(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサであって、
複数の光信号を伝送経路を介して受光し、該複数の信号をフィルタリングして一群の信号を形成する装置と、
前記伝送経路を介して受光されフィルタリングされた該一群の信号の電力レベルの第１の部分を処理して第１の電力信号Ｐ０を生成する第１の装置と、
該一群の信号の電力レベルの第２の部分を処理して第２の電力信号Ｐ１を生成する第２の装置と、
前記ＰＯ及び前記Ｐ１に基づいて、前記伝送経路に沿って生じるラマン散乱に起因する、該受光された複数の光信号の個々の信号のレベルの変化を示す信号を生成する第３の装置とを含むことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサであって、
該第１の信号および該第２の信号のレベルの和の関数として該ラマン散乱の影響を相殺する制御装置をさらに含むことを特徴とするセンサ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサにおいて、該センサ装置はさらに、
該信号Ｐ０と第１の定数Ｃ０とを掛け合わせ、かつ該信号Ｐ１と第２の定数Ｃ１とを掛け合わせる乗算器装置と、
積Ｐ０Ｃ０と積Ｐ１Ｃ１とを結合して、ラマン散乱によって生じた、該複数の光信号の各々のレベルの変化を示す信号ＰＲを形成する結合器装置とを含むことを特徴とするセンサ。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサにおいて、該複数の光信号は種々の帯域の光信号を含み、該フィルタリングする装置はバンドパスフィルタであることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサにおいて、該第２の装置は、該一群の信号をデマルチプレクスし、各波長に比例して該デマルチプレクスされた信号の個々の信号の電力レベルを低減するために該デマルチプレクスされた信号を重み付け装置に供給し、その後、該重み付けされた信号にわたる電力を検出し且つ信号Ｐ１を生成するよう動作する電力検出器に供給するために、該重み付けされた信号を多重化された出力に伝送するルータを含むことを特徴とするセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサにおいて、該重み付け装置は可変反射装置であることを特徴とするセンサ。
【請求項７】
請求項５に記載のセンサにおいて、該重み付け装置は可変損失装置であることを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、光伝送システム上で搬送される密集した帯域の信号に応答するセンサに関する。
【０００２】
【発明の背景】
多数の光チャネルが光ファイバ上を伝搬しているとき、いわゆる誘導ラマン散乱（利得）によって、光チャネルが、より長い波長のチャネルと相互作用するようになることがよく知られている。そのような相互作用によって、より短い波長のチャネルの電力が減少し、より長い波長のチャネルの電力が増加するようになる。実際には、より短い波長のチャネルの電力は、より長い波長のチャネルに「汲み上げられる（ポンピング）」。最も顕著な効果は、チャネルが約１５ＴＨｚだけ離れているときに発生する。光ファイバ上で多数のチャネルが伝送され、チャネル当たりの電力のレベルが高い場合、その効果によって、チャネル間の電力散乱量は、より長い波長のチャネルに著しく偏向する。
【０００３】
ラマン散乱の効果は、光チャネルの２つ以上の帯域、たとえばＣおよびＬバンドが光ファイバ上で搬送されるときに高くなる。その場合には、その効果は概ねチャネル分離と線形であり、各チャネルによって与えられる、その効果への寄与を合計することにより判定することができる。チャネルの種々の帯域が種々の発生源によって生成される場合には、対応する発生源が突然消失するか、あるいは動作状態になるかに基づいて、チャネルの全帯域が突然消失したり、現れたりするようになる可能性が生じる。この問題は、他の帯域のスペクトルが急激に変化し、その帯域の誤り率が著しく上昇することによって明らかにされるであろう。したがって、影響を受ける帯域は直ちに、たとえば数μｓｅｃ以内に平均信号レベルの変化および偏向に対して調整される必要がある。
【０００４】
