(57)【要約】本発明は、ラマン増幅を利用して主信号光を増幅する光伝送システムについて、ラマン増幅により発生する雑音光（ＡＳＳ光）の補正を簡略な構成により高い精度で実現可能にすることを目的とする。このため本発明の光伝送システムは、各伝送区間について、前段の光伝送装置から出力され光伝送路上のラマン増幅媒体に入力される主信号光を伝達／遮断する遮断部と、ラマン増幅媒体に供給する励起光のパワーを変化させると共に、その励起光パワーの変化に連動させて遮断部の状態を切り替える制御部と、ラマン増幅媒体に供給される励起光パワーおよび光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に入力される光のパワーを測定するモニタ部と、そのモニタ部での測定結果を基に主信号光パワーおよびＡＳＳ光パワーパワーを切り分けて検出してＡＳＳ光の補正を行う処理部とを備えて構成される。
2004105275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が伝搬する光伝送路と、該光伝送路上に配置された複数の光伝送装置と、該複数の光伝送装置の入力側にそれぞれ接続する光伝送路上のラマン増幅媒体に励起光を供給する複数のラマン励起光供給部と、を備えた光伝送システムにおいて、
前記各光伝送装置に対応した伝送区間ごとにそれぞれ、
前段の光伝送装置から出力され前記ラマン増幅媒体に入力される主信号光を遮断することが可能な遮断部と、
システム起動時に、前記ラマン励起光供給部を制御して、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーを変化させると共に、該励起光パワーの変化に連動させて前記遮断部を制御して、主信号光が前記ラマン増幅媒体を伝搬する接続状態と、主信号光が前記ラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態との切り替えを行う制御部と、
前記ラマン励起光供給部から前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーおよび前記光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光のパワーをそれぞれ測定するモニタ部と、
前記制御部による前記遮断部の制御状態および前記モニタ部の測定結果に基づいて、ラマン励起光に起因して発生する雑音光のパワーと、後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーとを切り分けて検出して前記雑音光の補正を行う処理部と、を備えて構成されたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが予め設定した範囲に亘って連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、該励起光パワーの前記範囲に亘る１回の変化が完了すると、前記ラマン増幅媒体における主信号光の伝搬状態が切り替わるように前記遮断部を制御することを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが予め設定した範囲に亘って連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、該励起光パワーの前記範囲に亘る１回の変化の間に、前記ラマン増幅媒体における主信号光の伝搬状態が周期的に切り替わるように前記遮断部を制御することを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
請求項３に記載の光伝送システムであって、
前記制御部は、前記ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーが前記範囲に亘ってステップ状に連続して変化するように前記ラマン励起光供給部を制御し、当該ステップの時間幅に対応した周期に従って前記遮断部の切り替え制御を行うことを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記処理部は、前記遮断部が分断状態に制御されているときの前記モニタ部における測定結果を用いてラマン励起光パワーに対する雑音光パワーの関係を求めると共に、前記遮断部が接続状態に制御されているときに前記モニタ部で測定された伝搬光のパワーから、前記遮断部が分断状態に制御されているときに前記モニタ部で測定された伝搬光のパワーを減算することにより、ラマン励起光パワーに対する主信号光パワーの関係を求めることを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
請求項５に記載の光伝送システムであって、
