(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号が入力される入力ポートと、前記入力ポートより入力される入力光信号を増幅する第１の光アンプと、出力する光信号を増幅する第２の光アンプと、前記第１の光アンプにより増幅された光信号を中継する第１の中継ポートと、前記第２の光アンプへ光信号を中継する第２の中継ポートと、前記第２の光アンプにより増幅された光信号を出力する出力ポートと、を有する光アンプ回路と、
前記第１の中継ポートに光学的に接続される第３の中継ポートと、前記第２の中継ポートに光学的に接続可能に設けられた第４の中継ポートと、前記第３の中継ポートを介して光信号を受信する光素子と、を有する光モジュールと、
前記第２の光アンプにより増幅された光信号、或いは、前記光素子から出力される光信号を増幅し、伝送路に出力する第３の光アンプと、
を備える光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記第３の光アンプの前段に接続され、所望の波長チャネルを選択し、選択した波長チャネルの光信号を前記第３の光アンプに出力する波長選択スイッチをさらに備え、
前記光素子は、前記第１の光アンプにより増幅された光信号を前記第１の中継ポートおよび前記第３の中継ポートを介して受信して第１および第２の分岐光信号を生成する光分岐器と、前記第２の分岐光信号の波長分散を補償する分散補償器と、を含み、
前記第１の分岐光信号は、前記波長選択スイッチに導かれ、
前記分散補償器により波長分散が補償された第２の分岐光信号は、前記第４の中継ポート、前記第２の中継ポート、及び前記第２の光アンプを介して前記波長選択スイッチに導かれる
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記入力光信号は、ＷＤＭ信号であり、
前記波長選択スイッチは、前記第１の分岐光信号の少なくとも一部の波長を選択すると共に、前記第２の分岐光信号の少なくとも一部の波長を選択する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記入力光信号は、ＷＤＭ信号であり、
前記光素子は、前記第１の光アンプにより増幅されたＷＤＭ信号を等化する等化器と、前記等化器から出力されるＷＤＭ信号の各波長チャネルのパワーをモニタするチャネルモニタと、を含み、
前記等化器は、前記チャネルモニタによるモニタ結果を利用して前記第１の光アンプにより増幅されたＷＤＭ信号を等化する
ことを特徴とする光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を伝送する光伝送装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量通信および／または長距離通信を実現するために、光ネットワークが普及してきている。光ネットワークは複数の光伝送装置を備えており、光伝送装置間は光ファイバで接続される。そして、光ファイバを介して光信号が伝送される。
【０００３】
光ネットワークにおいて、光信号は、様々な要因によって減衰する。例えば、光伝送装置間の距離が長くなると、光ファイバを介して伝送される光信号は減衰する。また、光伝送装置において波長分散を補償する場合、光信号は、光伝送装置内の分散補償ファイバにおいて減衰する。さらに、光伝送装置が入力光信号を分岐して複数の宛先へ導く場合は、各宛先へ送信される光信号のレベルは入力光信号と比較して小さくなる。
【０００４】
このため、光ネットワークにおいて、少なくとも一部の光伝送装置は、光信号を増幅するための光アンプを備えている。光伝送装置が備える光アンプは、例えば、光受信器の受信レベルが所定の範囲内に制御されるように設計される。
【０００５】
なお、関連する技術として、光アンプを備える光分岐挿入装置が提案されている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６７５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光ネットワークのさらなる大容量化を実現するために、光信号の伝送速度の高速化が研究および開発されている。例えば、ＷＤＭシステムにおいて、各波長チャネルの伝送速度は、10Gbit/sから40Gbit/s以上に高速化することが期待されている。
【０００８】
ところが、光信号の伝送速度が高速化すると、光伝送装置が備える光アンプに対する要求が異なってくる。例えば、光信号の伝送速度が10Gbit/sであるときは、伝送路の波長分散は、光デバイス（例えば、分散補償ファイバ）によって補償される。ところが、光信号のボーレートが20Gbaud以上になると、光デバイスで波長分散を補償するためには高価な可変分散補償装置の導入が必要となりコストが上るため、デジタル信号処理を利用して波長分散が補償される。すなわち、光信号のボーレートを10Gbaudから20Gbaud以上に高速化すると、各光伝送装置において分散補償ファイバは不要となる。そうすると、各光伝送装置において分散補償ファイバにおける損失を補償する必要はなくなり、光アンプに要求される利得は小さくなる。
【０００９】
また、光信号の伝送速度のボーレートを10Gbaudから20Gbaud以上に高速化すると、受信器において要求される光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）は高くなる。したがって、受信器におけるＯＳＮＲを改善するためには、光伝送装置の光アンプのＮＦ（Noise Figure）を低減させることが要求される。
【００１０】
しかしながら、光ネットワークの高速化が進められる過程では、光ネットワーク上に伝送速度の異なる光信号が混在する。このため、光ネットワーク上のすべての光伝送装置を一括して置き換えることは困難である。したがって、異なる伝送速度の光信号を伝送可能な光伝送装置の開発が望まれる。
【００１１】
本発明の課題は、異なる伝送速度の光信号を伝送可能な光伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様の光伝送装置は、入力光信号を増幅する第１の光アンプと、前記第１の光アンプの出力側に設けられる第２の光アンプと、前記第１の光アンプから光信号を受信する第１の中継ポート、前記第２の光アンプへ光信号を出力する第２の中継ポート、前記第１の中継ポートと前記第２の中継ポートとの間に設けられる光素子、および前記光素子に接続可能に形成された第１の出力ポートを有する光モジュールと、前記第２の光アンプにより増幅された光信号を出力する第２の出力ポート、を備える。
【００１３】
本発明の他の態様の光伝送装置は、入力光信号を増幅する第１の光アンプと、前記第１の光アンプから出力される光信号を分岐して第１および第２の分岐光信号を生成する光分岐器と、前記第１の分岐光信号を出力する第１の出力ポートと、前記第２の分岐光信号の波長分散を補償する分散補償器と、前記分散補償器から出力される光信号を増幅する第２の光アンプと、前記第２の光アンプにより増幅された光信号を出力する第２の出力ポート、を備える。
【００１４】
本発明のさらに他の態様の光伝送装置は、入力ＷＤＭ信号を増幅する第１の光アンプと、前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する等化器と、前記等化器により等化されたＷＤＭ信号を増幅する第２の光アンプと、前記ＷＤＭ信号の各チャネルのパワーをモニタするチャネルモニタ、を備える。そして、前記等化器は、前記チャネルモニタによるモニタ結果を利用して前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する。
【発明の効果】
【００１５】
上述の態様によれば、異なる伝送速度の光信号を伝送可能な光伝送装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の光伝送装置が使用される光ネットワークの一例を示す図である。
【図２】光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ）の構成を示す図である。
【図３】中継局（ＩＬＡ）の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光伝送装置の構成を示す図である。
【図５】第１ステージ光アンプの実施例を示す図である。
【図６】ＥＤＦＡの利得の等化について説明する図である。
【図７】分散補償ファイバが実装されたときの第１の実施形態の光伝送装置を示す図である。
【図８】図７に示す光伝送装置内の光レベルダイヤグラムである。
【図９】分散補償ファイバが除去されたときの第１の実施形態の光伝送装置を示す図である。
【図１０】図９に示す光伝送装置内の光レベルダイヤグラムである。
【図１１】他の構成における光レベルダイヤグラムである。
【図１２】第２の実施形態の光伝送装置の構成を示す図である。
【図１３】第２の実施形態の光伝送装置内の光レベルダイヤグラムである。
【図１４】第３の実施形態の光伝送装置の構成を示す図である。
