JP4657315B2 - 光伝送装置および光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、主信号光とは異なる監視信号光を用いてシステム情報を伝達する機能を備えた光伝送装置および光通信システムに関し、特に、中継区間の長距離化に対応した監視信号光の伝送技術に関する。

近年の通信トラフィック増加を背景として、光通信伝送装置への需要が高まっている。基幹網で導入されてきた光中継ノードのみならず、最近では地域網についても光通信伝送装置の導入が活発に行われており、さらには加入者系へも光ネットワークが形成されている。このように光通信システムは世界の情報網に対して重要な役割を担っている。このため、当然のことながら光通信システムには高い信頼性が求められる。

光通信システムの高い信頼性を保つための重要な手段として、監視信号（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）光による情報の伝達機能がある。ＯＳＣ光は、光通信信号（主信号光）と共に伝送路を伝送され、光通信システムにおける様々な部分に対して、光通信システムの運用情報や動作情報などを伝達することで、伝送特性の維持および障害時のスムーズな対処を実現する。従来の光通信システムでは、通常、図１１に示すように波長の異なる複数の主信号光Ｌｓが配置された波長帯域とは離れた波長帯域にＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置される。

このようなＯＳＣ光Ｌｏｓｃを光伝送装置間で送受信するための一般的なシステム構成としては、例えば図１２に示すように、送信側の光伝送装置１１０において、ＯＳＣ送信機１１２で生成したＯＳＣ光Ｌｏｓｃを、主信号用光増幅器１１１の出力側に備えられた合波フィルタ１１３を経由して主信号光Ｌｓと合波して伝送路１０１に送信し、該伝送路１０１を伝送されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃを、受信側の光伝送装置１３０において、主信号用光増幅器１３２の入力側に備えられた分波フィルタ１３１により主信号光Ｌｓから分波し、ＯＳＣ受信機１３３で受信する構成がよく知られている。

上記のようなＯＳＣ光を利用した光通信システムにおいて、光伝送装置間の中継距離が長くなると伝送路の損失が大きくなる。具体的には、伝送路の単位長さあたりの損失は一般的に０．２ｄＢ／ｋｍ程度であり、一中継区間の伝送路損失は中継距離に応じて増大する。また、光の伝送経路上に様々な機能光部品が配置される場合には、その機能光部品の透過損失が付加されることで中継損失はさらに大きくなる。このため、受信側に到達する伝送光の光レベルが小さくなり、伝送特性が劣化して、単位時間あたりの受信エラー回数が増加する可能性がある。特に、上記の図１１に示したような波長帯域に配置されるＯＳＣ光については、伝送路損失が主信号光よりも大きく、また、長波長側に存在する主信号光のラマン効果の影響も受けることになるため、伝送後の光レベルの低下が生じやすい。

上記のような中継区間の長距離化に伴う伝送特性劣化を回避するためには、主信号光Ｌｓについては、図１２の構成において送信側の主信号用光増幅器１１１の利得（光出力パワー）を増加させることで対処可能である。また、このような対処でも伝送後の主信号光Ｌｓの光レベルが不足する場合には、下記の非特許文献１などで公知の伝送路分布ラマン増幅（Distributed Raman Amplification：ＤＲＡ）を適用して、例えば図１３に示すように、伝送路１０１へ励起光Ｌｐを供給するＤＲＡユニット１５０を追加し、誘導ラマン散乱効果による増幅作用を利用して伝送光をラマン増幅するのも有効である。この場合、ＤＲＡユニット１５０については、主信号光Ｌｓをラマン増幅するための構成（励起光源（ＬＤ）１５１Ａ，１５１Ｂ、合波器１５２Ａ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４）に加えて、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃをラマン増幅するための構成（励起光源（ＬＤ）１５１Ｃ、合波器１５２Ｃ，１５３Ｃ）を設けておくことにより、主信号光ＬｓだけでなくＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信レベルの低下も抑えることが可能になる。

ところで、上記のような主信号用光増幅器やＤＲＡユニット等の光増幅手段が適用された光通信システムでは、該光増幅手段において主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃ以外の不要な雑音光が発生し、また、光増幅手段が多段に接続されている場合には上記の雑音光が累積されることになり、受信端に到達する雑音光のパワーが大きくなって主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃの伝送特性を劣化させるという問題がある。

