JP4973491B2 - 光伝送装置および光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、主信号光とは異なる監視信号光を用いてシステム情報を伝達する機能を備えた光伝送装置および光通信システムに関し、特に、中継区間の長距離化に対応した監視信号光の伝送技術に関する。

近年の通信トラフィック増加を背景として、光通信伝送装置への需要が高まっている。基幹網で導入されてきた光中継ノードのみならず、最近では地域網についても光通信伝送装置の導入が活発に行われており、さらには加入者系へも光ネットワークが形成されている。このように光通信システムは世界の情報網に対して重要な役割を担っている。このため、当然のことながら光通信システムには高い信頼性が求められる。

光通信システムの高い信頼性を保つための重要な手段として、監視信号（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）光による情報の伝達機能がある。ＯＳＣ光は、光通信信号（主信号光）と共に伝送路を伝送され、光通信システムにおける様々な部分に対して、光通信システムの運用情報や動作情報などを伝達することで、伝送特性の維持および障害時のスムーズな対処を実現する。従来の光通信システムでは、通常、図４に示すように波長の異なる複数の主信号光Ｌｓが配置された波長帯域とは離れた波長帯域にＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置される。

このようなＯＳＣ光Ｌｏｓｃを光伝送装置間で送受信するための一般的なシステム構成としては、例えば図５に示すように、送信側の光伝送装置１１０において、ＯＳＣ送信機１１２で生成したＯＳＣ光Ｌｏｓｃを、主信号用光増幅器１１１の出力側に備えられた合波フィルタ１１３を経由して主信号光Ｌｓと合波して伝送路１０１に送信し、該伝送路１０１を伝送されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃを、受信側の光伝送装置１３０において、主信号用光増幅器１３２の入力側に備えられた分波フィルタ１３１により主信号光Ｌｓから分波し、ＯＳＣ受信機１３３で受信する構成がよく知られている。

上記のようなＯＳＣ光を利用した光通信システムにおいて、光伝送装置間の中継距離が長くなると伝送路の損失が大きくなる。具体的には、伝送路の単位長さあたりの損失は一般的に０．２ｄＢ／ｋｍ程度であり、一中継区間の伝送路損失は中継距離に応じて増大する。また、光の伝送経路上に様々な機能光部品が配置される場合には、その機能光部品の透過損失が付加されることで中継損失はさらに大きくなる。このため、受信側に到達する伝送光の光レベルが小さくなり、伝送特性が劣化して、単位時間あたりの受信エラー回数が増加する可能性がある。特に、上記の図４に示したような波長帯域に配置されるＯＳＣ光については、伝送路損失が主信号光よりも大きく、また、長波長側に存在する主信号光のラマン効果の影響も受けることになるため、伝送後の光レベルの低下が生じやすい。

上記のような中継区間の長距離化に伴う伝送特性劣化を回避するためには、主信号光Ｌｓについては、図５の構成において送信側の主信号用光増幅器１１１の利得（光出力パワー）を増加させることで対処可能である。また、このような対処でも伝送後の主信号光Ｌｓの光レベルが不足する場合には、下記の非特許文献１などで公知の伝送路分布ラマン増幅（Distributed Raman Amplification：ＤＲＡ）を適用して、例えば図６に示すように、伝送路１０１へ励起光Ｌｐを投入するＤＲＡユニット１５０を追加し、誘導ラマン散乱効果による増幅作用を利用して伝送光をラマン増幅するのも有効である。この場合、ＤＲＡユニット１５０については、主信号光Ｌｓをラマン増幅するための構成（励起光源（ＬＤ）１５１Ａ，１５１Ｂ、合波器１５２Ａ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４）に加えて、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃをラマン増幅するための構成（励起光源（ＬＤ）１５１Ｃ、合波器１５２Ｃ，１５３Ｃ）を設けておくことにより、主信号光ＬｓだけでなくＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信レベルの低下も抑えることが可能になる。

また、上記とは別の対処策として、例えば下記の特許文献１に開示されている光直接増幅器を利用することも可能である。この光直接増幅器は、光中継伝送系において、主信号光とＯＳＣ光とが多重化された伝送光を光直接増幅手段で増幅した後、該光直接増幅手段の出力光からＯＳＣ光を分離して受信すると共に、分離後の主信号光に新たにＯＳＣ光を多重化して出力光とするようにしたものである。このような光直接増幅器を光中継伝送系に適用することにより、中継区間の長距離化に伴う主信号光およびＯＳＣ光の伝送特性の劣化を抑えることが可能になる。
M.Takeda et al., "Active Gain-Tilt Equalization by Preferentially 1.43μm- or 1.48μm-Pumped Raman Amplification", OAA'99, ThA3-1, 1999. 特開２０００−３３２３３１号公報

