JPWO2019044604A1 - 光伝送装置およびスペクトラム制御方法 - Google Patents

Abstract

［課題］波長多重信号のスペクトラム形状を制御し、伝送品質を向上させることができる光伝送装置を提供する。［解決手段］光伝送装置を、波長選択手段１と、光増幅手段２と、計測手段３と、設定手段４と、制御手段５を備える構成とする。波長選択手段１は、光信号をして選択する手段と、信号レベルを調整して出力する手段とを有する。光増幅手段２は、信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅する。計測手段３は、増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測する。設定手段４は、伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定する。制御手段５は、計測されたスペクトラムと、出力スペクトラム設定情報とを比較して、波長選択手段１において波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の減衰量を決定する。また、波長選択手段１は、決定した減衰量に基づいて信号レベルを調整する。

Description

本発明は、光通信システムにおける波長多重信号の伝送技術に関するものであり、特に、波長多重化された光信号のスペクトラム形状を制御する技術に関するものである。

光通信システムでは、波長多重信号が伝送路上の光ファイバや中継装置等を通過する際に、光信号の信号レベルの波長特性が変化し、伝送品質の低下が生じる恐れがある。よって、光通信システムにおいて伝送品質を維持するためには、異なる波長間の光信号の信号レベルの差を小さくするように波長多重信号のスペクトル形状を制御する必要がある。そのため、波長間に生じる光信号の信号レベルの差の影響を抑制する技術の開発が行われている。そのような、波長間の光信号の信号レベルの差を抑制する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、波長ごとの信号レベルの調整を行う機能を有する光中継装置に関するものである。特許文献１の光中継装置は、波長選択スイッチと、光カプラと、ＯＣＭ（Optical Channel Monitor）を備えている。特許文献１の光中継装置は、波長選択スイッチの出力部において光カプラで波長多重信号を分岐し、ＯＣＭで波長ごとの信号レベルを計測している。特許文献１の光中継装置は、ＯＣＭにおける計測で、信号レベルに規定値からの変動が生じた波長を検出すると、波長選択スイッチにおける信号レベルの調整量を変化させている。

また、特許文献２には、波長多重信号の送信先の光伝送装置における信号レベルの情報を取得して、送信する波長多重信号の信号レベルの調整を行う光伝送装置に関する技術が開示されている。

特許第６０６７１９２号公報 特開２０１４−１９２６１５号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の光中継装置は、波長選択スイッチの出力側で信号レベルの計測を行っている。しかし、波長選択スイッチの後段に、光増幅器のような光信号の信号レベルに波長に依存した影響を与える素子があった場合には、伝送路に出力する波長多重信号のスペクトラム形状が、伝送品質を維持する上で必要な形状にならない恐れがある。また、伝送路の光ファイバの特性等によって、出力する波長多重信号に要求されるスペクトラム形状は異なるが、特許文献１の技術では、出力する波長多重信号のスペクトラム形状を、伝送路の特性に合わせて調整することができない。そのため、特許文献１の技術は、出力信号のスペクトラム形状を制御することで、伝送品質を維持するための技術としては十分ではない。また、特許文献２の技術は、遠隔にある受信装置側の信号レベルの情報を取得する必要があり、自装置内において取得した情報のみでは、出力信号のスペクトラム形状を適切な形状に調整する制御を行うことはできない。

本発明は、上記の課題を解決するため、波長多重信号のスペクトラム形状を制御し、伝送品質を向上させることができる光伝送装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の光伝送装置は、波長選択手段と、光増幅手段と、計測手段と、設定手段と、制御手段を備えている。波長選択手段は、光ファイバを介して入力される波長多重信号から、設定された波長の光信号を出力する光信号として選択する手段と、選択した波長の光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整して出力する手段とを有する。光増幅手段は、波長選択手段において信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅する。計測手段は、光増幅手段における増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測する。設定手段は、伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定する。制御手段は、計測手段において計測されたスペクトラムと、出力スペクトラム設定情報とを比較して、波長選択手段において波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の減衰量を決定する。また、波長選択手段は、制御手段が決定した減衰量に基づいて、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する。

本実施形態のスペクトラム制御方法は、伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定する。本実施形態のスペクトラム制御方法は、光ファイバを介して入力される波長多重信号から設定された波長の光信号を出力する光信号として選択し、選択した波長の光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整して出力する。本実施形態のスペクトラム制御方法は、信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅する。本実施形態のスペクトラム制御方法は、増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測する。本実施形態のスペクトラム制御方法は、計測されたスペクトラムと、出力スペクトラム設定情報とを比較して、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の減衰量を決定する。本実施形態のスペクトラム制御方法は、決定した減衰量に基づいて、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する。

本発明によると、波長多重信号のスペクトラム形状を制御し、伝送品質を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の光伝送装置の動作フローを示す図である。 本発明と対比した構成の光伝送装置の構成の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態の光伝送装置の動作フローを示す図である。 本発明の第４の実施形態の光伝送装置の構成の概要を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の光伝送装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の光伝送装置は、波長選択手段１と、光増幅手段２と、計測手段３と、設定手段４と、制御手段５を備えている。波長選択手段１は、光ファイバを介して入力される波長多重信号から、設定された波長の光信号を出力する光信号として選択する手段と、選択した波長の光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整して出力する手段とを有する。光増幅手段２は、波長選択手段１において信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅する。計測手段３は、光増幅手段２における増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測する。設定手段４は、伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定する。制御手段５は、計測手段３において計測されたスペクトラムと、出力スペクトラム設定情報とを比較して、波長選択手段１において波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の減衰量を決定する。また、波長選択手段１は、制御手段５が決定した減衰量に基づいて、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する。

