(57)【要約】【課題】安価に一芯双方向の長距離化を図ることが可能な一芯双方向光伝送システムを提供する。【解決手段】第二の光送信器７から出力した光信号は光サーキュレータ６、一芯双方向伝送路５、光サーキュレータ４及びＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２を通って光増幅部１１に入射する。第一の光送信器２から出力した光信号は分散補償器１４及びＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２を通って光増幅部１１に入射する。第一の光送信器２の直後に分散補償器１４を挿入することによって、第一の光送信器２からの光信号が光増幅器１１へ入力するパワーレベルと第二の光送信器７からの光信号が光増幅器１１へ入力するパワーレベルとの差が小さくなるようにし、光増幅器１１を伝送路の一端に設置しても双方向の信号とも利得が十分得られ、双方向一括増幅を実現する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波長の光信号を多重化し、一芯双方向伝送路を介して第一の光送受信端と第二の光送受信端との間で双方向伝送を行う一芯双方向光伝送システムであって、双方向の波長多重光信号を一括増幅する一台の光増幅器を有することを特徴とする一芯双方向光伝送システム。
【請求項２】
前記光増幅器を前記第一の光送受信端及び前記第二の光送受信端のうちの一方に配備することを特徴とする請求項１記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項３】
前記第一の光送受信端及び前記第二の光送受信端において、前記一芯双方向伝送路を介して伝送する前記波長多重光を方向毎に分離する方向分離器を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項４】
前記方向分離器は、少なくとも光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのうちのいずれかであることを特徴とする請求項３記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項５】
前記光増幅器は、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子及び第一の光分散補償器と、その出力側に置かれた光分波素子及び第二の光分散補償器とからなり、
前記第一の光分散補償器は、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光送信器と前記光合波素子とに接続され、
前記第二の光分散補償器は、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光受信器と前記光分波素子とに接続され、
前記光送信器から出力されて前記第一の分散補償器を通った光信号と前記一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号とを合波して一括増幅した後、前記第二の分散補償器を介して前記光受信器へ出力する信号と前記一芯双方向伝送路に出力する信号とに分波することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項６】
前記光合波素子及び前記光分波素子は、少なくともＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項５記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項７】
前記光増幅器は、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子と、出力側に置かれた光分波素子と、前記光分散補償器及びその両端に置かれた光方向分離素子とからなり、
前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光送信器から出力された光信号と前記一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号とを合波して一括分散補償及び一括増幅した後に分波し、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光受信器と前記一芯双方向伝送路とに出力することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項８】
前記光合波素子及び前記光分波素子は、少なくともＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項７記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項９】
前記光方向分離素子は、少なくとも光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項７または請求項８記載の一芯双方向光伝送システム。
【請求項１０】
前記光増幅器が伝送路の中央に配備されることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか記載の一芯双方向伝送システム。
【請求項１１】
複数の異なる波長の光信号を多重化し、一芯双方向伝送路を介して第一の光送受信端と第二の光送受信端との間で双方向伝送を行う一芯双方向光伝送システムに用いられる一芯双方向光増幅器であって、双方向の波長多重光信号を一括増幅する一台の光増幅器を有することを特徴とする一芯双方向光増幅器。
【請求項１２】
前記第一の光送受信端及び前記第二の光送受信端のうちの一方に配備されたことを特徴とする請求項１１記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１３】
