(57)【要約】【課題】光伝送性能の向上や安定化のため光増幅器近傍にアイソレータを配置した構成において、遠距離の光ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出する。【解決手段】光増幅器５０は、送信装置側と受信装置側とから対向方向に海底ケーブル１３へ送信される海底ケーブル障害測定用のＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂ（測定光）と、主信号光１５とを合分波し、この合分波された主信号光１５をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を通る主経路１３へ伝送し、その合分波されたＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂをアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回するバイパス経路５２へ伝送する第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂとしての合分波手段を、海底ケーブル１３のアイソレータ４０及びＥＤＦ１４の組の両側に備える構成とする。【選択図】図２
2019220775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルに介在され、前記送信装置から送信される主信号光を前記受信装置へ向かう一方向のみに通過させるアイソレータと、前記主信号光を励起光に応じて増幅するＥＤＦ（erbium-doped fiber）とを有する光増幅器であって、
前記送信装置側である前方側と前記受信装置側である後方側の少なくとも一方から前記光ケーブルへ送信される光ケーブル障害測定用の測定光と前記主信号光とを合分波し、当該合分波された主信号光を前記アイソレータ及び前記ＥＤＦを通る主経路へ伝送し、当該合分波された測定光を前記アイソレータ及び前記ＥＤＦを迂回するバイパス経路へ伝送する合分波手段を、前記光ケーブルの前記アイソレータ及び前記ＥＤＦの組の両側に備える
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記合分波手段は、異なる波長の前記主信号光と前記測定光を合分波し、この合分波後の主信号光を前記主経路へ伝送し、前記測定光を前記バイパス経路へ伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記合分波手段は、前記前方側から前記後方側へ向かう前記主信号光又は前記測定光を前記主経路を介して伝送し、前記後方側から前記前方側へ向かう前記測定光を前記バイパス経路を介して伝送するサーキュレータを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記測定光は、前記主信号光と同じ波長、或いは、異なる波長である
ことを特徴とする請求項３に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記アイソレータを、前記ＥＤＦの前方側又は後方側に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記アイソレータを前記ＥＤＦの後方側に配置した際に、後方側からの前記励起光を当該アイソレータを迂回して前記ＥＤＦに入力する第２合分波手段を更に備える
ことを特徴とする請求項５に記載の光増幅器。
【請求項７】
主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルの障害測定を行う測定光を送信する測定装置を、送信装置及び受信装置の双方の側又は何れか一方の側に備えて前記光ケーブルに接続する光伝送システムであって、
前記送信装置及び受信装置の双方の側に備えられた測定装置間の光ケーブル、又は、何れか一方の側に備えられた送信装置と前記送信装置又は前記受信装置との間の光ケーブルに、請求項１〜６の何れか１項に記載の光増幅器が介在されている
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルに、前記送信装置から送信される主信号光を前記受信装置へ向かう一方向のみに通過させるアイソレータと、前記主信号光を励起光に応じて増幅するＥＤＦとを有する光増幅器を介挿し、光ケーブル障害測定用の測定装置から測定光を送信して光ケーブルの障害を測定する光伝送システムによる光ケーブル障害個所測定方法であって、
前記主信号光と前記測定光とを合分波し、合分波された主信号光を前記光増幅器を通る主経路へ伝送し、合分波された測定光を前記光増幅器を迂回するバイパス経路へ伝送する合分波手段を、前記光ケーブルの前記光増幅器の両側に備え、
前記測定装置は、
前記受信装置で前記主信号光が受信できなくなった際に、前記測定光を、前記合分波手段を介して前記バイパス経路を経由するように前記光ケーブルへ送信するステップ
を実行することを特徴とする光ケーブル障害個所測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長距離の海底ケーブルシステム等に用いられ、光ケーブルに伝送される信号光の増幅を行う光増幅器、光伝送システム及び光ケーブル障害個所測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを用いた長距離の光ケーブルにおいて断線等の障害箇所を検出する場合、光ケーブルの端部にＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）測定装置を接続して次のように行う。即ち、ＯＴＤＲ測定装置から光パルス信号（ＯＴＤＲ光ともいう）を対局側に送信し、この送信に応じて光ケーブル内で反射して戻って来る戻り光を受信することにより障害箇所を測定して検出している。この測定では、ＯＴＤＲ光及び戻り光による光の往復時間（送受信時間）から光ケーブルの距離が分かるので、戻り光が戻って来なくなった往復時間により障害箇所迄の距離が検出できる。更に説明すると、受信される戻り光の光パワーは往復時間が長くなる程（距離が長くなる程）に下がるが、ある時点で光パワーが急激に下がると、この下がった時点が光ケーブルの障害位置となる。
【０００３】
図１６は、従来の後方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての後方励起型の遠隔励起海底伝送システムの構成例を示すブロック図である。
遠隔励起海底伝送システム（システムともいう）１０は、送信側光伝送装置（送信装置ともいい）１１と受信側光伝送装置（受信装置ともいう）１２とが、光ケーブルによる海底ケーブル１３で接続されて構成されている。以降、送信装置１１から受信装置１２へ向かう方向を正方向、この正方向の逆へ向かう方向を逆方向という。
【０００４】
海底ケーブル１３の途中には、光増幅器としてのＥＤＦ（erbium-doped fiber：エルビウム添加光ファイバ）１４が介在（介挿）されている。このＥＤＦ１４は、送信装置１１から送信される主信号光１５に対して逆方向に送信される励起光１６の導入により、光ファイバコア内のエルビウムイオンを励起し、主信号光１５を増幅する。ＥＤＦ１４は、主信号光１５が送信装置１１から遠ざかる程に減衰することを増幅で補うため、受信装置１２に近い位置に介挿されている。なお、ＥＤＦ１４の送信装置１１側を前方側、ＥＤＦ１４の受信装置１２側を後方側という。
【０００５】
送信装置１１は、図示せぬ通信装置からの信号光を中継する複数のトランスポンダ２１ａ〜２１ｎと、合分波器２２と、光アンプ２３とを備える。合分波器２２は、トランスポンダ２１ａ〜２１ｎで中継された信号光を合波する。光アンプ２３は、合分波器２２で合波された主信号光１５を増幅して海底ケーブル１３へ送信する。
【０００６】
受信装置１２は、光アンプ２５と、合分波器２６と、複数のトランスポンダ２７ａ〜２７ｎとを備える。光アンプ２５は、海底ケーブル１３から受信された主信号光１５を増幅する。合分波器２６は、主信号光１５を分波し、トランスポンダ２７ａ〜２７ｎへ出力する。トランスポンダ２７ａ〜２７ｎは、分波された信号光を図示せぬ通信装置へ中継する。
【０００７】
海底ケーブル１３には、送信装置１１の送信側付近に配置された分波カプラ３１ａを介して送信側のＯＴＤＲ測定装置（測定装置ともいう）３２ａが接続されると共に、受信装置１２の受信側付近に配置された分波カプラ３１ｂを介して受信側のＯＴＤＲ測定装置３２ｂが接続されている。更に、海底ケーブル１３の受信側の分波カプラ３１ｂよりも受信装置１２側には、合分波カプラ３３を介して励起光送信装置３４が接続されている。この後方側の励起光送信装置３４から励起光１６をＥＤＦ１４へ送信することにより、ＥＤＦ１４で主信号光１５の増幅を行う。
【０００８】
このような構成において、送信装置１１から海底ケーブル１３へ送信された主信号光１５が、ＥＤＦ１４で増幅されて受信装置１２で受信される。この際、受信装置１２で主信号光１５が適正に受信できなくなった場合に、海底ケーブル１３の断線等の障害箇所の測定（障害測定）が行われる。
【０００９】
この障害測定は、海底ケーブル１３の全てを網羅して行うために、送信側の測定装置３２ａに加え、励起光１６を後方側からＥＤＦ１４に導入しながら受信側の測定装置３２ｂも使用して行う。この際、送信側の測定装置３２ａからＯＴＤＲ光３５ａが分波カプラ３１ａを介して海底ケーブル１３の受信装置１２側へ送信されることにより、双方向矢印Ｙ１で示すように、送信装置１１側の分波カプラ３１ａからＥＤＦ１４の前方側付近までの間の障害測定が行われる。
【００１０】
例えば、測定装置３２ａは、ＯＴＤＲ光３５ａの送信に応じて海底ケーブル１３内で反射して戻って来る戻り光が適正受信できなくなった時刻と、そのＯＴＤＲ光３５ａを海底ケーブル１３へ送信した時刻との時間差に基づき、海底ケーブル１３の障害箇所迄の距離を検出する。
【００１１】