上記のような光増幅手段で発生する雑音光の影響を低減する従来技術としては、例えば図１４に示すように、光ファイバ増幅器２０１の入力端に光サーキュレータ２０２およびＯＳＣ光Ｌｏｓｃを反射するファイバブラッググレーティング２０３を設け、ファイバブラッググレーティング２０３で反射され光サーキュレータ２０２で取り出されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃを光フィルタ２０４を介してＯＳＣ受信機２０５で受信するようにし、該光フィルタ２０４において、ＥＤＦＡ等の光ファイバ増幅器２０１で発生し主信号光Ｌｓとは逆方向に伝搬する自然放出光を遮断する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
M.Takeda et al., "Active Gain-Tilt Equalization by Preferentially 1.43μm- or 1.48μm-Pumped Raman Amplification", OAA'99, ThA3-1, 1999. 特開２０００−２２４１１６号公報

しかし、上記の図１４に示したような従来の構成では、ＯＳＣ受信機２０５で受信されるＯＳＣ光について、光ファイバ増幅器２０１からの逆方向の自然放出光（雑音光）の影響は低減されるものの、該光ファイバ増幅器２０１よりも上流側で発生し、主信号光およびＯＳＣ光と同方向に伝搬する雑音光の影響までは低減されないという課題がある。すなわち、光フィルタ２０４で遮断される自然放出光は、ファイバブラッググレーティング２０３を透過した光であるので、その波長帯域はＯＳＣ光の波長帯域とは相違している。このため、光ファイバ増幅器２０１よりも上流側で発生した雑音光は、ＯＳＣ光の波長帯域に対応する波長成分がファイバブラッググレーティング２０３で反射され、光サーキュレータ２０２および光フィルタ２０４を通過してＯＳＣ受信機２０５に入力されることになり、ＯＳＣ光の受信特性を劣化させてしまう。特に、ＯＳＣ光のラマン増幅を適用したシステムでは、該ラマン増幅で発生する雑音光が上流側の光ファイバ増幅器で発生する自然放出光に加わることになるため、ＯＳＣ受信機２０５への入力光は、雑音光パワーに対するＯＳＣ光パワーの割合が小さくなり、単位時間あたりの受信エラー回数が増加する可能性がある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、監視信号光をラマン増幅して伝送する場合においても、ラマン増幅による雑音光の影響を低減して監視信号光を確実に受信できるようにし、高い信頼性を実現した光伝送装置および光通信システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本光伝送装置の一態様は、主信号光および該主信号光とは異なる監視信号光がそれぞれラマン増幅されながら伝搬する伝送路の受信端から出力される光が入力され、前記監視信号光の波長を中心とする所定の透過帯域を有し、該透過帯域に従って入力光より前記監視信号光を前記伝送路におけるラマン増幅により発生する雑音光とともに分波する分波部と、前記分波部で分波された監視信号光を受信する監視信号光受信部と、を含んだ構成において、前記伝送路の受信端および前記分波部の間の光路上または前記分波部および前記監視信号光受信部の間の光路上に配置され、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した前記雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する雑音光遮断部を備えるようにしたものである。

このような構成の光伝送装置では、伝送路におけるラマン増幅により発生する雑音光が主信号光および監視信号光と共に分波部に入力され、該分波部において雑音光を含んだ監視信号光が分波されて監視信号光受信部に送られる。このとき、監視信号光の波長を中心とする分波部の透過帯域の短波長側の端部領域または長波長側の端部領域に含まれる雑音光が、分波器とは異なる位置に設けた雑音光遮断部により遮断されることにより、監視信号光と共に監視信号光受信部に入力される雑音光のパワーが減少するようになる。

上記のような本光伝送装置によれば、長距離化による中継損失の増加により主信号光および監視信号光をラマン増幅して伝送する場合にも、ラマン増幅による雑音光の影響が雑音光遮断部によって低減されるため、監視信号光を確実に受信することができ、高い信頼性を実現することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明による光通信システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。この図１には、本光通信システムの一中継区間において主信号光およびＯＳＣ光を送受信するための構成例が示してあり、これと同様の構成が本光通信システム上の各中継区間にそれぞれ備えられているものとする。

また、本光通信システムにおける主信号光およびＯＳＣ光の波長配置は、前述の図１１に示した場合と同様に、波長の異なる複数の主信号光Ｌｓが配置される波長帯域から離れた波長帯域にＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置されている。ここでは、具体的な一例として、Ｃ−バンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の主信号光Ｌｓに対し、１５１０ｎｍ付近に１波のＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置される場合を想定して説明を行うことにする。ただし、本発明におけるＯＳＣ光の波長配置は上記の具体例に限定されるものではなく、例えば、Ｃ−バンドの主信号光に対し長波長側に離れた波長帯域にＯＳＣ光を配置することも可能であり、また、主信号光の波長帯域はＣ−バンド以外であってもよい。

