(57)【要約】【課題】光学特性の微調整を容易に行うことができる、信頼性の高い光利得等化器および光伝送路を提供する。【解決手段】本発明に係る光利得等化器２０は、光ファイバ１０の中間に挿入される光利得等化器であって、密閉された筐体２１と、筐体内部を通過する光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュール２２と、利得等化モジュールに接触も隣接もせずに筐体内部の空気を暖めるヒーター２４とを有する。また、本発明に係る光伝送路は、光ファイバと、光ファイバの一方の端に配置され光ファイバに光を入射する光送信部３０と、光ファイバの他方の端に配置され光ファイバによって伝送された光を受信する光受信部４０と、光ファイバの中間に挿入された上記の光利得等化器とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの中間に挿入される光利得等化器であって、
密閉された筐体と、
前記筐体内部を通過する前記光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュールと、
前記利得等化モジュールに接触も隣接もせずに前記筐体内部を暖めるヒーターと
を有することを特徴とする光利得等化器。
【請求項２】
前記利得等化モジュールがパッシブ光部品によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光利得等化器。
【請求項３】
前記パッシブ光部品がフィルタであることを特徴とする、請求項２に記載の光利得等化器。
【請求項４】
前記ヒーターが、前記光ファイバと並行して配設されている給電線から電力を受けて発熱することを特徴とする、請求項２に記載の光利得等化器。
【請求項５】
前記筐体内部に、前記光ファイバ上の光信号を第１の光信号と第２の光信号とに分岐する光分岐器と、前記第２の光信号に基づいて前記ヒーターの発熱を制御するヒーター制御手段とを備えたことを特徴とする、請求項２に記載の光利得等化器。
【請求項６】
光ファイバと、前記光ファイバの一方の端に配置され前記光ファイバに光を入射する光送信部と、前記光ファイバの他方の端に配置され前記光ファイバによって伝送された光を受信する光受信部と、前記光ファイバの中間に挿入された光利得等化器とを含む光伝送路であって、
前記光利得等化器が、密閉された筐体と、前記筐体内部を通過する前記光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュールと、前記利得等化モジュールに接触も隣接もせずに前記筐体内部を暖めるヒーターとを有することを特徴とする光伝送路。
【請求項７】
前記光ファイバと並行して、前記ヒーターに電力を供給する給電線が配設されていることを特徴とする、請求項６に記載の光伝送路。
【請求項８】
前記光送信部が、第１の光信号を発信する第１の光送信機と、第２の光信号を発信する第２の光送信機と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを重畳して前記光ファイバに入射する光結合器とを有し、
前記光利得等化器が、前記光ファイバ上の光信号を前記第１の光信号と前記第２の光信号とに分岐する光分岐器と、前記第２の信号に基づいて前記ヒーターの発熱を制御するヒーター制御手段とを有することを特徴とする、請求項７に記載の光伝送路。
【請求項９】
前記光送信部が、第１の光信号を発信する第１の光送信機と、第２の光信号を発信する第２の光送信機と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを重畳して前記光ファイバに入射する光結合器とを有し、
前記光受信部が、前記光ファイバによって伝送された光信号を前記第１の光信号と前記第２の光信号とに分岐する光分岐器と、前記第２の信号に基づいて前記給電線に供給する電力を制御する給電制御手段とを有することを特徴とする、請求項７に記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長距離大容量光伝送路上の光利得等化器に関し、特に該光利得等化器の光学特性の調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光海底ケーブルなどのような光伝送路に波長多重方式を用いた長距離大容量伝送が盛んに行われるようになっている。その際、光伝送路で伝送に伴って減衰していく信号光を直接増幅するため、光増幅器を光伝送路に所定の間隔で配置する構成が用いられている。しかし、波長多重方式では、光増幅器における利得量が波長毎で異なるため、多数回増幅を繰り返すと、長波長側と短波長側の光信号の強度に差が生じ、利得が小さい帯域に含まれるチャネルのＳＮＲ（信号対雑音比）が悪化し、そのため特定の波長の信号光を用いた通信ができなくなる恐れがある。
【０００３】