本実施形態の光伝送装置は、設定手段４において伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定し、計測手段３において、増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測している。また、本実施形態の光伝送装置は、制御手段５において、計測手段３において計測されたスペクトラムと、出力スペクトラム設定情報とを比較して、波長選択手段１において信号レベルを調整する際の波長ごとの減衰量を決定している。本実施形態の光伝送装置は、光増幅手段２の出力後に計測したスペクトラムと望ましいスペクトラム形状を比較して減衰量を決定しているので、増幅による特性変化を考慮した信号レベルの調整を行うことができる。そのため、本実施形態の光伝送装置は、伝送路の特性等の影響を抑制する上でより最適な形状に近いスペクトラム形状の波長多重信号を出力することができる。その結果、本実施形態の光伝送装置は、出力する波長多重信号のスペクトラム形状を制御し、伝送品質を向上させることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の光伝送装置の構成の概要を示したものである。

本実施形態の光伝送装置１０は、第１の光学回路１１と、第２の光学回路１２と、波長選択スイッチ１３と、光増幅器１４と、光カプラ１５と、ＯＣＭ（Optical Channel Monitor）１６と、スペクトラム制御回路１７を備えている。また、光伝送装置１０は、光ファイバ２０１、光ファイバ２０２および光ファイバ２０３と接続されている。光ファイバ２０１および光ファイバ２０２は、光伝送装置１０に入力される光信号を伝送する伝送路である。また、光ファイバ２０３は、光伝送装置１０から出力される光信号を伝送する伝送路である。本実施形態の光伝送装置１０は、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer）装置として構成されている。光伝送装置１０は、送信装置や中継装置として用いられる。

第１の光学回路１１および第２の光学回路１２は、光伝送装置１０に入力される光信号の処理回路として形成されている。第１の光学回路１１および第２の光学回路１２は、例えば、入力される波長多重信号を増幅する光増幅器と、光伝送装置１０でＤｒｏｐする光信号を分離するスプリッタによって構成されている。

波長選択スイッチ１３は、第１の光学回路１１および第２の光学回路１２を介して入力される波長多重信号から設定に基づいた波長の光信号を選択して出力する。また、波長選択スイッチ１３は、光信号の選択を行う際に、各波長の光信号の信号レベル、すなわち、各波長の光パワーを設定値に基づいて調整する。
波長選択スイッチ１３には、光伝送装置１０でＡｄｄされる光信号が入力されてもよい。
また、波長選択スイッチ１３において、光信号のＡｄｄとＤｒｏｐの両方が行われてもよい。

波長選択スイッチ１３は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて形成される。ＭＥＭＳを用いた波長選択スイッチでは、ミラーの制御によって出力する波長の選択と、出力する光信号の光パワーの調整が行われる。波長選択スイッチ１３は、入力された光信号の選択的な出力と信号レベルの調整が行われるものであればＭＥＭＳ方式以外のものであってもよい。例えば、波長選択スイッチ１３は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）技術を用いて形成されていてもよい。波長選択スイッチ１３は、信号レベルの調整を、各波長の光パワーを減衰量の設定値に基づいて減衰することによって行う。

本実施形態の波長選択スイッチ１３は、減衰量設定１０４として減衰量の設定値を保存している。減衰量の設定値は、スペクトラム制御回路１７において決定され、波長選択スイッチ１３に入力される。波長選択スイッチ１３は、減衰量設定１０４として保存された減衰量の設定値に基づいて、光信号の信号レベルの調整を行う。また、本実施形態の波長選択スイッチ１３は、第１の実施形態の波長選択手段１に相当する。

光増幅器１４は、入力された波長多重信号を増幅して出力する。光増幅器１４には、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium Doped optical Fiber Amplifier）が用いられる。本実施形態の光増幅器１４は、第１の実施形態の光増幅手段２に相当する。

光カプラ１５は、波長多重信号を光伝送装置の出力側と、ＯＣＭ１６の入力側に分岐する。光伝送装置の出力側に分岐された波長多重信号は、光ファイバ２０３に出力され伝送路を伝送される。光カプラ１５には、光カプラが用いられる。光カプラ１５で分岐される２つの経路の波長多重信号に含まれる波長は、光カプラ１５に入力される波長多重信号に含まれる波長と同一である。

ＯＣＭ１６は、入力される波長多重信号について波長ごとの光パワーを計測することで信号レベルを計測し、波長多重信号のスペクトラムを取得する機能を有する。ＯＣＭ１６は、例えば、モノクロメータによってフォトダイオードに入力される波長を変化させることで波長ごとの光パワーを計測する。ＯＣＭ１６は、波長多重信号をアレイ回折格子等で分波し、分波された光信号ごとにフォトダイオードで光パワーを計測する構成であってもよい。ＯＣＭ１６は、波長ごとの光パワーの計測を基にした波長多重信号のスペクトラムの情報を、モニタ情報１０１として保持し、スペクトラム制御回路１７に送る。また、本実施形態のＯＣＭ１６の信号レベルを計測する機能は、第１の実施形態の計測手段３に相当する。

