(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長λ１〜λｎの複数の光伝送信号の１つを選択的に測定周波数ｆｓで浅く強度変調して光中継伝送線路に送出し、当該光中継伝送線路上の所定中継器で光パワーを計測する光パワー計測システムであって、
互いに位相同期した基準周波数ｆｒ及び測定周波数ｆｓのトーン信号を生成するトーン信号生成手段と、
当該トーン信号生成手段で生成された基準周波数ｆｒで強度変調され、当該光伝送信号の波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を出力する基準信号光送信手段と、
当該トーン信号生成手段により生成された測定周波数ｆｓのトーン信号を、互いに異なる波長λ１〜λｎの光伝送信号を出力する複数の光伝送信号送信手段の１つに選択的に印加するスイッチ手段と、
当該光伝送信号及び当該基準信号光送信手段から出力される基準信号光を波長多重して、当該光中継伝送線路に送出する波長多重手段と、
当該所定中継器において、入力光を分波し、一方を後続の光中継伝送線路に送出する分波手段と、
当該所定中継器において、当該分波手段の他方の分波出力から、当該基準周波数ｆｒの基準信号及び当該測定周波数ｆｓの被測定信号を再生し、当該基準信号から得られる当該測定周波数ｆｓに相当する周波数の信号に従い当該被測定信号の光パワーを計測する計測手段と、
当該所定中継器において、当該計測手段の計測結果を所定局に送信する送信手段
とからなることを特徴とする光パワー計測システム。
【請求項２】
当該トーン信号生成手段が、当該基準周波数ｆｒ及び当該測定周波数ｆｓの何れか一方の周波数で発振する発振手段と、当該発振手段の出力を当該基準周波数ｆｒ及び当該測定周波数ｆｓの他方の周波数に変換する周波数変換手段とからなる請求項１に記載の光パワー計測システム。
【請求項３】
当該計測手段が、
当該分波手段の他方の分波出力を電気信号に変換する受光手段と、
当該受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号を再生する搬送波再生手段と、
当該搬送波再生手段の出力を分周して、当該測定周波数ｆｓと同じ周波数の信号を生成する分周手段と、
当該受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該分周手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項２に記載の光パワー計測システム。
【請求項４】
当該計測手段が、
当該分波手段の他方の分波出力を２つに分波する光分割手段と、
当該光分割手段の一方の出力光から波長λｒ成分を抽出する光フィルタと、
当該光フィルタの出力光を電気信号に変換する第１の受光手段と、
当該第１の受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号を再生する搬送波再生手段と、
当該搬送波再生手段の出力を分周して、当該測定周波数ｆｓと同じ周波数の信号を生成する分周手段と、
当該光分割手段の他方の出力光を電気信号に変換する第２の受光手段と、
当該第２の受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該分周手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項２に記載の光パワー計測システム。
【請求項５】
互いに異なる波長λ１〜λｎの複数の光伝送信号の１つを選択的に測定周波数ｆｓで浅く強度変調して光中継伝送線路に送出し、当該光中継伝送線路上の所定中継器で光パワーを計測する光パワー計測システムであって、
当該測定周波数ｆｓで発振する第１の発振手段と、
基準周波数ｆｒで発振する第２の発振手段と、
当該第２の発振手段の出力を当該第１の発振手段の出力により変調する変調手段と、
当該変調手段の出力から当該測定周波数成分を除去するフィルタ手段と、
当該フィルタ手段の出力により強度変調され、当該光伝送信号の波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を発生する基準信号光送信手段と、
当該第１の発振手段の出力を、互いに異なる波長λ１〜λｎの光伝送信号を出力する複数の光伝送信号送信手段の１つに選択的に印加するスイッチ手段と、
当該光伝送信号及び当該基準信号光送信手段から出力される基準信号光を波長多重して、当該光中継伝送線路に送出する波長多重手段と、
当該所定中継器において、入力光を分波し、一方を後続の光中継伝送線路に送出する分波手段と、
当該所定中継器において、当該分波手段の他方の分波出力から、当該基準周波数ｆｒの成分及び当該測定周波数ｆｓの被測定信号の成分を再生し、当該基準信号から得られる当該測定周波数ｆｓに相当する周波数の信号に従い当該被測定信号の光パワーを計測する計測手段と、
当該所定中継器において、当該計測手段の計測結果を所定局に送信する送信手段
とからなることを特徴とする光パワー計測システム。
【請求項６】
当該計測手段が、
当該分波手段の他方の分波出力を電気信号に変換する受光手段と、
当該受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの周波数成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力を復調し、当該測定周波数ｆｓに相当する周波数信号を出力する復調手段と、
当該受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該復調手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項５に記載の光パワー計測システム。
【請求項７】
当該計測手段が、
当該分波手段の他方の分波出力を２つに分波する光分割手段と、
当該光分割手段の一方の出力光から波長λｒ成分を抽出する光フィルタと、
当該光フィルタの出力光を電気信号に変換する第１の受光手段と、
当該第１の受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの周波数成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力を復調し、当該測定周波数ｆｓに相当する周波数信号を出力する復調手段と、
当該光分割手段の他方の出力光を電気信号に変換する第２の受光手段と、
当該第２の受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該復調手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項５に記載の光パワー計測システム。
【請求項８】
第１の方向に光信号を伝送する第１の光中継伝送線路、及び当該第１の方向とは逆の第２の方向に光信号を伝送する第２の光中継伝送線路を介して相手局と接続し、光送信設備と光受信設備を具備する端局であって、当該光送信設備が、
互いに位相同期した基準周波数ｆｒ及び測定周波数ｆｓのトーン信号を生成するトーン信号生成手段と、
当該当該トーン信号生成手段により生成された基準周波数ｆｒのトーン信号で深く強度変調され、光伝送信号の波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を出力する基準信号光送信手段と、
当該トーン信号生成手段から出力される当該測定周波数ｆｓのトーン信号を、互いに異なる波長λ１〜λｎの光伝送信号を出力する複数の光伝送信号送信手段の１つに選択的に印加するスイッチ手段と、