前記第一の光送受信端及び前記第二の光送受信端において、前記一芯双方向伝送路を介して伝送する前記波長多重光を方向毎に分離する方向分離器を含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１４】
前記方向分離器は、少なくとも光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１３記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１５】
前記光増幅器は、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子及び第一の光分散補償器と、その出力側に置かれた光分波素子及び第二の光分散補償器とからなり、
前記第一の光分散補償器は、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光送信器と前記光合波素子とに接続され、
前記第二の光分散補償器は、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光受信器と前記光分波素子とに接続され、
前記光送信器から出力されて前記第一の分散補償器を通った光信号と前記一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号とを合波して一括増幅した後、前記第二の分散補償器を介して前記光受信器へ出力する信号と前記一芯双方向伝送路に出力する信号とに分波することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１６】
前記光合波素子及び前記光分波素子は、少なくともＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項１５記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１７】
前記光増幅器は、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子と、出力側に置かれた光分波素子と、前記光分散補償器及びその両端に置かれた光方向分離素子とからなり、
前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光送信器から出力された光信号と前記一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号とを合波して一括分散補償及び一括増幅した後に分波し、前記光増幅器を配備した前記第一及び第二の光送受信端のいずれかにおける光受信器と前記一芯双方向伝送路とに出力することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１８】
前記光合波素子及び前記光分波素子は、少なくともＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項７記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項１９】
前記光方向分離素子は、少なくとも光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴とする請求項１７または請求項１８記載の一芯双方向光増幅器。
【請求項２０】
前記光増幅器が伝送路の中央に配備されることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか記載の一芯双方向光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一芯双方向光伝送システム及び一芯双方向光増幅器に関し、特に一芯の光ファイバにて双方向伝送を行う一芯双方向光ファイバ伝送において１台の光増幅器で双方向の光信号の一括増幅を行う一芯双方向光増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一本の光ファイバで双方向伝送を行う一芯双方向光伝送技術においては、二本のファイバがそれぞれ片方向の伝送を行う二芯双方向伝送と比較して、用いる光ファイバが１／２となるので、新規に光ファイバを敷設する場合には敷設ファイバが１／２、ダークファイバを用いる場合にはファイバ使用料が１／２となるため、経済的なシステムを構築することが可能である。
【０００３】
光通信においては、長距離伝送を実現するために光増幅器を用いて伝送路の損失により減衰した光信号を光／電気（Ｏ／Ｅ）変換、電気／光（Ｅ／Ｏ）変換することなく、光のまま増幅している。光増幅器はビットレートや信号フォーマットに依存しない、波長多重信号の一括増幅が可能、等の特徴を有しており、柔軟で低コストなネットワークを実現することが可能である。
【０００４】
一般に、光増幅器としてはエルビウムドープファイバに信号光とともに励起光を入射し、信号光を増幅するエルビウムドープファイバ増幅器が用いられている。この光増幅器は一方向に伝送する光を増幅するように作られており、その構成はさほど複雑ではない。そのため、一芯の光ファイバにおいて光信号が双方向に伝送する一芯双方向伝送路では、単純に光増幅器を挿入することはできない。
【０００５】
そこで、構成は複雑であるが、一芯双方向伝送光増幅器として種々の手法が提案されている。例えば、図１７に示すように、従来の光増幅器８６，８７を用い、一芯双方向伝送路８４，８９において上下それぞれ異なる方向に進行する信号２５２，２６２，２７２，２８２を光サーキュレータ８３，８５，８８，９０によって分離し、上下方向それぞれ別々に増幅した後、再びサーキュレータ８３，８５，８８，９０で合波する方法がある。
【０００６】
