(57)【要約】ループ型ＷＤＭ光ネットワークは光ループを具備し、光ループ（１１）における複数のセクション間に光増幅器（１２、１６）が設けられ、光ループ内でＡＳＥ光が再循環する。光ループの１つの箇所でレーザビームが注入され、光ループ中を循環する。レーザビームは、レーザ発光のピークが生じることが望まれる波長λLINKを中心波長とする。これにより、セクションの損失変化に関して高いネットワーク強度が提供され、ＷＤＭ信号のＯＳＮＲは大幅に改善される。さらに、ネットワークにおいて高いサバイバル能力も実されうる。
2007505538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループ型のＷＤＭ光ネットワークであって、
光ループを形成するために複数の光導波路（１１）に接続された複数のノード（１２，１６）を含み、
前記光ループは、該光ループのセクション間に光増幅器を備え、さらに、増幅利得を制御するたに使用されるＡＳＥ光の再循環作用が該光ループ内で実行され、
前記光ループの所定ポイントにおいて、レーザ光が注入され、注入された該レーザ光が前記光ループ内を循環することで、光ピークが形成されるところの波長が所望の波長λLINK付近に集中することを特徴とするループ型の光ネットワーク。
【請求項２】
前記レーザ光が注入される所定ポイントは、ネットワーク増幅ノード（１６）内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク。
【請求項３】
前記レーザ光が注入される所定ポイントは、前記ＷＤＭ光ネットワーク増幅ノード（１６）に含まれるＥＤＦＡ増幅器（１３）の上流側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の光ネットワーク。
【請求項４】
前記波長λLINKは、前記ＷＤＭ光ネットワーク内で送信されるチャネルの波長帯域よりも下に位置していることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項５】
前記波長λLINKは、１５３０ｎｍ付近まはた１５３８ｎｍ付近であることを特徴とする請求項４に記載の光ネットワーク。
【請求項６】
前記波長λLINKは、前記ＷＤＭ光ネットワーク内で送信されるチャネルの波長帯域よりも上に位置していることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項７】
前記波長λLINKは、１５６４ｎｍ付近であることを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク。
【請求項８】
前記ＷＤＭ光ネットワークにおけるＡＳＥ光のピークの波長を超え、かつ、前記波長λLINKおよび前記ＷＤＭ光ネットワークにおけるチャネルの波長帯域未満となる遮断波長を有する高域通過光フィルタ（２０）が少なくとも１つ前記光ループに沿って設けられていることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項９】
前記高域通過光フィルタ（２０）は、１５３５ｎｍ未満におけるＡＳＥ光の集積を低減する遮断波長を有し、前記波長λLINKは、前記高域通過光フィルタの遮断波長とＷＤＭ信号の波長帯域との間に位置する波長から選択されたものであることを特徴とする請求項８に記載の光ネットワーク。
【請求項１０】
前記高域通過光フィルタ（２０）は、１５３８ｎｍ未満におけるＡＳＥ光の集積を低減する遮断波長を有し、前記波長λLINKは、ＷＤＭ信号の波長帯域よりも僅かに長い波長であることを特徴とする請求項８に記載の光ネットワーク。
【請求項１１】
前記高域通過光フィルタ（２０）は、複数のネットワーク増幅ノードに配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光ネットワーク。
【請求項１２】
前記レーザ光は、複数のレーザ（１７，１８）を含む冗長なレーザ発生システム（１７，１８，１９）によって生成されることを特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項１３】
前記冗長なレーザ発生システムは、選択的かつ択一的に起動される２つのレーザ（１７，１８）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワーク。
【請求項１４】
前記光ループに沿って配置されている複数のネットワーク増幅ノードは、１つのレーザ光源（２４）とレーザ光源制御手段（２１，２２，２３）とを含み、