当該光伝送信号及び当該基準信号光送信手段から出力される基準信号光を波長多重して、当該第１の光中継伝送線路に送出する波長多重手段
とを具備し、当該光受信設備が、
当該第２の光中継伝送線路からの入力光から相手局からの各波長の光伝送信号を波長分離し、各データを復元するデータ復元手段と、
当該第２の光中継伝送線路からの当該入力光から当該中継器で計測された光パワー情報を再生するデータ再生手段と、
当該データ再生手段の出力を表示記録する表示記録手段
とからなることを特徴とする端局。
【請求項９】
当該トーン信号生成手段が、当該基準周波数ｆｒ及び当該測定周波数ｆｓの何れか一方の周波数で発振する発振手段と、当該発振手段の出力を当該基準周波数ｆｒ及び当該測定周波数ｆｓの他方の周波数に変換する周波数変換手段とからなる請求項８に記載の端局。
【請求項１０】
第１の方向に光信号を伝送する第１の光中継伝送線路、及び当該第１の方向とは逆の第２の方向に光信号を伝送する第２の光中継伝送線路を介して相手局と接続し、光送信設備と光受信設備を具備する端局であって、当該光送信設備が、
当該測定周波数ｆｓで発振する第１の発振手段と、
基準周波数ｆｒで発振する第２の発振手段と、
所定の変調方式で当該第２の発振手段の出力を当該第１の発振手段の出力により変調する変調手段と、
当該変調手段の出力から当該測定周波数成分を除去するフィルタ手段と、
当該フィルタ手段の出力により強度変調され、当該光伝送信号の波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を発生する基準信号光送信手段と、
当該第１の発振手段の出力を、互いに異なる波長λ１〜λｎの光伝送信号を出力する複数の光伝送信号送信手段の１つに選択的に印加するスイッチ手段と、
当該光伝送信号及び当該基準信号光送信手段から出力される基準信号光を波長多重して、当該第１の光中継伝送線路に送出する波長多重手段
とからなり、当該光受信設備が、
当該第２の光中継伝送線路からの入力光から相手局からの各波長の光伝送信号を波長分離し、各データを復元するデータ復元手段と、
当該第２の光中継伝送線路からの当該入力光から当該中継器で計測された光パワー情報を再生するデータ再生手段と、
当該データ再生手段の出力を表示記録する表示記録手段
とからなることを特徴とする端局。
【請求項１１】
互いに異なる信号波長λ１〜λｎの複数の光伝送信号であって、その内の任意の１つが測定周波数ｆｓで浅く強度変調されている光伝送信号、及び当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報を搬送する基準信号で強度変調され、当該信号波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光が入力し、これらの光信号を光増幅する光増幅手段と、
当該光増幅手段の出力光を分波し、一方を後続の光中継伝送線路に送出する分波手段と、
当該分波手段の他方の分波出力から当該基準信号及び当該測定周波数ｆｓの被測定信号を再生し、当該基準信号から得られる当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報に従い当該被測定信号の光パワーを計測する計測手段と、
当該計測手段の計測結果を当該光伝送信号の送信元に向かう光信号に重畳して送信する送信手段
とからなることを特徴とする中継器。
【請求項１２】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓのＮ逓倍周波数に相当する基準周波数ｆｒのトーン信号であり、当該計測手段は、
当該分波手段の他方の分波出力を電気信号に変換する受光手段と、
当該受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力から当該基準周波数の基準信号を再生する搬送波再生手段と、
当該搬送波再生手段の出力を分周して、当該測定周波数ｆｓと同じ周波数の信号を生成する分周手段と、
当該受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該分周手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項１１に記載の中継器。
【請求項１３】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓのＮ逓倍周波数に相当する基準周波数ｆｒのトーン信号であり、当該計測手段は、
当該分波手段の他方の分波出力を２つに分波する光分割手段と、
当該光分割手段の一方の出力光から波長λｒ成分を抽出する光フィルタと、
当該光フィルタの出力光を電気信号に変換する第１の受光手段と、
当該第１の受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの基準信号成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力から当該基準周波数の基準信号を再生する搬送波再生手段と、
当該搬送波再生手段の出力を分周して、当該測定周波数ｆｓと同じ周波数の信号を生成する分周手段と、
当該光分割手段の他方の出力光を電気信号に変換する第２の受光手段と、
当該第２の受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該分周手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項１１に記載の中継器。
【請求項１４】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓより高い基準周波数ｆｒのトーン信号を当該測定周波数ｆｓで変調した信号であり、当該計測手段は、
当該分波手段の他方の分波出力を電気信号に変換する受光手段と、
当該受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの周波数成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力を復調し、当該測定周波数ｆｓに相当する周波数信号を出力する復調手段と、
当該受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該復調手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項１１に記載の中継器。
【請求項１５】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓより高い基準周波数ｆｒのトーン信号を当該測定周波数ｆｓで変調した信号であり、当該計測手段は、
当該分波手段の他方の分波出力を２つに分波する光分割手段と、
当該光分割手段の一方の出力光から波長λｒ成分を抽出する光フィルタと、
当該光フィルタの出力光を電気信号に変換する第１の受光手段と、
当該第１の受光手段の出力から当該基準周波数ｆｒの周波数成分を抽出する第１のフィルタ手段と、
当該第１のフィルタ手段の出力を復調し、当該測定周波数ｆｓに相当する周波数信号を出力する復調手段と、
当該光分割手段の他方の出力光を電気信号に変換する第２の受光手段と、
当該第２の受光手段の出力から当該測定周波数ｆｓの被測定信号成分を抽出する第２のフィルタ手段と、
当該復調手段の出力に従い当該第２のフィルタ手段の出力を同期検波する同期検波手段
とからなる請求項１１に記載の中継器。
【請求項１６】