一方、受信側の測定装置３２ｂからＯＴＤＲ光３５ｂが分波カプラ３１ｂを介して海底ケーブル１３の送信装置１１側へ送信されることにより、双方向矢印Ｙ２で示すように、受信装置１２側の分波カプラ３１ｂからＥＤＦ１４の前方側付近までの間の障害測定が行われる。なお、ＥＤＦ１４をＯＴＤＲ光３５ｂが通る場合は、励起光１６がないとＥＤＦ１４に吸収されてしまうため、励起光１６が必要となる。このように前方側及び後方側の測定装置３２ａ，３２ｂから障害測定を行うことにより海底ケーブル１３の全区間Ｙ１，Ｙ２での測定が可能となる。
この種の技術として、特許文献１及び非特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−２５８８８４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】H.Maeda, et al., “Ultra-long-span 500km 16x10 Gbit/s WDM unrepeatered transmission using RZ-DPSK format,” Electron. Lett. 6th January 2005, Vol.41, No.1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した各測定装置３２ａ，３２ｂによる海底ケーブル１３の障害測定においては、励起光１６をＥＤＦ１４に導入しながら行う。この導入によって、励起光１６で測定光であるＯＴＤＲ光３５ｂがＥＤＦ１４で増幅されるので、ＥＤＦ１４の前方付近までのＹ２区間の測定が可能となる。
【００１５】
しかし、この場合、励起光１６を使用するので、ＥＤＦ１４において図１７に示すＡＳＥ（amplified spontaneous emission）雑音３６ａが生じる。このＡＳＥ雑音３６ａは、ＥＤＦ１４の前後に繰り返し往復することで、発振現象が生じることがある。このピークレベルは高レベルの雑音となり、図１７に示す１５３３μｍ前後の波長帯域の雑音（光雑音３６ｂ）として観測されることがある。光雑音３６ｂが生じた場合、主信号光１５の伝送特性が著しく劣化することが知られている。なお、主信号光１５の波長帯は１．５μｍである。
【００１６】
このようにＡＳＥ雑音３６ａが生じると、受信側の測定装置３２ｂでは適正に海底ケーブル１３の障害個所が検出できなくなるケースがある。つまり、励起光１６があるとＡＳＥ雑音３６ａが発生するが、ＡＳＥ雑音３６ａは、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂと同じ波長でも発生する。このため、ＡＳＥ雑音３６ａが発生すると測定光であるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが識別できなくなってしまう。
【００１７】
このため、受信側の測定装置３２ｂに、高価で高感度なＣ−ＯＴＤＲ（Coherent-OTDR）を用いる必要がある。このＣ−ＯＴＤＲは、ＡＳＥ雑音３６ａが入力されてもそれを除去して高感度な測定を可能とするが、高価なため設備がコスト高となってしまう問題がある。また、障害で励起光１６が停止している場合の障害測定において励起光１６を使用する場合、特殊な作業が必要となり測定作業の難易度が上がってしまう問題も生じる。
但し、障害測定に励起光１６を使用する場合、海底伝送区間の全域、若しくは広範な領域をＣ−ＯＴＤＲにより試験することが可能となる。
【００１８】
主信号光１５の伝送特性の向上又は安定化のため、図１８に示す遠隔励起海底伝送システム１０Ａのように、海底ケーブル１３のＥＤＦ１４の前方側近傍にアイソレータ４０を接続する構成が考えられる。アイソレータ４０は矢印で指示するように、正方向へ向かう場合のみに信号光を通過させる機能を有する。
【００１９】
この場合、後方側からのＯＴＤＲ光３５ｂは、アイソレータ４０にて遮断されるため、測定装置３２ｂによるケーブル試験範囲（測定範囲）は、双方向矢印Ｙ４で示すＥＤＦ１４までの位置に限定される。しかし、アイソレータ４０でＡＳＥ雑音３６ａが往復しないので、発振による光雑音３６ｂが発生しなくなり伝送特性が改善される。但し、アイソレータ４０はＥＤＦ１４の近傍に配置しないと上記発振は抑制できない。
【００２０】
アイソレータ４０があるため、受信側ＯＴＤＲ３２ｂからの測定範囲はアイソレータ４０までとなりＥＤＦ１４前方付近までは測定不可能となる。このことから、ＯＴＤＲ光３５ｂを励起光１６で増幅する必要はなく、励起光１６を伝送しないことでＡＳＥ雑音３６ａが生じなくなるため、受信側の測定装置３２ｂでは、Ｃ−ＯＴＤＲを用いずとも障害測定を適正に行うことができる。但し、送信側の測定装置３２ａで、双方向矢印Ｙ３で示すアイソレータ４０までの測定を行う必要がある。
【００２１】
しかし、送信側の測定装置３２ａからアイソレータ４０までは遠距離であるため、ＯＴＤＲ光３５ａが減衰して戻り光３５ａ１も弱くなるので、測定装置３２ａで適正に戻り光３５ａ１を受信できなくなる。このため、測定できない海底ケーブル（光ケーブル）１３の領域ができてしまうといった問題が生じる。この場合、長範囲の測定が可能な高感度なＣ−ＯＴＤＲを用いる必要があるが、測定装置の設備がコスト高となってしまうといった問題がある。
【００２２】
また、アイソレータ４０をＥＤＦ１４の前段に挿入すると、主信号光１５がアイソレータ４０で減衰した後にＥＤＦ１４で増幅されるため、伝送特性が劣化してしまうが、アイソレータ４０をＥＤＦ１４の後段に挿入すると、後方側からの励起光１６がＥＤＦ１４に届かなくなる。このため、ＥＤＦ１４の後段にはアイソレータ４０を挿入できない。
【００２３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光伝送性能の向上や安定化のため光増幅器近傍にアイソレータを配置した構成において、遠距離の光ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる光増幅器、光伝送システム及び光ケーブル障害個所測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルに介在され、前記送信装置から送信される主信号光を前記受信装置へ向かう一方向のみに通過させるアイソレータと、前記主信号光を励起光に応じて増幅するＥＤＦ（erbium-doped fiber）とを有する光増幅器であって、前記送信装置側である前方側と前記受信装置側である後方側の少なくとも一方から前記光ケーブルへ送信される光ケーブル障害測定用の測定光と前記主信号光とを合分波し、当該合分波された主信号光を前記アイソレータ及び前記ＥＤＦを通る主経路へ伝送し、当該合分波された測定光を前記アイソレータ及び前記ＥＤＦを迂回するバイパス経路へ伝送する合分波手段を、前記光ケーブルの前記アイソレータ及び前記ＥＤＦの組の両側に備えることを特徴とする光増幅器である。
【００２５】
この構成によれば、光ケーブルに断線等の障害が発生した際に、測定光が、アイソレータ及びＥＤＦを迂回するバイパス経路を通るので、ＥＤＦを介さずに障害箇所の測定が行える。このため、送受信側双方からの測定光が光ケーブルの中間まで届き、励起光を用いなくでも、光ケーブルの全域の障害測定を行うことができる。このように、励起光を用いないので、ＡＳＥ雑音を生じないようにできる。このため、送信装置側及び受信装置側の両側から測定光を送信する測定装置として高価なＣ−ＯＴＤＲが不要となり、一般的なＯＴＤＲで済むので、光伝送システムの低コスト化が図れる。従って、本発明の光増幅器を光伝送システムに用いれば、遠距離の海底ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。
【００２６】
請求項２に係る発明は、前記合分波手段は、異なる波長の前記主信号光と前記測定光を合分波し、この合分波後の主信号光を前記主経路へ伝送し、前記測定光を前記バイパス経路へ伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器である。
【００２７】
この構成によれば、合分波手段を既製品であるＷＤＭフィルタで構成できるので、低コストで実現できる。
【００２８】
請求項３に係る発明は、前記合分波手段は、前記前方側から前記後方側へ向かう前記主信号光又は前記測定光を前記主経路を介して伝送し、前記後方側から前記前方側へ向かう前記測定光を前記バイパス経路を介して伝送するサーキュレータを有することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器である。
【００２９】
この構成によれば、合分波手段を既製品であるサーキュレータを用いて構成できるので、低コストで実現できる。
【００３０】
請求項４に係る発明は、前記測定光は、前記主信号光と同じ波長、或いは、異なる波長であることを特徴とする請求項３に記載の光増幅器である。
【００３１】
この構成によれば、一般的に主信号光の波長は光ケーブルで最もロスが少ない１．５μｍとされるので、測定光も同波長とすることによりロスを少なくでき、伝送距離を伸ばすことができる。
【００３２】
請求項５に係る発明は、前記アイソレータを、前記ＥＤＦの前方側又は後方側に配置することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器である。
【００３３】
この構成によれば、アイソレータがＥＤＦの後方側（受信装置側）にある場合、送信装置からの主信号光が直接ＥＤＦへ入力される。このため、主信号光が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。アイソレータがＥＤＦの前方側（送信装置側）にある場合は、後方励起用の励起光を直にＥＤＦに入力できる。
【００３４】
請求項６に係る発明は、前記アイソレータを前記ＥＤＦの後方側に配置した際に、後方側からの前記励起光を当該アイソレータを迂回して前記ＥＤＦに入力する第２合分波手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の光増幅器である。