前記処理部は、前記ラマン励起光パワーに対する雑音光パワーの関係と、前記ラマン励起光パワーに対する主信号光パワーの関係とを用いて、ラマン励起光パワーに対する光信号対雑音比の関係を求め、当該関係に基づいて運用時におけるラマン励起光パワーの設定値を決定することを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記処理部は、処理したデータを格納するための記憶回路を含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記制御部は、前記遮断部を制御するための情報を、対向回線を伝搬する監視制御信号を利用して前記遮断部まで伝達することを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前段の光伝送装置から出力される主信号光のパワーに関する情報を、前記主信号光と伴に伝送される監視制御信号を利用して前記処理部まで伝達する手段を備え、前記処理部は、前記検出した雑音光パワーおよび主信号光パワー、並びに、前記監視制御信号を介して伝達される主信号光パワーに関する情報に基づいてラマン利得を演算することを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記遮断部は、光スイッチを含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記遮断部は、光シャッターを含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、出力光のレベルを一定に制御する自動レベル制御が行われる光増幅器を含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記モニタ部は、前記ラマン励起光供給部から前記ラマン増幅媒体に供給される励起光の一部および前記光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光の一部をそれぞれ分岐する光カプラと、該光カプラで分岐された励起光のパワーを測定するための第１の受光素子と、前記光カプラで分岐された後段の光伝送装置に送られる光のパワーを測定するための第２の受光素子とを含むことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ラマン増幅を利用して主信号光の増幅を行う光伝送システムに関し、特に、ラマン増幅により発生する雑音光のパワーを測定してその補正を行う機能を備えた光伝送システムに関する。
【背景技術】  従来の光伝送システムとして、例えば、波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重（ＷＤＭ）信号光を送信端局から光伝送路に送信し、そのＷＤＭ信号光を光伝送路上に配置された複数の中継局（光増幅器）で増幅しながら受信端局まで中継伝送するシステムが知られている。このようなシステムについては、例えば、光増幅器への入力光パワーを測定し、その測定結果を基に自局で発生する雑音光のパワーを算出して自動レベル制御（ＡＬＣ）の出力設定レベルに対する補正を行うことにより、光増幅器の出力光に含まれる１波長あたりの信号光パワーを波長数に拘わらず一定に保つようにして、伝送特性の向上を図る技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
しかしながら、上記のような従来の技術については次のような課題がある。すなわち、従来の技術では、出力設定レベルに対する補正を実施するにあたり、光増幅器の入力部に設けられたモニタによる測定値、具体的には、光増幅器に入力されるＷＤＭ信号光パワーおよび前段の中継局で発生した雑音光パワーの総和に相当する入力光パワーの測定値と、それに対応した光増幅器の諸特性およびＷＤＭ信号光の波長数とを基に、自局で発生する雑音光パワーが計算により求められる。この雑音光パワーの計算値は、上記のように入力光パワーの測定値が信号光パワーおよび雑音光パワーの和となるため、前段の中継局における出力設定レベルの補正値を加味して推定により求めざるを得ない。従って、上記のような雑音光パワーの計算値を用いて求められる自局の出力設定レベルの補正値は誤差を含むことになり、この誤差は中継局数の増加に伴って蓄積されてしまうという課題がある。
また、近年注目されているラマン増幅器を併用してＷＤＭ信号光の中継伝送を行うシステムについて上記のような従来の技術を応用した場合、前段の中継局と自局の間に配置されたラマン増幅媒体に供給する励起光に起因して発生する誘導ラマン散乱による雑音光の補正を行う必要がある。なお、以下の説明では誘導ラマン散乱による雑音光のことをＡＳＳ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）光と呼ぶことにする。このようなＡＳＳ光の補正に関しても、前述した前段の中継器で発生した雑音光の補正の場合と同様に、その発生状態をＷＤＭ信号光と切り分けて測定することが難しいため、予め決められた係数等を用いて計算によりＡＳＳ光パワーを推定することになる。このため、演算処理が繁雑になると同時に誤差要因にもなってしまうという問題点がある。
ところで、光増幅器の雑音特性を測定する公知の技術として、例えば、光増幅器に入力される信号光に所要のパルス変調をかけると共に、光増幅器の出力側に光遮断手段を設け、入力光レベルに同期して光遮断手段を動作させながら出力光を受光して雑音特性を測定したり、あるいは、光増幅器の出力側に光カプラを設けて出力光を２つに分岐し、互いに相関がなくなるまで一方の出力光を遅延等して局発光とし、デュアルバランス型光受信機を用いてヘテロダイン検波を行うことで雑音特性を測定したりする技術が提案されている（例えば、下記の特許文献２参照）。