互いに異なる波長λ１〜λｎの複数の光伝送信号の１つを選択的に測定周波数ｆｓで浅く強度変調して光中継伝送線路に送出すると共に、当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報を搬送する基準信号で強度変調され、当該信号波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を当該光中継伝送線路に送出し、当該光中継伝送線路上の所定中継器で光パワーを計測する光パワー計測システムであって、当該中継器が、
入力光から当該基準信号及び当該測定周波数ｆｓの被測定信号を再生し、当該基準信号から得られる当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報に従い当該被測定信号の光パワーを計測する計測手段と、
当該計測手段の計測結果を当該光伝送信号の送信元に向かう光信号に重畳して送信する送信手段
とを具備することを特徴とする光パワー計測システム。
【請求項１７】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓのＮ逓倍周波数に相当する基準周波数ｆｒのトーン信号である請求項１６に記載の光パワー計測システム。
【請求項１８】
当該基準信号は、当該測定周波数ｆｓより高い基準周波数ｆｒのトーン信号を当該測定周波数ｆｓで変調した信号である請求項１６に記載の光パワー計測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムにおける光パワー計測システム並びにそのための端局及び中継器に関し、より具体的には、波長分割多重光伝送システムにおける波長分割多重光の各波長成分の光パワーを測定する光パワー計測システム並びにそのための端局及び中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信では、伝送容量を大幅に増加できる波長分割多重伝送方式が注目されている。光増幅中継して長距離を伝送させる光増幅中継伝送システムでは、光中継増幅器の波長増幅特性が平坦でないので、波長増幅特性を平坦化させる光帯域等化技術が不可欠となっている。波長増幅特性は、光増幅器の励起状態により変化するので、励起光源の障害などによって、平坦化された増幅特性が変動し、波長に対して平坦でなくなってしまうことがある。従って、光増幅器の出力をモニタし、波長分割多重光の各信号波長成分のパワーを知ることが、光通信システムを保守運用する上で重要になってくる。
【０００３】
波長分割多重光信号の各信号波長成分の光パワーを測定する装置として、一般的には、光スペクトラム・アナライザが用いられるが、光中継器は、光海底ケーブル等に代表されるように、作業が極めて困難な場所に設置されること、及び中継器自体を小型化かつ高信頼化する必要があることなどの理由から、既存の光スペクトラム・アナライズを使用することはほとんど不可能に近い。
【０００４】
これを解決する手段として、波長分割多重光信号の各信号波長成分に予め低周波数（数１０ｋＨｚ程度であり、これが直接的な測定対象であることから、測定周波数と呼ぶことにする。）のトーン信号を重畳して光ファイバ線路に送出し、光中継器においてこのトーン周波数成分を抽出することにより光パワーを検出する構成が提案されている。図１３は、その概略構成ブロック図を示す。
【０００５】
端局１１０，１１２はそれぞれ、光送信設備１１０Ｓ，１１２Ｓ及び光受信設備１１０Ｒ，１１２Ｒを具備する。端局１１０，１１２は、１対の光ファイバ伝送線路１１４ａ，１１４ｂからなる光中継伝送線路１１４により接続されている。即ち、端局１１０の光送信設備１１０Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路１１４ａを伝送して端局１１２の光受信設備１１２Ｒに到達し、端局１１２の光送信設備１１２Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路１１４ｂを伝送して端局１１０の光受信設備１１０Ｒに到達する。光中継伝送線路１１４上には、一般的には複数の光中継器１１６が配置されているが、図１３では、理解を容易にするために、１つの光中継器１１６のみを図示してある。
【０００６】
光送信設備１１０Ｓは、それぞれ、ディジタル・データ＃１〜＃ｎを異なる波長λ１〜λｎの信号光に変換して出力するｎ個の光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎを具備する。各光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎから出力される各波長λ１〜λｎの信号光は、波長多重器１２０により波長多重されて、光ファイバ伝送線路１１４ａに送出される。
【０００７】
各波長光の光パワーを計測するために、光送信設備１１０Ｓには更に、所定の低周波数ｆｓ（測定周波数）で発振する発振器１２２が装備され、発振器１２２の測定周波数ｆｓのトーン信号出力がスイッチ１２４−１〜１２４−ｎを介して光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎに印加されている。スイッチ１２４−１〜１２４−ｎの何れか１つを閉成することで、対応する光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎに発振器１２２のトーン信号出力が印加される。発振器１２２のトーン信号出力を印加された光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎは、光伝送信号を当該発振器１２２から出力されるトーン信号（周波数ｆｓ）で浅く強度変調して出力する。例えば、光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎの光源の注入電流を、発振器１２２のトーン信号出力で僅かに振幅変調する。その振幅変調度は、光伝送信号の伝送特性に影響しないように、一般的には５％以下に設定される。図１４は、発振器１２２の正弦波出力で強度変調された光伝送信号の時間波形を示す。
【０００８】
端局１１２の光送信設備１１２Ｓも、端局１１０の光送信設備１１０Ｓと全く同様の構成からなり、同様に動作する。
【０００９】
光中継器１１６では、光増幅器１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ、光ファイバ伝送線路１１４ａ，１１４ｂからの光信号（波長λ１〜λｎからなる波長分割多重光信号）を光増幅し、分波器１３２ａ，１３２ｂはそれぞれ、光増幅器１３０ａ，１３０ｂの出力光のほとんどを端局１１２，１１０（又は後続の光中継器）に向かう光ファイバ伝送線路１１４ａ，１１４ｂに出力し、ごく一部を分波して計測回路１３４ａ，１３４ｂに印加する。計測回路１３４ａ，１３４ｂは、詳細は後述するが、光送信設備１１０Ｓの発振器１２２の発振周波数ｆｓで変動する光強度成分（即ち、閉成されているスイッチ１２４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応する光伝送信号送信装置１１８−ｉの出力光成分）を抽出し、その光強度を計測する。変調回路１３６ａ，１３６ｂは、計測回路１３４ａ，１３４ｂの計測結果を端局１１０，１１２に伝送するために、計測回路１３４ａ，１３４ｂの計測結果のディジタル・データ（又は、その符号化データ）に従い光増幅器１３０ｂ，１３０ａの増幅利得を浅く変調する。
【００１０】