この時、光増幅器８６，８７では励起光と信号光を合波するための光合波素子が必要である。また、一芯双方向伝送路８４，８９中の信号２５２，２６２，２７２，２８２を上下分離するためには、光分波素子が必要となる。この光合波素子と光分波素子とを４ポートの光サーキュレータで共用する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
さらに、光増幅器における励起光と信号光の合波の際に反射器を利用して、光合波素子と光分波素子との共用を図った構成（例えば、特許文献２参照）、あるいはこれに類似の構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
一方、上下方向の光信号を分離することなく増幅する手法としては、双方向伝送路にエルビウムドープファイバを接続して励起光を上下の両方向に加え、上り及び下りの光信号を双方向増幅する技術もある（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３４２９５０号公報（第４〜６頁、図１）
【特許文献２】
特開平１１−２７４６２５号公報（第７，８頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−１１８３１３号公報（第５，６頁、図１）
【特許文献４】
特開平３−９２８２７号公報（第１６１頁右下欄、第１６２頁左上欄、図６）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
光通信システム、特にメトロ領域を対象とする際にはコストが優先課題となり、低コスト品を使用することが望ましい。従来の一芯双方向光増幅器のうち、特許文献１，２，３に記載されているように、上下方向の光信号を分離し、それぞれ別々に増幅する手法では、光増幅器が上下方向で２台必要となり、コストが高くなる、装置サイズが大きくなる、消費電力が大きくなる等の問題がある。
【００１１】
また、この手法では、双方向伝送の上下信号の分離と、光増幅器の信号光と励起光との合波を組合わせて、合分波素子の共用を図っているので、一芯双方向光増幅器専用のものを新規開発する必要があり、コストが高くなるという問題がある。
【００１２】
一方、上下方向の光信号を分離することなく、光信号を増幅する手法としては特許文献４に記載の手法があるが、光増幅器ではエルビウムドープファイバと伝送路との接合点や伝送路等で起こる反射によって光増幅器内で発振が起こらないよう、光アイソレータの挿入が不可欠である。よって、このような構成は実現不可能であるという問題がある。
【００１３】
また、従来の一芯双方向光増幅器では上下対称な伝送路を想定しており、上下方向の光信号を等しく増幅している。よって、一芯双方向伝送路の中央に光増幅器を設置しなければならず、設置条件が限定されるという問題がある。
【００１４】
さらに、伝送距離が６０ｋｍを超え、１波長あたりの伝送速度が１０Ｇｂｐｓ以上の場合には、光増幅だけでなく、分散補償も必要であるが、これについて考慮されていないという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、安価に一芯双方向の長距離化を図ることができる一芯双方向光伝送システム及び一芯双方向光増幅器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による一芯双方向光伝送システムは、複数の異なる波長の光信号を多重化し、一芯双方向伝送路を介して第一の光送受信端と第二の光送受信端との間で双方向伝送を行う一芯双方向光伝送システムであって、双方向の波長多重光信号を一括増幅する一台の光増幅器を備えている。
【００１７】
本発明による一芯双方向光増幅器は、複数の異なる波長の光信号を多重化し、一芯双方向伝送路を介して第一の光送受信端と第二の光送受信端との間で双方向伝送を行う一芯双方向光伝送システムに用いられる一芯双方向光増幅器であって、双方向の波長多重光信号を一括増幅する一台の光増幅器を備えている。
【００１８】
すなわち、本発明の第１の一芯双方向光伝送システムでは、上記の目的を達成するために、複数の異なる波長の光信号を多重化し、一芯双方向伝送路を介して第一の光送受信端と第二の光送受信端との間で双方向伝送を行う一芯双方向光伝送システムにおいて、双方向の波長多重光信号を一台の光増幅器で一括増幅することを特徴としている。
【００１９】
本発明の第２の一芯双方向光伝送システムでは、上記の一芯双方向光伝送システムにおいて、光増幅器を第一の光送受信端もしくは第二の光送受信端のみに配備することを特徴としている。
【００２０】
本発明の第３の一芯双方向光伝送システムでは、上記の第一の光送受信端及び第二の光送受信端において、一芯双方向伝送路を介して伝送する波長多重光を方向分離器によって方向毎に分離することを特徴としている。
【００２１】
本発明の第４の一芯双方向光伝送システムでは、上記の方向分離器が光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴としている。
【００２２】
本発明の第５の一芯双方向光伝送システムでは、上記の光増幅器が、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子及び第一の光分散補償器と、出力側に置かれた光分波素子及び第二の光分散補償器とからなり、第一の光分散補償器が光増幅器を配備した第一もしくは第二の光送受信端における光送信器と光合波素子とに接続され、第二の光分散補償器が光増幅器を配備した第一もしくは第二の光送受信端における光受信器と光分波素子とに接続され、光送信器から出力されかつ第一の分散補償器を通った光信号と一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号とを合波して一括増幅した後、第二の分散補償器を介して光受信器へ出力する信号と一芯双方向伝送路に出力信号へと分波することを特徴としている。
【００２３】