【図１５】図１４に示す光伝送装置における利得制御を示すフローチャートである。
【図１６】第３の実施形態の光伝送装置の他の実施例を示す図である。
【図１７】図１６に示す光伝送装置における利得制御を示すフローチャートである。
【図１８】第３の実施形態の光伝送装置のさらに他の実施例を示す図である。
【図１９】図１８に示す光伝送装置における利得制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、実施形態の光伝送装置が使用される光ネットワークの一例を示す。図１に示す光ネットワークは、リングネットワーク＃１、＃２を含む。各リングネットワークは、それぞれ光ファイバ伝送路を介してＷＤＭ信号を伝送する。ＷＤＭ信号は、波長の異なる複数の光信号を含む。
【００１８】
各リングネットワークは、光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer）１０１、および中継局（ＩＬＡ：In Line Amplifier）１０２を備える。さらに、ネットワーク間中継局（ＨＵＢ）１０３は、リングネットワーク＃１、＃２間で光信号を中継する。
【００１９】
光分岐挿入装置１０１は、光ファイバ伝送路上のＷＤＭ信号を増幅して次のノード（中継局１０２、光分岐挿入装置１０１、またはネットワーク間中継局１０３）へ送信する。また、光分岐挿入装置１０１は、クライアント装置（ＣＬ）を収容することができる。そして、光分岐挿入装置１０１は、ＷＤＭ信号から所望の波長の光信号を分岐（すなわち、ドロップ）してクライアント装置に送信することができる。また、光分岐挿入装置１０１は、クライアント装置から送信される光信号をＷＤＭ信号に挿入（すなわち、アド）することができる。
【００２０】
中継局１０２は、光ファイバ伝送路上のＷＤＭ信号を増幅して次のノード（中継局１０２、光分岐挿入装置１０１、またはネットワーク間中継局１０３）へ送信する。ネットワーク間中継局１０３は、複数の光分岐挿入装置１０１を備える。例えば、図１に示すネットワーク間中継局１０１は、リングネットワーク＃１に属する光分岐挿入装置およびリングネットワーク＃２に属する光分岐挿入装置を備える。そして、ネットワーク間中継局１０３は、リングネットワーク＃１、＃２間で光信号を中継する。
【００２１】
上記構成の光ネットワークにおいて、光分岐挿入装置１０１は、実施形態の光伝送装置の一例である。また、中継局１０２も、実施形態の光伝送装置の一例である。或いは、実施形態の光伝送装置は、光分岐挿入装置１０１または中継局１０２の中に設けられる。
【００２２】
図２は、光分岐挿入装置の構成を示す図である。図２に示す光分岐挿入装置は、双方向伝送路上に設けられる。このため、図２に示す光分岐挿入装置は、光伝送路＃ａを介して伝送されるＷＤＭ信号のための＃ａ系回路、および光伝送路＃ｂを介して伝送されるＷＤＭ信号のための＃ｂ系回路を備える。ここで、光伝送路＃ａおよび光伝送路＃ｂは、双方向伝送路を形成する。さらに、光分岐挿入装置は、トランスポンダユニット（ＴＲＰＮ）１７−１〜１７−Ｎを備える。
【００２３】
＃ａ系回路は、受信アンプ（ＲＡＭＰ）１１ａ、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１２ａ、送信アンプ（ＴＡＭＰ）１３ａ、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１４ａ、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１５ａを備える。受信アンプ１１ａは、光伝送路＃ａから入力される光信号を増幅する。受信アンプ１１ａにより増幅された光信号は、光分岐器により分岐され、波長選択スイッチ１２ａおよびデマルチプレクサ１４ａに導かれる。波長選択スイッチ１２ａは、受信アンプ１１ａから出力される光信号から指定された波長チャネルを選択する。また、波長選択スイッチ１２ａは、マルチプレクサ１５ａから出力される光信号から指定された波長チャネルを選択する。送信アンプ１３ａは、波長選択スイッチ１２ａから出力される光信号を増幅する。
【００２４】
デマルチプレクサ１４ａは、受信アンプ１１ａにより増幅された光信号を波長ごとに分離する。デマルチプレクサ１４ａにより得られる各波長チャネルの光信号は、対応するトランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎに導かれる。
【００２５】
トランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎは、それぞれクライアント回線（下り回線および上り回線）を収容する。そして、トランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎは、デマルチプレクサ１４ａから光信号を受信すると、クライアント回線を介してその光信号をクライアント装置へ送信する。また、トランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎは、クライアント装置から光信号を受信すると、その光信号をマルチプレクサ１５ａの対応する入力ポートへ導く。なお、トランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎは、光信号の波長を変換する機能を備えるようにしてもよい。
【００２６】
マルチプレクサ１５ａは、トランスポンダユニット１７−１〜１７−Ｎから出力される光信号を多重化する。マルチプレクサ１５ａから出力される光信号は、波長選択スイッチ１２ａに導かれる。
【００２７】
＃ａ系回路は、さらに分散補償器（ＤＣＦ）１６ａを備えるようにしてもよい。分散補償器１６ａは、例えば分散補償ファイバであり、光伝送路＃ａの波長分散を補償する。なお、受信アンプ１１ａが第１ステージ光アンプおよび第２ステージ光アンプを備える構成においては、分散補償器１６ａは、第１ステージ光アンプと第２ステージ光アンプとの間に設けられる。
【００２８】
図２に示す光分岐挿入装置は、図１に示すネットワーク間中継局１０３の一部として動作することもできる。例えば、図２に示す光分岐挿入装置がリングネットワーク＃１に属するものとする。この場合、図２に示す光分岐挿入装置は、ネットワーク間中継局１０３において、リングネットワーク＃２に属する光分岐挿入装置との間で光信号を送信および受信する。
【００２９】
図２に示す光分岐挿入装置が図１に示すネットワーク間中継局１０３の一部として動作する場合、受信アンプ１１ａにより増幅された光信号は、光分岐器により分岐され、波長選択スイッチ１２ａ、デマルチプレクサ１４ａ、およびリングネットワーク＃２の光分岐挿入装置へ導かれる。また、リングネットワーク＃２の光分岐挿入装置から送信される光信号は、波長選択スイッチ１２ａに導かれる。そして、波長選択スイッチ１２ａは、受信アンプ１１ａから出力される光信号、マルチプレクサ１５ａから出力される光信号、およびリングネットワーク＃２から受信する光信号から、それぞれ指定された波長チャネルを選択する。
【００３０】
＃ｂ系回路は、受信アンプ（ＲＡＭＰ）１１ｂ、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１２ｂ、送信アンプ（ＴＡＭＰ）１３ｂ、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１４ｂ、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１５ｂ、分散補償器（ＤＣＦ）１６ｂを備える。なお、＃ｂ系回路の構成および動作は、＃ａ系回路と実質的に同じである。よって、＃ｂ系回路についての説明は省略する。
【００３１】
図３は、中継局の構成を示す図である。図３に示す中継局は、図２に示す光分岐挿入装置と同様に、双方向伝送路上に設けられる。すなわち、図３に示す中継局は、光伝送路＃ａを介して伝送されるＷＤＭ信号のための＃ａ系回路、および光伝送路＃ｂを介して伝送されるＷＤＭ信号のための＃ｂ系回路を備える。
【００３２】
中継局の＃ａ系回路は、受信アンプ（ＲＡＭＰ）１１ａ、送信アンプ（ＴＡＭＰ）１３ａ、分散補償器（ＤＣＦ）１６ａを備える。受信アンプ１１ａは、光伝送路＃ａから入力される光信号を増幅する。送信アンプ１３ａは、受信アンプ１１ａから出力される光信号をさらに増幅する。分散補償器１６ａは、受信アンプ１１ａに接続され、光伝送路＃ａの波長分散を補償する。中継局の＃ｂ系回路の構成および動作は、中継局＃ａ系回路と実質的に同じなので、説明は省略する。
【００３３】
＜第１の実施形態＞
図４は、第１の実施形態の光伝送装置の構成を示す。図４に示す光伝送装置１は、例えば、図１に示す光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ）１０１として動作する。
【００３４】
