(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号光が一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第１伝送方向に伝送され、前記第１信号光とは異なる波長の第２信号光が前記第１伝送方向とは逆方向である第２伝送方向に伝送される光ファイバ伝送路と、
前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第１ラマン励起光を発生する第１ラマン励起光源と、
前記第１ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか一方から前記光ファイバ伝送路に注入する第１注入手段と、
前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第２ラマン励起光を発生する第２ラマン励起光源と、
前記第２ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか他方から前記光ファイバ伝送路に注入する第２注入手段と、
前記他方の入出力端から取り出された前記第１信号光のパワーレベルに基づき、前記第１ラマン励起光のパワーレベルを増減するように前記第１ラマン励起光源を制御する第１励起光レベル制御手段と、
前記一方の入出力端から取り出された前記第２信号光のパワーレベルに基づき、前記第２ラマン励起光のパワーレベルを増減するように前記第２ラマン励起光源を制御する第２励起光レベル制御手段と、
を備えたことを特徴とする一芯双方向伝送装置。
【請求項２】
第１信号光が一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第１伝送方向に伝送され、前記第１信号光とは異なる波長の第２信号光が前記第１伝送方向とは逆方向である第２伝送方向に伝送される光ファイバ伝送路と、
前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第１ラマン励起光を発生する第１ラマン励起光源と、
前記第１ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか一方から前記光ファイバ伝送路に注入する第１注入手段と、
前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第２ラマン励起光を発生する第２ラマン励起光源と、
前記第２ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか他方から前記光ファイバ伝送路に注入する第２注入手段と、
前記他方の入出力端から取り出された前記第１信号光の誤り率に基づき、前記一方の入出力端に注入される当該第１信号光のパワーレベルを制御する第１信号光レベル制御手段と、
前記一方の入出力端から取り出された前記第２信号光の誤り率に基づき、前記他方の入出力端に注入される当該第２信号光のパワーレベルを制御する第２信号光レベル制御手段と、
を備えたことを特徴とする一芯双方向伝送装置。
【請求項３】
前記光ファイバ伝送路を伝送される前記第１ラマン励起光および第２ラマン励起光のパワーレベルをそれぞれモニタする第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段と、
前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき光ファイバ伝送路の異常を検出する伝送路異常検出手段と、
前記伝送路異常検出手段が光ファイバ伝送路の異常を検出したとき、前記第１信号光および第２信号光の発生をそれぞれ停止させる第１信号光停止手段および第２信号光停止手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の一芯双方向伝送装置。
【請求項４】
現用系光源と予備系光源と前記現用系光源および予備系光源の一方を選択する光スイッチとを備える前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源と、
前記光ファイバ伝送路を伝送される前記第１ラマン励起光および第２ラマン励起光のパワーレベルをそれぞれモニタする第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段と、
前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき第１ラマン励起光と第２ラマン励起光の一方のレベル低下を検出する励起光レベル異常検出手段と、
前記励起光レベル異常検出手段の前記レベル低下検出に基づき、前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源の該当するものにおける前記光スイッチに前記現用系光源から前記予備系光源への選択切替を行わせる現用／予備切替手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の一芯双方向伝送装置。
【請求項５】
現用系光源と予備系光源と前記現用系光源および予備系光源の一方を選択する光スイッチとを備える前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源と、
前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき第１ラマン励起光と第２ラマン励起光の一方のレベル低下を検出する励起光レベル異常検出手段と、
前記励起光レベル異常検出手段の前記レベル低下検出に基づき、前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源の該当するものにおける前記光スイッチに前記現用系光源から前記予備系光源への選択切替を行わせる現用／予備切替手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の一芯双方向伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラマン増幅効果を適用した一芯双方向伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にある２点間における光ファイバ伝送通信を考えた場合、信号光振幅は、光ファイバ伝送路における損失により減衰してしまう。信号光振幅の減衰は、受信端において信号光品質を損なう要因の一つとなる。信号光振幅の減衰による信号品質劣化を回避するために信号光損失を補償しながら２点間の伝送を実現する伝送方式を光増幅伝送方式という。
【０００３】
光増幅伝送方式に対して伝送途中にて減衰した信号光振幅を回復させることなく任意の２点間の伝送を実現する伝送方式を無中継伝送方式という。無中継伝送方式は、伝送途中で中継を行わないので光増幅伝送方式に比べ安いコストで伝送システムを構築できるメリットがある。
【０００４】
ここで、図７〜図１１を参照して、光ファイバ無中継伝送方式について説明する。なお、図７は、光ファイバ無中継伝送における伝送損失(Span Loss)と受信信号対雑音比(Signal to Noise Ratio；以下「受信ＳＮＲ」という)の関係を示す図である。図８は、ラマン励起光により発生するラマン利得帯域を説明する図である。図９は、ラマン増幅を説明する図である。図１０は、ラマン増幅効果を適用した無中継伝送システムの構成例である。図１１は、図１０に示すシステムでのラマン増幅効果を説明する図である。
【０００５】
図７において、縦軸は、受信ＳＮＲ（ｄＢ）であり、分解能は、＠０．１ｎｍである。横軸は、伝送損失（ｄＢ）である。無中継伝送システムにおける最長伝送距離は、伝送路の損失と送信入射パワーに大きく依存する。一般に信号伝送速度１０Ｇｂｉｔ／秒の信号光の場合、１５．６ｄＢ（分解能@０．１ｎｍ）の受信ＳＮＲが得られることが信号光を正しく受信できる目安となっている。
【０００６】
すなわち、入力送信パワーが０ｄＢｍ／ｃｈである特性（１）では、伝送路損失がおよそ３７．５ｄＢ以下のときに１５．６ｄＢ以上の受信ＳＮＲが得られている。このことは、光ファイバ伝送路の損失を０．２５ｄＢ／kmとした場合、およそ１５０ｋｍの無中継伝送が実現できることを示している。一方、入力送信パワーを５ｄＢ増加させた特性（２）では、受信ＳＮＲが１５．６ｄＢ以上得られる伝送路損失は、４２．５ｄＢ以下となり、およそ１７０ｋｍの伝送が可能となる。つまり、入射パワーを増加させた分、伝送距離を延伸化することができる。そして、伝送路損失が０．２５ｄＢ／kmではなく、０．２ｄＢ／kmである場合には、入射パワー０ｄＢｍ／ｃｈ時では、１８７．５ｋｍの伝送が実現でき、５ｄＢｍ／ｃｈ入射時には、２１２．５ｋｍの伝送が実現できる。
【０００７】