図１に示す一中継区間において、伝送路１の左端に接続されているのが送信側の光伝送装置１０であり、伝送路１の右端に接続されているのが受信側の光伝送装置３０である。送信側の光伝送装置１０は、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の公知の光増幅手段を用いて主信号光Ｌｓを所要のレベルまで増幅するための主信号用光増幅器１１を有し、該主信号用光増幅器１１の出力ポートが伝送路１の送信端に接続されている。主信号用光増幅器１１の出力ポートと伝送路１の送信端との間の光路上には、主信号用光増幅器１１からの出力光と、ＯＳＣ送信機（ＯＳＣＴＸ）１２から出力されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃとを合波して伝送路１に出力するための合波器（光フィルタ）１３が設けられている。

受信側の光伝送装置３０は、例えば、伝送路１を伝送された光を主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃに分波する分波器３１と、分波器３１で分波された主信号光Ｌｓを所要のレベルまで増幅するためのＥＤＦＡ等の公知の主信号用光増幅器３２と、分波器３１で分波されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃを受信するＯＳＣ受信機（ＯＳＣＲＸ）３３と、伝送路１の受信端（主信号光出力端）および分波器３１の間の光路上に配置された雑音光遮断部としての光フィルタ（ＦＩＬ）７１と、を備えている。また、伝送路１の受信端にはＤＲＡユニット５０が接続されている。

光フィルタ７１は、主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃを透過し、かつ、分波器３１におけるＯＳＣ光の波長を中心とする透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断するフィルタ特性を有する。図２は、分波器３１のＯＳＣ光Ｌｏｓｃに対応した透過帯域に対する、光フィルタ７１のＯＳＣ光Ｌｏｓｃに対応した透過帯域の関係を模式的に示した図である。図２の上段に示すフィルタ特性は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、短波長側の端部が遮断領域（斜線部）となるように、光フィルタ７１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₇₁を設定した例である。また、図２の中段に示すフィルタ特性は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、長波長側の端部が遮断領域（斜線部）となるように、光フィルタ７１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₇₁を設定した例である。さらに、図２の下段に示すフィルタ特性は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、短波長側および長波長側の両方の端部が遮断領域（斜線部）となるように、光フィルタ７１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₇₁を設定した例である。上記の各設定例において、短波長側または長波長側の遮断領域の波長幅Δλは、ＯＳＣ受信機３３の受信性能に応じて、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信が所望の誤り率以下で行われるように予め設計されているものとする。

なお、図２の例では、光フィルタ７１の透過特性を簡易的に線形で表したが、実際には、光フィルタ７１に用いられるデバイスに応じて、ガウシアン型やローレンツ型などの形状になり得る。フィルタデバイスとしては、例えば、エタロン、誘電体多層膜、ファイバグレーティングなどがある。

また、図２に例示した３通りのフィルタ特性のいずれを選択するかについては、光フィルタ７１の透過特性に関して、図２の下段に示したバンドバスフィルタのような複雑な透過特性よりも、図２の上段に示したハイパスフィルタまたは図２の中段に示したローパスフィルタのような透過特性の方が、光フィルタ７１の素子形状を簡易化できるので、装置の小スペース化、製造簡易化および低コスト化という観点では有利である。さらに、短波長側および長波長側のいずれの端部を遮断領域とするかに関しては、単位波長帯域における雑音光のトータルパワーが大きい側を遮断領域とするのが効率的である。例えば、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁の中心波長を基準にして、単位波長帯域におけるラマン雑音光トータルパワーが、短波長側よりも長波長側のほうが大きい場合、光フィルタ７１での遮断領域は長波長側の端部（図２の中段）とするのが好ましい。ただし、スペースやコスト等に関する制約が特にない場合には、短波長側および長波長側のいずれかの端部のみを遮断領域とするよりも、両方の端部を遮断領域とした方がより効率的である。

