JPH09116502A

JPH09116502A - 監視用ループバック回路を有する高出力光増幅中継器

Info

Publication number: JPH09116502A
Application number: JP7299262A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Otani; 朋広大谷; Koji Goto; 光司後藤; Haruo Abe; 春夫安部; Masato Tanaka; 正人田中; Shingo Ito; 信吾伊藤
Original assignee: K D D KAITEI CABLE SYST KK; Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: K D D KAITEI CABLE SYST KK; KDDI Corp
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】信号光を高利得で増幅することができ、かつ
光海底ケーブルシステムの線路監視を十分に行うことの
できる高出力光増幅中継器を提供すること。【解決手段】１ファイバ対からなる線路の各々に、第
１および第２の増幅器３ａ、３ｂと、第３および第４の
増幅器４ａ、４ｂが挿入されている。また、該第１、第
２の増幅器３ａ、３ｂの間と、第３、第４の増幅器４
ａ、４ｂの間とを光学的に結合する第１のループバック
回路５と、前記第２の増幅器の出力端と前記第４の増幅
器の出力端とを光学的に結合する第２のループバック回
路６とが設けられている。線路１を伝送されてきた信号
光は、第１および第２の増幅器３ａ、３ｂにより高利得
で増幅される。また、第１の増幅器３ａの出力信号光
は、第１のループバック回路５を経て、反対線路２へ折
返される。また、第２の増幅器３ｂの下流側で発生した
散乱光は、第２のループバック回路６を経て、反対線路
２へ折返される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は監視用ループバッ
ク回路を有する高出力光増幅中継器に関し、特に、光海
底ケーブルの中継器間隔が大きくなるような場所に設置
して好適な監視用ループバック回路を有する高出力光増
幅中継器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光海底ケーブルのシステム構成の
一例を、図５を参照して説明する。通常、光海底ケーブ
ルでは、上りの光ファイバケーブル５１と下りの光ファ
イバケーブル５２とからなる１光ファイバ対が基本構成
となっている。該上り、下りの光ファイバケーブル５
１、５２の各々には、５０〜１００ｋｍ間隔で光増幅中
継器５３ａ，５３ｂ，５３ｃ等が配置されている。この
光増幅中継器の具体的構成例を、光増幅中継器５３ｂを
代表として、図６に示す。

【０００３】図示されているように、光増幅中継器５３
ｂは、エルビウムドープ光ファイバ６１、６６、ＷＤＭ
カプラ６２、６７、ポンプＬＤ６３、６８、アイソレー
タ６４、６９およびループバック回路６５から構成され
ている。また、該ループバック回路６５は、上り、下り
の光ファイバケーブル５１、５２との間に結合された１
０ｄＢカプラ６５ａ、６５ｂおよびループバック回路６
５の途中に設けられた２５ｄＢカプラ６５ｃ、６５ｄを
具備している。

【０００４】さて、上記のような構成の伝送システムで
は、ＬＭＥ装置による線路監視は次のようにして行われ
る。光増幅中継器５３ｂに入力してくる信号光Ｓ１、Ｓ
２を、中継器内にあるループバック回路６５によりある
一定量を減衰させて、上り回線の入力信号光Ｓ１は下り
回線に、下り回線の入力信号光Ｓ２は上り回線にそれぞ
れ折り返す。そして、そのループバック信号をＨＬＬＢ
回路５４または５５から取り出し、線路監視装置(Line
Monitoring Equipment:LME) ５６または５７に導いて、
そのパワーを測定する。ＬＭＥ装置５６、５７は、この
測定により、光ファイバケーブル５１、５２の障害や、
中継器回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃ等の障害を監視す
る。