このようにして、端局１１２から端局１１０に向けた光信号が、端局１１０から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調されることになり、そのように強度変調された光信号が、分波器１３２ｂを介して光ファイバ伝送線路１１４ｂに送出され、端局１１０の光受信設備１１０Ｒに到達する。同様に、端局１１０から端局１１２に向けた光信号が、端局１１２から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調され、そのように強度変調された光信号が、分波器１３２ａを介して光ファイバ伝送線路１１４ａに送出され、端局１１２の光受信設備１１２Ｒに到達する。
【００１１】
端局１１２の光受信設備１１２Ｒでは、光ファイバ伝送線路１１４ａからの光信号は、分波器１４０により、信号光の受信処理用とパワー計測データの処理用に分割され、信号光の受信処理用の光は、波長分離器１４２に印加される。波長分離器１４２は分波器１４０から入力する光を各波長λ１〜λｎに分離し、それぞれ光伝送信号受信装置１４４−１〜１４４−ｎに印加する。各光伝送信号受信装置１４４−１〜１４４−ｎは、波長分離器１４２からの各波長λ１〜λｎの信号光からデータ＃１〜＃ｎを再生し、出力する。これにより、端局１１０から端局１１２にデータ＃１〜＃ｎが伝送される。端局１１０の光受信設備１１０Ｒでも、端局１１２の光受信設備１１２Ｒと同様の処理が行なわれる。
【００１２】
分波器１４０で分波されたパワー計測データの処理用の光は、受光器１４６に入射して電気信号に変換される。データ再生回路１４８は受光器１４６から出力される電気信号からパワー計測データを抽出及び再生する。表示記録装置１５０は、データ再生回路１４８からのパワー計測データ情報をモニタ画面に表示及び／又は記録媒体に記録する。端局１１２にいる光伝送システム管理者は、このパワー計測データ情報を見て、光送信設備１１２Ｓの各伝送信号送信装置の光出力パワーを調節する。
【００１３】
端局１１２の光受信設備１１２Ｒと同様の処理が端局１１０の光受信設備１１０Ｒでも行なわれる。端局１１０にいる光伝送システム管理者は、光受信設備１１０Ｒの、表示記録装置１５０と同様の表示記録装置から出力される各波長の光パワー情報を見て、光送信設備１１０Ｓの各光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎの光出力パワーを調節する。
【００１４】
図１５は、計測回路１３４ａの概略構成ブロック図を示す。計測回路１３４ｂの構成も、計測回路１３４ａと同じである。受光回路１５２は、分波器１３２ａからの光（波長λ１〜λｎからなる波長分割多重光）を電気信号に変換し、増幅して出力する。受光回路１５２は、発振器１２２の発振周波数ｆｓを取り出せる程の低速のものでよい。波長分割多重光信号の符号形式をＮＲＺ符号として、符号速度が全て同じであるとすると、受光回路１５２の出力には、図１６に示すように、各波長の光信号のスペクトル分布が累積した、強大な電力スペクトル成分が現れる。受光回路１５２の出力は、トーン信号周波数ｆｓを通過帯域の中心周波数とする帯域通過フィルタ１５４に印加され、周波数ｆｓ成分が受光回路１５２の出力から抽出される。帯域通過フィルタ１５４の出力のスペクトル分布を、図１７に示す。帯域通過フィルタ１５４の通過帯域幅内で、ｆｓ周波数成分が伝送信号のスペクトル成分から僅かに突出している。
【００１５】
検波回路１５６は、帯域通過フィルタ１５４の出力から周波数ｆｓの成分を包絡線検波する。光パワーＰｓと変調度ｍのトーン信号のレベルＳとの間には、下記式の関係が成立することが分かっている。即ち、
【００１６】
【数１】
0003588984.tif 000002
【００１７】
但し、ａは、光増幅器１３０ａから計測回路１３４ａまでの損失及び受光回路１５２の利得を示す係数、Ｒは、受光回路１５２の受光感度である。係数ａは、中継器１１６の製造時に、分波器１３２ａの出力の、トーン信号を重畳した光信号のパワーＰｓと、計測回路１３４ａで計測されるトーン信号レベルＳの実測値から算出される。係数ａ、変調度ｍ及び受光感度Ｒは既知であるので、トーン信号レベルＳを測定することで、光パワーＰｓを知ることができる。この換算は、通常、端局１１０，１１２で行なわれるので、検波回路１５６の出力が計測回路１３４ａの出力として変調回路１３６ａに印加される。
【００１８】
このようにして、発振器１２２から出力されるトーン信号を光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎに順番に印加することで、波長分割多重光信号を実際に伝送している状態で、各波長の信号光の光パワーを計測することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、波長分割多重する波長数が増加すればする程、受光回路１５２の出力において伝送信号の電力スペクトルの密度が増加し、帯域通過フィルタ１５４の出力におけるＳＮ比を劣化させてしまう。その結果、パワー計測精度が著しく劣化するか、最悪、トーン成分の検出が不可能になってしまい、各波長の信号光パワーを計測できなくなってしまう。
【００２０】
トーン変調度を増すことで帯域通過フィルタ１５４の出力におけるＳＮ比を改善できるが、変調度の過度の増加は、光伝送信号の伝送特性の劣化を招くので、好ましくない。
【００２１】
帯域通過フィルタ１５４の通過帯域を更に狭くすればＳＮ比を改善できるが、現状技術では、選択度Ｑとして１０００程度が限界であるのに加えて、通過帯域をあまり狭くすると、発振器１２２の発振周波数ｆｓをより厳密に制御しなければならないだけでなく、帯域通過フィルタ１５４の中心周波数の安定性も高いものが要求されるようになる。これらはコスト上昇につながる。
【００２２】
本発明は、これらの問題点を解決し、光伝送信号の伝送特性に悪影響を与えずに、波長分割多重光伝送システムにおける各波長光のパワーを計測できる光パワー計測システム並びにそのための端局及び中継器を提示することを目的とする。
【００２３】
本発明はまた、波長分割多重光伝送システムにおける各波長光のパワーを精度良く計測できる光パワー計測システム並びにそのための端局及び中継器を提示することを目的とする。
【００２４】
本発明は更に、波長分割多重光伝送システムにおける各波長光のパワーをより低いレベルまで計測可能な光パワー計測システム並びにそのための端局及び中継器を提示することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、互いに異なる波長λ１〜λｎの複数の光伝送信号の１つを選択的に測定周波数ｆｓで浅く強度変調して光中継伝送線路に送出すると共に、当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報を搬送する基準信号で強度変調され、当該信号波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を当該光中継伝送線路に送出する。
【００２６】
光中継伝送線路上の中継器は、入力光から当該基準信号及び当該測定周波数ｆｓの被測定信号を再生し、当該基準信号から得られる当該測定周波数ｆｓの周波数及び位相情報に従い当該被測定信号の光パワーを計測する計測手段と、当該計測手段の計測結果を所定の局に向け送信する送信手段を具備する。送信手段は例えば、当該光伝送信号の送信元に向かう光信号に当該計測結果を重畳して送信する。
【００２７】
基準信号は例えば、当該測定周波数ｆｓのＮ逓倍周波数に相当する基準周波数ｆｒのトーン信号、又は、所定の変調方式により当該測定周波数ｆｓより高い基準周波数ｆｒのトーン信号を当該測定周波数ｆｓで変調した信号である。
【００２８】