この公知の技術を応用して前述したような雑音光の補正を行った場合、光増幅器の出力側に光遮断手段等を配置することで自局において局所的に発生する雑音光のパワーを実測することは可能になるものの、自局よりも上流側で発生する雑音光、具体的には、前述したような前段の中継局との間の光伝送路上で分布的に発生するＡＳＳ光などのパワーを測定することはできないため、雑音光の補正を高い精度で実現することは困難である。また、光増幅器への入力光に所要の変調をかけて光遮断手段と同期させたり、あるいは、デュアルバランス型光受信機を使用したりして雑音光の測定が行われることになるため、複雑な構成および繁雑な処理が必要になるという欠点もある。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ラマン増幅を利用して主信号光を増幅する光伝送システムについて、ラマン増幅により発生する雑音光の補正を簡略な構成により高い精度で実現可能にすることを目的とする。
【特許文献１】    特開２０００−２３２４３３号公報
【特許文献２】    特開平５−２５７１７７号公報
【発明の開示】
上記の目的を達成するため、本発明のラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システムは、信号光が伝搬する光伝送路と、該光伝送路上に配置された複数の光伝送装置と、該複数の光伝送装置の入力側にそれぞれ接続する光伝送路上のラマン増幅媒体に励起光を供給する複数のラマン励起光供給部と、を備えた光伝送システムにおいて、各光伝送装置に対応した伝送区間ごとに、遮断部、制御部、モニタ部および処理部をそれぞれ備えて構成される。遮断部は、前段の光伝送装置から出力されラマン増幅媒体に入力される主信号光を遮断することが可能である。制御部は、システム起動時に、ラマン励起光供給部を制御して、ラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーを変化させると共に、該励起光パワーの変化に連動させて遮断部を制御して、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬する接続状態と、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態との切り替えを行う。モニタ部は、ラマン励起光供給部からラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーおよび光伝送路を伝搬して後段の光伝送装置に送られる光のパワーをそれぞれ測定する。処理部は、制御部による遮断部の制御状態およびモニタ部の測定結果に基づいて、ラマン励起光に起因して発生する雑音光のパワーと、後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーとを切り分けて検出して雑音光の補正を行う。
かかる構成の光伝送システムでは、光伝送路上のラマン増幅媒体に供給される励起光のパワーの変化に連動して遮断部の状態が制御されることにより、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬する接続状態では、主信号光およびＡＳＳ光の総パワーが測定され、主信号光がラマン増幅媒体を伝搬しない分断状態では、ＡＳＳ光のみのパワーが測定され、これらの測定結果を用いることにより後段の光伝送装置に入力される主信号光のパワーとＡＳＳ光のパワーとを切り分けて検出できるようになる。これにより、従来と比べて簡略な構成によりＡＳＳ光の補正を高い精度で行うことが可能になる。
なお、本発明の他の目的、特徴および利点に関しては、添付図面に関連する実施の形態についての以下の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係る光伝送システムの基本的な構成を示すブロック図である。
図２は、本発明の光伝送システムにおいて起動時に取得されるデータの一例を示す図である。
図３は、図２のデータ取得時におけるラマン励起光のパワー変化の一例を示す図である。
図４は、図２のデータ取得時におけるラマン励起光のパワー変化の他の一例を示す図である。
図５は、本発明の第１の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である
図６は、上記第１の実施例に関連した他の構成の一例を示す図である。
図７は、本発明の第２の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である
図８は、上記第２の実施例におけるデータ取得処理を説明するためのタイムチャートである。
図９は、上記第２の実施例におけるラマン励起光パワーの変化とデータ取得タイミングとの関係を説明するための図である。
図１０は、本発明の第３の実施例による光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最良の形態】  以下、本発明のラマン増幅による雑音光の補正機能を備えた光伝送システムに関する実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明に係る光伝送システムの基本的な構成を示すブロック図である。
