伝送装置及び伝送システム
【課題】増幅帯域を有効活用しつつ伝送品質の劣化を防止すること。
【解決手段】送信器は、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光がそれぞれ合波器で合波される。光増幅器は増幅帯域の短波長側に偏波多重の信号光を割り当てた状態で増幅する。光増幅器は、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで信号光を増幅する。このようにすることで、増幅帯域を有効活用しつつ伝送品質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【解決手段】送信器は、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光がそれぞれ合波器で合波される。光増幅器は増幅帯域の短波長側に偏波多重の信号光を割り当てた状態で増幅する。光増幅器は、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで信号光を増幅する。このようにすることで、増幅帯域を有効活用しつつ伝送品質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置及び伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、各種の変調方式により変調した信号光を多重化することで、大容量の情報を伝送することができる。このＷＤＭシステムにおける信号光の変調方式には、光強度（ＯＯＫ：On Off Keying）変調方式、光位相変調方式等が存在する。このうち、光強度変調方式は、光のオン、オフで情報を送受信する方式であり、ビットレートが１０Ｇｂｐｓ（bit per second）程度の送受信器に使用される。これに対して、光位相変調方式は、光の位相を変化させることで情報を送受信する方式であり、ビットレートが４０Ｇｂｐｓ程度の送受信器に使用される。この光位相変調方式は、光強度変調方式と比較して、雑音耐力や分散耐力に優れている。
【０００３】
光位相変調方式には、差動位相偏移（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）変調方式や差動４値位相偏移（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式が含まれる。なお、ＤＰＳＫ変調方式には複数の種類があり、例えば、ＮＲＺ−ＤＰＳＫ（Non Return to Zero-DPSK）等の変調方式が存在する。更に近年では、偏波多重（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）変調方式と呼ばれる変調方式が開発された。このＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式では、偏波を多重化させることで、１００Ｇｂｐｓ程度で情報を送受信することができる。
【０００４】
ここで、ＷＤＭ伝送システムでは、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）と呼ばれる増幅器を利用して、信号光を中継する。このＥＤＦＡは、希土類イオンをドープしたファイバを光増幅媒体として用いる増幅器である。また、ＥＤＦＡは、波長が１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍとなる帯域の信号光を一括して増幅する。特に、ＥＤＦＡが増幅する波長の帯域のうち、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの帯域をＣバンド（C Band）と呼び、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域をＬバンド（L Band）と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１０７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＥＤＦＡには、ＰＨＢ（Polarization hole burning）と呼ばれる現象が発生し、伝送品質の劣化が起こる。このＰＨＢは、ＥＤＦに入力された信号光の偏波の影響で、ＥＤＦＡが偏波依存利得（ＰＤＧ：Polarization Dependent Gain）を持つ現象である。ＰＨＢの影響により、信号光の偏波の状態によっては、ＥＤＦＡ内で発生する雑音成分であるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）の利得が大きくなってしまう。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ＥＤＦＡの増幅帯域を有効活用しつつ、伝送品質の劣化を防止することができる伝送装置及び伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示する伝送装置は、非偏波多重の信号光と、前記信号光とは異なる波長である偏波多重の信号光を伝送する光伝送装置であって、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで波長多重信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の増幅帯域の短波長側に偏波多重された信号光の波長を出力する第1の送信器と、前記光増幅器の増幅帯域の長波長側に非偏波多重された信号光の波長を出力する第２の光送信器と、入力された前記非偏波多重の信号光および前記偏波多重の信号光が合波された波長多重信号光を前記光増幅器に入力する合波器と、を有することを要件とする。信号光の偏波状態により信号利得とＡＳＥ利得が異なる偏波ホールバーニング帯域を有するとともに、該偏波ホールバーニング帯域内において信号光の波長数に応じて信号利得とＡＳＥ利得が変化する、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いる光増幅器と、偏波多重による変調方式により変調された偏波多重の信号光と、非偏波多重の信号光を出力することが可能であり、前記偏波ホールバーニング帯域に少なくとも１つの前記偏波多重の信号光を割り当てる複数の光送信器と、前記複数の光送信器からの信号光を合波し、光学的に結合した前記光増幅器に出力する合波波器と、を有すること要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する伝送装置の一つの態様によれば、ＥＤＦＡの増幅帯域を有効活用しつつ、伝送品質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施例１にかかる光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施例２にかかるノードの構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図５】図５は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。
【図６】図６は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図７】図７は、本実施例３にかかるノードの構成を示す図である。
【図８】図８は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図９】図９は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。
【図１０】図１０は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施例４にかかるノードの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施例５にかかるノードの構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図１６】図１６は、Ｅｒ３+のエネルギー準位を示す図である。
【図１７】図１７は、ＥＤＦの吸収断面積及び放射断面積と波長との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。
【図１９】図１９は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。
【図２０】図２０は、図１９に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】図２１は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。
【図２２】図２２は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。
【図２３】図２３は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。
【図２４】図２４は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。
【図２５】図２５は、図２４に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。
【図２６】図２６は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。
【図２７】図２７は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。
【図２８】図２８は、Ｃバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。
【図２９】図２９は、Ｌバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する伝送装置及び伝送システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本実施例１にかかる光伝送システムの構成を示す図である。図１に示すように、この光伝送システムは、伝送路３５を介して複数の伝送装置３０を有する。ここでは一例として、伝送装置３０ｂの構成について説明する。伝送装置３０ａ，３０ｃの構成は伝送装置３０ｂと同様である。
【００１３】
図１に示すように、伝送装置３０ｂは、送信器３１ａ，３１ｂ、光増幅器３２、合波器３３を有する。このうち、送信器３１ａ，３１ｂは、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とのうち、いずれかの信号光を出力する。ここで、偏波多重の信号光は、偏波多重による変調方式により変調された信号光を示す。非偏波多重の信号光は、強度変調方式により変調された信号光または偏波多重による変調方式以外の位相変調方式により変調された信号光を示す。
【００１４】
光増幅器３２は、希土類イオンをドープした増幅媒体(たとえば希土類イオンをドープした光ファイバ)と励起光源を用いることで信号光を増幅する。合波器３３は、光増幅器３２の増幅帯域の短波長側に偏波多重の信号光を割り当て、増幅帯域の長波長側に非偏波多重の信号光を割り当てた状態で、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とを合成し、合成した信号光を光増幅器３２に出力する。
【００１５】
上述したように、本実施例１にかかる光伝送システムは、光増幅器３２の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重の信号光を割りあて、増幅帯域のうち長波長側に非偏波多重の信号光を割り当てた状態で偏波多重の信号光および非偏波多重の信号光を合成する。増幅帯域のうち、短波長側の帯域は、偏波依存利得を持つため、偏波の状態によっては、信号光の雑音成分に対する利得が、信号光に対する利得よりも大きくなってしまう。ここで、偏波多重の信号光は、互いに直交する２つの偏波が含まれているため、信号光に対する利得と雑音成分に対する利得が均一になり、雑音成分の利得のみが大きくなってしまうことを防止することができる。このため、偏波依存利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。また、ガードバンドを用いないので、増幅帯域を有効活用することもできる。
【実施例２】
【００１６】