従来技術は、上記の調整を行うために必要とされる情報を生成するために、光スペクトルアナライザを用いる。
【０００５】
しかしながら、別の帯域のチャネルのチャネル数が変化するときには必ず、ラマン散乱／ポンピングに起因する電力レベルの変化を迅速に検出するために、ある帯域のチャネルを迅速に解析するセンサが必要とされる。したがって、本発明の目的は、帯域内のチャネルを迅速に解析することができるセンサを提供することである。
【０００６】
【発明の概要】
本発明者は、全電力と、リアルタイムに重み付けされた全電力との間の比を判定することにより、ラマン散乱の効果を非常に迅速に判定できることを認識している。
【０００７】
より具体的には、センサは一群の到来するチャネル信号を処理して、その群のチャネル信号にわたる全電力を示す第１の信号Ｐ０と、その群のチャネル信号が所定の重み付け関数で処理された後のその群のチャネル信号にわたる全電力を示す第２の信号Ｐ１とを生成する。その後、そのシステムは、第１および第２の信号の関数として、チャネル信号に影響を与えている可能性があるあらゆるラマン散乱を相殺する。
【０００８】
【一般的な説明】
本発明者は、本発明の種々の態様によれば、任意の帯域のチャネルがラマン散乱に起因して別のチャネルに与える可能性がある効果が、ＰＥの実効電力と、λＥの有効波長とを有する１つのチャネルによってシミュレートすることができることを認識している。
【０００９】
信号帯域の全てが特定の帯域幅内、たとえば１３ＴＨｚ乃至１６ＴＨｚの範囲内にある場合には、任意の２つのチャネル間のラマン相互作用は、概ね以下の関係によって記述することができる。
【数１】
0004472896.tif 000002
ただし、γはラマン相互作用の係数であり、ＩＬおよびＩＳ（全ての偏波にわたって平均化される）は、最長および最短波長チャネルの強度であり、λＬおよびλＳは波長である。λＬの波長を有する１つのチャネル上にある１つの対域内のｊチャネルの効果は、以下に記載されるような各効果を合計することにより判定することができる。
【数２】
0004472896.tif 000003
【００１０】
式（２）が２つの和に分離される場合があるものとみなすと、
【数３】
0004472896.tif 000004
であり、ただし第１の和は、その帯域内の全電力Ｐ０である。
【００１１】
図１を参照すると、種々の帯域内の信号を示しており、Δλｊ＝λｊ−λｍｉｎおよびΔλＢ＝λｍａｘ−λｍｉｎと定義すると、式（３）を以下のように書き換えることができる。
【数４】
0004472896.tif 000005
上記の合計値は、その帯域の開始点からの距離だけ線形に重み付けされた帯域内の電力の和であることに留意されたい。Ｐ０以外の残りの項は定数である。それゆえ、式（４）は以下のように書き換えることができる。
【数５】
0004472896.tif 000006
ただし、Ｐ１は重み付けされた和である。その際、ラマンポンピングの全効果は、リアルタイムに直接Ｐ０およびＰ１を与える装置によって得ることができる。
【００１２】
【詳細な説明】
本発明の原理を具現する例示的な光伝送システムが、図２に簡略化して示される。より具体的には、光システムは、特に、複数のレーザ送信機（ＸＭＴＲ）１１０−１乃至１１０−ｎと、マルチプレクサ１１５と、光増幅器１２０とを有するヘッド−エンドノード(head-end node)１００を備える。各送信機は、情報搬送用の光信号を生成し、その信号をマルチプレクサ１１５の各入力に供給する。そのように生成された光信号λ１〜λｎは、信号λ１およびλｎがそれぞれ、２つの異なる帯域内の信号の最も長い波長および最も短い波長を有するような、光信号／チャネルの２つの異なる帯域を構成することができる。マルチプレクサ１１５は、光増幅器（Ｏptical Ａmplifier：ＯＡ）まで延在する出力にその信号を多重化し、光増幅器は多重化された信号を増幅し、次の下流のノードまで延在する光路セグメント１３０に出力する。破線部分のセグメント１３０によって表されるような光伝送路１３０に沿って、多数の下流／中間ノードが配置される場合もある。ノード２００は、そのような各中間ノードを表す。したがって、ノード２００に関して以下に記載される説明は、他の同様に構成されたノードそれぞれに同じく関連する。
【００１３】