図１において、本光伝送システムは、例えば、主信号光Ｌｓが伝搬する光伝送路１上に複数の光伝送装置２を配置し、各光伝送装置２の入力側にそれぞれ接続する光伝送路１上にラマン励起光供給部３からの励起光Ｌｐを供給して主信号光Ｌｓをラマン増幅しながら伝送するシステムについて、各光伝送装置２に対応した伝送区間ごとに、遮断部４、モニタ部５、制御部６および処理部７をそれぞれ設けたものである。以下、上記の各構成について詳しく説明する。
光伝送路１は、図示しない送信端局および受信端局の間を光ファイバ等の一般的な光伝送媒体を用いて互いに接続するものである。この光伝送路１上には、複数の中継局が所要の間隔で配置されていて、送信端局から光伝送路１に送信された主信号光Ｌｓが各中継局を介して受信端局まで中継伝送される。主信号光Ｌｓは、単一波長の信号光または波長の異なる複数の信号光を合波したＷＤＭ信号光のいずれであってもよい。
各光伝送装置２は、上記の送信端局、受信端局または中継局に使用される一般的な光伝送装置である。この光伝送装置２は、希土類ドープファイバ増幅器や半導体増幅器などの公知の光増幅器を利用して、入力される主信号光Ｌｓを局所的に増幅する機能を備えていてもよい。ただし、光伝送装置２が主信号光Ｌｓの増幅機能を備えていない場合であっても本発明は有効である。
ラマン励起光供給部３は、例えば、ラマン励起光源３ＡおよびＷＤＭカプラ３Ｂを備える。ラマン励起光源３Ａは、主信号光Ｌｓの波長帯域に応じて設定した波長を持つ励起光Ｌｐを発生する。このラマン励起光源３Ａから出力される励起光Ｌｐのパワーは、制御部６からの制御信号に従って制御される。ＷＤＭカプラ３Ｂは、例えば、光伝送装置２の入力ポートに接続される光伝送路１の信号光出力端近傍に設けられ、ラマン励起光源３Ａから出力される励起光Ｌｐを光伝送路１上に、主信号光Ｌｓの伝搬方向とは逆方向に供給すると共に、光伝送路１を伝搬した主信号光Ｌｓを後段の光伝送装置２に伝える。ここでは、各光伝送装置２の間を接続する光伝送路１がラマン増幅媒体となり、光伝送路１を伝搬する主信号光Ｌｓが分布的にラマン増幅される。
なお、ここでは分布型のラマン増幅を適用したシステムについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、集中型のラマン増幅を適用したシステム、すなわち、一般的な光伝送媒体に比べて非線形効果が発生し易いラマン増幅媒体を光伝送路１上に別途配置し、そのラマン増幅媒体内で主信号光Ｌｓを集中的にラマン増幅するようなシステムであってもよい。また、ここでは１つのラマン励起光源３Ａから出力される励起光ＬｐをＷＤＭカプラ３Ｂを介して光伝送路１上に供給する構成について説明するが、例えば、複数のラマン励起光源を使用し、各々から出力される各励起光を１つに合波した後にＷＤＭカプラ３Ｂを介して光伝送路１上に供給するようにしてもよい。この場合、各ラマン励起光源から出力される光パワーは、予め設定した分配比を保った状態で制御部６からの制御信号に従って制御されるものとする。
遮断部４は、前段の光伝送装置２の出力ポートと、後段の光伝送装置２の入力側に設けられたラマン励起光供給部３からの励起光Ｌｐの供給を受けるラマン増幅媒体（ここでは光伝送路１全体）の信号光入力端との間に配置され、前段の光伝送装置２から出力されラマン増幅媒体に入力される主信号光Ｌｓを、制御部６からの制御信号に従って遮断するものである。この遮断部４は、具体的には、１つの入力および２つの出力を有する光スイッチや光シャッターなどを使用することが可能である。
モニタ部５は、例えば、分岐回路５Ａおよび受光回路５Ｂを有する。分岐回路５Ａは、ラマン励起光供給部３から光伝送路１上に供給された励起光Ｌｐの一部を分岐して受光回路５Ｂに伝えると共に、光伝送路１を主信号光Ｌｓと同方向に伝搬した光の一部を分岐して受光回路５Ｂに伝える機能を備える。受光回路５Ｂは、分岐回路５Ａで分岐された光を受光してそのパワーを測定し、光伝送路１に供給されるラマン励起光Ｌｐのパワーおよび光伝送路１を伝搬した光のパワーをそれぞれ検出し、その結果を示す信号を処理部７に出力する。
制御部６は、後述するような所要の制御シーケンスに従ってラマン励起光源３Ａの動作を制御し、光伝送路１に供給される励起光Ｌｐのパワーを変化させると共に、上記の制御シーケンスに従って遮断部４の状態を制御し、前段の光伝送装置２から光伝送路１への主信号光Ｌｓの伝達／遮断の切り替えを行う。
処理部７は、モニタ部５からの出力信号および制御部６による遮断部４の制御状態を示す信号に基づいて、ＡＳＳ光のパワーと、後段の光伝送装置２に入力される主信号光Ｌｓのパワーとを分離して検出し、該検出結果に応じてＡＳＳ光の補正を行って、励起光パワーに対する主信号光パワーの関係を求める。
次に、上記のような基本的な構成を備えた光伝送システムの動作について説明する。
上記の光伝送システムでは、その起動時において、主信号光Ｌｓの伝送特性に関する所要のデータを取得するために、各光伝送装置２に対応した伝送区間ごとに、光伝送路１上に供給される励起光Ｌｐのパワーを予め設定した範囲内に亘って変化させ、かつ、前段の光伝送装置２から光伝送路１への主信号光Ｌｓの伝達／遮断の状態を切り替えながら、光伝送路１を伝搬した光のパワーが測定される。この測定により、後で詳しく説明するように、ラマン励起光パワーに対するＡＳＳ光を含んだ主信号光パワーの関係と、ラマン励起光パワーに対するＡＳＳ光パワーのみの関係とがそれぞれ取得され、これらの関係を用いてＡＳＳ光の補正を行うことで、ラマン励起光パワーに対する主信号光パワーの関係を求めることができるようになる。