次に、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図２は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図２に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード１００ａ〜１００ｆを有する。各ノード１００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード１００ａとノード１００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード１００ｂとノード１００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード１００ｃとノード１００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード１００ｄとノード１００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード１００ｅとノード１００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００１７】
続いて、図２に示したノード１００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード１００ｂの構成について説明する。ノード１００ａ、１００ｃ〜１００ｆの構成は、ノード１００ｂと同様である。図３は、本実施例２にかかるノードの構成を示す図である。図３に示すように、このノード１００ｂは、送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、合波器１３０、分波器１４０を有する。また、ノード１００ｂは、受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）装置１７０を有する。
【００１８】
図３では説明の便宜上、送信器１１０ａ，１１０ｂを示すが、ノード１００ｂはその他に送信器を有していてもよい。また、図３では受信器１２０ａ，１２０ｂを示すが、ノード１００ｂはその他に受信器を有していてもよい。
【００１９】
送信器１１０ａ，１１０ｂは、電気信号を信号光に変換し、変換した信号光を合波器１３０に出力する。送信器１１０ａ，１１０ｂが利用する信号光の変調方式には、ＯＯＫ変調方式、ＤＰＳＫ変調方式、ＤＱＰＳＫ変調方式、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式が含まれる。受信器１２０ａ，１２０ｂは、信号光を電気信号に変換し、変換した電気信号を外部の装置に出力する。
【００２０】
合波器１３０は、送信器１１０ａ，１１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置１７０に出力する。ここで、合波器１３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。偏波多重信号は、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式で変調された信号光に対応する。非偏波多重信号は、例えば、ＯＯＫ変調方式、ＤＰＳＫ変調方式、ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された信号光に対応する。
【００２１】
分波器１４０は、多重化された信号をＲＯＡＤＭ装置１７０から入力され、この多重化された信号光を波長毎に分波する。分波器１４０は、分波した信号光を受信器１２０ａ，１２０ｂに出力する。
【００２２】
受信用光増幅器１５０は、伝送路５０ａ等で減衰した信号光を増幅し、増幅した信号光をＲＯＡＤＭ装置１７０に出力する。この受信用光増幅器１５０は、例えば、ＥＤＦＡである。
【００２３】
送信用増幅器１６０は、合波器１３０及びＲＯＡＤＭ装置１７０等で減衰した信号光を増幅し、増幅した信号光を伝送路５０ｂに出力する。この送信用増幅器１６０は、例えば、ＥＤＦＡである。
【００２４】
ＲＯＡＤＭ装置１７０は、任意の波長の信号光を加える処理、信号光から任意の波長を取り出す処理を実行する。例えば、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、受信用光増幅器１５０から信号光を入力され、この信号光から任意の波長の信号光を取り出し、取り出した信号光を分波器１４０に出力する。また、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、合波器１３０から信号光を入力され、この信号光を受信用光増幅器１５０から入力される信号光に加えた後に、信号光を送信用光増幅器１６０に出力する。
【００２５】
なお、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、信号光を加える処理および信号光を取り出す処理を実行しない場合には、受信用光増幅器１５０から入力される信号光をそのまま送信用光増幅器１６０に出力する。
【００２６】
一般に、１スパンあたりの伝送距離は１００ｋｍ程度である。このため、信号光を数百ｋｍ〜数千ｋｍを伝送させるには、複数のノードを中継させる。ＲＯＡＤＭ装置１７０を利用することにより、デマンドに応じて任意の波長の信号光を加えたり取り出したりすることができる。
【００２７】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１，２とする。まず、ノード１００ａとノード１００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器１１０をノード１００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器１２０をノード１００ｆに設置する。そして、ノード１００ａとノード１００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード１００ａの送信器１１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００２８】
続いて、ノード１００ｂとノード１００ｄとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器１１０をノード１００ｂに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器１２０をノード１００ｄに設置する。そして、ノード１００ｂとノード１００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード１００ｂの送信器１１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００２９】
次に、上記条件１，２でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図４は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図４の横軸は波長の長さを示し、図４中の左が短波長側で右が長波長側である。図４に示すように、この波長帯域には、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂが存在する。第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第１の帯域１８０ａは、第２の帯域１８０ｂよりも短波長側に存在する。本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第１の帯域１８０ａに偏波多重信号１９０ａが配置され、第２の帯域１８０ｂに非偏波多重信号１９０ｂが配置される。
【００３０】
上述してきたように、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、偏波ホールバーニング（ＰＨＢ）が発生する短波長側に偏波多重の信号光を伝送させ、長波長側に非偏波多重の信号光を伝送させる。このため、偏波に依存した利得差（たとえば、偏波多重の信号光とＡＳＥ光との利得差）の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。つまり、偏波多重の信号光は偏波ホールバーニング帯域において信号光の利得とＡＳＥ光の利得がほぼ一致するので、ＯＳＮＲの劣化を抑制することができる。
【００３１】
なお、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムは、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとの間にガードバンドを設定してもよい。図５は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。図５の横軸は波長の長さを示す。図５に示すように、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとの間にガードバンド１８０ｃが設定されている。
【００３２】
例えば、第１の帯域１８０ａに位相変調方式の信号光が割り当てられ、第２の帯域１８０ｂに強度変調方式の信号光が割り当てられた場合でも、ガードバンド１８０ｃを設定することで、ＸＰＭ（相互位相変調）を低減させることができる。なお、ＷＤＭ伝送システムは、第１の帯域１８０ａに割り当てられた信号光と第２の帯域１８０ｂに割り当てられた信号光との変調方式が同じでも、伝送速度が異なる場合には、ガードバンド１８０ｃを設ける。特に、低速の強度変調信号光とより高速の位相変調信号光の波長多重により生じる相互位相変調が高速の位相変調信号光に著しい通信品質の劣化を与える。
【実施例３】
【００３３】
次に、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図６は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図６に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード２００ａ〜２００ｆを有する。各ノード２００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード２００ａとノード２００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード２００ｂとノード２００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード２００ｃとノード２００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード２００ｄとノード２００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード２００ｅとノード２００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００３４】
続いて、図６に示したノード２００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード２００ｂの構成について説明する。ノード２００ａ、２００ｃ〜２００ｆの構成は、ノード２００ｂと同様である。図７は、本実施例３にかかるノードの構成を示す図である。図７に示すように、このノード２００ｂは、送信器２１０ａ，２１０ｂ、受信器２２０ａ，２２０ｂ、合波器２３０、分波器２４０を有する。また、ノード２００ｂは、受信用光増幅器２５０、送信用光増幅器２６０、ＲＯＡＤＭ装置２７０を有する。
【００３５】
図７において、送信器２１０ａ，２１０ｂ、受信器２２０ａ，２２０ｂ、分波器２４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器２５０、送信用光増幅器２６０、ＲＯＡＤＭ装置２７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００３６】
合波器２３０は、送信器２１０ａ，２１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置２７０に出力する。ここで、合波器２３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。
【００３７】
ここで、合波器２３０は、複数の偏波多重信号を割り当てる場合には、短波長側から長波長側に向けて、各偏波多重信号を割り当てる。また、合波器２３０は、複数の非偏波多重信号を割り当てる場合には、長波長側から短波長側に向けて、各非偏波多重信号を割り当てる。