スペクトラム制御回路１７は、減衰量制御部１０２と、出力スペクトラム設定部１０３を備えている。スペクトラム制御回路１７は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの半導体装置を用いて構成されている。また、スペクトラム制御回路１７における各処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）上でコンピュータプログラムを実行することで行われてもよい。

減衰量制御部１０２は、モニタ情報とスペクトラム設定情報を比較し、差がある場合には、波長選択スイッチ１３における減衰量を示す減衰量設定を更新する。減衰量制御部１０２は、モニタ情報とスペクトラム設定情報の差がなくなるように波長選択スイッチ１３における波長ごとの光パワーの減衰量を決定する。減衰量制御部１０２は、減衰量設定を更新すると更新した減衰量設定の情報を波長選択スイッチ１３に送る。

出力スペクトラム設定部１０３は、伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状の設定に関する動作を処理する。出力スペクトラム設定部１０３は、基準となるスペクトラム形状の入力を受け付け、基準となるスペクトラム形状のデータを出力スペクトラム設定情報として保存する。基準となるスペクトラム形状は、伝送路の特性を考慮した伝送品質を向上させる上で望ましいスペクトラム形状として設定される。基準となるスペクトラム形状は、作業者によって入力されてもよく、通信管理システム等から入力されてもよい。また、基準となるスペクトラム形状は、光伝送装置１０の設計時や敷設時に設定されてもよい。また、本実施形態のスペクトラム制御回路１７は、第１の実施形態の設定手段４および制御手段５に相当する。

本実施形態の光伝送装置１０の動作について説明する。始めに、本実施形態の光伝送装置１０の通常の動作、すなわち、入力される波長多重信号を処理して出力する際の動作について説明する。

光ファイバ２０１および光ファイバ２０２を介して伝送されてくる波長多重信号は、第１の光学回路１１および第２の光学回路１２を介して、光伝送装置１０に入力される。第１の光学回路１１および第２の光学回路１２は、入力された波長多重信号に所定の処理を施し、波長選択スイッチ１３に送る。入力された光信号に施す所定の処理としては、例えば、光信号の増幅や、一部の波長の光信号の分岐等の処理が該当する。

第１の光学回路１１および第２の光学回路１２から波長多重信号が入力されると、波長選択スイッチ１３は、設定に基づいた波長の光信号を選択して出力する。選択される光信号は、光通信システムの波長設計に基づいて設定されている。また、波長選択スイッチ１３は、波長の選択を行う際に、減衰量設定１０４として保持している減衰量の設定値に基づいて、各波長の光信号の減衰を行う。

波長の選択と波長ごとの減衰の処理が行われた光信号は、波長多重信号として光増幅器１４に送られる。波長多重信号が入力されると、光増幅器１４は、光パワーの増幅を行って出力する。光増幅器１４から出力された波長多重信号は、光カプラ１５で分岐され、一方の波長多重信号は、光ファイバ２０３に出力されて伝送路を伝送される。もう一方の波長多重信号は、ＯＣＭ１６に送られる。

次に、本実施形態の光伝送装置１０において、波長選択スイッチ１３において信号レベルの調整を行う際の動作について説明する。図３は、本実施形態の光伝送装置１０が信号レベルの調整を行う際の動作フローを示したものである。

光伝送装置１０の設置時や通信設定変更時等に、スペクトラム制御回路１７の出力スペクトラム設定部１０３に、伝送路に出力する波長多重信号のスペクトラム形状について、基準となるスペクトラム形状が出力スペクトラム設定情報として設定される。出力スペクトラム設定情報は、出力光の波長をλｘとすると、波長λｘごとの信号レベルの設定値が期待出力レベルとして設定される（ステップＳ１１）。

出力スペクトラム設定情報として設定されるスペクトラム形状は、伝送路の特性に合わせて設定される。そのため、出力スペクトラム設定情報として設定されるスペクトラム形状には、フラットまたはチルト形状など伝送路によって光信号が波長に依存して受ける影響を抑制する形状が選択される。出力スペクトラム設定情報の設定は、作業者によって行われてもよく、また、通信管理システム等からネットワークを介して行われてもよい。

出力光の信号レベルの設定値が入力されると、スペクトラム制御回路１７は、各波長の出力光の信号レベルの設定値を出力スペクトラム設定情報として保存する。

ＯＣＭ１６は、光カプラ１５において分岐される波長多重信号の波長ごとの信号レベルとして波長ごとの光パワーを計測する。すなわち、ＯＣＭ１６は、光カプラ１５において分岐された光増幅器１４からの出力光λｘの信号レベルを計測する。ＯＣＭ１６は、光増幅器１４からの出力光λｘの信号レベルの計測結果をモニタ情報として、スペクトラム制御回路１７に出力する（ステップＳ１２）。

光増幅器１４からの出力光λｘの信号レベルの計測結果を示すモニタ情報を受け取ると、スペクトラム制御回路１７の減衰量制御部１１２は、出力スペクトラム設定情報と、モニタ情報を比較する（ステップＳ１３）。