しかしながら、上記のようなＤＲＡユニットや光直接増幅器の適用により中継区間の長距離化に対応した光通信システムについては、主信号光とＯＳＣ光とが基本的に同じ光増幅手段で増幅される構成となるため、該光増幅手段に何らかの不具合が発生した場合、主信号光とＯＳＣ光の双方の伝送が不能になってしまうという問題点がある。すなわち、前述したようなＯＳＣ光の役割により、主信号光の伝送に障害が起きた場合であっても、ＯＳＣ光の伝送は正常に運用される必要があり、このような観点からすると、ＯＳＣ光の伝送には主信号光と同じ光増幅手段を用いないことが重要となる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、中継区間の長距離化に対応可能で高い信頼性を実現できる光伝送装置および光通信システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本光伝送装置の一態様は、光通信システムを伝送される主信号光を増幅する主信号用光増幅手段と、前記主信号光の波長帯域とは離れた波長帯域に配置され、光通信システムの運用状態に関する情報を含んだ監視信号光を生成する監視信号光生成手段と、前記監視信号光生成手段から出力される監視信号光を、前記主信号用光増幅手段から出力される主信号光と合波して伝送路に送信する合波手段と、を備えた光伝送装置において、前記監視信号光生成手段の出力端から前記合波手段の監視信号光の入力端までの間の光路上に、監視信号光を増幅する半導体型光増幅器と、前記合波手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第１の監視信号光パワー検出手段と、前記監視信号光生成手段および前記半導体型光増幅器の間の光路上に設けた可変光減衰手段と、前記可変光減衰手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第２の監視信号光パワー検出手段と、前記第１および第２の監視信号光パワー検出手段の検出結果、前記半導体型光増幅器の出力対利得特性に関する情報、並びに、前記半導体型光増幅器の出力端から前記合波手段の入力端までの間に配置される光部品の損失に関する情報を用いて、前記半導体型光増幅器が利得一定領域で動作し、かつ、伝送路に送信される監視信号光のパワーが予め設定した目標値になるように、前記半導体型光増幅器および前記可変光減衰手段を制御する制御手段と、を備えるものである。

本光通信システムの一態様は、伝送路上に配置された複数の光伝送装置により主信号光を中継伝送すると共に、主信号光とは異なる監視信号光を各中継区間の光伝送装置間で送受信してシステム情報を伝達する光通信システムにおいて、上述した監視信号光を増幅する半導体型光増幅器等を具備する光伝送装置が各中継区間の送信側に設けられ、各中継区間の受信側の光伝送装置は、前記伝送路を伝送された光に含まれる監視信号光を分波して受信する監視信号光受信手段と、前記伝送路を伝搬する主信号光をラマン増幅するための励起光を前記伝送路に供給する伝送路分布ラマン増幅手段と、を備えるものである。

上記のような光伝送装置および光通信システムでは、システム上の各中継区間の送信側に配置される光伝送装置について、監視信号光生成手段の出力端から合波手段の監視信号光の入力端までの間の光路上に半導体型光増幅器を設けると共に、監視信号光生成手段および半導体型光増幅器の間の光路上に可変光減衰手段を設け、合波手段および可変光減衰手段にそれぞれ入力される監視信号光のパワーを第１および第２の監視信号光パワー検出手段で検出して、当該各監視信号光パワーの検出結果と、半導体型光増幅器の出力対利得特性と、半導体型光増幅器および合波手段間の光部品の損失とを基に、半導体型光増幅器が利得一定領域で動作し、かつ、伝送路に送信される監視信号光のパワーが予め設定した目標値になるように、半導体型光増幅器および可変光減衰手段を制御するようにしたことにより、伝送路に送信される監視信号光が主信号光とは異なる光増幅手段により増幅されるため、中継区間の長距離化によって大きな中継損失が発生するような場合でも、送信側の光伝送装置から伝送路に送信される監視信号光を受信側の光伝送装置で確実に受信することができると同時に、送信側で監視信号光を増幅する際の半導体型光増幅器の飽和動作も回避することが可能になる。

したがって、上記のような光伝送装置および光通信システムによれば、主信号光の伝送に障害が発生しても、監視信号光の伝送は正常に運用されるようになるため、主信号側の故障要因を早く特定し、早期に障害復帰することができ、高い信頼性を確保することが可能になる。また、伝送路分布ラマン増幅手段により主信号光をラマン増幅するときには、監視信号光のラマン増幅は不要となるため、伝送路分布ラマン増幅手段から伝送路に供給する励起光のトータルパワーを低くすることができ、安全性の向上および消費電力の低減を図ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良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、本発明による光通信システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。この図１には、本光通信システムの一中継区間において主信号光およびＯＳＣ光を送受信するための構成例が示してあり、これと同様の構成が本光通信システム上の各中継区間にそれぞれ備えられているものとする。