【０００５】また、コヒーレント光パルス試験(Coheren
t-Optical Time Domain Reflectometry:C-OTDR) を行う
ために、上りもしくは下り光ファイバケーブル５１、５
２の散乱光を反対回線に折り返す経路も、前記と同様に
ループバック回路６５に確保されている。コヒーレント
光パルス試験は、ＬＴＥ５８、５９をＣ−ＯＴＤＲ測定
装置に置き換えることで実施される。ここで、前記ＬＭ
Ｅによる線路監視と、前記コヒーレント光パルス試験に
ついて、簡単に説明する。

【０００６】該光増幅器５３ｂ1 の出力光信号は、常時
前記１０ｄＢカプラ６５ａにより、１０ｄＢの減衰を受
け、ループバック回路６５に導かれる。続いて、２５ｄ
Ｂカプラ６５ｃにより２５ｄＢの減衰を受け、さらに１
０ｄＢカプラ６５ｂにより減衰を受けて反対回線である
下り光ファイバケーブル５２に折り返される。その後、
前記ＨＬＬＢ回路５４を経てＬＭＥ装置５６に導かれ、
必要に応じて、該ＬＭＥ装置５６によって、光増幅器５
３ｂ1 の出力光がモニタされる。このように、ＬＭＥ用
の信号は、合計で約４５ｄＢの損失を受けて、ＬＭＥ装
置５６に導かれることになる。例えば、中継器回路５３
ｂの光増幅器５３ｂ1 に何らかの障害が発生したとする
と、ＬＭＥ装置は、約４５ｄＢの損失を受けた光増幅器
５３ｂ1の出力信号をモニタすることにより、光増幅器
５３ｂ1 に障害があったことを検知される。

【０００７】一方、Ｃ−ＯＴＤＲの信号光は、経路の光
ファイバにより散乱され信号光の進行方向とは逆方向に
進む。例えば、上り光ファイバケーブル５１の点５１ａ
（図５参照）で発生した散乱光は、前記ループバック回
路６５の１０ｄＢカプラ６５ａにより１０ｄＢの減衰を
受け、次に２つの２５ｄＢカプラ６５ｄ、６５ｃを減衰
を受けずに通過し、１０ｄＢカプラ６５ｂにより１０ｄ
Ｂの損失をうけ反対回線５２に折り返される。そして、
該折り返された散乱光は、ＬＴＥ５８と置換して設置さ
れたＣ−ＯＴＤＲ測定装置により測定される。この結
果、例えば上り光ファイバケーブル５１の点５１ａで切
断等の障害が発生した場合には、該点５１ａ以後からの
散乱光が小さくなったり、切断点からの反射光が発生し
て、Ｃ−ＯＴＤＲ測定装置によって測定されるので、該
点５１ａでの障害が検知される。この場合には、前記２
５ｄＢカプラ６５ｄ、６５ｃを通過する場合、通過経路
は損失の無い方の経路となるため、合計損失は、約２１
ｄＢ程度となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、通常の
光海底ケーブルでは、光増幅中継器５３ａ，５３ｂ，５
３ｃはほぼ等間隔に挿入されるが、該光海底ケーブルが
敷設される地理的条件、あるいは敷設費用の削減等の理
由で、ある光増幅中継器の前後だけ、例えば光増幅中継
器５３ｂの前後だけ、中継間隔を長くしなければならな
い場合がある。このような場合、光増幅中継器５３ｂと
して高利得なものが必要となり、本発明者は該高利得な
光増幅中継器（以下、高出力光増幅器と呼ぶ）として、
図７に示されているようなものを考えた。

【０００９】この高出力光増幅中継器６０としては、光
増幅器５３ｂ1 、５３ｂ2 を２個直列に接続した光増幅
器を、上りおよび下りの光ファイバケーブルの各々に配
置し、該上りおよび下りの光ファイバケーブル間に従来
型のループバック回路６５を配置したものを考えた。こ
の光増幅中継器を用いれば、入力信号光を高利得で増幅
して出力することができるので、該光増幅中継器の前後
の中継間隔が長くなっても、これに対処することができ
る。