前記レーザ光源は、放出波長をλLINK付近とするレーザ光を前記光ループへと入力するものであり、
前記レーザ光源制御手段は、前記ＷＤＭ光ネットワーク増幅ノードにおいて前記光ループへと入力される前記レーザ光のパワーを検出し、検出された該パワーが所定の閾値未満となると前記レーザ光源を起動する
ことを特徴とする請求項１ないし１３の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項１５】
前記レーザ光源は、少なくとも約１０ｄＢｍの出力パワーを有していることを特徴とする請求項１４に記載の光ネットワーク。
【請求項１６】
前記レーザ光源制御手段は、第１のスプリッタ（１２）、閾値検出器（２３）および第２のスプリッタ（２７）を含み、
前記第１のスプリッタは、前記レーザ光のパワーの一部を取り出し、帯域通過フィルタ（２２）へと送出し、該帯域通過フィルタは、該帯域通過フィルタからの出力が数ｎｍのオーダーで−３ｄＢとなる通過帯域を有し、該通過帯域の中心波長がλLINK付近となっており、
前記閾値検出器は、前記帯域通過フィルタから出力された信号を受け取り、受け取った該信号のパワーが所定の閾値未満となると前記レーザ光源（２４）を起動するものであり、
前記第２のスプリッタは、前記レーザ光源（２４）により生成されたレーザ光とともに、ノード増幅手段（２８）へと入力される信号を搬送する
ことを特徴とする請求項１５に記載の光ネットワーク。
【請求項１７】
前記レーザ光のパワーは、−５ｄＢｍないし+１０ｄＢｍの間から選択されたものであることを特徴とする請求項１ないし１６の何れかに記載の光ネットワーク。
【請求項１８】
ループ型のＷＤＭ光ネットワークにおいてリンク制御を実行する方法であって、前記ＷＤＭ光ネットワークには、ＡＳＥ光が再循環する光ループが含まれており、該光ループのセクション間には、光増幅器が設けられており、前記方法は、
前記光ループの所定のポイントにおいて該光ループへとレーザ光が注入され、注入された該レーザ光を前記ＷＤＭ光ネットワーク内で循環させ、
前記レーザ光の中心波長は、所望のピーク波長λLINK付近であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記ＷＤＭ光ネットワークに沿って、高域通過フィルタリングを実行し、
前記高域通過フィルタリングの遮断波長は、前記ＷＤＭ光ネットワークにおけるＡＳＥ光のピークの波長を超え、かつ、前記波長λLINKおよび前記ＷＤＭ光ネットワークにおけるチャネルの波長帯域未満となることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザ光のパワーは、−５ｄＢｍないし+１０ｄＢｍの間から選択されたものであることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ及び受動素子における損失、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）技術によって動作する送信システムにおける損失を補償するために、少なくとも１つの光増幅器が必要とされるループ型光伝送ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
同時係属の特許出願第ＷＯ２００４／０６４２８０号においては、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）に基づくループ型ＷＤＭネットワークが考案されている。このネットワークは、自然放出（ＡＳＥ）光の再循環を伴い、各ＥＤＦＡは利得制御機構を含まず、利得制御はループ内におけるＡＳＥ光の再循環により自動的に実現される。
【０００３】
そのようなネットワークでは、「レーザ放出」効果により発生される光は、ネットワークセクションのバランスやＥＤＦＡの構造に依存する波長でもって発生される。一般に、所与のＥＤＦＡ構造を用いた場合、ループ型構成内でカスケード接続されたＥＤＦＡにおいて、ピーク利得をもたらす波長は、セクションの損失に依存する。特に、この損失を減少させることにより、ピーク利得をもたらす波長は、約１，５３２ｎｍから、例えば、約１，５６０ｎｍのようなさらに長い波長へと遷移する。
【０００４】