【００３８】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１〜４とする。まず、ノード２００ａとノード２００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｆに設置する。そして、ノード２００ａとノード２００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード２００ａの送信器２１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００３９】
続いて、ノード２００ｂとノード２００ｄとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｂに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｄに設置する。そして、ノード２００ｂとノード２００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ただし、波長λ２は、上記λ１よりも短波長側に設定する。ここで、ノード２００ｂの送信器２１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００４０】
続いて、ノード２００ｃとノード２００ｅとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件３とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｃに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｅに設置する。そして、ノード２００ｃとノード２００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ３を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード２００ｃの送信器２１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００４１】
続いて、ノード２００ｄとノード２００ｆとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件４とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｃに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｆに設置する。そして、ノード２００ｄとノード２００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ４を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ４は上記波長λ３よりも長波長側に設定する。ここで、ノード２００ｄの送信器２１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００４２】
次に、上記条件１〜４でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図８は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図８の横軸は波長の長さを示す。図８に示すように、このＷＤＭ伝送システムでは、偏波多重信号２９０ａを増設する場合には、短波長側２８０ａから長波長側２８０ｂに向けて増設する。これに対して、非偏波多重信号２９０ｂを増設する場合には、長波長側２８０ｂから短波長側２８０ａに向けて増設する。
【００４３】
上述してきたように、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を伝送させ、長波長側に非偏波多重信号を伝送させる。また、ＷＤＭ伝送システムは、偏波多重信号を増設する場合には、この偏波多重信号の波長を、短波長側から長波長側に向けて増設する。また、ＷＤＭ伝送システムは、非偏波多重信号を増設する場合には、この非偏波多重信号を長波長側から短波長側に向けて増設する。このため、偏波依存利得の大きい短波長側でもスペクトルホール内の偏波状態が不均一となり、偏波依存利得を減少することができる。また、デマンドに応じて、各種の変調方式で変調された信号光を容易に増設することができるので、光増幅器の増幅帯域を有効活用できる。
【００４４】
なお、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムは、偏波多重信号を割り当てる短波長側の帯域と、非偏波多重信号を割り当てる長波長側の帯域との間にガードバンドを設定してもよい。図９は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。図９の横軸は波長の長さを示す。図９に示すように、偏波多重信号２９０ａが割り当てられる帯域と、非偏波多重信号２９０ｂが割り当てられる帯域との間にガードバンド２８０ｃが設定されている。図９に示すように、短波長側２８０ａから長波長側２８０ｂに向けて、偏波多重信号を増設し、長波長側２８０ｂから短波長側２８０ａに向けて非偏波多重信号を増設することで、ガードバンドを含めて、光増幅器の増幅帯域を有効活用することができる。
【実施例４】
【００４５】
次に、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図１０は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図１０に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード３００ａ〜３００ｆを有する。各ノード３００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード３００ａとノード３００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード３００ｂとノード３００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード３００ｃとノード３００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード３００ｄとノード３００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード３００ｅとノード３００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００４６】
続いて、図１０に示したノード３００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード３００ｂの構成について説明する。ノード３００ａ、３００ｃ〜３００ｆの構成は、ノード３００ｂと同様である。図１１は、本実施例４にかかるノードの構成を示す図である。図１０に示すように、このノード３００ｂは、送信器３１０ａ，３１０ｂ、受信器３２０ａ，３２０ｂ、合波器３３０、分波器３４０を有する。また、ノード３００ｂは、受信用光増幅器３５０、送信用光増幅器３６０、ＲＯＡＤＭ装置３７０を有する。
【００４７】
図１１において、送信器３１０ａ，３１０ｂ、受信器３２０ａ，３２０ｂ、分波器３４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器３５０、送信用光増幅器３６０、ＲＯＡＤＭ装置３７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００４８】
合波器３３０は、送信器３１０ａ，３１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置３７０に出力する。ここで、合波器３３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に波長多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。
【００４９】
更に、合波器３３０は、非偏波多重信号に位相変調方式で変調した信号光と強度変調方式で変調した信号光とが含まれている場合には、各信号の割り当てる帯域を制限する。ここで、非偏波多重信号のうち、位相変調方式で変調した信号光を非偏波多重の位相変調信号と表記する。また、非偏波多重信号のうち、強度変調方式で変調した信号光を非偏波多重強度変調信号と表記する。
【００５０】
具体的に、合波器３３０は、非偏波多重の位相変調信号を、非偏波多重強度変調信号よりも短波長側に設定する。ただし、非偏波多重の位相変調信号は、偏波多重信号よりも長波長側に設定されるものとする。
【００５１】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１〜３とする。まず、ノード３００ａとノード３００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｆに設置する。そして、ノード３００ａとノード３００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード３００ａの送信器３１０が出力する信号光を非偏波多重の強度変調信号とする。
【００５２】
続いて、ノード３００ｂとノード３００ｄとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ｂに設置し、１００Ｇｂｐｓで信号光のデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｄに設置する。そして、ノード３００ｂとノード３００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード３００ｂの送信器３１０が出力する信号光を変調多重信号とする。
【００５３】
続いて、ノード３００ｃとノード３００ｅとの間を４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件３とする。この場合には、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ｃに設置し、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｅに設置する。そして、ノード３００ｃとノード３００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ３を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ３は、上記波長λ２よりも長波長側に設置される。ここで、ノード３００ｃの送信器３１０が出力する信号光を非偏波多重の位相変調信号とする。
【００５４】
次に、上記条件１〜３でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図１２は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図１２の横軸は波長の長さを示す。図１２に示すように、このＷＤＭ伝送システムで利用する波長帯域には、第１の帯域３８０ａと第２の帯域３８０ｂが存在する。第１の帯域３８０ａと第２の帯域３８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第１の帯域３８０ａは、第２の帯域３８０ｂよりも短波長側に存在する。
【００５５】
図１２に示すように、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第１の帯域３８０ａに偏波多重変調信号３９０ａが配置され、第２の帯域３８０ｂに非偏波多重の位相変調信号３９０ｂおよび非偏波多重の強度変調信号３９０ｃが配置される。なお、非偏波多重の位相変調信号３９０ｂは、非偏波多重の強度変調信号３９０ｃと比較して、短波長側に配置される。
【００５６】
上述してきたように、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側で偏波多重信号を伝送させ、長波長側で非偏波多重の位相変調信号および非偏波多重の強度変調信号を伝送させる。このため、偏波依存利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。
【００５７】
また、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムは、長波長側に非偏波多重の強度変調信号を配置している。このため、ＸＰＭの影響を最小限に抑えることができる。仮に、偏波多重位相変調信号と、非偏波多重の位相変調信号との間に非偏波多重強度変調信号を割り当てると、偏波多重位相変調信号及び非偏波多重の位相変調信号がＸＰＭの影響を受けてしまう。
【実施例５】
【００５８】