【００１０】しかしながら、光海底ケーブルに図７の高
出力光増幅中継器６０を適用すると、前記したＬＭＥ装
置による線路監視が十分にできないという問題があっ
た。例えば図７の上りの光ファイバケーブルであって、
高出力光増幅中継器６０の上流側の光ファイバケーブル
５１ａに何らかの障害が発生して、該高出力光増幅中継
器６０に入力する信号光のパワーが低下したとすると、
この信号光パワーは２段の光増幅器５３ｂ1 により増幅
され、前記したようにループバック回路６５を経て下り
の光ファイバケーブルに導かれ、送信端局に設けられて
いるＬＭＥ装置５６に入力することになるが、利得飽和
領域で動作させた光増幅器５３ｂ1 を２個直列で用いる
と、入力信号光パワーに大きな変動があっても出力が定
常値に近付くので、該入力信号光パワーの変動はＬＭＥ
装置５６に現れにくくなる。この結果、前記したよう
に、ＬＭＥ装置による線路監視が十分にできないという
問題があった。この発明の目的は、前記した従来技術の
問題点を除去し、信号光を高利得で増幅することがで
き、かつ光海底ケーブルシステムの線路監視を十分に行
うことのできる高出力光増幅中継器を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、上り、下りの１光ファイバ対で形成
された光線路に挿入される高出力光増幅中継器であっ
て、上り線路に順次配置された第１、第２の光増幅器
と、下り線路に順次配置された第３、第４の光増幅器
と、前記第１と第２の光増幅器の間と前記第３と第４の
光増幅器の間とを光学的に結合する第１のループバック
回路と、前記第２の光増幅器の出力端と前記第４の光増
幅器の出力端とを光学的に結合する第２のループバック
回路とを具備した点に特徴がある。また、他の特徴は、
前記第２および第４の増幅器を自動利得制御機能を有す
る増幅器で構成した点に特徴がある。

【００１２】この発明によれば、前記上りあるいは下り
線路を伝送されてきた信号光は、２つの光増幅器で順次
増幅されるので、高い出力パワーとなる。また、第１ま
たは第３の増幅器の出力光は、第１のループバック回路
を経て反対線路に折返されるので、ＬＭＥ装置はこの折
返されてきた信号光のパワーを観測することにより、線
路の監視をすることができる。また、線路内で発生した
散乱光は、第２のループバック回路を経て反対線路に折
返されるので、ＬＴＥ装置に代えて接続されたコヒーレ
ント光パルス試験装置は、該散乱光を測定することによ
り、線路状態を監視することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の高出
力光増幅中継器の構成を示すブロック図である。同図
(a) に示されているように、本実施形態の高出力光増幅
中継器１０は、上りの光ファイバケーブル１に挿入され
た第１、第２の光増幅器３ａ、３ｂと、下りの光ファイ
バケーブル２に挿入された第３、第４の光増幅器４ａ、
４ｂと、前記第１の光増幅器３ａの出力を減衰して反対
回線である下り光ファイバケーブル２に、あるいは前記
第３の光増幅器４ａの出力を減衰して反対回線である上
り光ファイバケーブル１に折返すＬＭＥ用ループバック
回路５と、前記第２の光増幅器３ｂの下流側の光ファイ
バケーブル１中で散乱された信号光を反対回線である下
り光ファイバケーブル２に、あるいは前記第４の光増幅
器４ｂの下流側の光ファイバケーブル２中で散乱された
信号光を反対回線である上り光ファイバケーブル１に導
くＣ−ＯＴＤＲ用ループバック回路６とから構成されて
いる。