光伝送装置１は、光アンプ回路（ＲＡＭＰ：Receiver Amplifier）２０、光モジュール３０、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）４１、光アンプ（ＴＡＭＰ：Transmitter Amplifier）４２を備える。ここで、光伝送装置１は、例えば、図２に示す光分岐挿入装置の＃ａ系回路の一部、または図２に示す光分岐挿入装置の＃ｂ系回路の一部として動作することができる。光伝送装置１が、例えば、図２に示す光分岐挿入装置の＃ａ系回路の一部として動作するときは、光伝送装置１の光アンプ回路２０、波長選択スイッチ４１、光アンプ４２は、それぞれ、受信アンプ１１ａ、波長選択スイッチ１２ａ、送信アンプ１３ａに相当する。
【００３５】
光アンプ回路２０は、入力ポート２１、第１ステージ光アンプ２２、第２ステージ光アンプ２３、光カプラ２４、２５、スルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄ、中継ポート２７ｘ、２７ｙを備える。光アンプ回路２０は、光伝送路を介して受信する光信号を増幅する受信アンプとして動作する。
【００３６】
入力ポート２１は、光伝送路に接続される。光伝送路を介して伝送される光信号は、この実施例では、ＷＤＭ信号である。そして、光伝送路を介して伝送される光信号は、入力ポート２１を介して光アンプ回路２０に入力される。ただし、第１の実施形態では、光伝送路を介して伝送される光信号は、ＷＤＭ信号でなくてもよい。
【００３７】
第１ステージ光アンプ２２は、入力光信号を増幅する。そして、第１ステージ光アンプ２２によって増幅された光信号は、中継ポート２７ｘを介して光モジュール３０に導かれる。ここで、第１ステージ光アンプ２２は、図５に示すように、ＥＤＦＡ２２ａ、可変光アッテネータ（ＶＯＡ）２２ｂ、ＥＤＦＡ２２ｃを備える。ＥＤＦＡ２２ａは、入力光信号を所定の利得で増幅する。可変光アッテネータ２２ｂは、可変光アッテネータ２２ｂの出力パワーが所定のレベルを保持するように、ＥＤＦＡ２２ａにより増幅された光信号の光パワーを調整する。ＥＤＦＡ２２ｃは、可変光アッテネータ２２ｂから出力される光信号を増幅する。なお、ＥＤＦＡ２２ａおよびＥＤＦＡ２２ｃは、いずれも、エルビウム添加ファイバ増幅器である。
【００３８】
第１ステージ光アンプ２２は、イコライザ２２ｄをさらに備えるようにしてもよい。イコライザ２２ｄは、ＷＤＭ信号の各チャネルの光パワーを等化する。このとき、イコライザ２２ｄは、例えば、ＷＤＭ信号の各チャネルの光パワーが波長に対して所定のパターンを有するように、各チャネルの光パワーを調整してもよい。なお、イコライザ２２ｄは、例えば、可変光アッテネータ２２ｂとＥＤＦＡ２２ｃとの間、或いはＥＤＦＡ２２ｃの出力側に設けられる。また、イコライザ２２ｄは、例えば、固定の特性を有する光デバイスで実現される。
【００３９】
図６は、ＥＤＦＡの利得の等化について説明する図である。ＥＤＦＡの利得は、図６に示すように、波長に依存する。このため、波長に対してフラットな利得を得るためには、ＥＤＦＡの利得特性を相殺するイコライザが使用される。ただし、ＥＤＦＡの利得を調整するために励起光のパワーを変えると、ＥＤＦＡの利得パターンが変化してしまう。この場合、上述のイコライザを利用してＷＤＭ信号を等化できなくなる。したがって、光伝送装置１において、各ＥＤＦＡの利得は、固定されていることが好ましい。
【００４０】
第２ステージ光アンプ２３は、ＥＤＦＡを含み、光モジュール３０から出力される光信号を増幅する。このとき、光モジュール３０から出力される光信号は、中継ポート２７ｙを介して第２ステージ光アンプ２３に入力される。
【００４１】
光カプラ２４は、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号を分岐し、スルーポート２６Ｔおよび光カプラ２５に導く。光カプラ２５は、光カプラ２４から出力される光信号を分岐し、ＨＵＢポート２６ＨおよびＤＲＯＰポート２６Ｄに導く。なお、光カプラ２４、２５は、それぞれ光スプリッタとして動作する。
【００４２】
スルーポート２６Ｔを介して出力される光信号は、後で詳しく説明するが、必要に応じて波長選択スイッチ４１に導かれる。ＨＵＢポート２６Ｈは、光伝送装置１が図２に示すネットワーク間中継局（ＨＵＢ）の中で使用されるときに、他のネットワークに属する光分岐挿入装置に接続される。ＤＲＯＰポート２６Ｄを介して出力される光信号は、クライアント回線を収容するデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）に導かれる。このデマルチプレクサは、例えば、図２に示すＤＥＭＵＸ１４ａ、１４ｂに対応する。
【００４３】
光モジュール３０は、中継ポート３１ｘ、３１ｙ、出力ポート３２、光素子３３を備える。中継ポート３１ｘは、例えば光ファイバを用いて、光アンプ回路２０の中継ポート２７ｘに接続される。したがって、第１ステージ光アンプ２２から出力される光信号は、中継ポート３１ｘを介して光モジュール３０に入力される。
【００４４】
光モジュール３０への入力光信号は、光素子３３に導かれる。すなわち、第１ステージ光アンプ２２から出力される光信号は、中継ポート２７ｘ、３１ｘを介して光素子３３に導かれる。そして、光素子３３から出力される光信号は、中継ポート３１ｙまたは出力ポート３２の少なくとも一方に導かれる。光素子３３としては、後で詳しく説明するが、例えば、分散補償器または光カプラが使用される。
【００４５】
中継ポート３１ｙは、例えば光ファイバを用いて、光アンプ回路２０の中継ポート２７ｙに接続される。したがって、光素子３３から出力される光信号は、中継ポート３１ｙ、２７ｙを介して第２ステージ光アンプ２３に導かれる。また、出力ポート３２を介して出力される光信号は、後で詳しく説明するが、必要に応じて波長選択スイッチ４１に導かれる。
【００４６】
波長選択スイッチ４１には、光アンプ回路２０または光モジュール３０から出力される光信号が導かれる。また、この実施例では、波長選択スイッチ４１には、クライアント回線を収容するマルチプレクサ（ＭＵＸ）から出力される光信号も導かれてくる。このマルチプレクサは、例えば、図２に示すＭＵＸ１５ａ、１５ｂに対応する。さらに、光伝送装置１が図１に示すネットワーク間中継局（ＨＵＢ）で使用されるときは、波長選択スイッチ４１には、他のネットワークから受信する光信号も導かれてくる。そして、波長選択スイッチ４１は、各入力光信号からそれぞれ指定された波長チャネルを選択する。なお、波長選択スイッチ４１が選択する波長チャネルは、例えば、ネットワークを管理または運営するオペレータによって指定される。
【００４７】
光アンプ（ＴＡＭＰ）４２は、ＥＤＦＡを含み、波長選択スイッチ４１により選択された波長チャネルが多重化された光信号を増幅する。そして、光アンプ４２により増幅された光信号は、光伝送路に出力される。すなわち、光アンプ４２は、送信アンプとして動作する。
【００４８】
上記構成の光伝送装置１は、分散補償ファイバ等の分散補償器で光伝送路の波長分散を補償できるときは、分散補償器を備える。以下では、光信号の伝送速度が10Gbit/sであるときは、分散補償ファイバで光伝送路の波長分散を補償できるものとする。すなわち、光信号の伝送速度が10Gbit/sである光ネットワークで使用されるときは、光伝送装置１は、分散補償ファイバを備える。
【００４９】
これに対して、光信号の伝送速度が非常に高い光ネットワークでは、光学的な分散補償器で光伝送路の波長分散を補償することは困難である。このため、光信号の伝送速度が非常に高い光ネットワーク（例えば、ボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度）では、伝送路上で波長分散を補償せずに、受信器においてデジタル信号処理により波長分散を補償する方式が開発されてきている。よって、光信号のボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度である光ネットワークで使用されるときは、光伝送装置１は、分散補償ファイバを備えなくてもよい。なお、例えば、ＱＰＳＫシステムでボーレートが20Gbaudであれば、光信号の伝送速度は40Gbit/sに相当し、１６ＱＡＭシステムでボーレートが25Gbaudであれば、光信号の伝送速度は100Gbit/sに相当する。
【００５０】
第１の実施形態の光伝送装置１は、分散補償ファイバを備える構成および分散補償ファイバを備えない構成を提供する。すなわち、光伝送装置１は、10Gbit/s信号を伝送する構成、およびボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度の信号を伝送する構成を提供する。そして、これら２つの構成は、光モジュール３０に実装する光素子３３を変更することで実現される。
【００５１】
すなわち、図４に示す光伝送装置１において、光素子３３は、光信号の伝送速度に応じて選択される。たとえば、光信号の伝送速度が10Gbit/sであり、分散補償ファイバ等の分散補償器で光伝送路の波長分散を補償できるときは、光素子３３として分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）が使用される。
【００５２】
図７は、分散補償ファイバが実装されたときの第１の実施形態の光伝送装置を示す。分散補償ファイバ３３ａは、光モジュール３０内に実装される。具体的には、波長分散ファイバ３３ａは、中継ポート３１ｘ、３１ｙ間に接続される。