ＷＤＭ信号のλ1 -λN帯域から十分に隔てられた波長λASEにおいてピーク利得が現れるように、ＥＤＦＡセクションの損失やその構造は、厳密に制御されなければならない。例えば、ＡＳＥ光の再循環に基づく適切なループ型ＷＤＭネットワーク構成を実現するには、λASE＝１，５３２ｎｍとし、波長間隔を１００ＧＨｚとし、１，５４４ｎｍ〜１，５５８ｎｍ間に１６個のＷＤＭチャネルを配置すればよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＡＳＥ光の再循環に基づくループ型ＷＤＭネットワーク構成は、非常に低いコストで十分な性能を発揮する。実際、ＡＳＥ光の再循環を利用することで自動利得制御機構が提供されるため、他の標準的なＥＤＦＡ利用型ループ型ＷＤＭネットワークにおいて必要とされていた複雑で高価な装置やアルゴリズムが不要となる。しかしながら、標準的な構成においては、ループ中でＡＳＥ光のパワーが無制御に増大してしまい、その結果、ネットワークの動作条件に大きく依存する重大な性能劣化が引き起こされる可能性がある。
【０００６】
基本的に、望ましくないＡＳＥ光の増加を制御可能とするために、従来、２つの解決方法が提案されている。第１の解決方法は、ループ中における特定の１つのノードでＡＳＥ循環を破断させることを基本としている。この方法では、上記問題が解決されるものの、追加の受動素子を導入する必要が生じる。また、システムの融通性も失われるといった不都合が生じる。さらに、トラフィックを集中させる必要が生じたり、あるいはトラフィックを再構成させるためにＡＳＥ破断を実現するノードへとトラフィックを送り込む必要が生じたりもする。第２の解決方法は、ループに沿ってＡＳＥの再循環が伝播してしまうことでパワーが増加されてしまうことを禁じるために、「レーザ放出」効果の閾値よりも低い値となるよう、利得を常に維持しようとするものである。しかしながら、どちらの解決方法も、十分に効果的であるとは言えず、複雑で高価な装置やアルゴリズムが必要となってしまう。この方式に伴う問題は、ＥＤＦＡやそれに類する増幅器の利得が入力端に印加されるパワーに依存してしまうことと、ネットワークにおいては、増幅器に入力されるパワーがその時点におけるチャネル数に依存してしまうことである。このため、チャネルやノードの追加や除去を含む可能なあらゆる条件の下で、レーザ発光閾値よりも低い値に総利得を維持するためには、多数の監視ポイントを含むループ全体を制御するための複雑なアルゴリズムが必要となる。あるいは最大の増幅器利得を与える条件であっても、ネットワークの総利得が１未満となることを保証するために、個々の増幅器の利得を十分に低く維持することが必要となる。この解決方法の場合、最大利得条件が極端となると、個々の増幅器における増幅作用が、実現可能であると考えられる増幅作用よりもはるかに低くなるため、実現可能なトータルでの性能が相当に低下してしまう。
【０００７】
ＡＳＥ光の再循環を基本とするループ型ＷＤＭネットワークでは、主に各ＥＤＦＡの出力端のレーザ発光効果による光の波長をλASEに維持するために、ＥＤＦＡ入力端におけるチャネルごとの信号パワーは、十分に低く（例えば、−２０ｄＢｍ／ｃｈ）なければならない。この特性は、ＷＤＭチャネルのＡＤＤ（追加）操作及びＤＲＯＰ（削除）操作に伴う過渡現象が制限されることを保証する。ＡＳＥ光の再循環を伴うＥＤＦＡ利用するループ型ＷＤＭネットワークにおいて、２つの主要な制限要因が確認された。第１の要因は、利得のピーク波長及び信号の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が、ネットワークセクションのバランス及びＥＤＦＡ構造（能動ファイバの長さ及び励起パワー）に大きく依存することである。そのため、各セクションにおいて、光減衰器及び複雑な設置作業が必要となってしまう。さらに、ネットワークを安定条件の下で動作可能にするためには、高いセクション損失が導入されなければならない。その結果、性能は信号対雑音比（ＯＳＮＲ）にしたがって低下することになる。なお、ＥＤＦＡ利得によって、利得ピークの波長λASEにおけるセクション及び素子の損失が厳密に補償されることなるが、信号波長における利得は、レーザ発光波長λASEの場合よりも低くなる。レーザ発光波長及び信号波長における利得の最大差ΔGmaxは、制御されなければならない。ＷＤＭを実行するか否かにより誘起される利得ピークの波長の変化や、素子及びコネクタの劣化によって起こるセクション中の損失の変化が原因となるネットワークの不安定さを回避するためには、ΔGmaxが十分に高くなければならない。同時に、ループ型ネットワークに沿って伝播されるＷＤＭ信号に対して許容できる程度の信号対雑音比の性能を確保するためには、ΔGmaxが十分に低くなければならない。ネットワークのＯＳＮＲ性能を劣化させずに最適なΔGmaxを見出し、同時に、適切なネットワークの安定性を確保することは困難である。
【０００８】