設定値である出力スペクトラム設定情報と計測値であるモニタ情報の信号レベルが全ての波長で同じまたは所定の基準内の差であるとき（ステップＳ１４でＹｅｓ）、スペクトラム制御回路１７の減衰量制御部１１２は、減衰量の調整は不要と判断する。減衰量制御部１１２が減衰量の調整は不要と判断すると、減衰量の設定の動作は終了する。減衰量の設定の動作は、光通信システムの設定変更時、作業者や通信管理システムからの開始指示、または所定の時間ごとなどに再度、実施される。

出力スペクトラム設定情報とモニタ情報の光パワーの信号レベルに差があるとき（ステップＳ１４でＮｏ）、スペクトラム制御回路１７の減衰量制御部１１２は、設定値と計測値の差を基に波長選択スイッチ１３における減衰量を算出する。波長選択スイッチ１３における減衰量を算出すると、新たに算出した減衰量の設定値を減衰量設定として波長選択スイッチ１３に送り減衰量の設定を更新する（ステップＳ１５）。

波長選択スイッチ１３は、減衰量設定の情報を受け取ると、受け取った減衰量の設定値を減衰量設定１０４として保存して減衰量設定を更新する。減衰量設定が更新されると、波長選択スイッチ１３は、減衰量設定に示された減衰量となるように光信号の光パワーの減衰を行って信号レベルの調整を行う。減衰量設定に示された減衰量で減衰が行われると、ステップＳ１２からの動作が、スペクトラム設定情報とモニタ情報が一致するまで繰り返される。

図４は、本実施形態の光伝送装置１０と対比した構成の例として、特開２０１４−１９２６１５号公報に記載された光伝送装置の構成を示したものである。図４の光伝送装置は、ＲＯＡＤＭ装置として構成されている。図４の光伝送装置は、入力される光多重信号が光増幅器（Pre AMP）で増幅された後、ＳＰＬ（Splitter）で光信号の一部がＤｒｏｐされている。また、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch；波長選択スイッチ）で光信号がＡｄｄされている。図４では、入力側の光増幅器（Pre-AMP）とＳＰＬの間、および、ＷＳＳと出力側の光増幅器（Post AMP)の間で波長多重信号がそれぞれ分岐され、ＯＣＭで信号レベルの計測が行われている。図４では、入力側の光増幅器（Pre-AMP）とＳＰＬの間における信号レベルの計測結果は、波長多重信号の送信元の光伝送装置に通知される。図４のプリエンファシス制御部は、送信先の光伝送装置から通知された信号レベルの計測結果、または、送信先から通知された信号レベルの計測結果と自装置内の出力側のＯＣＭにおける信号レベルの計測結果を基にＷＳＳにおける減衰量を決定している。

図４の光伝送装置では、ＷＳＳと光増幅器の間において信号レベルの計測を行っている。そのため、自装置内のＯＣＭにおける計測結果を基にＷＳＳでスペクトラム形状の調整を行っても増幅時の光増幅器における波長依存性によって期待通りのスペクトラム形状の出力信号を得られないことがある。一方で、本実施形態の光伝送装置１０では、光増幅器よりも出力側で信号レベルの計測を行っているので、光増幅器における波長依存性の影響を取り込んだ上で、スペクトラム形状の調整を行うことができる。その結果、本実施形態の光伝送装置１０では、伝送品質を向上させる上で期待されるスペクトラム形状により近い波長多重信号を出力することができる。

本実施形態の光伝送装置１０は、スペクトラム制御回路１７に設定された出力スペクトラム設定情報を基に、波長選択スイッチ１３における減衰量を設定している。そのため、本実施形態の光伝送装置１０は、出力する波長多重信号のスペクトラム形状をフラットやチルトなどを含む任意の形状にすることができる。また、本実施形態の光伝送装置１０は、スペクトラム設定情報の保持と、光信号の計測を自装置内で行っているため、受信側からの情報を必要とせずに出力光のスペクトラム形状の調整を行うことができる。そのため、光伝送装置や光通信システムの構成を簡素化することができる。

また、本実施形態の光伝送装置１０は、光増幅器１４の出力信号の計測を行っているので、光増幅器１４等における波長分布の変化の影響を考慮した調整ができる。そのため、本実施形態の光伝送装置１０では、出力光のスペクトラム形状の制御の精度が向上する。
以上より、本実施形態の光伝送装置１０は、波長多重信号のスペクトラム形状を制御し、伝送品質を向上させることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図５は、本実施形態の光伝送装置２０の構成の概要を示したものである。第２の実施形態の光伝送装置１０は、波長選択スイッチ１３を１つ備え、処理を施した波長多重信号を１本の伝送路に出力していたが、本実施形態の光伝送装置２０は、複数の波長選択スイッチを備え、複数の伝送路に出力する処理を行うことを特徴としている。

本実施形態の光伝送装置２０は、第１の光システム２１と、第２の光システム２２と、光学回路２３と、ＯＣＭ２４と、スペクトラム制御回路２５を備えている。

第１の光システム２１は、第１の光学回路３１と、第２の光学回路３２と、波長選択スイッチ３３と、第３の光学回路３４と、光カプラ３５を備えている。

第１の光学回路３１には、光ファイバ２１１が接続されている。また、第２の光学回路３２には、光ファイバ２１２が接続されている。また、光カプラ３５には、光ファイバ２１３が接続されている。また、本実施形態の光伝送装置２０は、ＲＯＡＤＭ装置として構成されている。光伝送装置２０は、送信装置や中継装置として用いられる。