光増幅器の利得偏差を減少させるために、光利得等化用フィルタを組み込んだ光利得等化器が光伝送路上に組み込まれる。利得偏差の累積により、あるチャネルのＳＮＲの劣化が過剰になる前に、適切な位置に設けられた光利得等化器によって利得等化が行われる。光利得等化器の構成としては、利得偏差を打ち消すように、波長毎の減衰量を調整されたファイバグレーティング型やエタロン型の構成をとる。
【０００４】
この光利得等化器は、光増幅器の増幅特性及び光海底ケーブルの伝送特性に精度良く適合したものを提供する必要がある。そのため、１本の光ファイバに対して特性の異なる複数の光利得等化モジュールを光利得等化器内に実装しておき、その中から最適なものを選んで光海底ケーブルの光ファイバと接続するようにすることが普通である。
【０００５】
光利得等化器内に異なる特性の光利得等化モジュールを伝送路数以上準備し、その中から最適な特性となるものを選択するという構造では、これらのモジュールのうち実際に使用されるのは１つだけであり、それ以外のものは使用されないことになる。この使用されないモジュールが、光利得等化器内の実装スペースを圧迫し、小型化およびコストダウンの妨げとなる。さらに、装置外へ引き出す光ファイバの本数が多くなり、製造作業および敷設作業への負担が大きくなる。
【０００６】
また、この構造では複数の特性の中から最適な特性となる光利得等化モジュールを選択することはできるが、光利得等化モジュール自体の特性を変化させることはできないので、光学特性の粗調整はできても微調整ができない。特に光海底ケーブルの場合は、過酷な設置環境に長期間にわたって設置することとなるので、経年劣化や、地上と海底との温度差なども考慮する必要がある。このため、光伝送路の設計が非常に煩雑なものとなる。
【０００７】
そこで、レーザ光源、フォトダイオード、光アンプ、変調器などのようなアクティブ光部品を利用して光学特性の微調整を可能とした光利得等化モジュールが作られ、光伝送路において利用されるようになっている。
【０００８】
光学特性の調整、特に光利得等化器の光学特性の調整について、以下の文献がある。特許文献１には、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier、エルビウム添加光ファイバ増幅器）で、温度調整素子で温度を変化させて増幅特性を制御するという技術が開示されている。特許文献２には、やはりＥＤＦＡで、一定の利得平坦度を得るために光利得等化器の温度を変化させるという技術が開示されている。特許文献３には、ＥＤＦＡに使用される光ファイバシートで、温度による波長特性の変動を制御するため、電気抵抗発熱体で温度を制御するという技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２７７８４２号公報
【特許文献２】特開２００１−０２４２６１号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のようなアクティブ光部品を利用して光学特性の微調整を可能とした光利得等化モジュールは、構成が複雑であり、またそれらのモジュールを制御する回路もまた複雑である。そのため信頼性が低い。過酷な設置環境に長期間にわたって設置される光海底ケーブルには特に高い信頼性が要求されるが、それらのモジュールで光海底ケーブルに必要な信頼性を満たすことは困難である。
【００１１】
特に、特許文献１〜３にあるような、光部品にヒーターを接触もしくは近接させて加熱して光学特性の調整を行う構造では、光部品が直接加熱され、周囲との温度差が発生するため、該光部品に対して加熱によるダメージを与えることになる。このような構造では、十分な信頼性が得られるとは言えない。
【００１２】
本発明の目的は、光学特性の微調整を容易に行うことができ、かつ信頼性の高い光利得等化器および光伝送路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る光利得等化器は、光ファイバの中間に挿入される光利得等化器であって、密閉された筐体と、筐体内部を通過する光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュールと、利得等化モジュールに接触も隣接もせずに筐体内部を暖めるヒーターとを有することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る光伝送路は、光ファイバと、光ファイバの一方の端に配置され光ファイバに光を入射する光送信部と、光ファイバの他方の端に配置され光ファイバによって伝送された光を受信する光受信部と、光ファイバの中間に挿入された光利得等化器とを含む光伝送路であって、光利得等化器が、密閉された筐体と、筐体内部を通過する光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュールと、利得等化モジュールに接触も隣接もせずに筐体内部を暖めるヒーターとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ヒーターが利得等化モジュールに接触および隣接せず、筐体内部の空気を暖めることによって利得等化モジュールの温度を調整するように構成したので、利得等化モジュールに加熱によるダメージを与えることなく、光学特性の微調整を行うことができる。これによって、光学特性の微調整を容易に行うことができ、かつ信頼性が高いという、従来にない優れた光利得等化器および光伝送路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態の構成について添付図に基づいて説明する。
