WO2024201555A1 - 光受信器、光監視システム及び光受信方法 - Google Patents

Abstract

光受信器は、第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力する、第１の光接続回路と、入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、第１の範囲にありかつ第２の範囲にない光電変換回路と、第２の経路に備えられ、第２の応答信号が光電変換回路から出力可能となるように第２の応答信号を含む光の光レベルを調整するレベル調整回路と、第１の経路から出力される第１の応答光及び第２の経路から出力される光のいずれか一方を光電変換回路に入力する第２の光接続回路と、を備える。

Description

光受信器、光監視システム及び光受信方法

　本発明は、光受信器等に関する。

　光海底ケーブルシステムでは、分岐装置（Branch Unit、ＢＵ）や多重分離装置（Optical Add Drop Multiplexer、ＯＡＤＭ）が海底に設置される。このような光海底機器には、陸上装置が送信した制御光を受信するとともに、陸上装置に対して応答光を返信する機能を有するものがある。応答光は、応答信号を含む信号である。応答信号は制御光に対する応答データであり、ユーザデータを含む主信号と多重されて伝送される。主信号はユーザデータを含む光信号であり、波長多重（Wavelength Division Multiplexing、ＷＤＭ）信号光が主に用いられる。波長多重信号光を、以下では「ＷＤＭ光」と記載する。応答信号を主信号と多重する方式として以下の２種類が知られている。

　第１の変調方式は、光海底機器において、励起レーザダイオードの駆動電流を応答信号によって強度変調する方式である。励起レーザダイオードは、ＷＤＭ光を増幅する光増幅器で用いられる光源である。この方式では、光海底ケーブルシステムを伝搬するＷＤＭ光の全帯域が、応答信号によって強度変調される。この変調方式を以下では「全波変調方式」と記載し、全波変調方式で生成された光信号を「全波変調信号」と記載する。全波変調方式では、変調による主信号の伝送品質への影響を抑制するために、変調度は数パーセント（％）とされる。ここで、変調度は、変調後の光のパワーに含まれる応答信号のパワーＡと変調前の光のパワーＢとの比、すなわちＡ／Ｂである。

　第２の変調方式は、応答信号の伝送のみに用いられる専用の光キャリアを用い、その光キャリアを応答信号で強度変調する方式である。光キャリアはＷＤＭ光と波長多重されて伝送される。この変調方式を以下では「単一波長変調方式」と記載し、単一波長変調方式で生成された光信号を「単一波長変調信号」と記載する。また、単一波長変調信号の生成に用いられる光キャリアを、以下では「応答キャリア」と記載する。単一波長変調方式で用いられる光キャリアの波長はＷＤＭ光とは異なる波長であり、光フィルタ等でＷＤＭ光と分波可能な波長である。単一波長変調では、ＷＤＭ光は変調による影響を受けないため、応答キャリアの変調度を、全波変調方式よりも高くできる。例えば、単一波長変調信号の応答キャリアの変調度は数十％である。

　全波変調信号及び単一波長変調信号は、いずれも、光海底機器からの応答信号を含む。以下では、全波変調信号及び単一波長変調信号を総称して「応答光」と記載する。そして、光海底ケーブルシステムの構成によっては、以上の２種類の応答光が混在して用いられることがある。

　本発明に関連して、特許文献１には、光増幅器から出力された光信号のレベルを調整する機能を備えた波長多重伝送装置が記載されている。

特開平１０－３４１２０６号公報

　単一波長変調方式では、応答キャリアはＷＤＭ光と合波されて、光海底機器から陸上装置へ伝送される。このため、単一波長変調信号に含まれる応答キャリアの変調度４０％程度であったとしても、ＷＤＭ光を含む単一波長変調信号全体の変調度はそれよりも低くなり、例えば１％未満となる場合がある。例えば、変調度が４％程度の全波変調信号のために設計された光電変換回路を用いて単一波長変調信号を受信すると、単一波長変調信号のパワーのうち応答キャリアのパワーが、光電変換回路が受信可能なレベルを下回り、応答信号が復調できない恐れがある。

　このため、一般的な光受信器において、応答光を伝送するために全波変調方式と単一波長変調方式とが混在して用いられる場合には、変調方式に応じて異なる光電変換回路を用意する必要があった。具体的には、全波変調信号の受信レベルに適合するように設計された光電変換回路に加えて、単一波長変調信号の受信レベルに適合するように設計された他の光電変換回路を用意する必要があった。単一波長変調信号のための光電変換回路は、変調度が低い単一波長変調方式の応答光からであっても応答信号を復調可能なように、より低い受信レベルにおいて最適化された回路である。すなわち、一般的な光受信器において、全波変調方式と単一波長変調方式とが混在して用いられる場合には、それぞれの方式のための光電変換回路を２種類用意する必要があるため、光電変換回路が複雑かつ大きなものとなる。すなわち、全波変調方式と単一波長変調方式とが混在して用いられる一般的な光受信器には、規模が大きいという課題があった。