【００３５】
この構成によれば、アイソレータがＥＤＦの後方側に配置されている場合でも、後方励起用の励起光をアイソレータを迂回してＥＤＦに入力できる。
【００３６】
請求項７に係る発明は、主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルの障害を測定する測定光を送信する測定装置を、送信装置及び受信装置の双方の側又は何れか一方の側に備えて前記光ケーブルに接続する光伝送システムであって、前記送信装置及び受信装置の双方の側に備えられた測定装置間の光ケーブル、又は、何れか一方の側に備えられた送信装置と前記送信装置又は前記受信装置との間の光ケーブルに、請求項１〜６の何れか１項に記載の光増幅器が介在されていることを特徴とする光伝送システムである。
【００３７】
この構成によれば、遠距離の海底ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。光伝送システムが有中継海底伝送システムの場合でも、海底ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。
【００３８】
請求項８に係る発明は、主信号光を送受信する送信装置及び受信装置間の光ケーブルに、前記送信装置から送信される主信号光を前記受信装置へ向かう一方向のみに通過させるアイソレータと、前記主信号光を励起光に応じて増幅するＥＤＦとを有する光増幅器を介挿し、光ケーブル障害測定用の測定装置から測定光を送信して光ケーブルの障害を測定する光伝送システムによる光ケーブル障害個所測定方法であって、前記主信号光と前記測定光とを合分波し、合分波された主信号光を前記光増幅器を通る主経路へ伝送し、合分波された測定光を前記光増幅器を迂回するバイパス経路へ伝送する合分波手段を、前記光ケーブルの前記光増幅器の両側に備え、前記測定装置は、前記受信装置で前記主信号光が受信できなくなった際に、前記測定光を、前記合分波手段を介して前記バイパス経路を経由するように前記光ケーブルへ送信するステップを実行することを特徴とする光ケーブル障害個所測定方法である。
【００３９】
この方法によれば、ＥＤＦを有する光増幅器が介在された光ケーブルの障害発生時に、測定光が、両側の合分波手段間のＥＤＦを迂回するバイパス経路を通るので、ＥＤＦを介さずに障害箇所の測定が行える。このため、送受信側からの測定光が光ケーブルの中間まで届き、励起光を用いなくでも、光ケーブルの全域の障害測定を行うことができる。励起光を用いないのでＡＳＥ雑音が生じないようにできる。このため、測定光を送信する測定装置として高価なＣ−ＯＴＤＲが不要となり、一般的なＯＴＤＲで済むので、光増幅器の低コスト化が図れる。従って、この光増幅器を光伝送システムに用いれば、遠距離の海底ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、光伝送性能の向上や安定化のため光増幅器近傍にアイソレータを配置した構成において、遠距離の光ケーブルの障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出する光増幅器、光伝送システム及び光ケーブル障害個所測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る後方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての後方励起型の遠隔励起海底伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の遠隔励起海底伝送システムに用いられる光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の変形例１に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の変形例２に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の変形例３に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る前方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての前方励起型の遠隔励起海底伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態の遠隔励起海底伝送システムに用いられる光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態の変形例１に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態の変形例２に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の変形例３に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光増幅器を用いた光伝送システムとしての有中継海底伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態の遠隔励起海底伝送システムに用いられる光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１３】第３実施形態の変形例１に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１４】第３実施形態の変形例２に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１５】第３実施形態の変形例３に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の後方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての後方励起型の遠隔励起海底伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】ＡＳＥ雑音を示す図である。
【図１８】従来の後方励起による遠隔励起型の光増幅器及びアイソレータを用いた光伝送システムとしての後方励起型の遠隔励起海底伝送システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において互いに対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る後方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての後方励起型の遠隔励起海底伝送システム（システム）の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図１に示すシステム１０Ｂが、システム１０Ａ（図１８）と異なる点は、光増幅器５０を介在（配置）したことにある。この光増幅器５０は、主信号光１５とＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂとを合分波（合波又は分波）して別経路に通す機能を有する。但し、送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂには、高価で高感度なＣ−ＯＴＤＲではなく、これよりも安価な一般的なＯＴＤＲを用いている。
【００４４】
一般的に、海底ケーブルが短ければ、送信側のＯＴＤＲ光が光増幅器まで届く場合もあるが、ここでは、海底ケーブルが長く、図１６と同様、Ｙ１の範囲までしか測定できないことを前提とする。但し、後述の光増幅器の説明においては、海底ケーブルが短い場合も想定し、送信側および受信側からのＯＴＤＲ光が光増幅器を通過することも含めて説明している。
【００４５】
光増幅器５０は、図２に示すように、海底ケーブル１３に介在されたＥＤＦ１４及びアイソレータ４０と、アイソレータ４０の送信装置１１側（前方側）に介在された第１ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重方式）フィルタ５１ａと、ＥＤＦ１４の受信装置１２側（後方側）に介在された第１ＷＤＭフィルタ５１ｂとを備えて構成されている。なお、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、請求項記載の合分波手段を構成する。
【００４６】
第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、主信号光１５が入出力される互いのポート（主ポートという）間をＥＤＦ１４及びアイソレータ４０を介して接続する海底ケーブル１３による主経路で相互に接続されている。更に、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが入出力される互いのポート（従ポートという）間をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続する光ケーブル（他光ケーブル）５２によるバイパス経路で相互に接続されている。なお、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂ間の海底ケーブル１３を主経路１３、光ケーブル５２をバイパス経路５２とも称す。
【００４７】
第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、異なる波長の信号光を合分波するものであり、本例では１．５μｍ以下の信号光を合分波して主経路１３へ送信し、１．６μｍ以上の信号光を合分波してバイパス経路５２へ送信する。なお、この波長は一例であり、主信号光１５、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂ、励起光１６を、上記合分波可能なように第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂが設計されていればよい。