第２の重要な制限要因は、ファイバやＥＤＦＡの障害が起こった場合、再循環により実現されていた利得固定機能が失われてしまい、強大なパワーの信号が生じるおそれがあることである。このような過度応答によって、ＥＤＦＡの受信側の素子が損傷し、また、伝播の非線形性の影響により他の問題が発生するおそれもあるので、障害の影響は制御可能な範囲に抑え込まれなければならない。なお、ファイバやＥＤＦＡが破損してしまうと、ＥＤＦＡのカスケード接続に沿って、極端なパワーの信号範囲がさらに広がり、その効果はさらに速まる。
【０００９】
単純化及びコスト削減に関して、ＡＳＥ光の再循環に基づくループ型ＷＤＭネットワークを使用することから最大限の利点を引き出すためには、ＯＳＮＲ性能を改善し、セクション損失の変化や、ファイバ又はＥＤＦＡが破損した場合のネットワークのサバイバル能力に関して、ネットワークの堅牢度を確保することが可能な適切な解決方法を見出すことが非常に重要である。
【００１０】
参考として本明細書に取り入れられている同時係属特許出願第ＷＯ２００４／０６４２８０号では、リング光送信システムにおける利得制御方法が提案されている。この方法によれば、リングに沿って希土類不純物添加ファイバ増幅器を用いて、リングに沿って送信されるチャネルの帯域（λ1 -λn）の外側に位置する波長（λASE）に利得のピークを設定することが含まれる。これは、リング中に設けられた増幅器のＡＳＥ放出のピークに対応する。この方法は、そのようにして生成されたレーザ発光のピークを利得安定化信号として採用することをさらに含む。
【００１１】
単一のＥＤＦＡ光増幅器の利得検査機能を提供すべく、従来、有効信号に追加される補助補償波を発生する局所発振器を増幅器で使用することが提案されている。これに類するシステムは、例えば、米国特許第６，０４３，９３１号に記載されている。これにより、単一の増幅器の利得は安定するが、この方法は、ループ型ネットワークに関する上述の問題を解決する上では全く有用ではない。米国特許第６，０４３，９３１号で提案されたシステムは利得の安定化を実現するが、その利得安定は、光増幅器である増幅器の利得リンクを介して実現されるため、個別の増幅器においては局所的なままである。従って、ネットワークの各増幅器が、この特許に従って実現されなければならない。これには、あまりにも多くの費用が必要であり、いずれにしても、この方法により安定化された増幅器は、特にＡＳＥ光の再循環を伴うループ型ネットワークにおける上述した要求の全てを満たすことはできない。
【００１２】
本発明の一般的な目的は、リンク及びネットワークのサバイバル能力の制御について有効で、経済的かつ堅牢なシステムを有する方法及びネットワークを利用可能にすることにより、上述の欠点を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的に鑑みて、本発明によれば、ループ型ＷＤＭ光ネットワークであって、光ループを具備し、光ループにおける複数のループセクション間に光増幅器が設けられ、ＡＳＥ光の再循環を伴い、光ループの１つの箇所でレーザビームが注入され、光ループ中をレーザビームが循環し、レーザ発光のピークに相当する所望の波長λLINKに概ねレーザビームが集められることを特徴とするループ型ＷＤＭ光ネットワークを提供することが試みられた。
【００１４】
波長λLINKは、光ループに沿って送信されるべきチャネルの帯域（λ1  -  λn）の範囲外となるように集められることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明によれば、複数のループセクション間に光増幅器を有し、ループ内におけるＡＳＥ光の再循環を伴う光ループを具備するループ型ＷＤＭ光ネットワークにおいてリンクを制御する方法を提供することが試みられた。この方法によれば、レーザ発光のピークが所望の波長λLINKとなるように集中されたレーザビームは、光ループ中の１つの箇所で注入され、ネットワーク中を循環する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の革新的原理及び従来の技術と比較した場合の本発明の利点を明確に説明するために、添付の図面を参照して、本発明の原理を適用した例として、可能な一実施形態を以下に説明する。実施形態は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１７】
図を参照すると、図１は、ループ型光伝送ネットワークを概略的に示している。このネットワークにおいては、ファイバ及び受動素子における損失、特に波長分割多重（ＷＤＭ）技術によって動作する送信システムにおける損失を補償するために、少なくとも１つの光増幅器が必要である。