第１の光学回路３１、第２の光学回路３２、波長選択スイッチ３３、第３の光学回路３４および光カプラ３５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。第３の光学回路３４は、光増幅器または通過する際に信号レベルの変動に波長依存性を有する光学回路である。

第２の光システム２２は、第１の光学回路４１と、第２の光学回路４２と、波長選択スイッチ４３と、第３の光学回路４４と、光カプラ４５を備えている。

第１の光学回路４１には、光ファイバ２２１が接続されている。また、第２の光学回路４２には、光ファイバ２２２が接続されている。また、光カプラ４５には、光ファイバ２２３が接続されている。光ファイバ２１１、光ファイバ２１２、光ファイバ２２１および光ファイバ２２２は、光伝送装置２０に入力される光信号を伝送する伝送路である。また、光ファイバ２１３および光ファイバ２２３は、光伝送装置２０から出力される光信号を伝送する伝送路である。

第１の光学回路４１、第２の光学回路４２、波長選択スイッチ４３、第３の光学回路４４および光カプラ４５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。第３の光学回路４４は、光増幅器または通過する際に信号レベルの変動に波長依存性を有する光学回路である。

光学回路２３は、第１の光システム２１の光カプラ３５と、第２の光システム２２の光カプラ４５において分岐された波長多重信号をＯＣＭ２４に入力する入力回路である。光学回路２３は、いずれか一方の光カプラから入力される波長多重信号を選択してＯＣＭ２４に入力するスイッチ回路として形成される。

ＯＣＭ２４は、光カプラ３５および光カプラ４５において分岐された波長多重信号の信号レベルを計測する。ＯＣＭ２４は、例えば、光カプラ３５および光カプラ４５からそれぞれ入力される波長多重信号をモノクロメータによってフォトダイオードに入力される波長を変化させることで波長ごとの光パワーを計測する。ＯＣＭ２４は、第１の光システム２１と第２の光システム２２のそれぞれについて、波長ごとの信号レベルの情報を、モニタ情報としてスペクトラム制御回路２５に送る。

スペクトラム制御回路２５は、減衰量制御部１１２と、出力スペクトラム設定部１１３を備えている。減衰量制御部１１２は、第１の光システム２１および第２の光システム２２それぞれについてモニタ情報と出力スペクトラム設定情報を比較し、差がある場合には、波長選択スイッチ３３における減衰量を示す減衰量設定を更新する。減衰量制御部１１２は、第２の実施形態の減衰量制御部１０２と同様に減衰量の設定値を決定する。

減衰量制御部１１２は、第１の光システム２１と第２の光システム２２のそれぞれについての出力スペクトラム設定情報の設定に関する処理を行う。減衰量制御部１１２は、第１の光システム２１と第２の光システム２２のそれぞれについて、出力信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として保持する。

本実施形態の光伝送装置２０の動作について説明する。本実施形態の光伝送装置２０の通常の動作、すなわち、入力される波長多重信号を処理して出力する際の動作は、第２の実施形態の光伝送装置１０の動作と同様である。

次に、本実施形態の光伝送装置２０において、波長選択スイッチ３３および波長選択スイッチ４３において信号レベルの調整を行う際の動作について説明する。図６は、本実施形態の光伝送装置２０において波長選択スイッチにおける減衰量を設定する際の動作フローを示したものである。

スペクトラム制御回路２５の出力スペクトラム設定部１１３において、出力光の信号レベルの設定値が設定される。本実施形態の光伝送装置２０は、光ファイバ２１３に出力される波長λｘ−１、光ファイバ２１３に出力される波長λｘ−２の光信号それぞれについてのスペクトラム形状が出力スペクトラム設定情報として設定される（ステップＳ２１）。出力スペクトラム設定情報の設定は、作業者によって行われてもよく、また、通信管理システム等からネットワークを介して行われてもよい。

出力光の信号レベルの設定値が入力されると、スペクトラム制御回路２５の出力スペクトラム設定部１１３は、第１の光システム２１および第２の光システム２２の波長ごとの出力光の信号レベルの設定値を出力スペクトラム設定情報として保存する。

ＯＣＭ２４は、光カプラ３５において分岐される波長多重信号の波長ごとの信号レベルとして波長ごとの信号レベルを計測する。ＯＣＭ２４は、光カプラ３５において分岐された第３の光学回路３４からの出力光λｘ-１の波長ごとの光パワーを計測し、第１の光システム２１の出力信号のスペクトラムの計測結果をモニタ情報１１１として保存する。第１の光システム２１の出力信号のスペクトラムをモニタ情報として保存すると、ＯＣＭ２４は、出力光λｘ-１の信号レベルの計測結果を示すモニタ情報を、スペクトラム制御回路２５に出力する（ステップＳ２２）。

第３の光学回路３４からの出力光λｘ−１のスペクトラムを示すモニタ情報を受け取ると、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、出力スペクトラム設定情報と、モニタ情報を比較する（ステップＳ２３）。