最初に、本実施形態の基本的な内容について説明し、その後でより具体的な内容について説明する。
本実施形態に係る光伝送路１は、光ファイバ１０の中間に光利得等化器２０を挿入した光伝送路１であって、この光利得等化器２０は、密閉された筐体２１と、筐体内部を通過する光ファイバの中間に挿入された利得等化モジュール２２と、利得等化モジュールに接触も隣接もせずに筐体内部を暖めるヒーター２４とを有する。
また、この利得等化モジュール２２は、多層膜、ファイバグレーティングなどのようなパッシブ光部品によって構成されているフィルタである。
さらにこのヒーター２４は、光ファイバと並行して配設されている給電線１１から電力を受けて発熱する。
【００１７】
またこの光伝送路１は、前述の光ファイバ１０および光利得等化器２０に加えて、光ファイバ１０の一方の端に配置され光ファイバに光を入射する光送信部（光送信機３０）と、光ファイバの他方の端に配置され光ファイバによって伝送された光を受信する光受信部（光受信機４０）とを含む。
そして光伝送路１は、この光ファイバ１０と並行して配設された、ヒーターに電力を供給する給電線１１をさらに含む。
【００１８】
このようにすることにより、利得等化モジュール２２に熱によるダメージを与えることなく、このモジュールの光学特性の微調整を容易に行うことができる。以下、これをさらに詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送路１の構成を示す概念図である。光伝送路１は、光ファイバ１０の中間に、光利得等化器２０を含む。光ファイバ１０と並行してメタルケーブルの給電線１１が配設されており、これによって光利得等化器２０内部に動作に必要な電圧が、光ファイバ１０の出射側から供給される。
【００２０】
なお図１は、構成をわかりやすくするために１系統のみの光ファイバ１０と、光ファイバ１０に挿入された１台のみの光利得等化器２０とを示しているが、実際には光ファイバ１０は複数系統であってもよく、また１系統の光ファイバ１０に複数の光利得等化器２０が挿入されていてもよい。そして、光増幅器などのような、光ファイバ１０に挿入された光利得等化器２０以外のデバイスについては記載を省略している。
【００２１】
光利得等化器２０の外装を構成する筐体２１は、密閉構造によって内部を密封している。筐体２１内部で、光ファイバ１０上に利得等化モジュール２２が挿入されている。利得等化モジュール２２は、多層膜、ファイバグレーティングなどのようなパッシブ光部品によって構成されているフィルタである。
【００２２】
やはり筐体２１内部で、給電線１１上に可変抵抗２３が挿入されている。可変抵抗２３で電圧を配分する比率は、光利得等化器２０の製造時もしくは設置時にあらかじめ設定され、光利得等化器２０が海底に設置された後は原則として固定される。可変抵抗２３によって所定の比率で配分される電圧が、ヒーター２４に印加される。
【００２３】
ヒーター２４は、利得等化モジュール２２と同一の筐体２１内部に存在しているが、利得等化モジュール２２とは接触も隣接もしていない。つまり、ヒーター２４から発生した熱が利得等化モジュール２２に直接伝わるのではなく、筐体２１内部の気温を変化させ、それによって利得等化モジュール２２の温度を間接的に変化させるのである。
【００２４】
光ファイバ１０の入射側には光送信機３０が光ファイバ１０によって伝送される光信号を発信する。光ファイバ１０の出射側には光受信機４０が光ファイバ１０によって伝送された光信号を受信すると同時に、給電線１１に電圧を供給する電圧源４１と、電圧源４１が給電線１１に供給する電圧を調整する電圧調整手段４２とを有する。光送信機３０で特定の周波数の光信号を供給しつつ、光受信機４０によって受信される信号が所定の特性になるように電圧調整手段４２で給電線１１に供給される電圧を調整し、利得等化モジュール２２の特性を調整するとよい。この調整は手動で行ってもよいし、自動的に行うようにしてもよい。
【００２５】
図２は、図１で示した利得等化モジュール２２の波長−光出力特性の温度に応じての変化を示す概念図である。曲線５１が、ある温度における波長−光出力特性を示し、曲線５２はそれとは別の温度における波長−光出力特性を示している。ここで、曲線５１と曲線５２で表される２つの特性の、いずれがより温度の高い方の特性であるかは、利得等化モジュール２２の種類によって異なる。
【００２６】