【００５３】
したがって、図７に示す構成においては、第１ステージ光アンプ２２により増幅された光信号は、光モジュール３０において分散補償ファイバ３３ａを通過した後、第２ステージ光アンプ２３に導かれる。そして、第２ステージ光アンプ２３により増幅された光信号は、光カプラ２４、２５により分岐され、スルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄを介して出力される。
【００５４】
光素子３３として分散補償ファイバ３３ａが使用されるときは、スルーポート２６Ｔを介して出力される光信号は、波長選択フィルタ４１に導かれる。すなわち、光モジュール３０から出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３により増幅された後に波長選択フィルタ４１に導かれる。そして、波長選択スイッチ４１は、光アンプ回路２０のスルーポート２６Ｔを介して出力される光信号から所望の波長チャネルを選択する。そして、光アンプ４２は、波長選択スイッチ４１から出力される光信号を増幅する。
【００５５】
なお、ＨＵＢポート２６ＨおよびＤＲＯＰポート２６Ｄを介して出力される光信号、および、他のネットワークおよびマルチプレクサから波長選択スイッチ４１に導かれる光信号については、光モジュール３０の構成によって直接的には影響を受けないので、説明を省略する。
【００５６】
図８は、図７に示す光伝送装置内の光レベルダイヤグラムを示す。このダイヤグラムの横軸は、光伝送装置１の内部の光パス上の位置を表し、縦軸は光信号のパワーを表す。なお、光伝送装置１は、所定の入力ダイナミックレンジを有し、光伝送装置１は、この入力ダイナミックレンジ内の光信号を受信するものとする。また、第１ステージ光アンプ２２は、図５に示すように、ＥＤＦＡ２２ａ、可変光アッテネータ２２ｂ、ＥＤＦＡ２２ｃ、イコライザ２２ｄを備えるものとする。ただし、図８に示すダイヤグラムにおいては、イコライザ２２ｄによる影響は無視するものとする。
【００５７】
ＥＤＦＡ２２ａは、入力光信号を増幅する。ＥＤＦＡ２２ａの利得は、特に限定されるものではないが、固定されているものとする。続いて、可変光アッテネータ２２ｂは、ＥＤＦＡ２２ａから出力される光信号のパワーを調整する。このとき、可変光アッテネータ２２ｂは、可変光アッテネータ２２ｂの出力レベルが予め決められたパワーを保持するように、減衰量を制御する。すなわち、可変光アッテネータ２２ｂから出力される光信号のパワーは、光伝送装置１への入力レベルによらず、ほぼ一定の値に制御される。
【００５８】
ＥＤＦＡ２２ｃは、可変光アッテネータ２２ｂから出力される光信号を増幅する。ＥＤＦＡ２２ｃの利得は、特に限定されるものではないが、固定されているものとする。そして、ＥＤＦＡ２２ｃから出力される光信号は、光モジュール３０上の分散補償ファイバ３３ａに導かれる。
【００５９】
光信号は、分散補償ファイバ３３ａを通過するときに減衰する。ここで、分散補償ファイバ３３ａの減衰率は、伝送路の光ファイバと比較して非常に大きい。このため、光信号が分散補償ファイバ３３ａを通過することにより、光信号のパワーは大きく低下する。なお、分散補償ファイバ３３ａにおける損失は、補償すべき波長分散の大さによるが、例えば、10dB程度である。
【００６０】
第２ステージ光アンプ２３は、分散補償ファイバ３３ａから出力される光信号を増幅する。第２ステージ光アンプ２３の利得は、特に限定されるものではないが、固定されているものとする。そして、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号は、光カプラ２４、２５により分岐されてスルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄに導かれる。この例では、ＨＵＢポート２６Ｈを介して出力される光信号のパワーが最も高く、ＤＲＯＰポート２６Ｄを介して出力される光信号のパワーが最も低くなるように、光カプラ２４、２５の分岐比が設計されている。
【００６１】
波長選択スイッチ４１は、スルーポート２６Ｔを介して出力される光信号（THRU）から、指定された波長チャネルを選択する。このとき、光信号のパワーは低下する。さらに、光アンプ４２は、波長選択スイッチ４１から出力される光信号を増幅する。
【００６２】
このように、光伝送路の波長分散を分散補償ファイバ３３ａで補償する場合、光信号のパワーは、分散補償ファイバ３３ａにおいて大きく低下する。ここで、光伝送装置１は、予め決められた出力パワーで光信号を送信することが要求される。このため、光伝送装置１の光アンプ（ＥＤＦＡ２２ａ、ＥＤＦＡ２２ｃ、第２ステージ光アンプ２３、光アンプ４２）は、分散補償ファイバ３３ａによる損失を補償するように設計される。１つの例としては、光伝送装置１は、第２ステージ光アンプ２３が分散補償ファイバ３３ａによる損失を補償するように設計される。
【００６３】
これに対して、光信号の伝送速度が非常に高い光ネットワーク（例えば、40Gbit/s〜100Gbit/s）では、上述したように、波長分散は、受信器においてデジタル信号処理により補償される。このため、光信号の伝送速度が非常に高い場合は、光伝送装置１は、分散補償ファイバを備えない。ただし、光信号の伝送速度が高速化すると、受信器が要求するＯＳＮＲは高くなる。このため、光信号の伝送速度が高速化する際には、光伝送装置１の光アンプのＮＦ（Noise Figure）を低減することが要求される。
【００６４】
図９は、分散補償ファイバが除去されたときの第１の実施形態の光伝送装置を示す。この場合、光モジュール３０において、光素子３３として光カプラ３３ｂが実装される。具体的には、光カプラ３３ｂの入力ポートには、中継ポート３１ｘが接続される。また、光カプラ３３ｂの１つの出力ポートは、出力ポート３２に接続される。さらに、光カプラ３３ｂの他の１つの出力ポートは、中継ポート３１ｙに接続される。
【００６５】
したがって、図９に示す構成においては、第１ステージ光アンプ２２により増幅された光信号は、光カプラ３３ｂに導かれる。光カプラ３３ｂは、入力光信号を分岐して出力ポート３２および中継ポート３１ｙに導く。すなわち、光カプラ３３ｂは、光スプリッタとして動作する。ここで、光カプラ３３ｂの分岐比は、出力ポート３２に導かれる光信号のパワーが、中継ポート３１ｙに導かれる光信号のパワーよりも高くなるように、設計される。一例としては、光カプラ３３ｂの分岐比は、１０：１である。この場合、出力ポート３２に導かれる光信号のパワーは、光カプラ３３ｂへの入力パワーと比較してわずかに低下するだけである。一方、中継ポート３１ｙに導かれる光信号のパワーは、光カプラ３３ｂへの入力パワーと比較して大きく低下する。
【００６６】
光モジュール３０の出力ポート３２を介して出力される光信号は、波長選択スイッチ４１に導かれる。すなわち、出力ポート３２を介して出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３により増幅されることなく、波長選択スイッチ４１に導かれる。そして、波長選択スイッチ４１は、出力ポート３２を介して出力される光信号から指定された波長チャネルを選択する。
【００６７】
光モジュール３０の中継ポート３１ｙを介して出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３に導かれる。第２ステージ光アンプ２３は、中継ポート３１ｙを介して出力される光信号を増幅する。そして、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号は、図７に示す構成と同様に、スルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄに導かれる。ただし、図９に示す構成では、スルーポート２６Ｔの光信号は、波長選択スイッチ４１に導かれない。
【００６８】
このように、第１の実施形態において、光モジュール３０に光カプラ３３ｂが実装されるときは、光伝送装置１は、第２ステージ光アンプ２３により増幅されない光信号（すなわち、光モジュール３０の出力ポート３２を介して出力される光信号）を、光伝送路に出力する。また、光伝送装置１は、第２ステージ光アンプ２３により増幅される光信号を、クライアント回線および／または他の光ネットワークに属する光分岐挿入装置へ導く。
【００６９】
図１０は、図９に示す光伝送装置内の光レベルダイヤグラムを示す。図１０において、ＥＤＦＡ２２ａ、可変光アッテネータ２２ｂ、ＥＤＦＡ２２ｃによるレベル変化は、図８に示す例と同じである。そして、ＥＤＦＡ２２ｃから出力される光信号は、光カプラ３３ｂに導かれる。
【００７０】
光カプラ３３ｂは、上述したように、ＥＤＦＡ２２ｃにより増幅された光信号を分岐して、出力ポート３２および中継ポート３１ｙに導く。このとき、出力ポート３２を介して出力される光信号のパワーは、図１０において破線で示すように、光カプラ３３ｂへの入力パワーと比較してわずかに低下するだけである。一方、中継ポート３１ｙから出力される光信号のパワーは、光カプラ３３ｂへの入力パワーと比較して大きく低下する。