これらの構成により、高いＳＮ比で被測定信号を検出でき、その光パワーを精度良く計測できる。従ってまた、より低いパワーまで測定できるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。端局１０，１２はそれぞれ、光送信設備１０Ｓ，１２Ｓ及び光受信設備１０Ｒ，１２Ｒを具備する。端局１０，１２は、１対の光ファイバ伝送線路１４ａ，１４ｂからなる光中継伝送線路１４により接続されている。即ち、端局１０の光送信設備１０Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路１４ａを伝送して端局１２の光受信設備１２Ｒに到達し、端局１２の光送信設備１２Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路１４ｂを伝送して端局１０の光受信設備１０Ｒに到達する。光中継伝送線路１４上には、一般的には複数の光中継器１６が配置されているが、図１では、理解を容易にするために、１つの光中継器１６のみを図示してある。
【００３１】
光送信設備１０Ｓは、従来例と同様に、それぞれディジタル・データ＃１〜＃ｎを異なる波長λ１〜λｎの信号光に変換して出力するｎ個の光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎを具備する。本実施例では更に、各波長λ１〜λｎの信号光の光パワーを計測するために、光送信設備１０Ｓに、所定の低い基準周波数ｆｒで発振する発振器２０、発振器２０の出力する基準周波数ｆｒのトーン信号で深く強度変調された波長λｒの光（基準信号光）を発生する基準信号光送信装置２２、発振器２０の出力を１／Ｎ分周し、測定周波数ｆｓ（＝ｆｒ／Ｎ）のトーン信号を出力する分周器２４、及び分周器２４の出力する測定周波数ｆｓのトーン信号を光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎに選択的に供給するスイッチ２６−１〜２６−ｎを具備する。
【００３２】
基準信号光送信装置２２は、図２に示すように、基準周波数ｆｒで深く強度変調された基準信号光を出力する。分周器２４は、発振器２０の出力する基準周波数ｆｒのトーン信号を１／Ｎに分周して、測定周波数ｆｓ（＝ｆｒ／Ｎ）のトーン信号を生成する。スイッチ２６−１〜２６−ｎは従来例のスイッチ１２４−１〜１２４−ｎと同様に、その何れか１つが閉成され、分周器２４の出力を光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎの何れか１つに印加するようになっている。従来例の光伝送信号送信装置１１８−１〜１１８−ｎと同様に、測定周波数ｆｓのトーン信号を印加された光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎは、光伝送信号を測定周波数ｆｓのトーン信号で浅く強度変調して出力する。その強度変調度は、光伝送信号の伝送特性に影響しないような極く低い値に設定される。測定周波数ｆｓのトーン信号で強度変調された光伝送信号の時間波形を図３に示す。
【００３３】
波長多重器２８は、各光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎから出力される各波長λ１〜λｎの信号光と、基準信号光送信装置２２から出力される波長λｒの基準信号光を波長多重して、光ファイバ伝送線路１４ａに送出する。即ち、本実施例では、何れかの光伝送信号を強度変調するトーン信号の測定周波数ｆｓのＮ倍の基準周波数ｆｒで深く強度変調した波長λｒの光（基準信号光）が、波長λ１〜λｎの信号光に波長多重して、光中継伝送線路１４に送出される。図４は、光ファイバ伝送線路１４ａに送出される光のスペクトラム波形を示す。縦軸は光強度、横軸は波長をそれぞれ示す。詳細は後述するが、基準信号光送信装置２２の出力光は、周波数ｆｓで強度変調されている波長成分を抽出する基準となるものであり、その意味で本実施例では、基準信号光と呼ぶことにする。
【００３４】
端局１２の光送信設備１２Ｓも、端局１０の光送信設備１０Ｓと全く同様の構成からなり、同様に動作する。
【００３５】
光中継器１６では、光増幅器３０ａ，３０ｂがそれぞれ、光ファイバ伝送線路１４ａ，１４ｂからの光信号（波長λ１〜λｎの信号光と波長λｒの基準信号光からなる波長分割多重光信号）を光増幅し、分波器３２ａ，３２ｂはそれぞれ、光増幅器３０ａ，３０ｂの出力光のほとんどを端局１２，１０（又は後続の光中継器）に向かう光ファイバ伝送線路１４ａ，１４ｂに出力し、ごく一部を分波して計測回路３４ａ，３４ｂに印加する。計測回路３４ａ，３４ｂは、従来例の計測回路１３４ａ，１３４ｂとは異なり、波長λｒの基準信号光から得られる基準周波数ｆｒを使用して、受信光の強度変動から測定周波数ｆｓの成分を同期検波する。計測回路３４ａ，３４ｂの詳細は後述する。これにより、光送信設備１０Ｓにおいて、閉成されているスイッチ２６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応する光伝送信号送信装置１８−ｉの出力光成分を、高いＳＮ比で抽出でき、その光強度（具体的には、測定周波数ｆｓで変動する強度成分の振幅）を計測できる。変調回路３６ａ，３６ｂは、従来例の変調回路１３６ａ，１３６ｂと同様に、計測回路３４ａ，３４ｂの計測結果のディジタル・データ（又は、その符号化データ）に従い光増幅器３０ｂ，３０ａの増幅利得を浅く変調する。
【００３６】
各波長の光パワー計測結果は、従来例と同様に、端局１０，１２に伝送される。即ち、端局１２から端局１０に向けた光信号が、端局１０から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調され、そのように強度変調された光信号が、分波器３２ｂを介して光ファイバ伝送線路１４ｂに送出され、端局１０の光受信設備１０Ｒに到達する。同様に、端局１０から端局１２に向けた光信号が、端局１２から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調され、そのように強度変調された光信号が、分波器３２ａを介して光ファイバ伝送線路１４ａに送出され、端局１２の光受信設備１２Ｒに到達する。
【００３７】
端局１２の光受信設備１２Ｒは、従来例の端局１１２の光受信設備１１２Ｒと全く同じ構成でよい。従って、光受信設備１１２Ｒと同じ構成要素には同じ符号を付してある。即ち、光受信設備１２Ｒは、光伝送信号送信装置１８−１〜１８−ｎからの信号光を光伝送信号受信装置１４４−１〜１４４−ｎで受信処理して、データ＃１〜＃ｎを出力し、パワー計測データについては、受光器１４６及びデータ再生回路１４８により処理（例えば、伝送光信号強度に換算）されて、表示記録装置１５０によりモニタ画面に表示及び／又は記録媒体に記録される。端局１０の光受信設備１０Ｒでも同様の処理が行なわれる。
【００３８】
図５は、計測回路３４ａの概略構成ブロック図を示す。計測回路３４ｂの構成も、計測回路３４ａと同じである。受光回路６０は、分波器３２ａからの光（波長λ１〜λｎ及びλｒからなる波長分割多重光）を電気信号に変換し、所定レベルに増幅して出力する。受光回路６０の出力は、中心周波数ｆｒの帯域通過フィルタ６２と、中心周波数ｆｓの帯域通過フィルタ６４に印加され、帯域通過フィルタ６２は、基準周波数ｆｒの成分を抽出し、帯域通過フィルタ６４は、測定周波数ｆｓの成分を抽出する。
【００３９】
帯域通過フィルタ６２の出力は搬送波再生回路６６に印加される。搬送波再生回路６６は、帯域通過フィルタ６２の出力から基準周波数ｆｒのトーン信号を、即ち、端局１０の光送信設備１０Ｓの発振器２０から出力される基準周波数ｆｒのトーン信号（基準信号）を再生する。搬送波再生回路６６は、例えば、位相同期ループ（ＰＬＬ）及びリミッタ増幅器からなる。分周器６８は搬送波再生回路６６の出力を１／Ｎ分周し、測定周波数ｆｓのトーン信号を生成する。
