(57)【要約】波長分割多重の光リングネットワークは、リングに配置された光ファイバー１〜４とリングに配置された複数の添加ファイバー型光アンプ１７〜２０を備えている。リングでのスペクトラム応答は、各添加ファイバー型光アンプの利得をクランプするため、ＡＳＥ(拡大自然放出)雑音が発振モードでリングを循環するように構成される。各光アンプは、実質的に一定の出力パワーを生成するかまたは実質的に一定の励起パワーを維持するように光アンプを制御する制御手段２８をそれぞれ含む。発振ピークの損失が発生すると、検出手段は、添加ファイバー型光アンプを他の利得制御モード、例えば、発振ピークの損失が発生する前の値で一定の利得を生成するモードへと切り替える。随意的に、所定の時間遅延後、光アンプは、一定の出力パワーモードまたは一定のポンプパワーモードに戻すことができる。発振ピークの損失は、発振ピーク検出器２７によって検出可能である。発振ピーク検出器２７は、分波器を用いるフィルター２６によって光アンプの入力または出力の一部を除去するフィルターと、光アンプに対する入力パワーの減少の検出との少なくとも一方によってフィルタリングを実行する。
2007513510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リングに配置された光ファイバー（１〜４）と前記リングに配置された複数の添加ファイバー型の光アンプ（１７〜２０）を備え、各光アンプの利得をクランプするため、使用中に、ＡＳＥ雑音が発振モードで前記リングを循環するように前記リングでのスペクトラム応答が構成される波長分割多重光リングネットワークであって、
各光アンプが、使用中に、実質的に一定の出力パワーを生成するかまたは実質的に一定のポンプパワーを維持するように対応する光アンプを制御する制御手段（２８）を含むことを特徴とする波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項２】
前記波長分割多重光リングネットワークは、発振ピークの不在が検出されたことに応じて、前記光アンプの制御を他の動作モードへと切り替えるように構成された検出手段（２７）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項３】
前記検出手段は、発振ピークの損失が検出されると、発振ピークの損失前の利得に維持する利得制御モードへと前記光アンプを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項４】
前記光アンプは、利得制御モードが確立された後に所定の時間遅延が経過すると、一定の出力パワーモードまたは一定のポンプパワーモードへと切り替えられることを特徴とする請求項３に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項５】
前記検出手段は、
各光アンプの入力または出力の一部をタップピングするための手段（２１、２２、２５）と、
入力パワーと出力パワーとの少なくともひとつを測定するための測定器（２７、２４）と
を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れかの一つに記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項６】
前記検出手段は、
ＡＳＥ雑音のみを通過させるためのフィルター（２６）と、
発振ピークの存在及び不在を検出するための検出器（２７）と
を含むことを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項７】
前記検出手段は、
ＡＳＥ雑音のみを通過させるためのフィルター（２６）と、
ＡＳＥ雑音のピークと入力パワーのトータルとの双方のパワーが同時並行的に減少することを検出するための検出器（２７、２３）と
を含むことを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項８】
前記検出手段は、各光アンプに対する入力パワーの減少を検出するための検出器を含むことを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【請求項９】
