(57)【要約】【課題】中継器内部で発生する光主信号の増幅周波数成分を送信側で抑制させることにより、光主信号のＳ／Ｎ比を改善する。【解決手段】波長多重伝送システムは、光主信号を電気信号へ変換する光受信部（光カプラ２，光電変換器３）と、監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分と監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分とを上記電気信号から抽出する電気フィルタ部（電気フィルタ４，５）と、上記信号成分の位相を逆位相に調整して調整信号を生成する調整部（移相回路６ａ，６ｂ、レベル調整器７ａ，７ｂ、加算器８）と、監視制御用信号と調整信号とを加算して変調信号を生成し、生成した変調信号を光変換して変調光を生成し、変調光と光主信号とを合波し、重畳変調した変調光主信号を出力する変調部（加算器９、励起用半導体レーザダイオード１０、波長多重カプラ１１、ラマンアンプ１２）とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数波長の光信号から構成された光主信号へ、監視制御用信号を重畳変調して伝送する波長多重伝送システムにおいて、
上記光主信号を入力し、入力した光主信号を分岐し、分岐した分岐光を電気信号へ変換する光受信部と、
上記監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分と、上記監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分とを、上記光受信部が変換した電気信号から抽出する電気フィルタ部と、
上記電気フィルタ部が抽出した信号成分の位相を逆位相に調整して調整信号を生成する調整部と、
上記監視制御用信号と、上記調整部が調整した調整信号とを入力し、上記監視制御用信号と上記調整信号とを加算して変調信号を生成し、生成した変調信号を光変換して変調光を生成し、上記変調光と上記光主信号とを合波し、重畳変調した変調光主信号を出力する変調部とを備えることを特徴とする波長多重伝送システム。
【請求項２】
上記光受信部は、入力した光主信号へ、上記変調部が出力する変調光主信号を重畳変調した信号を上記光主信号として入力することを特徴とする請求項１記載の波長多重伝送システム。
【請求項３】
上記電気フィルタ部は、
上記電気信号から監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分を第１の補償信号として抽出する第１の電気フィルタと、
上記電気信号から監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分を第２の補償信号として抽出する第２の電気フィルタと
を備え、
上記調整部は、
上記第１の電気フィルタが抽出した第１の補償信号の位相を調節する第１の移相回路と、
上記第１の位相回路が調節した第１の補償信号を入力し、上記第１の補償信号の振幅レベルを調節する第１のレベル調整器と、
上記第２の電気フィルタが抽出した第２の補償信号の位相を調節する第２の移相回路と、
上記第２の位相回路が調節した第２の補償信号を入力し、上記第２の補償信号の振幅レベルを調節する第２のレベル調整器と、
上記第１のレベル調整器が調整した第１の補償信号と、上記第２のレベル調整器が調整した第２の補償信号とを入力し、加算して調整信号を生成する第１の加算器と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の波長多重伝送システム。
【請求項４】
上記変調部は、
上記監視制御用信号と上記調整部が調整した調整信号とを入力し、上記監視制御用信号と上記調整信号とを加算して変調信号を生成する第２の加算器と、
上記第２の加算器が生成した変調信号を入力し、入力した変調信号を光変換して変調光を生成する変調光生成部と、
上記光受信部が入力した光主信号と、上記変調光生成部が生成した変調光とを入力し、上記光主信号と上記変調光とを合波する合波部と、
上記合波部が合波した上記変調光と上記光主信号とを重畳変調した変調光主信号を出力する光変調部と
を備えることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の波長多重伝送システム。
【請求項５】
上記監視制御用信号は、低速信号であり、
上記変調部は、さらに、
上記低速信号を上記監視制御用信号として出力する信号源と、
低速の変調波を形成する発信部と、
上記低速信号と上記変調波とを変換した監視制御用変調信号を監視制御用信号として上記第２の加算器へ出力するミキサ部とを備えることを特徴とする請求項４記載の波長多重伝送システム。
【請求項６】
複数波長の光信号から構成された光主信号へ、監視制御用信号を重畳変調して伝送する波長多重伝送方法において、
上記光主信号を入力し、
入力した光主信号を分岐し、
分岐した分岐光を電気信号へ変換し、