次に、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図１３は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図１３に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード４００ａ〜４００ｆを有する。各ノード４００は、光ファイバ等の伝送路５０を介して相互に接続する。具体的には、ノード４００ａとノード４００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード４００ｂとノード４００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード４００ｃとノード４００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード４００ｄとノード４００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード４００ｅとノード４００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００５９】
続いて、図１３に示したノード４００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード４００ｂの構成について説明する。ノード４００ａ、４００ｃ〜４００ｆの構成は、ノード４００ｂと同様である。図１４は、本実施例５にかかるノードの構成を示す図である。図１４に示すように、このノード４００ｂは、送信器４１０ａ，４１０ｂ、受信器４２０ａ，４２０ｂ、合波器４３０、分波器４４０を有する。また、ノード４００ｂは、受信用光増幅器４５０、送信用光増幅器４６０、ＲＯＡＤＭ装置４７０を有する。
【００６０】
図１４において、送信器４１０ａ，４１０ｂ、受信器４２０ａ，４２０ｂ、分波器４４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器４５０、送信用光増幅器４６０、ＲＯＡＤＭ装置４７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００６１】
合波器４３０は、送信器４１０ａ，４１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置４７０に出力する。ここで、合波器４３０が各信号光を合波する場合には、１５３７ｎｍ以上の光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に非偏波多重の位相変調信号を割り当て、長波長側に非偏波多重強度変調信号を割り当てる。
【００６２】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１、２とする。まず、ノード４００ａとノード４００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器４１０をノード４００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器４２０をノード４００ｆに設置する。そして、ノード４００ａとノード４００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード４００ａの送信器４１０が出力する信号光を非偏波多重強度変調信号とする。
【００６３】
続いて、ノード４００ｃとノード４００ｅとの間を４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器４１０をノード４００ｃに設置し、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器４２０をノード４００ｅに設置する。そして、ノード４００ｃとノード４００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ３は、波長１５３７ｎｍよりも長波長側に設置される。ここで、ノード４００ｃの送信器４１０が出力する信号光を非偏波多重の位相変調信号とする。
【００６４】
次に、上記条件１、２でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図１５は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図１５の横軸は波長の長さを示す。図１５に示すように、このＷＤＭ伝送システムで利用する波長帯域には、第２の帯域４８０ｂが存在する。なお、本実施例５では、第１の帯域４８０ａを利用しないものとする。第１の帯域４８０ａと第２の帯域４８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第２の帯域４８０ｂは、波長１５３７ｎｍよりも長波長側に存在する。
【００６５】
図１５に示すように、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第２の帯域４８０ｂの短波長側に非偏波多重の位相変調信号４９０ａを配置し、第２の帯域４８０ｂの長波長側に非偏波多重強度変調信号４９０ｂを配置する。また、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを増設する場合には、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを増設する。非偏波多重強度変調信号４９０ｂを増設する場合には、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重強度変調信号４９０ｂを増設する。
【００６６】
なお、波長増設は、上記の実施例に限られるものではない。例えば、第２の帯域４８０ｂのうち、短波長側から長波長側に向けて、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを順次増設し、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重強度変調信号４９０ｂを順次増設しても構わない。
【００６７】
上述してきたように、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムは、第２の帯域のうち、短波長側で非偏波多重の位相変調信号を伝送させ、長波長側で非偏波多重強度変調信号を伝送させる。このため、偏波依存性利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。また、非偏波多重の位相変調信号が割り当てられる波長帯域と、非偏波多重強度変調信号が割り当てられる波長帯域との間の波長帯域が広くなるので、ＸＭＰによる信号劣化の問題を解消することができる。
【００６８】
ところで、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００６９】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、受信用光増幅器１５０および送信用光増幅器１６０の代わりに、単一の光増幅器を用いてもよい。
【００７０】
さて、これまで、実施例１〜５について説明してきたが、以下において、ＷＤＭ伝送システムで使用されるＣバンド及びＬバンドでは、長波長側よりも短波長側の方が吸収断面積および放射断面積が大きく、ＥＤＦの長手方向の光パワーが大きいことを示す。また、Ｃバンド及びＬバンドでは、短波長側の方が長波長側よりも信号光の偏波に対して偏波依存利得が大きいことを示す。
【００７１】
まず、参考文献（Carl R Davidson, “Spectral Dependence of Hole-Burning” OFC,2006）に示すように、飽和信号光によって発生する利得偏光依存性のスペクトルホールは、誘導放電の速度と関係する。
【００７２】
図１６は、Ｅｒ３+のエネルギー準位を示す図である。１５５０ｎｍ帯の光増幅には、４Ｉ１３／２と４Ｉ１５／２との間の誘導放出遷移を利用する。Ｅｒ３+が添加される材料が光ファイバの材料である石英ガラスの場合には、各エネルギー準位はシュタルク分裂１ａを起こす。分裂したエネルギー準位は、シュタルク準位と呼ばれる。それぞれのシュタルク準位は、４０〜１００ｃｍ−１の線幅を持つため、１５５０ｎｍ帯の吸収スペクトルおよび放射スペクトルは連続して観測される。
【００７３】
シュタルク準位Ｅｒ３+の密度は、ボルツマン分布に従う。信号光の光パワーが大きく、誘導放出の速度がボルツマン分布への緩和速度と比較して無視できない程度となる場合には、シュタルク準位Ｅｒ３+の密度が減少した状態となる。このシュタルク準位Ｅｒ３+の密度が減少した準位に相当するスペクトルにホールが形成され、信号光の偏波に対して偏波依存利得を持つようになる。
【００７４】
誘導放出の速度は、ＥＤＦの吸収放射面積およびＥＤＦの長手方向の光パワー分布に依存する。２準位系のレート方程式は、σａ（ｋ）、σｅ（ｋ）をそれぞれ吸収断面積、放射断面積［ｍ２］、Ｉ（ｋ）を光パワー［Ｗ／ｍ２］、
【数１】
を光子エネルギーとすると、
【数２】
で表わされる。式（１）において、ｋは波長を示し、Ｎｔはエルビウム原子の総数を示し、Ｎ２は上準位にあるエルビウム数を示し、τ２は自然放出の時間を示す。
【００７５】
また、式（１）において、ｆ（ｋ）は、誘導放出の速度の波長を特徴づけるパラメータであり、式（２）により表わされる。
【数３】
式（２）に示すように、誘導放出の速度の波長特性は、吸収、放射断面積σａ（ｋ）、σｅ（ｋ）の和と光パワーＩ（ｋ）との積に比例することが分かる。
【００７６】
図１７は、ＥＤＦの吸収断面積及び放射断面積と波長との関係を示す図である。図１７の縦軸は吸収断面積および放射断面積の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。図１７において、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの帯域をＣバンド３ａとし、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域をＬバンド３ｂとする。図１７に示すように、吸収断面積２ａは、波長が１４５０ｎｍとなるあたりから徐々に増加し、波長が１５３０ｎｍとなる辺りでピークとなる。そして、波長が１５３０ｎｍから増加するにしたがって、吸収断面積２ａは減少する。このため、Ｃバンド３ａ内およびＬバンド３ｂ内では、長波長側よりも短波長側のほうが、吸収断面積２ａが大きくなる。
【００７７】
同様に、放射断面積は、波長が１４５０ｎｍとなるあたりから徐々に増加し、波長が１５３０ｎｍとなる辺りでピークとなる。そして、波長が１５３０ｎｍから増加するにしたがって、放射断面積２ｂは減少する。このため、Ｃバンド３ａ内およびＬバンド３ｂ内では、長波長側よりも短波長側のほうが、放射断面積２ｂが大きくなる。
【００７８】
続いて、ＥＤＦ内の光パワーの波長特性について説明する。ＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性Ｇ（λ）［ｄＢ／ｍ］は、式（３）で表わすことができる。
【数４】
式（３）において、ｔは反転分布を示し、ｇ（λ）は利得係数を示し、α（λ）は吸収係数を示す。
【００７９】
図１８は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。図１８の縦軸は利得係数の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。波形４ａは反転分布ｔが１．０の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｂは反転分布ｔが０．９の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｃは反転分布ｔが０．８の場合の利得と波長との関係を示す。波形４ｄは反転分布ｔが０．７の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｅは反転分布ｔが０．６の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｆは、反転分布ｔが０．５の場合の利得と波長との関係を示す。波形４ｇは反転分布ｔが０．４の場合の利得と波長との関係を示す。図１８に示すように、反転分布ｔが０．４の場合には、長波長側の利得が短波長側の利得と比較して大きい。これに対して、反転分布ｔが０．７以上の場合には、短波長側の利得が長波長側の利得と比較して大きくなる。
【００８０】