【００１４】ここに、前記第１〜４の光増幅器３ａ〜４
ｂは、それぞれ同図(b) に示されているような構成を有
している。すなわち、エルビウムドープ光ファイバ１
１、ＷＤＭカプラ１２、ポンプＬＤ１３およびアイソレ
ータ１４から構成されている。図２は、該光増幅器３ａ
〜４ｂの各々の光増幅器の増幅特性を示している。横軸
は入力パワーを示し、縦軸は利得（ゲイン）を示してい
る。図から明らかなように、入力信号に対する利得特性
は、入力信号が比較的小さい領域では一定であるが、中
継器入力信号パワーが大きくなると利得は減少する。し
たがって、動作点Ｘを図示のように利得飽和領域に設定
すると、自動的に入力信号の変動に対して利得が変化
し、出力パワーを一定にすることができる。つまり、入
力信号が該動作点Ｘに相当する基準値よりも小さい場合
は利得が増加するのに対して、該基準値よりも大きい場
合には利得が減少するので光増幅器の出力パワーが一定
に保たれる。なお、入力信号が基準値よりも大幅に減少
した場合には、動作点が飽和領域外となり利得は一定と
なるため、中継器出力信号光パワーは予定の大きさより
も減少する。出力が減少すると、折返されるＬＭＥ信号
も減少するので、中継器入力パワーの減少を感知するこ
とができる。

【００１５】また、前記ＬＭＥ用ループバック回路５
は、二つのカプラ（例えば、１０ｄＢカプラ）５ａ、５
ｂと、二つの減衰器（例えば、２５ｄＢ減衰器）５ｃ、
５ｄを有している。また、前記Ｃ−ＯＴＤＲ用ループバ
ック回路６は、二つのカプラ（例えば、１０ｄＢカプ
ラ）６ａ、６ｂと一つの減衰器（例えば、１ｄＢ減衰
器）６ｃを有している。

【００１６】次に、本実施形態の動作を、図３を参照し
て説明する。図３は、本実施形態の高出力光増幅中継器
１０を光海底ケーブルシステムに適用した時のシステム
図を示し、図中の符号は、図１および図５の同一符号の
ものと同一または同等物を示す。図示されているよう
に、高出力光増幅中継器１０の前後の中継器間隔は、例
えば１００〜２００ｋｍというように、他の中継器間隔
よりも大きくあいている。

【００１７】上りの光ファイバケーブル１を通って高出
力光増幅中継器１０に入力してきた信号光は、第１およ
び第２の光増幅器３ａ、３ｂで大きく増幅され、高い光
パワーで出力される。この時、第１の光増幅器３ａで増
幅された信号光の一部はＬＭＥ用ループバック回路５に
より下りの光ファイバケーブル２に折返され、ＨＬＬＢ
回路５４を介してＬＭＥ装置５６に入力する。

【００１８】さて、今、該高出力光増幅中継器１０の上
流側にある光ファイバケーブル１あるいは該高出力光増
幅中継器１０中の第１の光増幅器３ａに何らかの障害が
発生したとすると、ＬＭＥ用ループバック回路５によっ
て折返され、下りの光ファイバケーブル２を通ってＬＭ
Ｅ装置５６に入力する信号光のパワーは、大きく減衰す
る。この結果、高出力光増幅中継器１０の上流側にある
光ファイバケーブル１あるいは該高出力光増幅中継器１
０中の第１の光増幅器３ａに障害が発生したことがわか
る。また、高出力光増幅中継器１０の第２の光増幅器３
ｂまたはその下流側の光ファイバケーブル１に何らかの
障害が発生した場合には、光増幅中継器５３ｃのループ
バック回路によって折返された信号光をＬＭＥ装置５６
で測定することにより、検知することができる。