【００１８】
本発明の原理が適用されたループ型ネットワークは、符号１０により示される。ネットワーク１０は、複数のセクションに分割された光ファイバループ１１を具備し、セクション間にノード１２が設けられている。ノード１２は、周知の光増幅器１３（例えば、ＥＤＦＡ）と、入出力装置１５においてネットワークにチャネルを追加／削除する周知の装置１４とを具備する。各ＥＤＦＡは利得中心機構を含まず、利得制御はループにおけるＡＳＥ光の再循環により自動的に実現される。
【００１９】
本発明によれば、ループ型ネットワークにおける増幅ノードのうちの１つ（ここでは、「マスター」と呼ばれ、符号１６により示す。）は、レーザ１７を具備し、このレーザは、約１，５３２ｎｍ（λLINK）を中心波長とするレーザ、すなわち、分散帰還（ＤＦＢ）型レーザであるのが好ましい。約１，５３２ｎｍ（λLINK）は、レーザ発光ピークが生成されることが望まれるスペクトル領域内に位置する。ＥＤＦＡ入力におけるレーザビームのパワーは、−５ｄＢｍ〜＋１０ｄＢｍの範囲で選択されるのが好ましい。
【００２０】
正規の動作条件の下では、レーザ１７により発生されるビームは、ループ内に注入され（ノードのＥＤＦＡ増幅器の上流側で注入されるのが好ましい。）、注入されたビームはループ中を循環する。これにより、リンク制御が実現される。以下の説明から明らかになるが、驚くべきことに、セクション損失の変化に関してネットワークの十分な堅牢度が提供され、ＷＤＭ信号のＯＳＮＲが大幅に改善されることがわかった。
【００２１】
本発明によれば、ネットワークの挙動は、リンク制御に影響を及ぼす追加のレーザビームの存在に大きく依存するので、ネットワークの信頼性を向上するためには、マスターノード１６に冗長レーザ発生システムを設けることができると好ましい。特に、このシステムは、第１のＤＦＢ１７が故障した場合に動作する追加ＤＦＢレーザ１８をさらに提供できる。
【００２２】
さらに、各セクションの損失を（例えば、図２及び図３を参照して以下に示されるような４×１９ｄＢに）正規化することを可能にするため、各ＥＤＦＡの出力端に、周知の可変減衰器（ＶＯＡ）２９を設けてもよい。それらの減衰器が設けられると、「リンク制御」があっても、利得のピークを制御できるようになり、例えば１，５３２ｎｍなどの所望の波長に強制的に設定することがさらに容易になる。例えば、わずか２５ｋｍのファイバにおいて若干のチャネルについて一定の追加や削除を行うことで、低波長セクションの損失が存在するときは、利得のピークが、おそらく約１，５６０ｎｍに形成されるであろう。「リンク制御」が使用される場合、レーザ発光のピークは、リンク制御波長に対応する単一の波長となる。ＡＳＥ光の再循環により提供されるレーザ光によって、各ＥＤＦＡを制御し、「リンク制御」を使用して、レーザ光を強制的に所定の波長に設定する。
【００２３】
本発明に従ったリンク制御機構を有するネットワークの利点を知り、それを示すために、試験的なネットワークに対して様々な実験が実施された。簡単にするため、２５ｋｍあるファイバにおいて４つのセクションのみが使用されたが、それよりはるかに多い数のセクションに対しても、同一の結論を導き出せる。
【００２４】
１，５３２ｎｍで本発明のリンク制御を実行する場合と実行しない場合に関して、ＷＤＭチャネルの様々な追加（ＡＤＤ）操作及び削除（ＤＲＯＰ）操作の下で、ループ型ネットワーク全体に沿って試験信号を伝播させた後、試験信号の動的挙動を観測した。
【００２５】
試験条件の下で、音響光学変調器（ＡＯＭ）を介して、３つの大パワーＷＤＭチャネルが起動及び停止された。これは、ネットワーク中にリンク制御が挿入されるマスターノードにおいて、１５個又は１６個のＷＤＭチャネルが追加される場合又はマスターノードから１５個又は１６個のＷＤＭチャネルが削除される場合をシミュレートするためである。
【００２６】
低コストという必要条件を満たすために、ＥＤＦＡ増幅器の構造は単純なままに維持された。１，５３２ｎｍで約７ｄＢ／ｍの吸収ピークを有するエルビウムイオンを添加された約１０ｍのファイバが、９８０ｎｍで両方向に励起された（総励起パワー：１００ｍＷ）。
【００２７】
図２及び図３は、本発明に従った制御が使用されない場合におけるループ型ネットワークの最終ＥＤＦＡからの出力スペクトルを示す。セクションバランス（４×１９ｄＢ）は、利得ピークが１，５３２ｎｍと１，５６０ｎｍとの間にある。図２は全負荷（全チャネル）を示し、図３は単一の活動チャネルを示す。
【００２８】
なお、ＯＳＮＲ性能の面から、セクションに関連する損失は少ない（０．１ｎｍの帯域振幅分解能で２７ｄＢ）ことが好ましいが、これは、チャネルの追加及び削除の際の動的挙動や利得均一性の面からは全く最適とはいえない。