上記監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分と、上記監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分とを、変換した電気信号から抽出し、
抽出した信号成分の位相を逆位相に調整して調整信号を生成し、
上記監視制御用信号と、上記調整した調整信号とを加算して変調信号を生成し、
生成した変調信号を光変換して変調光を生成し、
上記変調光と上記入力した光主信号とを合波し、重畳変調した変調光主信号を出力することを特徴とする波長多重伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主信号の光強度を微小に低速で変調することにより主信号のデータ信号に影響を及ぼすことなく変調信号を送信し、主に複数の光波長を用いた波長多重伝送システム監視制御用変調方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の監視制御用通信に適用された光変調方式の一例として、次のような構成がある。信号源で生成された低速の監視制御信号は、発信器から出力される中間周波数をミキサで重畳され、光源に変調信号として入力される。光源の出力は、基本的に一定レベルの直流光であるが、この低速の変調信号によって主信号伝送に大きな劣化がない程度のわずかな強度変調を受ける。変調器は、外部から入力されたデータ変調用の信号で光源からの光を高速に変調し、出力光を送信する。
【０００３】
【非特許文献１】
“Ａ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  Ｏｖｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｍａｋｏｔｏ  Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｔａｋａｍａｓａ  Ｉｍａｉ，ａｎｄ  Ｍａｓａｈａｒｕ  Ａｏｙａｍａ，ＩＥＥＥ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＶＯＬ．１４，Ｎｏ．５，ＭＡＹ  １９９６，ｐｐ．６７１−６７７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
監視制御用通信方式は、主信号をほとんど劣化させないために、非常に微小な重畳変調を行うため、監視制御用の低速信号の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を確保することが課題となる。監視制御用の低速信号成分の周波数帯域には主信号のデータ変調スペクトル成分が分布しており、この主信号スペクトルが監視信号にとってはノイズとなるため、監視制御通信のＳ／Ｎ比が低下してしまう要因となっている。
また、後段に接続される中継器内部にある電気フィルタと増幅器の特性により他の周波数成分の光主信号が増幅されるため、監視制御用信号が微小に抑圧され、監視制御用信号のＳ／Ｎ比は劣化し、監視制御用通信が不可能になるという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するためになされたもので、光主信号の位相を１８０度反転した補償信号で変調し、光主信号を監視制御信号の周波数成分のみ抑圧することにより、監視制御信号の送信Ｓ／Ｎ比を改善し、監視用通信のノイズ耐力を向上することを目的としている。
また、中継器内部で発生する光主信号の増幅周波数成分を送信側で抑圧させることにより監視制御用信号のＳ／Ｎ比を改善し、監視制御用信号における通信品質を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
複数波長の光信号から構成された光主信号へ、監視制御用信号を重畳変調して伝送する波長多重伝送システムにおいて、
上記光主信号を入力し、入力した光主信号を分岐し、分岐した分岐光を電気信号へ変換する光受信部と、
上記監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分と、上記監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分とを、上記光受信部が変換した電気信号から抽出する電気フィルタ部と、
上記電気フィルタ部が抽出した信号成分の位相を逆位相に調整して調整信号を生成する調整部と、
上記監視制御用信号と、上記調整部が調整した調整信号とを入力し、上記監視制御用信号と上記調整信号とを加算して変調信号を生成し、生成した変調信号を光変換して変調光を生成し、上記変調光と上記光主信号とを合波し、重畳変調した変調光主信号を出力する変調部とを備えることを特徴とする波長多重伝送システム。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、監視制御用信号の周波数帯域成分だけではなく、監視制御用通信を不可能とさせる他の周波数帯域成分も光主信号を抑圧させるようにする。