　（発明の目的）
　本発明は、異なる多重方式によって応答信号が多重された複数の応答光を処理する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制可能な技術を提供することを目的とする。

　本発明の光受信器は、
　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力する、第１の光接続手段と、
　入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にあり、かつ、前記第２の範囲にない光電変換手段と、
　前記第２の経路に備えられ、前記第２の応答信号が前記光電変換手段から出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整するレベル調整手段と、
　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力する第２の光接続手段と、
を備える。

　本発明の光受信方法は、
　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、
　前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力し、
　前記第２の経路に備えられ、入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にありかつ前記第２の範囲にない光電変換手段から前記第２の応答信号が出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整し、
　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力し、
　前記光電変換手段から前記応答信号を出力する、
手順を含む。

　本発明は、異なる多重方式によって応答信号が多重された複数の応答光を処理する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。

第１の実施形態の光受信器の構成例を示す図である。 第２の実施形態の光監視システムの構成例を示す図である。 レベル調整回路について説明する図である。 監視制御装置の構成例を示す図である。 第２の実施形態の第１の変形例の光監視システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態の第２の変形例の光監視システムの構成例を示す図である。 第３の実施形態の光監視システムの構成例を示す図である。 第４の実施形態の光監視システムの構成例を示す図である。 第５の実施形態の光監視システムの構成例を示す図である。

　本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。図中に示された矢印は信号等の向きを例示するものであり、信号等の性質の限定を意図しない。また、実施形態及び図面では、共通して用いられる既出の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略あるいは簡略化する場合がある。

　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態における光受信器１００の構成例を示す図である。光受信器１００は、第１の光接続回路１１０、第２の光接続回路１２０、レベル調整回路１３０、及び光電変換回路（Optical/Electrical Converter、Ｏ／Ｅ）１４０を備える。

　第１の光接続回路１１０には、光受信器１００の外部から、応答光が入力される。応答光は第１の応答光又は第２の応答光である。第１の応答光は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である。第２の応答光は、第２の応答信号が多重された光である。第２の応答信号は、ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって、ＷＤＭ光と多重される。第１の応答光の光レベルは第１の範囲にあり、第２の応答光の光レベルは第２の範囲にある。第１の範囲と第２の範囲とは重複しない。第１の応答信号及び第２の応答信号を総称して、応答信号と呼ぶことができる。応答信号は、例えば、光受信器１００に接続された外部の光通信装置における処理結果を示す信号であるが、これには限定されない。外部の光通信装置は、例えば、ＷＤＭ光を用いてユーザデータを伝送する光海底機器であり、例えば、ＢＵ又はＯＡＤＭである。第１の光接続回路１１０は光接続手段の一形態であり、第１の光接続手段と呼ぶことができる。

　第１の光接続回路１１０と第２の光接続回路１２０との間には、第１の経路１１１及び第２の経路１１２が並列に配置される。第２の光接続回路１２０は、第１の経路１１１から入力された光と第２の経路１１２から入力された光の一方を、光電変換回路１４０へ出力する。第２の光接続回路１２０は光接続手段の一形態であり、第２の光接続手段と呼ぶことができる。

　光電変換回路１４０は、第２の光接続回路１２０から入力された光を受信し、受信した光に含まれる応答信号を、電気信号として光受信器１００の外部へ出力する。光電変換回路１４０が、応答光から応答信号を出力可能な光受信レベルの範囲（以下、「ダイナミックレンジ」という。）は第１の範囲にあり、かつ、第２の範囲にはない。すなわち、光電変換回路１４０の、入力された光から応答信号を出力可能なダイナミックレンジは、第１の範囲にあり、かつ第２の範囲にはない。このような機能を備える光電変換回路１２０は、光電変換手段の一形態である。

　第２の経路１１２には、レベル調整回路１３０が備えられる。レベル調整回路１３０は、第２の応答信号が光電変換回路１４０から出力可能となるように、第２の応答信号を含む光の光レベルを調整する。レベル調整回路１３０は、レベル調整手段の一形態である。

　このような構成を備える光受信器１００は、異なる多重方式によって応答信号が多重されたそれぞれの光信号を受信する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。その理由は、光電変換回路１４０において第２の応答信号が復調可能となるように、レベル調整回路１３０は入力された光信号のレベルを調整するからである。このような構成により、第１の応答光から第１の応答信号を復調可能なように受信レベルが調整された光電変換回路１４０を用いて、第２の応答光から第２の応答信号を復調できるからである。

　（第２の実施形態）
　図２は、本発明の第２の実施形態における光監視システム１の構成例を示す図である。光監視システム１は、光受信器２００及び監視制御装置８００を備える。光受信器２００は、光スイッチ（Optical Switch、ＯＳＷ）２１０及び２２０、レベル調整回路２３０、及び光電変換回路（Ｏ／Ｅ）２４０を備える。なお、以下では「光レベル」を、単に「レベル」と記載する。

