(57)【要約】  【課題】  信号用光源を比較的波長安定性の低い安価な光源を予備光源として用いた場合でも、十分な動作精度及び動作安定性を実現し、現用光源から予備光源に切り替える際に光信号の出力が停止しないようにする。  【解決手段】  現用光源制御回路３が、現用光源１の温度、パワー、注入電流などを監視し、これらの値が所定の範囲を超えた場合には、たとえ、正常に光を出力している場合でも、光源は異常状態であるとみなして予備光源２への切り替えを行う。このとき、分周器１０及び周波数カウンタ１１を用いて、異常が発生したと判定された現用光源とのビート周波数を参照しながら予備光源の出力光の光周波数を調整する。そして、変調信号切替スイッチ１３によって、予備光源に対して適切な変調信号を印加し、まず、予備光源の出力光と現用光源の出力光とを合波して出力し、必要に応じて、その後、異常が発生している光源の動作を停止させる。【選択図】  図１
2005065173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
波長が可変である光信号を出力する予備光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号の光周波数が、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、前記予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御するものであって、前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されない状態で、前記光周波数調整手段による光周波数の調整及び前記変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御された後、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項２】
前記複数の光源のそれぞれに関して、前記光周波数調整手段が前記予備光源から出力される光信号の光周波数を調整するためのパラメータが記憶されている光源設定記憶手段を有する請求項１に記載の予備光源切替装置。
【請求項３】
前記光周波数調整手段が前記予備光源から出力される光信号の光周波数を調整するための前記パラメータとして、前記予備光源の温度及び前記予備光源の注入電流の少なくとも一方が用いられる請求項２に記載の予備光源切替装置。
【請求項４】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
波長が可変である光信号を出力する予備光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を掃引する光周波数掃引手段と、
前記複数の光源から出力される光信号と前記光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、
前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、前記予備光源から出力される光信号の光周波数が、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、前記予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御するものであって、前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されない状態で、前記光周波数調整手段による光周波数の調整及び前記変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御された後、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項５】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を掃引する複数の光周波数掃引手段と、
前記複数の光源が複数の予備光源のそれぞれが属するグループに分けられ、前記複数のグループのそれぞれに対応し、前記複数のグループのそれぞれに属する前記光源から出力される光信号と、そのグループに属しており前記光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、
前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、前記異常状態判定手段によって異常状態にあると判定された特定の光源と同一の光周波数の光信号を出力することが可能な予備光源を選択するとともに、前記予備光源から出力される光信号の光周波数が、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、前記予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御するものであって、前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されない状態で、前記光周波数調整手段による光周波数の調整及び前記変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御された後、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項６】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を掃引する複数の光周波数掃引手段と、
前記複数の光源から出力される光信号と前記光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、
前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、前記複数の予備光源のうちから、前記異常状態判定手段によって異常状態にあると判定された特定の光源と同一の光周波数の光信号を出力することが可能な予備光源を選択するとともに、前記予備光源から出力される光信号の光周波数が、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、前記予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御するものであって、前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されない状態で、前記光周波数調整手段による光周波数の調整及び前記変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御された後、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項７】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記複数の予備光源間におけるビート周波数を測定する予備光源間ビート周波数測定手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源間ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数を参照しながら、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を掃引する光周波数掃引手段と、
前記複数の光源から出力される光信号と前記光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、
前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、前記予備光源から出力される光信号の光周波数が、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、
前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、前記予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御するものであって、前記異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されない状態で、前記光周波数調整手段による光周波数の調整及び前記変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されるよう制御された後、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項８】
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に隣接する光周波数を有する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に０となった場合には、このときの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νsetと、前記各光源の光周波数間隔Δνwdmと、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）とを用いて、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαを、前記光周波数νsetの位置から、掃引方向にΔνwdm×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項９】
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に対して前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引方向とは逆の方向に隣接する光周波数を有する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が、所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下となった場合には、このときの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νsetと、前記各光源の光周波数間隔Δνwdmと、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）とを用いて、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαを、前記光周波数νsetの位置から、掃引方向に（Δνwdm＋νa）×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１０】