図１９は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。ＥＤＦ５ａの長さを１２ｍとする。図１９のシミュレーションモデルでは、ＥＤＦ５ａに波長が１５２５〜１５６５ｎｍとなる信号光を２１波入力し、９８０ｎｍ、２００ｍＷで励起した。また、入力する信号光の光量を−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００８１】
図２０は、図１９に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。図２０の縦軸は反転分布の大きさを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２０に示すように、全長１２ｍのうち０ｍ〜６ｍのところまでは、反転分布が０．６５以上となる。このように、反転分布が０．６５以上となる場合には、図１８に示したように短波長側の利得の方が長波長側の利得と比較して高くなる。
【００８２】
図２１は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。図２１の縦軸は信号光のパワーを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２１の６ａに含まれる各波形は、波長が１５３９〜１５６５ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。図２１の７ａに含まれる各波形は、波長が１５２５〜１５３７ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。なお、波形８ａは、波長が１５２７ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものであり、波形８ｂは、波長が１５２９ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形８ｃは、波長が１５３１ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものであり、波形８ｄは、波長が１５３３ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形８ｅは、波長が１５３５ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。
【００８３】
図２１において波形６ａと波形７ａとを比較すると、ＥＤＦの長手方向の６ｍのところまでは、１５２５〜１５３７ｎｍの短波長側の信号光のパワーのほうが、１５３９〜１５６５ｎｍの長波長側の信号光のパワーよりも大きいことが分かる。また、ＥＤＦの長手方向の１２ｍのところでも、１５２５〜１５３７ｎｍの短波長側の信号光のパワーのほうが、１５３９〜１５６５ｎｍの長波長側の信号光のパワーよりも大きいことが分かる。
【００８４】
図２２は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。図２２の縦軸は出力される信号光のパワーを示し、横軸は波長の長さを示す。図２２に示す例では、波長が１５３０〜１５３５ｎｍの間に信号光のパワーのピークをとる。
【００８５】
図２３は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。図２３の縦軸は利得係数の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。波形９ａは反転分布ｔが０．５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｂは反転分布ｔが０．４５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｃは反転分布ｔが０．４の場合の利得と波長との関係を示す。波形９ｄは反転分布ｔが０．３５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｅは反転分布ｔが０．３の場合の利得と波長との関係を示す。図２３に示すように、反転分布ｔが０．３の場合には、長波長側の利得が短波長側の利得と比較して大きい。反転分布ｔが０．４の場合には、長波長側の利得と短波長側の利得がほぼ等しくなる。また、反転分布ｔが０．４５以上の場合には、短波長側の利得が長波長側の利得と比較して大きくなる。
【００８６】
図２４は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。ＥＤＦ１０ａの長さを１２０ｍとする。図２４のシミュレーションモデルでは、ＥＤＦ１０ａに波長が１５７０〜１６１０ｎｍとなる信号光を２１波入力し、１４６０ｎｍ、３００ｍＷで励起した。また、入力する信号光の光量を−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００８７】
図２５は、図２４に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。図２５の縦軸は反転分布の大きさを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２５に示すように、全長１２０ｍのうち０ｍ〜３０ｍのところまでは、反転分布が０．４以上となる。このように、反転分布が０．４以上となる場合には、図２５に示したように短波長側の利得の方が長波長側の利得と比較して高くなる。
【００８８】
図２６は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。図２６の縦軸は信号光のパワーを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２６の１１ａに含まれる各波形は、波長が１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。なお各波形１１ａのうち、波形１２ａは、波長が１５７６ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形１２ｂは、波長が１５８２ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。図２６に示すように、ほぼ全域にわたって短波長側の光パワーが長波長側の光パワーよりも大きいことが分かる。
【００８９】
図２７は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。図２７の縦軸は出力される信号光のパワーを示し、横軸は波長の長さを示す。図２７に示す例では、波長が１５９０〜１５９５ｎｍの間に信号光のパワーのピーク値をとる。
【００９０】
続いて、図１７に示した吸収断面積及び放射断面積と、図２１に示した信号光のパワー分布とを上記の式（２）に代入した結果を図２８に示す。図２８は、Ｃバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。図２８の縦軸は誘導放出の速度を特徴づけるパラメータＦであり、横軸は波長の大きさを示す。図２８に示すように短波長側の方が長波長側と比較して、パラメータＦの大きさが大きくなる。
【００９１】
図１７に示した吸収断面積及び放射断面積と、図２６に示した信号光のパワー分布とを上記の式（２）に代入した結果を図２９に示す。図２９は、Ｌバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。図２９の縦軸は誘導放出の速度を特徴づけるパラメータＦであり、横軸は波長の長さを示す。図２９に示すように短波長側の方が長波長側と比較して、パラメータＦの大きさが大きくなる。
【００９２】
ここで、基準とした信号光の偏波に対して偏波依存利得を持つＰＨＢは、誘導放出の速度が大きければ大きくなる。このため、Ｃバンド及びＬバンドともに、短波長側の方が長波長側よりも信号光の偏波に対して偏波依存利得が大きいことが分かる。
【符号の説明】
【００９３】
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 伝送装置
３１ａ，３１ｂ 送信器
３２ 光増幅器
３３ 合波器
３５ 伝送路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置及び伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、各種の変調方式により変調した信号光を多重化することで、大容量の情報を伝送することができる。このＷＤＭシステムにおける信号光の変調方式には、光強度（ＯＯＫ：On Off Keying）変調方式、光位相変調方式等が存在する。このうち、光強度変調方式は、光のオン、オフで情報を送受信する方式であり、ビットレートが１０Ｇｂｐｓ（bit per second）程度の送受信器に使用される。これに対して、光位相変調方式は、光の位相を変化させることで情報を送受信する方式であり、ビットレートが４０Ｇｂｐｓ程度の送受信器に使用される。この光位相変調方式は、光強度変調方式と比較して、雑音耐力や分散耐力に優れている。
【０００３】
光位相変調方式には、差動位相偏移（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）変調方式や差動４値位相偏移（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式が含まれる。なお、ＤＰＳＫ変調方式には複数の種類があり、例えば、ＮＲＺ−ＤＰＳＫ（Non Return to Zero-DPSK）等の変調方式が存在する。更に近年では、偏波多重（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）変調方式と呼ばれる変調方式が開発された。このＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式では、偏波を多重化させることで、１００Ｇｂｐｓ程度で情報を送受信することができる。
【０００４】
ここで、ＷＤＭ伝送システムでは、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）と呼ばれる増幅器を利用して、信号光を中継する。このＥＤＦＡは、希土類イオンをドープしたファイバを光増幅媒体として用いる増幅器である。また、ＥＤＦＡは、波長が１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍとなる帯域の信号光を一括して増幅する。特に、ＥＤＦＡが増幅する波長の帯域のうち、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの帯域をＣバンド（C Band）と呼び、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域をＬバンド（L Band）と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１０７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＥＤＦＡには、ＰＨＢ（Polarization hole burning）と呼ばれる現象が発生し、伝送品質の劣化が起こる。このＰＨＢは、ＥＤＦに入力された信号光の偏波の影響で、ＥＤＦＡが偏波依存利得（ＰＤＧ：Polarization Dependent Gain）を持つ現象である。ＰＨＢの影響により、信号光の偏波の状態によっては、ＥＤＦＡ内で発生する雑音成分であるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）の利得が大きくなってしまう。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ＥＤＦＡの増幅帯域を有効活用しつつ、伝送品質の劣化を防止することができる伝送装置及び伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示する伝送装置は、非偏波多重の信号光と、前記信号光とは異なる波長である偏波多重の信号光を伝送する光伝送装置であって、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで波長多重信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の増幅帯域の短波長側に偏波多重された信号光の波長を出力する第1の送信器と、前記光増幅器の増幅帯域の長波長側に非偏波多重された信号光の波長を出力する第２の光送信器と、入力された前記非偏波多重の信号光および前記偏波多重の信号光が合波された波長多重信号光を前記光増幅器に入力する合波器と、を有することを要件とする。信号光の偏波状態により信号利得とＡＳＥ利得が異なる偏波ホールバーニング帯域を有するとともに、該偏波ホールバーニング帯域内において信号光の波長数に応じて信号利得とＡＳＥ利得が変化する、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いる光増幅器と、偏波多重による変調方式により変調された偏波多重の信号光と、非偏波多重の信号光を出力することが可能であり、前記偏波ホールバーニング帯域に少なくとも１つの前記偏波多重の信号光を割り当てる複数の光送信器と、前記複数の光送信器からの信号光を合波し、光学的に結合した前記光増幅器に出力する合波波器と、を有すること要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する伝送装置の一つの態様によれば、ＥＤＦＡの増幅帯域を有効活用しつつ、伝送品質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施例１にかかる光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施例２にかかるノードの構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図５】図５は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。