【００７１】
ここで、中継ポート３１ｙから出力される光信号のパワーは、例えば、図７に示す光伝送装置１において、分散補償ファイバ３３ａから出力される光信号のパワーとほぼ同じ程度である。すなわち、図１０に示すＢ点におけるパワーは、図８に示すＡ点におけるパワーとほぼ同じである。この場合、光モジュール３０において中継ポート３１ｘから光カプラ３３ｂを介して中継ポート３１ｙへ至る光パスの損失は、図７に示す分散補償ファイバ３３ａによる損失とほぼ同じである。
【００７２】
中継ポート３１ｙから出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３において増幅された後、スルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄに導かれる。ここで、図１０において第２ステージ光アンプ２３、光カプラ２４、２５によるレベル変化は、図８に示す例と実質的に同じである。したがって、図１０に示すＢ点におけるパワーが図８に示すＡ点におけるパワーとほぼ同じであるものとすると、図９に示す構成におけるスルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄの出力パワーは、図７に示す構成における対応する出力パワーとそれぞれほぼ同じである。
【００７３】
このように、第１の実施形態においては、光信号の伝送速度に応じて、光モジュール３０に実装する光素子３３が決定される。例えば、光伝送装置１が10Gbit/s信号を伝送する光ネットワークで使用されるときは、図７に示すように、光モジュール３０に分散補償ファイバ３３ａが実装される。一方、光伝送装置１のボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度の信号を伝送する光ネットワークで使用されるときは、図９に示すように、光モジュール３０に光カプラ３３ｂが実装される。
【００７４】
このとき、光伝送装置１は、下記のポリシ１を満足することが好ましい。
ポリシ１：図７において分散補償ファイバ３３ａ、第２ステージ光アンプ２３、光カプラ２４を介して波長選択スイッチ４１に導かれる光信号のパワーと、図９において光カプラ３３ｂから出力され出力ポート３２を介して波長選択スイッチ４１に導かれる光信号のパワーは、ほぼ同じ。
【００７５】
また、図７に示す構成では、第１ステージ光アンプ２２から出力させる光信号は、分散補償ファイバ３３ａを通過した後、第２ステージ光アンプ２３により増幅される。一方、図９に示す構成では、第１ステージ光アンプ２２から出力させる光信号は、第２ステージ光アンプ２３により増幅されることなく、波長選択スイッチ４１に導かれる。すなわち、図９に示す構成では、波長選択スイッチ４１に導かれる光信号は、第２ステージ光アンプ２３による利得を受けない。したがって、第１の実施形態によれば、分散補償ファイバ３３ａを光カプラ３３ｂに置き換えることにより、下記のポリシ２が実現される。
ポリシ２：図９に示す構成では、分散補償ファイバ３３ａによる損失を補償する必要がないので、図７に示す構成と比較して光アンプの利得を低くする。
【００７６】
なお、上述したように、10Gbit/s信号からボーレートが20Gbaud程度の信号への高速化の際には、光伝送装置１において、分散補償ファイバ３３ａが除去される。しかし、図４において、光アンプを変更することなく、単に、分散補償ファイバ３３ａを減衰率の低い通常の光ファイバに置き換えると、光信号のパワーが高くなり過ぎる。
【００７７】
ここで、分散補償ファイバ３３ａを減衰率の低い通常の光ファイバに置き換えた構成において、光信号のパワーを所定の範囲の抑えるためには、例えば、下記の２つの方法が考えられる。
（１）図１１に示すように、可変光アッテネータ２２ｂの減衰量を大きくする。
（２）分散補償ファイバ３３ａと同程度の損失を発生させるアッテネータを挿入する。
【００７８】
しかしながら、上記（１）（２）の方法では、光伝送装置１への入力光信号が第１ステージ光アンプ２２および第２ステージ光アンプ２３によって増幅される点では、図７に示す状態と同じである。すなわち、上記（１）（２）の方法では、光伝送装置１全体としてＮＦは改善されない。
【００７９】
これに対して、第１の実施形態では、光伝送装置１への入力光信号は、図９に示すように、第１ステージ光アンプ２２により増幅されるが、第２ステージ光アンプ２３により増幅されることはない。すなわち、図９に示す構成においては、上記（１）（２）の方法と比較すると、光信号のパワーは実質的に同じであるけれども、光信号を増幅する光アンプの段数が削減されるので、光伝送装置１全体としてＮＦが改善される。この場合、各光アンプの入力レベルにも依存するが、ＮＦは約0.5dB程度低下する。
【００８０】
このように、第１の実施形態の光伝送装置１は、光モジュール３０に実装する光素子３３を選択することにより、10Gbit/s信号を伝送する光ネットワークおよびボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度の信号を伝送する光ネットワークにおいて使用することができる。すなわち、第１の実施形態によれば、10Gbit/s系から20Gbaud〜25Gbaud系への高速化において、光伝送装置が備える光アンプを置き換える必要はない。また、光モジュール３０において分散補償ファイバ３３ａを光カプラ３３ｂに置き換えると、ＮＦが低くなり、ＯＳＮＲが改善する。
【００８１】
なお、図４〜図１１に示す実施例では、光伝送装置１は、図１に示す光分岐挿入装置１０１（または、ネットワーク間中継局１０３）に適用されている。しかし、第１の実施形態の光伝送装置１は、図１に示す中継局１０２として使用することもできる。
【００８２】
＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態の光伝送装置の構成を示す。図１２に示す光伝送装置２は、例えば、図１に示す光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ）１０１として動作する。
【００８３】
光伝送装置２は、ＷＤＭ信号を伝送する光ネットワークにおいて使用される。ＷＤＭ信号は、伝送速度の異なる光信号を含むようにしてもよい。以下の例では、ＷＤＭ信号は、10Gbit/s信号を伝送する光信号およびボーレートが20Gbaud程度の信号を伝送する光信号を含むものとする。
【００８４】
図１２に示す光伝送装置１は、光アンプ回路２０、光モジュール５０、波長選択スイッチ４１、光アンプ４２を備える。ここで、光アンプ回路２０、波長選択スイッチ４１、光アンプ４２については、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００８５】
光モジュール５０は、中継ポート５１ｘ、５１ｙ、スルーポート５２、光カプラ５３、分散補償ファイバ５４を備える。中継ポート５１ｘ、５１ｙは、図４に示す中継ポート３１ｘ、３１ｙと同様に、それぞれ光アンプ回路２０の中継ポート２７ｘ、２７ｙに接続される。すなわち、第１ステージ光アンプ２２から出力される光信号は、中継ポート５１ｘを介して光モジュール５０に入力される。また、中継ポート５１ｙを介して出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３に導かれる。
【００８６】
光モジュール５０への入力光信号は、光カプラ５３に導かれる。すなわち、第１ステージ光アンプ２２から出力される光信号は、中継ポート２７ｘ、５１ｘを介して光カプラ５３に導かれる。
【００８７】
光カプラ５３は、入力光信号を分岐して、スルーポート５２および分散補償ファイバ５４に導く。すなわち、光カプラ５３は、光スプリッタとして動作する。ここで、光カプラ５３の分岐比は、スルーポート５２に導かれる光信号のパワーが、分散補償ファイバ５４に導かれる光信号のパワーよりも低くなるように、設計される。一例としては、光カプラ５３の分岐比は、１：１０である。この場合、スルーポート５２に導かれる光信号のパワーは、光カプラ５３への入力パワーと比較して大きく低下する。一方、分散補償ファイバ５４に導かれる光信号のパワーは、光カプラ５３への入力パワーと比較してわずかに低下するだけである。
【００８８】
光カプラ５３の一方の出力光信号は、分散補償ファイバ５４を通過する。このとき、分散補償ファイバ５４は、光伝送路の波長分散を補償する。そして、分散補償ファイバ５４から出力される光信号は、中継ポート５１ｙ、２７ｙを介して第２ステージ光アンプ２３に導かれる。また、スルーポート５２を介して出力される光信号は、波長選択スイッチ４１に導かれる。
【００８９】
第２ステージ光アンプ２３は、光モジュール５０から出力される光信号を増幅する。また、第２ステージ光アンプ２３により増幅された光信号は、光カプラ２４、２５によりスルーポート２６Ｔ、ＨＵＢポート２６Ｈ、ＤＲＯＰポート２６Ｄに導かれる。そして、スルーポート２６Ｔを介して出力される光信号は、波長選択スイッチ４１に導かれる。
【００９０】