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に対して前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引方向とは逆の方向に隣接する光周波数を有する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が、所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下となった場合には、このときの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νsetと、前記各光源の光周波数間隔Δνwdmと、前記予備光源掃引時の波長設定間隔Δνsetと、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）とを用いて、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαを、前記光周波数νsetの位置から、掃引方向に（Δνwdm＋νa−Δνset／２）×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１１】
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に対して前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引方向とは逆の方向に隣接する光周波数を有する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が、高周波側からあらかじめ定められた範囲νlo〜νup内に入った場合、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）と、あらかじめ定められた値νbを用いて、前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαを、掃引方向にνb×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１２】
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に対して前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引方向と同じ方向に隣接する光周波数を有する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が、高周波側からあらかじめ定められた範囲νlo〜νup内に入った場合、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）と、あらかじめ定められた値νbを用いて、前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαを、掃引方向とは逆方向にνb×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１３】
前記光周波数掃引手段は、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数がすべての光源の中で最大である場合には、すべての光源における最小光周波数より所定量（νa＋Δνslope＋Δνdrift）以上の低周波側から、前記異常状態にある特定の光源の光周波数がすべての光源の中で最小である場合には、すべての光源における最大光周波数より所定量（νa＋Δνslope＋Δνdrift）以上の高周波側から、前記異常状態にある特定の光源の光周波数がすべての光源の中で最大及び最小のどちらでもない場合には、すべての光源における最小光周波数より所定量（νa＋Δνslope＋Δνdrift）以上の低周波側、又は、すべての光源における最大光周波数より所定量（νa＋Δνslope＋Δνdrift）以上の高周波側から掃引を行うよう構成されており、
前記光周波数調整手段は、前記光周波数掃引手段による掃引開始から、所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下の範囲に入った回数ｔをカウントし、前記回数ｔの時点で前記予備光源との間でビート周波数が測定されている光源が、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で低周波側から数えてｔ番目の光源であり、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で高周波側から数えてｔ番目の光源であると認識するよう構成されている請求項８から１２のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１４】
前記光周波数掃引手段は、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数がすべての光源の中で最大である場合には、すべての光源における最小光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の低周波側から、前記異常状態にある特定の光源の光周波数がすべての光源の中で最小である場合には、すべての光源における最大光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の高周波側から、前記異常状態にある特定の光源の光周波数がすべての光源の中で最大及び最小のどちらでもない場合には、すべての光源における最小光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の低周波側、又は、すべての光源における最大光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の高周波側から掃引を行うよう構成されており、
前記光周波数調整手段は、前記光周波数掃引手段による掃引開始から、所定の光周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続してビート周波数の測定値が所定の範囲νlo〜νup外となった後に高周波側からνlo〜νup内に入った回数ｔをカウントし、前記回数ｔの時点で前記予備光源との間でビート周波数が測定されている光源が、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で低周波側から数えてｔ番目の光源であり、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で高周波側から数えてｔ番目の光源であると認識するよう構成されている請求項８から１２のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１５】
前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数が、前記予備光源から出力される光信号の光周波数の可変範囲の下限値に所定の周波数幅（νa＋Δνslope＋Δνdrift）を加算した値から、前記予備光源から出力される光信号の光周波数の可変範囲の上限値から所定の周波数幅（νa＋Δνslope＋Δνdrift）を減算した値までの周波数範囲に入っており、前記周波数範囲内で最も低周波側の光源が、すべての光源の中で低周波側から数えてｍlo番目であり、前記周波数範囲内で最も高周波側の光源が、すべての光源の中で高周波側から数えてｍup番目である場合には、
前記光周波数掃引手段は、前記減算及び加算されて拡大された予備光源の可変範囲に関して、低周波側又は高周波側から掃引を行うよう構成されており、
前記光周波数調整手段は、前記光周波数掃引手段による掃引開始から、所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下の範囲に入った回数ｔをカウントし、前記回数ｔの時点で前記予備光源との間でビート周波数が測定されている光源が、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で低周波側から数えて（ｔ＋ｍlo−１）番目の光源であり、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で高周波側から数えて（ｔ＋ｍup−１）番目の光源であると認識するよう構成されている請求項８から１２のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１６】
前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数が、前記予備光源から出力される光信号の光周波数の可変範囲の下限値に所定の周波数幅（νup＋Δνint＋Δνdrift）を加算した値から、前記予備光源から出力される光信号の光周波数の可変範囲の上限値から所定の周波数幅（νup＋Δνint＋Δνdrift）を減算した値までの周波数範囲に入っており、前記周波数範囲内で最も低周波側の光源が、すべての光源の中で低周波側から数えてｍlo番目であり、前記周波数範囲内で最も高周波側の光源が、すべての光源の中で高周波側から数えてｍup番目である場合には、
前記光周波数掃引手段は、前記減算及び加算されて拡大された予備光源の可変範囲に関して、低周波側又は高周波側から掃引を行うよう構成されており、
前記光周波数調整手段は、前記光周波数掃引手段による掃引開始から、所定の光周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続してビート周波数の測定値が所定の範囲νlo〜νup外となった後に高周波側からνlo〜νup内に入った回数ｔをカウントし、前記回数ｔの時点で前記予備光源との間でビート周波数が測定されている光源が、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で低周波側から数えて（ｔ＋ｍlo−１）番目の光源であり、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、すべての光源の中で高周波側から数えて（ｔ＋ｍup−１）番目の光源であると認識するよう構成されている請求項８から１２のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１７】
前記異常状態にある特定の光源からの光信号の出力が停止しているか、又は、検知不可能な場合には、
前記光周波数掃引手段は、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数より所定量（νup＋Δνerr＋Δνdrift）以上の低周波側から掃引を行うよう構成されており、
前記光周波数調整手段は、前記異常状態にある特定の光源に隣接する光源と前記予備光源との間のビート周波数の測定値が、所定の周波数幅Δνerrより広い周波数範囲にわたって連続してあらかじめ定められた範囲νlo〜νup外となり、その後、高周波側からあらかじめ定められた範囲νlo〜νup内に入った場合、前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαの前記予備光源から出力される光信号の光周波数νに対する傾き（Δα／Δν）と、あらかじめ定められた値νbを用いて、前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαを、掃引方向にνb×（Δα／Δν）の絶対値に等しい量だけ進めた値を、前記異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍と定めるよう構成されている請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項１８】