【図６】図６は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図７】図７は、本実施例３にかかるノードの構成を示す図である。
【図８】図８は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図９】図９は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。
【図１０】図１０は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施例４にかかるノードの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施例５にかかるノードの構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。
【図１６】図１６は、Ｅｒ３+のエネルギー準位を示す図である。
【図１７】図１７は、ＥＤＦの吸収断面積及び放射断面積と波長との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。
【図１９】図１９は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。
【図２０】図２０は、図１９に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】図２１は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。
【図２２】図２２は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。
【図２３】図２３は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。
【図２４】図２４は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。
【図２５】図２５は、図２４に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。
【図２６】図２６は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。
【図２７】図２７は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。
【図２８】図２８は、Ｃバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。
【図２９】図２９は、Ｌバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する伝送装置及び伝送システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本実施例１にかかる光伝送システムの構成を示す図である。図１に示すように、この光伝送システムは、伝送路３５を介して複数の伝送装置３０を有する。ここでは一例として、伝送装置３０ｂの構成について説明する。伝送装置３０ａ，３０ｃの構成は伝送装置３０ｂと同様である。
【００１３】
図１に示すように、伝送装置３０ｂは、送信器３１ａ，３１ｂ、光増幅器３２、合波器３３を有する。このうち、送信器３１ａ，３１ｂは、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とのうち、いずれかの信号光を出力する。ここで、偏波多重の信号光は、偏波多重による変調方式により変調された信号光を示す。非偏波多重の信号光は、強度変調方式により変調された信号光または偏波多重による変調方式以外の位相変調方式により変調された信号光を示す。
【００１４】
光増幅器３２は、希土類イオンをドープした増幅媒体(たとえば希土類イオンをドープした光ファイバ)と励起光源を用いることで信号光を増幅する。合波器３３は、光増幅器３２の増幅帯域の短波長側に偏波多重の信号光を割り当て、増幅帯域の長波長側に非偏波多重の信号光を割り当てた状態で、偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とを合成し、合成した信号光を光増幅器３２に出力する。
【００１５】
上述したように、本実施例１にかかる光伝送システムは、光増幅器３２の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重の信号光を割りあて、増幅帯域のうち長波長側に非偏波多重の信号光を割り当てた状態で偏波多重の信号光および非偏波多重の信号光を合成する。増幅帯域のうち、短波長側の帯域は、偏波依存利得を持つため、偏波の状態によっては、信号光の雑音成分に対する利得が、信号光に対する利得よりも大きくなってしまう。ここで、偏波多重の信号光は、互いに直交する２つの偏波が含まれているため、信号光に対する利得と雑音成分に対する利得が均一になり、雑音成分の利得のみが大きくなってしまうことを防止することができる。このため、偏波依存利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。また、ガードバンドを用いないので、増幅帯域を有効活用することもできる。
【実施例２】
【００１６】
次に、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図２は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図２に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード１００ａ〜１００ｆを有する。各ノード１００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード１００ａとノード１００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード１００ｂとノード１００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード１００ｃとノード１００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード１００ｄとノード１００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード１００ｅとノード１００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００１７】
続いて、図２に示したノード１００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード１００ｂの構成について説明する。ノード１００ａ、１００ｃ〜１００ｆの構成は、ノード１００ｂと同様である。図３は、本実施例２にかかるノードの構成を示す図である。図３に示すように、このノード１００ｂは、送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、合波器１３０、分波器１４０を有する。また、ノード１００ｂは、受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）装置１７０を有する。
【００１８】
図３では説明の便宜上、送信器１１０ａ，１１０ｂを示すが、ノード１００ｂはその他に送信器を有していてもよい。また、図３では受信器１２０ａ，１２０ｂを示すが、ノード１００ｂはその他に受信器を有していてもよい。
【００１９】
送信器１１０ａ，１１０ｂは、電気信号を信号光に変換し、変換した信号光を合波器１３０に出力する。送信器１１０ａ，１１０ｂが利用する信号光の変調方式には、ＯＯＫ変調方式、ＤＰＳＫ変調方式、ＤＱＰＳＫ変調方式、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式が含まれる。受信器１２０ａ，１２０ｂは、信号光を電気信号に変換し、変換した電気信号を外部の装置に出力する。
【００２０】
合波器１３０は、送信器１１０ａ，１１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置１７０に出力する。ここで、合波器１３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。偏波多重信号は、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式で変調された信号光に対応する。非偏波多重信号は、例えば、ＯＯＫ変調方式、ＤＰＳＫ変調方式、ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された信号光に対応する。
【００２１】
分波器１４０は、多重化された信号をＲＯＡＤＭ装置１７０から入力され、この多重化された信号光を波長毎に分波する。分波器１４０は、分波した信号光を受信器１２０ａ，１２０ｂに出力する。
【００２２】
受信用光増幅器１５０は、伝送路５０ａ等で減衰した信号光を増幅し、増幅した信号光をＲＯＡＤＭ装置１７０に出力する。この受信用光増幅器１５０は、例えば、ＥＤＦＡである。
【００２３】
送信用増幅器１６０は、合波器１３０及びＲＯＡＤＭ装置１７０等で減衰した信号光を増幅し、増幅した信号光を伝送路５０ｂに出力する。この送信用増幅器１６０は、例えば、ＥＤＦＡである。
【００２４】
ＲＯＡＤＭ装置１７０は、任意の波長の信号光を加える処理、信号光から任意の波長を取り出す処理を実行する。例えば、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、受信用光増幅器１５０から信号光を入力され、この信号光から任意の波長の信号光を取り出し、取り出した信号光を分波器１４０に出力する。また、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、合波器１３０から信号光を入力され、この信号光を受信用光増幅器１５０から入力される信号光に加えた後に、信号光を送信用光増幅器１６０に出力する。
【００２５】
なお、ＲＯＡＤＭ装置１７０は、信号光を加える処理および信号光を取り出す処理を実行しない場合には、受信用光増幅器１５０から入力される信号光をそのまま送信用光増幅器１６０に出力する。
【００２６】
一般に、１スパンあたりの伝送距離は１００ｋｍ程度である。このため、信号光を数百ｋｍ〜数千ｋｍを伝送させるには、複数のノードを中継させる。ＲＯＡＤＭ装置１７０を利用することにより、デマンドに応じて任意の波長の信号光を加えたり取り出したりすることができる。
【００２７】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１，２とする。まず、ノード１００ａとノード１００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器１１０をノード１００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器１２０をノード１００ｆに設置する。そして、ノード１００ａとノード１００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード１００ａの送信器１１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００２８】