設定値である出力スペクトラム設定情報と計測値であるモニタ情報の信号レベルが全ての波長で同じまたは所定の基準内の差であるとき（ステップＳ２４でＹｅｓ）、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、減衰量の調整は不要と判断する。減衰量制御部１１２が減衰量の調整は不要と判断すると、減衰量の設定の動作は終了する。

出力スペクトラム設定情報とモニタ情報の信号レベルに差があるとき（ステップＳ２４でＮｏ）、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、設定値と計測値の差を基に波長選択スイッチ３３における減衰量を算出する。波長選択スイッチ３３における減衰量を算出すると、新たに算出した減衰量の設定値を減衰量設定として波長選択スイッチ３３に送り減衰量の設定を更新する（ステップＳ２５）。

波長選択スイッチ３３は、減衰量設定の情報を受け取ると、受け取った減衰量設定を減衰量設定１１４として保存して減衰量設定を更新する。減衰量設定が更新されると、波長選択スイッチ３３は、減衰量設定に示された減衰量となるように光信号の減衰を行って出力する。減衰量設定に示された減衰量で減衰が行われると、ステップＳ２２からの動作が、スペクトラム設定情報とモニタ情報が一致するまで繰り返される。

また、ＯＣＭ２４は、光カプラ４５において分岐される波長多重信号の波長ごとの信号レベルとして波長ごとの信号レベルを計測する。ＯＣＭ２４は、光カプラ３５において分岐された第３の光学回路４４からの出力光λｘ-２の波長ごとの光パワーを計測する。ＯＣＭ２４は、第３の光学回路４４からの出力光λｘ-２のスペクトラムの計測結果を第２の光システム２２のモニタ情報１１１として保持し、スペクトラム制御回路２５に出力する（ステップＳ２６）。

第３の光学回路３４からの出力光λｘ−２のスペクトラムを示すモニタ情報を受け取ると、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、出力スペクトラム設定情報と、モニタ情報を比較する（ステップＳ２７）。

設定値である出力スペクトラム設定情報と計測値であるモニタ情報の信号レベルが全ての波長で同じまたは所定の基準内の差であるとき（ステップＳ２８でＹｅｓ）、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、減衰量の調整は不要と判断する。減衰量制御部１１２が減衰量の調整は不要と判断すると、減衰量の設定の動作は終了する。

出力スペクトラム設定情報とモニタ情報の光パワーの信号レベルに差があるとき（ステップＳ２８でＮｏ）、スペクトラム制御回路２５の減衰量制御部１１２は、設定値と計測値の差を基に波長選択スイッチ４３における減衰量を算出する。波長選択スイッチ４３における減衰量を算出すると、新たに算出した減衰量の設定値を減衰量設定として波長選択スイッチ４３に送り減衰量の設定を更新する（ステップＳ２９）。

波長選択スイッチ４３は、減衰量設定の情報を受け取ると、受け取った減衰量設定を減衰量設定１１５として保存して減衰量設定を更新する。減衰量設定が更新されると、波長選択スイッチ４３は、減衰量設定に示された減衰量となるように光信号の減衰を行って出力する。減衰量設定に示された減衰量で減衰が行われると、ステップＳ２６からの動作が、スペクトラム設定情報とモニタ情報が一致するまで繰り返される。

本実施形態の光伝送装置２０は、第２の実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態の光伝送装置２０は、入力と出力が複数の光ファイバである場合でもあっても、伝送路の特性に合わせた出力信号のスペクトラム形状の制御を的確に行うことができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図７は、本実施形態の光伝送装置５０の構成の概要を示したものである。本実施形態の光伝送装置５０は、波長帯域の異なる波長多重信号の処理を、それぞれの波長帯域に対応する波長選択スイッチで行い、１本の伝送路に出力することを特徴とする。

本実施形態の光伝送装置５０は、第１の光システム５１と、第２の光システム５２と、光学回路５３と、ＯＣＭ５４と、スペクトラム制御回路５５と、第１のＢＡＮＤフィルタ５６と、第２のＢＡＮＤフィルタ５７と、第３のＢＡＮＤフィルタ５８を備えている。ＯＣＭ５４は、モニタ情報１２１を保持している。スペクトラム制御回路５５は、減衰量制御部１２２と、出力スペクトラム設定部１２３をさらに備えている。

第１のＢＡＮＤフィルタ５６には、光伝送装置５０への入力信号を伝送する光ファイバ２３１が接続されている。また、第２のＢＡＮＤフィルタ５７には、光伝送装置５０への入力信号を伝送する光ファイバ２３２が接続されている。また、第３のＢＡＮＤフィルタ５８には、光伝送装置５０からの出力信号を伝送する光ファイバ２３３が接続されている。また、本実施形態の光伝送装置５０は、ＲＯＡＤＭ装置として構成されている。光伝送装置５０は、送信装置や中継装置として用いられる。

第１の光システム５１は、第１の光学回路６１と、第２の光学回路６２と、波長選択スイッチ６３と、第３の光学回路６４と、光カプラ６５を備えている。また、波長選択スイッチ６３は、減衰量設定１２４のデータを保持している。第１の光学回路６１、第２の光学回路６２、波長選択スイッチ６３および光カプラ６５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、第３の光学回路６４の構成と機能は、第３の実施形態の第１の光システム２１の第３の光学回路３４と同様である。