　光スイッチ２１０及び２２０は、いずれも１×２光スイッチである。光スイッチ２１０の共通ポートには、光受信器２００の外部から、応答光が入力される。応答光は、応答信号を含む光信号であり、図示されない光通信装置が送信した全波変調信号又は単一波長変調信号である。光通信装置はＢＵやＯＡＤＭ等の光海底機器である。光通信装置は、監視制御装置８００が送信した制御光を受信すると、光受信器２００へ応答光を返信する。制御光には、光通信装置を制御し、応答信号の返信を要求する制御信号が含まれる。応答光には、制御信号への返信である応答信号が、全波変調方式又は単一波長変調方式によって多重される。全波変調方式は、応答信号によってＷＤＭ光を強度変調する方式である。単一波長変調方式は、ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリア（応答キャリア）を、応答信号によって強度変調する方式である。なお、本願の各実施形態において、全波変調信号と単一波長変調信号とが同時に光受信器に入力されることはない。また、応答光が全波変調信号と単一波長変調信号であるかは、光通信装置毎に異なる。

　光スイッチ２１０の共通ポートは、光受信器２００の外部に設置された光伝送装置と接続される。光受信器２００の外部から入力された応答光が全波変調信号である場合には、光スイッチ２１０は、応答光を経路２１１へ出力する。応答光が単一波長変調信号である場合には、光スイッチ２１０は、応答光を経路２１２へ出力する。

　光スイッチ２２０の共通ポートは、光電変換回路２４０と接続される。光スイッチ２２０は、応答光が全波変調信号である場合には、経路２１２と光電変換回路２４０とを接続する。光スイッチ２２０は、応答光が単一波長変調信号である場合には、レベル調整回路２３０の出力と光電変換回路２４０とを接続する。

　経路２１１は、光スイッチ２１０と光スイッチ２２０とを直接接続する光路である。経路２１１には、伝搬する光の性質を変化させる光回路は配置されていない。一方、経路２１２は、レベル調整回路２３０を介して、光スイッチ２１０と光スイッチ２２０とを接続する光路である。レベル調整回路２３０は、入力された単一波長変調信号に対して、光電変換回路２４０において応答信号を復調可能とするための処理を行う。レベル調整回路２３０については後述する。

　光電変換回路２４０は、経路２１１又は経路２１２から光スイッチ２２０を介して入力された光を電気信号に変換し、それぞれに含まれていた応答信号を復調する。光電変換回路２４０のダイナミックレンジは、光スイッチ２２０から入力される全波変調信号のパワーの変動幅全体に渡って応答信号を復調できるように調整されている。一方、光電変換回路２４０のダイナミックレンジは、光スイッチ２２０から入力される、単一波長変調信号の応答キャリアのパワーの変動幅に渡って応答信号を復調できるようには必ずしも最適化されていない。単一波長変調信号では、応答信号が１個の応答キャリアのみに重畳されているため、応答キャリアのパワーにおける応答信号のパワーは全波変調信号においてＷＤＭ光に重畳されている応答信号のパワーよりも小さくなる。例えば、全波変調信号の変調度が４％、単一波長変調信号の応答キャリアの変調度が４０％であったとしても、単一波長信号に含まれる応答信号の光パワーを全波変調信号における変調度に換算すると１％以下となる場合がある。このような場合に全波変調信号の受信に最適化された光電変換回路２４０を用いると、単一波長変調信号の応答キャリアから応答信号を復調できない恐れがある。

　そこで、本実施形態の光受信器２００では、レベル調整回路２３０を用いて単一波長変調信号の応答キャリアを増幅する。応答キャリアが増幅されることによって、光電変換回路２４０は、そのダイナミックレンジ内において、ＷＤＭ光からも応答キャリアからも応答信号を復調できる。復調された応答信号は光受信器２００外部へ出力される。応答信号は、監視制御装置８００に入力されてもよい。

　図３はレベル調整回路２３０について説明する図である。レベル調整回路２３０は、光フィルタ（Filter、ＦＩＬ）２３１及び２３２、光増幅器（Amplifier、ＡＭＰ）２３３を備える。図３では、光スイッチ２１０から出力される光のスペクトルの例を、横軸を波長、縦軸をレベル（パワー）として模式的に示す。スペクトルの例において、白抜きで示される部分は応答信号による強度変調の結果、スペクトルの強度が変動していることを模式的に示す。応答光が単一波長変調信号である場合には、光スイッチ２１０は応答光を経路２１２へ出力し、光スイッチ２２０は光スイッチ２１０と経路２１２とを接続する。

　光フィルタ２３１は、光スイッチ２１０から入力された単一波長変調信号からＷＤＭ光を除去し、応答信号によって変調された応答キャリアのみを出力する。応答キャリアはＷＤＭ光とは波長が異なるため、光フィルタ２３１は、誘電体多層膜等を用いて応答キャリアのみを応答光から分離できる。応答キャリアは光増幅器２３３によって増幅される。光増幅器２３３の利得は、光電変換回路２４０が応答キャリアから応答信号を復調可能となるように設定される。