このように無中継伝送における伝送距離延伸を行う方法としては、入射パワーを増加させる方法と、単位長あたり損失の小さい光ファイバを使用する方法とが考えられる。しかし、入射パワーの増加は、光ファイバのもつ非線形効果の影響により制限され、また光ファイバの低損失化にも限界がある。そこで、無中継伝送における距離延伸を実現する方法として光ファイバのラマン増幅効果を用いるラマン増幅の適用が注目されている。
【０００８】
ラマン増幅効果は、信号光が伝送される光ファイバ自身を増幅媒体とし、光ファイバに入射された励起光が光ファイバを形成する材質の結晶格子振動を生じさせる。このとき、この結晶格子振動で生じた光学フォノンとの相互作用により、励起周波数よりもある固有な量だけシフトした短い周波数にストークス光と呼ばれる散乱光を誘導増幅させる効果である。このラマン増幅効果で生じる増幅利得は、光ファイバの材質に依存し、一般に図８に示すようなラマン利得帯域を有している。すなわち、図８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸はラマン利得係数である。図８に示すように、利得最大となる波長は、励起波長から１００ｎｍ〜１１０ｎｍ離れた波長である。この利得最大となる中心波長から短波長側に長く裾が延びたおおよそ６０ｎｍに渡る波長範囲に利得帯域を有している。
【０００９】
ラマン増幅における励起光の入射方法には、信号光の進行方向と同方向に励起光を入射する方法（前方向励起という）と、信号光の進行方向と逆方向に励起光を入射する方法（後方向励起という）とがある。図９は、１００ｋｍの光ファイバに対してラマン増幅を行った際の距離(Distance)に対する信号光パワー(Signal Power（ｄＢｍ))と励起光パワー(Pump Power(Ｗ))の関係を示している。図９（１）は、前方向励起を行った場合、図９（２）は、後方向励起を行った場合である。図９（１）（２）において、特性（ａ）は信号光のパワー特性であり、特性値は左向き矢印が示す左側縦軸(信号光パワー(Signal Power（ｄＢｍ)))から読み取れるようになっている。また、特性（ｂ）は励起光のパワー特性であり、特性値は右向き矢印が示す右側縦軸(励起光パワー(Pump Power(Ｗ)))から読み取れるようになっている。
【００１０】
ラマン増幅効果は、励起光パワーに依存するが、励起光パワーは、ファイバ損失により減衰されるため進行距離の増加に伴いラマン増幅利得は次第に小さくなる。したがって、前方向励起方式の場合には、図８（１）に示すように、信号光は入射端近くでは励起光パワーが大きいので増幅されるが、出射端（受信端）に近づくにつれて減少する。逆に後方向励起方式の場合には、図９（２）に示すように、信号光の入射端付近では、励起光パワーが小さいのでラマン増幅利得はほとんどないが、出射端（受信端）では、励起光パワーが大きいので、信号光は出射端（受信端）に近づくにつれて増幅される。また、一般に前方向励起方式と後方向励起方式とを比較した場合、励起光が信号光に及ぼすクロストーク量は、後方向励起方式の方が少なく有利であることが知られている。
【００１１】
次に、図１０を参照して、後方向励起によるラマン増幅を適用した片方向伝送の無中継伝送システムについて説明する。図１０において、光ファイバ伝送路９０の一端側には、送信機９１が設けられ、光ファイバ伝送路９０の他端側には、波長選択型の光合分波器９２が設けられている。光合分波器９２には、光アイソレータ９３を介して受信機９４が接続され、またラマン励起光源９５が接続されている。
【００１２】
送信機９１から出力された信号光Ｓは、光ファイバ伝送路９０の一端から入射され、受信機９４に向かう第１伝送方向Ｄ１に沿って光ファイバ伝送路９０を伝送される。一方、ラマン励起光源９５が発生するラマン励起光Ｐが光合分波器９２を介して光ファイバ伝送路９０に他端側から入射され、送信機９１に向かう第２伝送方向Ｄ２に沿って光ファイバ伝送路９０を伝送される。光ファイバ伝送路９０を第１伝送方向Ｄ１に進行する信号光Ｓは、第２伝送方向Ｄ２に進行するラマン励起光Ｐによるラマン増幅効果により、次第に増幅されながら光ファイバ伝送路９０の他端に到達し、光合分波器９２と光アイソレータ９３を介して受信機９４に取り込まれる。
【００１３】
図１１を参照して、図１０に示したシステムにおけるラマン増幅効果を説明する。図１１では、信号伝送速度１０Ｇｂｉｔ／秒、伝送路損失０．２５ｄＢ／kｍとしたときのラマン増幅を行わない場合とラマン増幅を行った場合（ラマン励起光パワー２５ｄＢｍ）の光ファイバ伝送路の距離(Distance)に対する信号光パワー(Signal Power)の関係が示されている。
【００１４】
図１１において、特性（１）は、ラマン増幅を行わない場合のパワー特性を示し、特性（２）は、ラマン増幅を行なった場合のパワー特性を示す。ラマン増幅を行わない場合には、特性（１）に示すように、信号光パワーは、伝送距離の増加に伴い直線的に減少する。特性（１）上のＢ点は、最小受信レベル（−３７．５ｄＢｍ／ｃｈ）であり、受信ＳＮＲ１５．６ｄＢ以上を達成する最長伝送距離が１５０ｋｍであることを示している。
【００１５】
一方、後方向励起によるラマン増幅を行なった場合には、信号光は受信端に近づくほどに増幅されるので、特性（２）に示すように、信号光パワーは、伝送距離の増加に伴い減少傾向から外れて増加傾向に転じ、上記Ｂ点に対応するＡ点では、−３２．５ｄＢｍ／ｃｈの受信レベルを示し、受信端に向かってさらに増加している。このＡ点とＢ点の最小受信レベル差である５ｄＢがラマン増幅の効果となる。つまり、ラマン増幅を行なった場合には、受信ＳＮＲ１５．６ｄＢ以上を達成する最長伝送距離は、１７０ｋｍとなることが示されている。このように、ラマン増幅を行わないときよりもラマン増幅を行った方が最小受信レベル差の分だけ伝送距離を延長することが可能となる。
【００１６】
ところで、光通信システムでは、１方向のみの通信ではなく、逆方向からの通信も行うのが常である。双方向で光通信を実現する方式として、片方向の通信に対して一芯づつ光ファイバ伝送路を設ける、つまり二芯の光ファイバ伝送路を設ける方式と、一芯の光ファイバ伝送路にて双方向の光通信を実現する一芯双方向伝送方式とがある。
【００１７】
一芯双方向伝送方式では、光ファイバの使用効率が向上し、光ファイバの本数が削減でき、安価にシステムが構築できる等の点で優れている。そして、一芯双方向伝送方式で無中継伝送システムを構築する場合には、今までの説明から理解できるように、伝送距離の延伸化を図るためにはラマン増幅を適用するのが望ましいと言える。励起方式としては、基本的には前方向励起方式でも良いが、伝送特性を考慮した場合、後方向励起方式が推奨される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、後方向励起によるラマン増幅を適用した一芯双方向伝送方式では、次のような問題がある。以下、図１２を参照して説明する。図１２は、無中継伝送システムにおいて後方向励起によるラマン増幅を適用して一芯双方向伝送を実現する場合の構成例である。
【００１９】
図１２において、光ファイバ伝送路１００の一方の入出力端には、波長選択型の光合分波器１０１が接続され、光ファイバ伝送路１００の他方の入出力端には、波長選択型の光合分波器１０２が接続されている。
【００２０】
光合分波器１０１には、入出力端子１０３と光アイソレータ１０４が接続されている。入出力端子１０３には、図示しない送信機および受信機が接続されている。光アイソレータ１０４には、ラマン励起光源１０６が接続されている。光合分波器１０２には、入出力端子１０７と光アイソレータ１０８が接続されている。入出力端子１０７には、図示しない送信機および受信機が接続されている。光アイソレータ１０８には、ラマン励起光源１０９が接続されている。
【００２１】
図示しない送信機から入出力端子１０３に入力される第１信号光Ｓ０１とラマン励起光源１０６の発生する第１ラマン励起光Ｐ０１は、光合分波器１０１にて合波され、他方の入出力端に向かう第１伝送方向Ｄ１に沿って光ファイバ伝送路１００を伝送される。一方、図示しない送信機から入出力端子１０７に入力される第２信号光Ｓ０２とラマン励起光源１０９の発生する第２ラマン励起光Ｐ０２は、光合分波器１０２にて合波され、一方の入出力端に向かう第２伝送方向Ｄ２に沿って光ファイバ伝送路１００を伝送される。ここで、第１ラマン励起光Ｐ０１は、第２信号光Ｓ０２の増幅を目的とし、第２ラマン励起光Ｐ０２は、第１信号光Ｓ０１の増幅を目的としている。また、第１信号光Ｓ０１と第２信号光Ｓ０２の中心波長は、第１ラマン励起光Ｐ０１ならびに第２ラマン励起光Ｐ０２それぞれの励起波長によって一意に決定されるラマン利得帯域内に存在するとしている。
【００２２】
ところで、光ファイバ伝送路１００の微小距離における第１ラマン励起光Ｐ０１に関するラマン増幅効果は、次の式（１）〜式（３）で示される。なお、式（１）〜式（３）において、Ｓ01は第１信号光、Ｓ02は第２信号光、Ｐ01は第１ラマン励起光、Ｐ02は第２ラマン励起光、ｇRはラマン利得係数、ωS01は第１信号光中心周波数、ωS02は第２信号光中心周波数、ωP01は第１ラマン励起光中心周波数、ωP02は第２ラマン励起光中心周波数、αS01は光ファイバ伝送路における第１信号光損失係数、αS02は光ファイバ伝送路における第２信号光損失係数、αP01は光ファイバ伝送路における第１ラマン励起光損失係数である。