システム起動時に各々の伝送区間で実行される処理の具体的な１つの手順としては、まず、前段の光伝送装置２から出力される主信号光Ｌｓが光伝送路１に伝達されるように遮断部４の状態を制御しておき（以下、この状態を「伝送路接続状態」と呼ぶ）、ラマン励起光源３Ａの駆動状態を制御して励起光Ｌｐのパワーを所要の範囲の最小値から最大値まで連続的に変化させ、光伝送路１上に実際に供給されている励起光Ｌｐのパワーと、その励起光供給時に光伝送路１を伝搬した光のパワーとがモニタ部５で逐次測定される。これにより、例えば図２（Ａ）に示すように、励起光Ｌｐのパワーの最小値から最大値に亘る変化に対して、前段の光伝送装置２から出力され光伝送路１を伝搬してラマン増幅された主信号光Ｌｓに、励起光Ｌｐにより発生したＡＳＳ光を加えた光のトータルパワーがどのように変化するかの関係（ｉ）が取得される。
次に、前段の光伝送装置２から光伝送路１への主信号光Ｌｓの伝達が遮断されるように遮断部４の状態を切り替え（以下、この状態を「伝送路分断状態」と呼ぶ）、上記の場合と同様の測定を繰り返す。この伝送路分断状態では、光伝送路１に対する主信号光Ｌｓの入力はないが、ラマン励起光供給部３から供給される励起光Ｌｐにより光伝送路１中で発生したＡＳＳ光は主信号光Ｌｓの有無に関係なく同じ量だけモニタ部５に入力されることになる。これにより、図２（Ｂ）に示すように、励起光Ｌｐのパワーの最小値から最大値に亘る変化に対して、励起光Ｌｐにより発生したＡＳＳ光のみのパワーがどのように変化するかの関係（ｉｉ）が取得される。
上記のようにして（ｉ）および（ｉｉ）の関係が取得されると、互いに等しい励起光Ｌｐパワーに対応したデータについて、伝送路接続状態で取得した光パワーから伝送路分断状態で取得した光パワーを減算する処理、すなわち、図２（Ｃ）に示すように（ｉ）−（ｉｉ）の関係を求める演算処理が処理部７で実行される。これにより、ＡＳＳ光の補正が行われ、ラマン励起光パワーに対する主信号光Ｌｓのみのパワーの関係が求められる。
なお、上記のようなシステム起動時に実行される処理の手順では、伝送路接続状態と伝送路分断状態の双方で、ラマン励起光パワーを所要の範囲の最小値から最大値に亘って変化させる必要がある。一方、データ取得処理の他の手順として、例えば図３に示すように、ラマン励起光パワーを最小値から最大値まで連続的に変化させる過程において、伝送路接続状態（図３中の時間Ｔ１）および伝送路分断状態（図３中の時間Ｔ２）の切り替えが所要の周期ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）で繰り返されるように遮断部４を制御し、遮断部４の各状態に対応させて光パワーの測定を繰り返し行うようにしてもよい。これにより、ラマン励起光パワーを最小値から最大値に亘って１回変化させるだけでも、前述の図２（Ａ）〜（Ｃ）に示した場合と同様な各関係を得ることが可能になる。
ただし、上記のような他の手順については、ラマン励起光パワーを変化させる速度によって、ＡＳＳ光の補正の精度が変化する点に注意を要する。すなわち、ラマン励起光パワーを変化させる速度が十分に遅い場合、ΔＴの１周期におけるラマン励起光パワーの差は小さく、その差によるＡＳＳ光パワーの変化は無視できるレベルとなる。このため、ラマン励起光パワーに対応したＡＳＳ光および主信号光Ｌｓの各パワーを比較的高い精度で求めることが可能である。しかし、ラマン励起光パワーを変化させる速度が速くなるにつれて、１周期におけるラマン励起光パワーの差によるＡＳＳ光パワーの変化が大きくなるため、その影響を無視できなくなる場合がある。このような場合には、例えば図４に示すように、ラマン励起光パワーがステップ状に変化するようにラマン励起光源３Ａを制御して、ラマン励起光パワーが一定に保たれている間に、伝送路接続状態および伝送路分断状態の切り替えを行い、各々の状態における光パワーの測定を行うようにするのが望ましい。これにより、ラマン励起光パワーに対応したＡＳＳ光およびＷＤＭ信号光Ｌｓの各パワーを十分に高い精度で求めることが可能になる。
上記のようにしてシステムの起動時に取得したラマン励起光パワーに対する各関係を利用することにより、例えば、ラマン励起光パワーに対応した光信号対雑音比（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）を求めることができるため（図２（Ｃ）のＳ／Ｎを参照）、各伝送区間について、ＯＳＮＲを最適にするラマン励起光パワーの設定値を決定することが可能になる。このラマン励起光パワーの設定値は、上述した従来技術のように計算により雑音光パワーを推定してその補正を行ったものではなく、雑音光パワーを実際に測定してその補正を行ったものであるため、高い精度が得られる。また、本光伝送システムにおけるＡＳＳ光の補正は、各々の伝送区間ごとに行われ、他の伝送区間における補正の状態とは無関係になるため、伝送区間数が増大しても誤差が蓄積されることはない。
次に、上記のような本発明の基本的な構成を適用した光伝送システムの具体的な実施例について説明する。
図５は、第１の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