このように、波長選択スイッチ４１には、光モジュール５０のスルーポート５２を介して出力される光信号（以下、光信号(50)）、および光アンプ回路２０のスルーポート２６Ｔを介して出力される光信号（以下、光信号(20)）が導かれる。なお、マルチプレクサおよび他のネットワークから導かれてくる光信号については、記載を省略する。
【００９１】
第２の実施形態では、光伝送装置１の入力光信号は、ＷＤＭ信号である。したがって、光信号(50)および光信号(20)は、いずれもＷＤＭ信号である。ただし、光信号(50)は、分散補償ファイバ５４を通過することなく、波長選択スイッチ４１に導かれる。これに対して、光信号(20)は、分散補償ファイバ５４を通過した後に、波長選択スイッチ４１に導かれる。
【００９２】
波長選択スイッチ４１は、光信号(50)および光信号(20)からそれぞれ指定された波長チャネルを選択する。但し、波長選択スイッチ４１は、光信号(50)からは、ボーレートが20Gbaud程度の信号を伝送する波長チャネルを選択する。また、波長選択スイッチ４１は、光信号(20)からは、10Gbit/s信号を伝送する波長チャネルを選択する。
【００９３】
たとえば、入力ＷＤＭ信号には、波長λ１〜λ２０が多重化されているものとする。また、λ１〜λ１０にはボーレートが20Gbaud程度の信号を伝送する波長チャネルが割り当てられており、λ１１〜λ２０には10Gbit/s信号を伝送する波長チャネルが割り当てられているものとする。この場合、波長選択スイッチ４１は、光信号(50)からは、λ１〜λ１０の中から指定される波長チャネルを選択する。また、波長選択スイッチ４１は、光信号(20)からは、λ１１〜λ２０の中から指定される波長チャネルを選択する。
【００９４】
このように、光伝送装置２においては、10Gbit/s光信号は、光信号(20)から選択される。すなわち、10Gbit/s光信号は、分散補償ファイバ５４によって波長分散が補償された光信号の中から選択される。一方、ボーレートが20Gbaud程度の光信号は、光信号(50)から選択される。すなわち、ボーレートが20Gbaud程度の光信号は、分散補償ファイバ５４を通過しない光信号の中から選択される。したがって、第２の実施形態によれば、ＷＤＭ信号中に伝送速度が異なる光信号が混在していても、各光信号を適切に伝送できる。
【００９５】
図１３は、第２の実施形態の光伝送装置内の光レベルダイヤグラムを示す。なお、図１３において、ＥＤＦＡ２２ａ、可変光アッテネータ２２ｂ、ＥＤＦＡ２２ｃによるレベル変化は、図８に示す例と実質的に同じである。そして、ＥＤＦＡ２２ｃから出力される光信号は、光カプラ５３に導かれる。
【００９６】
光カプラ５３は、ＥＤＦＡ２２ｃにより増幅された光信号を分岐して、スルーポート５２および分散補償ファイバ５４に導く。このとき、スルーポート５２を介して出力される光信号(50)のパワーは、図１３において破線で示すように、光カプラ５３による分岐比に依存する損失分だけ低下する。
【００９７】
光カプラ５３から分散補償ファイバ５４に導かれる光信号は、分散補償ファイバ５４を通過する。このとき、分散補償ファイバ５４において損失が発生する。さらに、分散補償ファイバ５４から出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３により増幅され、さらに、光カプラ２４を介して波長選択スイッチ４１に導かれる。
【００９８】
上記構成において、光カプラ５３の分岐比は、光伝送装置２内の光レベルの制約に従って決定される。例えば、光カプラ５３の分岐比は、光信号(20)および光信号(50)のパワー差が所定レベルよりも小さくなるように決定される。このとき、分散補償ファイバ５４において補償すべき波長分散が大きいと、分散補償ファイバ５４が長くなるので、分散補償ファイバ５４における損失が大きくなる。この場合、分散補償ファイバ５４に導く光信号のパワーの比率を高めることが好ましい。
【００９９】
このように、第２の実施形態の光伝送装置２は、ＷＤＭ信号中に伝送速度が異なる光信号が混在していても、各光信号を適切に伝送できる。ここで、波長選択スイッチ４１により選択される10Gbit/s信号は、分散補償ファイバ５４により波長分散が補償される。すなわち、10Gbit/s信号については、光伝送装置２において波長分散が補償される。これに対して、波長選択スイッチ４１により選択されるボーレートが20Gbaud程度の信号は、第２ステージ光アンプ２３によって増幅されないので、ＮＦが改善する。この結果、ボーレートが20Gbaud程度の信号については、受信器におけるＯＳＮＲが改善するので、デジタル信号処理を利用する波長分散補償の精度が高くなる。
【０１００】
＜第３の実施形態＞
第１および第２の実施形態に関連して記載したように、受信器におけるデジタル信号処理で波長分散を補償する高速光ネットワークにおいては、各光伝送装置は、分散補償器を備えなくてもよい。このため、例えば、光ネットワークが10Gbit/s系から20Gbaud〜25Gbaud系に移行する場合、各光伝送装置において光損失を小さくするために、分散補償器が除去される。
【０１０１】
一方、伝送速度が高くなると、各光伝送装置が備える光アンプの利得偏差に起因する信号レベル偏差が、受信感度に影響を及ぼしやすくなる。ここで、上述のようにして光伝送装置から分散補償器を除去しても、信号レベル偏差が改善されるわけではない。ただし、分散補償器を除去することにより、光伝送装置内に新たな光デバイスを実装するためのスペースが確保される。そこで、第３の実施形態の光伝送装置は、分散補償器の代わりに利得偏差を調整するための回路を備える。
【０１０２】
図１４は、第３の実施形態の光伝送装置の構成を示す。図１４に示す光伝送装置３は、例えば、図１に示す中継局（ＩＬＡ）１０２として動作する。また、光伝送装置３は、ＷＤＭ信号を伝送する光ネットワークにおいて使用される。
【０１０３】
光伝送装置３は、光アンプ回路（ＲＡＭＰ）２０、光モジュール６０、光アンプ（ＴＡＭＰ）４２を備える。光アンプ回路２０、光アンプ４２については、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【０１０４】
光モジュール６０は、中継ポート６１ｘ、６１ｙを備える。中継ポート６１ｘ、６１ｙは、それぞれ、光アンプ回路２０の中継ポート２７ｘ、２７ｙに接続される。すなわち、第１ステージ光アンプ２２により増幅された光信号は、中継ポート６１ｘを介して光モジュール３０に入力される。また、光モジュール３０から中継ポート６１ｙを介して出力される光信号は、第２ステージ光アンプ２３に導かれる。
【０１０５】
10Gbit/s信号を伝送する光ネットワークにおいて光伝送装置３が使用されるときは、特に図示しないが、光モジュール６０には分散補償ファイバが実装される。この場合、分散補償ファイバは、中継ポート６１ｘ、６１ｙ間に接続される。すなわち、第１ステージ光アンプ２２から出力される光信号は、光モジュール６０上の分散補償ファイバを通過した後、第２ステージ光アンプ２３に導かれる。
【０１０６】
ボーレートが20Gbaud〜25Gbaud程度の信号を伝送する光ネットワークにおいて光伝送装置３が使用されるときは、光モジュール６０は、分散補償ファイバの代わりに、利得イコライザ（ＤＧＥ：Dynamic Gain Equalizer）６２、光カプラ６３、光チャネルモニタ（ＯＣＭ：Optical Channel Monitor）６４を備える。そして、中継ポート６１ｘを介して入力される光信号は、利得イコライザ６２に導かれる。
【０１０７】
利得イコライザ６２は、第１ステージ光アンプ２２により増幅された光信号（ＷＤＭ信号）を等化する。ここで、利得イコライザ６２は、例えば、ＷＤＭ信号に多重化されている各波長チャネルのパワーを個々に調整可能な光フィルタを備える。そして、利得イコライザ６２は、光チャネルモニタ６４の制御に従って、ＷＤＭ信号に多重化されている各波長チャネルのパワーを個々に調整する。
【０１０８】
光カプラ６３は、利得イコライザ６２から出力される光信号を分岐し、中継ポート６１ｙおよび光チャネルモニタ６４に導く。このとき、光チャネルモニタ６４に導かれる光信号のパワーは、中継ポート６１ｙに導かれる光信号のパワーと比べて十分に小さいものとする。
【０１０９】
光チャネルモニタ６４は、利得イコライザ６２から出力される光信号（ＷＤＭ信号）の各波長チャネルのパワーをモニタする。そして、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルのパワーがフラットになるように、利得イコライザ６２に対して制御信号を与える。このフィードバック系により、ＷＤＭ信号の各波長チャネルのパワーはフラットに制御される。
【０１１０】
利得イコライザ６２から出力される光信号は、中継ポート６１ｙ、２７ｙを介して第２ステージ光アンプ２３に導かれる。第２ステージ光アンプ２３は、利得イコライザ６２から出力される光信号を増幅する。そして、光アンプ４２は、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号をさらに増幅する。
【０１１１】