【００１９】また、前記した障害が第２の光増幅器３ｂ
に発生したのか、あるいはその下流側の光ファイバケー
ブル１に発生したのかの区別は、ＬＴＥ装置５８に代え
てＣ−ＯＴＤＲ測定装置を接続することにより行うこと
ができる。すなわち、例えば、高出力光増幅中継器１０
と光増幅中継器５３ｃとの間の光ファイバケーブル１中
の点１ａにおいて切断等の障害が発生した場合には、障
害点以後の信号光の散乱光が弱くなったり、該障害点１
ａで反射が発生し、該散乱光および反射光はＣ−ＯＴＤ
Ｒ用ループバック回路６を通って下り光ファイバケーブ
ル２に導かれ、前記Ｃ−ＯＴＤＲ測定装置により検知さ
れる。しかしながら、前記第２の光増幅器３ｂに障害が
発生した場合には、散乱光に変化は生じないので、Ｃ−
ＯＴＤＲ測定装置により散乱光の異常を検知されること
はない。したがって、ＬＭＥ装置およびＣ−ＯＴＤＲ測
定装置による測定結果を総合することにより、障害が光
増幅器で発生したのかあるいは光ファイバケーブルで発
生したのかの区別をすることができる。

【００２０】次に、本発明の高出力光増幅中継器の第２
実施形態を、図４を参照して説明する。本実施形態の高
出力光増幅中継器２０が前記第１実施形態と異なる点
は、前記第２の光増幅器３ｂおよび第４の光増幅器４ｂ
として、自動利得制御機能（ＡＧＣ機能）を有する光増
幅器３ｂ´、４ｂ´を用いた点である。すなわち、本実
施形態の第２および第４の光増幅器３ｂ´および４ｂ´
は、これらの光増幅器３ｂ´、４ｂ´の出力パワーをモ
ニタするためのカプラ２１ａ、２１ｂと、モニタされた
信号光を電気信号に変換するホトダイオード２２ａ、２
２ｂと、該電気信号に変化が生じた場合にはこれが所定
値に復帰するような制御信号を生成し、該制御信号でポ
ンプＬＤのポンプレーザ電流を調節する自動利得制御回
路（ＡＬＣ回路）２３ａ、２３ｂとを具備している。

【００２１】この実施形態によれば、上りまたは下りの
光ファイバケーブル１または２を伝送してきた信号光
は、第１または第３の光増幅器３ａ´または４ａ´によ
り増幅され、さらに第２または第４の自動利得制御機能
を有する光増幅器３ｂ´または４ｂ´により増幅され
る。この結果、高出力光増幅中継器２０からは、安定し
た高出力パワーの信号光が出力される。本実施形態で
は、該出力信号光は、第２または第４の光増幅器３ｂ´
または４ｂ´によりＡＧＣ制御をされるので、第１実施
形態の高出力光増幅中継器１０に比べて、より安定した
パワーの高出力信号光を得ることができる。

【００２２】また、ＬＭＥ用ループバック回路５を図示
されているように、上り光ファイバケーブル１の第１お
よび第２の光増幅器３ａ´および３ｂ´の間、および下
り光ファイバケーブル２の第３および第４の光増幅器４
ａ´および４ｂ´の間に、第１および第２のカプラ５
ａ、５ｂを介して設けたので、例えば第１の光増幅器３
ａ´の上流側で何らかの障害が起きて信号光が減衰した
時には、該信号光は第１の光増幅器３ａ´で増幅された
後、ＬＭＥ用ループバック回路５により下り光ファイバ
ケーブル２に折返されることになる。このため、送信端
局に設けられているＬＭＥ装置５６（図３参照）は、該
信号光の減衰を検知することができ、所定の線路監視を
行うことができる。また、Ｃ−ＯＴＤＲ用ループバック
回路６は、図示されているように、高出力光増幅中継器
２０の上りおよび下り光ファイバケーブルの出力端に設
けられた第３および第４のカプラ６ａ、６ｂを介して設
けられているので、該高出力光増幅中継器２０の下流側
で発生した散乱光を、確実に反対側の光ファイバケーブ
ルに折返す事ができる。この結果、何らの支障なく、Ｌ
ＴＥ装置に代えて接続されるＣ−ＯＴＤＲ装置により、
該散乱光の検知ができるようになる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、上りおよび下り線路の各々に増幅器を２段
挿入しているので大きな利得を得ることができると共
に、ＬＭＥ装置およびＣ−ＯＴＤＲ装置による線路監視
を何らの支障を生ずることなく行うことができる。この
ため、本発明の高出力光増幅中継器を、例えば離島間等
の、通常の光中継器を数台用いるほど中継間隔が長くな
いような地理的条件の所に用いると、光海底ケーブルの
敷設を、技術的、価格的に、効率良く行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図２】図１の光増幅器の増幅特性を示す図である。