図５に示す光伝送システムおいて、光伝送路１上に配置された光増幅器２０は、前述の図１に示した光伝送装置２の具体例であり、光伝送路１を伝搬して入力される主信号光Ｌｓをその内部で局所的に所要のレベルまで増幅して出力する。この光増幅器２０は、ここでは出力光のレベルを一定に制御する自動レベル制御（ＡＬＣ）が行われているものとする。
光スイッチ４０、無反射終端器４１および光スイッチ制御回路（ＳＷＣ）４２は、前述の図１に示した遮断部４を構成するものである。光スイッチ４０は、１つの入力ポートが光増幅器２０の出力端子に接続され、２つの出力ポートのうちの一方が光伝送路１の信号光入力端に接続され、他方が無反射終端器４１に接続されている。この光スイッチ４０は、光スイッチ制御回路４２から出力される信号に従って入出力ポートの接続状態が切り替えられる。入力ポートと光伝送路１に繋がる出力ポートとの間が接続されると前述した伝送路接続状態となり、入力ポートと無反射終端器４１に繋がる出力ポートとの間が接続されると前述した伝送路分断状態となる。光スイッチ制御回路４２は、後述するＣＰＵ６０から伝えられる制御情報に応じて光スイッチ４０を制御するための信号を生成する。
光カプラ５０および受光素子５１，５２は、前述の図１に示したモニタ部５の分岐回路５Ａおよび受光回路５Ｂにそれぞれ対応するものである。光カプラ５０は、４つのポートＰ１〜Ｐ４を有し、ラマン励起光源３ＡからＷＤＭカプラ３Ｂを介して光伝送路１上に供給されポートＰ４に入力する励起光Ｌｐの一部をポートＰ２に分岐し、それをモニタ光Ｌｍｐとして受光素子５１に出力すると共に、光伝送路１を主信号光Ｌｓと同じ方向に伝搬しポートＰ１に入力する光の一部をポートＰ３に分岐し、それをモニタ光Ｌｍｓとして受光素子５２に出力する。受光素子５１，５２は、光カプラ５０で分岐されたモニタ光Ｌｍｐ，Ｌｍｓをそれぞれ受光し、各々の光パワーに応じた電気信号を出力する。
ＣＰＵ６０およびメモリ（ＭＥＭ）６１は、前述の図１に示した制御部６および処理部７の具体的な構成例であり、ＣＰＵ６０には受光素子５１，５２からそれぞれ出力される電気信号が入力される。ＣＰＵ６０は、受光素子５１，５２からの出力信号を基に、光伝送路１に供給される励起光Ｌｐのパワーおよび光伝送路１を伝搬した光のパワーをそれぞれ判断して、前述したようなＡＳＳ光の補正のための演算処理を実行する。このＣＰＵ６０で処理されたデータはメモリ６１に蓄積される。また、ＣＰＵ６０は、励起光Ｌｐのパワーおよび光スイッチ４０の状態を制御するための信号を生成し、各制御信号をラマン励起光源３Ａおよび光スイッチ制御回路４２にそれぞれ出力する。
上記のような構成の光伝送システムでは、前述した場合と同様にして、システム起動時に、主信号光Ｌｓの伝送特性に関する所要のデータが各々の伝送区間ごとに取得される。ここでは、例えば波長の異なる複数の信号光を合波したＷＤＭ信号光が主信号光Ｌｓとして光増幅器２０に入力されると、その主信号光Ｌｓは、ＡＬＣ動作する光増幅器２０で一定の出力レベルまで増幅されて光伝送路１に出力される。このような状態で、前述したデータ取得のための具体的な手順のいずれかに従い、ラマン励起光源３Ａの出力パワーおよび光スイッチ４０の接続状態がそれぞれ制御され、光伝送路１に供給される励起光Ｌｐのパワーが受光素子５１で測定されると共に、光伝送路１を伝搬した光のパワーが受光素子５２で測定される。そして、各受光素子５１，５２でのモニタ結果がＣＰＵ６０で演算処理されることにより、前述の図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したようなラマン励起光パワーに対する各データが取得され、その結果がメモリ６１に格納される。
そして、上記のようにしてシステムの起動時に取得および格納したデータを利用して、ラマン励起光パワーに対応したＯＳＮＲが求められ、ＯＳＮＲを最適にするラマン励起光パワーの設定値が各々の伝送区間ごとに決定される。この最適化されたラマン励起光パワーの設定値は、光伝送路１を伝搬してラマン増幅された主信号光Ｌｓのレベルが、当該伝送区間の光増幅器２０（隣り合う光増幅器のうちの後段（受信）側に位置する光増幅器）の入力ダイナミックレンジ内であることが確認された後に、実際の運用時におけるラマン励起光パワーの設定値として適用される。なお、ＯＳＮＲを最適にするラマン励起光パワーが光増幅器２０の入力ダイナミックレンジ外となってしまう場合には、その入力ダイナミックレンジ内でＯＳＮＲが最も良くなるときのラマン励起光パワーが、運用時の設定値として適用される。
上記のように第１の実施例の光伝送システムによれば、従来、主信号光Ｌｓと切り分けて測定することが難しかったＡＳＳ光を簡略な構成によって容易に測定することができ、ＡＳＳ光の補正を高い精度で行うことが可能である。また、システム起動時に取得したデータをメモリ６１に格納するようにしたことで、例えば運用開始後の波長増減設時においても、新たにデータを取得することなく、メモリ６１に格納されたデータに基づいて波長増減設に対応した最適な設定値を求めることができるため、システム運用上非常に有効である。
なお、上記第１の実施例では、４つのポートを有する光カプラ５０を利用してモニタ部５を構成する一例を示したが、例えば図６に示すように、光伝送路１に供給される励起光Ｌｐの一部を分岐するための光カプラ５０Ａと、光伝送路１を伝搬した光の一部を分岐するための光カプラ５０Ｂとを個別に設けるようにしてもよい。この場合、ＡＳＳ光の補正の精度を向上させるためには、各光カプラ５０Ａ，５０Ｂをできるだけ近づけて配置することが望ましい。