【００２９】
この点に関して、本発明に従った制御を伴わないネットワークにおいて、図４は、全ネットワーク負荷をシミュレートする３チャネルの吸光により誘導される最終ＥＤＦＡの出力端における試験パワー範囲を示す。なお、制御及び自然放出光ピークの増幅を伴うネットワークにとって、ＷＤＭ信号のスペクトル領域において、非常に過度な大きさのピークが生じている。このようなループ型ネットワークは、ＡＳＥ光の再循環に基づき、ＷＤＭチャネルにより引き起こされる利得ピークの危険を回避しつつ定常動作条件を確保するために、高いセクション損失（少なくとも２１ｄＢ）を必要とするであろう。この条件を満たすことにより、必然的に、ＯＳＮＲに関する性能は低下してしまう。セクションの数が６を超えた場合、容認できる性能は提供されなくなる。本明細書において、再循環は、２周以上ループを巡って伝播することを意味する。高域通過光フィルタ２０などの光学素子は、ループ中を循環又は再循環する光の少なくとも一部を遮断することを理解できよう。しかし、チャネルを追加及び削除する装置１４は、それらのチャネルに対してのみ作用するため、ＡＳＥ光はループ内で再循環するために自在にループを通過できる。
【００３０】
図５及び図６は、１，５３２ｎｍのリンク制御を伴い、図２及び図３と同一のセクションバランス（４×１９ｄＢ）を有するループ型ネットワークにおける最終ＥＤＦＡの出力スペクトルを示す。なお、１，５３２ｎｍにおけるピークのスペクトルは非常に狭い。この場合、ＷＤＭチャネルの追加／削除によるＷＤＭ信号のスペクトル領域における自然放出光のピークが形成されてしまうといった危険を伴うことなく、十分なＯＳＮＲ性能を実現できることは明らかである。なお、図３と図６とを比較すると、信号帯域の上限においてピークがほぼ完全に欠落している。また、１，５３２ｎｍでリンク制御が実行されることにより、１，５３２ｎｍにおける二重のＡＳＥピークの形成が回避される。その結果、偏光に依存する影響に関して、ネットワークの堅牢度が向上する。
【００３１】
図７は、本発明に従ったネットワークにおけるＷＤＭチャネルのＡＤＤ／ＤＲＯＰにより引き起こされる過渡応答の挙動を示す。レーザ発光作用が過渡応答を制御するように、ループ利得は、利得ピーク波長における損失と等しい。なお、図４の結果と比較すると、図４の場合と同一のＡＤＤ／ＤＲＯＰにより誘起されていても、パワーの範囲がはるかに低い。
【００３２】
本発明によるネットワークの性能をさらに向上させるとともに、スペクトルホールにより生じる不都合を減少させるために、ループ中に高域通過光フィルタ２０を容易に導入できる。そのようなフィルタを追加するだけで、ネットワーク全体のＯＳＮＲ性能がいっそう向上することが判明した。
【００３３】
１，５３２ｎｍ付近において複数のＡＳＥが累積してしまうことを回避し、かつ、強制的にレーザ発光効果を適切な波長に設定するために、高域通過光フィルタを使用できる。これは、信号波長の上方又は下方に位置するＷＤＭ信号帯域の付近にリンク制御を導入することにより実現できる。
【００３４】
また、ＷＤＭ信号の利得の均等化を実現するように、高域通過フィルタを設計することも可能である。この場合、ネットワークの各増幅器ノードに、そのようなフィルタを具備できる。
【００３５】
次のように、フィルタとリンク制御の様々な組み合わせが有効であることが判明した。
−  １，５３５ｎｍ以下の複数のＡＳＥが累積することを排除するためのループ型ネットワーク中の高域通過光フィルタと、フィルタ遮断波長とＷＤＭ信号帯域との間の適切な波長（すなわち、１，５３７ｎｍであるのが好ましい。）に配置されたリンク制御との組み合わせ
−  １，５３８ｎｍ以下における複数のＡＳＥの累積を排除するためのループ型ネットワーク中の高域通過光フィルタと、ＷＤＭ信号帯域よりわずかに高い波長（すなわち、１，５６４ｎｍであるのが好ましい。）に配置されたリンク制御との組み合わせ
−  １つの遮断波長が約１，５３５ｎｍ付近である、各増幅器ネットワークノードの高域通過／利得等化器光フィルタと、フィルタ遮断波長とＷＤＭ信号帯域との間の適切な波長（すなわち、１，５３７ｎｍであるのが好ましい）に配置されたリンク制御との組み合わせ
−  約１，５３８ｎｍの遮断波長を有する、各ネットワーク増幅器ノードの高域通過／利得等化器光フィルタと、ＷＤＭ信号波長より高い適切な波長（すなわち、１，５６４ｎｍであるのが好ましい）に配置されたリンク制御との組み合わせ。
【００３６】