また、本光通信システムにおける主信号光およびＯＳＣ光の波長配置は、前述の図４に示した場合と同様に、波長の異なる複数の主信号光Ｌｓが配置される波長帯域から離れた波長帯域にＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置されている。ここでは、具体的な一例として、Ｃ−バンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の主信号光Ｌｓに対し、１５１０ｎｍ付近に１波のＯＳＣ光Ｌｏｓｃが配置される場合を想定して説明を行うことにする。ただし、本発明におけるＯＳＣ光の波長配置は上記の具体例に限定されるものではなく、例えば、Ｃ−バンドの主信号光に対し長波長側に離れた波長帯域にＯＳＣ光を配置することも可能であり、また、主信号光の波長帯域はＣ−バンド以外であってもよい。

図１に示す一中継区間において、伝送路１の左端に接続されているのが送信側の光伝送装置１０であり、伝送路１の右端に接続されているのが受信側の光伝送装置３０である。送信側の光伝送装置１０は、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の公知の光増幅手段を用いて主信号光Ｌｓを所要のレベルまで増幅するための主信号用光増幅手段としての主信号用光増幅器１１を有し、該主信号用光増幅器１１の出力ポートが伝送路１の送信端に接続されている。主信号用光増幅器１１の出力ポートと伝送路１の送信端との間の光路上には、主信号用光増幅器１１からの出力光と、監視信号光生成手段としてのＯＳＣ送信機（ＯＳＣＴＸ）１２から出力されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃとを合波して伝送路１に出力するための合波手段としての合波器（光フィルタ）１３が設けられている。また、ＯＳＣ送信機１２の出力ポートと合波器１３との間のＯＳＣ光が伝搬する光路上には、可変光減衰手段としての可変光減衰器（ＶＯＡ）１４、光アイソレータ１５、監視信号用光増幅手段としてのＯＳＣ用光増幅器１６および光アイソレータ１７が順に配置されている。さらに、可変光減衰器１４に入力されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃのパワーをモニタするための第２の監視信号光パワー検出手段としての光分岐器２１および光検出器（ＰＤ）２２と、合波器１３に入力されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃのパワーをモニタするための第１の監視信号光パワー検出手段としての光分岐器２３および光検出器（ＰＤ）２４と、各光検出器２２，２４の検出結果を基に可変光減衰器１４およびＯＳＣ用光増幅器１６を制御する制御手段としての制御回路（ＣＯＮＴ）２５とが設けられている。

上記のＯＳＣ用光増幅器１６は、ＯＳＣ送信機１２で生成されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃの波長を含んだ増幅帯域を有している。前述したように、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの波長は主信号光Ｌｓの波長帯域とは離れているので、一般的なＥＤＦＡ等の光増幅器では増幅帯域が異なりＯＳＣ光Ｌｏｓｃの増幅は難しい。このため、ＯＳＣ用光増幅器１６の具体的な構成としては、例えばJ.-Y.Emery et al., "Two-section semiconductor optical amplifier power equalizer with 8 dBm output saturation power for 10 Gbit/s application", OAA'99, FB3-1, 1999.に記載されているような半導体型光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）を適用するのが望ましい。

ＯＳＣ用光増幅器１６としてＳＯＡを適用する場合、ＯＳＣ用光増幅器１６に入力されるＯＳＣ光のパワーが大きくなると、ＯＳＣ用光増幅器１６が飽和領域で動作する可能性が高くなり、ＯＳＣ光の伝送特性を劣化させることが懸念される。そのような状態を回避するために、ここではＯＳＣ用光増幅器１６の前段に可変光減衰器１４が設けられており、ＯＳＣ用光増幅器１６に入力されるＯＳＣ光のパワーを可変光減衰器１４で調整することにより、ＯＳＣ用光増幅器１６の出力レベルを好ましい所定値に制御する。上記ＯＳＣ用光増幅器１６の出力レベルおよび可変光減衰器１４の減衰量は、後で詳しく説明するように、各光検出器２２，２４の検出結果を基にして制御回路２５により制御される。なお、ＯＳＣ用光増幅器１６の光レベル制御を可変光減衰器１４で実施しなくても、受信波形劣化などの特性劣化といった不具合が生じない場合であれば、可変光減衰器１４を省略することは可能である。

