) As additional signal light. Further, for example, in the case where 7ch signal light to be inserted is sequentially added and inserted one by one, λ ₇ , Λ ₆ , ..., λ ₁ In this order, additional insertion is performed from the longer wavelength. By switching the number of signal lights as described above, the transient gain fluctuation is suppressed.
[0059]
The effect of this embodiment will be described more specifically. The setting of the transmission system and the transmitted multi-wavelength signal light is the same as that for the embodiment shown in FIG. However, the excitation power of the EDFA is 15 mW at the time of 1ch input.
[0060]
First, it is assumed that 1ch signal light (input level −15 dBm) having a wavelength of 1560 nm is transmitted as existing signal light, and 7ch signal light (input level −6.55 dBm) included in the signal light wavelength band is transmitted here. Is added as an insertion signal light. At this time, in the existing signal light, a transient gain fluctuation (decrease in this case) occurs with a falling derivative of about −0.06 dB / μs per stage of EDFA. Therefore, when the response speed of the control circuit of the EDFA is 2 μs. The decrease in output level per stage is -0.12 dB (-0.06 dB / [mu] s * 2 [mu] s), and -0.60 dB in the fifth stage.
[0061]
On the other hand, when the wavelength of the existing signal light is 1530 nm in the above, the existing signal light undergoes a transient gain fluctuation with a falling derivative of about −0.17 dB / μs per stage of the EDFA. The reduction in the output level per hit is −0.34 dB (−0.17 dB / μs × 2 μs), and in the fifth stage, it is −1.7 dB. That is, as the existing signal light has a shorter wavelength, the output level decreases more drastically and error bursts are more likely to occur during reception.
[0062]
From the above, it can be seen that when the number of signal light increases due to the insertion of signal light, the existing signal light is on the long wavelength side, so that transient gain fluctuations are reduced and suppression by the control circuit or the like is facilitated. When the addition is performed a plurality of times, this effect occurs for each additional insertion. Therefore, when the number of signal light increases due to the additional insertion of signal light, signal light that can be inserted within the signal light wavelength band. It is concluded that the transient gain fluctuation is most suppressed by sequentially inserting and adding the signal light on the long wavelength side.
[0063]
The wavelength multiplexing transmission system to which the signal light number switching control method of each embodiment described above is applied is not limited to that shown in FIGS. 1 and 5, and can be applied to various wavelength multiplexing transmission systems. Transient gain fluctuations and their effects occurring in the amplifier can be reduced. For example, as the signal light number changing means, various devices such as those using light XC (Cross Connect) can be used in addition to the light ADM. Further, an optical element other than the optical amplifier or the signal light number changing means may be provided.
[0064]
【The invention's effect】
As described in detail above, the wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention obtains the following effects. In other words, in a wavelength division multiplexing transmission system, transient gain fluctuations that occur in the optical amplifier for other signal lights when the number of signal lights is switched by adding / adding / excluding or removing / branching signal light with respect to the transmitted multi-wavelength signal light. Depending on the wavelength of the signal light. Regarding this wavelength dependence, the wavelength of the signal light (residual signal light when the number of signal lights decreases or existing signal light when the number of signal lights increases) continuously present in the transmission line before and after switching the number of signal lights is long. Therefore, the transient gain fluctuation that occurs is reduced, and the deterioration of the transmission characteristics due to the gain fluctuation is suppressed.
[0065]
In other words, when the number of signal lights increases due to addition / addition of signal light, signals are added / inserted preferentially from the signal light on the long wavelength side, and when the number of signal lights decreases due to signal light exclusion / exclusion By adopting a configuration in which switching of the number of signal lights is controlled so as to be preferentially excluded / branched from light, transient gain fluctuations in the optical amplifier can be reduced. As a result, transient deterioration and change in transmission characteristics in the wavelength division multiplexing transmission system are suppressed, and signal light can be transmitted more stably.
[0066]
Also, when trying to further suppress such gain fluctuations by the control circuit of the optical amplifier, the transient response of the gain fluctuations becomes slow when the switching control is performed as described above. The fluctuation can be easily suppressed, and this can also reduce the transient gain fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an Er-doped fiber amplifier that is an optical amplifier.
FIG. 3 is a graph showing wavelength dependence of transient gain fluctuations.
4 is an explanatory view showing an embodiment of a signal light number switching control method applied to the wavelength division multiplexing transmission system shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram showing another embodiment of a wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention.
6 is an explanatory diagram showing an embodiment of a signal light number switching control method applied to the wavelength division multiplexing transmission system shown in FIG. 5;
7 is an explanatory diagram showing another embodiment of the signal light number switching control method applied to the wavelength division multiplexing transmission system shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a graph schematically showing transient gain fluctuations when the number of signal lights is (a) decreased or (b) increased.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Transmitter, 12 receiver, 2 ... EDFA, 20 ... EDF, 21 ... Excitation light source, 22 ... WDM coupler, 23, 24 ... Optical isolator, 3 ... Optical ADM.

Claims

光増幅器を備え、
波長の異なる複数の信号光から所定の波長帯域に含まれる信号光を分岐して信号光数を減少させるときに、前記所定の波長帯域の除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から順に分岐して除外するように構成された波長多重伝送システム。With an optical amplifier,
When branching signal light included in a predetermined wavelength band from a plurality of signal lights having different wavelengths to reduce the number of signal lights, from signal light on the short wavelength side among signal light that can be excluded from the predetermined wavelength band A wavelength division multiplexing transmission system configured to be branched and excluded in order.

波長の異なる複数の信号光に所定の波長帯域に含まれる信号光を追加して信号光数を増加させるときに、前記所定の波長帯域の追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から順に挿入して追加するように構成された請求項１記載の波長多重伝送システム。When increasing the number of signal lights by adding signal lights included in a predetermined wavelength band to a plurality of signal lights having different wavelengths , from the signal light on the long wavelength side among the signal lights that can be added in the predetermined wavelength band 2. The wavelength division multiplexing transmission system according to claim 1, wherein the wavelength multiplexing transmission system is configured to be inserted and added in order.

光増幅器と、信号光を分岐除外または追加挿入させる信号光数変更手段とを備え、
波長の異なる複数の信号光から所定の波長帯域に含まれる信号光を前記信号光数変更手段によって分岐除外して信号光数を減少させるときに、前記所定の波長帯域の除外可能な信号光のうち短波長側の信号光から順に分岐して除外するように構成された波長多重伝送システム。An optical amplifier, and a signal light number changing means for removing or adding additional signal light, and
When the signal light included in the predetermined wavelength band is excluded from the plurality of signal lights having different wavelengths by the signal light number changing means to reduce the number of signal lights, the signal light of the predetermined wavelength band can be excluded. Of these, a wavelength division multiplexing transmission system configured to be branched and excluded in order from signal light on the short wavelength side.

波長の異なる複数の信号光に所定の波長帯域に含まれる信号光を前記信号光数変更手段によって追加挿入して信号光数を増加させるときに、前記所定の波長帯域の追加可能な信号光のうち長波長側の信号光から順に挿入して追加するように構成された請求項３記載の波長多重伝送システム。 When signal light included in a predetermined wavelength band is additionally inserted into a plurality of signal lights having different wavelengths by the signal light number changing means to increase the number of signal lights, signal light that can be added in the predetermined wavelength band 4. The wavelength division multiplexing transmission system according to claim 3, wherein the wavelength multiplexing transmission system is configured to be inserted and added in order from the signal light on the long wavelength side.