【００４８】
つまり、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、送信装置１１（図１）から送信される１．５μｍの主信号光１５と、送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂから送信される１．６μｍのＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂとを合分波し、主信号光１５を主経路１３へ送信し、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂをバイパス経路５２へ送信する。なお、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂは、請求項記載の測定光を構成する。
【００４９】
更に、後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂは、励起光送信装置３４（図１）から送信される１．４８μｍの励起光１６を主経路１３の前方側へ送信する。
【００５０】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態に係る光増幅器５０の効果、及び光増幅器５０を用いたシステム１０Ｂの効果について説明する。
【００５１】
光増幅器５０は、主信号光１５を送受信する送信装置１１及び受信装置１２間を接続する海底ケーブル（光ケーブル）１３に介在されている。この光増幅器５０は、送信装置１１から送信される主信号光１５を受信装置１２側へ向かう正方向（一方向）のみに通過させるアイソレータ４０と、主信号光１５の逆方向に伝送される励起光１６に応じて主信号光１５を増幅する後方励起型のＥＤＦ１４とを有する。この光増幅器５０を下記の特徴構成とした。
【００５２】
光増幅器５０は、送信装置１１側である前方側と受信装置１２側である後方側とから対向方向に海底ケーブル１３へ送信される海底ケーブル障害測定用のＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂ（測定光）と、主信号光１５とを合分波し、この合分波された主信号光１５をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を通る主経路１３へ伝送し、その合分波されたＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂをアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回するバイパス経路５２へ伝送する第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂとしての合分波手段を、海底ケーブル１３のアイソレータ４０及びＥＤＦ１４の組の両側に備える構成とした。
【００５３】
但し、送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂは、主信号光１５と異なる波長のＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂを海底ケーブル１３に対向方向に送信し、この送信されたＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが海底ケーブル１３内で反射して戻る戻り光３５ａ１，３５ｂ１を受信して海底ケーブル１３の障害箇所を検出するようになっている。
【００５４】
この構成によれば、海底ケーブル１３に断線等の障害が発生した場合に、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂ間のアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回するバイパス経路５２を通るので、ＥＤＦ１４を介さずに障害箇所の測定が行える。このため、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、図１に矢印Ｙ５，Ｙ６で示すように海底ケーブル１３の中間まで届き、励起光１６を用いなくても、海底ケーブル１３の全域の障害測定を行うことができる。
【００５５】
このように、励起光１６によるＥＤＦ１４の増幅を不要とできるので、従来のようなＡＳＥ雑音３６（図１７）を生じないようにできる。このため、両側の測定装置３２ａ，３２ｂとして高価なＣ−ＯＴＤＲが不要となり、一般的なＯＴＤＲで済むので、光伝送システムにおける設備の低コスト化が図れる。従って、光増幅器５０をシステム１０Ｂに用いれば、遠距離の海底ケーブル１３の障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。また、励起光１６が不要なので、励起光１６を使用する際の特殊な作業が不要となる。
【００５６】
更に、アイソレータ４０を用いているため、ＡＳＥ雑音３６ａ（図１７）が往復しないので、発振による光雑音３６ｂが発生しなくなり伝送特性が改善される。
【００５７】
また、前方側及び後方側の測定装置３２ａ，３２ｂから障害測定を行うので、海底ケーブル１３の全区間Ｙ５，Ｙ６での測定が可能となる。
【００５８】
＜第１実施形態の変形例１＞
図３は、第１実施形態の変形例１に係る光増幅器５０Ａの構成を示すブロック図である。
図３に示す光増幅器５０Ａが、上述した光増幅器５０（図２）と異なる点は、アイソレータ４０をＥＤＦ１４の後方側の海底ケーブル１３に介在し、ＥＤＦ１４とアイソレータ４０間の海底ケーブル１３に第２ＷＤＭフィルタ５３ａを介在し、アイソレータ４０と後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂ間に第２ＷＤＭフィルタ５３ｂを介在したことにある。
【００５９】
つまり、前後の第２ＷＤＭフィルタ（合分波手段）５３ａ，５３ｂは、励起光１６がアイソレータ４０を通過しないように、アイソレータ４０の両側に配置されている。
【００６０】
第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂは、主信号光１５が入出力される互いの主ポート間をアイソレータ４０を介して接続する海底ケーブル１３による主経路と、励起光１６が入出力される互いの従ポート間をアイソレータ４０を迂回して直接接続する光ケーブル（他光ケーブル）５４によるバイパス経路との２経路で相互に接続されている。なお、海底ケーブル１３を主経路１３、光ケーブル５４をバイパス経路５４とも称す。
【００６１】
第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂは、異なる波長の信号光を合分波するものであり、本例では１．４８μｍ以下の信号光と１．５μｍ以上の信号光とを次のように合分波する。即ち、第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂは、１．４８μｍ以下の信号光である励起光１６をバイパス経路５４へ、主信号光１５を主経路１３へ送信する。
【００６２】
第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、ＥＤＦ１４、前方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ａ、アイソレータ４０及び後方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ｂを一組とする当該組の前後に配置されている。この第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、前述した通り、１．５μｍ以下の主信号光１５及び励起光１６を分波して主経路１３へ送信し、１．６μｍ以上のＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂを分波してバイパス経路５２へ送信する。
【００６３】
このような構成の光増幅器５０Ａにおける信号光の伝送動作について説明する。
まず、後方側の励起光送信装置３４（図１）から逆方向に送信された励起光１６は、後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂを介して第２ＷＤＭフィルタ５３ｂでアイソレータ４０を迂回してバイパス経路５４へ分波される。この分波後、前方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ａを介してＥＤＦ１４へ入射される。この入射によりＥＤＦ１４は主信号光１５を増幅可能状態となっている。
【００６４】
次に、送信装置１１（図１）から海底ケーブル１３を介して正方向に送信されてきた主信号光１５は、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａで主経路１３側へ分波され、ＥＤＦ１４で増幅される。この増幅された主信号光１５は、前方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ａ、アイソレータ４０、後方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ｂ及び第１ＷＤＭフィルタ５１ｂを介して受信装置１２（図１）へ送信される。
【００６５】
ここで、受信装置１２で主信号光１５が受信できなくなった又は適正に受信できなくなる障害が発生した場合、海底ケーブル１３の障害測定が行われる。但し、主信号光１５は遮断状態であり、励起光１６は未送信状態とされる。
【００６６】