　光フィルタ２３２は狭帯域の光バンドパスフィルタであり、光増幅器２３３において発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）を除去する。光フィルタ２３２を用いることで、応答信号の復調時にＡＳＥ光による雑音の影響を低減できる。なお、ＡＳＥ光のパワーが、復調された応答信号の品質に影響を与えない程度である場合には、光フィルタ２３２を省略してもよい。

　上述したように、光スイッチ２１０及び２２０は、光スイッチ２１０に入力される光信号が全波変調信号である場合には経路２１１を選択し、光スイッチ２１０に入力される光信号が単一波長変調信号である場合には経路２１２を選択する。光スイッチ２１０及び２２０に対する制御（切替指示）は、以下に述べるように監視制御装置８００によって行われてもよい。

　監視制御装置８００は、光通信装置に対する制御信号を制御光として送信し、制御光を受信した光通信装置は、制御光に含まれた制御信号に対応する内容（例えば、制御の実行結果）を示す応答信号を生成する。応答信号は、光通信装置において全波変調方式又は単一波長変調方式を用いて応答光に変換され、光受信器２００へ送信される。

　監視制御装置８００は、制御光をそれぞれの光伝送装置に送信したタイミングの情報も保持している。そして、光通信装置において、制御光の受信は応答光の送出のトリガとなる。また、監視制御装置８００は、応答光の変調方式の情報を、応答光を送信する光通信装置毎に保持している。従って、監視制御装置８００は、制御光の送信先となる光通信装置の応答光の変調方式に応じて、光スイッチ２１０及び２２０を切り替えるための切替指示を光受信器２００へ送信する。切替指示の送信は、光通信装置からの応答光が光受信器２００において受信される前に行われる。このような制御により、光受信器２００は、制御光に対応する応答光を受信した際に、応答光の変調方式に応じて経路２１１又は２１２を選択できる。

　図４は、監視制御装置８００の構成例を示す図である。監視制御装置８００は、第１の送信回路８０１と、第２の送信回路８０２と、データベース８０３とを備える。第１の送信回路８０１は、制御光を光伝送装置に送信する。制御光は、全波変調信号（第１の応答光）の送信又は単一波長変調信号（第２の応答光）の送信を要求する指示を含む、光信号である。データベース８０３は、光伝送装置と応答光の種別（応答光が全波変調信号であるか単一波長変調信号であるか）との対応を記憶する。また、データベース８０３は、制御光の送信のタイミングを記憶する。第２の送信回路８０２は、光スイッチ２１０及び２２０の切替指示を、光受信器２００に送信する。切替指示の送信は、光通信装置からの応答光が光受信器２００に到着する前に行われる。これにより、光受信器２００は、応答光の種別に応じて、応答光を経路２１１又は経路２１２に振り分けることができる。第１の送信回路８０１及び第２の送信回路８０２はいずれも送信手段の一形態である。なお、第１の送信回路８０１は第１の送信手段と呼ぶことができ、第２の送信回路８０２は第２の送信手段と呼ぶことができる。

　監視制御装置８００の制御光の送信先である光通信装置が、それに対する応答信号を全波変調方式によって光受信器２００に送信する場合を考える。この場合には、送信した制御光に対する応答光が光受信器２００で受信される前に、監視制御装置８００は光スイッチ２１０及び２２０を経路２１１側に切り替える。応答光は全波変調信号であるため、光電変換回路２４０は、応答光をそのまま光電変換し、応答信号を復調できる。

　一方、監視制御装置８００の制御光の送信先である光通信装置が、それに対する応答信号を単一波長変調方式によって光受信器２００に送信する場合を考える。この場合には、監視制御装置８００は、応答光が光受信器２００に到着する前に、光スイッチ２１０及び２２０を経路２１２側に切り替える。これにより、応答キャリアがレベル調整回路２３０において増幅される。応答キャリアのパワーは、光増幅器２３３によって、光電変換回路２４０のダイナミックレンジ内の値となる。従って、光電変換回路２４０は、増幅された応答キャリアを光電変換することで、応答信号を復調できる。

　以上のように、光受信器２００及びこれを含む光監視システム１は、異なる多重方式によって応答信号が多重された複数の応答光を処理する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。なお、光電変換回路２４０において復調された応答信号を、光受信器２００が監視制御装置８００へ送信する場合は、データベース８０３は、受信した応答信号を記憶してもよい。また、この効果は、以下の第１の変形例及び第２の変形例においても同様に得られる。

　（第２の実施形態の第１の変形例）
　図５は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例である光監視システム２の構成例を示す図である。光監視システム２は、光監視システム１の光受信器２００に代えて、光受信器２０１を備える。そして、光受信器２０１は、レベル調整回路２３０に代えてレベル調整回路２３０Ａを備える点で光受信器２００と相違する。

　レベル調整回路２３０Ａは、光フィルタ２３１及び２３２、光増幅器２３３及び２３４を備える。光スイッチ２１０は、光受信器２０１の外部から入力された応答光が単一波長変調信号である場合には、応答光がレベル調整回路２３０Ａに入力されるように光路を経路２１２へ切り替える。レベル調整回路２３０の光フィルタ２３１、光増幅器２３３及び光フィルタ２３２の機能は図３における説明と同様である。