受信側の光伝送装置３０は、例えば、伝送路１を伝送された光を主信号光ＬｓおよびＯＳＣ光Ｌｏｓｃに分波する分波器（光フィルタ）３１と、分波器３１で分波された主信号光Ｌｓを所要のレベルまで増幅するためのＥＤＦＡ等の公知の主信号用光増幅器３２と、分波器３１で分波されたＯＳＣ光Ｌｏｓｃを受信するＯＳＣ受信機（ＯＳＣＲＸ）３３とを備えている。ここでは、分波器３１およびＯＳＣ受信機３３が監視信号光受信手段として機能する。また、伝送路１の受信端と分波器３１の入力ポートの間の光路上には、伝送路分布ラマン増幅手段としてのＤＲＡユニット５０が設けられている。このＤＲＡユニット５０は、主信号光Ｌｓをラマン増幅することが可能な波長の励起光を発生する複数の励起光源（ＬＤ）５１Ａ，５１Ｂと、各励起光源５１Ａ，５１Ｂの出力光を１つに合波するための合波器５２Ａ，５２Ｂ，５３と、合波器５３で合波された励起光Ｌｐを伝送路１上に送るための合波器５４とを有し、該合波器５４から伝送路１に投入される励起光Ｌｐにより、伝送路２を伝搬する主信号光Ｌｓをラマン増幅する。なお、上記のＤＲＡユニット５０は、上述の図６に示したＤＲＡユニット１５０とは異なり、ＯＳＣ光をラマン増幅するための構成は設けられていない。

次に、本光通信システムの一中継区間における動作について説明する。
上記のような構成の本光通信システムでは、送信側の光伝送装置１０について、ＯＳＣ送信機１２の出力ポートから合波器１３の入力ポートまでの間のＯＳＣ光が伝搬する光路上にＯＳＣ用光増幅器１６を設けたことにより、伝送路１に送信されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃが、主信号光Ｌｓの増幅手段とは異なるＯＳＣ用光増幅器１６を用いて増幅されるようになる。これにより、中継区間の長距離化によって大きな中継損失（スパンロス）が発生するような場合でも、送信側および受信側の各光伝送装置１０，３０間での伝送路１を介したＯＳＣ光Ｌｏｓｃの伝送を確実に行うことができるようになる。

ここで、ＯＳＣ光を送信側で増幅して伝送することの利点について詳しく説明すると、大きな中継損失が発生する条件下でＯＳＣ光の送信パワーが不足する場合、ＯＳＣ光の受信パワーがＯＳＣ受信機３３の最小受信レベル以下になり、ＯＳＣ受信機３３で生じる暗電流に対する受信パワーの割合が小さくなることで、ＯＳＣ光の受信エラーが発生する可能性が高くなる。また、ＯＳＣ受信機３３の入力光におけるＯＳＣ光パワーと雑音光パワーの比率が小さくなることでも、ＯＳＣ光の受信エラーが発生する可能性が高くなる。

前者のＯＳＣ受信パワーの低下によるエラー発生を回避するためには、ＯＳＣ用光増幅器を受信側（分波器３１とＯＳＣ受信機３３の間の光路上）に配置する構成も有効である。しかしながら、その受信側のＯＳＣ用光増幅器自体で発生する雑音光がＯＳＣ受信機３３の入力光に直接加算されることになるため、ＯＳＣ光パワーと雑音光パワーの比率が小さくなり、ＯＳＣ光の受信エラーが発生する可能性が高まってしまう。一方、ＯＳＣ用光増幅器を送信側に配置する構成によれば、ＯＳＣ受信パワーの低下およびＯＳＣ光パワーと雑音光パワーの比率の低下の両方を抑えることができ、ＯＳＣ光の受信エラーを効果的に回避することが可能になる。

上記のようにＯＳＣ光を送信側で増幅して伝送する利点は大きいが、ＯＳＣ光の送信パワーは大きければよいというわけではない。すなわち、光通信システムにおいては、１つの光伝送装置により、中継損失が小さい条件から大きい条件まで広くサポートできることが望まれる。中継損失が小さく、かつ、ＯＳＣ光の送信パワーが一大きい条件下では、ＯＳＣ受信機３３で受信されるＯＳＣ光のパワーがＯＳＣ受信機３３の最大受信レベルを超過してしまい、受信エラーが発生する可能性がある。さらに、ＯＳＣ光の受信パワーがＯＳＣ受信機３３の最大絶対定格を超過すれば、ＯＳＣ受信機３３が破壊されてしまう可能性もある。また、主信号光の送信レベルよりもＯＳＣ光の送信レベルが大きくなると、受信側の分波器３１において主信号光側へ漏れるＯＳＣ光の量が増加し、該ＯＳＣ光の漏れ光により主信号光の制御誤差が大きくなるという悪影響も考えられる。