図２は、多層膜もしくはファイバグレーティング型のフィルタによって構成される利得等化モジュール２２における典型的な波長−光出力特性の一例を、ごくごく模式的に示しているに過ぎない。それらのようなフィルタは、短波長側の信号を遮断する特性を持ち、また温度の変化によって波長−光出力特性が変化する性質を持つのが一般的である。
【００２７】
本発明は、このことを利用し、パッシブ光部品によって構成された利得等化モジュール２２を使用し、該パッシブ光部品の温度に応じての光学特性の変化を利用することにより、光学特性の微調整を行うようにしている。従って、簡単な構造で高い信頼性を得ることができる。また、この光学特性の微調整に係る動作を制御する回路も、単純な構成のものとすることができる。
【００２８】
そして、ヒーター２４は、利得等化モジュール２２と接触も隣接もせず、筐体２１内部の気温を変化させることによって、利得等化モジュール２２の温度を間接的に変化させる。この構成によって、利得等化モジュール２２を構成するパッシブ光部品に加熱によるダメージを与えることなく、光学特性の微調整を行うことができる。従って、利得等化モジュール２２の信頼性の低下を少なく抑えることができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る光伝送路１０１の構成について添付図に基づいて説明する。
【００３０】
本発明の第２の実施形態に係る光伝送路１０１は、前述の第１の実施形態に係る光伝送路１と概ね同一の構成であるので、ここではその相違点のみを説明する。
本実施形態に係る光伝送路１０１は、光ファイバ１０の中間に光利得等化器１２０が挿入されている。光利得等化器１２０は、前述の第１の実施形態に係る光利得等化器１２０に加えて、光ファイバ１０上の光信号を第１の光信号と第２の光信号とに分岐する光分岐器１２５と、この第２の光信号に基づいて前記ヒーターの発熱を制御するヒーター制御手段（可変抵抗制御部１２７）とを備えている。
そして、光ファイバ１０に対して光信号を入射する光送信部は、第１の光信号を発信する第１の光送信機３０と、第２の光信号を発信する第２の光送信機１３１と、第１の光信号と第２の光信号とを重畳して光ファイバに入射する光結合器１３２とを有する。
【００３１】
以上で示した点以外は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送路１０１は、前述の第１の実施形態に係る光伝送路１と同一の構成である。以下、これをさらに詳述する。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送路１０１の構成を示す概念図である。光伝送路１０１は、第１の実施形態に係る光伝送路１と同じように、光ファイバ１０の中間に、光利得等化器１２０を含む。光ファイバ１０の出射側には光受信機４０が光ファイバ１０によって伝送された光信号を受信すると同時に、給電線１１に電圧を供給する電圧源４１が存在するが、電圧源４１が給電線１１に供給する電圧を調整する電圧調整手段は存在しない。
【００３３】
光利得等化器１２０は、第１の実施形態に係る光利得等化器２０に、光ファイバ１０から送られた光信号の一部を分岐する光分岐器１２５と、光分岐器１２５によって分岐された光信号を電気信号に変換する光電気変換器１２６と、光電気変換器１２６で変換された電気信号に基づいて可変抵抗２３を制御して可変抵抗２３で電圧を配分する比率を変更する可変抵抗制御部１２７とを有する。
【００３４】
光ファイバ１０の入射側には光送信機３０が光ファイバ１０によって伝送される通信データを重畳した光信号（以後データ信号という）を発信する。また、出射側の光受信機４０で測定された信号に基づいて、可変抵抗２３を制御する光信号である制御信号が第２の光送信機１３１で発信され、データ信号と制御信号とが光結合器１３２によって重畳されて光ファイバ１０に入射し、光利得等化器１２０に送られる。そして制御信号が、光分岐器１２５によって分岐され、光電気変換器１２６で電気信号に変換され、可変抵抗制御部１２７を駆動して可変抵抗２３を制御する。
【００３５】
なお、出射側の光受信機４０での測定値を入射側の光送信機１３１に返す手段としては、たとえば光ファイバ１０と並行して配設された給電線１１とは別のメタルケーブルであってもよいし、給電線１１に信号を電気的に重畳させて出射側から入射側に伝達してもよいし、さらに光ファイバ１０とは全く別系統の通信手段を使ってもよい。ここでは具体的な手段について図示しない。
【００３６】
この構成によっても、光受信機４０によって受信される信号が所定の特性になるように利得等化モジュール２２の特性を調整することができる。なお、光伝送路１０１の上記で説明した以外の要素は、第１の実施形態に係る光伝送路１と同一であるので、同一の要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３７】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態に係る光伝送路２０１の構成について添付図に基づいて説明する。