送信側の測定装置３２ａ（図１）からのＯＴＤＲ光３５ａは、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａでバイパス経路５２へ分波され、後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂで海底ケーブル１３の後方側へ送信される。この送信に応じた戻り光３５ａ１が送信側の測定装置３２ａで受信され、上述したように海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【００６７】
一方、受信側の測定装置３２ｂ（図１）からのＯＴＤＲ光３５ｂは、後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂでバイパス経路５２へ分波され、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａで海底ケーブル１３の前方側へ送信される。この送信に応じた戻り光３５ｂ１が受信側の測定装置３２ｂで受信され、上述したように海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【００６８】
このように、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、図１に矢印Ｙ５，Ｙ６で示すように海底ケーブル１３の中間まで届き、励起光１６を用いなくでも、海底ケーブル１３の全域の障害測定を行うことができる。また、第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂによって、逆方向の励起光１６を、正方向のアイソレータ４０を迂回させるので、励起光１６を適正にＥＤＦ１４へ入射することができる。更に、後方側からのＯＴＤＲ光３５ｂがアイソレータ４０を迂回するので、アイソレータ４０で測定距離が制限されるといったことが無くなる。
【００６９】
また、図３に示す変形例１の光増幅器５０Ａでは、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の受信装置１２側（後段側）にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が増幅前にアイソレータ４０で減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio：光信号対雑音比）特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。
【００７０】
＜第１実施形態の変形例２＞
図４は、第１実施形態の変形例２に係る光増幅器５０Ｂの構成を示すブロック図である。
図４に示す光増幅器５０Ｂが、上述した光増幅器５０（図２）と異なる点は、後方側及び前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂに代え、サーキュレータ５５ａ，５５ｂを備え、更に、上述した２つの第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂを備えたことにある。
【００７１】
光増幅器５０Ｂでは、海底ケーブル１３におけるアイソレータ４０及びＥＤＦ１４の組の前方側に一方のサーキュレータ５５ａが介在され、後方側に他方のサーキュレータ５５ｂが介在されている。また、ＥＤＦ１４と後方側のサーキュレータ５５ｂとの間の主経路１３に、一方の第２ＷＤＭフィルタ５３ａが、この主ポートを主経路１３に接続して介在されている。
【００７２】
更に、前後のサーキュレータ５５ａ，５５ｂ間の従ポートは、光ケーブル５２によるバイパス経路（バイパス経路５２）によってアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続されている。このバイパス経路５２には、他方の第２ＷＤＭフィルタ５３ｂが、この主ポートをバイパス経路５２に接続して介在されている。双方の第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂの従ポート間は、光ケーブル５６によるバイパス経路（バイパス経路５６）によって直接接続されている。
【００７３】
サーキュレータ５５ａ，５５ｂは、円形内に時計回り方向（右回り方向）の矢印で示すように、１つのポートから入力された全ての波長の信号光を、右回り方向のみ（一回転方向のみ）に伝送（回転伝送という）し、この右回り方向に次に存在するポートから出力する。このサーキュレータ５５ａ，５５ｂは、３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備え、海底ケーブル１３に接続されたポートを第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２、これら第１及び第２ポートＰ１，Ｐ２間のポートを第３ポートＰ３とする。
【００７４】
ここで、光増幅器５０Ｂを伝送する信号光について説明する。本変形例２では、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの波長が、主信号光１５と同じ波長の１．５μｍとされている。この１．５μｍは、光ファイバでのロスが最も少ない。各波長のロスは、波長が短い順に次の通りとなっている。１．３１μｍ（ロス大）、１．５μｍ（ロス最小）、１．６２５μｍ（ロス中）、１．６５μｍ（ロス中）となっている。
【００７５】
このようにＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの波長を主信号光１５と同じ１．５μｍとするが、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが伝送されるのは、主信号光１５が海底ケーブル１３の障害により伝送されない時なので、主信号光１５と混信することはない。なお、励起光１６は上記同様に１．４８μｍの波長である。
【００７６】
このような構成の光増幅器５０Ｂにおける信号光の伝送動作について説明する。
まず、後方側の励起光送信装置３４（図１）から送信された波長１．４８μｍの励起光１６は、後方側のサーキュレータ５５ｂの第２ポートＰ２から入力され、このサーキュレータ５５ｂで回転伝送され、第３ポートＰ３からバイパス経路５２へ出力される。この出力された励起光１６は、一方の第２ＷＤＭフィルタ５３ｂでバイパス経路５６へ分波され、他方の第２ＷＤＭフィルタ５３ａで更に主経路１３の前方側に分波されてＥＤＦ１４へ入射される。この入射によりＥＤＦ１４は主信号光１５を増幅可能状態となる。
【００７７】
次に、送信装置１１（図１）から海底ケーブル１３を介して伝送されてきた正方向の主信号光１５は、前方側のサーキュレータ５５ａの第１ポートＰ１から入力され、このサーキュレータ５５ａで回転伝送され、第２ポートＰ２から主経路１３へ出力される。この出力された主信号光１５は、アイソレータ４０を経由してＥＤＦ１４に入力されて増幅される。この増幅された主信号光１５は、第２ＷＤＭフィルタ５３ａを介して後方側のサーキュレータ５５ｂの第１ポートＰ１から入力され、サーキュレータ５５ｂで回転伝送され、第２ポートＰ２から海底ケーブル１３へ出力されて受信装置１２（図１）へ送信される。
【００７８】
ここで、受信装置１２で主信号光１５が受信できなくなった又は適正に受信できなくなる障害が発生した場合、海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【００７９】
この障害測定時には、励起光１６が必要となる。何故なら、受信側の測定装置３２ｂ（図１）から逆方向へ送信されるＯＴＤＲ光３５ｂの戻り光３５ｂ１が、アイソレータ４０を介してＥＤＦ１４を通過する際に、ＥＤＦ１４で吸収されると、受信側の測定装置３２ｂで受信できなくなる。このため、励起光１６を発光させてＥＤＦ１４で戻り光３５ｂ１を増幅する必要がある。
【００８０】
この励起光１６の送信状態において、受信側の測定装置３２ｂからのＯＴＤＲ光３５ｂは、後方側のサーキュレータ５５ｂの第２ポートＰ２から入力されて第３ポートＰ３からバイパス経路５２へ出力され、第２ＷＤＭフィルタ５３ｂで前方のサーキュレータ５５ａ側のバイパス経路５２へ分波される。この分波されたＯＴＤＲ光３５ｂは、前方側のサーキュレータ５５ａの第３ポートＰ３から入力されて第１ポートＰ１から出力され、海底ケーブル１３を逆方向へ伝送する。
【００８１】
この逆方向の伝送時に海底ケーブル１３内で反射し、破線Ｒ１で示すように、後方側へ正方向に戻る戻り光３５ｂ１が、前方側のサーキュレータ５５ａを介してアイソレータ４０を経由し、ＥＤＦ１４で増幅される。この増幅された戻り光３５ｂ１は、第２ＷＤＭフィルタ５３ａを介して後方側のサーキュレータ５５ｂを経由して海底ケーブル１３へ伝送され、受信側の測定装置３２ｂで受信される。これにより、測定装置３２ｂで上述したように海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【００８２】
一方、送信側の測定装置３２ａからの正方向のＯＴＤＲ光３５ａは、上述した主信号光１５と同様に前方側のサーキュレータ５５ａを介してアイソレータ４０を経由しＥＤＦ１４で増幅され、後方側のサーキュレータ５５ｂから後方側へ送信される。この際、破線Ｒ２で示すように、前方側へ逆方向に戻る戻り光３５ａ１が、サーキュレータ５５ａ，５５ｂ間のバイパス経路５２でアイソレータ４０を迂回して送信側の測定装置３２ａへ伝送される。このため、逆方向へ向かう戻り光３５ａ１は、正方向へ向かう戻り光３５ｂ１のような増幅は不要となる。
【００８３】
このような光増幅器５０Ｂによれば、励起光１６を使用するのでＡＳＥ雑音３６ｂが発生するが、アイソレータ４０があるのでＥＤＦ１４を往復して発生する光雑音３６ｂ（図１７）が生じることが無くなる。このため伝送特性が劣化せず向上する。更に、後方側からのＯＴＤＲ光３５ｂがアイソレータ４０を迂回するので、アイソレータ４０で測定距離が制限されるといったことが無くなる。