ノード２００は、特に、経路１３０を介して受光される光信号を増幅し、その増幅された信号をスプリッタ２１５を介して、他の処理装置、たとえば、ノード２００内の破線２３０によって表されるような、デマルチプレクサ、信号変換ユニット、加算および減衰装置等に出力する光増幅器２１０を備える。光信号スプリッタ２１５は、増幅された信号のわずかな一部をセンサ２００に供給し、増幅された信号の残りの部分を、さらに処理を行うための他の装置に供給する。センサ２２０は、増幅された信号のその一部を処理して、伝送経路１３０に沿って発生するラマン散乱の結果として、信号が偏向されているか否かを判定する。センサ２２０はその判定結果を制御器２２５に供給し、その後、制御器は光増幅器２３５を制御して、必要に応じて、光増幅器がその入力において受光する信号を、ラマン散乱の効果を相殺するために反対方向に偏向させる。
【００１４】
センサ２２０は、より詳細には図３に示されるように、特に、経路２２１を介して受光される信号の帯域のうちの１つに調整されるバンドパスフィルタ１０を備える。フィルタ１０がＬ−バンドの信号に調整されるものと仮定すると、その信号はフィルタ１０を通過するが、一方、異なる帯域／波長の信号は排除される。スプリッタ１５は、フィルタ１０から現れる信号を２つの信号に分割し、経路１７を介して全電力検出器４０−１と、経路１６を介して従来の光信号サーキュレータ２０のポート２０−１に、それぞれ分割された信号の概ね等しい部分を供給する。よく知られているように、サーキュレータポートにおいて受光される信号は、特定の方向、たとえば反時計方向に伝送され、次のポートにおいて出力される。たとえば、ポート２０−１において受光される信号は次のポート、たとえばポート２０−２に伝送され、そのポートにおいて出力される。ポート２０−２において受光される信号は同様に次のポート、たとえばポート２０−３に伝送され、そのポートにおいて出力され、以降同様である。したがって、ポート２０−１において受光されるＬ−バンド信号は、ポート２０−２に伝送されて出力され、経路３１を介して従来のDragoneルータ３０のセクション３２−１に与えられる。Dragoneルータ３０のセクション３２−１は、従来通りに、経路３１を介して受光した信号をデマルチプレクス(demultiplex)し、その帯域を形成する成分信号を、Dragoneルータ３０のセクション３２−２まで延在する各出力ポートに出力する。Dragoneルータのセクション３２−２は、フィルタリングされた信号の帯域のデマルチプレクスされた信号λ１乃至λｎを、可変反射フィルタ（Ｖariable Ｒeflection Ｆilter：ＶＲＦ）３５の各入力に出力する。ＶＲＦ３５は、信号の波長に比例して、その入力のうちの１つにおいて受光した光信号を反射する。したがって、フィルタ３５によって与えられる反射のレベルは、最も長い波長λ１から最も短い波長λｎまで、信号のある帯域にわたって線形に増加し、最も長い波長の信号は大部分反射され、一方、最も短い波長の信号はほとんど反射されないようにする。たとえば、反射率はＲ（λ）＝（λ−λｍｉｎ）／（λｍａｘ−λｍｉｎ）であり、０（最も短い波長）乃至１（最も長い波長）の範囲にあるであろう。このようにして、その帯域を形成する信号は、その各波長に比例して線形に重み付けされる。反射され、重み付けされた信号は、Dragoneセクション３２−２に戻され、その後、セクション３２−２はDragoneセクション３２−１にその重み付けされた信号を伝送する。その後、セクション３２−１は、その重み付けされた信号を、サーキュレータ２０のポート２０−２まで延在する経路３１上に多重化する。上記のように、ポート２０−２で受光された信号は、サーキュレータ２０のポート２０−３に伝送されて出力され、その多重化され、重み付けされた信号は、重み付け電力検出器４０−２に与えられる。重み付け電力検出器４０−２は、従来通りに、受光した信号の電力レベルを検出し、増幅器４５−２への電力レベルを示す信号Ｐ１を出力する（検出器４０−２は、その入力において受光した光信号のレベルに比例する電力レベルを有する信号を出力する従来の光検出器を用いてこれを行うことができる）。同様に、全電力検出器４０−１は、受光した信号（重み付けされていない）の電力のレベルを検出し、増幅器４５−１への電力レベルを示す信号Ｐ０を出力する。増幅器４５−１は、信号Ｐ０と、定数Ｃ０（抵抗Ｒ１の値によって表される）とを掛け合わせ、求められている信号Ｃ０Ｐ０を形成する。