【０００８】
実施の形態１．
次に本発明について図面を参照して説明する。図１は本発明による波長多重伝送システム監視制御用変調方式の一実施の形態を示すブロック図である。
以下の説明において、「監視制御用通信を不可能の要因となる周波数帯域の成分」、あるいは、「光主信号で抑圧させる周波数帯域の成分」は、「監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分」を意味する。
また、「監視制御用通信が不可能の要因となる周波数帯域の成分」は、監視制御通信を運用中に通信を阻害する周波数帯を検出した場合、検出した周波数帯の成分が該当する。
【０００９】
図１において、光主信号源１は波長１からＮまでの光源を別々の変調信号で変調した後に波長多重し、光主信号として出力する。光カプラ２は光主信号を分岐する。光電変換器３は分岐光を電気信号に変換する。電気フィルタ４は監視用制御信号と同じ周波数帯域の成分を抽出する。電気フィルタ５は監視制御用通信を不可能とさせる周波数帯域の成分（光主信号で抑圧させる周波数帯域の成分）を抽出する。移相回路６ａは電気フィルタ４からの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と逆位相にするように調整する。移相回路６ｂは電気フィルタ５からの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と逆位相にするように調整する。レベル調整器７ａは移相回路６ａからの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と同じ振幅レベルにするように調整する。レベル調整器７ｂは移相回路６ｂからの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と同じ振幅レベルにするように調整する。
【００１０】
加算器８はレベル調整器７ａとレベル調整器７ｂからの出力信号を加算する。加算器９は加算器８からの出力信号（調整信号）と監視制御用信号を加算する。励起用半導体レーザダイオード１０は加算器９からの出力信号を光信号（出力変調光、変調光）に変換する。波長多重カプラ１１は励起用半導体レーザダイオード１０からの出力変調光（変調光）と光主信号を光合波する。ラマンアンプ１２は励起用半導体レーザダイオード１０からの出力光を光主信号へ重畳変調する。ミキサ１５は監視制御用信号の信号源１３からの出力信号と発信器１４からの出力信号とを掛け合わせる。
【００１１】
次にこの図１に示す実施の形態の動作について説明する。光主信号源１から出力された光主信号は一部分が光カプラ２で分岐され、分岐された分岐光は光電変換器３で電気信号に変換される。電気フィルタ４は電気変換された信号から監視制御用信号と同じ周波数帯域の成分を抽出し、電気フィルタ５は電気変換された信号から監視制御用通信不可能の要因となる周波数帯域の成分を抽出する。移相回路６ａとレベル調整器７ａは電気フィルタ４で抽出した信号成分の位相が後段のラマンアンプ１２においてちょうど逆位相となって、主信号に含まれる成分を打ち消すことが出来るように、位相とレベルを調整された第１の補償信号を出力する。移相回路６ｂとレベル調整器７ｂは電気フィルタ５で抽出した信号成分の位相が後段のラマンアンプ１２においてちょうど逆位相となって、主信号に含まれる成分を打ち消すことが出来るように、位相とレベルを調整された第２の補償信号を出力する。
【００１２】
加算器８は第１の補償信号と第２の補償信号を加算し、調整信号（第３の補償信号）を形成する。監視制御用信号は監視制御用信号の信号源１３から出力され、発信器１４から出力される低速の変調波を中間周波数として、ミキサ１５で変調信号に変換される。この変調信号は加算器９で調整信号（第３の補償信号）と加算され、波長多重カプラ１１で光主信号と光合波し、ラマンアンプ１２で光主信号に対して重畳変調が行われる。このようにして、重畳変調された信号（変調光主信号）が出力される。
【００１３】
実施の形態２．
実施の形態２では、重畳変調された変調光主信号を入力することによって、フィードバックの機能を実現する実施の形態を説明する。
図２は本発明による波長多重伝送システム監視制御用変調方式の一実施の形態を示すブロック図である。図２において、光主信号源１は波長１からＮまでの光源を別々の変調信号で変調した後に波長多重して出力する。光カプラ２は光主信号を分岐する。光電変換器３は分岐光を電気信号に変換する。電気フィルタ４は監視用制御信号と同じ周波数帯域の成分を抽出する。電気フィルタ５は監視制御用通信を不可能とさせる周波数帯域の成分を抽出する。移相回路６ａは電気フィルタ４からの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と逆位相にするように調整する。移相回路６ｂは電気フィルタ５からの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と逆位相にするように調整する。レベル調整器７ａは移相回路６ａからの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と同じレベルにするように調整する。レベル調整器７ｂは移相回路６ｂからの出力信号を光主信号に含まれる同じ周波数成分の信号と同じレベルにするように調整する。