Δνdriftは前記光源において予想される通常の光周波数ドリフト幅、Δνwdmは前記光源の波長間隔、Δνsetは掃引時の前記予備光源の波長設定間隔、Δνslopeは（３Δνset）より大きい値、νaは前記ビート周波数の測定帯域νrangeに対して（Δνslope＋Δνset＋Δνdrift）以下の値である請求項１３又は１５に記載の予備光源切替装置。
【請求項１９】
Δνdriftは前記光源において予想される通常の光周波数ドリフト幅、Δνsetは掃引時の前記予備光源の波長設定間隔、νrangeは前記ビート周波数の測定帯域、Δνwdmは前記光源の波長間隔、νloは前記ビート周波数の測定帯域νrangeを超えているときの前記ビート周波数の測定最大値より大きい値、νupはνrangeの値より小さい値、νup−νloは２Δνsetより大きい値、Δνintは（Δνwdm−２νup−Δνset−２Δνdrift）より小さく、かつ、（２νlo＋Δνset）及び（２Δνset）より大きい値、νbは（Δνwdm＋νup−Δνset／２）である請求項１４又は１６に記載の予備光源切替装置。
【請求項２０】
Δνdriftは前記光源において予想される通常の光周波数ドリフト幅、Δνsetは掃引時の前記予備光源の波長設定間隔、νrangeは前記ビート周波数の測定帯域、Δνwdmは前記光源の波長間隔、νloは前記ビート周波数の測定帯域νrangeを超えているときの前記ビート周波数の測定最大値より大きい値、νupはνrangeより小さい値、νup−νloは２Δνsetより大きい値、Δνintは（２Δνwdm−２νup−Δνset−２Δνdrift）より小さく、かつ、（２νlo＋Δνset）及び（２Δνset）より大きい値、νbは（Δνwdm＋νup−Δνset／２）である請求項１７に記載の予備光源切替装置。
【請求項２１】
掃引時の前記予備光源の波長設定間隔Δνsetが前記光源の波長変動許容量に対して十分小さい場合には、Δνset＝０とみなして各値が設定される請求項１８から２０のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２２】
前記光源において予想される通常の光周波数ドリフト幅Δνdriftが前記光源の波長変動許容量に対して十分小さい場合には、Δνdrift＝０とみなして各値が設定される請求項１８から２０のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２３】
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御された状態で、前記光周波数掃引手段によって定期的に前記予備光源の出力光の掃引が行われた場合、前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数νbeat及び前記予備光源の光周波数νmeasを用いて、各光源に係る光周波数νmainと周波数設定値との差νdiffを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された差νdiffが所定量νlim以上か否かを参照して、前記算出された差νdiffが所定量νlim以上の場合には、その光源が異常状態にあると判定する誤差判定手段とを、
有する請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２４】
前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御された状態で、前記光周波数掃引手段によって定期的に前記予備光源の出力光の掃引が行われた場合、前記ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数νbeat及び前記予備光源の光周波数νmeasを用いて、各光源に係る光周波数νmainと周波数設定値との差νdiffを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された差νdiffが所定量νlim以上か否かを参照して、前記算出された差νdiffが所定量νlim以上の場合には、その光源から出力される光信号の光周波数のずれを修正するよう制御する修正制御手段とを、
有する請求項４から７のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２５】
前記光源から出力される光信号の光周波数のずれの修正量が所定量以上である場合には、その光源が異常状態にあると判定する修正量判定手段を有する請求項２４に記載の予備光源切替装置。
【請求項２６】
前記予備光源から出力される光信号を収容し、異なる透過特性を有する２つの波長フィルタと、
前記予備光源から出力される光信号の光周波数νの前記予備光源から出力される光信号の光周波数を決定するパラメータαに対する傾き（Δν／Δα）が記憶されている傾き設定記憶手段と、
前記光周波数掃引手段による前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引中に、前記２つの波長フィルタのそれぞれの透過光強度を検出する透過光強度検出手段と、
前記透過光強度検出手段によって検出された２つの透過光強度の透過光強度比が、あらかじめ記憶されている入射光の光周波数が所定値ν1であるときの値と一致した場合には、このときの所定値ν1に対応した前記予備光源から出力される光信号の波長を決定するためのパラメータα1を記憶し、掃引中の前記予備光源から出力される光信号の光周波数νmeasをνmeas＝（α−α1）×（Δν／Δα）によって算出する周波数算出手段とを、
有する請求項２３から２５のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２７】
前記予備光源から出力される光信号を収容し、異なる透過特性を有する２つの波長フィルタと、
一方の波長フィルタの透過光強度が、ピークを超えた後、ピーク強度に対し所定のレベルｘ1％になるときの前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαであるα1と、他方の波長フィルタの透過光強度が、ピークを超えた後、ピーク強度に対し所定のレベルｘ2％になるときの前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαであるα2とを決定するためのパラメータ決定手段と、
前記一方の波長フィルタの透過ピークに対して透過光強度がｘ1％になる光周波数のうち、透過ピークに対して前記予備光源の掃引方向にずれた光周波数ν1と、前記他方の波長フィルタの透過ピークに対して透過光強度がｘ2％になる光周波数のうち、透過ピークに対して前記予備光源の掃引方向にずれた光周波数ν2とが記憶されている周波数記憶手段と、
（Δν／Δα）を（ν2−ν1）／（α2−α1）によって算出し、さらに、掃引中の前記予備光源の実際の光周波数νmeasを、νmeas＝（α−α1）×（Δν／Δα）＋ν1によって算出する周波数算出手段とを、
有する請求項２３から２５のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２８】
前記予備光源から出力される光信号を収容し、異なる透過特性を有する２つの波長フィルタと、
一方の波長フィルタの透過光強度が、所定のレベルｘ1％になるときの前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαであるα1と、他方の波長フィルタの透過光強度が、所定のレベルｘ2％になるときの前記予備光源の光周波数を決定するパラメータαであるα2とを決定するためのパラメータ決定手段と、
前記一方の波長フィルタの透過ピークに対し透過光強度がｘ1％になる光周波数のうち透過ピークに対して前記予備光源の掃引方向にずれた光周波数ν1と、前記他方の波長フィルタの透過ピークに対し透過光強度がｘ2％になる光周波数のうち透過ピークに対して予備光源の掃引方向にずれた光周波数ν2とが記憶されている周波数記憶手段と、
（Δν／Δα）を（ν2−ν1）／（α2−α1）によって算出し、さらに、掃引中の前記予備光源の実際の光周波数νmeasを、νmeas＝（α−α1）×（Δν／Δα）＋ν1によって算出する周波数算出手段とを、
有する請求項２３から２５のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項２９】
前記予備光源から出力される光信号を収容し、異なる透過特性を有する２つの波長フィルタと、
前記光源としてアレイ光源が用いられている場合、前記２つの波長フィルタの透過光強度比が、好ましい所定の設定値から所定量以上ずれている場合には、前記透過光強度比のずれが０に近づくように前記アレイ光源内の特定の光源の温度を制御するアレイ光源制御手段と有する請求項２４又は２５に記載の予備光源切替装置。
【請求項３０】
前記光周波数掃引手段による前記予備光源から出力される光信号の光周波数の掃引中において、前記予備光源から出力される光信号の光周波数νmeasを、νmeas＝（Δν／Δα）×（α−α1）によって算出するとともに、その予備光源との間でビート周波数が検出されている前記光源の周波数を、掃引が光周波数の低周波側から高周波側に向かって行われている場合にはνmeas＋νbによって算出し、掃引が光周波数の高周波側から低周波側に向かって行われている場合にはνmeas−νbによって算出する周波数算出手段を有する請求項１１又は１２に記載の予備光源切替装置。
【請求項３１】
それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、
複数の光源を有するアレイ光源と、
前記アレイ光源と同一の波長設定値を有し、複数の予備光源を有する予備アレイ光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と前記予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、
前記予備光源から前記合波手段への光信号の供給を制御する予備光源出力光制御手段と、
前記複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、
前記監視手段によって前記複数の光源のうちの少なくとも１つに係る前記所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、前記所定のパラメータが前記所定の範囲を超えた前記光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、
前記複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を変更することが可能なパラメータを制御する予備光源パラメータ制御手段と、
前記異常状態判定手段によって前記光源に異常が発見されない場合には、前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から前記合波手段に対して光信号が供給されないよう制御された状態で、前記複数の予備光源のすべてに関して、前記複数の光源から出力される光信号と前記予備光源から出力される光信号とのビート周波数を順次測定し、続いて、前記予備光源パラメータ制御手段によって前記パラメータを微小に変更して、再び、前記複数の予備光源のすべてに関して、前記複数の光源から出力される光信号と前記予備光源から出力される光信号とのビート周波数を順次測定する動作を定期的に繰り返し行うビート周波数測定手段と、