【００４０】
帯域通過フィルタ６４により抽出された測定周波数ｆｓの成分（被測定信号）と、分周器６８から出力される周波数ｆｓのトーン信号は同期検波回路７０に印加される。同期検波回路７０は、分周器６８から出力される周波数ｆｓのトーン信号を使って、帯域通過フィルタ６４の出力から測定周波数ｆｓの成分を同期検波する。同期検波回路７０は、帯域通過フィルタ６４の出力に含まれる測定周波数ｆｓの成分の振幅に対応するレベルのＤＣ信号を出力する。同期検波回路７０の出力は、計測回路３４ａの出力として変調回路３６ａに印加される。
【００４１】
先に述べたように、伝送信号光に重畳した測定周波数ｆｓのトーン信号のレベルは、伝送信号光のパワーと１対１の関係を持っており、測定されたトーン信号のレベルから伝送信号光の光パワーを算出できる。この換算は、計測回路３４ａ，３４ｂ又は変調回路３６ａ，３６ｂ内、即ち、中継器１６内で行なっても、端局１０，１２の光受信設備１０Ｒ，１２Ｒ内で行なってもどちらでも良い。中継器１６の構成を簡略化するのが望ましいことから、これらの換算は端局１０，１２内で行なうのが望ましい。本実施例では、伝送信号光に重畳した測定周波数ｆｓのトーン信号のレベルの計測結果を、その波長光の光パワー計測データを示す情報として、端局１０，１２に伝送するようにしている。
【００４２】
同期検波の出力はＤＣであるので、遮断周波数を数Ｈｚとする低域通過フィルタを通すことで、伝送信号のスペクトル成分を除去でき、ＳＮ比を大幅に改善できる。
【００４３】
図５に示す計測回路では、基準信号光は変調度が高いものの、伝送信号の波長多重数が増えてくると、搬送波再生回路６６におけるＳＮ比を良好に保つことが困難になり、再生した基準信号にジッタが生じるようになる。このような不都合は、基準信号光成分のみから基準周波数ｆｒを再生することで、即ち、光段階で基準信号光成分を抽出することで解決でき、ジッタを低減できる。
【００４４】
図６は、ジッタを低減するように図５に示す回路構成の一部を修整した例の概略構成ブロック図を示す。図５と同じ回路要素には同じ符号を付してある。光分波器８０は、分波器３２ａからの光を２つに分割し、一方を、波長λｒの成分のみを通過する光帯域通過フィルタ８２に印加する。光帯域通過フィルタ８２は、基準信号光送信装置２２から出力される波長λｒの基準信号光に相当する成分のみを抽出して、受光回路８４に印加する。光帯域通過フィルタ８２により、純粋に基準信号光成分のみを抽出できる。受光回路８４は、光帯域通過フィルタ８２の出力光を電気信号に変換し、所定レベルに増幅して出力する。受光回路８４の出力は、中心周波数ｆｒの帯域通過フィルタ８６に印加され、帯域通過フィルタ８６は、受光回路８４の出力から周波数ｆｒの成分、即ち、基準信号成分を抽出する。帯域通過フィルタ８６の出力は搬送波再生回路６６に印加される。
【００４５】
光分波器８０のもう一つの出力光は、受光回路８８に印加される。受光回路８８は入力光を電気信号に変換し、所定レベルまで増幅して出力する。中心周波数がｆｓの帯域通過フィルタ９０は、受光回路８８の出力から測定周波数ｆｓの成分（被測定信号）を抽出して、同期検波回路７０に印加する。
【００４６】
以後の動作は、図５の場合と同様であり、搬送波再生回路６６、分周器６８及び同期検波回路７０により、測定周波数ｆｓのトーン信号で強度変調された伝送信号光の強度変動の周波数ｆｓ成分の振幅が検出され、同期検波回路７０の出力は、計測回路３４ａの出力として変調回路３６ａに印加される。
【００４７】
図６に示す計測回路３４ａ（３４ｂ）の構成では、受光回路８４に入力する光に伝送信号光成分が含まれないので、基準周波数ｆｒのトーンの搬送波を再生する過程で十分に高いＳＮ比を確保できる。従って、ジッタの少ない基準信号を得ることができ、被測定信号の検出感度を高めることができる。また、光帯域通過フィルタ８２の通過帯域を狭くするほど、更に高いＳＮ比を得ることができる。但し、温度変動に対する光帯域通過フィルタ８２の中心波長の安定性を確保する必要がある。逆に、温度変動による不安定性を回避するために光帯域通過フィルタ８２の通過帯域を広くしても、光帯域通過フィルタ８２を通過してしまう伝送信号光の量は多重波長数が増加したからといって増加するものではないので、基準信号の再生に伴うＳＮ比を著しく劣化させることはない。
【００４８】
図７は、同期検波器７０の概略構成ブロック図を示す。分周器６８は、基準周波数ｆｒを１／Ｎに分周した測定周波数ｆｓのトーン信号を位相０゜及び９０゜（−９０゜でもよい。）の両方について同期検波回路７０に印加する。同期検波回路７０は、９０°の移相器９２、２つの乗算器９４ａ，９４ｂ、２つの積分器９６ａ，９６ｂ及びベクトル加算器９８からなる。分周器６８の出力は乗算器９４ａの一方の入力と移相器９２に印加される。移相器９２は、分周器６８の出力の位相を９０゜（−９０゜でもよい。）シフトして乗算器９４ｂの一方の入力に印加する。乗算器９４ａは、被測定信号（帯域通過フィルタ６４の出力）に分周器６８の出力（位相０°）を乗算し、乗算器９４ｂは、被測定信号（帯域通過フィルタ６４の出力）に移相器９２の出力（分周器６８の出力を９０゜位相シフトした信号）を乗算する。即ち、被測定信号が直交検波される。積分器９６ａ，９６ｂはそれぞれ、乗算器９４ａ，９４ｂの出力を積分、即ち帯域制限し、ベクトル加算器９８は積分器９６ａ，９６ｂの出力をベクトル加算する。ベクトル加算器９８の出力が同期検波回路７０の出力になる。
【００４９】
上述の乗算方式の同期検波回路７０では、被測定信号に乗算する基準信号の振幅が一定である必要がある。基準信号の振幅が変動すると、測定結果が変化してしまうからである。しかし、同期検波方式には、上述の乗算方式以外にも、基準信号の０と１に応じてそれぞれ信号極性を切り替える方式が知られており、この方式では基準信号の振幅が一定である必要は無い。この方式では、例えば、基準信号が０の場合、＋極性で乗算を行い、基準信号が１の場合には逆極性で乗算を行う。結果的に図７に示す回路と同じ処理を行っていることになるが、基準信号の判定にコンパレータが使用されるので、基準信号の振幅が一定である必要がなくなる。
【００５０】
分周器６８は例えば、ＲＣ位相シフト回路又は、フリップフロップとシフトレジスタを組み合わせたディジタル回路で容易に実現できる。分周比を２のべき乗にする場合、ディジタル回路により容易に実現できる。その場合、０°成分と９０°成分を同時に得られるので、移相器９２の機能を分周器６８に取り込んでも良い。
【００５１】
図１に示す実施例では、基準周波数ｆｒを分周して、測定周波数ｆｓを得ているが、測定周波数ｆｓの発振器を設け、その出力を逓倍して基準周波数ｆｒを得るようにしてもよいことはいうまでもない。
【００５２】
上記実施例では、測定周波数ｆｓと基準周波数ｆｒとを一定の比例関係とすることにより、計測回路３４ａ，３４ｂで基準信号光（周波数ｆｒ）から測定周波数ｆｓを容易に得ることができるようにした。信号光の波長λ１〜λｎとは異なる波長λｒの基準信号光を測定周波数ｆｓで変調しても、同様に、測定周波数ｆｓを中継器に伝送することができる。図８は、そのように構成した本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。
【００５３】