本発明の第６の一芯双方向光伝送システムでは、上記の光合波素子及び光分波素子がＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴としている。
【００２４】
本発明の第７の一芯双方向光伝送システムでは、上記の一芯双方向光伝送システムにおける光増幅器が、光増幅部とその入力側に置かれた光合波素子と、出力側に置かれた光分波素子と、光分散補償器及びその両端に置かれた光方向分離素子とからなり、光増幅器を配備した第一もしくは第二の光送受信端における光送信器から出力された光信号と一芯双方向伝送路を伝搬してきた光信号を合波して一括分散補償及び一括増幅した後に分波し、光増幅器を配備した第一もしくは第二の光送受信端における光受信器と一芯双方向伝送路とへ出力することを特徴としている。
【００２５】
本発明の第８の一芯双方向光伝送システムでは、上記の光合波素子及び光分波素子がＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴としている。
【００２６】
本発明の第９の一芯双方向光伝送システムでは、上記の光方向分離素子が光サーキュレータ、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ、光インタリーバのいずれかであることを特徴としている。
【００２７】
本発明の第９の一芯双方向光伝送システムでは、上記の光増幅器が伝送路の中央に配備されることを特徴としている。
【００２８】
上記のように、本発明は、一芯双方向伝送路のどちらか一端に光増幅器を挿入し、１台の光増幅器で双方向の光信号を一括増幅する一芯双方向光増幅器を実現するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、伝送路の一端（光送受信端Ａ）は一芯双方向用光増幅器１と、第一の光送信器（Ｔｘ）２と、第一の光受信器（Ｒｘ）３とから構成され、光サーキュレータ４を経て一芯双方向伝送路５に接続されている。
【００３０】
伝送路の他端（光送受信端Ｂ）は第二の光送信器（Ｔｘ）７と第二の光受信器（Ｒｘ）８とから構成され、光サーキュレータ６を経て一芯のシングルモードファイバによる一芯双方向伝送路５に接続されている。
【００３１】
一芯双方向光増幅器１は光増幅部（例えば、エルビウムドープファイバ増幅部）１１と、光増幅部１１の直前のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２及び光増幅部１１の直後のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１３とからなり、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２と第一の光送信器２との間及びＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１３と第一の光受信器３との間に分散補償器（ＤＣＦ）１４，１５がそれぞれ挿入されている。
【００３２】
図２は図１の光サーキュレータ４を示す図である。図２において、光サーキュレータ４は光信号の方向によって合分波を行う素子である。ポート４ａからポート４ｂへの挿入損失は１ｄＢで、ポート４ａからポート４ｃへのアイソレーションは４０ｄＢ以上である。よって、ポート４ａからの光はポート４ｂのみに透過し、ポート４ｃへは進行しない。
【００３３】
同様に、ポート４ｂからポート４ｃへの挿入損失は１ｄＢで、ポート４ｂからポート４ａへのアイソレーションは４０ｄＢ以上である。よって、ポート４ｂからの光信号はポート４ｃのみに透過し、ポート４ａへは進行しない。このようにして、ポート４ｂ側では双方向伝送、ポート４ａ，４ｃ側では片方向伝送が行われる。尚、図示していないが、光サーキュレータ６についても光サーキュレータ４と同様である。
【００３４】
図３は図１のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２を示す図であり、図４はＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性を示す図である。Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２は光信号の波長帯域によって光の合分波を行う素子である。ポート１２ａ、ポート１２ｂ、ポート１２ｃはそれぞれＢｌｕｅポート、Ｃｏｍｍｏｎポート及びＲｅｄポートとする。
【００３５】
Ｂｌｕｅポート１２ａ及びＲｅｄポート１２ｃの透過特性はそれぞれ図４に示すようになる。Ｂｌｕｅポート１２ａとＣｏｍｍｏｎポート１２ｂとの挿入損失、あるいはＲｅｄポート１２ｃとＣｏｍｍｏｎポート１２ｂとの挿入損失はどちらも１ｄＢで、Ｂｌｕｅポート１２ａとＲｅｄポート１２ｃとのアイソレーションは３０ｄＢ以上である。
【００３６】
また、Ｂｌｕｅポート１２ａ及びＲｅｄポート１２ｃのパスバンドはそれぞれ１５３０．０〜１５４３．２ｎｍ、１５４７．４〜１５６１．０ｎｍである。Ｂｌｕｅポート１２ａ及びＲｅｄポート１２ｃではパスバンド内の波長の信号のみを透過し、Ｃｏｍｍｏｎポート１２ｂは光信号の波長にかかわらず透過するので、波長帯による合分波が行われる。
【００３７】
第一の光送信器２からの光信号を伝送速度１０Ｇｂｐｓ、波長λ１を１５５８．９８ｎｍとし、第二の光送信器７からの光信号を伝送速度１０Ｇｂｐｓ、波長λ２を１５４０．５６ｎｍとすると、波長λ１の光信号はＲｅｄポート１２ｃのみを透過し、波長λ２の光信号はＢｌｕｅポート１２ａのみを透過するので、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２で波長による合分波が行われる。尚、図示していないが、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１３についてもＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２と同様である。