ＤＲＡユニット５０（図１）は、主信号光Ｌｓをラマン増幅することが可能な波長の励起光を発生する複数の励起光源（ＬＤ）５１Ａ，５１Ｂと、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃをラマン増幅することが可能な波長の励起光を発生する複数の励起光源５１Ｃと、各励起光源５１Ａ〜５１Ｃの出力光を１つに合波するための合波器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃと、合波器５３Ｃで合波された励起光Ｌｐを伝送路１上に送るための合波器５４とを有し、該合波器５４から伝送路１に供給される励起光Ｌｐにより、伝送路１を伝搬する主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃをそれぞれラマン増幅する。なお、ここでは伝送路１全体を光増幅媒体としてラマン増幅を行う一例を示したが、例えば、伝送路上に配置されている図示しない分散補償ファイバ等を光増幅媒体として、主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光のＬｏｓｃの集中ラマン増幅を行うようなシステムについても本発明は有効である。

上記のような構成を備えた光通信システムの一中継区間においては、送信側の光伝送装置１０の主信号用光増幅器１１で増幅された主信号光Ｌｓと、ＯＳＣ送信機１２から出力されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃとが合波器１３で合波されて伝送路１に送信される。伝送路１にはＤＲＡユニット５０からの励起光Ｌｐが供給されており、該伝送路１を伝搬することでラマン増幅された主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃが受信側の光伝送装置３０に入力される。この受信側の光伝送装置３０への入力光には、主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃ以外の雑音光として、送信側の主信号用光増幅器１１で発生した自然放出（ＡＳＥ）光だけでなく、伝送路１でのラマン増幅により発生した雑音光も含まれ、該雑音光は、例えば図３に示すように主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃを含んだ広い波長帯域に亘って分布している。

ここで、上述の図１３に示したような従来のシステム構成を考えると、受信側の光伝送装置１３０への入力光は、本実施形態のような光フィルタ７１を通過することなく、分波器１３１に与えられて主信号光ＬｓとＯＳＣ光Ｌｏｓｃとに分波される。このため、図４の網掛け部分に示すように、分波器１３１のＯＳＣ透過帯域に対応した雑音光を含むＯＳＣ光ＬｏｓｃがＯＳＣ受信機１３３に入力されることになる。

一方、本実施形態の構成において、例えば、上記図２の下段に示したようなＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ_７１を有する光フィルタ７１が適用されている場合には、従来構成においてＯＳＣ受信機に入力されていた雑音光のうち、図３の斜線部分に相当する雑音光が光フィルタ７１で遮断されるため、ＯＳＣ受信機３３に入力される雑音光のトータルパワーが減少し、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信特性が改善されるようになる。

なお、ＯＳＣ受信機３３に用いられる図示しない受光素子としては、アバランシュドフォトダイオード（avalanche photodiode：ＡＰＤ）が好適である。ＯＳＣ受信機３３へのＡＰＤの適用により、入力レベルのより小さなＯＳＣ光Ｌｏｓｃを受信することができ、光フィルタ７１による雑音光遮断との相乗効果でＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信特性を一層改善することができるため、中継損失のより大きい光通信システムにも対応することが可能になる。

ここで、光フィルタ７１による雑音光の遮断領域について詳しく説明する。
一般的な光通信システムで用いられるＯＳＣ光Ｌｏｓｃは基本的に１波ではあるが、該ＯＳＣ光Ｌｏｓｃを発生するレーザ光源には、発振波長の個体バラツキや半導体材料などから定まる温度特性がある。このため、光フィルタ７１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ_７１としては、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの設計波長を中心にして所要の幅を持たせておくのが好ましく、具体的には１０ｎｍ程度の幅を持たせておくのが望ましい。一方、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ_３１は、必要以上に狭帯域にするとコストの上昇や歩留まりの劣化などの問題が生じてしまうため、一般的に２５ｎｍ程度に設計されることが多い。よって、この分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ_３１から、上記ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの波長帯域を除いた波長領域が、光フィルタ７１による雑音光の遮断対象となる。

なお、上記において１０ｎｍ程度の幅を持たせておくのが望ましいと説明したＯＳＣ光Ｌｏｓｃの波長帯域に関しては、例えば、発振波長の個体バラツキの中で部品選別を行うことよって、１０ｎｍよりも狭帯域化することが可能である。ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの波長帯域をより狭い帯域に特定することができれば、光フィルタ７１による雑音光の遮断領域をより広く設計することができるようになるので、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信特性を効果的に改善することが可能になる。