【００８４】
また、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの戻り光３５ａ１，３５ｂ１のパワーを送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂで適正に受信可能なパワーに維持できる。このため、海底ケーブル１３の障害測定を適正に行うことができる。
【００８５】
また、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの波長を主信号光１５と同じ１．５μｍとすることができるので、測定距離を伸ばすことができる。更に、前方側及び後方側の測定装置３２ａ，３２ｂから障害測定を行うので、海底ケーブル１３の全区間Ｙ５，Ｙ６での測定が可能となる。なお、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの波長は、１．５μｍ帯の場合より測定距離が短くなるが、１．６μｍ帯でも良い。
【００８６】
＜第１実施形態の変形例３＞
図５は、第１実施形態の変形例３に係る光増幅器５０Ｃの構成を示すブロック図である。
図５に示す光増幅器５０Ｃが、上述した光増幅器５０Ｂ（図４）と異なる点は、アイソレータ４０を、ＥＤＦ１４よりも後方側の第２ＷＤＭフィルタ５３ａとサーキュレータ５５ｂ間の海底ケーブル１３に介在したことにある。
【００８７】
この構成では、後方側からの励起光１６が、サーキュレータ５５ｂ及び第２ＷＤＭフィルタ５３ｂ，５３ａを介して、バイパス経路５２，５６でアイソレータ４０を迂回してＥＤＦ１４に入力される。なお、第２ＷＤＭフィルタ５３ａ，５３ｂは、請求項記載の第２合分波手段を構成する。
【００８８】
変形例３の光増幅器５０Ｃでは、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の後段側にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が直接ＥＤＦ１４へ入力される。このため、主信号光１５が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。
【００８９】
更に、後方側からのＯＴＤＲ光３５ｂがサーキュレータ５５ｂでアイソレータ４０を迂回するので、アイソレータ４０で測定距離が制限されるといったことが無くなる。
【００９０】
＜第２実施形態の構成＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る前方励起による遠隔励起型の光増幅器を用いた光伝送システムとしての前方励起型の遠隔励起海底伝送システム（システム）の構成を示すブロック図である。
【００９１】
図６に示す第２実施形態のシステム１０Ｃが、第１実施形態のシステム１０Ｂ（図１）と異なる点について説明する。まず、励起光送信装置３４を、送信装置１１と送信側の測定装置３２ａとの間の海底ケーブル１３に合分波カプラ３３を介して接続した点にある。次に、海底ケーブル１３の中間よりも送信装置１１に近い側に光増幅器６０を介在（配置）した点にある。
【００９２】
光増幅器６０は、図７に示すように、光増幅器５０（図２）と同じ構成であるが、送信装置１１側に配備された励起光送信装置３４からの正方向の励起光１６が、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ及びアイソレータ４０を介してＥＤＦ１４に入射される（前方励起型の構成）点が異なる。
【００９３】
アイソレータ４０及びＥＤＦ１４の組の両側の第１ＷＤＭフィルタ（合分波手段）５１ａ，５１ｂは、１．５μｍ以下の信号光としての１．５μｍの主信号光１５又は１．４８μｍの励起光１６を合分波して主経路１３へ送信し、１．６μｍ以上の信号光としてのＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂを合分波してバイパス経路５２へ送信する。従って、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂは、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して海底ケーブル１３へ伝送される。
【００９４】
このような第２実施形態に係る光増幅器６０を用いた図６に示すシステム１０Ｃの海底ケーブル（光ケーブル）の障害個所の測定動作は、第１実施形態で説明したと同様である。
【００９５】
また、システム１０Ｃでは、光増幅器６０が、海底ケーブル１３の中間よりも送信装置１１に近い側に配置されているので、各測定装置３２ａ，３２ｂによる海底ケーブル１３の障害の測定範囲が第１実施形態のシステム１０Ｂ（図１）とはやや異なる場合がある。このため、送信側の測定装置３２ａによる海底ケーブル１３の測定範囲を矢印Ｙ７で示し、受信側の測定装置３２ｂによる測定範囲を矢印Ｙ８で示した。
【００９６】
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態に係る光増幅器６０の効果、及び光増幅器６０を用いたシステム１０Ｃの効果について説明する。
【００９７】
光増幅器６０は、主信号光１５を送受信する送信装置１１及び受信装置１２間の海底ケーブル（光ケーブル）１３に介在されている。この光増幅器６０は、送信装置１１から送信される主信号光１５を正方向（一方向）のみに通過させるアイソレータ４０と、主信号光１５と同方向に伝送される励起光１６に応じて主信号光１５を増幅する前方励起型のＥＤＦ１４とを有する。この光増幅器６０を下記の特徴構成とした。
【００９８】
光増幅器６０は、海底ケーブル１３の障害箇所を検出する送受信側の測定装置３２ａ，３２ｂの双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂと、これらＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂと異なる波長の主信号光１５とを合分波する第１ＷＤＭフィルタ（合分波手段）５１ａ，５１ｂを、海底ケーブル１３のアイソレータ４０及びＥＤＦ１４の組の両側に介在して備える。更に、両側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、合分波される主信号光１５が入出力される互いの主ポート間をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を介して接続する海底ケーブル１３による主経路１３と、合分波されるＯＴＤＲ光３５ａが入出力される互いの従ポート間をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続する光ケーブル５２によるバイパス経路５２とで相互に接続される構成とした。
【００９９】
但し、送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂは、主信号光１５と異なる波長のＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂを海底ケーブル１３に送信し、この送信されたＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが海底ケーブル１３内で反射して戻る戻り光３５ａ１を受信して海底ケーブル１３の障害箇所を検出するようになっている。
【０１００】
この構成によれば、海底ケーブル１３に断線等の障害が発生した場合に、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、両側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂ間のバイパス経路５２を通るので、ＥＤＦ１４を介さずに障害箇所の測定が行える。このため、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、図６に矢印Ｙ７，Ｙ８で示すように海底ケーブル１３の中間まで届き、励起光１６を用いなくでも、海底ケーブル１３の全域の障害測定を行うことができる。
【０１０１】
また、励起光１６を不要とできるので、ＡＳＥ雑音３６（図１７）を生じないようにできる。このため、両側の測定装置３２ａ，３２ｂとして高価なＣ−ＯＴＤＲが不要となり、一般的なＯＴＤＲで済むので、光伝送システムにおける設備の低コスト化が図れる。従って、光増幅器６０をシステム１０Ｃに用いれば、遠距離の海底ケーブル１３の障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。
【０１０２】
＜第２実施形態の変形例１＞
図８は、第２実施形態の変形例１に係る光増幅器６０Ａの構成を示すブロック図である。
図８に示す光増幅器６０Ａが、上述した光増幅器６０（図７）と異なる点は、アイソレータ４０をＥＤＦ１４と後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂ間の海底ケーブル１３に介在したことにある。
【０１０３】
このような構成の光増幅器６０Ａにおいては、送信装置１１側の励起光送信装置３４（図６）から送信された励起光１６が、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａを介してＥＤＦ１４へ入射される。この入射によりＥＤＦ１４は主信号光１５を増幅可能状態となる。
【０１０４】
ここで、海底ケーブル１３に障害が発生した場合、主信号光１５が遮断状態であり、励起光１６は未送信状態とされる。送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂから対向方向に送信されたＯＴＤＲ光３５ａは、第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂ間のバイパス経路５２を通ることにより、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して海底ケーブル１３へ伝送される。