【００３８】
光増幅部１１は入力レベル−３０〜−１５ｄＢｍ／ｃｈ、波長範囲１５３５．１１〜１５５９．４８ｎｍでＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長多重）信号の各チャネルの光信号に等しい利得を与えるが、複数の入力信号のチャネル間のレベル差が大きく、パワーレベルが−３０〜−１５ｄＢｍの範囲外となった時、利得飽和領域に達して出力レベルが一定となり、十分利得が得られない場合や、ＷＤＭ信号でチャネルによる利得のばらつきが生じる場合がある。よって、ＷＤＭ信号での各チャネルの光信号のレベル差は小さいほうがよい。
【００３９】
本実施例による一芯双方向光増幅器１では、第一の光送信器２の直後に分散補償器１４を挿入することによって、第一の光送信器２からの光信号が光増幅部１１へ入力するパワーレベルと、第二の光送信器７からの光信号が光増幅部１１へ入力するパワーレベルとの差が小さくなるようにしている。
【００４０】
第二の光送信器７から出力された光信号は光サーキュレータ６、一芯双方向伝送路５、光サーキュレータ４及びＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２を通って光増幅部１１に入射する。一芯双方向伝送路５の損失を０．２５ｄＢ／ｋｍとし、距離を８０ｋｍとすると、第二の送信器７から出力された光信号は光増幅部１１の入射直前までに合計２３ｄＢの損失を受ける。
【００４１】
一方、第一の光送信器２から出力された光信号は分散補償器１４及びＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２を通って光増幅部１１に入射する。この時、分散補償量を８０ｋｍ伝送時の分散である−１３６０ｐｓ／ｎｍ、損失を１０ｄＢとすると、第一の送信器２から出力された光信号が光増幅部１１の入射直前までに受ける損失の合計は１１ｄＢである。
【００４２】
これによって、第一の光送信器２の出力及び第二の光送信器７の出力を共に−５ｄＢｍとすると、光信号が光増幅部１１に入射する際の光信号のパワーレベルはそれぞれ−１６ｄＢｍ及び−２８ｄＢｍとなり、パワーレベル差は１２ｄＢであるので、上下双方向の利得を十分に確保することができる範囲となる。
【００４３】
また、光増幅部１１の利得を２５ｄＢとすると、第一の光受信器３及び第二の光受信器８でのパワーは−１４ｄＢｍとなり、１０Ｇｂｐｓ光ＩＦ（インタフェース）の受信感度である−１８ｄＢｍを上回るので、問題が生ずることはない。
【００４４】
さらに、光サーキュレータ４から一芯双方向伝送路５への入力は７ｄＢｍで非線形光学効果の影響も問題ない。以上説明したように、本発明の第１の実施例による一芯双方向光増幅器１を用いて１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。
【００４５】
図５は本発明の第２の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図５において、本発明の第２の実施例による一芯双方向光伝送システムは光サーキュレータ４，６をＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１６，１７に置き換えて上下方向の光信号を合分波する構成とした以外は図１に示す本発明の第１の実施例と同様の構成となっている。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施例と同様である。
【００４６】
Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１６，１７はＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３と同じ波長のパスバンドである。これによって、本発明の第２の実施例では、上述した本発明の第１の実施例と同様に、一芯双方向増幅器１を用いて１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。
【００４７】
図６は本発明の第３の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図６において、本発明の第３の実施例による一芯双方向光伝送システムは光サーキュレータ４，６を光インタリーバ１８，１９に置き換えて上下方向の光信号を合分波する構成とした以外は図１に示す本発明の第１の実施例と同様の構成となっている。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施例と同様である。
【００４８】
図７は図６の光インタリーバ１８を示す図である。図７において、ポート１８ｂにおける波長間隔１００ＧＨｚの多重信号は、光インタリーバ１８を介してポート１８ａとポート１８ｃとに対して、波長２００ＧＨｚ間隔の偶数チャネルと奇数チャネルとに分波される。
【００４９】
逆にポート１８ａとポート１８ｃとから入力した２００ＧＨｚ間隔の多重信号は、光インタリーバ１８を介してポート１８ｂに１００ＧＨｚ間隔の多重信号に合波される。波長λ１＝１５５８．９８、λ２＝１５４０．５６の周波数はそれぞれ１９２．３０ＴＨｚ、１９４．６０ＴＨｚなので、λ１は光インタリーバ１８のポート１８ａ、λ２は光インタリーバのポート１８ｂをそれぞれ透過する。
【００５０】
光インタリーバ１８の損失は１ｄＢなので、光増幅部１１に入力する波長λ１及び波長λ２の光信号パワーは−１６ｄＢ及び−２８ｄＢとなり、上述した本発明の第１の実施例と同様に、光増幅部１１がリニアに動作する範囲である。これによって、本実施例では、一芯双方向光増幅器１を用いて１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。尚、図示していないが、光インタリーバ１９についても光インタリーバ１８と同様である。