　レベル調整回路２３０Ａでは、光フィルタ２３２から出力された応答キャリアは、光増幅器２３３及び２３４において増幅される。光受信器２０１は、光増幅器２３３に加えて光増幅器２３４を備えるため、光増幅器２３３のみでは利得が不足するような場合にも、応答キャリアをさらに増幅できる。増幅された応答キャリアは、光スイッチ２２０に入力される。その結果、例えば応答キャリアレベルがより低い場合においても光電変換回路２４０における単一波長変調信号から応答信号を復調することを可能とする。なお、レベル調整回路２３０Ａは、光増幅器２３４において生じたＡＳＥ光を除去するための光フィルタを光増幅器２３４の出力に備えてもよい。

　（第２の実施形態の第２の変形例）
　図６は、本発明の第２の実施形態の第２の変形例である光監視システム３の構成例を示す図である。光監視システム３は、図２に示した光監視システム１と比較して、光スイッチ８１０を備える点で相違する。

　光スイッチ８１０は、監視制御装置８００から送信する制御光を光通信装置へ伝送する下り光ファイバと、当該制御光に対する応答光を伝送する上り光ファイバとを選択する。光スイッチ８１０は、複数の光通信装置と接続されており、それぞれの光通信装置と光スイッチ８１０とはファイバペア（Fiber Pair、ＦＰ）で接続されている。１本のファイバペアには２本の光ファイバが含まれており、一方は下り光ファイバ、他方は上り光ファイバとして使用される。光スイッチ８１０には、これらのファイバペアがＦＰ群８２０として接続されている。光スイッチ８１０は、制御の対象となる光通信装置をファイバペア単位で選択する。監視制御装置８００が送信した制御光は、選択されたファイバペアの一方の光ファイバを介して、制御の対象となる光伝送装置へ伝送される。制御光を受信した光伝送装置は、選択されたファイバペアの他方の光ファイバを介して、応答光を光受信器２００へ伝送する。

　光監視システム３は、光スイッチ８１０を備えることにより、複数の光通信装置のそれぞれに対して制御光を送信し、それぞれの光通信装置から応答光を受信できる。

　（第３の実施形態）
　図７は、本発明の第３の実施形態における光監視システム４の構成例を示す図である。光監視システム４は、光受信器３００及び監視制御装置８００を備える。光受信器３００は、光受信器２００と比較して、光スイッチ２１０に代えて光カプラ（ＣＰＬ）３１０を備える。すなわち、光受信器３００は、光カプラ３１０、光スイッチ２２０、レベル調整回路２３０、及び光電変換回路２４０を備える。光スイッチ２２０、レベル調整回路２３０及び光電変換回路２４０の構成及び機能は光受信器２００と同様である。

　光カプラ３１０は分岐比が１：１の１×２光カプラである。光カプラ３１０には、光受信器３００の外部から応答光が入力される。光カプラ３１０は、入力された応答光が全波変調信号及び単一波長変調信号のいずれの場合であっても、その信号を経路２１１及び２１２の両方へ、光カプラ３１０の分岐比に応じたパワーで出力する。

　レベル調整回路２３０は、ＷＤＭ光の波長を阻止し、応答キャリアの波長のみを透過して増幅する。このため、光カプラ３１０から入力された応答光が全波変調信号である場合にも、全波変調されたＷＤＭ光はレベル調整回路２３０からは出力されない。

　入力された応答光が全波変調信号である場合には、光スイッチ２２０は、経路２１１を伝搬した光を光電変換回路２４０に入力する。また、光スイッチ２２０は、入力された応答光が単一波長変調信号である場合には、レベル調整回路２３０から出力された光を光電変換回路２４０に入力する。光スイッチ２２０は、監視制御装置８００によって制御されてもよい。

　このような構成を備える光監視システム４及び光受信器３００は、異なる多重方式によって応答信号が多重されたそれぞれの光信号を受信する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。その理由は、光電変換回路２４０において第２の応答信号が復調可能となるように、入力された光信号のレベルをレベル調整回路２３０が調整するからである。

　また、光受信器３００は、光スイッチを１個のみ備える。従って、光スイッチを２個備える光受信器２００と比較して、光スイッチ及びその制御回路の構成を単純化できる。なお、レベル調整回路２３０に代えて、光受信器２０１が備えるレベル調整回路２３０Ａを用いてもよい。

　（第４の実施形態）
　図８は、本発明の第４の実施形態における光監視システム５の構成例を示す図である。光監視システム５は、光受信器４００及び監視制御装置８００を備える。光受信器４００は、光カプラ４１０、光スイッチ２２０、レベル調整回路４３０、及び光電変換回路２４０を備える。光受信器４００は、光受信器３００と比較して、光カプラ３１０に代えて光カプラ４１０を備えるとともに、レベル調整回路２３０に代えてレベル調整回路４３０を備える。光スイッチ２２０及び光電変換回路２４０の構成及び機能は光受信器２００及び３００と同様である。