【図３】本実施形態の高出力光増幅中継器を海底ケー
ブルに適用した時のシステム構成を示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態の構成を示す回路図で
ある。

【図５】従来の海底ケーブルのシステム構成を示す図
である。

【図６】従来の光増幅中継器の構成例を示す回路図で
ある。

【図７】容易に想到できる高出力光増幅中継器の構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…上りの光ファイバケーブル、２…下りの光ファイバ
ケーブル、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、３ａ´、３ｂ´、
４ａ´、４ｂ´…光増幅器、５…ＬＭＥ用ループバック
回路、６…Ｃ−ＯＴＤＲ用ループバック回路、１０、２
０…高出力光増幅中継器、２２ａ、２２ｂ…ホトダイオ
ード、２３ａ、２３ｂ…自動利得制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大谷朋広東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内 (72)発明者後藤光司東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内 (72)発明者安部春夫東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内 (72)発明者田中正人東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内 (72)発明者伊藤信吾東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上り、下りの１光ファイバ対で形成され
た光線路に挿入される高出力光増幅中継器であって、上り線路に順次配置された第１、第２の光増幅器と、下
り線路に順次配置された第３、第４の光増幅器と、前記第１、第２の光増幅器の間と前記第３、第４の光増
幅器の間とを光学的に結合する第１のループバック回路
と、前記第２の光増幅器の出力端と前記第４の光増幅器の出
力端とを光学的に結合する第２のループバック回路とを
具備したことを特徴とする監視用ループバック回路を有
する高出力光増幅中継器。
【請求項２】請求項１の監視用ループバック回路を有
する高出力光増幅中継器において、前記第１〜４の光増幅器の各々は、エルビウムドープ光
ファイバと、信号光を増幅するために該エルビウムドー
プ光ファイバを励起するポンプＬＤと、増幅された信号
光を一方向に伝送するアイソレータとから構成されてい
ることを特徴とする監視用ループバック回路を有する高
出力光増幅中継器。
【請求項３】請求項１の監視用ループバック回路を有
する高出力光増幅中継器において、前記第２および第４の増幅器が自動利得制御機能を有す
る増幅器であることを特徴とする監視用ループバック回
路を有する高出力光増幅中継器。
【請求項４】請求項１の監視用ループバック回路を有
する高出力光増幅中継器において、前記第１および第２のループバック回路には、それぞれ
所定の減衰値を有する減衰器が挿入されていることを特
徴とする監視用ループバック回路を有する高出力光増幅
中継器。
【請求項５】請求項１記載の監視用ループバック回路
を有する高出力光増幅中継器において、前記第１のループバック回路は、前記第１の光増幅器の
出力光を分岐する手段と、分岐された出力光に所定の損
失を与える手段と、前記第３の光増幅器の入力に合流さ
れる手段とを具備したことを特徴とする監視用ループバ
ック回路を有する高出力光増幅中継器。
【請求項６】請求項１記載の監視用ループバック回路
を有する高出力光増幅中継器において、前記第２のループバック回路は、前記第２の光増幅器の
出力側の光線路から戻ってくる散乱光を分岐する手段
と、分岐された散乱光に所定の損失を与える手段と、前
記第２の光増幅器の出力に合流させる手段とを具備した
ことを特徴とする監視用ループバック回路を有する高出
力光増幅中継器。