【００５１】
図８は本発明の第４の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図８において、本発明の第４の実施例による一芯双方向光伝送システムはＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３を光インタリーバ２１，２２に置き換えて合分波を行う構成とした以外は図１に示す本発明の第１の実施例と同様の構成となっている。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施例と同様である。
【００５２】
光インタリーバ２１，２２は上述した本発明の第３の実施例における光インタリーバ１８，１９の特性と同様である。これによって、本実施例では、上述した本発明の第１の実施例と同様に、一芯双方向増幅器２０を用いて１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。
【００５３】
この時、本実施例では、光サーキュレータ２１，２２を、上述した本発明の第２の実施例と同様に、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタで置き換えても実現することができる。また、本実施例では、上述した本発明の第３の実施例と同様に、光サーキュレータ４，６を光インタリーバとしても実現することができる。
【００５４】
図９は本発明の第５の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図９において、本発明の第５の実施例による一芯双方向光伝送システムは複数チャネルの光合波素子３６，４５及び光分波素子３５，４６を用いて合波及び分波を行うことによって片方向複数チャネルのＷＤＭ伝送を行う構成としたものである。
【００５５】
本実施例では、２波／方向、計２×２波長の双方向伝送を行う構成となっている。各光送信器３１，３２，４１，４２からの光信号の波長がそれぞれλ１１＝１５５８．９８ｎｍ、λ１２＝１５５７．３６ｎｍ、λ１３＝１５４０．５６ｎｍ、λ１４＝１５３８．９８ｎｍであり、光出力パワーが−１ｄＢｍである。
【００５６】
図１０はＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性と波長配置とを示す図であり、図１１は光インタリーバの構成と波長配置とを示す図である。図１０においては、信号光λ１１〜λ１４の波長配置とＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３の帯域との関係を示している。
【００５７】
Ｂｌｕｅバンド及びＲｅｄバンドのパスバンド帯域幅は、上述した本発明の第１の実施例に示す帯域と同様である。波長λ１１，λ１２の光信号はＲｅｄバンドのみを透過し、波長λ１３，λ１４の光信号はＢｌｕｅバンドのみを透過するので、波長λ１１，λ１２及び波長λ１３，λ１４の光信号は波長によって合分波される。
【００５８】
光合波素子３６，４５及び光分波素子３５，４６の損失は３ｄＢ、一芯双方向伝送路５は８０ｋｍで、損失２０ｄＢとすると、光増幅部１１に入力するパワーは、波長λ１１，λ１２がチャネルあたり−１５ｄＢｍ、波長λ１３，λ１４がチャネルあたり−２７ｄＢｍとなり、入力光信号のパワーレベル差は１２ｄＢなので、上述した本発明の第１の実施例と同様に、光増幅部１１がリニアに動作する範囲である。
【００５９】
また、利得が２５ｄＢなので、光受信器３３，３４，４３，４４での光パワーは−１６ｄＢｍとなり、受信可能なレベルである。これによって、本実施例では、一芯双方向光増幅器３０を用いて１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの４チャネル一芯双方向伝送を実現することができる。
【００６０】
この時、本実施例では、上述した本発明の第２の実施例と同様に、光サーキュレータ４，６はＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３と同じ帯域のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタを用いることができる。
【００６１】
また、波長λ１１から波長λ１４までの各信号の周波数はそれぞれ１９２．３０ＴＨｚ、１９２．５０ＴＨｚ、１９４．６０ＴＨｚ、１９４．４０ＴＨｚであり、信号光λ１１〜λ１４の周波数配置を図１１に示すように、光インタリーバ３７によって波長λ１１，λ１２及び波長λ１３，λ１４は別々のポートに分けられるので、光サーキュレータ４，６は、上述した本発明の第３の実施例と同様に、光インタリーバでも実現することが可能である。さらに、本実施例では、上述した本発明の第４の実施例と同様に、一芯双方向光増幅器３０中のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３が光インタリーバでもよい。
【００６２】
図１２は本発明の第６の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１２において、本発明の第６の実施例による一芯双方向光伝送システムは分散補償器１５の前後に光サーキュレータ５１，５２を設置し、分散補償器１５の前後で上下方向の光信号を合波及び分波し、分散補償ファイバ上で双方向一括分散補償することによって、上述した本発明の第１〜第５の実施例で用いられていた２台の分散補償器１４，１５を１台の分散補償器１５で一芯双方向光増幅器５０を構成している。
【００６３】
第一の光送信器２及び第二の光送信器７の出力波長は、上述した本発明の第１の実施例と同様に、λ１＝１５５８．９８ｎｍ、λ２＝１５４０．５６ｎｍである。分散補償器１５の分散補償量は、上述した本発明の第１の実施例と同様に、−１３６０ｐｓ／ｎｍであり、損失は１０ｄＢである。