そこで、本実施形態では、制御回路２５により可変光減衰器１４およびＯＳＣ用光増幅器１６を制御することによって、ＯＳＣ光の送信パワーが所定の範囲内となるようにしている。この制御回路２５による制御の詳細について説明すると、ＯＳＣ光の送信パワーは、ＯＳＣ送信機１２の出力パワーのバラツキや、ＯＳＣ光が伝搬する光路上に配置される光アイソレータ１５，１７等の光部品における損失のバラツキ（個体差、温度特性、経年劣化等）、ＯＳＣ用光増幅器１６の利得のバラツキ（偏光依存性、経年劣化、個体バラツキ等）が要因となって変動する可能性があり、これらのバラツキを吸収してＯＳＣ光の送信パワーを所定の範囲内に制御することが好ましい。

このため本実施形態では、例えば、ＯＳＣ送信機１２および可変光減衰器１４の間に光分岐器２１を設け、可変光減衰器１４に入力されるＯＳＣ光の一部を分岐してその光パワーを光検出器２２でモニタすると共に、光アイソレータ１７および合波器１３の間に光分岐器２３を設け、合波器１３に入力されるＯＳＣ光の一部を分岐してその光パワーを光検出器２４でモニタし、各光検出器２２，２４のモニタ結果を基に制御回路２５による可変光減衰器１４およびＯＳＣ用光増幅器１６の駆動電流などに対して制御を行うようにしている。

制御回路２５による制御は、基本的に、光検出器２４でのモニタ結果に基づいて、伝送路１へのＯＳＣ光の送信パワーが予め設定した目標値になるように、ＯＳＣ用光増幅器１６の出力レベルを最適化するのが好ましい。このとき、ＯＳＣ用光増幅器１６としてＳＯＡを適用している場合には、前述したように、ＳＯＡに入力されるＯＳＣ光のパワーが大きくなってＳＯＡが飽和領域で動作するとパターン効果が生じるようになり、ＯＳＣ光の伝送特性を劣化させる可能性がある。図２は、ＳＯＡの利得と出力パワーの関係（出力対利得特性）を模式的に示したものであり、線形領域では略一定の利得が得られるのに対し、飽和領域では入力パワーが大きくなるほど利得が減少して出力パワーが低下する。このようなＳＯＡの飽和動作を避けるため、制御回路２５は、各光検出器２２，２４のモニタ結果、ＯＳＣ用光増幅器１６に適用されるＳＯＡの出力対利得特性に関する情報、および、ＯＳＣ用光増幅器１６の出力ポートから合波器１３の入力ポートまでの間に配置される光部品（ここでは、光アイソレータ１７および光分岐器２３）の損失に関する情報を用いて、ＳＯＡが利得一定領域で動作可能となり、かつ、伝送路１へのＯＳＣ光の送信パワーが目標値になるように、可変光減衰器１４の減衰量を制御する。

なお、上記可変光減衰器１４の制御を行う際には、ＳＯＡの駆動電流を一定に制御するようにして、制御回路２５による制御の簡易化を図るのが好ましい。また、ＯＳＣ送信機１２の出力ポートからＯＳＣ用光増幅器１６の入力ポートまでの間のＯＳＣ光の伝搬経路を全て偏波保持型のファイバ若しくはデバイスで構成し、ＯＳＣ用光増幅器１６に入力されるＯＳＣ光の偏光状態を、ＯＳＣ用光増幅器１６の利得が最大になる偏光状態（ＴＥ偏光またはＴＭ偏光）に固定して、ＯＳＣ用光増幅器１６の飽和出力を増加させるようにするもの有効である。

ただし、前述したようにＳＯＡの場合と異なり、ＯＳＣ用光増幅器１６として、入力パワーが大きくなってもパターン効果などにより受信波形劣化などを生じさせない光増幅器を用いる場合には、ＯＳＣ用光増幅器１６の入力側に可変光減衰器１４を設ける必要は特にない（ＯＳＣ用光増幅器１６の出力側への適用でも問題ない）。この場合、出力側の光検出器２４のモニタ結果を基にＯＳＣ用光増幅器１６の駆動電流をフィードバック制御して、伝送路１へのＯＳＣ光の送信パワーが目標値になるようにすればよい。或いは、入力側および出力側の各光検出器２２，２４のモニタ結果を用いてＯＳＣ用光増幅器１６の利得を求め、該利得が所定の値になるように、ＯＳＣ用光増幅器１６の駆動電流を制御することも可能である。