【００１４】
加算器８はレベル調整器７ａとレベル調整器７ｂからの出力信号を加算する。加算器９は加算器８からの出力信号（調整信号）と監視制御用信号を加算する。励起用半導体レーザダイオード１０は加算器９からの出力信号を光信号（変調光）に変換する。波長多重カプラ１１は励起用半導体レーザダイオード１０からの変調光と光主信号を光合波する。ラマンアンプ１２は励起用半導体レーザダイオード１０からの出力信号を光主信号へ重畳変調する。ミキサ１５は監視制御用信号の信号源１３からの出力信号と発信器１４からの出力信号とを掛け合わせる。
【００１５】
次にこの図２に示す実施の形態の動作について説明する。光カプラ２、光電変換器３、電気フィルタ４、電気フィルタ５、移相回路６ａ、移相回路６ｂ、レベル調整器７ａ、レベル調整器７ｂ、加算器８、加算器９、励起用半導体レーザダイオード１０、波長多重カプラ１１はフィードバックループを形成している。
光主信号源１から出力された光主信号は波長多重カプラ１１を介してラマンアンプ１２に入力される。監視制御用信号は監視制御用信号の信号源１３から出力され、発信器１４から出力される低速の変調波を中間周波数として、ミキサ１５で変調信号に変換される。
この変調信号は励起用半導体レーザダイオード１０で光信号に変換される。この変調信号光は波長多重カプラ１１で光主信号源１から出力された光主信号と光合波され、ラマンアンプ１２で光主信号に対して重畳変調が行われる。このラマンアンプ１２にて増幅された光主信号の一部が光カプラ２で分岐され、分岐された分岐光は光電変換器３で電気信号に変換される。
【００１６】
電気フィルタ４は電気変換された信号から監視制御用信号と同じ周波数帯域の成分を抽出し、電気フィルタ５は電気変換された信号から監視制御用通信不可能の要因となる周波数帯域の成分を抽出する。移相回路６ａとレベル調整器７ａは電気フィルタで抽出した信号成分の位相がラマンアンプ１２においてちょうど逆位相となって、主信号に含まれる成分を打ち消すことが出来るように、位相とレベルを調整された第１の補償信号を出力する。移相回路６ｂとレベル調整器７ｂは電気フィルタ５で抽出した信号成分の位相が後段のラマンアンプ１２においてちょうど逆位相となって、主信号に含まれる成分を打ち消すことが出来るように、位相とレベルを調整された第２の補償信号を出力する。
【００１７】
加算器８は第１の補償信号と第２の補償信号を加算し、調整信号（第３の補償信号）を形成する。監視制御用信号は、上記と同様に監視制御用信号の信号源１３から出力され、発信器１４から出力される低速の変調波を中間周波数として、ミキサ１５で変調信号に変換される。加算器９においてフィードバックされた調整信号（第３の補償信号）はミキサ１５で変調信号に変換された信号と加算され、励起用半導体レーザダイオード１０で光信号に変換される。この変調信号光（変調光）は波長多重カプラ１１で光主信号と光合波され、ラマンアンプ１２で光主信号に対して重畳変調が行われる。
【００１８】
このように、ラマンアンプ１２からの出力光をフィードバックさせる機能を有することで、監視制御用信号の変調度レベルを制御できるという効果を有する。
【００１９】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、具体的な構成要素を用いて説明したが、これらに限られることはない。
波長多重伝送システムは、下記の機能を実現する構成要素を含む構成であれば、他の構成要素、構成要素の組合せを用いて実現してもよい。
波長多重伝送システムは、少なくとも下記の（１）〜（４）の構成要素を含む。
（１）上記光主信号を入力し、入力した光主信号を分岐し、分岐した分岐光を電気信号へ変換する光受信部。
（２）上記監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分と、上記監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分とを、上記光受信部が変換した電気信号から抽出する電気フィルタ部。
（３）上記電気フィルタ部が抽出した信号成分（監視制御用信号と同じ周が数帯域の信号成分と監視信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分）の位相を逆位相に調整して調整信号を生成する調整部。