【００６４】
第一の光送信器２及び第二の光送信器７の出力を−５ｄＢｍとすると、光増幅部１１に入力する波長λ１，λ２の光パワーはそれぞれ−１８ｄＢｍ，−２８ｄＢｍとなり、上述した本発明の第１の実施例と同様に、光増幅部１１がリニアに動作する範囲である。また、第一の光受信器３及び第二の光受信器８でのパワーは−１６ｄＢｍとなり、受信可能なレベルである。これによって、本実施例では、一芯双方向光増幅器５０を用いて１０ＧＢｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。
【００６５】
ここでも、光サーキュレータ４，６，５１，５２は、上述した本発明の第２及び第３の実施例と同様に、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３と同じ帯域のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタや光インタリーバを用いることができる。
【００６６】
また、本実施例では、上述した本発明の第４の実施例と同様に、一芯双方向光増幅器５０中のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３が光インタリーバでもよい。さらに、本実施例では、上述した本発明の第５の実施例と同様に、光合波素子及び光分波素子を用いて片方向複数チャネルのＷＤＭ伝送を行うことも可能である。
【００６７】
図１３は本発明の第７の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１３において、本発明の第７の実施例による一芯双方向光伝送システムは、一芯双方向光増幅器１を伝送路の途中に挿入した構成としたものである。
【００６８】
一芯双方向光増幅器１の前後に光サーキュレータ４，６１，６２を設置することによって、上述した本発明の第１〜第６の実施例における伝送路の端局のみでなく、伝送路の途中に挿入することができる。
【００６９】
第一の光送信器２及び第二の光送信器７の出力波長は、上述した本発明の第１の実施例と同様に、λ１＝１５５８．９８ｎｍ、λ２＝１５４０．５６ｎｍである。分散補償器１４，１５の分散補償量は、上述した本発明の第１の実施例と同様に、−１３６０ｐｓ／ｎｍであり、損失は１０ｄＢである。
【００７０】
本実施例では、一芯双方向光増幅器１から光送受信端Ａ及び光送受信端Ｂまでの距離をそれぞれ２０ｋｍ及び６０ｋｍ、この時の一芯双方向伝送路５，６３の損失をそれぞれ５ｄＢ及び１５ｄＢとする。
【００７１】
第一の光送信器２及び第二の光送信器７の出力を−５ｄＢｍとすると、光増幅部１１に入力する波長λ１，λ２の光信号パワーはそれぞれ−２３ｄＢｍ，−２３ｄＢｍとなり、上述した本発明の第１の実施例と同様に、光増幅部１１がリニアに動作する範囲である。また、第一の光受信器３及び第二の光受信器８での光パワーは−１６ｄＢｍとなり、受信可能なレベルである。これによって、本実施例では、一芯双方向光増幅器１の設置場所を伝送路の中央に限定することなく、１０Ｇｂｐｓ、８０ｋｍの一芯双方向伝送を実現することができる。
【００７２】
この時、本実施例では、上述した本発明の第２及び第３の実施例と同様に、光サーキュレータ４，６，６１，６２の代わりにＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタや光インタリーバを用いることが可能である。
【００７３】
また、本実施例では、上述した本発明の第４の実施例と同様に、一芯双方向光増幅器１中のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３を光インタリーバとしてもよい。さらに、本実施例では、上述した本発明の第５の実施例と同様に、光合波素子及び光分波素子を用いて片方向複数チャネルのＷＤＭ伝送を行うことも可能である。
【００７４】
図１４は本発明の第８の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１４において、本発明の第８の実施例による一芯双方向光伝送システムは一芯双方向光増幅器７０が光増幅部１１及びその前後に置かれたＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３からなり、伝送距離が短いので、分散補償器を使用しない構成としている。
【００７５】
本実施例では、伝送距離６０ｋｍで、損失１５ｄＢとし、４波／方向、計４×２波長の双方向伝送を行う構成となっている。光合波素子７４には低価格のカプラを用い、その損失が９ｄＢ、また光合波素子７７及び光分波素子７３，７８の損失が５ｄＢである。
【００７６】
各光送信器７１−１〜７１−４，７５−１〜７５−４からの光信号の波長はλ２１＝１５５８．９８ｎｍ、λ２２＝１５５７．３６ｎｍ、λ２３＝１５５５．７５ｎｍ、λ２４＝１５５４．１３、λ２５＝１５４０．５６ｎｍ、λ２６＝１５３８．９８ｎｍ、λ２７＝１５３７．４０、λ２８＝１５３５．８２であり、光出力パワーは−５ｄＢｍである。
【００７７】
図１５はＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性と波長配置とを示す図であり、図１６は光インタリーバの構成と波長配置とを示す図である。図１５においては信号光λ２１〜λ２８の波長配置とＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３の帯域との関係を示している。
【００７８】
Ｂｌｕｅバンド及びＲｅｄバンドのパスバンド帯域幅は、上述した本発明の第１の実施例に示す帯域と同様である。波長λ２１〜λ２４の光信号はＲｅｄバンドのみを透過し、波長λ２５〜λ２８の光信号はＢｌｕｅバンドのみを透過するので、波長λ２１〜λ２４及び波長λ２５〜λ２８の光信号は波長によって合分波される。