但し、変調により周波数ｆｓの光強度変動成分が発生する変調方式では、光受信時に周波数ｆｓの光強度変動成分が混入してしまうので、光フィルタで除去する必要もでてくる。変調方式として一般的には、ＦＭ方式又はＰＳＫ方式などの位相変調方式を採用すれば、そのような光フィルタは不要になる。振幅変調でも光のオン／オフによるＯＯＫ方式では、光強度変化が一定でなくなり、基準信号光に直接、周波数ｆｓ成分が混入してしまうが、いわゆるＡＳＫ方式及びＡＭ方式では、“０”部分がＣＷ光、“１”部部分が周波数ｆｒ成分となり、光強度成分の平均値が一定になるので、周波数ｆｓ成分が混入しない。従って、本実施例の目的に照らせば、ＦＳＫなどの周波数変調方式、ＰＳＫなどの位相変調方式、ＡＳＫなどの振幅変調方式を利用可能である。
【００５４】
図８の構成を説明する。端局２１０，２１２はそれぞれ、光送信設備２１０Ｓ，２１２Ｓ及び光受信設備２１０Ｒ，２１２Ｒを具備する。端局２１０，２１２は、１対の光ファイバ伝送線路２１４ａ，２１４ｂからなる光中継伝送線路２１４により接続されている。即ち、端局２１０の光送信設備２１０Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路２１４ａを伝送して端局２１２の光受信設備２１２Ｒに到達し、端局２１２の光送信設備２１２Ｓから出力された光信号は、光ファイバ伝送線路２１４ｂを伝送して端局２１０の光受信設備２１０Ｒに到達する。光中継伝送線路２１４上には、一般的には複数の光中継器２１６が配置されているが、図８でも、理解を容易にするために、１つの光中継器２１６のみを図示してある。
【００５５】
光送信設備２１０Ｓは、従来例及び図１に示す実施例と同様に、それぞれディジタル・データ＃１〜＃ｎを異なる波長λ１〜λｎの信号光に変換して出力するｎ個の光伝送信号送信装置２１８−１〜２１８−ｎを具備する。光送信設備２１０Ｓは更に、各波長λ１〜λｎの信号光の光パワーを計測する手段として、従来例の発振器１２２と同程度の値の測定周波数ｆｓで発振する発振器２２０、発振器２２０の出力する周波数ｆｓのトーン信号を光伝送信号送信装置２１８−１〜２１８−ｎに選択的に供給するスイッチ２２２−１〜２２２−ｎ、測定周波数ｆｓを伝送するためのキャリアとなる周波数ｆｒのトーン信号を生成する発振器２２４、発振器２２４の出力（周波数ｆｒ）を発振器２２０の出力（周波数ｆｓ）で位相変調（例えば、ＰＳＫ変調）する変調器２２５、変調器２２５の出力から周波数ｆｓ成分を除去する帯域通過フィルタ２２６、及び帯域通過フィルタ２２６の出力信号により強く光強度変調されたを波長λｒの基準信号光を出力する基準信号光送信装置２２８を具備する。
【００５６】
スイッチ２２２−１〜２２２−ｎは従来例のスイッチ１２４−１〜１２４−ｎ及び図１に示す実施例のスイッチ２６−１〜２６−ｎと同様に、その何れか１つが閉成され、発振器２２０の出力を光伝送信号送信装置２１８−１〜２１８−ｎの何れか１つに印加する。光伝送信号送信装置１８ー１〜１８−ｎ，１１８−１〜１１８−ｎと同様に、測定周波数ｆｓのトーン信号を印加された光伝送信号送信装置２１８−１〜２１８−ｎは、光伝送信号を周波数ｆｓのトーン信号で浅く強度変調して出力する。その強度変調度は、光伝送信号の伝送特性に影響しないような極く低い値に設定される。
【００５７】
変調器２２５は、発振器２２４から出力される基準周波数ｆｒの基準信号を、発振器２２０から出力される測定周波数ｆｓのトーン信号で位相変調する。帯域通過フィルタ２２６は、変調器２２５の出力から中心周波数ｆｒの変調信号成分のみを抽出して基準信号光送信装置２２８に印加する。帯域通過フィルタ２２６は、測定信号ｆｓの成分が基準信号光送信装置２２８に印加されるのを防止する。基準信号光送信装置２２８は、波長λｒのＣＷ光を帯域通過フィルタ２２６の出力、即ち、基準周波数ｆｒのトーン信号を測定周波数ｆｓで変調した信号で強度変調された基準信号光を出力する。
【００５８】
図９は、基準信号光送信装置２２８の出力光の時間波形例を示し、図１０は、測定周波数ｆｓで変調された伝送信号光の時間波形を示す。図９及び図１０共に、縦軸は、光強度、横軸は時間をそれぞれ示す。波形上部に記入した“１０１０”は、測定周波数ｆｓの周期を例示している。
【００５９】
波長多重器２２９は、各光伝送信号送信装置２１８−１〜２１８−ｎから出力される各波長λ１〜λｎの信号光と、基準信号光送信装置２２８から出力される波長λｒの基準信号光を波長多重して、光ファイバ伝送線路２１４ａに送出する。
【００６０】
端局２１２の光送信設備２１２Ｓも、端局２１０の光送信設備２１０Ｓと全く同様の構成からなり、同様に動作する。
【００６１】
光中継器２１６では、光増幅器２３０ａ，２３０ｂがそれぞれ、光ファイバ伝送線路２１４ａ，２１４ｂからの光信号（波長λ１〜λｎの信号光と波長λｒの基準信号光からなる波長分割多重光信号）を光増幅し、分波器２３２ａ，２３２ｂはそれぞれ、光増幅器２３０ａ，２３０ｂの出力光のほとんどを端局２１２，２１０（又は後続の光中継器）に向かう光ファイバ伝送線路２１４ａ，２１４ｂに出力し、ごく一部を分波して計測回路２３４ａ，２３４ｂに印加する。計測回路２３４ａ，２３４ｂは、波長λｒの基準信号光から測定周波数ｆｓを復調し、その復調信号を使って受信光の強度変動から周波数ｆｓの成分を検出する。計測回路２３４ａ，２３４ｂの詳細は後述する。これにより、光送信設備２１０Ｓにおいて、閉成されているスイッチ２２２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応する光伝送信号送信装置２１８−ｉの出力光成分を高いＳＮ比で抽出でき、その光強度（具体的には、周波数ｆｓで変動する強度成分の振幅）を計測できる。変調回路２３６ａ，２３６ｂは、変調回路３６ａ，３６ｂと同様に、計測回路２３４ａ，２３４ｂの計測結果のディジタル・データ（又は、その符号化データ）に従い光増幅器２３０ｂ，２３０ａの増幅利得を浅く変調する。
【００６２】
各波長の光パワー計測結果は、従来例及び図１に示す実施例と同様に、端局２１０，２１２に伝送される。即ち、端局２１２から端局２１０に向けた光信号が、端局２１０から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調され、そのように強度変調された光信号が、分波器２３２ｂを介して光ファイバ伝送線路２１４ｂに送出され、端局２１０の光受信設備２１０Ｒに到達する。同様に、端局２１０から端局２１２に向けた光信号が、端局２１２から出力される波長分割多重光の所定の波長光の光パワー計測結果に従い強度変調され、そのように強度変調された光信号が、分波器２３２ａを介して光ファイバ伝送線路２１４ａに送出され、端局２１２の光受信設備２１２Ｒに到達する。
【００６３】
端局２１２の光受信設備２１２Ｒは、図１に示す実施例と同様に、従来例の端局１１２の光受信設備１１２Ｒと全く同じ構成でよい。従って、光受信設備１１２Ｒと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６４】
図１１は、計測回路２３４ａの概略構成ブロック図を示す。計測回路２３４ｂの構成も、計測回路２３４ａと同じである。受光回路２６０は、分波器２３２ａからの光（波長λ１〜λｎ及びλｒからなる波長分割多重光）を電気信号に変換し、所定レベルに増幅して出力する。受光回路２６０の出力は、中心周波数ｆｒの帯域通過フィルタ２６２と、中心周波数ｆｓの帯域通過フィルタ２６４に印加され、帯域通過フィルタ２６２は周波数ｆｒの成分を抽出し、帯域通過フィルタ２６４は周波数ｆｓの成分を抽出する。
【００６５】