　光カプラ４１０は不等分岐である１×２光カプラである。本実施形態の光カプラ４１０は分岐比が９０％：１０％の光カプラ（１０ｄＢ光カプラ）であるが、分岐比はこれに限定されない。光カプラ４１０には、光受信器４００の外部から応答光が入力される。光カプラ４１０は、入力された応答光が全波変調信号及び単一波長変調信号のいずれの場合であっても、その信号を経路２１１及び経路２１２の両方へ出力する。また、光カプラ４１０の分岐側は、分岐比が小さい側（すなわち、分岐損失が大きい側）が経路２１１と接続され、分岐比が大きい側（すなわち、分岐損失が小さい側）が経路２１２と接続される。本実施形態では光カプラ４１０は１０ｄＢ光カプラである。このため、光カプラ４１０の入力側から経路２１１への通過損失は約１０ｄＢであり、光カプラ４１０の入力側から経路２１２への通過損失は約０．５ｄＢである。

　レベル調整回路４３０は光フィルタ２３１を備える。光フィルタ２３１は、応答キャリアの波長の光のみを透過する。このため、応答光が全波変調信号である場合には、全波変調されたＷＤＭ光は光フィルタ２３１において阻止される。レベル調整回路４３０は光増幅器を備えないため、光フィルタ２３１から出力された応答キャリアは、増幅されることなく光スイッチ２２０に入力される。

　光スイッチ２２０の動作は、光受信器２００及び３００と同様である。すなわち、光受信器４００に入力された応答光が全波変調信号である場合には、光スイッチ２２０は、経路２１１を伝搬した光を光電変換回路２４０に入力する。また、光スイッチ２２０は、応答光が単一波長変調信号である場合には、経路２１２を伝搬した応答キャリアを光電変換回路２４０に入力する。光スイッチ２２０は、監視制御装置８００によって制御されてもよい。

　本実施形態において、光カプラ４１０は不等分岐光カプラである。このため、経路２１１へ分岐される応答光のパワーと、経路２１２へ分岐される応答光のパワーとは異なる。本実施形態においては、分岐比の大きい経路２１２への分岐損失は、経路２１１への分岐損失より約９ｄＢ小さい。このため、レベル調整回路４３０に入力される応答キャリアのパワーと、全波変調信号が経路２１１を伝搬する場合の全波変調信号のパワーとの差は、第２の実施形態等で例示した光スイッチ２１０を用いた構成と比較して、９ｄＢ程度小さくなる。すなわち、光受信器４００は、光カプラ４１０を用いることで、光電変換回路２４０に入力される全波変調信号のパワーと応答キャリアのパワーとの差を小さくできる。そして、その結果、これらの両方のパワーが光電変換回路２４０のダイナミックレンジに入る場合には、全波変調信号の受信のためのダイナミックレンジを備える光電変換回路２４０を用いて、全波変調信号のみならず応答キャリアからも応答信号を復調できる。光カプラ４１０の分岐比は、光電変換回路２４０において、応答光が全波変調信号及び単一波長変調信号のいずれであっても応答信号を復調可能となるように設定される。

　光受信器４００は、光受信器３００と同様に、光スイッチは１個のみでよい。このため、光受信器２００と比較して制御回路を単純化できる。さらに、光受信器４００は、不等分岐光カプラである光カプラ４１０を用いることによって、光電変換回路２４０に入力される単一波長変調信号の応答キャリアのパワーと全波変調信号のパワーとの差を小さくすることができる。このため、光受信器４００は、レベル調整回路４３０に光増幅器を備えることなく、応答信号の復調を可能とする。なお、光受信器４００においては、光カプラ４１０によって、経路２１２には経路２１１よりも高いレベルの応答光が分配される。すなわち、光カプラ４１０は、図１で説明したレベル調整回路１３０の機能を担う。このような構成を備える光監視システム５及び光受信器４００は、異なる多重方式によって応答信号が多重されたそれぞれの光信号を受信する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。

　（第５の実施形態）
　図９は、本発明の第５の実施形態における光監視システム６の構成例を示す図である。光監視システム６は、光受信器５００及び監視制御装置８００を備える。光受信器５００は、ＷＤＭフィルタ５１０、光スイッチ２２０、レベル調整回路５３０、及び光電変換回路２４０を備える。光受信器５００は、光受信器２００と比較して、光スイッチ２１０に代えてＷＤＭフィルタ５１０を備えるとともに、レベル調整回路２３０に代えてレベル調整回路５３０を備える。光スイッチ２２０及び光電変換回路２４０の構成及び機能は光受信器２００と同様である。

　ＷＤＭフィルタ５１０は入力された応答光を波長によって分離する、光分波器である。ＷＤＭフィルタ５１０は、誘電体多層膜フィルタや波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch、ＷＳＳ）によって構成されてもよい。ＷＤＭフィルタ５１０には、光受信器５００の外部から、応答光が入力される。ＷＤＭフィルタ５１０は、入力された応答光のうち、ＷＤＭ光の波長帯域の光を経路２１１へ出力し、応答キャリアの波長帯域の光を経路２１２へ出力する。すなわち、ＷＤＭフィルタ５１０における入力から経路２１１への光路は、ＷＤＭ光の波長のみを透過する光バンドパスフィルタとして機能する。ＷＤＭフィルタ５１０における入力から経路２１２への光路は、単一波長変調信号の応答キャリアの波長のみを透過する光バンドパスフィルタとして機能する。