続いて、ノード１００ｂとノード１００ｄとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器１１０をノード１００ｂに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器１２０をノード１００ｄに設置する。そして、ノード１００ｂとノード１００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード１００ｂの送信器１１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００２９】
次に、上記条件１，２でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図４は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図４の横軸は波長の長さを示し、図４中の左が短波長側で右が長波長側である。図４に示すように、この波長帯域には、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂが存在する。第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第１の帯域１８０ａは、第２の帯域１８０ｂよりも短波長側に存在する。本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第１の帯域１８０ａに偏波多重信号１９０ａが配置され、第２の帯域１８０ｂに非偏波多重信号１９０ｂが配置される。
【００３０】
上述してきたように、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、偏波ホールバーニング（ＰＨＢ）が発生する短波長側に偏波多重の信号光を伝送させ、長波長側に非偏波多重の信号光を伝送させる。このため、偏波に依存した利得差（たとえば、偏波多重の信号光とＡＳＥ光との利得差）の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。つまり、偏波多重の信号光は偏波ホールバーニング帯域において信号光の利得とＡＳＥ光の利得がほぼ一致するので、ＯＳＮＲの劣化を抑制することができる。
【００３１】
なお、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムは、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとの間にガードバンドを設定してもよい。図５は、本実施例２にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。図５の横軸は波長の長さを示す。図５に示すように、第１の帯域１８０ａと第２の帯域１８０ｂとの間にガードバンド１８０ｃが設定されている。
【００３２】
例えば、第１の帯域１８０ａに位相変調方式の信号光が割り当てられ、第２の帯域１８０ｂに強度変調方式の信号光が割り当てられた場合でも、ガードバンド１８０ｃを設定することで、ＸＰＭ（相互位相変調）を低減させることができる。なお、ＷＤＭ伝送システムは、第１の帯域１８０ａに割り当てられた信号光と第２の帯域１８０ｂに割り当てられた信号光との変調方式が同じでも、伝送速度が異なる場合には、ガードバンド１８０ｃを設ける。特に、低速の強度変調信号光とより高速の位相変調信号光の波長多重により生じる相互位相変調が高速の位相変調信号光に著しい通信品質の劣化を与える。
【実施例３】
【００３３】
次に、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図６は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図６に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード２００ａ〜２００ｆを有する。各ノード２００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード２００ａとノード２００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード２００ｂとノード２００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード２００ｃとノード２００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード２００ｄとノード２００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード２００ｅとノード２００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００３４】
続いて、図６に示したノード２００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード２００ｂの構成について説明する。ノード２００ａ、２００ｃ〜２００ｆの構成は、ノード２００ｂと同様である。図７は、本実施例３にかかるノードの構成を示す図である。図７に示すように、このノード２００ｂは、送信器２１０ａ，２１０ｂ、受信器２２０ａ，２２０ｂ、合波器２３０、分波器２４０を有する。また、ノード２００ｂは、受信用光増幅器２５０、送信用光増幅器２６０、ＲＯＡＤＭ装置２７０を有する。
【００３５】
図７において、送信器２１０ａ，２１０ｂ、受信器２２０ａ，２２０ｂ、分波器２４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器２５０、送信用光増幅器２６０、ＲＯＡＤＭ装置２７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００３６】
合波器２３０は、送信器２１０ａ，２１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置２７０に出力する。ここで、合波器２３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。
【００３７】
ここで、合波器２３０は、複数の偏波多重信号を割り当てる場合には、短波長側から長波長側に向けて、各偏波多重信号を割り当てる。また、合波器２３０は、複数の非偏波多重信号を割り当てる場合には、長波長側から短波長側に向けて、各非偏波多重信号を割り当てる。
【００３８】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１〜４とする。まず、ノード２００ａとノード２００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｆに設置する。そして、ノード２００ａとノード２００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード２００ａの送信器２１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００３９】
続いて、ノード２００ｂとノード２００ｄとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｂに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｄに設置する。そして、ノード２００ｂとノード２００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ただし、波長λ２は、上記λ１よりも短波長側に設定する。ここで、ノード２００ｂの送信器２１０が出力する信号光を非偏波多重信号とする。
【００４０】
続いて、ノード２００ｃとノード２００ｅとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件３とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｃに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｅに設置する。そして、ノード２００ｃとノード２００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ３を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード２００ｃの送信器２１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００４１】
続いて、ノード２００ｄとノード２００ｆとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件４とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器２１０をノード２００ｃに設置し、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器２２０をノード２００ｆに設置する。そして、ノード２００ｄとノード２００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ４を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ４は上記波長λ３よりも長波長側に設定する。ここで、ノード２００ｄの送信器２１０が出力する信号光を偏波多重信号とする。
【００４２】
次に、上記条件１〜４でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図８は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図８の横軸は波長の長さを示す。図８に示すように、このＷＤＭ伝送システムでは、偏波多重信号２９０ａを増設する場合には、短波長側２８０ａから長波長側２８０ｂに向けて増設する。これに対して、非偏波多重信号２９０ｂを増設する場合には、長波長側２８０ｂから短波長側２８０ａに向けて増設する。
【００４３】
上述してきたように、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に偏波多重信号を伝送させ、長波長側に非偏波多重信号を伝送させる。また、ＷＤＭ伝送システムは、偏波多重信号を増設する場合には、この偏波多重信号の波長を、短波長側から長波長側に向けて増設する。また、ＷＤＭ伝送システムは、非偏波多重信号を増設する場合には、この非偏波多重信号を長波長側から短波長側に向けて増設する。このため、偏波依存利得の大きい短波長側でもスペクトルホール内の偏波状態が不均一となり、偏波依存利得を減少することができる。また、デマンドに応じて、各種の変調方式で変調された信号光を容易に増設することができるので、光増幅器の増幅帯域を有効活用できる。
【００４４】
なお、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムは、偏波多重信号を割り当てる短波長側の帯域と、非偏波多重信号を割り当てる長波長側の帯域との間にガードバンドを設定してもよい。図９は、本実施例３にかかるＷＤＭ伝送システムが設定するガードバンドを示す図である。図９の横軸は波長の長さを示す。図９に示すように、偏波多重信号２９０ａが割り当てられる帯域と、非偏波多重信号２９０ｂが割り当てられる帯域との間にガードバンド２８０ｃが設定されている。図９に示すように、短波長側２８０ａから長波長側２８０ｂに向けて、偏波多重信号を増設し、長波長側２８０ｂから短波長側２８０ａに向けて非偏波多重信号を増設することで、ガードバンドを含めて、光増幅器の増幅帯域を有効活用することができる。
【実施例４】
【００４５】
次に、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図１０は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図１０に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード３００ａ〜３００ｆを有する。各ノード３００は、光ファイバ等の伝送路５０により相互に接続する。具体的には、ノード３００ａとノード３００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード３００ｂとノード３００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード３００ｃとノード３００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード３００ｄとノード３００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード３００ｅとノード３００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００４６】