同様に、増幅器４５−２は、信号Ｐ１と、定数Ｃ１（抵抗Ｒ２の値によって表される）とを掛け合わせ、他方の求められている信号Ｃ１Ｐ１を形成する。加算増幅器５０は増幅器４５−１および４５−２の出力を加算し、信号Ｃ０Ｐ０とＣ１Ｐ１とを線形な重み付けされた和として結合し、上で定義された信号ＰＲを形成する。その後、信号ＰＲは、制御器２２５に供給され、制御器は上記のように、必要に応じて、増幅器２３５によって増幅されている信号の偏向を調整し、ラマン散乱の効果を補正する。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、抵抗Ｒ１およびＲ２の値は、帯域、たとえばＬ−バンド内の全ての目的とする信号を含む信号を用いて、かつその後、その正確に半分の信号を用いて、工場における所与の導入時に較正(calibrate)される。より具体的には、較正は、λｍａｘおよびλｍｉｎの波長を用いて行われる場合がある。λｍａｘの場合、Ｐ０はＰ１に等しく設定され、λｍｉｎの場合、Ｐ１は０設定される。実効電力ＰＥおよび波長λＥを判定するために、ＰＥ＝Ｐ０で、λＥ＝λｍｉｎ＋ΔλＢＰ１／Ｐ０である。
【００１６】
本発明の別の実施例では、図４に示されるように、反射器と組み合わせて、可変損失装置が可変反射フィルタ（ＶＲＦ）３５の代わりに用いられる場合がある。具体的には、デマルチプレクスされた信号の各経路において挿入される損失の量は、信号の波長に比例する。すなわち、最も大きな損失は、最も短い波長を有する信号の経路に挿入され、最も長い波長を有する信号の経路では、ほとんど損失は挿入されない。その後、その信号は、図のような光反射器によって、Dragoneセクション３２−２に反射され／戻される。このようにして、その信号は、反射器への途中で、およびDragoneセクション３２−２への途中で受ける損失の量にしたがって重み付けされる。
【００１７】
十分に大きな自由スペクトルレンジ（Ｆree-Ｓpectral Ｒange：ＦＳＲ）を有するDragoneルータの場合、セクション３２−２内の強度は全チャネルにわたって一様であることに留意されたい。また、より小さなＦＳＲの場合、その強度は、ガウス関数によって近似される場合がある。したがって、より大きなＦＳＲを有するDragoneルータが、より小さなＦＳＲを有するDragoneルータより好ましい。しかしながら、小さなＦＳＲを有するタイプのルータが用いられる場合には、Ｒ（λ）は、ガウス整形ファクタを含む必要があるであろう。
【００１８】
さらに、反射器内の他のＲ（λ）関数を用いて、他の波長に依存する効果が取り扱われる場合があることに留意されたい。たとえば、フィルタ１０とスプリッタ１５（図３）との間に偏光スプリッタを配置し、各偏光に対してセンサ値が得られるように、スプリッタ１５に続く回路を二重にすることにより、偏光依存センサ（polarization dependent sensor）を実現することができる。
【００１９】
本明細書で例示される実施例は、特定の例示的な実施例に関して記載されてきたが、ここに明確には図示および記載されていないが、本発明の原理を具現し、本発明の精神および範囲内にある種々の代替的な構成を当業者が考案できることは理解されよう。たとえば、本発明のセンサを用いて、ラマン散乱以外の伝送劣化を処理することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、帯域内のチャネルを迅速に解析することができるセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書で説明される種々の項を定義する際に有用である、種々の帯域内の信号を示す図である。
【図２】本発明の原理を実用化することができる光システムのブロック図である。
【図３】図２のセンサの概略的なブロック図である。
【図４】本発明の一実施例による、重み付けされた信号を生成するための別の方法を示す図である。
【図１】
0004472896.tif 000007
【図２】
0004472896.tif 000008
【図３】
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【図４】
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