なお、図１４に示す例では、第２ステージ光アンプ２３の出力側に光カプラ２４、２５が設けられているが、光伝送装置３は、光２４、２５を備えなくてもよい。また、図１４に示す例では、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号は光アンプ４２により増幅されるが、光伝送装置３は、光アンプ４２を備えなくてもよい。
【０１１２】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、図１４に示す光伝送装置３における利得制御を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、光チャネルモニタ６４により実行される。また、このフローチャートの処理は、例えば、定期的に繰り返し実行される。さらに、以下の説明では、ＷＤＭ信号は、波長チャネルλ１〜λｎが多重化されているものとする。
【０１１３】
なお、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルのパワーを検出するための受光素子の他に、プロセッサおよびメモリを備えるようにしてもよい。この場合、プロセッサは、メモリに格納されているプログラムを実行することにより、利得イコライザ６２を制御するための制御信号を生成する。
【０１１４】
図１５（ａ）のステップＳ１において、光チャネルモニタ６２は、利得イコライザ６２から出力される光信号の各波長チャネルのレベルＰi（ｉ＝１〜ｎ）を検出する。このとき、光チャネルモニタ６２は、必ずしも全ての波長チャネルのレベルを検出しなくてもよい。なお、各波長チャネルの光レベルは、例えば、複数の波長通過フィルタおよび複数の受光素子を用いて検出される。
【０１１５】
ステップＳ２において、光チャネルモニタ６４は、ＤＧＥ／ＴＡＭＰゲインテーブルを参照する。ＤＧＥ／ＴＡＭＰゲインテーブルには、各波長チャネルλ１〜λｎについて、利得イコライザ（ＤＧＥ）６２の出力点から光アンプ（ＴＡＭＰ）４２の出力点までの光パスの利得（或いは、損失）を表す利得データＧi（ｉ＝１〜ｎ）が格納されている。ＤＧＥ／ＴＡＭＰゲインテーブルに格納される利得データは、予め測定またはシミュレーション等により得られているものとする。そして、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルλ１〜λｎについて「Ｐi＋Ｇi」を算出する。これにより、光伝送装置３から出力されるＷＤＭ信号の各波長チャネルλ１〜λｎについて光レベルの推定値が得られる。
【０１１６】
ステップＳ３において、光チャネルモニタ６４は、ステップＳ２で得られた各波長チャネルλ１〜λｎについて光レベルの推定値「Ｐi＋Ｇi」を互いにほぼ同じにするための制御信号を生成する。この制御信号は、例えば、波長チャネル毎の減衰量を指定する。そして、光チャネルモニタ６４は、生成した制御信号を利得イコライザ６２に与える。これにより、光伝送装置３から光伝送路に出力されるＷＤＭ信号がの光レベルがフラット化される。
【０１１７】
図１５（ｂ）に示す方法では、ステップＳ２に続いてステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１において、光チャネルモニタ６４は、ＴＡＭＰ／次ノードロステーブルを参照する。ＴＡＭＰ／次ノードロステーブルには、各波長チャネルλ１〜λｎについて、光伝送装置３と光伝送装置３の下流側に配置されている次ノードとの間の光伝送路の損失を表す損失データＬi（ｉ＝１〜ｎ）が格納されている。ＴＡＭＰ／次ノードロステーブルに格納される損失データは、予め測定またはシミュレーション等により得られているものとする。そして、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルλ１〜λｎについて、ステップＳ２の演算結果に損失データＬiを加算する。すなわち、「Ｐi＋Ｇi＋Ｌi」が算出される。ここで、Ｌiは、負の値である。これにより、光伝送装置３の下流側のノードに入力されるＷＤＭ信号の各波長チャネルλ１〜λｎについて光レベルの推定値が得られる。
【０１１８】
この後、ステップＳ１２において、光チャネルモニタ６４は、ステップＳ１１で得られた各波長チャネルλ１〜λｎについての推定値「Ｐi＋Ｇi＋Ｌi」を互いにほぼ同じにするための制御信号を生成する。そして、光チャネルモニタ６４は、生成した制御信号を利得イコライザ６２に与える。これにより、光伝送装置３の下流側のノードに入力されるＷＤＭ信号がフラット化される。また、図１５（ｂ）に示す方法では、光伝送路の波長特性がキャンセルされる。
【０１１９】
このように、第３の実施形態の光伝送装置３は、分散補償ファイバを使用しない場合には、その分散補償ファイバのためのスペースを利用してＷＤＭ信号をフラット化することができる。このとき、光モジュール３０上に実装される利得イコライザ６２および光カプラ６３において損失が発生する。しかし、利得イコライザ６２および光カプラ６３による損失は、分散補償ファイバよりも小さく抑えることが出来る。したがって、分散補償ファイバを利得イコライザ６２および光カプラ６３に置き換えても、光信号の出力パワーが不足することはない。
【０１２０】
図１６は、第３の実施形態の光伝送装置の他の実施例を示す。図１６に示す構成では、光モジュール３０には、利得イコライザ６２および光チャネルモニタ６４が実装される。
光チャネルモニタ６４は、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号をモニタする。すなわち、光チャネルモニタ６４は、実質的に、光アンプ（ＴＡＭＰ）４２に入力される光信号をモニタする。なお、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号は、この実施例では、光アンプ２４、２５により分岐され、ＤＲＯＰポート２６Ｄを介して光チャネルモニタ６４に導かれる。ただし、ＨＵＢポート２６Ｈを介して出力される光信号が光チャネルモニタ６４に導かれてもよい。また、第２ステージ光アンプ２３から出力される光信号を分岐するための光カプラは、１つだけでもよい。
【０１２１】
光チャネルモニタ６４は、図１４に示す実施例と同様に、ＷＤＭ信号の各波長チャネルのパワーをモニタする。そして、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルのパワーがフラットになるように、利得イコライザ６２に対して制御信号を与える。
【０１２２】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、図１６に示す光伝送装置３における利得制御を示すフローチャートである。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す手順は、図１５（ａ）および図１５（ｂ）とほぼ同じである。ただし、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す手順では、ステップＳ２の代わりにステップＳ２１が実行される。
【０１２３】
ステップＳ２１において、光チャネルモニタ６４は、ＴＡＭＰゲインテーブルを参照する。ＴＡＭＰゲインテーブルには、各波長チャネルλ１〜λｎについて、光アンプ（ＴＡＭＰ）４２における利得を表す利得データが格納されている。ＴＡＭＰゲインテーブルに格納される利得データは、予め測定またはシミュレーション等により得られているものとする。そして、光チャネルモニタ６４は、各波長チャネルλ１〜λｎについて、ステップＳ１の検出結果に利得データを加算し、光伝送装置３から出力されるＷＤＭ信号の各波長チャネルλ１〜λｎについて光レベル推定値を得る。なお、図１７（ｂ）のステップＳ２２、Ｓ２３は、それぞれ図１５（ｂ）に示すステップＳ１１、Ｓ１２と同じである。
【０１２４】
このように、図１６に示す構成においては、図１４に示す構成と比較すると、光伝送装置３の出力端に近い位置で分岐された光信号に基づいて利得制御が行われる。よって、図１６に示す構成によれば、ＷＤＭ信号のフラット化の精度が向上する。
【０１２５】
図１８は、第３の実施形態の光伝送装置のさらに他の実施例を示す。図１８に示す構成では、光アンプ（ＴＡＭＰ）４２の出力側に光カプラ４３が設けられる。そして、光カプラ４３により分岐された光信号が、光チャネルモニタ６４に導かれる。すなわち、光チャネルモニタ６４は、光アンプ（ＴＡＭＰ）４２から出力される光信号に基づいて利得イコライザ６２を制御する。
【０１２６】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、図１８に示す光伝送装置３における利得制御を示すフローチャートである。図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示す手順は、図１５（ａ）および図１５（ｂ）とほぼ同じである。ただし、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示す手順では、ステップＳ２の処理は実行しない。また、図１９（ｂ）に示す手順は、ステップＳ３１において、ステップＳ１の検出結果に損失データが加算される。そして、ステップＳ３２において、光チャネルモニタ６４は、ステップＳ３１の演算結果を使用して、利得イコライザ６２を制御するための制御信号を生成する。