【００２３】
【数１】
0003831227.tif 000002
【００２４】
この式（１）〜式（３）から理解できるように、ラマン増幅効果においては、ラマン励起光波長で一意に決定されるラマン利得帯域内に信号光が存在する場合、ラマン励起光は、信号光のパワー強度と励起光のパワー強度の積に比例して消費される。つまり、パワー強度の強い信号光とパワー強度の弱い信号光とが同時に入射された場合には、ラマン励起光は、パワー強度が弱い信号光よりもパワー強度が強い信号光によるラマン励起光強度の消費が多くなされるという特徴がある。
【００２５】
したがって、図１２において、第１ラマン励起光Ｐ０１が光ファイバ伝送路１００に注入される光合分波器１０１の合波出力端付近では、第２信号光Ｓ０２よりも第１信号光Ｓ０１のパワー強度が大きいので、本来第２信号光Ｓ０２を増幅すべき第１ラマン励起光Ｐ０１は、第１伝送方向Ｄ１に伝送される第１信号光Ｓ０１を増幅することにより、ラマン励起光パワーが大きく消費される。その結果、第２信号光Ｓ０２を増幅するための第１ラマン励起光Ｐ０１のパワーが失われ、第２信号光Ｓ０２について所望の受信特性を得ることが不可能となる。
【００２６】
同様に、第２ラマン励起光Ｐ０２が光ファイバ伝送路１００に注入される光合分波器１０２の合波出力端付近では、第１信号光Ｓ０１よりも第２信号光Ｓ０２のパワー強度が大きいので、本来第１信号光Ｓ０１を増幅すべき第２ラマン励起光Ｐ０２は、第２伝送方向Ｄ２に伝送される第２信号光Ｓ０２を増幅することにより、ラマン励起光パワーが大きく消費される。その結果、第１信号光Ｓ０１を増幅するための第２ラマン励起光Ｐ０２のパワーが失われ、第１信号光Ｓ０１について所望の受信特性を得ることが不可能となる。
【００２７】
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、双方向で所望の受信特性を得ることができるようにラマン増幅を適用し、無中継伝送システムの伝送距離を延伸化することができる一芯双方向伝送装置を得ることを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる一芯双方向伝送装置は、第１信号光が一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第１伝送方向に伝送され、前記第１信号光とは異なる波長の第２信号光が前記第１伝送方向とは逆方向である第２伝送方向に伝送される光ファイバ伝送路と、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第１ラマン励起光を発生する第１ラマン励起光源と、前記第１ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか一方から前記光ファイバ伝送路に注入する第１注入手段と、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第２ラマン励起光を発生する第２ラマン励起光源と、前記第２ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか他方から前記光ファイバ伝送路に注入する第２注入手段と、前記他方の入出力端から取り出された前記第１信号光のパワーレベルに基づき、前記第１ラマン励起光のパワーレベルを増減するように前記第１ラマン励起光源を制御する第１励起光レベル制御手段と、前記一方の入出力端から取り出された前記第２信号光のパワーレベルに基づき、前記第２ラマン励起光のパワーレベルを増減するように前記第２ラマン励起光源を制御する第２励起光レベル制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、第１信号光は第１ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら他方の入出力端に向かって伝送され、第２信号光は第２ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら一方の入出力端に向かって伝送される。その伝送過程では、安定した一定のラマン増幅効果が得られる。
【００３８】
つぎの発明にかかる一芯双方向伝送装置は、第１信号光が一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第１伝送方向に伝送され、前記第１信号光とは異なる波長の第２信号光が前記第１伝送方向とは逆方向である第２伝送方向に伝送される光ファイバ伝送路と、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第１ラマン励起光を発生する第１ラマン励起光源と、前記第１ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか一方から前記光ファイバ伝送路に注入する第１注入手段と、前記第２信号光を増幅するラマン利得帯域を有し、前記第１信号光を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長の第２ラマン励起光を発生する第２ラマン励起光源と、前記第２ラマン励起光を前記一方の入出力端と前記他方の入出力端のいずれか他方から前記光ファイバ伝送路に注入する第２注入手段と、前記他方の入出力端から取り出された前記第１信号光の誤り率に基づき、前記一方の入出力端に注入される当該第１信号光のパワーレベルを制御する第１信号光レベル制御手段と、前記一方の入出力端から取り出された前記第２信号光の誤り率に基づき、前記他方の入出力端に注入される当該第２信号光のパワーレベルを制御する第２信号光レベル制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、第１信号光は第１ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら他方の入出力端に向かって伝送され、第２信号光は第２ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら一方の入出力端に向かって伝送される。その伝送過程では、誤り率に基づき光ファイバ伝送路に注入される光信号のパワーレベルが制御される。
【００４０】
つぎの発明にかかる一芯双方向伝送装置は、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路を伝送される前記第１ラマン励起光および第２ラマン励起光のパワーレベルをそれぞれモニタする第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段と、前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき光ファイバ伝送路の異常を検出する伝送路異常検出手段と、前記伝送路異常検出手段が光ファイバ伝送路の異常を検出したとき、前記第１信号光および第２信号光の発生をそれぞれ停止させる第１信号光停止手段および第２信号光停止手段とを備えたことを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出および信号光の発生停止が行える。
【００４２】
つぎの発明にかかる一芯双方向伝送装置は、上記の発明において、現用系光源と予備系光源と前記現用系光源および予備系光源の一方を選択する光スイッチとを備える前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源と、前記光ファイバ伝送路を伝送される前記第１ラマン励起光および第２ラマン励起光のパワーレベルをそれぞれモニタする第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段と、前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき第１ラマン励起光と第２ラマン励起光の一方のレベル低下を検出する励起光レベル異常検出手段と、前記励起光レベル異常検出手段の前記レベル低下検出に基づき、前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源の該当するものにおける前記光スイッチに前記現用系光源から前記予備系光源への選択切替を行わせる現用／予備切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して励起光異常を検出し、現用系／予備系の切り替えが行える。
【００４４】