　レベル調整回路５３０は、光増幅器２３３及び光フィルタ２３２を備える。光増幅器２３３は、ＷＤＭフィルタ５１０によって分離された応答キャリアを増幅する。光増幅器２３３の利得は、光電変換回路２４０が、応答キャリアから応答信号を復調可能となるように設定される。光フィルタ２３２は、光増幅器２３３において発生したＡＳＥを除去する。ＡＳＥ光のパワーが応答信号の品質に影響を与えない程度に低い場合には、光フィルタ２３２を省略してもよい。

　このような構成を備える光監視システム６及び光受信器５００は、異なる多重方式によって応答信号が多重されたそれぞれの光信号を受信する光受信器において、光受信器の規模の増大を抑制できる。また、光受信器５００は、光受信器３００及び４００と同様に、光スイッチは１個のみでよい。このため、光受信器２００と比較して制御回路を単純化できる。さらに、ＷＤＭフィルタ５１０は経路２１２に対する狭帯域フィルタの機能を含むため、レベル調整回路５３０に狭帯域フィルタが不要であり、レベル調整回路５３０の構成を簡略化できる。

　なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

　（付記１）
　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力する、第１の光接続手段と、
　入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にあり、かつ、前記第２の範囲にない光電変換手段と、
　前記第２の経路に備えられ、前記第２の応答信号が前記光電変換手段から出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整するレベル調整手段と、
　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力する第２の光接続手段と、
を備える光受信器。

　（付記２）
　前記第１の光接続手段及び前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
　前記レベル調整手段は、
　　前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタ、及び、
　　前記光フィルタから出力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
付記１に記載された光受信器。

　（付記３）
　前記第１の光接続手段は前記第１の応答光及び前記第２の応答光を、いずれも、前記第１の経路及び前記第２の経路に分岐する光カプラを含み、
　前記第２の光接続手段は前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
　前記レベル調整手段は、
　　前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタ、及び、
　　前記光フィルタから出力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
付記１に記載された光受信器。

　（付記４）
　前記第１の光接続手段は、前記第１の応答光及び前記第２の応答光を、いずれも、前記第１の経路及び前記第２の経路に異なる分岐比で分岐する不等分岐光カプラを含み、
　前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
　前記レベル調整手段は、前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタを含む、
付記１に記載された光受信器。

　（付記５）
　前記第１の光接続手段は、前記第１の応答光を前記第１の経路へ出力し、前記第２の応答光に含まれる前記応答信号を含む光を前記第２の経路に出力する分波器を含み、
　前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
　前記レベル調整手段は前記分波器から入力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
付記１又は２に記載された光受信器。

　（付記６）
　前記第１の光接続手段及び前記第２の光接続手段の少なくとも一方は、外部からの切替指示に応じて制御される、付記１乃至５のいずれか１項に記載された光受信器。

　（付記７）
　光伝送装置が送信した前記第１の応答光及び前記第２の応答光を受信する、付記６に記載された光受信器と、
　前記第１の応答光又は前記第２の応答光の送信を要求する制御光を前記光伝送装置に送信し、前記切替指示を前記光受信器に送信する監視制御装置と、を備える光監視システム。

　（付記８）
　前記光受信器と前記光伝送装置とを接続するファイバペアを選択する光スイッチを備え、
　前記監視制御装置は選択された前記ファイバペアへ前記制御光を入力し、
　前記光受信器は選択された前記ファイバペアから前記第１の応答光又は前記第２の応答光を受信する、
付記７に記載された光監視システム。

　（付記９）
　前記監視制御装置は、
　前記第１の応答光又は前記第２の応答光の送信を要求する制御光を光伝送装置に送信する第１の送信手段と、
　前記光伝送装置と応答光の種別との対応、及び、前記制御光の送信のタイミングを記憶するデータベースと、
　前記制御光の送信のタイミング、及び、前記光伝送装置と前記応答光の種別との対応に応じて、前記光受信器が備える光スイッチの切替指示を、前記第１の応答光又は前記第２の応答光が前記光受信器に到着する前に前記光受信器に送信する第２の送信手段と、
を備える、
付記７に記載された光監視システム。

　（付記１０）
　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、
　前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力し、
　前記第２の経路に備えられ、入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にありかつ前記第２の範囲にない光電変換手段から前記第２の応答信号が出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整し、
　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力し、
　前記光電変換手段から前記応答信号を出力する、
光受信方法。

　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、本発明は、光海底ケーブルシステムのみならず陸上の光伝送システムに適用できる。なお、各実施形態は、光受信器、光監視システム、光受信方法、監視制御装置及び監視制御方法の実施形態をも開示している。