帯域通過フィルタ２６２の出力は復調回路２６６に印加される。復調回路２６６は、帯域通過フィルタ２６２の出力を復調して出力する。復調回路２６６の出力は、変調回路２２５に印加される変調信号、即ち、発振器２２０の出力に相当する。復調回路２６６は、ＦＭ方式又はＦＳＫ方式では、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路で実現でき、電圧制御発振器（ＶＣＯ）に対する誤差信号が復調出力になる。ＰＭ方式又はＰＳＫ方式の場合には、復調回路２６６はＰＬＬを使用したコスタスループで実現できる。この復調方式は広く周知であるので、詳細な説明を省略する。なお、ＡＭ方式及びＡＳＫ方式の復調方式には、例えば、包絡線検波や、ＰＬＬを用いた同期検波がある。
【００６６】
検波回路２６８は、復調回路２６６の復調出力を使って帯域通過フィルタ２６４の出力を同期検波する。同期検波回路２６８の出力は、計測回路２３４ａの出力として変調回路２３６ａに印加される。図１に示す実施例と同様に、伝送信号光に重畳した周波数ｆｓのトーン信号のレベルの計測結果が、その波長光の光パワー計測データを示す情報として、端局２１０，２１２に伝送される。
【００６７】
図１２は、図５に示す計測回路３４ａの構成に対する図６の修整と同様に、図１１に示す計測回路１３４ａの回路構成よりもジッタを低減した計測回路２３４ａの回路構成を示す。図１１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。光分波器２７０は、分波器２３２ａからの光を２つに分割し、一方を、波長λｒの成分のみを通過する光帯域通過フィルタ２７２に印加する。光帯域通過フィルタ２７２は、基準信号光送信装置２２８から出力される波長λｒの基準信号光に相当する成分のみを抽出して、受光回路２７４に印加する。光帯域通過フィルタ２７２により、純粋に基準信号光成分のみを抽出できる。受光回路２７４は、光帯域通過フィルタ２７２の出力光を電気信号に変換し、所定レベルに増幅して出力する。受光回路２７４の出力は、中心周波数ｆｒの帯域通過フィルタ２７６に印加され、帯域通過フィルタ２７６は、受光回路２７４の出力から周波数ｆｒの成分、即ち、基準信号成分を抽出する。帯域通過フィルタ２７６の出力は復調回路２６６に印加される。
【００６８】
光分波器２７０のもう一つの出力光は、受光回路２７８に印加される。受光回路２７８は入力光を電気信号に変換し、所定レベルまで増幅して出力する。中心周波数がｆｓの帯域通過フィルタ２８０は、受光回路２７８の出力から周波数ｆｓの成分（被測定信号）を抽出して、同期検波回路２６８に印加する。
【００６９】
以後の動作は図１１の場合と同じであり、復調回路２６６及び同期検波回路２６８により、周波数ｆｓのトーン信号で強度変調された伝送信号光の強度の周波数ｆｓ成分の振幅が検出される。同期検波回路２６８の出力は、計測回路２３４ａの出力として変調回路２３６ａに印加される。
【００７０】
図１２に示す計測回路２３４ａの回路構成では、図６に示す計測回路３４ａの構成と同様に、伝送光信号成分を含まない光信号から基準信号（測定周波数ｆｓで変調された信号）を得るので、被測定信号に同期する周波数ｆｓの信号を高いＳＮ比で得ることができ、従って、ジッタを低減できる。光帯域通過フィルタ２７２の通過帯域を狭くするほど、更に高いＳＮ比を得ることができる。但し、温度変動に対する光帯域フィルタ２７２の中心波長の安定性を確保する必要がある。逆に、温度変動による不安定性を回避するために光帯域通過フィルタ２７２の通過帯域を広くしても、光帯域通過フィルタ２７２を通過してしまう伝送信号光の量は多重波長数が増加したからといって増加するものではないので、受光回路２７４の出力のＳＮ比を著しく劣化させることはない。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、データ伝送状態で波長分割多重信号の各波長光のパワーを精度よく検出できる。また、パワー検出のＳＮ比を高くすることができるので、最小測定パワーを従来に比べ飛躍的に低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】基準信号光送信装置２２から出力される基準信号光の時間波形例である。
【図３】測定周波数ｆｓのトーン信号で強度変調された光伝送信号の時間波形である。
【図４】光送信設備１０Ｓから光ファイバ伝送線路１４ａに送出される光のスペクトラム波形である。
【図５】計測回路３４ａの概略構成ブロック図である。
【図６】計測回路３４ａの別の回路構成の概略構成ブロック図である。
【図７】同期検波器７０の概略構成ブロック図である。
【図８】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図９】基準信号光送信装置２２８の出力光の時間波形例である。
【図１０】測定周波数ｆｓで変調された伝送信号光の時間波形である。
【図１１】計測回路２３４ａの概略構成ブロック図である。
【図１２】計測回路２３４ａの別の回路構成の概略構成ブロック図である。
【図１３】従来例の概略構成ブロック図である。
【図１４】発振器１２２の正弦波出力で強度変調された光伝送信号の時間波形である。
【図１５】計測回路１３４ａの概略構成ブロック図である。
【図１６】受光回路１５２の出力の電力スペクトル分布である。
【図１７】帯域通過フィルタ１５４の出力のスペクトル分布である。
【符号の説明】
１０，１２：端局
１０Ｓ，１２Ｓ：光送信設備
１０Ｒ，１２Ｒ：光受信設備
１４：光中継伝送線路
１４ａ，１４ｂ：光ファイバ伝送線路
１６：光中継器
１８−１〜１８−ｎ：光伝送信号送信装置
２０：発振器
２２：基準信号光発生装置
２４：分周器
２６−１〜２６−ｎ；スイッチ
２８：波長多重器
３０ａ，３０ｂ：光増幅器
３２ａ，３２ｂ：分波器
３４ａ，３４ｂ：計測回路
３６ａ，３６ｂ：変調回路
６０：受光回路
６２：帯域通過フィルタ
６４：帯域通過フィルタ
６６：搬送波再生回路
６８：分周器
７０：同期検波回路
８０：光分波器
８２：光帯域通過フィルタ
８４：受光回路
８６：帯域通過フィルタ
８８：受光回路
９０：帯域通過フィルタ
９２：９０°移相器
９４ａ，９４ｂ：乗算器
９６ａ，９６ｂ：積分器
９８：ベクトル加算器
１１０，１１２：端局
１１０Ｓ，１１２Ｓ：光送信設備
１１０Ｒ，１１２Ｒ：光受信設備
１１４：光中継伝送線路
１１４ａ，１１４ｂ：光ファイバ伝送線路
１１６：光中継器
１１８−１〜１１８−ｎ：光伝送信号送信装置
１２０：波長多重器
１２２：発振器
１２４−１〜１２４−ｎ：スイッチ
１３０ａ，１３０ｂ：光増幅器
１３２ａ，１３２ｂ：分波器
１３４ａ，１３４ｂ：計測回路
１３６ａ，１３６ｂ：変調回路
１４０：分波器
１４２：波長分離器
１４４−１〜１４４−ｎ：光伝送信号受信装置
１４６：受光器
１４８：データ再生回路
１５０：表示記録装置
１５２：受光回路
１５４：帯域通過フィルタ
１５６：検波回路
２１０，２１２：端局
２１０Ｓ，２１２Ｓ：光送信設備
２１０Ｒ，２１２Ｒ：光受信設備
２１４：光中継伝送線路
２１４ａ，２１４ｂ：光ファイバ伝送線路
２１６：光中継器
２１８−１〜２１８−ｎ：光伝送信号送信装置
２２０：発振器
２２２−１〜２２２−ｎ：スイッチ
２２４：発振器
２２５：変調器
２２６：帯域通過フィルタ
２２８：基準信号光送信装置
２２９：波長多重器
２３０ａ，２３０ｂ：光増幅器
２３２ａ，２３２ｂ：分波器
２３４ａ，２３４ｂ：計測回路
２３６ａ，２３６ｂ：変調回路
２６０：受光回路
２６２：帯域通過フィルタ
２６４：帯域通過フィルタ
２６６：復調回路
２６８：検波回路
２７０：光分波器
２７２：光帯域通過フィルタ
２７４：受光回路
２７６：帯域通過フィルタ
２７８：受光回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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