次に、第２の実施例による光伝送システムについて説明する。
図７は、第２の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
図７に示す光伝送システムは、上記の図５に示した第１の実施例の構成について、ＣＰＵ６０から光スイッチ制御回路４２に制御信号を伝達する手段として、対向回線を伝送される監視制御用信号（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｃｈａｎｎｅｌ：ＯＳＣ）を使用するようにしたものである。図７の上段に示す一方の回線（上り回線）側の構成は、第１の実施例の場合の構成と基本的に同様であり、その相違点は、光スイッチ４０を制御するためにＣＰＵ６０から出力される制御情報が、図７の下段に示す他方の回線（下り回線）側のＯＳＣ送信回路（ＯＳＣＥ／Ｏ）７０に送られると共に、下り回線側のＯＳＣ受信回路７３から上り回線側の光スイッチ制御回路４２に上記の制御情報が伝達されるようにした点である。
下り回線側では、図７で右側に位置する前段の光増幅器２０’から出力される主信号光Ｌｓ’が、ラマン励起光源３Ａ’およびＷＤＭカプラ３Ｂ’により励起光Ｌｐ’の供給された光伝送路１’を伝搬してラマン増幅されながら、図７で左側に位置する後段の光増幅器２０’に伝送される。また、ＯＳＣ送信回路７０から出力されるＯＳＣ信号がＷＤＭカプラ７１を介して光伝送路１’に送られ、主信号光Ｌｓ’の伝搬方向と同じ方向に光伝送路１を伝搬して、後段の光増幅器２０’の入力端近傍に設けられたＷＤＭカプラ７２によりＯＳＣ信号が分波されてＯＳＣ受信回路７３に送られる。
上記のＯＳＣ信号は、従来の光伝送システムにおいて中継ノード間で監視制御情報を伝達するために利用されている一般的な光信号であって、ここでは、その一般的なＯＳＣ信号に対して、上り回線側の光スイッチ４０を切り替えるための制御情報が付加される。
なお、図７の構成では、図示しないが上り回線側についてもＯＳＣ信号を送受信するための一般的な構成を備えているものとする。また、下り回線側について、遮断部、モニタ部および制御部に相当する構成を特に設けていないが、上り回線側と同様にしてこれらの構成を設けるようにしてもよい。この場合、上り回線側のＯＳＣ信号を利用して下り回線側の制御情報が伝達されることになる。
次に、上記のような光伝送システムにおける起動時のデータ取得処理について、図８および図９のタイムチャートを参照しながら説明する。ここでは例えば前述の図４に示したように、励起光Ｌｐのパワーがステップ状に変化するようにラマン励起光源３Ａを制御する場合について考え、具体的に、ラマン励起光源３Ａの出力パワーの可変範囲を０ｍＷ〜１０００ｍＷとし、１秒間に５回ずつ４ｍＷのステップで（４ｍＷ／２００ｍｓ）出力パワーを増加させてデータを取得するものとする。このような設定ではすべてのデータを取得するのに約５０秒を要することになる。
まず、ラマン励起光源３Ａの出力パワーを初期値で安定させるための制御信号が、ＣＰＵ６０からラマン励起光源３Ａに出力される（図７および図８の（１）参照）。また、これと同時に光スイッチ４０を伝送路接続状態にするための制御情報がＣＰＵ６０から下り回線側のＯＳＣ送信回路７０に伝えられる（図７および図８の（２）参照）。ＣＰＵ６０からの制御情報を受けたＯＳＣ送信回路７０では、その制御情報を載せたＯＳＣ信号が生成されＷＤＭカプラ７１を介して光伝送路１’上に送信される。そして、光伝送路１’を伝搬したＯＳＣ信号はＷＤＭカプラ７２で取り出されＯＳＣ受信回路７３で受信処理されて、上記の制御情報が抽出される（図７および図８の（３）参照）。このＯＳＣ受信回路７３で抽出された制御情報は、上り回線側の光スイッチ制御回路４２に伝えられ、光スイッチ４０を伝送路接続状態にするための制御信号が光スイッチ制御回路４２から出力される（図７および図８の（４）参照）。光スイッチ４０が伝送路接続状態で安定すると、それを知らせる情報が例えば上り回線側のＯＳＣ信号を利用してＣＰＵ６０に伝えられる。
ＣＰＵ６０では、光スイッチ４０の安定が確認されると共に、ラマン励起光源３Ａの出力安定が判断されると、受光素子５１からの出力信号を基に励起光パワーの検出が行われ、続いて、受光素子５２からの出力信号を基に光伝送路１を伝搬した光（主信号光＋ＡＳＳ光）のパワーが検出されて、各々の検出結果がメモリ６１に記憶される（図７および図８の（５）〜（７）参照）。
処理開始から１００ｍｓが経過すると、光スイッチ４０を伝送路分断状態にするための制御情報が、ＣＰＵ６０から下り回線側のＯＳＣ送信回路７０に伝えられ、下り回線のＯＳＣ信号に載せられて光スイッチ制御回路４２まで伝えられる。そして、上記の場合と同様にして伝送路分断状態における励起光パワーおよびＡＳＳ光パワーの検出が行われて、各々の検出結果がメモリ６１に記憶される（図８の中央部分参照）。
このようにして同一の励起光パワーにおける伝送路接続／分断状態の各データが取得され、処理開始から２００ｍｓが経過すると、ラマン励起光源３Ａの出力パワーを４ｍＷに増加させるための制御信号がＣＰＵ６０からラマン励起光源３Ａに出力されて、上記の場合と同様の処理が順次繰り返される。図９は、ラマン励起光源３Ａの出力パワーを０ｍＷ〜１０００ｍＷで変化させた場合の一連の処理の流れを模式的にまとめたものである。