上記のように本発明では、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁を基準にして、光フィルタ７１における雑音光の遮断領域の設計が行われる。分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁を基準としている１つの理由は、ラマン増幅が適用されていないＥＤＦＡのみの光増幅中継システムと、該システムにラマン増幅を適用することでアップグレードしたシステムとで分波器３１が共通に使用されることが一般的である点に着目しているためである。すなわち、既存システムにラマン増幅を適用することによって新たに生じる問題である、ラマン増幅による雑音光についての対策が、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁を基準にして光フィルタ７１の設計を行うことにより容易に実施できるという点に着目している。

以上のように第１実施形態の光通信システムによれば、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃをラマン増幅して伝送する場合にも、ラマン増幅による雑音光の影響が光フィルタ７１により低減されるため、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃを確実に受信することができ、高い信頼性を実現することが可能になる。

なお、上記の第１実施形態では、光フィルタ７１が伝送路１の受信端および分波器３１の間の光路上に配置される構成例を示したが、例えば図５に示すように、分波器３１およびＯＳＣ受信機３３の間の光路上に光フィルタ７１を配置するようにしても、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。つまり、光フィルタ７１の配置は、伝送路１の受信端およびＯＳＣ受信機３３の入力端の間の光路上の任意の位置とすることが可能である。

次に、本発明の光通信システムの第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態の光通信システムにおける一中継区間の構成例を示したブロック図である。

図６において、本実施形態の光通信システムは、前述の図１に示した第１実施形態の構成について、ラマン増幅用の励起光Ｌｐを伝送路１に与える合波器５４に、光フィルタ７１に相当する機能を具備させるようにしたものである。図６の構成例では、符号７２が光フィルタ７１相当の機能を具備した合波器を表している。なお、合波器７２以外の他の構成は、前述した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。

合波器７２は、伝送路１の受信端からの出力光を分波器３１側に伝える透過特性（以下、主信号側の透過特性とする）が、例えば図７の実線に示すように、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、短波長側の端部が遮断領域（斜線部）となるように設定されている。具体的に、図７の例では、Ｃ−バンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の主信号光帯域に対して、短波長側に約１００ｎｍシフトした波長領域にラマン励起光帯域が設定され、該ラマン励起光帯域と主信号光帯域の間の１５１０〜１５２０ｎｍの範囲にＯＳＣ光帯域が設定される場合を想定している。この場合、図７の破線で示した従来システムに用いられる合波器の主信号側の透過特性は、通常、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が、ラマン励起光帯域の最長波長を考慮して１４８５ｎｍ付近に設計されていた。これに対して本実施形態における合波器７２の主信号側の透過特性は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁が１５００〜１５２０ｎｍ付近にあることを考慮して、ＯＳＣ光帯域の短波長側の境界近傍に、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が設計される。

上記のような合波器７２の適用により、従来構成においてＯＳＣ受信機に入力されていた雑音光のうち、図７の斜線部分に相当する雑音光が合波器７２で遮断されるようになる。よって、前述した第１実施形態の場合と同様に、ＯＳＣ受信機３１に入力される雑音光のトータルパワーが減少し、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信特性が改善されるため、高い信頼線を実現することが可能になる。本実施形態の構成では、第１実施形態の光フィルタ７１相当の機能がラマン励起光用の合波器７１に具備されるため、ラマン増幅の雑音光対策をより簡略な構成により実現することができる。

次に、本発明の光通信システムの第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、前述した第２実施形態について、ＤＲＡユニット５０の構成を主信号光増幅用の励起系統とＯＳＣ光増幅用の励起系統とに区分し、主信号光増幅用の励起系統に何らかの不具合が生じて主信号光のラマン増幅が停止した状況においても、ＯＳＣ光の正常運用を維持できるようにした応用例について説明する。

図８は、第３実施形態の光通信システムにおける一中継区間の構成例を示したブロック図である。
図８において、本実施形態の光通信システムに適用されるＤＲＡユニット５０は、主信号光増幅用の励起系統として、各励起光源５１Ａ，５１Ｂからの出力光が合波器５２Ａ，５２Ｂおよび５３Ｂで合波され、該合波された主信号光増幅用の励起光Ｌｐ１が合波器５４を介して伝送路１上に送られる。また、ＯＳＣ光増幅用の励起系統として、各励起光源５１Ｃからの出力光が合波器５２Ｃで合波され、該合波されたＯＳＣ光増幅用の励起光Ｌｐ２が合波器７３を介して伝送路１上に送られる。ここでは、ＯＳＣ光側の合波器７３が主信号光側の合波器５４よりも伝送路１側に配置されており、主信号光増幅用およびＯＳＣ光増幅用の各励起光Ｌｐ１，Ｌｐ２が、伝送路１上を主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃとは逆方向に伝搬する後方励起型の構成とされている。