つぎの発明にかかる一芯双方向伝送装置は、上記の発明において、現用系光源と予備系光源と前記現用系光源および予備系光源の一方を選択する光スイッチとを備える前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源と、前記第１励起光レベル検出手段および第２励起光レベル検出手段の検出信号に基づき第１ラマン励起光と第２ラマン励起光の一方のレベル低下を検出する励起光レベル異常検出手段と、前記励起光レベル異常検出手段の前記レベル低下検出に基づき、前記第１ラマン励起光源および第２ラマン励起光源の該当するものにおける前記光スイッチに前記現用系光源から前記予備系光源への選択切替を行わせる現用／予備切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出に加えて励起光異常を検出し、現用系／予備系の切り替えが行える。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる一芯双方向伝送装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。なお、図１では、後方向励起によるラマン増幅を適用した一芯双方向伝送装置の構成例が示されている。
【００４８】
図１において、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端には、波長選択型の光合分波器２が接続され、光ファイバ伝送路１の他方の入出力端には、波長選択型の光合分波器３が接続されている。
【００４９】
光合分波器２には、入出力端子４と光アイソレータ５が接続されている。入出力端子４には、図示しない送信機および受信機が接続されている。光アイソレータ５には、ラマン励起光源６が接続されている。光合分波器３には、入出力端子７と光アイソレータ８が接続されている。入出力端子７には、図示しない送信機および受信機が接続されている。光アイソレータ８には、ラマン励起光源９が接続されている。
【００５０】
ここで、入出力端子４には、図示しない送信機から第１信号光Ｓ１が入力される。入出力端子７には、図示しない送信機から第２信号光Ｓ２が入力される。第１信号光Ｓ１と第２信号光Ｓ２は、互いに異なる波長の信号光である。例えば、一方の信号光には、Ｃ帯(Conventinal Band)と呼ばれる１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ内の任意の１波長が選択され、他方の信号光には、Ｌ帯(Long Wavelength Band)と呼ばれる１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ内の任意の１波長が選択されている。
【００５１】
ラマン励起光源６は、第１ラマン励起光Ｐ１を発生する。第１ラマン励起光Ｐ１は、第２信号光Ｓ２の信号光波長を増幅するラマン利得帯域を有し、第１信号光Ｓ１の信号光波長を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長を持つ励起光である。ラマン励起光源６の発生する第１ラマン励起光Ｐ１は、アイソレータ５を介して光合分波器２に入力される。なお、アイソレータ５は、光合分波器２から出力される信号光がラマン励起光源６に入り込むのを阻止するために設けられている。
【００５２】
ラマン励起光源９は、第２ラマン励起光Ｐ２を発生する。第２ラマン励起光Ｐ２は、第１信号光Ｓ１の信号光波長を増幅するラマン利得帯域を有し、第２信号光Ｓ２の信号波長を増幅するラマン利得帯域を有しない所定波長を持つ励起光である。ラマン励起光源９の発生する第２ラマン励起光Ｐ２は、アイソレータ８を介して光合分波器３に入力される。なお、アイソレータ８は、光合分波器３から出力される信号光がラマン励起光源９に入り込むのを阻止するために設けられている。
【００５３】
次に、以上のように構成される一芯双方向伝送装置の動作について説明する。図１において、入出力端子４に入力される第１信号光Ｓ１とラマン励起光源６の発生する第１ラマン励起光Ｐ１は、光合分波器２にて合波され、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端に注入され、光ファイバ伝送路１を他方の入出力端に向かう第１伝送方向Ｄ１に沿って伝送される。
【００５４】
このとき、第１ラマン励起光Ｐ１によるラマン増幅効果は、第１信号光Ｓ１の増幅に寄与するラマン利得帯域を有しないので、第１ラマン励起光Ｐ１の光パワーは光ファイバ伝送路１における損失以外で減少することはない。つまり、第１ラマン励起光Ｐ１は、第１信号光Ｓ１と共に第１伝送方向Ｄ１に沿って光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に向かって伝送される。
【００５５】
一方、入出力端子７に入力される第２信号光Ｓ２とラマン励起光源９の発生する第２ラマン励起光Ｐ２は、光合分波器３にて合波され、光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に注入され、光ファイバ伝送路１を一方の入出力端に向かう第２伝送方向Ｄ２に沿って伝送される。
【００５６】
このとき、第２ラマン励起光Ｐ２によるラマン増幅効果は、第２信号光Ｓ２の増幅に寄与するラマン利得帯域を有しないので、第２ラマン励起光Ｐ２の光パワーは光ファイバ伝送路１における損失以外で減少することはない。つまり、第２ラマン励起光Ｐ２は、第２信号光Ｓ２と共に第２伝送方向Ｄ２に沿って光ファイバ伝送路１の一方の入出力端に向かって伝送される。
【００５７】
したがって、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１信号光Ｓ１は、光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に近づくに従い、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２ラマン励起光Ｐ２による十分なラマン増幅を受けて所望の光レベルまで増幅され、光合分波器３に入力される。その結果、このようにラマン増幅された第１信号光Ｓ１が光合分波器３から入出力端子７に出力され、図示しない受信機に取り込まれる。
【００５８】
同様に、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２信号光Ｓ２は、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端に近づくに従い、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１ラマン励起光Ｐ１による十分なラマン増幅を受けて所望の光レベルまで増幅され、光合分波器２に入力される。その結果、このようにラマン増幅された第２信号光Ｓ２が光合分波器２から入出力端子４に出力され、図示しない受信機に取り込まれる。
【００５９】
このように、実施の形態１によれば、第１伝送方向Ｄ１に伝送される第１信号光Ｓ１と第２伝送方向Ｄ２に伝送される第２信号光Ｓ２で使用する波長を互いに異なる波長帯とし、さらに励起光が第１信号光のみ、第２信号光のみをラマン増幅するような波長を持つように選択したので、双方向で所望の受信特性を得ることができ、ラマン増幅を適用した一芯双方向伝送が行えるようになる。したがって、伝送距離の延伸化が可能な無中継伝送システムが構築できるようになる。
【００６０】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。上述した実施の形態１では、第１信号光ならびに第２信号光は、単一波長を持つとして説明したが、この実施の形態２では、第１信号光ならびに第２信号光が波長多重された信号光である場合の構成例が示されている。励起方式は、実施の形態１と同様に後方向励起である。
【００６１】
図２において、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端には、波長選択型の光合分波器１１が接続され、他方の入出力端には、波長選択型の光合分波器１２が接続されている。
【００６２】
光合分波器１１には、光分離器１３と光アイソレータ１４が接続されている。光アイソレータ１４には、ラマン励起光源１５が接続されている。ラマン励起光源１５が発生する第１ラマン励起光Ｐ１１は、光アイソレータ１４を介して光合分波器１１に入力される。また、光合分波器１２には、光分離器１６と光アイソレータ１７が接続されている。光アイソレータ１７には、ラマン励起光源１８が接続されている。ラマン励起光源１８が発生する第２ラマン励起光Ｐ２２は、光アイソレータ１７を介して光合分波器１２に入力される。
【００６３】