【０１０５】
このため、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが、図６に矢印Ｙ７，Ｙ８で示すように海底ケーブル１３の中間まで届き、励起光１６を用いなくでも、海底ケーブル１３の全域の障害測定を行うことができる。
【０１０６】
また、光増幅器６０Ａでは、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の受信装置１２側にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が直接ＥＤＦ１４へ入力される。このため、主信号光１５が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。
【０１０７】
＜第２実施形態の変形例２＞
図９は、第２実施形態の変形例２に係る光増幅器６０Ｂの構成を示すブロック図である。
図９に示す光増幅器６０Ｂが、上述した光増幅器６０（図７）と異なる点は、後方側及び前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂに代え、サーキュレータ５５ａ，５５ｂを備えたことにある。サーキュレータ５５ａ，５５ｂは第２ポートＰ２，第１ポートＰ１間が、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４をこの順に介在する主経路１３に接続され、第３ポートＰ３間が、バイパス経路５２にアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続されている。
【０１０８】
本変形例２では、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの波長が、前述した通り光ファイバでのロスが最も少ない主信号光１５と同じ波長の１．５μｍとされている。但し、ＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂが伝送されるのは、主信号光１５が海底ケーブル１３の障害により伝送されない時なので、主信号光１５と混信することはない。なお、励起光１６は上記同様に１．４８μｍの波長である。
【０１０９】
このような構成の光増幅器６０Ｂにおいて、前方側の励起光送信装置３４（図６）から送信された波長１．４８μｍの励起光１６は、前方側のサーキュレータ５５ａの第１ポートＰ１から入力され、サーキュレータ５５ｂで回転伝送され、第２ポートＰ２から主経路１３へ出力される。この出力された励起光１６は、アイソレータ４０を経由してＥＤＦ１４に入射される。この入射によりＥＤＦ１４が主信号光１５を増幅可能状態となる。
【０１１０】
次に、送信装置１１からの主信号光１５は、前方側のサーキュレータ５５ａの第１ポートＰ１から入力され、第２ポートＰ２から主経路１３へ出力される。この出力された主信号光１５は、アイソレータ４０を経由してＥＤＦ１４に入力されて増幅される。この増幅された主信号光１５は、後方側のサーキュレータ５５ｂの第１ポートＰ１から入力され、第２ポートＰ２から海底ケーブル１３へ出力されて受信装置１２（図６）へ送信される。
【０１１１】
ここで、海底ケーブル１３に障害が発生した場合、障害測定が行われる。この障害測定時には、主信号光１５が遮断状態であるが、励起光１６が必要となる。この理由は前述したように、受信側の測定装置３２ｂからのＯＴＤＲ光３５ｂの戻り光３５ｂ１が、アイソレータ４０を介してＥＤＦ１４を通過する際に、ＥＤＦ１４で吸収されると、受信側の測定装置３２ｂで受信できなくなるため、励起光１６を発光させてＥＤＦ１４で戻り光３５ｂ１を増幅する必要があるからである。
【０１１２】
送信側の測定装置３２ａからのＯＴＤＲ光３５ａは、上述した主信号光１５と同様に前方側のサーキュレータ５５ａを介してアイソレータ４０を経由しＥＤＦ１４で増幅され、後方側のサーキュレータ５５ｂから後方側へ送信される。この際、破線Ｒ２で示すように、前方側へ戻る戻り光３５ａ１が、サーキュレータ５５ａ，５５ｂ間のバイパス経路５２でアイソレータ４０を迂回して送信側の測定装置３２ａへ伝送される。このため、前方側へ向かう戻り光３５ａ１は、上記の後方側へ向かう戻り光３５ｂ１のような増幅は不要となる。
【０１１３】
このような光増幅器６０Ｂによれば、励起光１６を使用しても、アイソレータ４０があるのでＥＤＦ１４を往復して発生する光雑音３６ｂが生じることが無くなる。このため、両側の測定装置３２ａ，３２ｂとして高価なＣ−ＯＴＤＲが不要となり、一般的なＯＴＤＲで済むので、光伝送システムにおける設備の低コスト化が図れる。
【０１１４】
また、送受信側双方から対向方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ａ，３５ｂの戻り光３５ａ１，３５ｂ１のパワーを送受信側双方の測定装置３２ａ，３２ｂで適正に受信可能なパワーに維持できる。このため、適正な海底ケーブル１３の障害測定を行うことができる。
【０１１５】
＜第２実施形態の変形例３＞
図１０は、第２実施形態の変形例３に係る光増幅器６０Ｃの構成を示すブロック図である。
図１０に示す光増幅器６０Ｃが、上述した光増幅器６０Ｂ（図８）と異なる点は、アイソレータ４０を、ＥＤＦ１４と後方側のサーキュレータ５５ｂとの間の海底ケーブル１３に介在したことにある。
【０１１６】
変形例３の光増幅器６０Ｃでは、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の受信装置１２側にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が直接ＥＤＦ１４へ入力される。このため、主信号光１５が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。
【０１１７】
＜第３実施形態の構成＞
図１１は、本発明の第３実施形態に係る光増幅器を用いた光伝送システムとしての有中継海底伝送システム（システム）の構成を示すブロック図である。
【０１１８】
図１１に示す第３実施形態のシステム１０Ｄは、送信装置１１と受信装置１２とが、光ケーブルによる海底ケーブル１３で接続され、この海底ケーブル１３に増幅中継器としての光増幅器７０が介在され、受信装置１２の近傍のみに分波カプラ３１ｂを介して測定装置３２ｂが接続されている。
【０１１９】
送信装置１１及び受信装置１２は、上記第１実施形態と同様の構成要素を備えるが、送信装置１１には、電源を供給する電源装置７１が備えられている。
【０１２０】
海底ケーブル１３は、光ファイバと電線（導電線）を内部に備えて構成されており、電源装置７１からの電圧（電圧信号）Ｖ１が電線に伝送されるようになっている。光ファイバには、送信装置１１の光アンプ２３からの主信号光１５が伝送される。
【０１２１】
光増幅器７０は、アイソレータ４０と、レーザ装置７２が組み合されたＥＤＦ１４とを備える。レーザ装置７２は、海底ケーブル１３の電線に接続されており、電線を伝送されてきた電圧Ｖ１が供給された際に、励起レーザ光（励起光）Ｌ１をＥＤＦ１４へ出射する。ＥＤＦ１４は、その出射された励起レーザ光Ｌ１により、光ファイバコア内のエルビウムイオンを励起し、主信号光１５を増幅する。
【０１２２】
光増幅器７０は、図１２に示すように、アイソレータ４０、レーザ装置７２及びＥＤＦ１４の組の両側の海底ケーブル１３に、上述した第１ＷＤＭフィルタ（合分波手段）５１ａ，５１ｂが介在されて構成されている。両側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、１．５μｍ以下の信号光としての１．５μｍの主信号光１５を合分波して主経路１３へ送信し、１．６μｍ以上の信号光としての逆方向からのＯＴＤＲ光３５ｂを合分波してバイパス経路５２へ送信する。従って、ＯＴＤＲ光３５ｂは、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して海底ケーブル１３へ伝送される。
【０１２３】
このような光増幅器７０を用いたシステム１０Ｄの海底ケーブル１３に障害が発生して主信号光１５が遮断状態となった場合、受信側の測定装置３２ｂから逆方向にＯＴＤＲ光３５ｂを送信する。なお、海底ケーブル１３に障害が発生した際に、電圧Ｖ１も遮断されるとするが、電線が正常であれば電圧Ｖ１が伝送される場合がある。
【０１２４】
逆方向に送信されたＯＴＤＲ光３５ｂは、光増幅器７０の後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂでバイパス経路５２へ分波され、ＥＤＦ１４を迂回して前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａを介して海底ケーブル１３を逆方向へ伝送される。
【０１２５】
この逆方向の伝送時に海底ケーブル１３内で反射し、破線Ｒ１で示すように、正方向に伝送される戻り光３５ｂ１は、前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａを介してバイパス経路５２へ迂回し、更に、後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂから海底ケーブル１３へ伝送され、受信側の測定装置３２ｂで受信される。これにより、測定装置３２ｂで海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【０１２６】
この構成では、図１１に示すように測定装置３２ｂを受信装置１２側に接続したが、送信装置１１の近傍に接続しても、上記同様に障害測定を行うことができる。
【０１２７】