　また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

　以上の各実施形態に記載された光受信器の機能及び手順の一部又は全部は、各実施形態における光受信器又は監視制御装置が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない（tangible and non-transitory）記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。

　１－６　光監視システム
　１００、２００、２０１、３００、４００、５００　光受信器
　１１１　第１の経路
　１１２　第２の経路
　１３０、２３０、２３０Ａ、４３０、５３０　レベル調整回路
　１４０、２４０　光電変換回路
　２１０、２２０　光スイッチ
　２１１、２１２　経路
　２３１、２３２　光フィルタ
　２３３、２３４　光増幅器
　３１０、４１０　光カプラ
　５１０　ＷＤＭフィルタ
　５３０　レベル調整回路
　８００　監視制御装置
　８０１　第１の送信回路
　８０２　第２の送信回路
　８０３　データベース
　８１０　光スイッチ
　８２０　ＦＰ群

Claims (10)

1. 　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、
   　前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力する、
   第１の光接続手段と、
   　入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にあり、かつ、前記第２の範囲にない光電変換手段と、
   　前記第２の経路に備えられ、前記第２の応答信号が前記光電変換手段から出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整するレベル調整手段と、
   　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力する第２の光接続手段と、
   を備える光受信器。
2. 　前記第１の光接続手段及び前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
   　前記レベル調整手段は、
   　　前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタ、及び、
   　　前記光フィルタから出力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
   請求項１に記載された光受信器。
3. 　前記第１の光接続手段は前記第１の応答光及び前記第２の応答光を、いずれも、前記第１の経路及び前記第２の経路に分岐する光カプラを含み、
   　前記第２の光接続手段は前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
   　前記レベル調整手段は、
   　　前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタ、及び、
   　　前記光フィルタから出力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
   請求項１に記載された光受信器。
4. 　前記第１の光接続手段は、前記第１の応答光及び前記第２の応答光を、いずれも、前記第１の経路及び前記第２の経路に異なる分岐比で分岐する不等分岐光カプラを含み、
   　前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
   　前記レベル調整手段は、前記第２の応答信号を含む光を透過する光フィルタを含む、
   請求項１に記載された光受信器。
5. 　前記第１の光接続手段は、前記第１の応答光を前記第１の経路へ出力し、前記第２の応答光に含まれる前記応答信号を含む光を前記第２の経路に出力する分波器を含み、
   　前記第２の光接続手段は、前記第１の経路及び前記第２の経路の一方を選択する光スイッチを含み、
   　前記レベル調整手段は前記分波器から入力された前記第２の応答信号を含む光を増幅する光増幅器を含む、
   請求項１又は２に記載された光受信器。
6. 　前記第１の光接続手段及び前記第２の光接続手段の少なくとも一方は、外部からの切替指示に応じて制御される、請求項１又は２に記載された光受信器。
7. 　光伝送装置が送信した前記第１の応答光及び前記第２の応答光を受信する、請求項６に記載された光受信器と、
   　前記第１の応答光又は前記第２の応答光の送信を要求する制御光を前記光伝送装置に送信し、前記切替指示を前記光受信器に送信する監視制御装置と、を備える光監視システム。
8. 　前記光受信器と前記光伝送装置とを接続するファイバペアを選択する光スイッチを備え、
   　前記監視制御装置は選択された前記ファイバペアへ前記制御光を入力し、
   　前記光受信器は選択された前記ファイバペアから前記第１の応答光又は前記第２の応答光を受信する、
   請求項７に記載された光監視システム。
9. 　前記監視制御装置は、
   　前記第１の応答光又は前記第２の応答光の送信を要求する制御光を光伝送装置に送信する第１の送信手段と、
   　前記光伝送装置と応答光の種別との対応、及び、前記制御光の送信のタイミングを記憶するデータベースと、
   　前記制御光の送信のタイミング、及び、前記光伝送装置と前記応答光の種別との対応に応じて、前記光受信器が備える光スイッチの切替指示を、前記第１の応答光又は前記第２の応答光が前記光受信器に到着する前に前記光受信器に送信する第２の送信手段と、
   を備える、
   請求項７に記載された光監視システム。
10. 　第１の範囲の光レベルを持つ光であって、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光を強度変調することによって第１の応答信号が多重された光である第１の応答光を第１の経路へ出力し、
    　前記第１の範囲と重複しない第２の範囲の光レベルを持つ光であって、前記ＷＤＭ光とは異なる波長の光キャリアを強度変調することによって第２の応答信号が多重された光である第２の応答光を第２の経路へ出力し、
    　前記第２の経路に備えられ、入力された光から応答信号を出力可能な光受信レベルが、前記第１の範囲にありかつ前記第２の範囲にない光電変換手段から前記第２の応答信号が出力可能となるように前記第２の応答信号を含む光の光レベルを調整し、
    　前記第１の経路から出力される前記第１の応答光及び前記第２の経路から出力される光のいずれか一方を前記光電変換手段に入力し、
    　前記光電変換手段から前記応答信号を出力する、
    光受信方法。

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