第２の光システム５２は、第１の光学回路７１と、第２の光学回路７２と、波長選択スイッチ７３と、第３の光学回路７４と、光カプラ７５を備えている。また、波長選択スイッチ７３は、減衰量設定１２５のデータを保持している。第１の光学回路７１、第２の光学回路７２、波長選択スイッチ７３および光カプラ７５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、第３の光学回路７４の構成と機能は、第３の実施形態の第２の光システム２２の第３の光学回路４４と同様である。

光学回路５３、ＯＣＭ５４およびスペクトラム制御回路５５の構成と機能は、第３の実施形態の同名称の部位と同様である。

第１のＢＡＮＤフィルタ５６は、光ファイバ２２１から入力された波長多重信号をＣバンド帯とＬバンド帯の波長多重信号に分岐する。第１のＢＡＮＤフィルタ５６は、Ｃバンド帯の波長多重信号を第１の光システム５１の第１の光学回路６１に送る。また、第１のＢＡＮＤフィルタ５６は、Ｌバンド帯の波長多重信号を第２の光システム５２の第１の光学回路７１に送る。

第２のＢＡＮＤフィルタ５７は、光ファイバ２２２から入力された波長多重信号をＣバンド帯とＬバンド帯の波長多重信号に分岐する。第２のＢＡＮＤフィルタ５７は、Ｃバンド帯の波長多重信号を第１の光システム５１の第２の光学回路６２に送る。また、第２のＢＡＮＤフィルタ５７は、Ｌバンド帯の波長多重信号を第２の光システム５２の第２の光学回路７２に送る。

第１のＢＡＮＤフィルタ５６および第２のＢＡＮＤフィルタ５７は、例えば、光学多層膜フィルタを用いて一方の波長帯域を透過させ、もう一方の波長帯域を反射させることで異なるポートから出力することで分岐を行う。第１のＢＡＮＤフィルタ５６および第２のＢＡＮＤフィルタ５７は、回折格子等の分光素子を用いて構成されていてもよい。

第３のＢＡＮＤフィルタ５８は、第１の光システム５１の光カプラ６５から出力されたＣバンド帯の波長多重信号と、第２の光システム５２の光カプラ７５から出力されたＬバンド帯の波長多重信号を合波して光ファイバ２２３に出力する。第３のＢＡＮＤフィルタ５８には、例えば、光学多層膜フィルタを用いることができる。第３のＢＡＮＤフィルタ５８は、光カプラ等の合波素子を用いて構成されていてもよい。

本実施形態の光伝送装置５０は、第３の実施形態の光伝送装置２０と同様に出力信号のスペクトラム形状の制御を行う。すなわち、Ｃバンド帯とＬバンド帯の出力信号について、それぞれ出力スペクトラム設定情報が設定され、それぞれの信号レベルの計測値と設定値の差を小さくするように設定され減衰量に基づいて、波長選択スイッチが各波長の光信号の減衰を行う。

また、本実施形態ではＣバンド帯とＬバンド帯の光信号の例について示したが、光信号の波長帯域は、Ｃバンド帯およびＬバンド帯以外の帯域であってもよい。また、３つ以上の光システムを備え、３つ以上の波長帯域を処理する構成であってもよい。

本実施形態の光伝送装置５０は、Ｃバンド帯とＬバンド帯それぞれについて設定された出力スペクトラム設定情報に基づいて信号レベルの調整を行っている。そのため、本実施形態の光伝送装置５０は、各波長帯域の光信号について伝送路の特性を考慮したスペクトラム形状の波長多重信号を出力することができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１７年８月２９日に出願された日本出願特願２０１７−１６４１８２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 波長選択手段
２ 光増幅手段
３ 計測手段
４ 設定手段
５ 制御手段
１０ 光伝送装置
１１ 第１の光学回路
１２ 第２の光学回路
１３ 波長選択スイッチ
１４ 光増幅器
１５ 光カプラ
１６ ＯＣＭ
１７ スペクトラム制御回路
２０ 光伝送装置
２１ 第１の光システム
２２ 第２の光システム
２３ 光学回路
２４ ＯＣＭ
２５ スペクトラム制御回路
３１ 第１の光学回路
３２ 第２の光学回路
３３ 波長選択スイッチ
３４ 第３の光学回路
３５ 光カプラ
４１ 第１の光学回路
４２ 第２の光学回路
４３ 波長選択スイッチ
４４ 第３の光学回路
４５ 光カプラ
５０ 光伝送装置
５１ 第１の光システム
５２ 第２の光システム
５３ 光学回路
５４ ＯＣＭ
５５ スペクトラム制御回路
５６ 第１のＢＡＮＤフィルタ
５７ 第２のＢＡＮＤフィルタ
５８ 第３のＢＡＮＤフィルタ
６１ 第１の光学回路
６２ 第２の光学回路
６３ 波長選択スイッチ
６４ 第３の光学回路
６５ 光カプラ
７１ 第１の光学回路
７２ 第２の光学回路
７３ 波長選択スイッチ
７４ 第３の光学回路
７５ 光カプラ
１０１ モニタ情報
１０２ 減衰量制御部
１０３ 出力スペクトラム設定部
１０４ 減衰量設定
１１１ モニタ情報
１１２ 減衰量制御部
１１３ 出力スペクトラム設定部
１１４ 減衰量設定
１１５ 減衰量設定
１２１ モニタ情報
１２２ 減衰量制御部
１２３ 出力スペクトラム設定部
１２４ 減衰量設定
１２５ 減衰量設定
２０１ 光ファイバ
２０２ 光ファイバ
２０３ 光ファイバ
２１１ 光ファイバ
２１２ 光ファイバ
２１３ 光ファイバ
２２１ 光ファイバ
２２２ 光ファイバ
２２３ 光ファイバ
２３１ 光ファイバ
２３２ 光ファイバ
２３３ 光ファイバ