上記のような２つの励起系統に区分された構成において、上述した第１実施形態における光フィルタ７１に相当する雑音光の遮断機能は、例えば、長距離化による中継損失の増加によりＯＳＣ光のラマン増幅を新に適用するようなシステムのアップグレードを想定すると、アップグレード前のシステムに対してＯＳＣ光増幅用の励起系統が増設されることになるので、このＯＳＣ光増幅用の励起系統の合波器７３に対して上記雑音光の遮断機能を具備させるのが簡便である。合波器７３の透過特性は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁を考慮し、かつ、合波器５４との配置の関係に応じて、例えば図９に示すような透過特性が実現されるように設計される。

具体的に、図９の上段には、伝送路１および合波器７３，５４の配置関係が抜粋して示してあり、また、図９の中段には、合波器７３，５４についての主信号側の透過特性（伝送路１の受信端側からの出力光を分波器３１側に伝える透過特性）が示してあり、さらに図９の下段には、合波器７３，５４についての励起側の透過特性（励起光源側からの出力光を伝送路１側に伝える透過特性）が示してある。

ＯＳＣ光増幅用の励起系統の合波器７３について、主信号側の透過特性（図９の中段上側）は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、短波長側の端部が遮断領域（斜線部）となるように、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が設計されている。また、合波器５４を介して供給される主信号光増幅用の励起光Ｌｐ１が伝送路１側に送られるように、該励起光Ｌｐ１の波長帯域に対応した透過帯域も形成されている。この合波器７３の励起側の透過特性（図９の下段上側）については、ＯＳＣ光増幅用の励起光Ｌｐ２の波長帯域に対応した透過帯域が形成されるように設計が行われている。なお、図９の例では、励起光Ｌｐ１の波長帯域とＯＳＣ光の波長帯域との間にも透過帯域が形成されているが、この透過帯域は図の破線で示したように特に設けなくても構わない。

一方、主信号光増幅用の励起系統の合波器５４について、主信号側の透過特性（図９の中段下側）は、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が、励起光Ｌｐ１の波長帯域を考慮して、該波長帯域の最長波長に設計されている。また、励起側の透過特性（図９の下段下側）については、励起光Ｌｐ１の波長帯域に対応した透過帯域（ここでは、構成の簡略化を図るために各励起光Ｌｐ１，Ｌｐ２の波長帯域を包含した透過帯域）が形成されるように設計が行われている。

第３実施形態の光通信システムでは、上記のような透過特性を有する合波器７３の適用により、従来構成においてＯＳＣ受信機に入力されていた雑音光のうち、図９の中段上側の斜線部分に相当する雑音光が合波器７３で遮断されるようになる。よって、前述した第２実施形態の場合と同様に、ＯＳＣ受信機３３に入力される雑音光のトータルパワーが減少し、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信特性が改善されるため、高い信頼線を実現することが可能になる。さらに、本実施形態の構成では、ＯＳＣ光増幅用の励起系統が主信号光増幅用とは別系統にされているため、主信号光増幅用の励起系統に不具合が生じた場合でも、ＯＳＣ光の正常運用を維持することができ、故障要因を早く特定し、早期に障害復帰が可能になる。よって、光通信システムの信頼性をより一層向上させることができる。

なお、上記の第３実施形態では、ＯＳＣ光側の合波器７３が主信号光側の合波器５４よりも伝送路１側に配置される一例を説明したが、これとは逆に、主信号光側の合波器５４がＯＳＣ光側の合波器７３よりも伝送路１側に配置される構成とすることも可能である。

図１０は、上記の配置を適用した場合の合波器５４，７３の透過特性の一例である。具体的に、主信号光増幅用の励起系統の合波器５４について、主信号側の透過特性（図１０の中段上側）は、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が、励起光Ｌｐ１の波長帯域を考慮して、該波長帯域の最長波長に設計されている。また、合波器７３を介して供給されるＯＳＣ光増幅用の励起光Ｌｐ２が伝送路１側に送られるように、該励起光Ｌｐ２の波長帯域に対応した透過帯域も形成されている。この合波器５４の励起側の透過特性（図１０の下段上側）については、主信号光増幅用の励起光Ｌｐ１の波長帯域に対応した透過帯域が形成されるように設計が行われている。