また、入力側の光検出器２２においてＯＳＣ光の入力がないことがモニタされた場合には、安全性を考慮してＯＳＣ用光増幅器１６の駆動を停止させる制御が行われるようにするのが好ましい。

上述したように本光通信システムによれば、送信側の光伝送装置１０において、ＯＳＣ送信機１２および合波器１３の間の光路上にＯＳＣ用光増幅器１６を設けたことにより、中継損失が大きな場合でも、受信側の光伝送装置３０における受信エラーの発生を回避してＯＳＣ光を確実に受信することが可能になる。また、上記のＯＳＣ用光増幅器１６は、主信号光の増幅手段とは異なっているため、何らかの不具合により主信号光の伝送に障害が発生しても、ＯＳＣ光の伝送は正常に運用することが可能である。これにより、主信号側の故障要因を早く特定し、早期に障害復帰することができ、高い信頼性を有する光通信システムを実現することが可能になる。さらに、ＯＳＣ送信機の出力パワーは、通常、予め設定したレベルで固定となっており、従来のシステムでは、中継区間の距離や伝送路の種類などに応じて相違する中継損失に対応させて、複数の品種のＯＳＣ送信機を設計して用意する必要があったが、送信側にＯＳＣ用光増幅器１６を設けたことにより、該ＯＳＣ用光増幅器１６の出力レベルを制御することで広範囲の中継損失に対応できるようになるため、ＯＳＣ送信機の品種数を削減することも可能になる。加えて、上述の図６に示したようなＯＳＣ光を伝送路分布ラマン増幅する構成と比べると、ＤＲＡユニット５０から出力される励起光Ｌｐのトータルパワーが低くなるので、安全性の向上を図ることができると共に、ＤＲＡユニット５０の消費電力を抑えることが可能になり、放熱スペースの減少によってＤＲＡユニット５０の実装性も向上する。

次に、本発明による光通信システムの他の実施形態について説明する。
図３は、上記他の実施形態の光通信システムにおける一中継区間の構成例を示したブロック図である。

上述の図１に示した光通信システムでは、伝送路１に送信されるＯＳＣ光のパワーをモニタして、そのモニタ値が目標値になるように制御を行う構成例について説明した。これに対して図３の光通信システムは、上り回線および下り回線に対応した一対の伝送路１，１’を備えたシステム構成において、上り回線側の伝送路１を伝送された後にＯＳＣ受信機３３に到達するＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信レベルを光分岐器３４および光検出器３５でモニタし、該光検出器３５でのモニタ情報を下り回線側のＯＳＣ送信機１２’に伝え、そのモニタ情報を下り回線側の伝送路１’に送信されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃ’に乗せて伝送する。そして、下り回線側のＯＳＣ受信機３３’で受信される上記モニタ情報を基に、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃの受信レベルが予め設定した範囲内に入るように、上り回線側の制御回路２５が、可変光減衰器１４およびＯＳＣ用光増幅器１６を制御する。

また、これと同様にして、下り回線側の伝送路１’を伝送された後にＯＳＣ受信機３３’に到達するＯＳＣ光Ｌｏｓｃ’の受信レベルを光分岐器３４’および光検出器３５’でモニタし、該光検出器３５’でのモニタ情報を上り回線側のＯＳＣ送信機１２に伝え、そのモニタ情報を上り回線側の伝送路１に送信されるＯＳＣ光Ｌｏｓｃに乗せて伝送する。そして、上り回線側のＯＳＣ受信機３３で受信される上記モニタ情報を基に、ＯＳＣ光Ｌｏｓｃ’の受信レベルが予め設定した範囲内に入るように、下り回線側の制御回路２５’が、可変光減衰器１４’およびＯＳＣ用光増幅器１６’を制御する。

なお、上記の図３に示した構成では、ＯＳＣ送信機１２，１２’および合波器１３，１３の間の光路上に配置される、可変光減衰器１４，１４’、光アイソレータ１５，１５’、ＯＳＣ用光増幅器１６，１６’および光アイソレータ１７，１７’が、ＤＲＡユニット５０’，５０内に設けられるようにしている。このような構成を適用する利点としては、ＤＲＡユニットを設けて主信号光のラマン増幅を行うことが必要になるような中継区間では、通常、中継損失が大きな値になるため本発明の適用が非常に有効であり、ＤＲＡユニットとＯＳＣ光の増幅手段とを１つのセットとして提供することで利便性が増すことなどが挙げられる。