同一の前記予備光源に関して、定期的に繰り返し測定が行われる前記パラメータの変更前及び変更後のビート周波数に基づく所定の条件を満たさない光源に対応した予備光源から出力される光信号に対して、前記所定の条件を満たさない光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が行われるよう制御する変調制御手段と、
前記変調制御手段による変調の制御が完了した後、前記予備光源出力光制御手段によって前記予備光源から前記合波手段に対して光信号が供給されるよう制御された状態で、前記所定の条件を満たさない光源から出力される光信号が前記合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを、
有する予備光源切替装置。
【請求項３２】
複数の予備光源のそれぞれの光周波数可変範囲が所定の周波数範囲を隙間なくカバーするよう設定されており、前記光周波数が最も低い予備光源から光信号の出力を順次行い、前記予備光源間ビート周波数測定手段によって測定される隣り合う予備光源同士のビート周波数が所定の範囲内となった場合に、低周波側の予備光源の出力から高周波側の予備光源の出力に切り替えるよう構成されている請求項７に記載の予備光源切替装置。
【請求項３３】
複数の予備光源のそれぞれの光周波数可変範囲が所定の周波数範囲を隙間なくカバーするよう設定されており、前記光周波数が最も低い予備光源から光信号の出力を順次行い、前記予備光源間ビート周波数測定手段によって測定される隣り合う予備光源同士のビート周波数が単調減少からνlo以下を経て単調増加に転じた場合に、低周波側の予備光源の出力から高周波側の予備光源の出力に切り替えるよう構成されている請求項７に記載の予備光源切替装置。
【請求項３４】
前記ビート周波数測定手段の中にローパスフィルタを挿入することを特徴とした請求項４から３３のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項３５】
面発光レーザ、波長指定可能な波長可変光源装置、半導体レーザモジュールのいずれかが前記予備光源として利用される請求項１から３４のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【請求項３６】
前記複数の光源のそれぞれに関して、前記監視手段によって監視されるパラメータの初期値、及び、隣り合う光周波数を有する他の光源と光干渉を起こし得るパラメータの変動許容量が記憶されている干渉発生パラメータ記憶手段と、
前記監視手段によって監視される前記光源のパラメータが、前記パラメータの初期値に前記パラメータの変動許容量を加算した値よりも上昇するか、又は、前記パラメータの初期値に前記パラメータの変動許容量を減算した値よりも下降した場合、光干渉が起こらないようにするため、その光源からの光の出力を停止させるよう制御する干渉監視制御手段とを、
有する請求項１から３５のいずれか１つに記載の予備光源切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＤＭ（波長分割多重：Wavelength Division Multiplexing）やＤＷＤＭ（高密度波長分割多重：Dense Wavelength Division Multiplexing）を利用した波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置に関し、特に、光源の故障時に予備光源に切り替えることを可能とする予備光源切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの急激な普及により基幹通信網のデータトラフィックが爆発的に増大しており、より多くの情報を高速に伝送できる大容量通信システムが求められている。こうした要求に対して、１本の光ファイバで波長の異なる複数の光信号を伝送するＷＤＭやＤＷＤＭなどを利用した波長多重伝送システムは、新規に光ファイバを敷設することなく既設のシステムをそのまま用いて情報伝送量を飛躍的に増大できるため、通信ネットワークの大容量化のための最も有力な手段と考えられている。
【０００３】
ＷＤＭを利用して、同一波長帯に複数の異なる波長を持つ光信号を波長多重する光送受信システムでは、少なくとも多重する波長数分だけのレーザが必要となり、さらに、これらのレーザの最小波長から最大波長までをカバーするための予備系が必要となる。この問題に対する従来の対応策としては、例えば、下記の特許文献１に記載の技術が挙げられる。
【０００４】
図１０は、従来のＷＤＭを利用した波長多重伝送システムにおける予備系の構成例を示す図である。ＷＤＭ装置（ＷＤＭシステム出力ポート切替装置）２０１は、光信号を電気信号に変換するｎ個のＯ／Ｅ２１１と、電気信号を波長λ１〜λｎのｎ本の光信号に変換するｎ個のＥ／Ｏ２１２と、ｎ個の光信号を多重してｎ波長多重信号とするマルチプレクサＡ（合波器）２１４と、ｎ波長多重信号から光信号を分岐するスプリッタ（ＳＰＬＩＴ）２３１と、分岐した光信号を障害監視用信号として取得し、障害発生の有無を検出するディテクタ（ＤＥＴ）２１７と、ｎ個の光信号の中から１個の光信号を選択して出力する切替スイッチ（切替ＳＷ）２１８と、予備光源路（Ｅ／Ｏ、以下、予備Ｅ／Ｏと呼ぶこともある）２１９と、他のマルチプレクサＢ２１５と、増幅した光信号を光ファイバ伝送路２０８へ出力するＰＯＳＴ−ＡＭＰ２１６とにより構成される。
【０００５】
また、ディテクタ２１７は、可変波長フィルタ（ＴＵＮＡＢＬＥ  ＦＩＬＴＥＲ）２２０と、光量検出器であるフォトダイオード（ＰＤ）２２１と、可変波長フィルタ２２０の透過波長を制御する制御回路（ＣＯＮＴ）２２２とにより構成される。また、予備Ｅ／Ｏ２１９は、切替ＳＷ２１８から入力された光波長と略一致する光信号を発光する可変波長レーザーダイオード（ＴＵＮＡＢＬＥ  ＬＤ）２２３を有している。
【０００６】
ＷＤＭ装置２０１の各ポートで受信したｎ個の光信号は、ｎ個のＯ／Ｅ２１１によって、いったんｎ個の電気信号に変換される。変換された各電気信号は分岐され、分岐された一方の電気信号は、それぞれｎ個のＥ／Ｏ２１２で波長λ１ 〜λｎのｎ個の光信号に変換された後、マルチプレクサＡ２１４によってｎ波長多重される。また、分岐された他方の電気信号は、切替スイッチ２１８を経て予備Ｅ／Ｏ２１９に供給される。
【０００７】
マルチプレクサＡ２１４を用いてｎ波長多重されたｎ波長多重信号は、スプリッタ２３１によって分岐され、分岐された一方の光信号は、障害監視用信号としてディテクタ２１７に供給される。ディテクタ２１７に供給された障害監視用信号は、ディテクタ２１７内で可変波長フィルタ２２０を透過した後、フォトダイオード（ＰＤ）２２１に供給されて光量の検出が行われる。可変波長フィルタ２２０の透過波長は、制御回路２２２によって制御される。したがって、例えば透過波長λｉの時にフォトダイオード２２１が所定量の光信号を検出しなければｉ番目（ｉは１〜ｎのいずれかの値）のポートに障害があることが分かる。
【０００８】
波長λｉの光信号に関して所定量が検出されず（あるいは、波長λｉの光信号が断たれて）、ｉ番目のポートに障害があると判断された場合、制御回路２２２は切替ＳＷ２１８を制御してｉ番目のポートの信号を選択的に出力させると同時に、予備Ｅ／Ｏ２１９内の可変波長レーザーダイオード２２３の波長をλｉにする。これにより、予備Ｅ／Ｏ２１９からはｉ番目のポートの光信号が波長λｉで出力される。この光信号はマルチプレクサＢ２１５で他の正常なポートの光信号に波長多重され、ＰＯＳＴ−ＡＭＰ２１６で所定の出力レベルまで増幅された後、光ファイバ伝送路２０８に送出される。
【０００９】
上記のＷＤＭ装置２０１は、送信側のＷＤＭ装置の予備光源として可変波長光源を用いている。この予備光源によって、障害発生時には、可変波長光源の波長が障害の発生した波長と略同一波長となるように制御される。このように、送信側の予備光源の波長を障害の生じた光信号と同じ波長になるように制御することにより、受信装置や再生中継器側で予備のＯ／Ｅ、Ｅ／Ｏを搭載する必要がなく、さらに、波長帯の信号使用効率を落とすことがないので、各波長多重信号間の波長間隔を狭める必要がなくなる。
【特許文献１】特開平１０−３２２２８７号公報（図１、段落００２０〜００２６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている予備光源を有するＷＤＭ装置を、３２０波程度（Ｃバンド〜Ｌバンド）のＷＤＭを利用した波長多重伝送システムに適用した場合には、波長可変範囲８０ｎｍ、波長設定精度０．０１ｎｍ程度の予備光源が必要となる。この精度で絶対波長の設定が可能な光源は、非常に高価である。
【００１１】
また、特許文献１に開示されている予備光源を有するＷＤＭ装置では、信号光の中断を検出してから予備光源の波長を設定し、その後に予備光源の出力光への切り替えを行うので、一定時間、送信信号が断たれてしまうこととなる。さらに、従来のＷＤＭを利用した波長多重伝送システムでは、信号用光源の波長間隔は各信号光源の安定性に依存していたため、高い波長安定性を持つ高価な予備光源を使う必要がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、予備光源の絶対波長の設定精度が低くても多重化された他のチャネルの光信号と相互干渉を起こさないこと、予備系への切り替え時に送信信号が停止しないこと、信号用光源を比較的波長安定性の低い安価な光源に置き換えることを可能にすることなど、安価な光源を用いて、十分な動作精度及び動作安定性を実現することが可能な波長多重伝送システムにおける予備光源切換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、波長が可変である光信号を出力する予備光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号の光周波数が、異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御するものであって、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されない状態で、光周波数調整手段による光周波数の調整及び変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、予備光源出力光制御手段によって予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御された後、異常状態にある特定の光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、波長が可変である光信号を出力する予備光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号の光周波数を掃引する光周波数掃引手段と、複数の光源から出力される光信号と光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、予備光源から出力される光信号の光周波数が、異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