光送信装置１９は、複数の送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎを備えている。送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎは、それぞれ、異なる波長(λ１１〜λ１ｎ)の信号光を発生する。発生する波長帯は、例えば、Ｃ帯(Conventinal Band)と呼ばれる１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長帯である。波長多重装置（ＭＵＸ）２０は、光送信装置１９が出力する波長の異なる複数の信号光を合波し、第１波長多重信号光Ｓ１１を出力する。生成された第１波長多重信号光Ｓ１１は、光増幅器２１にて増幅され、光分離器１３を介して光合分波器１１に入力される。
【００６４】
光送信装置２２は、複数の送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎを備えている。送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎは、それぞれ、異なる波長(λ２１〜λ２ｎ)の信号光を発生する。発生する波長帯は、例えば、Ｌ帯(Long Wavelength Band)と呼ばれる１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの波長帯である。波長多重装置（ＭＵＸ）２３は、光送信装置２２が出力する波長の異なる複数の信号光を合波し、第２波長多重信号光Ｓ２２を出力する。第２波長多重信号光Ｓ２２は、光増幅器２４にて増幅され、光分離器１６を介して光合分波器１２に入力される。
【００６５】
光合分波器１１から出力される信号光（第２波長多重信号光Ｓ２２）は、光分離器１３を介して分散補償機能付の光増幅器２５に入力され、増幅された後、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２６にて各波長の信号光に分離され、光受信装置２７に入力される。光受信装置２７は、各波長の信号光を受信処理する複数の受信機Ｒｘ２１〜Ｒｘ２ｎを備えている。なお、光増幅器２５は、分散補償機能付きでなくともよい。
【００６６】
光合分波器１２から出力される信号光（第１波長多重信号光Ｓ１１）は、光分離器１６を介して分散補償機能付の光増幅器２８に入力され、増幅された後、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２９にて各波長の信号光に分離され、光受信装置３０に入力される。光受信装置３０は、各波長の信号光を受信処理する複数の受信機Ｒｘ１１〜Ｒｘ１ｎを備えている。なお、光増幅器２８は、分散補償機能付きでなくともよい。
【００６７】
ここで、ラマン励起光源１５の発生する第１ラマン励起光Ｐ１１は、第２波長多重信号光Ｓ２２の全ての波長を含むラマン利得帯域を有し、第１波長多重信号光Ｓ１１の全ての波長を含まないラマン利得帯域を有する所定波長を持つ励起光である。ラマン励起光源１８の発生する第２ラマン励起光Ｐ２２は、第１波長多重信号光Ｓ１１の全ての波長を含むラマン利得帯域を有し、第２波長多重信号光Ｓ２２の全ての波長を含まないラマン利得帯域を有する所定波長を持つ励起光である。
【００６８】
次に、以上のように構成される一芯双方向伝送装置の動作について説明する。図２において、光送信装置１９から出力された複数の異なる波長（λ１１〜λ１ｎ）の信号光は、波長多重装置（ＭＵＸ）２０にて合波され、第１波長多重信号光Ｓ１１となる。生成された第１波長多重信号光Ｓ１１は、光増幅器２１にて所望の送信レベルとなるように増幅され、光分離器１３を介して光合分波器１１に入力される。また、ラマン励起光源１５から出力された第１ラマン励起光Ｐ１１は、光アイソレータ１４を介して光合分波器１１に入力される。
【００６９】
光合分波器１１では、入力された第１波長多重信号光Ｓ１１と第１ラマン励起光Ｐ１１が合波され、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端の注入される。光ファイバ伝送路１の一方の入出力端の入射された第１波長多重信号光Ｓ１１と第１ラマン励起光Ｐ１１の多重信号光は、光ファイバ伝送路１を他方の入出力端に向かう第１伝送方向Ｄ１に沿って伝送される。
【００７０】
このとき、第１ラマン励起光Ｐ１１によるラマン増幅効果は、第１波長多重信号光Ｓ１１には寄与しないので、第１ラマン励起光Ｐ１１の光パワーは光ファイバ伝送路１における損失以外で減少することはない。第１ラマン励起光Ｐ１１は、第１波長多重信号光Ｓ１１と共に第１伝送方向Ｄ１に沿って光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に向かって伝送される。
【００７１】
したがって、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１波長多重信号光Ｓ１１は、光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に近づくに従い、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２ラマン励起光Ｐ２２による十分なラマン増幅を受けて所望の光レベルまで増幅され、光合分波器１２に入力される。このようにラマン増幅された第１波長多重信号光Ｓ１１は、光合分波器１２から光分離器１６を介して光増幅器２８に入力され、所望の受信レベルにまで光増幅され、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２９にて各波長の信号光に分離された後、光受信装置３０が備える複数の受信機Ｒｘ１１〜Ｒｘ１ｎにて信号光毎に受信処理される。なお、光合分波器１２から光アイソレータ１７に出力される信号光は、光アイソレータ１７にて阻止され、ラマン励起光源１８には入力されない。
【００７２】
同様に、光送信装置２２から出力された複数の異なる波長（λ２１〜λ２ｎ）の信号光は、波長多重装置（ＭＵＸ）２３にて合波され、第２波長多重信号光Ｓ２２となる。生成された第２波長多重信号光Ｓ２２は、光増幅器２４にて所望の送信レベルとなるように増幅され、光分離器１６を介して光合分波器１２に入力される。また、ラマン励起光源１８から出力された第２ラマン励起光Ｐ２２は、光アイソレータ１７を介して光合分波器１２に入力される。
【００７３】
光合分波器１２では、入力された第２波長多重信号光Ｓ２２と第２ラマン励起光Ｐ２２が合波され、光ファイバ伝送路１の他方の入出力端の注入される。光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に入射された第２波長多重信号光Ｓ２２と第２ラマン励起光Ｐ２２の多重信号光は、光ファイバ伝送路１を一方の入出力端に向かう第２伝送方向Ｄ２に沿って伝送される。
【００７４】
このとき、第２ラマン励起光Ｐ２２によるラマン増幅効果は、第２波長多重信号光Ｓ２２には寄与しないので、第２ラマン励起光Ｐ２２の光パワーは光ファイバ伝送路１における損失以外で減少することはなく、第２ラマン励起光Ｐ２２は、第２波長多重信号光Ｓ２２共に第２伝送方向Ｄ２に沿って光ファイバ伝送路１の他方の入出力端に向かって伝送される。
【００７５】
したがって、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２波長多重信号光Ｓ２２は、光ファイバ伝送路１の一方の入出力端に近づくに従い、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１ラマン励起光Ｐ１１による十分なラマン増幅を受けて所望の光レベルまで増幅され、光合分波器１１の一方の入出力端に入力される。このようにラマン増幅された第１波長多重信号光Ｓ２２は、光合分波器１１から光分離器１３を介して光増幅器２５に入力され、所望の受信レベルにまで光増幅され、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２６にて各波長の信号光に分離された後、光受信装置２７が備える複数の受信機Ｒｘ２１〜Ｒｘ２ｎにて信号光毎に受信処理される。なお、光合分波器１１から光アイソレータ１４に出力される信号光は、光アイソレータ１４にて阻止され、ラマン励起光源１５には入力されない。
【００７６】
このように、実施の形態２によれば、第１伝送方向Ｄ１に伝送される第１波長多重信号光Ｓ１１と第２伝送方向Ｄ２に伝送される第２波長多重信号光Ｓ２２で使用する波長を互いに異なる波長帯とし、さらに励起光が第１波長多重信号光のみ、第２波長多重信号光のみをラマン増幅するような波長を持つように選択したので双方向で所望の受信特性を得ることができ、ラマン増幅を適用した一芯双方向伝送が行えるようになる。したがって、伝送距離の延伸化が可能な無中継伝送システムが構築できるようになる。
【００７７】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。実施の形態３では、実施の形態２（図２）において、複数波長のラマン励起光を用いた場合の構成例が示されている。
【００７８】