（４）上記監視制御用信号と、上記調整部が調整した調整信号とを入力し、上記監視制御用信号と上記調整信号とを加算して変調信号を生成し、生成した変調信号を光変換して変調光を生成し、上記変調光と上記光主信号とを合波し、重畳変調した変調光主信号を出力する変調部（変調増幅部）。
【００２０】
さらに、具体的に各構成要素を説明する。また、図１及び図２と対応する構成要素を文末の（）内へ示した。
上記（２）の電気フィルタ部は、以下の構成要素を含む。
（２−１）光受信部が変換した電気信号から監視制御用信号と同じ周波数帯域の信号成分を第１の補償信号として抽出する第１の電気フィルタ（電気フィルタ４）。
（２−２）上記電気信号から監視制御用信号の通信を阻害する周波数帯域の信号成分を第２の補償信号として抽出する第２の電気フィルタ（電気フィルタ５）。
【００２１】
上記（３）の調整部は、以下の構成要素を含む。
（３−１）上記第１の電気フィルタが抽出した第１の補償信号の位相を調節する第１の移相回路（移相回路６ａ）。
（３−２）上記第１の位相回路が調節した第１の補償信号を入力し、上記第１の補償信号の振幅レベルを調節する第１のレベル調整器（レベル調整器７ａ）。
（３−４）上記第２の電気フィルタが抽出した第２の補償信号の位相を調節する第２の移相回路（移相回路６ｂ）。
（３−５）上記第２の位相回路が調節した第２の補償信号を入力し、上記第２の補償信号の振幅レベルを調節する第２のレベル調整器（レベル調整器７ｂ）。
（３−６）上記第１のレベル調整器が調整した第１の補償信号と、上記第２のレベル調整器が調整した第２の補償信号とを入力し、加算して調整信号（第３の補償信号）を生成する第１の加算器（加算器８）。
【００２２】
上記（４）の変調部は、以下の構成要素を含む。
（４−１）上記監視制御用信号と上記調整部が調整した調整信号とを入力し、上記監視制御用信号（後述する監視制御用調整信号）と上記調整信号とを加算して変調信号を生成する第２の加算器（加算器９）。
（４−２）上記第２の加算器が生成した変調信号を入力し、入力した変調信号を光変換して変調光を生成する変調光生成部（励起用半導体レーザダイオード１０）。
（４−３）上記光受信部が入力した光主信号と、上記変調光生成部が生成した変調光とを入力し、上記光主信号と上記変調光とを合波する合波部（波長多重カプラ１１）。
（４−４）上記合波部が合波した上記変調光と上記光主信号とを重畳変調した変調光主信号を出力する光変調部（ラマンアンプ１２）。
（４−５）低速信号を上記監視制御用信号として出力する信号源（信号源１３）。
（４−６）低速の変調波を形成する発信部（発信器１４）。
上記低速信号と上記変調波とを変換した監視制御用変調信号を監視制御用信号として上記第２の加算器へ出力するミキサ部（ミキサ１５）。
【００２３】
また、光受信部は、実施の形態１及び実施の形態２では、光カプラ２と光電変換器３とが含まれる。
【００２４】
また、上記波長多重伝送システムが有する機能を実現する波長多重伝送方法は、上記（１）〜（４）及び具体的な構成要素において説明した動作を実施する。
【００２５】
実施の形態４．
実施の形態１及び実施の形態２では、光変調部（実施の形態３で説明）の一例としてラマンランプを用いた。
ラマンアンプを有することで、増幅帯域幅が広いため波長多重化が容易で、エルビウム添加ファイバと比較して高速の光変調ができるという効果を有する。
しかしながら、光変調部はラマンランプに限られるわけではない。その他の構成要素で実現することも可能である。特に、高速変調の要求度によって異なる構成要素を用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、監視制御用信号の周波数帯域成分だけではなく、監視制御用通信を不可能とさせる他の周波数帯域成分も光主信号を抑圧させるようにしたので、監視制御用信号のＳ／Ｎ（Ｓｉｎｇｌｅ／Ｎｏｉｓｅ、ここでは、監視制御用信号／光主信号）比を高く維持できる機能を有すると同時に、他の周波数成分からの抑圧を低減させることにより監視制御用通信の品質を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による請求項１に係わる波長多重伝送システム監視制御用変調方式の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による請求項２に係わる波長多重伝送システム監視制御用変調方式の一実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  光主信号源、２  光カプラ、３  光電変換器、４  電気フィルタ、５  電気フィルタ、６ａ，６ｂ  移相回路、７ａ，７ｂ  レベル調整器、８  加算器、９  加算器、１０  励起用半導体レーザダイオード、１１  波長多重カプラ、１２  ラマンアンプ、１３  監視制御用信号の信号源、１４  発信器、１５  ミキサ。
【図１】
2004221786.tif 000003
【図２】
2004221786.tif 000004