御するものであって、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されない状態で、光周波数調整手段による光周波数の調整及び変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、予備光源出力光制御手段によって予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御された後、異常状態にある特定の光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を掃引する複数の光周波数掃引手段と、複数の光源が複数の予備光源のそれぞれが属するグループに分けられ、複数のグループのそれぞれに対応し、複数のグループのそれぞれに属する光源から出力される光信号と、そのグループに属しており光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、異常状態判定手段によって異常状態にあると判定された特定の光源と同一の光周波数の光信号を出力することが可能な予備光源を選択するとともに、予備光源から出力される光信号の光周波数が、異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御するものであって、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されない状態で、光周波数調整手段による光周波数の調整及び変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、予備光源出力光制御手段によって予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御された後、異常状態にある特定の光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を掃引する複数の光周波数掃引手段と、複数の光源から出力される光信号と光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、複数の予備光源のうちから、異常状態判定手段によって異常状態にあると判定された特定の光源と同一の光周波数の光信号を出力することが可能な予備光源を選択するとともに、予備光源から出力される光信号の光周波数が、異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御するものであって、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されない状態で、光周波数調整手段による光周波数の調整及び変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、予備光源出力光制御手段によって予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御された後、異常状態にある特定の光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、波長が可変である光信号を出力する複数の予備光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、複数の予備光源間におけるビート周波数を測定する予備光源間ビート周波数測定手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源間ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数を参照しながら、予備光源から出力される光信号の光周波数を掃引する光周波数掃引手段と、複数の光源から出力される光信号と光周波数掃引手段によって掃引される予備光源から出力される光信号とのビート周波数を測定するビート周波数測定手段と、ビート周波数測定手段によって測定されたビート周波数に基づいて、予備光源から出力される光信号の光周波数が、異常状態にある特定の光源から出力される光信号の光周波数近傍となるよう調整する光周波数調整手段と、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、異常状態にある特定の光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が、予備光源から出力される光信号に対して行われるよう制御する変調制御手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御するものであって、異常状態判定手段によって特定の光源が異常状態にあると判定された場合、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されない状態で、光周波数調整手段による光周波数の調整及び変調制御手段による変調の制御の両方が完了した後、予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御する予備光源出力光制御手段と、予備光源出力光制御手段によって予備光源から出力される光信号が合波手段に供給されるよう制御された後、異常状態にある特定の光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の予備光源切替装置は、それぞれ異なる波長の光信号を出力する複数の光源から出力される複数の光信号を波長多重して出力する波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置であって、複数の光源を有するアレイ光源と、アレイ光源と同一の波長設定値を有し、複数の予備光源を有する予備アレイ光源と、複数の光源のそれぞれから出力される複数の光信号と予備光源から出力される光信号とを波長多重して、外部に出力する合波手段と、予備光源から合波手段への光信号の供給を制御する予備光源出力光制御手段と、複数の光源のそれぞれにおける所定のパラメータを監視する監視手段と、監視手段によって複数の光源のうちの少なくとも１つに係る所定のパラメータが所定の範囲を超えた場合に、所定のパラメータが所定の範囲を超えた光源が異常状態にあると判定する異常状態判定手段と、複数の予備光源のそれぞれから出力される光信号の光周波数を変更することが可能なパラメータを制御する予備光源パラメータ制御手段と、異常状態判定手段によって光源に異常が発見されない場合には、予備光源出力光制御手段によって予備光源から合波手段に対して光信号が供給されないよう制御された状態で、複数の予備光源のすべてに関して、複数の光源から出力される光信号と予備光源から出力される光信号とのビート周波数を順次測定し、続いて、予備光源パラメータ制御手段によってパラメータを微小に変更して、再び、複数の予備光源のすべてに関して、複数の光源から出力される光信号と予備光源から出力される光信号とのビート周波数を順次測定する動作を定期的に繰り返し行うビート周波数測定手段と、同一の予備光源に関して、定期的に繰り返し測定が行われるパラメータの変更前及び変更後のビート周波数に基づく所定の条件を満たさない光源に対応した予備光源から出力される光信号に対して、所定の条件を満たさない光源から出力される光信号に対して行われるべき変調が行われるよう制御する変調制御手段と、変調制御手段による変調の制御が完了した後、予備光源出力光制御手段によって予備光源から合波手段に対して光信号が供給されるよう制御された状態で、所定の条件を満たさない光源から出力される光信号が合波手段に供給されないよう制御する光源出力光制御手段とを有している。
この構成により、例えば、特定の光源に故障が発生した場合でも、特定の光源の代用となる予備光源からの出力光の光周波数を安易な構成で簡単に調整できるとともに、光源切り替え時でも継続的に光信号の出力を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現用光源の温度、パワー、注入電流などを監視し、監視している値が所定の範囲を超えたら、その光源に異常が発生していると判定し、異常が発生したと判定された現用光源の光周波数に、予備光源の出力光の光周波数を調整するとともに、異常が発生したと判定された現用光源からの出力光に対して行われていた変調と同一の変調を施して、予備光源の出力光と現用光源の出力光とを合波して出力し、必要に応じて、その後、異常が発生している現用光源の動作を停止させるので、光信号の出力を停止せずに現用光源から予備光源への切り替えを行うことが可能となる。また、現用光源からの出力光とのビート周波数を測定しながら、予備光源の出力光の光周波数を決定することにより、比較的波長安定性の低い安価な光源を予備光源に用いた場合でも正確な周波数設定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１〜第５の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における予備光源切替装置の構成図である。図１に示す予備光源切替装置は、複数の現用光源１、予備光源２、現用光源制御回路３、予備光源制御回路４、光スイッチ５、第１の光結合器６、光分配器７、第２の光結合器８、受光器９、分周器１０、周波数カウンタ１１、予備系制御回路１２、変調信号切替スイッチ１３、ブースタアンプ１４を有している。
【００２２】
現用光源１は、半導体レーザモジュールなどにより構成されており、複数設けられている。これらの現用光源１は、波長が少しずつ異なるように設定されており、各現用光源１において変調が行われている。各現用光源１における波長の調整は、現用光源制御回路３によって、各現用光源１における温度や注入電流などの制御により行われる。
【００２３】
また、予備光源２は、ＤＦＢレーザ（分布帰還型レーザ：Distributed FeedBack Laser）、面発光レーザ、外部共振器型レーザなど、一定の範囲で波長を自由に変化させることが可能な光源により構成されている。例えば、予備光源２がＤＦＢレーザや面発光レーザの場合には、レーザチップやレーザモジュール全体の温度変化、注入電流量変化などによって、予備光源２が外部共振器型レーザの場合には、共振器長変化、外部共振器を形成するグレーティングの角度変化などによって、予備光源２からの出力光の波長を変化させることが可能である。なお、この予備光源２として、波長を数値で入力できる装置型の光源を用いることも可能である。予備光源２からの出力光は、現用光源１が正常に動作しているときは無変調であるが、現用光源１が異常状態（正常な動作を行えない状態）のときには、変調信号切替スイッチ１３からの変調信号を受けて変調される。
【００２４】
なお、図１では、現用光源１や予備光源２のそれぞれに対して、現用光源制御回路３や変調信号切替スイッチ１３から、変調のための変調信号が直接印加される構成となっているが、現用光源１や予備光源２からの出力光が通過する光路に対して変調信号が印加され、変調が行われるように構成することも可能である。
【００２５】
また、光スイッチ５は、予備光源２からの出力光の接続先を、第１の光結合器６及び第２の光結合器８のどちらか一方に切り替えるものである。なお、予備光源２からの出力光をカプラにより分岐して、カプラによる分岐先の一方を光スイッチ５を経由して第１の光結合器６に接続し、もう一方を第２の光結合器８に接続するように構成することも可能である。