すなわち、図３では、図２に示した構成において、単一のラマン励起光を発生するラマン励起光源１５，１８に代えて、２波長のラマン励起光を発生するラマン励起光源部３１，３２が設けられ、それに伴いラマン励起光源部３１，３２と光アイソレータ１４，１７との間に、偏波合成器３３，３４が設けられている。その他は、図２に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００７９】
ラマン励起光源部３１が備える２つのラマン励起光源３１ａ，３１ｂは、互いに異なる波長のラマン励起光を発生する。この２つのラマン励起光源３１ａ，３１ｂから発生されたラマン励起光は、実施の形態２における第１ラマン励起光Ｐ１１に対応し、同様に、第２波長多重信号光Ｓ２２の波長を含むラマン利得帯域を有し、第１波長多重信号光Ｓ１１の波長を含まないラマン利得帯域を有する所定波長を持つ励起光である。偏波合成器３３は、ラマン励起光源部３１の２つの出力光を直交偏波合成し、光アイソレータ１４を介して光合分波器１１に入力させるようになっている。
【００８０】
また、ラマン励起光源部３２が備える２つのラマン励起光源３２ａ，３２ｂは、互いに異なる波長のラマン励起光を発生する。この２つのラマン励起光源３２ａ，３２ｂから発生されるラマン励起光は、実施の形態２における第２ラマン励起光Ｐ２２に対応し、同様に、第１波長多重信号光Ｓ１１の波長を含むラマン利得帯域を有し、第２波長多重信号光Ｓ２２の波長を含まないラマン利得帯域を有する所定波長を持つ励起光である。偏波合成器３４は、ラマン励起光源部３２の２つの出力光を直交偏波合成し、光アイソレータ１７を介して光合分波器１２に入力させるようになっている。
【００８１】
この実施の形態３では、第１ラマン励起光および第２ラマン励起光として、複数波長のラマン励起光を偏波合成して使用するので、単一波長のラマン励起光を用いるときよりも広大なラマン利得帯域を得ることができ、波長多重数を増加させることができる。したがって、効率よく大容量の一芯双方向伝送装置を実現することができ、大容量の長距離無中継伝送システムの構築が可能となる。
【００８２】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。実施の形態４では、実施の形態３（図３）において、２つの波長多重信号光の波長スペクトルをモニタし、それに基づきラマン励起光を制御する場合の構成例が示されている。
【００８３】
すなわち、図４では、図３に示した構成において、スペクトルモニタ装置４１，４２とラマン励起光制御回路４３，４４とが追加され、それに伴い光分離器１３，１６と光増幅器２５，２８との間に、光分岐器４５，４６が設けられている。その他は、図３に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００８４】
図４において、光分岐器４５では、光分離器１３から出力される第２波長多重信号光Ｓ２２が２分岐され、一方が光増幅器２５に出力され、他方がスペクトルモニタ装置４１に出力される。スペクトルモニタ装置４１は、入力された第２波長多重信号光Ｓ２２の波長スペクトルをモニタし、モニタ結果をラマン励起光制御回路４３に出力する。ラマン励起光制御回路４３は、モニタ結果に基づきラマン励起光源３１を制御し、発生する第１ラマン励起光Ｐ１１のパワーを増減させる。
【００８５】
また、光分岐器４６では、光分離器１６から出力される第１波長多重信号光Ｓ１１が２分岐され、一方が光増幅器２８に出力され、他方がスペクトルモニタ装置４２に出力される。スペクトルモニタ装置４２は、入力された第１波長多重信号光Ｓ１１の波長スペクトルをモニタし、モニタ結果をラマン励起光制御回路４４に出力する。ラマン励起光制御回路４４は、モニタ結果に基づきラマン励起光源部３２を制御し、発生する第２マン励起光Ｐ２２のパワーを増減させる。
【００８６】
次に、以上のように構成される一芯双方向伝送装置の動作について説明する。図４において、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１波長多重信号光Ｓ１１は、第２ラマン励起光Ｐ２２によるラマン増幅効果により光増幅され、光合分波器１２，光分離器１６を介して光分岐器４６に入力される。光分岐器４６に入力された第１波長多重信号光Ｓ１１は、一部がスペクトルモニタ装置４２に入力され、残りが光増幅器２８に入力される。
【００８７】
スペクトルモニタ装置４２では、入力された第１波長多重信号光Ｓ１１の波長スペクトルをモニタし、モニタ信号をラマン励起光制御回路４４に出力する。ラマン励起光制御回路４４では、予め設定された参照信号と入力されたモニタ信号との差を比較し、第１波長多重信号光Ｓ１１のパワーレベル劣化を誤差信号として検出する。その後、ラマン励起光制御回路４４は、検出された誤差信号に基づき常に所望パワーレベルの第１波長多重信号光Ｓ１１が受信されるように、ラマン励起光源３２を制御し、第２ラマン励起光Ｐ２２のパワーを調整する。
【００８８】
同様に、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２波長多重信号光Ｓ２２は、第１ラマン励起光Ｐ１１によるラマン増幅効果により光増幅され、光合分波器１１，光分離器１３を介して光分岐器４５に入力される。光分岐器４５に入力された第２波長多重信号光Ｓ２２は、一部がスペクトルモニタ装置４１に入力され、残りが光増幅器２１に入力される。
【００８９】
スペクトルモニタ装置４１では、入力された第２波長多重信号光Ｓ２２の波長スペクトルをモニタし、モニタ信号をラマン励起光制御回路４３に出力する。ラマン励起光制御回路４３では、予め設定された参照信号と入力されたモニタ信号との差を比較し、第２波長多重信号光Ｓ２２のパワーレベル劣化を誤差信号として検出する。その後、ラマン励起光制御回路４３は、検出された誤差信号に基づき常に所望パワーレベルの第２波長多重信号光Ｓ２２が受信されるように、ラマン励起光源３１を制御し、第１ラマン励起光Ｐ１１のパワーを調整する。
【００９０】
この実施の形態４によれば、第１波長多重信号光Ｓ１１および第２波長多重信号光Ｓ２２の波長スペクトルをモニタし、常に所望受信レベルの波長多重信号光が得られるように対応する励起光のレベルを調整するようにしたので、安定した一定のラマン増幅効果が得ら、常に所望レベルの波長多重光が得られる。したがって、安定な伝送特性が得られる一芯双方向伝送装置が実現できる。なお、実施の形態４では、実施の形態３への適用例を示したが、実施の形態１，２にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００９１】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。実施の形態５では、実施の形態３（図３）において、伝送特性をモニタしそのモニタ結果に基づき送信パワーを制御する場合の構成例が示されている。
【００９２】
すなわち、図５では、図３に示した構成において、誤り率モニタ回路５１，５３と、送信装置制御回路５２，５４とが追加されている。その他は、図３に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【００９３】
図５において、誤り率モニタ回路５１は、光受信装置３０が備える複数の光受信機Ｒｘ１１〜Ｒｘ１ｎそれぞれが出力する受信信号の誤り率を測定し、第１波長多重信号光Ｓ１１における各波長の伝送特性をモニタする。送信装置制御回路５２は、誤り率モニタ回路５１から伝送特性のモニタ結果を受けて光送信装置１９が備える複数の光送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎそれぞれの送信レベルを個別に増減制御する。
【００９４】
また、誤り率モニタ回路５３は、光受信装置２７が備える複数の光受信機Ｒｘ２１〜Ｒｘ２ｎそれぞれが出力する受信信号の誤り率を測定し、第２波長多重信号光Ｓ２２における各波長の伝送特性をモニタする。送信装置制御回路５４は、誤り率モニタ回路５３から伝送特性のモニタ結果を受けて光送信装置２２が備える複数の光送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎそれぞれの送信レベルを個別に増減制御する。
【００９５】
次に、以上のように構成される一芯双方向伝送装置の動作について説明する。図５において、第１伝送方向Ｄ１に伝送された第１波長多重信号光Ｓ１１は、第２ラマン励起光Ｐ２２によるラマン増幅効果により光増幅され、光合分波器１２，光分離器１６を介して光増幅器２８に入力される。光増幅器２８にて所望受信レベルまで光増幅された第１波長多重信号光Ｓ１１は、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２９にて波長毎の信号光に分波され、光受信装置３０が備える複数の光受信機Ｒｘ１１〜Ｒｘ１ｎの対応するものに入力され、受信処理される。
【００９６】