上記のようにＯＳＣ光の受信レベルのモニタ結果を基に送信側の可変光減衰器１４，１４’およびＯＳＣ用光増幅器１６，１６’をフィードバック制御するようにしても、上述の図１に示した光通信システムの場合と同様の効果を得ることが可能である。

なお、上述した各実施形態では、ＯＳＣ光の送信パワーまたは受信レベルの制御目標値（範囲）が制御回路２５，２５’に予め設定されているものとして説明したが、この制御目標値は、システム上の各中継区間の距離や伝送路の種類などのシステム条件に応じて適切に設定する必要あり、上記のようなシステム条件は、通常、光通信システムの全体を管理するシステム管理部で把握されているので、該システム管理部が各中継区間に対応した制御目標値を算出して各々の制御回路２５，２５’に通知するようにしてもよい。このようにシステム管理部が各中継区間の制御目標値を通知するようにすれば、例えば、システムの運用開始後にシステム条件が変更された場合にも柔軟に対応することが可能になる。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。

（付記１） 光通信システムを伝送される主信号光を増幅する主信号用光増幅手段と、
前記主信号光の波長帯域とは離れた波長帯域に配置され、光通信システムの運用状態に関する情報を含んだ監視信号光を生成する監視信号光生成手段と、
前記監視信号光生成手段から出力される監視信号光を、前記主信号用光増幅手段から出力される主信号光と合波して伝送路に送信する合波手段と、を備えた光伝送装置において、
前記監視信号光生成手段の出力端から前記合波手段の監視信号光の入力端までの間の光路上に、監視信号光を増幅する監視信号用光増幅手段を備えたことを特徴とする光伝送装置。

（付記２） 付記１に記載の光伝送装置であって、
前記合波手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第１の監視信号光パワー検出手段と、
前記第１の監視信号光パワー検出手段の検出結果に基づいて、伝送路に送信される監視信号光のパワーが予め設定した目標値になるように、前記監視信号用光増幅手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする光伝送装置。

（付記３） 付記２に記載の光伝送装置であって、
前記監視信号光生成手段および前記監視信号用光増幅手段の間の光路上に設けた可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第２の監視信号光パワー検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１および第２の監視信号光パワー検出手段の検出結果、前記監視信号用光増幅手段の出力対利得特性に関する情報、並びに、前記監視信号用光増幅手段の出力端から前記合波手段の入力端までの間に配置される光部品の損失に関する情報を用いて、前記監視信号用光増幅手段が利得一定領域で動作し、かつ、伝送路に送信される監視信号光のパワーが予め設定した目標値にとなるように、前記監視信号用光増幅手段および前記可変光減衰手段を制御することを特徴とする光伝送装置。

（付記４） 付記３に記載の光伝送装置であって、
前記監視信号用光増幅手段が、半導体型光増幅器であることを特徴とする光伝送装置。

（付記５） 付記３に記載の光伝送装置であって、
前記制御手段は、前記監視信号用光増幅手段の駆動電流を一定に制御することを特徴とする光伝送装置。

（付記６） 付記３に記載の光伝送装置であって、
前記監視信号光生成手段の出力端から前記監視信号用光増幅手段の入力端までの間の光路が偏波保持特性を有し、前記監視信号用光増幅手段に入力される監視信号光の偏光状態が、前記監視信号用光増幅手段の利得を最大にする偏光状態に固定されることを特徴とする光伝送装置。

（付記７） 伝送路上に配置された複数の光伝送装置により主信号光を中継伝送すると共に、主信号光とは異なる監視信号光を各中継区間の光伝送装置間で送受信してシステム情報を伝達する光通信システムにおいて、
付記１に記載の光伝送装置が各中継区間の送信側に設けられ、
各中継区間の受信側の光伝送装置は、前記伝送路を伝送された光に含まれる監視信号光を分波して受信する監視信号光受信手段と、前記伝送路を伝搬する主信号光をラマン増幅するための励起光を前記伝送路に供給する伝送路分布ラマン増幅手段と、を備えたことを特徴とする光通信システム。

（付記８） 付記７に記載の光通信システムであって、
前記受信側の光伝送装置は、前記監視信号光受信手段における監視信号光の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、該受信レベル検出手段の検出結果を送信側の光伝送装置に伝える受信レベル伝達手段と、を備え、
前記送信側の光伝送装置は、前記受信レベル伝達手段によって伝えられる受信レベルが予め設定した範囲内に入るように、前記監視信号用光増幅手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光通信システム。

（付記９） 付記８に記載の光通信システムであって、
前記各中継区間は、上り回線および下り回線に対応した一対の伝送路を有し、
前記受信レベル伝達手段は、一方の伝送路を伝送された監視信号光についての前記受信レベル検出手段の検出結果を、他方の伝送路を伝送される監視信号光にのせて送信側の光伝送装置に伝えることを特徴とする光通信システム。