【００２６】
光スイッチ５の接続先が第１の光結合器６に設定された場合には、現用光源１からの出力光と光スイッチ５通過後の予備光源２の出力光とは、第１の光結合器６において結合された後、光分配器７によって再び分岐される。光分配器７によって分岐された一方の光は、ブースタアンプ１４に供給され、ブースタアンプ１４による増幅後、伝送路（不図示）に送出される。また、光分配器７によって分岐された他方の光は、第２の光結合器８を通じて受光器９に供給される。また、光スイッチ５の接続先が第２の光結合器８に設定された場合には、光結合器８において、光分配器７から供給されるすべての現用光源１の出力光と予備光源２からの出力光とが結合されて、受光器９に供給される。
【００２７】
第２の光結合器８に供給され結合された光は受光器９に供給され、受光器９において、光／電気変換される。このとき、光スイッチ５が予備光源２からの出力光を第２の光結合器８に送出するように切り替えられていれば、現用光源１からの出力光と予備光源２からの出力光とによって発生するビート信号が検出される。ビート信号は、分周器１０により分周された後、周波数カウンタ１１に供給されて周波数検出される。なお、周波数カウンタ１１の前に分周器１０が挿入されているので、周波数カウンタ１１でカウントされた周波数に分周数をかけたものがビート周波数の検出値となる。このようにして検出されたビート周波数は、予備系制御回路１２に供給されて処理され、その処理結果は、予備系制御回路１２から現用光源制御回路３、予備光源制御回路４、光スイッチ５、変調信号切替スイッチ１３に供給されて、現用光源１や予備光源２の制御（波長調整）に利用される。なお、ビート周波数（ビート信号の周波数）の測定において不具合が生じる場合には（後述）、分周器１０の前又は後にローパスフィルタを挿入して、周波数カウンタ１１に供給される帯域を制限することが好ましい。
【００２８】
次に、図１に示す波長多重伝送システムにおける現用光源１及び予備光源２の制御に係る動作について説明する。通常の運用においては、すべての現用光源１はＯＮ（動作が有効）、予備光源２はＯＦＦ（動作が無効又は動作せず）、光スイッチ５による第１の光結合器６への予備光源２からの出力光の供給はＯＦＦ、変調信号切替スイッチ１３による予備光源２への変調信号の供給はＯＦＦとなっている。また、現用光源制御回路３には、各現用光源１が所定の光周波数の光を出力するための温度や注入電流の値などがあらかじめ記憶されており、各現用光源１の温度や注入電流などをこの値に調整することにより、各現用光源１からの出力光を所望の光周波数に固定することが可能となっている。なお、各現用光源１からの出力光の光周波数の間隔は、各システムによって異なるものであるが、例えば、２５ＧＨｚ（波長に換算して約０．２ｎｍ）〜１００ＧＨｚ程度である。
【００２９】
現用光源制御回路３は、各現用光源１の温度、注入電流、パワーなどを常時監視しており、これらの値（監視結果）は、予備系制御回路１２に供給される。そして、これらの値が所定の範囲外となる現用光源１が存在する場合には、予備系制御回路１２は、その現用光源１が異常状態（故障）であると判断する。なお、正常と判断されるためのモニタ値の変動許容量はシステムごとに適宜定められ、例えば、システム全体の設計上、現用光源１の波長変動として許容できる範囲がΔλdriftであるとすると、現用光源１の波長がΔλdriftだけ変動するために必要な温度変動量よりわずかに小さな量を、温度モニタ値の変動許容量と定めることが可能である。
【００３０】
なお、現用光源１として半導体レーザが用いられている場合には、温度や注入電流などの条件が変化しなくても、劣化と共に、その出力波長が長波長側にシフトしてパワーが減少することがある。このような劣化に対処するため、近いうちに故障が見込まれるほどに劣化した場合のパワーモニタ値や、現用光源１が劣化して波長変動許容範囲を超えるときのパワーモニタ値が、初期パワーモニタ値に対してどれだけ低下するかをあらかじめ記憶させておき、パワーモニタ値が出荷時のパワーモニタ値に対して所定の割合まで低下したことを検出した場合に、その現用光源１は異常状態（通常の使用が不可能なほど劣化）であると判断することも可能である。
【００３１】
また、現用光源１として半導体レーザが用いられ、自動光出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）されている場合には、パワー低下は注入電流などによって補填されるので、近いうちに故障が見込まれるほどに劣化した場合の注入電流値や、現用光源１が劣化して波長変動許容範囲を超えるときの注入電流モニタ値が、初期注入電流モニタ値に対してどれだけ低下するかをあらかじめ記憶させておき、注入電流モニタ値が出荷時の注入電流モニタ値に対して所定の割合まで低下したことを検出した場合に、その現用光源１は異常状態であると判断することも可能である。また、現用光源１に対する変調がレーザの直接強度変調である場合には、パワーモニタ値に変調信号で同期をかけるなどの処理を行うことも可能である。
【００３２】
予備系制御回路１２によって異常と判定された現用光源１が存在する場合、ただちに予備光源２をＯＮし、波長の調整動作を開始する。このとき、異常と判定される原因となったモニタ値が、光周波数が隣り合う他の現用光源１からの出力光と干渉を起こす程度の波長変動量に対応した量よりも上昇又は下降した場合を除き、異常と判定された現用光源１をＯＦＦとはせず、また、この異常と判定された現用光源１に対する変調も継続して行う。
【００３３】
次に、異常と判断された現用光源１が存在する場合に行われる予備光源２の波長調整の動作について説明する。予備光源２が波長を所望の現用光源波長精度以上の精度で指定できる光源である場合には、あらかじめ予備光源制御回路４に、すべての現用光源１に関して、予備光源２の波長が各現用光源１の設定波長と一致するときの波長設定用のパラメータを記憶させておき、現用光源１の異常時には、異常と判定された現用光源１に対応したパラメータを選び出して、この値に従って、予備光源２からの出力光の波長を設定するよう制御する。
【００３４】
なお、パラメータとしては、例えば、レーザチップやレーザモジュール全体の温度、注入電流量、共振器ミラー位置、外部共振器を形成するグレーティングの角度などが利用可能である。また、予備光源２が波長を数値で入力できる装置型の光源である場合には、波長設定値そのものをパラメータとして利用することも可能である。
【００３５】
一方、予備光源２が、絶対波長の指定が困難な光源である場合には、以下の方法によって予備光源２の波長調整を行う。まず、あらかじめ予備系制御回路１２に、νlo、νup、Δνdrift、Δνint、νbなどの値を記憶させておく。ここで、Δνdriftは現用光源１において予想される通常の光周波数ドリフト幅、νloは、ビート周波数が分周器１０及び周波数カウンタ１１の帯域（ビート周波数の測定帯域）νrangeを超えているときのビート周波数の測定最大値より大きい値、νupはνrangeより小さい値、（νup−νlo）は（２Δνset）より大きい値（ただし、Δνsetは掃引時の予備光源２の波長設定間隔）、Δνintは（Δνwdm−２νup−Δνset−２Δνdrift）より狭く、（２νlo＋Δνset）及び（２Δνset）より広い値（ただし、Δνwdmは現用光源１の波長間隔）、νbは（Δνwdm＋νup−Δνset／２）に等しい値である。
【００３６】
ここで、特定の現用光源１が異常と判定された場合には、予備系制御回路１２が、予備光源制御回路４に対して予備光源２の出力光の光周波数を段階的又は連続的に掃引するように制御を行う。このとき、光スイッチ５は予備光源２からの出力光が、第１の光結合器６に供給されない設定となっている。この掃引は、異常と判定された現用光源１からの出力光の光周波数が現用光源１の中で最大である場合には、現用光源１からの出力光の最小光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の低周波側から行われ、異常と判定された現用光源１からの出力光の光周波数が現用光源１の中で最小である場合には、現用光源１からの出力光の最大光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の高周波側から行われ、異常と判定された現用光源１からの出力光の光周波数が現用光源１の中で最大又は最小でない場合には、現用光源１の出力光の最小光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の低周波側、又は、現用光源１のからの出力光の最大光周波数より所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の高周波側から行われる。なお、予備光源制御回路４は、レーザチップやレーザモジュール全体の温度、注入電流量、共振器の設定を始めとして、任意のパラメータに関して掃引を行うことが可能である。
【００３７】
以下、掃引のパラメータが温度の場合を一例として説明する。温度掃引中、受光器９は、ビート信号を検出し続ける。一方、分周器１０及び周波数カウンタ１１の帯域は有限であり、予備光源２からの出力光の光周波数の変化と周波数カウンタ１１の出力（ビート周波数の測定値）とは、図６に示す関係となる。なお、図６に示すように、ビート周波数の測定値が帯域の上限値を超えると同時にビート周波数の測定値が０に落ちない場合、又は、隣接する２つ以上の現用光源１のビート信号を同時に検出してしまう場合には、分周器１０の前又は後にローパスフィルタを挿入して、帯域を制限することが好ましい。
【００３８】
温度掃引中、周波数カウンタ１１が出力するビート周波数の測定値が連続してνlo〜νupの範囲外となる予備光源２の周波数範囲は、ビート周波数がνrangeを超える領域を含む幅（Δνwdm−２νup）の領域と、予備光源２の出力光の光周波数と現用光源１の出力光の光周波数とが重なる部分の近傍に相当する幅２νloの領域となり、いずれも予備光源２からの出力光の光周波数がΔνwdm変化するごとに現れるものである。予備系制御回路１２は、掃引開始から、周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続して周波数カウンタ１１が出力するビート周波数の測定値がνlo〜νupの範囲外となり、その後、高周波側からνlo〜νupの範囲内に入った回数ｔをカウントする。このカウントされた回数ｔによって、現在の予備光源２の波長が、複数の現用光源１のうちの何番目からの出力光の光周波数を持つ現用光源１の近傍にあるのかが判定される。すなわち、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、現在の予備光源２の波長が低周波側から数えてｔ番目の現用光源１の近傍に達しており、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、現在の予備光源２の波長が高周波側から数えてｔ番目の現用光源１の近傍に達していると判定される。
【００３９】
異常と判定された現用光源１が掃引開始側の現用光源１からｋ番目の現用光源１である場合には、カウントされた値ｔがｋ−１となったら、予備光源２の温度を、光周波数をνbの絶対値だけ変化させるのに対応する量Ｔbだけ掃引方向に変化させて固定する。ここで、Ｔbは、予備光源２の温度の光周波数に対する傾き（ΔＴ／Δν）を用いて、Ｔb＝（ΔＴ／Δν）×νbにより算出される値である。なお、掃引時の予備光源２の波長設定間隔Δνset、現用光源１の通常の光周波数ドリフト幅Δνdriftが十分小さい場合には、Δνset及びΔνdriftを０として、νb及びＴbを計算してもよい。