【０１２７】
このように、図１８に示す構成においては、光伝送装置３から出力される光信号に基づいて利得制御が行われる。よって、図１８に示す構成によれば、ＷＤＭ信号のフラット化の精度がさらに向上する。
【０１２８】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
入力光信号を増幅する第１の光アンプと、
前記第１の光アンプの出力側に設けられる第２の光アンプと、
前記第１の光アンプから光信号を受信する第１の中継ポート、前記第２の光アンプへ光信号を出力する第２の中継ポート、前記第１の中継ポートと前記第２の中継ポートとの間に設けられる光素子、および前記光素子に接続可能に形成された第１の出力ポートを有する光モジュールと、
前記第２の光アンプにより増幅された光信号を出力する第２の出力ポートと、
を備える光伝送装置。
（付記２）
付記１に記載の光伝送装置であって、
前記光素子は、前記第１の中継ポートを介して受信する光信号から第１および第２の分岐光信号を生成する光分岐器であり、
前記光モジュールにおいて、前記第１の分岐光信号は前記第１の出力ポートに導かれ、前記第２の分岐光信号は前記第２の中継ポートに導かれる
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記３）
付記２に記載の光伝送装置であって、
前記光分岐器は、前記第１の分岐光信号のパワーが前記第２の分岐光信号のパワーよりも高くなるように、前記第１の中継ポートを介して受信する光信号を分岐する
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記４）
付記２に記載の光伝送装置であって、
前記光伝送装置には、光伝送路およびクライアント回線が接続され、
前記光伝送装置は、前記第１の分岐光信号を前記光伝送路へ出力し、前記第２の分岐光信号を前記クライアント回線へ導く
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記５）
付記２に記載の光伝送装置であって、
前記光伝送装置には、第１の光ネットワークの光伝送路および第２の光ネットワークに属する光伝送装置が接続され、
前記光伝送装置は、前記第１の分岐光信号を前記第１の光ネットワークの光伝送路へ出力し、前記第２の分岐光信号を第２の光ネットワークに属する光伝送装置へ導く
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、
前記光素子は、波長分散を補償する分散補償器であり、
前記光モジュールにおいて、前記分散補償器の出力光信号は前記第２の中継ポートに導かれる
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記７）
入力光信号を増幅する第１の光アンプと、
前記第１の光アンプから出力される光信号を分岐して第１および第２の分岐光信号を生成する光分岐器と、
前記第１の分岐光信号を出力する第１の出力ポートと、
前記第２の分岐光信号の波長分散を補償する分散補償器と、
前記分散補償器から出力される光信号を増幅する第２の光アンプと、
前記第２の光アンプにより増幅された光信号を出力する第２の出力ポートと、
を備える光伝送装置。
（付記８）
付記７に記載の光伝送装置であって、
前記光分岐器は、前記第２の分岐光信号のパワーが前記第１の分岐光信号のパワーよりも高くなるように、前記第１の光アンプから出力される光信号を分岐する
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記９）
付記７に記載の光伝送装置であって、
前記入力光信号は、ＷＤＭ信号であり、
前記光伝送装置は、前記第１の出力ポートから出力される前記第１の分岐光信号の少なくとも一部の波長を選択すると共に、前記第２の出力ポートから出力される前記第２の分岐光信号の少なくとも一部の波長を選択する波長選択スイッチをさらに備える
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１０）
入力ＷＤＭ信号を増幅する第１の光アンプと、
前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する等化器と、
前記等化器により等化されたＷＤＭ信号を増幅する第２の光アンプと、
前記ＷＤＭ信号の各チャネルのパワーをモニタするチャネルモニタ、を備え、
前記等化器は、前記チャネルモニタによるモニタ結果を利用して前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１１）
付記１０に記載の光伝送装置であって、
前記等化器と前記第２の光アンプとの間に光分岐器をさらに備え、
前記チャネルモニタは、前記光分岐器により分岐されたＷＤＭ信号をモニタする
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１２）
付記１０に記載の光伝送装置であって、
前記第２の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を分岐する光分岐器をさらに備え、
前記チャネルモニタは、前記光分岐器により分岐されたＷＤＭ信号をモニタする
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１３）
付記１０に記載の光伝送装置であって、
前記第２の光アンプの出力側に設けられる第３の光アンプと、
前記第３の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を分岐する光分岐器、をさらに備え、
前記チャネルモニタは、前記光分岐器により分岐されたＷＤＭ信号をモニタする
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１４）
入力ＷＤＭ信号を増幅する第１の光アンプと、
前記第１の光アンプの出力側に設けられる第２の光アンプと、
前記第１の光アンプから光信号を受信する第１の中継ポート、および前記第２の光アンプへ光信号を出力する第２の中継ポートを有する光モジュール、を備え、
前記光モジュールにおいて、前記第１の中継ポートと前記第２の中継ポートとの間に、分散補償器または前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する等化器が実装される
ことを特徴とする光伝送装置。
（付記１５）
付記１４に記載の光伝送装置であって、
前記光モジュールに前記等化器が実装され、
前記光伝送装置は、前記等化器により等化されたＷＤＭ信号の各チャネルのパワーをモニタするチャネルモニタをさらに備え、
前記等化器は、前記チャネルモニタによるモニタ結果を利用して前記第１の光アンプから出力されるＷＤＭ信号を等化する
ことを特徴とする光伝送装置。
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、３  光伝送装置
２０  光アンプ回路
２１  入力ポート
２２  第１ステージ光アンプ
２２ａ、２２ｃ  ＥＤＦＡ
２２ｂ  可変光アッテネータ（ＶＯＡ）
２３  第２ステージ光アンプ
２６Ｔ  スルーポート
３０、５０、６０  光モジュール
３１ｘ、３１ｙ、５１ｘ、５１ｙ、６１ｘ、６１ｙ  中継ポート
３２  出力ポート
３３  光素子
３３ａ  分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
３３ｂ  光カプラ
５２  スルーポート
５３  光カプラ
５４  分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
６２  利得イコライザ（ＤＧＥ）
６４  光チャネルモニタ
【図１】
0005644446.tif 000002
【図２】
0005644446.tif 000003
【図３】
0005644446.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005644446.tif 000006
【図６】
0005644446.tif 000007
【図７】
0005644446.tif 000008
【図８】
0005644446.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005644446.tif 000011
【図１１】
0005644446.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005644446.tif 000014
【図１４】
0005644446.tif 000015
【図１５】
0005644446.tif 000016
【図１６】
0005644446.tif 000017
【図１７】
0005644446.tif 000018
【図１８】
0005644446.tif 000019
【図１９】
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