前記光アンプにおいてスロードリフトが発生すると、ＡＳＥ雑音のピークのレベルを修復するように動作点を使用中に変更することを特徴とする請求項１乃至８の何れかの一つに記載の波長分割多重光リングネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークのノードが閉ループまたはリング構成を形成するような直列の配置手法を用いて光ファイバーによって接続された波長分割多重光リングネットワークに関する。光メトロポリタンネットワーク、即ち数百キロメートルの距離にわたって広がったネットワークは、典型的にリングトポロジーで構成される。光ファイバーには損失があるため、複数のアンプをリングに配置し、配置されたアンプの利得を安定化させることが必要である。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願公開EP０４７９４９１２号公報は、ループを用いて添加ファイバー型光アンプの利得を安定化する方法を開示している。このループは、フィルターと連動して、信号帯域の外側に位置するアンプ出力のＡＳＥ(拡大自然放出)光の一部をアンプ入力にフィードバックするものであり、これによりレージング（発振）ピークが生成される。これは、所望の値（この値は、アンプが受ける光ポンプの量やフィードバック量に依存する。）に、平均的なイオン分布の反転をクランプ（固定）して、利得自体をクランプする。チャンネルから信号がドロップされるかまたはチャンネルに信号が加えられ後で、この利得はクランプされた値に維持される。
【０００３】
利得クランプの原理は、発振ピークを発生させるために保護チャンネルを含むスペクトラム領域を使用して、リング内に配置された添加ファイバー型光アンプの場合について知られている(W. Xin, G. K. Chang, B. Meagher, S. J. B. Yoo, J. Jackel, J. Young, H Dai, G. Ellinas, "The Benefits Of Closed Cycle Lasing in Transparent WDM Networks, Proc. ECOC １９９９, NICE, France, September １９９９)。
【０００４】
クローズドリングネットワークに配置された添加ファイバー型光アンプの場合、ＡＳＥがリング内を再循環することを防止するために、リングの一点でＡＳＥが物理的に遮断される。これは再循環がリング内に不安定さをもたらすからである。
【０００５】
しかしながら、国際特許出願公開WO２００４/０６４１３号公報は、ＡＳＥがリングを再循環することを故意に許容するとともに、リングを再循環する発振ピークが生じることも故意に許容する方法を開示している。光アンプのチェーンの全体的な分布反転をクランプするための分布反転処理を通じて、発振ピークがリング内の光アンプの各利得をクランプするよう、リングでのスペクトラム応答は形成される。スペクトラム応答はリング内に一つ以上の可変光減衰器を設けることで構成できる。ネットワークは、通信チャンネルによって占有されるスペクトラム波長領域から離れたスペクトラム波長領域において発振ピークが生じることを保障するようにさらに構成されてもよい。このようなネットワークは、光アンプの利得を制御するためのハードウェアをもはや有する必要がないので、全体的なネットワークの費用を減少できるといった長所を有する。また、ＡＳＥ雑音に依存して利得がクランプされるので、利得は、ネットワークの動作中に変わる可能性のある現在の通信チャンネルの数及び波長によって影響を受けない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願の発明者は、利得を制御するためにＡＳＥ雑音の再循環が使用されるネットワークにおいて、例えば、ファイバーのマイクロベンディング（微小な曲げ）や部品の劣化によって、リングの密閉性（クロージャ）が破壊されるかまたは損傷を受けた場合、安定な動作を維持するのが難しくなり、この影響を受けるようになることが分かった。本発明はこのような問題を解決するために努力が費やされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、リングに配置された光ファイバーとリングに配置された複数の添加ファイバー型光アンプを備え、各添加ファイバー型光アンプの利得をクランプするため、使用中に、ＡＳＥ雑音が発振モードで前記リングを循環するように前記リングでのスペクトラム応答が構成される波長分割多重の光リングネットワークにおいて、各光アンプが、使用中に、実質的に一定の出力パワーを生成するかまたは実質的に一定のポンプパワーを維持するように光アンプを制御する制御手段をそれぞれ含むことを特徴とする。各光アンプを一定の出力パワーモードに制御し、一定のポンプパワーに維持することで、ＡＳＥ光の発振ピークの再循環によって、光アンプの利得をクランプすることでリングの全体的な安全性が向上する。