一方、ＯＳＣ光増幅用の励起系統の合波器７３について、主信号側の透過特性（図１０の中段下側）は、分波器３１のＯＳＣ透過帯域ＰＢｏｓｃ₃₁に対して、短波長側の端部が遮断領域（斜線部）となるように、主信号光帯域およびＯＳＣ光帯域の両方を包含した透過帯域の最短波長が設計されている。また、励起側の透過特性（図１０の下段下側）については、励起光Ｌｐ２の波長帯域に対応した透過帯域（ここでは、構成の簡略化を図るために各励起光Ｌｐ１，Ｌｐ２の波長帯域を包含した透過帯域）が形成されるように設計が行われている。

また、上述した第１〜第３実施形態では、ラマン増幅用の励起光が伝送路上を主信号光（ＯＳＣ光）とは逆方向に伝搬する後方励起型の構成例を示したが、本発明は、ラマン増幅用の励起光が伝送路上を主信号光（ＯＳＣ光）と同じ方向に伝搬する前方励起型の構成、または、これらを組み合わせた双方向励起型の構成についても応用することが可能である。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。

（付記１） 主信号光および該主信号光とは異なる監視信号光がそれぞれラマン増幅されながら伝搬する伝送路の受信端から出力される光が入力され、前記監視信号光の波長を中心とする所定の透過帯域を有し、該透過帯域に従って入力光より前記監視信号光を分波する分波部と、
前記分波部で分波された監視信号光を受信する監視信号光受信部と、を含んだ光伝送装置において、
前記伝送路の受信端および前記監視信号光受信部の間の光路上に配置され、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する雑音光遮断部を備えたことを特徴とする光伝送装置。

（付記２） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記雑音光遮断部は、前記短波長側および長波長側の各端部領域のうちで、単位波長帯域における雑音光のトータルパワーが相対的に大きい側の端部領域に含まれる雑音光を遮断することを特徴とする光伝送装置。

（付記３） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記雑音光遮断部は、前記短波長側および長波長側の両方の端部領域に含まれる雑音光を遮断することを特徴とする光伝送装置。

（付記４） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記雑音光遮断部は、前記伝送路の受信端および前記分波部の間の光路上に挿入された光フィルタであることを特徴とする光伝送装置。

（付記５） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記雑音光遮断部は、前記分波部および前記監視信号光受信部の間の光路上に挿入された光フィルタであることを特徴とする光伝送装置。

（付記６） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記主信号光および前記監視信号光を前記伝送路上の増幅媒体においてラマン増幅することが可能な励起光を発生する励起光源、および、該励起光源から出力される励起光を前記伝送路の受信端より前記伝送路上に供給する合波器を有するラマン励起光供給部を備え、
前記合波器の主信号側の透過特性が、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する特性であることを特徴とする光伝送装置。

（付記７） 付記６に記載の光伝送装置であって、
前記ラマン励起光供給部は、前記主信号光をラマン増幅可能な励起光を発生する第１励起光源、および、該第１励起光源から出力される励起光を前記伝送路上に供給する第１合波器、並びに、前記監視信号光をラマン増幅可能な励起光を発生する第２励起光源、および、該第２励起光源から出力される励起光を前記伝送路上に供給する第２合波器を有することを特徴とする光伝送装置。

（付記８） 付記７に記載の光伝送装置であって、
前記第２合波器の主信号側の透過特性が、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する特性であることを特徴とする光伝送装置。

（付記９） 付記８に記載の光伝送装置であって、
前記第２合波器が前記第１合波器よりも前記伝送路の受信端側に配置されていることを特徴とする光伝送装置。

（付記１０） 付記８に記載の光伝送装置であって、
前記第１合波器が前記第２合波器よりも前記伝送路の受信端側に配置されていることを特徴とする光伝送装置。

（付記１１） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記監視信号光受信部は、アバランシュドフォトダイオードを含むことを特徴とする光伝送装置。

（付記１２） 伝送路上に配置された複数の光伝送装置により主信号光を中継伝送すると共に、主信号光とは異なる監視信号光を各中継区間の光伝送装置間で送受信してシステム情報を伝達する光通信システムにおいて、
付記１に記載の光伝送装置が各中継区間の受信側に設けられたことを特徴とする光通信システム。