誤り率モニタ回路５１では、このように光受信装置３０が備える複数の光受信機Ｒｘ１１〜Ｒｘ１ｎにて受信処理された受信信号毎に誤り率が測定され、各受信信号の誤り率モニタ信号が送信装置制御回路５２に入力される。送信装置制御回路５２では、誤り率モニタ回路５１における各波長の誤り率が所望の誤り率となるように光送信装置１９が備える複数の光送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎそれぞれの送信信号光の信号パワーレベルが増減制御される。
【００９７】
同様に、第２伝送方向Ｄ２に伝送された第２波長多重信号光Ｓ２２は、第１ラマン励起光Ｐ１１によるラマン増幅効果により光増幅され、光合分波器１１，光分離器１３を介して光増幅器２５に入力される。光増幅器２５にて所望受信レベルまで光増幅された第２波長多重信号光Ｓ１１は、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２６にて波長毎の信号光に分波され、光受信装置２７が備える複数の光受信機Ｒｘ２１〜Ｒｘ２ｎの対応するものに入力され、受信処理される。
【００９８】
誤り率モニタ回路５３では、このように光受信装置２７が備える複数の光受信機Ｒｘ２１〜Ｒｘ２ｎにて受信処理された受信信号毎に誤り率が測定され、各受信信号の誤り率モニタ信号が送信装置制御回路５４に入力される。送信装置制御回路５４では、誤り率モニタ回路５３における各波長の誤り率が所望の誤り率となるように光送信装置２２が備える複数の光送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎそれぞれの送信信号光の信号パワーレベルが増減制御される。
【００９９】
このように、実施の形態５によれば、第１波長多重信号光Ｓ１１ならびに第２波長多重信号光Ｓ２２の波長毎の誤り率特性をモニタし、所望の誤り率が得られるように波長毎の送信信号光の信号パワーレベルを調整できるようにしたので、波長多重信号光の伝送特性を常に所望の状態に安定的に制御することができ、常に安定な伝送特性が得られるようになる。なお、実施の形態５では、実施の形態３への適用例を示したが、実施の形態１，２にも同様に適用できることは言うまでもない。
【０１００】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。実施の形態６では、実施の形態２（図２）において、ラマン励起光を使用して伝送路の断検出を行う場合の構成例が示されている。
【０１０１】
すなわち、図６では、図２に示した構成において、ラマン励起光源１５，１８に代えてラマン励起光源部６１，６２が設けられ、光合分波器１１，１２と光アイソレータ１４，１７との間に光サーキュレータ６３，６４が設けられている。それに伴い、現用／予備切替制御器６５，６６と、励起光レベル検出回路６７，６８と、異常検出器６９，７０と、送信装置断制御回路７１，７２とが追加されている。その他は、図２に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。
【０１０２】
ラマン励起光源部６１は、同一波長の第１ラマン励起光Ｐ１１を発生する２つのラマン励起光源６１ａ、６１ｂと、２つのラマン励起光源６１ａ、６１ｂの一方の出力光を現用／予備切替制御器６５からの切替信号に従って選択し光アイソレータ１４に出力する光スイッチ６１ｃとを備えている。なお、ここでは、ラマン励起光源６１ａを現用系とし、ラマン励起光源６１ｂを予備系としている。
【０１０３】
ラマン励起光源部６２は、同一波長の第２ラマン励起光Ｐ２２を発生する２つのラマン励起光源６２ａ、６２ｂと、２つのラマン励起光源６２ａ、６２ｂの一方の出力光を現用／予備切替制御器６６からの切替信号に従って選択し光アイソレータ１７に出力する光スイッチ６２ｃとを備えている。なお、ここでは、ラマン励起光源６２ａを現用系とし、ラマン励起光源６２ｂを予備系としている。
【０１０４】
光サーキュレータ６３は、ポートＡ、ポートＢ、ポートＣの３つのポートを有している。ポートＡは、光アイソレータ１４の出力端に接続されている。ポートＢは、光合分波器１１に接続されている。ポートＣは、励起光レベル検出回路６７に接続されている。光サーキュレータ６３では、ポートＡからポートＢ、ポートＢからポートＣの経路に対しては信号光を通過させるが、ポートＡからポートＣ、ポートＢからポートＡの経路に対しては信号光を通過させないようになっている。同様に、光サーキュレータ６４は、ポートＤ、ポートＥ、ポートＦの３つのポートを有している。ポートＤは、光アイソレータ１７の出力端に接続されている。ポートＥは、光合分波器１２に接続されている。ポートＦは、励起光レベル検出回路６８に接続されている。光サーキュレータ６４では、ポートＤからポートＥ、ポートＥからポートＦの経路に対しては信号光を通過させるが、ポートＤからポートＦ、ポートＥからポートＤの経路に対しては信号光を通過させないようになっている。
【０１０５】
励起光レベル検出回路６７は、光サーキュレータ６３から入力される信号光（第２ラマン励起光Ｐ２２）のレベルに基づく伝送路情報を異常検出器６９に出力する。励起光レベル検出回路６８は、光サーキュレータ６４から入力される信号光のレベルに基づく伝送路情報を基づき異常有無を異常検出器７０に出力する。異常検出器６９と異常検出器７０は、励起光レベル検出回路６７，６８からの伝送路情報を相互間で交換して、異常有無を判断する。異常検出器６９は、異常発生を検出すると、内容に応じて、異常検出信号を送信装置断制御回路７１に出力し、また切替信号を現用／予備切替制御器６５に出力する。異常検出器７０は、異常発生を検出すると、内容に応じて、異常検出信号を送信装置断制御回路７２に出力し、また切替信号を現用／予備切替制御器６６に出力する。
【０１０６】
送信装置断制御回路７１は、異常検出器６９から異常検出信号が入力されると、光送信装置１９が備える複数の光送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎをオフさせる制御を行う。現用／予備切替制御器６５は、異常検出器６９から切替信号が入力されると、ラマン励起光源部６１の光スイッチ６１ｃを制御し、ラマン励起光を発生する光源の選択を切り替えさせることを行う。
【０１０７】
送信装置断制御回路７２は、異常検出器７０から異常検出信号が入力されると、光送信装置２２が備える複数の光送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎをオフさせる制御を行う。現用／予備切替制御器６６は、異常検出器７０から切替信号が入力されると、ラマン励起光源部６２の光スイッチ６２ｃを制御し、ラマン励起光を発生する光源の選択を切り替えさせることを行う。
【０１０８】
次に、以上のように構成される一芯双方向伝送装置の動作について説明する。図６において、光合分波器１１にて合波された第１ラマン励起光Ｐ１１ならび第１波長多重信号光Ｓ１１は、光ファイバ伝送路１を第１伝送方向Ｄ１に伝送される。また、光合分波器１２にて合波された第２ラマン励起光Ｐ２２ならび第２波長多重信号光Ｓ２２は、光ファイバ伝送路１を第２伝送方向Ｄ２に伝送される。
【０１０９】
このとき、第１波長多重信号光Ｓ１１は、第２ラマン励起光Ｐ２２によるラマン効果により光増幅され、また第２波長多重信号光Ｓ２２は、第１ラマン励起光Ｐ１１によるラマン効果により光増幅される。同時に、第１ラマン励起光Ｐ１１は、第２波長多重信号光Ｓ２２のラマン増幅に寄与しながら光ファイバ伝送路１を第２伝送方向Ｄ２に伝搬し、また第２ラマン励起光Ｐ２２は、第１波長多重信号光Ｓ１１のラマン増幅に寄与しながら光ファイバ伝送路１を第１伝送方向Ｄ１に伝搬する。したがって、光合分波器１２には、ラマン増幅された第１波長多重信号光Ｓ１１と第１ラマン励起光Ｐ１１とが入射され、また光合分波器１１には、ラマン増幅された第２波長多重信号光Ｓ２２と第２ラマン励起光Ｐ２２とが入射される。
【０１１０】
光合分波器１２では、第１波長多重信号光Ｓ１１が光分離器１６に導かれ、第１ラマン励起光Ｐ１１が光サーキュレータ６４のポートＥに導かれる。光分離器１６に導かれた第１波長多重信号光Ｓ１１は、光増幅器２８において所望の光レベルまで増幅された後、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２９にて各波長の信号光に分波された後、光受信装置３０に入力され各波長の信号光が受信処理される。
【０１１１】
一方、光サーキュレータ６４のポートＥに導かれた第１ラマン励起光Ｐ１１は、ポートＦから励起光レベル検出回路６８に出射される。励起光レベル検出回路６８では、入射された第１ラマン励起光Ｐ１１の光レベルを予め設定された参照レベルとが比較され、比較結果が伝送路情報として異常検出器７０に送信される。
【０１１２】