Claims (10)

1. 光ファイバを介して入力される波長多重信号から、設定された波長の光信号を出力する光信号として選択する手段と、選択した波長の前記光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整して出力する手段とを有する波長選択手段と、
   前記波長選択手段において信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅する光増幅手段と、
   前記光増幅手段における増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測する計測手段と、
   伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定する設定手段と、
   前記計測手段において計測されたスペクトラムと、前記出力スペクトラム設定情報とを比較して、前記波長選択手段において波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の前記減衰量を決定する制御手段と
   を備え、
   前記波長選択手段は、前記制御手段が決定した前記減衰量に基づいて、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整することを特徴とする光伝送装置。
2. 複数の組の前記波長選択手段および前記光増幅手段を備え、
   前記計測手段は、前記波長選択手段および前記光増幅手段の組ごとに増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測し、
   前記制御手段は、前記計測手段においてそれぞれ計測されたスペクトラムと、前記出力スペクトラム設定情報とを比較して、前記波長選択手段ごとに前記減衰量を決定することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記出力スペクトラム設定情報は、前記波長選択手段および前記光増幅手段の組ごとに設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝送装置。
4. 入力された波長多重信号を波長帯域ごとの波長多重信号に分波する分波手段と、
   波長帯域ごとの波長多重信号を合波する合波手段と
   をさらに備え、
   前記分波手段は、分波した波長多重信号を波長帯域ごとに割り当てられた前記波長選択手段に出力し、
   前記合波手段は、波長帯域ごとに割り当てられた前記波長選択手段に対応する前記光増幅手段でそれぞれ増幅された波長多重信号を合波することを特徴とする請求項２または３に記載の光伝送装置。
5. 波長多重信号を伝送する複数の光ファイバに対応する少なくとも２つの前記分波手段を備え、
   前記分波手段は、前記光ファイバを介して入力された波長多重信号を波長帯域ごとの波長多重信号に分波し、波長帯域ごとに割り当てられた前記波長選択手段に出力することを特徴とする請求項４に記載の光伝送装置。
6. 前記分波手段は、入力された波長多重信号をＣバンド帯と、Ｌバンド帯の波長多重信号に分波して、Ｃバンド帯とＬバンド帯にそれぞれ対応する前記波長選択手段に波長多重信号を出力し、
   前記合波手段は、対応する前記光増幅手段においてそれぞれ増幅されたＣバンド帯とＬバンド帯の波長多重信号を合波することを特徴とする請求項４または５に記載の光伝送装置。
7. 前記出力スペクトラム設定情報は、前記伝送路の伝送特性に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の光伝送装置。
8. 伝送路に出力する波長多重信号の基準となるスペクトラム形状を出力スペクトラム設定情報として設定し、
   光ファイバを介して入力される波長多重信号から設定された波長の光信号を出力する光信号として選択し、選択した波長の前記光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整して出力し、
   信号レベルの調整が行われた波長多重信号を増幅し、
   増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測し、
   計測されたスペクトラムと、前記出力スペクトラム設定情報とを比較して、前記波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整する際の前記減衰量を決定し、
   決定した前記減衰量に基づいて、波長多重信号の波長ごとの信号レベルを調整することを特徴とするスペクトラム制御方法。
9. 複数の光ファイバを介して入力された波長多重信号を、少なくとも２つの波長選択スイッチのいずれかに入力し、
   前記波長選択スイッチそれぞれにおいて、設定された波長の光信号を入力される波長多重信号から選択し、選択した波長の前記光信号ごとに、減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整し、
   前記波長選択スイッチごとに増幅後の波長多重信号のスペクトラムの計測し、
   前記減衰量の決定を行うことを特徴とする請求項８に記載のスペクトラム制御方法。
10. 光ファイバを介して入力される波長多重信号を波長帯域ごとの波長多重信号に分波し、
    分波した波長多重信号を波長帯域ごとに割り当てられた波長選択スイッチにそれぞれ入力し、
    前記波長選択スイッチそれぞれにおいて、設定された波長の光信号を入力される波長多重信号から選択し、選択した波長の前記光信号ごとに、前記減衰量の設定値に基づいて信号レベルを調整し、
    信号レベルの調整が行われた波長帯域ごとの前記波長多重信号を増幅し、
    波長帯域ごとに増幅後の波長多重信号のスペクトラムを計測し、
    波長帯域ごとに前記減衰量を決定し、
    波長帯域ごとの増幅後の波長多重信号を合波して光ファイバに出力することを特徴とする請求項８に記載のスペクトラム制御方法。

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