【００４０】
なお、上記以外の有効な掃引方法として、例えば、所定の周波数幅（νup＋Δνint＋Δνdrift）に代わって所定の周波数幅（νa＋Δνslope＋Δνdrift）を用い、所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下の範囲に入った回数ｔをカウントすることも可能である。また、例えば、予備光源２に係る光周波数の可変範囲が限られている場合であっても、その可変範囲内に異常と判定された現用光源１が存在していることが判っている場合には、可変範囲の上限及び下限をそれぞれ所定の周波数幅（νup＋Δνint＋Δνdrift）又は（νa＋Δνslope＋Δνdrift）だけ広げて、その範囲内で掃引を行えばよい。また、この場合、この範囲内でもっとも低周波側の現用光源１が、すべての現用光源１の中で低周波側から数えてｍlo番目であり、この範囲内でもっとも高周波側の現用光源１がすべての現用光源１の中で高周波側から数えてｍup番目であるかを把握しておく。これにより、カウントされた回数ｔに基づいて、低周波側からの掃引では、低周波側から数えて（ｔ＋ｍlo−１）番目の光源であると認識でき、高周波側からの掃引では、高周波側から数えて（ｔ＋ｍup−１）番目の光源であると認識できるようになる。
【００４１】
また、上記において、最小光周波数又は最大光周波数から所定量（νup＋Δνint＋Δνdrift）以上の位置を掃引開始位置として設定するのは、現用光源１からの出力光の光周波数に通常考えられる範囲のドリフトがあった場合でも、掃引開始後、予備光源２の出力光の光周波数が（νup＋Δνint）だけ進んでから、最初の現用光源１からの出力光の光周波数と予備光源２からの出力光の光周波数とが一致するようにするためである。このように設定しないと、最初の現用光源１とのビート信号が検出される前に、周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続して周波数カウンタ１１が出力するビート周波数の測定値がνlo〜νupの範囲外とならなくなり、最初の現用光源１が、カウントされなくなってしまう。
【００４２】
また、νloを分周器１０の前後に挿入されたローパスフィルタの透過帯域、又は、分周器１０及び周波数カウンタ１１の帯域であるνrangeを超えているときのビート周波数の測定値の最大値より大きい値とするのは、帯域外の周波数をνlo〜νupの範囲内の周波数であると誤認しないようにするためである。また、νupをνrangeより小さい値とするのは、帯域内でしか周波数が正しく認識できないためである。
【００４３】
また、（νup−νlo）を（２Δνset）より大きい値とするのは、νlo〜νupの範囲内に周波数の測定点が少なくとも１点は必ず入るようにするためである。また、Δνintを（Δνwdm−２νup−Δνset−２Δνdrift）より狭くするのは、これ以上広いと、掃引中、予備光源２からの出力光の光周波数が、前の現用光源１からの出力光の光周波数と一致する位置から次の現用光源１からの出力光の光周波数と一致する位置まで動く間に、周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続して周波数カウンタ１１が出力するビート周波数の測定値がνlo〜νupの範囲外とならず、隣り合う周波数を持つ２つの現用光源１が、１つの光源として認識されてしまうためである。
【００４４】
また、Δνintを（２νlo＋Δνset）より広い値とするのは、予備光源２からの出力光の光周波数が現用光源１の出力光の光周波数の近傍において、周波数幅Δνintより広い範囲にわたって連続して周波数カウンタ１１が出力するビート周波数の測定値がνlo〜νupの範囲外となったと誤判定されないようにするためである。また、Δνintを（２Δνset）より広い値とするのは、Δνintの範囲内に周波数の測定点が少なくとも１点は入るようにするためである。
【００４５】
また、νbを（Δνwdm＋νup−Δνset／２）とするのは、異常と判定された現用光源１に隣接する光周波数を持つ現用光源１とのビート信号によってｔがカウントアップされた場合、予備光源２からの出力光の光周波数が、前記現用光源１からの出力光の光周波数と完全に一致する位置より、νupだけ掃引方向と逆にずれており、このずれ量と現用光源１の波長間隔を加えた分だけ光周波数をシフトさせる必要があるためである。なお、ここで、さらにΔνset／２を減算しているのは、ビート周波数が実際にνlo〜νupの範囲内に入るのはｔがカウントされた時点ではなく、ｔがカウントされた時点とその１つ前の測定点の間（高周波側からνlo〜νupの範囲内に入った時点）であり、測定点の間隔Δνsetの１／２を減算したほうが予備光源２からの出力光の光周波数の設定誤差がより小さくなるためである。したがって、Δνsetが、要求される予備光源２からの出力光の光周波数の設定値に対して十分小さい場合には、νbを（Δνwdm＋νup）とすることが可能である。
【００４６】
また、異常と判定された現用光源１の各モニタ値が、波数が隣り合う現用光源１からの出力光と干渉を起こす程度の波長変動量に対応した量よりも上昇又は下降した場合には、干渉が起こらないようにしなくてはならない。したがって、このような干渉が起こり得る場合には、異常と判定された現用光源１はＯＦＦとされるよう構成することが好ましい。異常と判定された現用光源１がＯＦＦとなった場合には、異常と判定された現用光源１からの出力光と予備光源２からの出力光とによって発生するはずのビート信号は検出されず、連続してνlo〜νupの範囲外となる光周波数帯が広くなることは明らかである。このような場合には、上述の回数ｔをカウントする方法ではなく、（２Δνwdm−２νup−Δνset−２Δνdrift）より狭く、かつ、（２νlo＋Δνset）より広く、かつ、（２Δνset）よりも広い周波数幅Δνerrをあらかじめ記憶させておき、このΔνerrに基づいて掃引を行う。例えば、異常と判定された現用光源１からの出力光の光周波数に近いところや所定量（νup＋Δνerr＋Δνdrift）以上の余裕をもって低周波側又は高周波側から掃引を開始して、ビート周波数の測定値がΔνerrより広い周波数範囲にわたって連続してνlo〜νupの範囲外となり、その後、高周波側からνlo〜νupの範囲内に入ったら、予備光源２の温度を、光周波数をνbの絶対値だけ変化させるのに対応する量Ｔbだけ掃引方向と逆方向に変化させて固定する方法を採用することも可能である。
【００４７】
なお、現用光源１の波長間隔以下の精度で絶対波長の指定が可能である場合には、光スイッチ５を予備光源２からの出力光を送信しないように切り替えた状態で、異常と判定された現用光源１に隣接する光周波数を持つ現用光源１付近から異常と判定された現用光源１の設定光周波数方向に向かって掃引を開始し、現用光源１からの出力光と予備光源２からの出力光とによって発生するビート周波数の測定値が所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に０となったら、このときの予備光源２からの出力光の光周波数νsetと、現用光源１からの出力光の光周波数間隔Δνwdmと、（ΔＴ／Δν）とを用いて、光周波数νsetの位置から、予備光源２の温度をさらにΔνwdm×（ΔＴ／Δν）だけ掃引方向に進めて固定するようにしてもよい。
【００４８】
また、現用光源１からの出力光と予備光源２からの出力光とによって発生するビート周波数の検出値が所定の光周波数幅Δνslopeにわたって単調減少となった後に所定の値νa以下となったら、このときの予備光源２からの出力光の光周波数νsetと、現用光源１からの出力光の光周波数間隔Δνwdmと、（ΔＴ／Δν）とを用いて、光周波数νsetの位置から、予備光源２の温度をさらに（Δνwdm＋νa）×（ΔＴ／Δν）だけ掃引方向に進めて固定するようにしてもよい。
【００４９】
なお、現用光源１の異常を発見する他の方法としては、光スイッチ５を、予備光源２の出力光を送信しないように切り替えた状態で、定期的又は常に予備光源２をＯＮにして光周波数に係る掃引を行い、予備光源２の光周波数掃引中に得られる現用光源１と予備光源２との間のビート周波数νbeat及び予備光源２の出力光の光周波数νmeasを用いて、各現用光源１の光周波数νmainと各現用光源１の周波数設定値との差νdiffを算出し、この差νdiffが所定値νlim以上となった場合には、その現用光源１は異常であると判定することも可能である。また、この差νdiffが所定値νlim以上となった場合には、その現用光源１における光周波数のずれを修正することも可能である。
【００５０】
＜第２の実施の形態＞
また、１つの予備光源２によって、すべての現用光源１からの出力光の光周波数に対応することができない場合には、すべての現用光源１からの出力光の光周波数に対応できるように、複数の予備光源２を用意する。図２は、本発明の第２の実施の形態における予備光源切替装置の構成図である。図２に示す予備光源切替装置の特徴は、図１に示す予備光源切替装置と比較して、複数の予備光源切替装置２（図２では、２つの予備光源２が図示）が設けられており、さらに、複数の予備光源２のそれぞれに対応して、光スイッチ５、第１の光結合器６、光分配器７、第２の光結合器８、受光器９、分周器１０が設けられている点にある。なお、複数の予備光源２のそれぞれは、複数の現用光源１のうちの光周波数の補完が可能なものを収容しており、すなわち、どの現用光源１に異常が生じた場合でも、複数の予備光源２のうちのいずれかによって、異常が発生した現用光源１の出力光が補われるように構成されている。
【００５１】
１つの予備光源２では、すべての現用光源１からの出力光の光周波数に対応することができず、複数の予備光源２を用意しなければならない場合であり、かつ、予備光源２の絶対波長の指定が困難である場合においても、図２に示すように、複数の現用光源１を１つの予備光源２が対応できるもの同士でまとめて、第１の実施の形態で説明した絶対波長の指定が困難な１つの予備光源２を用いて行う方法を用いて、予備光源２からの出力光の光周波数の調整を行うことが可能である。なお、各予備光源２に対して、それぞれの予備光源２の光周波数に対応する複数の現用光源１がグループ化されており、グループ単位の出力光を最終的に統合するために、グループ統合用光結合器１５も設けられている。また、この場合には、カウントされた回数ｔは、現在の予備光源２からの出力光の波長が予備光源２と関連付けられている現用光源１のうちの何番目の光周波数を持つ現用光源１の近傍にあるのかを示す値となる。また、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、現在の予備光源２の波長が低周波側から数えてｔ番目の現用光源１の近傍に達しており、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、現在の予備光源２の波長が高周波側から数えてｔ番目の現用光源１の近傍に達していると判定される。
【００５２】
＜第３の実施の形態＞