【０００８】
前記ネットワークは、ＡＳＥ光の発振ピークが通信チャンネルのスペクトラム波長領域から離れた別途のスペクトラムの波長領域に位置するように構成されることが望ましい。要求されるスペクトラム応答は、光アンプのDGFF(Dynamic Gain Flattening filter)設計のような適宜に設計された光アンプによって、得られることができ、便利であろう。
【０００９】
前記リングの一つまたはその以上のスパンにおける減衰量が変更されれば、発振ピークは、波長が移り変わってしまうか、またはファイバーが壊れた場合には全体的に消えさってしまう。前記光ネットワークは、発振ピークの消失が検出されたことに応答して、前記光アンプの制御を他の動作モードへ、即ち一定の出力パワーモードまたは一定のポンプパワーモードから切り替えるように配置された検出手段をさらに含むことが望ましい。
【００１０】
記述されているように、前記光アンプは、発振ピークが存在することが検出されたときに、出力パワーまたはポンプパワーを一定に維持するモードで動作するように好適に構成される。前記検出手段は、発振ピークの損失が検出されると、発振ピークが損失を受ける前の利得を維持する利得制御モードへと前記光アンプを切り替えるように構成されることが好ましい。
【００１１】
前記光アンプが、利得制御モードが確立された後において所定の時間遅延の後で、一定の出力パワーモードまたは一定のポンプパワーモードへと切り替えられるように構成されることの望ましい。
【００１２】
前記検出手段は、各光アンプの入力または出力の一部をタップピングするための手段と、入力パワーと出力パワーの少なくとも一方を測定するための検出器を含む。一つの実施例において、前記検出手段は、ただＡＳＥ雑音のみを通過させるためのフィルターと、発振ピークの存在及び不在を検出するための検出器を含む。また、他の実施例において、前記検出手段は、ただＡＳＥ雑音のみを通過させるためのフィルターと、ＡＳＥ雑音ピークとパワー入力のトータルとの両パワーの同時並行的な減少を検出するための検出器を含むことが有利である。
【００１３】
前記検出手段は、各光アンプに対する入力パワーの減少を検出するための検出器を含む。
【００１４】
前記光ネットワークは、前記光アンプのスロードリフトが発生したときに、ＡＳＥピークのレベルを修復するように動作点を変更する手段を含むことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による光ネットワークは、一例として、添付された図面を参照しながらより詳しく説明される。
【００１６】
図１を参照すると、光ネットワークは、典型的に、５０Ｋｍないし２５０Ｋｍの長さを有するとともに、ノード５〜８によって結合された４つのスパン１〜４を有し、またそれぞれ減衰器９〜１２を備えているメトロポリタンネットワークである。各ノードは、例えば、ＥＤＦＡ(エルビウム添加ファイバー増幅器)の添加ファイバー型光アンプのような各光アンプ１７〜２０とともに、多数のチャンネルをアッド（追加）でき、多数のチャンネルをドロップできる各追加/ドロップマルチフレクサー１３〜１６を備えている。減衰器９〜１２は、光アンプ１７〜２０に備えられる。減衰器(スロー)は、光アンプに対する入力を制御して所定の利得を生成する。これはＡＳＥピークについての発振波長を維持するために必要なスペクトラムチルト（偏向）を保障する。各光アンプは、DGFF(動的ゲイン平坦化フィルター)(不図示)を有する。
【００１７】