また、送信装置１１に電源装置７１が備えられているが、受信装置１２にも電源装置７１を備え、送信装置１１側と受信装置１２側との双方から海底ケーブル１３の電線に電圧Ｖ１を伝送するか、何れか一方の方向から電圧Ｖ１を伝送してレーザ装置７２に供給してもよい。
【０１２８】
＜第３実施形態の効果＞
第３実施形態に係る光増幅器７０の効果、及び光増幅器７０を用いたシステム１０Ｄの効果について説明する。
【０１２９】
光増幅器７０は、主信号光１５を送受信する送信装置及び受信装置間を接続する光ケーブルとしての海底ケーブル１３に介在され、送信装置１１から送信される主信号光１５を正方向の一方向のみに通過させるアイソレータ４０と、電圧Ｖ１の供給により励起レーザ光Ｌ１を出射するレーザ装置７２が組み付けられ、主信号光１５を励起レーザ光Ｌ１に応じて増幅するＥＤＦ１４とを有する。
【０１３０】
（１）光増幅器７０は、送信装置１１側と受信装置１２側の何れか一方から海底ケーブル１３へ送信される海底ケーブル障害測定用で且つ主信号光１５と異なる波長の測定光としてのＯＴＤＲ光３５ｂと、主信号光１５とを合分波する第１ＷＤＭフィルタ（合分波手段）５１ａ，５１ｂを、海底ケーブル１３のアイソレータ４０及びレーザ装置７２が組み付けられたＥＤＦ１４の組の両側に介在して備える。
【０１３１】
更に、両側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂは、合分波される主信号光１５が入出力される互いの主ポート間をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を介して接続する海底ケーブル１３による主経路１３と、合分波されるＯＴＤＲ光３５ａが入出力される互いの従ポート間をアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続する光ケーブル５２によるバイパス経路５２とで相互に接続されている構成とした。
【０１３２】
但し、送受信側の両方或いは何れか一方の測定装置３２ｂは、主信号光１５と異なる波長のＯＴＤＲ光３５ｂを海底ケーブル１３に送信し、この送信されたＯＴＤＲ光３５ｂが海底ケーブル１３内で反射して戻る戻り光３５ｂ１を受信して海底ケーブル１３の障害箇所を検出するようになっている。
【０１３３】
この構成によれば、海底ケーブル１３に断線等の障害が発生した場合に、ＯＴＤＲ光３ｂが、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回するバイパス経路５２を通るので、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を介さずに障害箇所の測定が行える。このため、逆方向に送信されるＯＴＤＲ光３５ｂが、図１１に矢印Ｙ９で示すように海底ケーブル１３の全域に届き、励起光１６を用いなくでも、海底ケーブル１３の全域の障害測定を行うことができる。
【０１３４】
また、光増幅器７０をシステム１０Ｄに用いれば、遠距離の海底ケーブル１３の障害個所を低コストの設備で容易に測定して検出できる。
【０１３５】
＜第３実施形態の変形例１＞
図１３は、第３実施形態の変形例１に係る光増幅器７０Ａの構成を示すブロック図である。
図１３に示す光増幅器７０Ａが、上述した光増幅器７０（図１２）と異なる点は、アイソレータ４０をＥＤＦ１４と後方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ｂ間の海底ケーブル１３に介在したことにある。
【０１３６】
このような構成の光増幅器７０Ａにおいては、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の受信装置１２側にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が直接ＥＤＦ１４へ入力される。このため、主信号光１５が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させて、伝送特性を向上させることができる。
【０１３７】
＜第３実施形態の変形例２＞
図１４は、第３実施形態の変形例２に係る光増幅器７０Ｂの構成を示すブロック図である。
図１４に示す光増幅器７０Ｂが、上述した光増幅器７０（図１２）と異なる点は、後方側及び前方側の第１ＷＤＭフィルタ５１ａ，５１ｂに代え、サーキュレータ５５ａ，５５ｂを備えたことにある。サーキュレータ５５ａ，５５ｂは第２ポートＰ２，第１ポートＰ１間が、アイソレータ４０及びレーザ装置７２が組み付けられたＥＤＦ１４をこの順に介在する主経路１３に接続され、第３ポートＰ３間が、バイパス経路５２にアイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して直接接続されている。
【０１３８】
本変形例２では、ＯＴＤＲ光３５ｂの波長が、前述した通り光ファイバでのロスが最も少ない主信号光１５と同じ波長の１．５μｍとされている。
【０１３９】
送信装置１１からの主信号光１５は、前方側のサーキュレータ５５ａの第１ポートＰ１から入力され、第２ポートＰ２から主経路１３へ出力される。この出力された主信号光１５は、アイソレータ４０を経由してＥＤＦ１４に入力されて増幅される。この増幅された主信号光１５は、後方側のサーキュレータ５５ｂの第１ポートＰ１から入力され、第２ポートＰ２から海底ケーブル１３へ出力されて受信装置１２（図６）へ送信される。
【０１４０】
海底ケーブル１３に障害が発生した場合、受信側の測定装置３２ｂから逆方向にＯＴＤＲ光３５ｂを送信する。この逆方向に送信されたＯＴＤＲ光３５ｂは、光増幅器７０の後方側のサーキュレータ５５ｂの第２ポートＰ２から入力され、第３ポートＰからバイパス経路５２へ分波される。この分波されたＯＴＤＲ光３５ｂは、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回して前方側のサーキュレータ５５ａのポートＰ３，Ｐ１を介して海底ケーブル１３を逆方向へ伝送される。
【０１４１】
この逆方向の伝送時に海底ケーブル１３内で反射し、破線Ｒ１で示すように、正方向に伝送される戻り光３５ｂ１が光増幅器７０Ｂに入力される。この入力された戻り光３５ｂ１は、前方側のサーキュレータ５５ａを介して主経路１３のアイソレータ４０を経由し、後方側のアイソレータ４０ｂから海底ケーブル１３へ伝送され、測定装置３２ｂで受信される。これにより、測定装置３２ｂで海底ケーブル１３の障害測定が行われる。
【０１４２】
このような光増幅器７０Ｂによれば、海底ケーブル１３に断線等の障害が発生した場合に、ＯＴＤＲ光３５ｂが、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を迂回するバイパス経路５２を通るので、アイソレータ４０及びＥＤＦ１４を介さずに海底ケーブル１３へ逆方向へ伝送される。このため、ＯＴＤＲ光３５ｂの減衰が抑制され、図１１に矢印Ｙ９で示すように海底ケーブル１３の全域に届き、全域の障害測定を行うことができる。
【０１４３】
＜第３実施形態の変形例３＞
図１５は、第３実施形態の変形例３に係る光増幅器７０Ｃの構成を示すブロック図である。
図１５に示す光増幅器７０Ｃが、上述した光増幅器７０Ｂ（図１４）と異なる点は、アイソレータ４０を、ＥＤＦ１４と後方側のサーキュレータ５５ｂとの間の海底ケーブル１３に介在したことにある。
【０１４４】
変形例３の光増幅器７０Ｃでは、アイソレータ４０がＥＤＦ１４の受信装置１２側にあるので、送信装置１１からの主信号光１５が直接ＥＤＦ１４へ入力される。このため、主信号光１５が増幅前に減衰されることが無くなるので、ＯＳＮＲ特性を向上させ、伝送特性を向上させることができる。
【０１４５】
その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０Ｂ，１０Ｃ  遠隔励起海底伝送システム（光伝送システム）
１０Ｄ  有中継海底伝送システム（光伝送システム）
１１  送信側光伝送装置（送信装置）
１２  受信側光伝送装置（受信装置）
１３  海底ケーブル（主経路）
１４  ＥＤＦ
１５  主信号光
１６  励起光
２１ａ〜２１ｎ，２７ａ〜２７ｎ  トランスポンダ
２２，２６  合分波器
２３，２５  光アンプ
３１ａ，３１ｂ  分波カプラ
３２ａ，３２ｂ  ＯＴＤＲ測定装置（測定装置）
３３  合分波カプラ
３４  励起光送信装置
３５ａ，３５ｂ  ＯＴＤＲ光
３５ａ１，３５ｂ１  戻り光
４０  アイソレータ
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ  光増幅器
５１ａ，５１ｂ  第１ＷＤＭフィルタ（合分波手段）
５２，５４  他光ケーブル（バイパス経路）
５３ａ，５３ｂ  第２ＷＤＭフィルタ
５５ａ，５５ｂ  サーキュレータ
７１  電源装置
７２  レーザ装置
Ｖ１  電圧
Ｌ１  励起レーザ光
【図１】
2019220775.tif 000003
【図２】
2019220775.tif 000004
【図３】
2019220775.tif 000005
【図４】
2019220775.tif 000006
【図５】
2019220775.tif 000007
【図６】
2019220775.tif 000008
【図７】
2019220775.tif 000009
【図８】
2019220775.tif 000010
【図９】
2019220775.tif 000011
【図１０】
2019220775.tif 000012
【図１１】
2019220775.tif 000013
【図１２】
2019220775.tif 000014
【図１３】
2019220775.tif 000015
【図１４】
2019220775.tif 000016
【図１５】
2019220775.tif 000017
【図１６】
2019220775.tif 000018
【図１７】
2019220775.tif 000019
【図１８】
2019220775.tif 000020