本発明の第３の実施形態に係る光伝送路２０１は、前述の第２の実施形態に係る光伝送路１０１と概ね同一の構成であるので、ここではその相違点のみを説明する。
光送信部は、第１の光信号を発信する第１の光送信機３０と、第２の光信号を発信する第２の光送信機２３１と、第１の光信号と第２の光信号とを重畳して光ファイバ１０に入射する光結合器２３２とを有する点は第２の実施形態と共通しているが、重畳された第１および第２の光信号は、光受信部で分岐される。
光受信部は、光ファイバ１０によって伝送された光信号を第１の光信号と第２の光信号とに分岐する光分岐器２３３と、第２の信号に基づいて給電線に供給する電力を制御する給電制御手段（可変抵抗制御部２４５）とを有する。
【００３８】
以上で示した点以外は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送路２０１は、前述の第２の実施形態に係る光伝送路１０１と同一の構成である。以下、これをさらに詳述する。
【００３９】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送路２０１の構成を示す概念図である。光伝送路２０１は、光ファイバ１０の中間に、第１の実施形態に係る光伝送路１と同一の光利得等化器２０を含む。
【００４０】
光ファイバ１０の入射側には光送信機３０が光ファイバ１０によって伝送される通信データを重畳した光信号（以後データ信号という）を発信する。また、データ信号とは別に、出力モニター専用の光信号（以後モニター信号という）が第２の光送信機２３１で発信され、データ信号とモニター信号とが光結合器２３２によって重畳されて光ファイバ１０に入射し、光利得等化器１２０に送られる。
【００４１】
光ファイバ１０の出射側では、光ファイバ１０によって伝送されたデータ信号とモニター信号とが光分岐器２４３によって分岐され、データ信号は光受信機４０によって受信される。モニター信号は第２の光受信機２４４によって受信され、光受信機２４４から出力される信号が可変抵抗制御部２４５を駆動して電圧調整手段４２を調整し、電圧源４１が給電線１１に供給する電圧を調整する。
【００４２】
これによって、光送信機３０から光ファイバ１０を通して光受信機４０によって受信されるデータ信号による通信を行いながら、該通信を途切れさせることなく、光送信機２３１から光ファイバ１０を通して光受信機２４４によって受信されるモニター信号によって利得等化モジュール２２の特性を調整することができる。
【００４３】
なお、図４に示した第３の実施形態では、第１の実施形態と同じように、出射側で電圧調整手段４２を調整して利得等化モジュール２２の特性を調整しているが、これを第２の実施形態と同じように制御信号を光信号に含めて送信するような形にすることもできる。
【００４４】
また、ここまでで述べた各々の実施形態で、たとえば筐体内部に温度測定手段を設け、該手段で測定された温度に基づいてヒーター２４の発熱を設定してもよい。またヒーター２４の特性によっては、ヒーター２４に印加する電圧ではなく電流、電力などのパラメータをヒーター２４の発熱を設定および制御するパラメータとしてもよい。
【００４５】
これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
光伝送路において利用可能である。中でも、波長多重方式を用いた長距離大容量光伝送路、特に高い信頼性の要求される光海底ケーブルなどに適する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送路の構成を示す概念図である。
【図２】図１で示した利得等化モジュールの波長−光出力特性の温度に応じての変化を示す概念図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光伝送路の構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光伝送路の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１０１、２０１  光伝送路
１０  光ファイバ
１１  給電線
２０、１２０  光利得等化器
２１  筐体
２２  利得等化モジュール
２３  可変抵抗
２４  ヒーター
３０、１３１、２３１  光送信機
４０、２４４  光受信機
４１  電圧源
４２  電圧調整手段
１２５、２４３  光分岐器
１２６  光電気変換器
１２７、２４５  可変抵抗制御部
１３２、２３２  光結合器
【図１】
2010056914.tif 000003
【図２】
2010056914.tif 000004
【図３】
2010056914.tif 000005
【図４】
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