一例として、図８、図９及び図１０は、光フィルタを伴う場合と、伴わない場合の本発明に従ったネットワークのＯＳＮＲ性能を示している。図示されるＯＳＮＲ性能は、８×２０ｄＢのセクションバランス及び１００ＧＨｚの間隔を有し、１，５４２ｎｍと１，５６１ｎｍとの間に２４個のＷＤＭチャネルが配置されていることを特徴とする。
【００３７】
特に、図８は、１，５３２ｎｍのリンク制御を伴い、高域通過フィルタが使用されないときのＡＳＥ光の再循環に基づくループ型ＷＤＭネットワークの場合の出力スペクトルを示す。図９は、１，５３７ｎｍの遮断波長を有する単一の高域通過光フィルタ及び１，５３８ｎｍのリンク制御を導入することにより実現される。最後に、図１０は、１，５３９ｎｍの遮断波長を有する単一の高域通過光フィルタ及び１，５６５ｎｍのリンク制御を伴うネットワークに関する。
【００３８】
図９及び図１０は、短い波長のチャネルに関して、ＯＳＮＲが８ｄＢ高く改善されたことを明らかに示している。これは、ループ型ＷＤＭネットワークの性能を向上させるために、本発明に従って高域通過光フィルタをリンク制御技術と組み合わせて使用することの有効性を証明している。
【００３９】
さらに、セクションの損失の変化に対する高い強度を実現するために、高域通過光フィルタと組み合わせてリンク制御機構を使用することの有効性を示す。ここでは、８×１７ｄＢのセクション損失を有するネットワークにおいて実現された結果が考慮される。
【００４０】
図１１は、１，５６５ｎｍのリンク制御及び１，５３９ｎｍの遮断波長を有する単一の高域通過光フィルタを伴う上記のようなネットワークにおいて実現された出力スペクトルを示す。このスペクトルを、本発明に従ったリンク制御を含まないネットワークで実現された図１２に示されるスペクトルと比較すると、１，５６５ｎｍのリンク制御は、ＷＤＭチャネルの帯域より低い利得ピークの形成を回避できることが明らかにわかる。
【００４１】
なお、それより高い信号帯域波長におけるリンク制御は、低い波長のリンク制御と比較して、セクションの損失変化に対する強度を提供するという点に関してより効果的である。
【００４２】
本発明の原理によるもう１つの好都合な効果は、ＥＤＦＡ増幅器又はネットワークファイバの破断又は損傷の場合のネットワークサバイバル能力に関する。
【００４３】
実際、本発明に従った制御を伴わないネットワークで検出される強力なパワーは、ネットワーク性能に重大な劣化をもたらし、特に、ループ型ネットワークにおけるＥＤＦＡが破損した場合には、受信器構成要素を損傷する可能性さえある。
【００４４】
このことは、図１４及び図１５で容易に認められる。図１４及び図１５には、それぞれ、ファイバの破断及びＥＤＦＡの破損が原因となってＥＤＦＡ出力端で起こる過渡現象が示されている。ループ中でカスケード接続された増幅器に沿った効果の伝播及び増加に注目すべきである。
【００４５】
ＥＤＦＡのカスケード接続に沿って大きく、速く応答するそのような光のパワーによって、光学素子を損傷させる。さらに、これは、非線形伝播効果の結果として性能劣化さえ招く可能性があるため、受け入れがたいことは明らかである。この影響は、ループに沿って次のＥＤＦＡの入力端にＡＳＥ光が伝播されなくなるため、ＥＤＦＡが破損した場合に特に有害である。
【００４６】
単純化やコスト削減に関して、ループ型ＷＤＭネットワークに基づくＡＳＥ光の再循環の利点を十分に活用すべく、ＯＳＮＲ性能を向上できるとともに、ファイバ又はＥＤＦＡが破損した場合のネットワークサバイバル能力を確保できる適切な解決策を見出すことが非常に重要である。
【００４７】
本発明によるネットワークの革新的原理によって、限られた追加費用を投入して、ネットワークの生存を確保したノード増幅器構造を実現することが可能である。
【００４８】
この目的のために、図１３に従って、「マスターノード」ではないネットワークノードが実現される。基本的に、ループ型ネットワークにある各増幅器ノード（図１３においては、符合１１２により示される。）は、おそらくは、「マスター」ノードを除いて、ファイバ又はＥＤＦＡの破損が原因となって引き起こされるネットワーク障害が発生した場合に起動可能なＤＦＢレーザ２４（最大所要出力パワーが１０ｄＢｍで、放出波長が約λLINKであることが好ましい。）を具備する。
【００４９】