また、第２の実施の形態とは異なる構成で、すべての現用光源１からの出力光の光周波数に対応することも可能である。図３は、本発明の第３の実施の形態における予備光源切替装置の構成図である。図３に示す予備光源切替装置の特徴は、図１に示す予備光源切替装置と比較して、複数の予備光源２（図３では、３つの予備光源２が図示）、予備光源ビート用光分配器２１、予備光源ビート用受光器２２、予備光源ビート用分周器２３が設けられている点にある。なお、複数の予備光源２として、複数の現用光源１の最小光周波数から最大光周波数の範囲を不足なく補うことが可能なものを用意する必要がある。
【００５３】
図３に示す波長多重伝送システムでは、予備光源ビート用光分配器２１、予備光源ビート用受光器２２、予備光源ビート用分周器２３を設けて、複数の予備光源２間で発生するビート信号を検出するように構成し、光周波数が最大又は最小の予備光源２を先にＯＮにして掃引を行い、予備光源２からの出力光の波長可変範囲の上限又は下限に達したら、光周波数の掃引をＯＦＦにし、続いて、隣接する光周波数を持つ予備光源２をＯＮにして、この予備光源２に関して波長掃引を行うようにする。また、予備光源２同士のビート周波数が単調減少からνlo以下を経て単調増加に転じたら、再びνloとなる領域に戻し、先にＯＮにされていた予備光源２をＯＦＦにする。なお、回数ｔのカウントは、すべての予備光源２について連続して行われる。このようにして、複数の予備光源２を用いて、複数の現用光源１の最小光周波数から最大光周波数の範囲において、予備光源２同士のビート周波数が所定の範囲内となったら、ＯＮにする予備光源２を所定の順序で切り替えることにより、継続的かつ連続的な掃引を行うことが可能となる。
【００５４】
＜第４の実施の形態＞
また、図４は、本発明の第４の実施の形態における予備光源切替装置の構成図である。図４に示す予備光源切替装置の特徴は、図１に示す予備光源切替装置と比較して、複数の現用光源１を有する現用アレイ光源３１、この現用アレイ光源３１と同じ仕様で作られた複数の予備光源２を有する予備アレイ光源３２、変調信号切替スイッチ１３からの変調信号に基づいて予備光源２からの出力光の変調を行うための予備光変調器３３、複数の予備光源２からの出力光を結合する予備光結合器３４が設けられている点にある。
【００５５】
図４に示すように、現用光源１及び予備光源２は、共に同じ仕様で作られたアレイ光源であり、それぞれの予備光源２が対応する現用光源１からの光周波数ずれがνup以下である場合には、予備アレイ光源３２を現用アレイ光源３１と同じ温度に調整し、予備光源２のうち最も光周波数が低い光源から最も高い光源まで順にＯＮにしてビート周波数を検出してＯＦＦにするという動作を繰り返す。このときの現用光源１の出力は、図９に示すような現用光源１のパワーとなっており、予備光源２からの出力は、図９に示すような予備光源２（シフト前）のパワーとなっている。このとき、ビート周波数がνlo〜νupの範囲外となる現用光源１は、パワーが落ちているか、予備光源２との光周波数差がνlo以下（ほぼ０に近い値）になっているか、大幅に光周波数がずれているかのいずれかである。
【００５６】
続いて、予備光源２の温度を、光周波数変動幅がνrange以下となる程度の微小量変化させ、再び最も光周波数が低い光源から最も高い光源まで順にＯＮにしてビート周波数を検出してＯＦＦにするという動作を繰り返す。このときの予備光源２の出力は、図９に示すような予備光源２（シフト後）のパワーとなっている。ビート周波数が温度の変化前後において、共にνlo〜νupの範囲内であった場合には、この現用光源１を異常の発生した現用光源１とみなし、この現用光源１に対応する予備光源２のみをＯＮにして、温度を変化前の状態に戻す。
【００５７】
以上のように、予備光源２の調整が終了したら、変調信号切り替えスイッチ１３により異常の発生した現用光源１又は異常の発生した現用光源１からの出力光に加える変調信号を、予備光源制御回路４から予備光源２に対して供給するよう切り替えるか、又は、予備光源２からの出力光に対して予備光変調器３３で変調を加えられるように切り替えた後、光スイッチ５を予備光源２からの出力光を送信するように切り替え、異常の発生した現用光源１をＯＦＦにする。これにより、異常の発生した現用光源１を、予備光源２に切り替えることが可能となる。
【００５８】
＜第５の実施の形態＞
また、図５は、本発明の第５の実施の形態における予備光源切替装置の構成図である。図５に示す予備光源切替装置の特徴は、図１に示す予備光源切替装置と比較して、光スイッチ５から供給される予備光源２からの出力光を分配する光分配器４１、予備光源２からの出力光が供給される２枚の波長フィルタ４２、各波長フィルタ４２を透過した光の透過光強度を測定するための受光器４３及び分周器４４が設けられている点にある。
【００５９】
ここでは、透過波長ピークの異なる２枚の波長フィルタ４２を使用して、予備光源２の掃引を定期的に行い、２枚の波長フィルタ４２の透過光強度比を用いて、以下に述べる方法で予備光源２の絶対波長を特定する。そして、この予備光源２の絶対波長の特定結果から、各現用光源１の光周波数誤差を検出し、さらに、現用光源制御回路３を用いて温度などを変化させることにより、各現用光源１の出力光に係る誤差の修正を行う。また、検出された光周波数誤差が所定量以上に大きい場合には、現用光源１が異常であると判定することも可能である。
【００６０】
以下、２枚の波長フィルタ４２を使用して予備光源２の絶対波長を特定する方法について説明する。図５に示すように、２枚の波長フィルタ４２は、予備光源２からの出力光のみが供給される位置に挿入される。また、これらの波長フィルタ４２は、図７に示すように、透過ピークが異なるか、又は、透過特性が異なるように設定される。また、予備系制御回路１２には、あらかじめ両方の波長フィルタ４２の透過光強度比が所定の値Ａ1及びＡ2となるときの予備光源２の光周波数ν1及びν2を記憶させておく。予備光源２からの出力光の光周波数は、図８に示すように温度に対してほぼ単調減少となる。したがって、この傾き（Δν／ΔＴ）は、予備光源２の光周波数掃引中に波長フィルタ４２の透過光強度比がＡ1及びＡ2となったときの予備光源２の温度設定値Ｔ1及びＴ2を用いて、（ν2―ν1）／（Ｔ2―Ｔ1）により算出することができる。そして、この算出値と、掃引中の予備光源２の温度Ｔとを用いて、掃引中の光周波数ν＝（Ｔ−Ｔ1）×（Δν／ΔＴ）＋ν1を算出する。
【００６１】
なお、２枚の波長フィルタ４２の透過波長ピークの差をより大きくして、それぞれ別の現用光源１の光を透過させるように設定し、予備光源２の光周波数の掃引中、一方の波長フィルタ４２の透過光強度がピークを超えた後にピーク強度に対して所定のレベルｘ1％になるときの予備光源２の温度Ｔ1と、他方の波長フィルタ４２の透過光強度がピークを超えた後にピーク強度に対し所定のレベルｘ2％になるときの予備光源２の温度Ｔ2とを記憶させ、あらかじめ記憶されている、一方の波長フィルタ４２の透過ピークに対して透過光強度がｘ1％になる光周波数のうち透過ピークに対して予備光源２の掃引方向にずれた光周波数ν1、及び、他方の波長フィルタ４２の透過ピークに対し透過光強度がｘ2％になる光周波数のうち透過ピークに対して予備光源２の掃引方向にずれた光周波数ν2を用いて、（Δν／ΔＴ）を（ν2−ν1）／（Ｔ2−Ｔ1）によって算出させ、これを用いて、掃引中の予備光源２の実際の光周波数νmeasを、νmeas＝（Ｔ−Ｔ1）×（Δν／ΔＴ）＋ν1によって算出させてもよい。
【００６２】
また、予備系制御回路１２に、あらかじめ（Δν／ΔＴ）、及び、両方の波長フィルタ４２の透過光強度比が所定の値Ａ1となるときの予備光源２の光周波数ν1を記憶させておき、予備光源２の光周波数掃引中に、波長フィルタ４２の透過光強度比がＡ1となったときの予備光源２の温度設定値Ｔ1と掃引中の予備光源２の温度Ｔを用いて、掃引中の光周波数ν＝（Ｔ−Ｔ1）×（Δν／ΔＴ）＋ν1を算出させてもよい。
【００６３】
予備系制御回路１２は、上述の方法でカウントされた回数ｔを用いて、掃引方向が光周波数の低周波側から高周波側に向かっている場合には、予備光源２とのビート周波数が検出されている現用光源１が低周波側から数えてｔ番目の現用光源１であると判定し、掃引方向が光周波数の高周波側から低周波側に向かっている場合には、予備光源２とのビート周波数が検出されている現用光源１が高周波側から数えてｔ番目の現用光源１であると判定する。そして、現用光源１からの出力光の光周波数を、上記方法によって求められた回数ｔがカウントされた時点の予備光源２の光周波数から、さらに光周波数を掃引方向と同じ方向に（νup−Δνset／２）だけ進めた値とする。この値と各現用光源１の波長設定値との誤差が、各現用光源１の光周波数誤差である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る予備光源切換装置は、予備光源の絶対波長の設定精度が低くても多重化された他のチャネルの光信号と相互干渉を起こさないこと、予備系への切り替え時に送信信号が停止しないこと、信号用光源を比較的波長安定性の低い安価な光源に置き換えることを可能にすることなど、安価な光源を用いて、十分な動作精度及び動作安定性を実現することが可能であり、ＷＤＭやＤＷＤＭを利用した波長多重伝送システムにおける予備光源切替装置として有用であり、特に、光源の故障時に予備光源に切り替えることを可能とする予備光源切替装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における予備光源切替装置の構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態における予備光源切替装置の構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態における予備光源切替装置の構成図
【図４】本発明の第４の実施の形態における予備光源切替装置の構成図
【図５】本発明の第５の実施の形態における予備光源切替装置の構成図
【図６】本発明の第１の実施の形態における予備光源の光周波数と周波数カウンタによるビート周波数の測定値の関係を示す図
【図７】本発明の第５の実施の形態における光フィルタの透過光強度を示す図
【図８】本発明の第５の実施の形態における予備光源の温度と光周波数の関係を示す図
【図９】本発明の第４の実施の形態における光源の出力パワーと光周波数との関係を示す図
【図１０】従来のＷＤＭを利用した波長多重伝送システムにおける予備系の構成例を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１  現用光源
２  予備光源
３  現用光源制御回路
４  予備光源制御回路
５  光スイッチ
６  第１の光結合器
７、４１  光分配器
８  第２の光結合器
９、４３  受光器
１０、４４  分周器
１１  周波数カウンタ
１２  予備系制御回路
１３  変調信号切替スイッチ
１４  ブースタアンプ
１５  グループ統合用光結合器
２１  予備光源ビート用光分配器
２２  予備光源ビート用受光器
２３  予備光源ビート用分周器
３１  現用アレイ光源
３２  予備アレイ光源
３３  予備光変調器
３４  予備光結合器
４２  波長フィルタ
【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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