同様に、光合分波器１１では、第２波長多重信号光Ｓ２２が光分離器１３に導かれ、第２ラマン励起光Ｐ２２が光サーキュレータ６３のポートＢに導かれる。光分離器１３に導かれた第２波長多重信号光Ｓ２２は、光増幅器２５にて所望の光レベルまで増幅された後、波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）２６にて各波長の信号光に分波された後、光受信装置２７に入力され各波長の信号光が受信処理される。
【０１１３】
一方、光サーキュレータ６３のポートＢに導かれた第２ラマン励起光Ｐ２２は、ポートＣから励起光レベル検出回路６７に出射される。励起光レベル検出回路６７では、入射された第２ラマン励起光Ｐ２２の光レベルを予め設定された参照レベルとが比較され、比較結果が伝送路情報として異常検出器６９に送信される。
【０１１４】
異常検出器６９と異常検出器７０の間では、常に、対応する励起光レベル検出回路６７，６８から入力される伝送路情報の交換を行っている。そして、異常検出器６９と異常検出器７０では、共に伝送路異常を検出した場合には、光ファイバ伝送路１の断異常と判断される。この場合には、異常検出器６９は、異常信号を送信装置断制御回路７１に送出し、また異常検出器７０は、異常信号を送信装置断制御回路７２に送出する。その結果、送信装置断制御回路７１では光送信装置１９が備える複数の光送信機Ｔｘ１１〜Ｔｘ１ｎをオフにする制御が行われ、送信装置断制御回路７２では光送信装置２２が備える複数の光送信機Ｔｘ２１〜Ｔｘ２ｎをオフにする制御が行われる。
【０１１５】
一方、異常検出器６９と異常検出器７０の間での伝送路情報交換の結果、異常検出器６９と異常検出器７０の一方のみで異常判断が行われた場合には、励起光レベルの異常と判断される。すなわち、異常検出器６９が異常検出を行い、異常検出器７０は異常検出を行わない場合には、第２ラマン励起光Ｐ２２の異常であると判断され、異常検出器７０から現用／予備切替制御器６６に切替信号が送出される。その結果、現用／予備切替制御器６６では、ラマン励起光源部６２の光スイッチ６２ｃを制御して、現用のラマン励起光源６２ａから予備用のラマン励起光源６２ｂに切り替えることが行われる。
【０１１６】
逆に、異常検出器７０が異常検出を行い、異常検出器６９は異常検出を行わない場合には、第１ラマン励起光Ｐ１１の異常であると判断され、異常検出器６９から現用／予備切替制御器６５に切替信号が送出される。その結果、現用／予備切替制御器６５では、ラマン励起光源部６１の光スイッチ６１ｃを制御して、現用のラマン励起光源６１ａから予備用のラマン励起光源６１ｂに切り替えることが行われる。
【０１１７】
このように、実施の形態６によれば、第１、第２のラマン励起光自身を監視信号とすることができ、伝送路断検出かつ励起光異常を監視することが可能となる。したがって、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出および信号光の発生停止が行えるので、独立した監視系を設ける必要が無く、無中継伝送システムの監視系を安価に構成することができる。また、ラマン励起光を監視信号として使用して励起光異常を検出し、現用系／予備系の切り替えが行えるので、信頼性の高い無中継伝送システムが構築できる。加えて、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出に加えて励起光異常を検出することができ、信頼性の高い無中継伝送システムが構築できる。なお、実施の形態６では、実施の形態２への適用例を示したが、実施の形態１、３〜５にも同様に適用できる。また、以上説明した実施の形態１〜６では、効率等の点から後方向励起を適用した場合を説明したが、前方向励起でも同様に適用でき、伝送距離の延伸化が図れることは言うまでもない。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１信号光は第１ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら他方の入出力端に向かって伝送され、第２信号光は第２ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら一方の入出力端に向かって伝送される。したがって、ラマン増幅効果を適用した一芯双方向伝送が実現でき、伝送距離を延伸化できる無中継伝送システムを構築することができる。そして、伝送過程では、安定した一定のラマン増幅効果が得られるので、常に所望レベルの波長多重信号光が得られ、安定した伝送特性が得られる。
【０１２３】
つぎの発明によれば、第１信号光は第１ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら他方の入出力端に向かって伝送され、第２信号光は第２ラマン励起光によって前方向励起方式と後方向励起方式とのいずれか一方の方式による励起を受けて光増幅されながら一方の入出力端に向かって伝送される。したがって、ラマン増幅効果を適用した一芯双方向伝送が実現でき、伝送距離を延伸化できる無中継伝送システムを構築することができる。そして、伝送過程では、誤り率に基づき光ファイバ伝送路に注入される光信号のパワーレベルが制御されるので、波長多重信号光の伝送特性が常に所望の状態に安定的に制御される。
【０１２４】
つぎの発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出および信号光の発生停止が行えるので、独立した監視系を設ける必要が無く、無中継伝送システムの監視系を安価に構成することができる。
【０１２５】
つぎの発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して励起光異常を検出し、現用系／予備系の切り替えが行えるので、信頼性の高い無中継伝送システムが構築できる。
【０１２６】
つぎの発明によれば、上記の発明において、ラマン励起光を監視信号として使用して伝送路の断検出に加えて励起光異常を検出することができ、信頼性の高い無中継伝送システムが構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態２である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態３である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態４である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態５である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態６である一芯双方向伝送装置の構成を示す図である。
【図７】  光ファイバ無中継伝送における伝送損失と受信信号対雑音比の関係を示す図である。
【図８】  ラマン励起光により発生するラマン利得帯域の説明図である。
【図９】  ラマン増幅を説明する図である。
【図１０】  後方向励起によるラマン増幅を適用した片方向伝送の無中継伝送システムの構成例である。
【図１１】  図１０に示すシステムでのラマン増幅効果を説明する図である。
【図１２】  後方向励起によるラマン増幅を適用して一芯双方向伝送を実現する場合の構成例である。
【符号の説明】
１  光ファイバ伝送路、２，３，１１，１２  波長選択型の光合分波器、４，５  入出力端子  ５，８，１４，１７  光アイソレータ、６，９，１５，１８，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  ラマン励起光源、３１，３２，６１，６２  ラマン励起光源部、１３，１６  光分離器、１９，２２  光送信装置、２０，２３  波長多重装置（ＭＵＸ）、２１，２４  光増幅器、２５，２８  分散補償機能付きの光増幅器、２６，２９  波長分離装置（ＤＥ−ＭＵＸ）、２７，３０  光受信装置、３３，３４  偏波合成器、４１，４２  スペクトルモニタ装置、４３，４４  ラマン励起光制御回路、４５，４６  光分岐器、５１，５３  誤り率モニタ回路、５２，５４  送信装置制御回路、６１ａ，６２ａ  現用系励起光源、６１ｂ，６２ｂ  予備系励起光源、６１ｃ，６２ｃ  光スイッチ、６３，６４光サーキュレータ、６５，６６  現用／予備切替制御器、６７，６８  励起光レベル検出回路、６９，７０  異常検出器、７１，７２  送信装置断制御回路、Ｓ１  第１信号光、Ｓ１１  第１波長多重信号光、Ｓ２  第２信号光、Ｓ２２  第２波長多重信号光、Ｐ１，Ｐ１１  第１ラマン励起光、Ｐ２，Ｐ２２  第２ラマン励起光。
【図１】
0003831227.tif 000003
【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】
0003831227.tif 000010
【図９】
0003831227.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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