本発明による光通信システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第１実施形態における分波器と光フィルタの透過帯域の関係を模式的に示した図である。 上記第１実施形態の光フィルタで遮断される雑音光の一例を示す図である。 従来の構成においてＯＳＣ受信機に入力される雑音光を示す図である。 上記第１実施形態に関連した他の構成例を示すブロック図である。 本発明による光通信システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第２実施形態における合波器の主信号側の透過特性を模式的に示した図である。 本発明による光通信システムの第３実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第３実施形態における励起光合波器の透過特性を模式的に示した図である。 上記第３実施形態に関連した他の構成における励起光合波器の透過特性を模式的に示した図である。 従来の光通信システムにおける主信号光およびＯＳＣ光の波長配置の一例を示す図である。 ＯＳＣ光を光伝送装置間で送受信するための一般的なシステム構成の一例を示すブロック図である。 ＤＲＡユニットを適用して主信号光およびＯＳＣ光の増幅を行うようにした従来の光通信システムの構成例を示すブロック図である。 光増幅手段で発生する雑音光の影響を低減させる従来技術の一例を示す図である。

符号の説明

１…伝送路
１０，３０…光伝送装置
１１，３２…主信号用光増幅器
１２…ＯＳＣ送信機（ＯＳＣＴＸ）
１３，５２Ａ〜５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃ，５４，７２，７３…合波器
３１…分波器
３３…ＯＳＣ受信機（ＯＳＣＲＸ）
５０…ＤＲＡユニット
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ…励起光源（ＬＤ）
７１…光フィルタ
Ｌｓ…主信号光
Ｌｏｓｃ…監視信号（ＯＳＣ）光
Ｌｐ，Ｌｐ１，Ｌｐ２…励起光
ＰＢｏｓｃ…ＯＳＣ透過帯域

Claims (8)

1. 主信号光および該主信号光とは異なる監視信号光がそれぞれラマン増幅されながら伝搬する伝送路の受信端から出力される光が入力され、前記監視信号光の波長を中心とする所定の透過帯域を有し、該透過帯域に従って入力光より前記監視信号光を前記伝送路におけるラマン増幅により発生する雑音光とともに分波する分波部と、
   前記分波部で分波された監視信号光を受信する監視信号光受信部と、を含んだ光伝送装置において、
   前記伝送路の受信端および前記分波部の間の光路上または前記分波部および前記監視信号光受信部の間の光路上に配置され、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した前記雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する雑音光遮断部を備えたことを特徴とする光伝送装置。
2. 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   前記雑音光遮断部は、前記短波長側および長波長側の各端部領域のうちで、単位波長帯域における雑音光のトータルパワーが相対的に大きい側の端部領域に含まれる雑音光を遮断することを特徴とする光伝送装置。
3. 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   前記雑音光遮断部は、前記短波長側および長波長側の両方の端部領域に含まれる雑音光を遮断することを特徴とする光伝送装置。
4. 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   前記主信号光および前記監視信号光を前記伝送路上の増幅媒体においてラマン増幅することが可能な励起光を発生する励起光源、および、該励起光源から出力される励起光を前記伝送路の受信端より前記伝送路上に供給する合波器を有するラマン励起光供給部を備え、
   前記合波器の主信号側の透過特性が、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する特性であることを特徴とする光伝送装置。
5. 請求項４に記載の光伝送装置であって、
   前記ラマン励起光供給部は、前記主信号光をラマン増幅可能な励起光を発生する第１励起光源、および、該第１励起光源から出力される励起光を前記伝送路上に供給する第１合波器、並びに、前記監視信号光をラマン増幅可能な励起光を発生する第２励起光源、および、該第２励起光源から出力される励起光を前記伝送路上に供給する第２合波器を有することを特徴とする光伝送装置。
6. 請求項５に記載の光伝送装置であって、
   前記第２合波器の主信号側の透過特性が、前記主信号光および前記監視信号光を透過し、かつ、前記分波部の透過帯域に対応した雑音光のうちの該透過帯域の短波長側および長波長側の少なくとも一方の端部領域に含まれる雑音光を遮断する特性であることを特徴とする光伝送装置。
7. 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   前記監視信号光受信部は、アバランシュドフォトダイオードを含むことを特徴とする光伝送装置。
8. 伝送路上に配置された複数の光伝送装置により主信号光を中継伝送すると共に、主信号光とは異なる監視信号光を各中継区間の光伝送装置間で送受信してシステム情報を伝達する光通信システムにおいて、
   請求項１に記載の光伝送装置が各中継区間の受信側に設けられたことを特徴とする光通信システム。

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