（付記１０） 付記７に記載の光通信システムであって、
前記各中継区間は、上り回線および下り回線に対応した一対の伝送路を有し、
一方の回線に対応した送信側の光伝送装置と他方の回線に対応した受信側の光伝送装置とを組み合わせて１つの装置とし、該装置内の前記監視信号用光増幅手段と前記伝送路分布ラマン増幅手段とをユニット化したことを特徴とする光通信システム。

本発明による光通信システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。 ＳＯＡの利得と出力パワーの関係を模式的に示した図である。 本発明による光通信システムの他の実施形態の構成を示すブロック図である。 従来の光通信システムにおける主信号光およびＯＳＣ光の波長配置の一例を示す図である。 ＯＳＣ光を光伝送装置間で送受信するための一般的なシステム構成の一例を示すブロック図である。 ＤＲＡユニットを適用して主信号光およびＯＳＣ光の増幅を行うようにした従来の光通信システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１’…伝送路
１０，３０…光伝送装置
１１，１１’，３２，３２’…主信号用光増幅器
１２，１２’…ＯＳＣ送信機（ＯＳＣＴＸ）
１３，１３’…合波器
１４，１４’…可変光減衰器（ＶＯＡ）
１５，１５’，１７，１７’…光アイソレータ
１６，１６’…ＯＳＣ用光増幅器
２１，２３，３４，３４’…光分岐器
２２，２４，３５，３５’…光検出器（ＰＤ）
２５，２５’…制御回路（ＣＯＮＴ）
３１，３１’…分波器
３３，３３’…ＯＳＣ受信機（ＯＳＣＲＸ）
５０，５０’…ＤＲＡユニット
５１Ａ，５１Ｂ…励起光源（ＬＤ）
５２Ａ，５２Ｂ，５３，５４…合波器
Ｌｓ…主信号光
Ｌｏｓｃ…監視信号（ＯＳＣ）光
Ｌｐ…励起光

Claims (3)

1. 光通信システムを伝送される主信号光を増幅する主信号用光増幅手段と、
   前記主信号光の波長帯域とは離れた波長帯域に配置され、光通信システムの運用状態に関する情報を含んだ監視信号光を生成する監視信号光生成手段と、
   前記監視信号光生成手段から出力される監視信号光を、前記主信号用光増幅手段から出力される主信号光と合波して伝送路に送信する合波手段と、を備えた光伝送装置において、
   前記監視信号光生成手段の出力端から前記合波手段の監視信号光の入力端までの間の光路上に、監視信号光を増幅する半導体型光増幅器と、
   前記合波手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第１の監視信号光パワー検出手段と、
   前記監視信号光生成手段および前記半導体型光増幅器の間の光路上に設けた可変光減衰手段と、
   前記可変光減衰手段に入力される監視信号光のパワーを検出する第２の監視信号光パワー検出手段と、
   前記第１および第２の監視信号光パワー検出手段の検出結果、前記半導体型光増幅器の出力対利得特性に関する情報、並びに、前記半導体型光増幅器の出力端から前記合波手段の入力端までの間に配置される光部品の損失に関する情報を用いて、前記半導体型光増幅器が利得一定領域で動作し、かつ、伝送路に送信される監視信号光のパワーが予め設定した目標値になるように、前記半導体型光増幅器および前記可変光減衰手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする光伝送装置。
2. 伝送路上に配置された複数の光伝送装置により主信号光を中継伝送すると共に、主信号光とは異なる監視信号光を各中継区間の光伝送装置間で送受信してシステム情報を伝達する光通信システムにおいて、
   請求項１に記載の光伝送装置が各中継区間の送信側に設けられ、
   各中継区間の受信側の光伝送装置は、前記伝送路を伝送された光に含まれる監視信号光を分波して受信する監視信号光受信手段と、前記伝送路を伝搬する主信号光をラマン増幅するための励起光を前記伝送路に供給する伝送路分布ラマン増幅手段と、を備えたことを特徴とする光通信システム。
3. 請求項２に記載の光通信システムであって、
   前記受信側の光伝送装置は、前記監視信号光受信手段における監視信号光の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、該受信レベル検出手段の検出結果を送信側の光伝送装置に伝える受信レベル伝達手段と、を備え、
   前記送信側の光伝送装置は、前記受信レベル伝達手段によって伝えられる受信レベルが予め設定した範囲内に入るように、前記半導体型光増幅器を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光通信システム。

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