上記のように第２の実施例の光伝送システムによれば、対向回線のＯＳＣ信号を利用して光スイッチ４０の切り替え制御を行うようにしたことで、離れた場所に設置されるＣＰＵ６０と光スイッチ制御回路４２との間における制御情報の伝達を容易に実現することが可能になる。
次に、第３の実施例による光伝送システムについて説明する。
図１０は、第３の実施例による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
図１０に示す光伝送システムは、上記の図５に示した第１の実施例の構成について、前段の光増幅器２０から光伝送路１に送出する主信号光Ｌｓのパワーに関する情報を、自回線のＯＳＣ信号に載せて後段側に伝送することにより、ＡＳＳ光の補正を行ったラマン利得についてのデータを取得できるようにした応用例である。
具体的には、前段の光増幅器２０から出力される主信号光Ｌｓのパワー（主信号光ＬｓがＷＤＭ信号光の場合には各波長の信号光のトータルパワー）に関する情報が、前段の光増幅器２０からＯＳＣ送信回路８０に伝えられる。ＯＳＣ送信回路８０は、従来の光伝送システムにおいて一般的に使用されているＯＳＣ信号に、上記前段の光増幅器２０から出力される主信号光Ｌｓのパワーに関する情報を載せてＷＤＭカプラ８１に出力する。ＷＤＭカプラ８１は、例えば、前段の光増幅器２０と光スイッチ４０の間に配置され、ＯＳＣ送信回路８０からのＯＳＣ信号を主信号光Ｌｓに合波して光伝送路１上に送出する。
光伝送路１を主信号光Ｌｓと伴に伝搬したＯＳＣ信号は、例えば、励起光Ｌｐを光伝送路１上に供給するＷＤＭカプラ３Ｂと後段の光増幅器２０との間に配置されたＷＤＭカプラ８２で分波されてＯＳＣ受信回路８３に送られる。ＯＳＣ受信回路８３は、ＷＤＭカプラ８２からのＯＳＣ信号を受信処理して、前段の光増幅器２０から出力される主信号光Ｌｓのパワーに関する情報を抽出し、それをＣＰＵ６０に伝える。なお、ＯＳＣ送信回路８０、ＷＤＭカプラ８１，８２およびＯＳＣ受信回路８３以外の他の部分の構成は、第１の実施例の場合の構成と同様である。
上記のような構成の光伝送システムでは、例えば、前述の第１実施例で説明したようなシステム起動時のデータ取得処理において、最初に、前段の光増幅器２０から出力される主信号光Ｌｓのパワーに関する情報がＯＳＣ信号に載せられ、そのＯＳＣ信号が伝送路接続状態に制御された光スイッチ４０および光伝送路１を伝搬してＯＳＣ受信回路８３まで伝送される。このＯＳＣ信号の伝送の際、ラマン励起光源３Ａを駆動せずに励起光Ｌｐが光伝送路１に供給されないようにして、前段の光増幅器２０から出力され光伝送路１を伝搬した主信号光Ｌｓのパワーを受光素子５２を用いて測定し、その測定結果をＣＰＵ６０に伝えるようにする。これによりＣＰＵ６０では、ＯＳＣ信号に載せて伝えられた主信号光Ｌｓの送信パワーから受光素子５２を用いて測定された主信号光Ｌｓの受信パワーを減算することにより、当該伝送区間における光伝送路１の損失が求められ、主信号光Ｌｓの送信パワーおよび光伝送路１の損失に関するデータがメモリ６１に格納される。
上記のようにして光伝送路１の損失についてのデータが取得された後に、前述した第１の実施例の場合と同様にして、ラマン励起光パワーに対する主信号光パワーおよびＡＳＳ光パワーの測定が行われ、その測定結果がメモリ６１に格納される。そして、ＣＰＵ６０では、メモリ６１に格納された各データを用いることにより、ＡＳＳ光の補正を行ったラマン利得が計算される。このラマン利得の計算は、具体的には、前段の光増幅器２０から出力される主信号光ＬｓのパワーをＰ１、光伝送路１の損失をＬｏｓｓ、ＯＳＮＲが最適になるような所要のパワーのラマン励起光を光伝送路１に供給したときの受信光（主信号光Ｌｓ＋ＡＳＳ光）のパワーをＰ２、ＡＳＳ光のみのパワーをＰＡＳＳとして、次の（１）式に示す関係に従って行われる。
ラマン利得：Ｇ＝（Ｐ２−ＰＡＳＳ）／（Ｐ１−Ｌｏｓｓ）  …（１）
このようにしてＡＳＳ光の補正を行ったラマン利得を算出し、そのデータをメモリ６１に格納しておくことにより、運用開始時やその後の波長増減設時などに、当該伝送区間のラマン利得をより正確に設定できるようになり、後段の光増幅器２０に入力される主信号光Ｌｓについての高精度のレベル調整を実現することが可能になる。
なお、上記第３の実施例に示した構成は、前述した第２の実施例との組み合わせも勿論可能である。この場合、各回線を伝搬するＯＳＣ信号には、自回線における前段の光増幅器から出力される主信号光のパワーに関する情報と、対向回線における光スイッチの制御情報とがそれぞれ載せられることになる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、簡略な構成によって容易に主信号光とＡＳＳ光とを切り分けて測定することができ、各々の伝送区間についてのＡＳＳ光の補正を他の伝送区間における補正の状態に関係なく高い精度で行うことのできる光伝送システムを提供することが可能になるため、産業上の利用可能性が大である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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