図２は、リングの任意の位置(例えば、光アンプの出力)での送信スペクトラムを示す。動作の原理は、何のチャンネルも配置されていないスペクトラム領域にピーク雑音が生じるようにすることである。このような方法で、スペクトラムは２個の領域に、即ちＡＳＥがピークとなることを許容される左側領域と、信号チャンネル、例えば２４個を収容する別途の右側領域とに分けられる。図２で、短い波長チャンネルは長い波長チャンネルに比べて、多少、パワーと信号対雑音比が高いことが分かる。また、より長い波長チャンネルがより多くのノードを伝播してきた時に、短い波長チャンネルは、より短い距離、多分一つのノードを伝播してきたたこともわかる。発振ピークは、正確に１単位のラウンド−トリップ利得を有する。他のチャンネルは、１単位以下の利得を有するので、各光アンプでパワーの損失を受けることになる。例えば、各光アンプにおいて、発振ピークでの利得は、信号チャンネルより１dB以上高くできる。従って、光信号がパスしたノードに対して、信号チャンネルは各ノードで１dBのパワーの損失する。
【００１８】
ＡＳＥ雑音がリングを循環するので、ＡＳＥ雑音は、ファイバースパンで減衰されるものの光アンプにより増幅され、増幅の程度が十分ならば発振モードが発生する。光アンプの利得は発振波長において損失より大きくなければならない。このようにすることによって、光アンプチェーンの全体的な分布反転をクランプすることができる。スパンは固定されているので、これは各光アンプの光反転をクランプすることに等しい。
【００１９】
光反転及び利得がクランプされたことで、信号チャンネルの利得も固定される。信号チャネルも分布反転に依存するからである。従って、利得はチャンネルの数に依存しない。チャンネルをドロップしたり追加したりしても、他のチャンネルのパワーレベルが変化することはない。利得を安定化させるために変わるのは、ＡＳＥの発振ピークレベルである。
【００２０】
また、光アンプ１７〜２０は、パワー制御モードで動作する。パワー制御モードを使うことで、入力パワーが変化したとしても、出力パワーの変化はゼロとなる。これは、例えば、図３を参照して説明されるフォトダイオード２４とフィードバックループを使用して、各光アンプのパワー出力を監視することで達成される。なお、出力パワーの変動は、光アンプのポンプ（励起）のためのエラー信号として使用される。あるいは、一定の出力パワーを達成するために、フィードフォーワードが使用されてもよい。光アンプの動作点が飽和していることは普通であるが、追加でパワー制御を適用することでより正確に出力を制御できるようになる。各光アンプの全体出力が一定であるので、スパン損失が変化ないか、またはチャンネルが追加されない限り、次の光アンプに対する入力のトータルは同様に一定となる。チャンネルを追加しても、全体出力は変化しないが、発振信号とチャンネルの相対的パワーは変化する。
【００２１】
ピークがスパン減衰のために移動するとか、またはファイバーが損傷してピークが消失してしまう場合や、光アンプに障害がある場合、上述した構成では問題が生じうる。このような場合に、各光アンプの光アンプカードは、発振ピークの不在を検出し、光アンプを他の動作モードへスイチングするからである。一つの光アンプを示す図３を参照する。分波器２１、２２は、各光アンプに対して入力光パワー及び出力光パワーの一部をそれぞれタップピングする。フォトダイオード２３、２４は、タップピングされたパワーを測定するために設けられる。また、タップピングされた入力パワーの一部は次の分波器２５によってＡＳＥ雑音のみを通過させる光アンプ２７に入力される。フォトダイオード２７は、タップピングされたＡＳＥ雑音のパワーを測定する。フォトダイオードからの出力を形成された電気信号は制御論理回路２８に入力される。
【００２２】
使用中に、制御論理回路はピーク検出閾値回路(未図示)を使ってＡＳＥピークのパワーを監視する。ＡＳＥピークの損失が検出されれば、光アンプを利得制御モードへ切り替える 
パワーまたはポンプの制御を維持できれば、チャンネルパワーレベルは、発振信号の不足と光アンプが飽和のため、急に(数十μs以内)とても高いレベルへと上昇する。
【００２３】
しかし、利得制御を用いれば、光アンプは、ＡＳＥピークが損失を受ける前に光アンプによって提供された光ゲインを概ね維持するようになる。利得制御への切り替えによって、発振ピークが損失するため、ポンプパワーが減少すすることになる。短い所定期間の経過した後、例えば、１秒後に、実際に得られた出力パワーを読むことが可能となり、光アンプの動作はこの新しいパワーレベルを用いるパワー制御動作へと切り戻される。
【００２４】