装置１１２は、装置１１２の上流側で発生した何らかの破損を検出する検出器を有する。この検出器を実現するために、ＥＤＦＡの入力端に、９９：１のスプリッタ２１を具備する単純な光回路を使用するのが好ましいことがわかった。９９：１のスプリッタ２１は、ループ中を循環する光パワーの一部を取り出し、λLINKを中心波長とし、数ｎｍの−３ｄＢの帯域を有する帯域フィルタ２２へその光を送り出す。フィルタ波長におけるループ中のレーザ発光の有無を検出するために、フィルタを通過した信号は、周知の閾値検出器２３（例えば、入力フォトダイオード２５及び得られた信号の適切な比較回路２６を含む。）へ送信される。検出されたレーザ光のパワーが閾値を下回った場合（上流側のループに沿った破損の兆候であると判定された場合）、検出器２３は、レーザ２４の動作を起動する。９０：１０のスプリッタ２７は、入力信号とともに、レーザビームを増幅器２８へ搬送する。
【００５０】
なお、ファイバ又はＥＤＦＡの破損場所の後方に位置する最初の増幅器ノード１１２のみが、対応するＤＦＢレーザ２４を起動するが、他の全てのノードは、変わらないままである。
【００５１】
正規のネットワーク動作条件が回復された後、ＤＦＢレーザ２４は、検出器２６の制御の下で自動的に遮断される。
【００５２】
言うまでもなく、ノード１１２は、図１のノード１２と同様に、チャネルＡＤＤ／ＤＲＯＰのための周知の装置（図示せず）を具備できる。
【００５３】
図１６は、本発明に従って実現された増幅ノード１１２を含むネットワークにおいて、ＥＤＦＡの破損により誘起された試験チャネル過渡応答の挙動を示す。なお、閾値検出器２３を実現する電子回路の応答時間により引き起こされる５マイクロ秒の遅延を伴って、ネットワークを生存させるために、破損に続くＥＤＦＡ入力端において、１，５３２ｎｍのＤＦＢレーザ２４が−１０ｄＢｍで起動される。破損したＥＤＦＡに続く最初のノードにおけるＤＦＢレーザ２４の起動は、本発明による制御機構を備えていない場合に観測される広い信号パワー範囲を有効に阻止することが、図１６から明らかである。よって、セクション損失の変化に関して、ネットワークの堅牢度を提供し、正規の動作条件の下で、ＷＤＭ信号のＯＳＮＲを改善するリンク制御機構を利用可能にすることにより、所定の目的が達成されたことは明らかである。加えて、ネットワークのＯＳＮＲ性能をさらに向上させるために、リンク制御機構を高域通過光フィルタと組み合わせて使用することも可能であり、また、ファイバ又はＥＤＦＡが破損した場合に、ネットワークの生存を確保するために、リンク制御機構を使用することも可能である。
【００５４】
説明されたループ型光ネットワークは、１，５３０〜１，５６５ｎｍのＣ帯域で動作するように構成されているが、１，５６５〜１，６２５ｎｍのＬ帯域など、他の帯域と組み合わせて使用する場合にも本発明を適用できることは理解できるであろう。
【００５５】
言うまでもなく、本発明の革新的原理を適用した一実施形態について以上の説明はここで特許請求の範囲において請求される独占的権利の範囲を、限定的するものではなく、単なる一例として示されたにすぎない。例えば、ネットワークは、任意の拡張性及び複雑性を有してもよく、特定の用途に対して周知の追加部材を具備してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の原理に従って実現されたループ型ネットワークを概略的に示す図である。
【図２】、
【図３】図２及び図３は、２つの異なる負荷条件における従来のネットワークの増幅器出力スペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、従来の一般的なネットワークの過渡状態における挙動を示すグラフである。
【図５】、
【図６】図５及び図６は、図２及び図３のグラフに類似するが、本発明の原理を適用した場合を示すグラフである。
【図７】図７は、図４のグラフに類似するが、本発明の原理を適用した場合を示すグラフである。
【図８】、
【図９】、
【図１０】、
【図１１】図８〜図１１は、本発明に従ったネットワークからの増幅器出力スペクトルをネットワークの可能な種々の実施形態と共に示すグラフである。
【図１２】図１２は、図８〜図１１のグラフに類似するが、本発明の原理を適用しない場合を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の原理を適用した可能な変形例に従って実現されたネットワークの１つのノードを示すブロック図である。
【図１４】、
【図１５】、
【図１６】図１４、図１５及び図１６は、それぞれ異なる障害の場合における本発明に従ったネットワークの過渡効果を示すグラフである。
【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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【国際調査報告】
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