【００７９】
光増幅部１１に入力する波長λ２１〜２４，λ２５〜２８のパワーはそれぞれチャネルあたり−１５及び−２８ｄＢｍであり、入力信号とのパワーレベル差は１３ｄＢなので、上述した本発明の第１の実施例と同様に、光増幅部１１がリニアに動作する範囲である。
【００８０】
また、利得が２５ｄＢなので、光受信器７２−１〜７２−４，７６−１〜７６−４での光パワーは−８ｄＢｍ及び−１３ｄＢｍとなり、受信可能なレベルである。これによって、本実施例では、一芯双方向光増幅器７０を用いて１０Ｇｂｐｓ、６０ｋｍの８チャネル一芯双方向伝送を実現することができる。
【００８１】
この時、本実施例では、上述した本発明の第２の実施例と同様に、光サーキュレータ４，６がＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３と同じ帯域のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタでもよい。
【００８２】
また、本実施例では、波長λ２１から波長λ２８までの各信号の周波数がそれぞれ１９２．３０ＴＨｚ、１９２．５０ＴＨｚ、１９２．７０ＴＨｚ、１９２．９０ｚ、１９４．６０ＴＨｚ、１９４．８０ＴＨｚ、１９５．００ＴＨｚ、１９５．２０ＴＨｚであり、信号光λ２１〜λ２８の周波数配置を、図１６に示す光インタリーバ７９によって波長λ２１〜λ２４，λ２５〜λ２８が別々のポートに分けられるので、Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３、光サーキュレータ４，６は、上述した本発明の第３の実施例と同様に、光インタリーバでも実現可能である。さらに、上述した本発明の第４の実施例と同様に、一芯双方向光増幅器７０中のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ１２，１３は光インタリーバでもよい。
【００８３】
上述した説明では、光増幅部１１をエルビウムドープファイバ増幅部としているが、これは増幅する光信号の波長によって他の希土類が添加されたファイバを用いた光増幅部や半導体光増幅部でもかまわない。
【００８４】
また、Ｂｌｕｅ／ＲｅｄフィルタもＣ−ｂａｎｄ  Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタとしたが、使用波長の範囲によって他のバンドで用いられるフィルタでもかまわない。
【００８５】
さらに、本発明の構成では、伝送速度に依存する素子を使用しておらず、伝送速度が例えば２．４Ｇｂｐｓでも１０Ｇｂｐｓでもよい。このように、上記の構成において、上述した機能を満たす限り、光信号波長や伝送速度、伝送距離が自由であり、上記の説明が本発明を限定するものではない。
【００８６】
このように、本発明の一芯双方向光増幅器は、安価に実現することができ、一芯のファイバ上を双方向に伝送する一芯双方向伝送路５において、伝送路のどちらか一端にのみ光増幅器１１を挿入し、１台の光増幅器１１で上下双方向の光信号を一括で増幅することができるので、安価に一芯双方向の長距離化を図ることができる。また、本発明の一芯双方向光増幅器は、通常の光増幅器にパッシブ部品を追加するだけの簡単な構成で実現することができるので、安価に製造することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、上記のような構成及び処理動作とすることで、安価に一芯双方向の長距離化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光サーキュレータを示す図である。
【図３】図１のＢｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタを示す図である。
【図４】Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図６の光インタリーバを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性と波長配置とを示す図である。
【図１１】光インタリーバの構成と波長配置とを示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第７の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第８の実施例による一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタの特性と波長配置とを示す図である。
【図１６】光インタリーバの構成と波長配置とを示す図である。
【図１７】従来の一芯双方向光伝送システムを示す図である。
【符号の説明】
１，２０，
３０，５０，７０  一芯双方向用光増幅器
２  第一の光送信器
３  第一の光受信器
４，６，５１，５２，
６１，６２  光サーキュレータ
４ａ〜４ｃ，
１２ａ〜１２ｃ，
１８ａ〜１８ｃ，
３７ａ〜３７ｃ  ポート
５，６３  一芯双方向伝送路
７  第二の光送信器
８  第二の光受信器
１１  光増幅部
１２，１３，１６，１７  Ｂｌｕｅ／Ｒｅｄフィルタ
１４，１５  分散補償器
１８，１９，
２１，２２，３７，７９  光インタリーバ
３１，３２，４１，４２，
７１−１〜７１−４，
７５−１〜７５−４  光送信器
３３，３４，４３，４４，
７２−１〜７２−４，
７６−１〜７６−４  光受信器
３６，４５，７４，７７  光合波素子
３５，３６，７３，７８  光分波素子
Ａ，Ｂ  光送受信端
【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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