パワー制御から利得制御へ、可能であれば再びパワー制御への変更を可能ならしめるために、入力パワーと出力パワーは監視され、光アンプのポンプ(不図示)のパワーが必要に応じて調整される。パワー制御及び利得制御の双方で、これは、測定された入力パワーを使用するフィードバック制御、フィードフォーワード制御、またはこれらの組み合わせによって実現できる。光アンプが一定の出力パワーモードにあれば、出力パワーは知られており固定されているので、ただ入力パワーのみを監視することが必要となる。
【００２５】
このシステムの長所は、リングが壊れた時でも、チャンネルの追加または除去を実行できることである。パワー変動の蓄積のため、このような方法で動作する光アンプのチェーンに対する安全性は低下される。このように電気的に制御される動作の短所は、閉リング構造のときは安定的でなく、リングが壊れた時にのみ適切となることである。
【００２６】
発振ピークの損失後、一度、利得制御設定が確立されれば、パワー制御に復帰することは必ず必要なことではない。他の方法で利得制御を監視できる。また他の方法では、一度、利得制御設定が確立されれば、一定のポンプ設定を維持することなく、光アンプを制御できる。
【００２７】
これは、障害が修理されるまでリングの柔軟性を失わせることになるが、より高い安全性を提供できる。
【００２８】
制御論理回路は、フィルター２６の出力を連続的に監視し、ＡＳＥピークが復帰すれば正常な反転クランプがまた発生する。
【００２９】
光アンプカードは、各ノードのどこにどこに収容されてもよく、例えば、追加/ドロップマルチフレクサーにおいて収容されてもよい。
【００３０】
勿論、本発明の範囲を外れることのなしに変形は可能である。従って、フィルター２６及びピーク検出器２７は、発振ピークを検出するために、入力パワーの代りに光アンプの出力パワーを監視してもよい。同様に、フィルター２６及び閾値検出器によってリング循環の破壊を検出する代りに、ピークＡＳＥが上述したように監視されてもよい。同時並行的に、制御論理回路は、入力パワーのトータルをさらに監視してもよい。これら二つの応答は、ＡＳＥピーク及びパワーのトータルが大きく減少するときに、リングの破壊が認識されることを保障するように、これら二つの応答が修正されてもよい。二つの信号が各閾値未満に下がれば、リングの破壊が発生したことが検出される。
【００３１】
リングの破壊を検出するためのさらに他の方法として、状態を検出するために、光アンプに対する入力パワーのトータルが監視されてもよい。正常な動作において、光アンプの出力のトータルと同様に利得は一定となる。よって、再循環リングにおいて入力パワーのトータルは一定となる。リングが破壊されると、発振信号が損失を受けるため、入力パワーのトータルが減少する。入力パワーが所定の時間内に一定の値未満に下がれば、ファイバーの破壊が検出される。例えば、ファイバーのマイクロベンディングによって発生する再循環の損失とファイバーの瞬間的な損失とを区別することはできないので、この方法は、不正確なファイバーの破壊に対しては、確実さがそれほど高くはないであろう。
【００３２】
また他の方法として、光ネットワークはピークのドリフトに順応するように構成されてもよい。従って、スパンの減衰量が変化すれば、ピークは遅く移動する。検出されたパワーは、例えば、閾値未満に減少する。スロードリフトの場合、これに対処するため、光アンプの動作点は、ＡＳＥピークのレベルを修復するように変更される。
【００３３】
本発明は、保護性能を維持しつつ、その利点を引き出すメトロWDM(Wave Division Multiples)リングとして、増幅再循環型リングを使用することを可能ならしめる。利点の一つは、リンク管理を単純化できることである。すなわち、各ネットワーク構成要素は、システムにおける実質的なチャンネルの数に対す情報を把握する必要はない。本発明はチャンネル更新に関して容易な運用(プラグ・アンド・プレー)を可能ならしめる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】４個のノードを備える光ネットワークの概路図である。
【図２】リングを伝播する信号の光スペクトラムを示す図である。
【図３】図１に示された各ノードに設けられる光アンプカードの概路図である。
【図１】
2007513510.tif 000003
【図２】
2007513510.tif 000004
【図３】
2007513510.tif 000005
【国際調査報告】
2007513510.tif 000006
2007513510.tif 000007
2007513510.tif 000008