続いて、図１０に示したノード３００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード３００ｂの構成について説明する。ノード３００ａ、３００ｃ〜３００ｆの構成は、ノード３００ｂと同様である。図１１は、本実施例４にかかるノードの構成を示す図である。図１０に示すように、このノード３００ｂは、送信器３１０ａ，３１０ｂ、受信器３２０ａ，３２０ｂ、合波器３３０、分波器３４０を有する。また、ノード３００ｂは、受信用光増幅器３５０、送信用光増幅器３６０、ＲＯＡＤＭ装置３７０を有する。
【００４７】
図１１において、送信器３１０ａ，３１０ｂ、受信器３２０ａ，３２０ｂ、分波器３４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器３５０、送信用光増幅器３６０、ＲＯＡＤＭ装置３７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００４８】
合波器３３０は、送信器３１０ａ，３１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置３７０に出力する。ここで、合波器３３０が各信号光を合波する場合には、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に波長多重信号を割り当て、長波長側に非偏波多重信号を割り当てる。
【００４９】
更に、合波器３３０は、非偏波多重信号に位相変調方式で変調した信号光と強度変調方式で変調した信号光とが含まれている場合には、各信号の割り当てる帯域を制限する。ここで、非偏波多重信号のうち、位相変調方式で変調した信号光を非偏波多重の位相変調信号と表記する。また、非偏波多重信号のうち、強度変調方式で変調した信号光を非偏波多重強度変調信号と表記する。
【００５０】
具体的に、合波器３３０は、非偏波多重の位相変調信号を、非偏波多重強度変調信号よりも短波長側に設定する。ただし、非偏波多重の位相変調信号は、偏波多重信号よりも長波長側に設定されるものとする。
【００５１】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１〜３とする。まず、ノード３００ａとノード３００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｆに設置する。そして、ノード３００ａとノード３００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード３００ａの送信器３１０が出力する信号光を非偏波多重の強度変調信号とする。
【００５２】
続いて、ノード３００ｂとノード３００ｄとの間を１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、１００Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ｂに設置し、１００Ｇｂｐｓで信号光のデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｄに設置する。そして、ノード３００ｂとノード３００ｄとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ここで、ノード３００ｂの送信器３１０が出力する信号光を変調多重信号とする。
【００５３】
続いて、ノード３００ｃとノード３００ｅとの間を４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件３とする。この場合には、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器３１０をノード３００ｃに設置し、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器３２０をノード３００ｅに設置する。そして、ノード３００ｃとノード３００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ３を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ３は、上記波長λ２よりも長波長側に設置される。ここで、ノード３００ｃの送信器３１０が出力する信号光を非偏波多重の位相変調信号とする。
【００５４】
次に、上記条件１〜３でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図１２は、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図１２の横軸は波長の長さを示す。図１２に示すように、このＷＤＭ伝送システムで利用する波長帯域には、第１の帯域３８０ａと第２の帯域３８０ｂが存在する。第１の帯域３８０ａと第２の帯域３８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第１の帯域３８０ａは、第２の帯域３８０ｂよりも短波長側に存在する。
【００５５】
図１２に示すように、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第１の帯域３８０ａに偏波多重変調信号３９０ａが配置され、第２の帯域３８０ｂに非偏波多重の位相変調信号３９０ｂおよび非偏波多重の強度変調信号３９０ｃが配置される。なお、非偏波多重の位相変調信号３９０ｂは、非偏波多重の強度変調信号３９０ｃと比較して、短波長側に配置される。
【００５６】
上述してきたように、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムは、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側で偏波多重信号を伝送させ、長波長側で非偏波多重の位相変調信号および非偏波多重の強度変調信号を伝送させる。このため、偏波依存利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。
【００５７】
また、本実施例４にかかるＷＤＭ伝送システムは、長波長側に非偏波多重の強度変調信号を配置している。このため、ＸＰＭの影響を最小限に抑えることができる。仮に、偏波多重位相変調信号と、非偏波多重の位相変調信号との間に非偏波多重強度変調信号を割り当てると、偏波多重位相変調信号及び非偏波多重の位相変調信号がＸＰＭの影響を受けてしまう。
【実施例５】
【００５８】
次に、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成について説明する。図１３は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図１３に示すように、このＷＤＭ伝送システムは、複数のノード４００ａ〜４００ｆを有する。各ノード４００は、光ファイバ等の伝送路５０を介して相互に接続する。具体的には、ノード４００ａとノード４００ｂとは伝送路５０ａで接続され、ノード４００ｂとノード４００ｃとは伝送路５０ｂで接続される。また、ノード４００ｃとノード４００ｄとは伝送路５０ｃで接続され、ノード４００ｄとノード４００ｅとは伝送路５０ｄで接続され、ノード４００ｅとノード４００ｆとは伝送路５０ｅで接続される。
【００５９】
続いて、図１３に示したノード４００の構成について説明する。ここでは一例として、ノード４００ｂの構成について説明する。ノード４００ａ、４００ｃ〜４００ｆの構成は、ノード４００ｂと同様である。図１４は、本実施例５にかかるノードの構成を示す図である。図１４に示すように、このノード４００ｂは、送信器４１０ａ，４１０ｂ、受信器４２０ａ，４２０ｂ、合波器４３０、分波器４４０を有する。また、ノード４００ｂは、受信用光増幅器４５０、送信用光増幅器４６０、ＲＯＡＤＭ装置４７０を有する。
【００６０】
図１４において、送信器４１０ａ，４１０ｂ、受信器４２０ａ，４２０ｂ、分波器４４０に関する説明は、上記実施例２で説明した送信器１１０ａ，１１０ｂ、受信器１２０ａ，１２０ｂ、分波器１４０に関する説明と同様である。また、受信用光増幅器４５０、送信用光増幅器４６０、ＲＯＡＤＭ装置４７０に関する説明は、上記実施例２で説明した受信用光増幅器１５０、送信用光増幅器１６０、ＲＯＡＤＭ装置１７０に関する説明と同様である。
【００６１】
合波器４３０は、送信器４１０ａ，４１０ｂから入力された信号光を合波し、合波した信号光をＲＯＡＤＭ装置４７０に出力する。ここで、合波器４３０が各信号光を合波する場合には、１５３７ｎｍ以上の光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に非偏波多重の位相変調信号を割り当て、長波長側に非偏波多重強度変調信号を割り当てる。
【００６２】
次に、波長増設について説明する。ここでは一例として、ＷＤＭ伝送システムを導入する時点の条件を下記の条件１、２とする。まず、ノード４００ａとノード４００ｆとの間を１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件１とする。この場合には、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器４１０をノード４００ａに設置し、１０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器４２０をノード４００ｆに設置する。そして、ノード４００ａとノード４００ｆとの間で送受信する信号光の波長λ１を、光増幅器の増幅帯域のうち、長波長側に設定する。ここで、ノード４００ａの送信器４１０が出力する信号光を非偏波多重強度変調信号とする。
【００６３】
続いて、ノード４００ｃとノード４００ｅとの間を４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行うことを条件２とする。この場合には、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う送信器４１０をノード４００ｃに設置し、４０Ｇｂｐｓの信号光でデータ通信を行う受信器４２０をノード４００ｅに設置する。そして、ノード４００ｃとノード４００ｅとの間で送受信する信号光の波長λ２を、光増幅器の増幅帯域のうち、短波長側に設置する。ただし、波長λ３は、波長１５３７ｎｍよりも長波長側に設置される。ここで、ノード４００ｃの送信器４１０が出力する信号光を非偏波多重の位相変調信号とする。
【００６４】
次に、上記条件１、２でＷＤＭ伝送システムが信号光を伝送する場合の波長帯域について説明する。図１５は、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムが伝送する信号光の波長帯域を示す図である。図１５の横軸は波長の長さを示す。図１５に示すように、このＷＤＭ伝送システムで利用する波長帯域には、第２の帯域４８０ｂが存在する。なお、本実施例５では、第１の帯域４８０ａを利用しないものとする。第１の帯域４８０ａと第２の帯域４８０ｂとを合わせた波長帯域が、光増幅器の増幅帯域に対応する。また、第２の帯域４８０ｂは、波長１５３７ｎｍよりも長波長側に存在する。
【００６５】
図１５に示すように、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムでは、第２の帯域４８０ｂの短波長側に非偏波多重の位相変調信号４９０ａを配置し、第２の帯域４８０ｂの長波長側に非偏波多重強度変調信号４９０ｂを配置する。また、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを増設する場合には、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを増設する。非偏波多重強度変調信号４９０ｂを増設する場合には、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重強度変調信号４９０ｂを増設する。
【００６６】
なお、波長増設は、上記の実施例に限られるものではない。例えば、第２の帯域４８０ｂのうち、短波長側から長波長側に向けて、非偏波多重の位相変調信号４９０ａを順次増設し、長波長側から短波長側に向けて、非偏波多重強度変調信号４９０ｂを順次増設しても構わない。
【００６７】
上述してきたように、本実施例５にかかるＷＤＭ伝送システムは、第２の帯域のうち、短波長側で非偏波多重の位相変調信号を伝送させ、長波長側で非偏波多重強度変調信号を伝送させる。このため、偏波依存性利得の影響を低減することができ、伝送品質の劣化を防止することができる。また、非偏波多重の位相変調信号が割り当てられる波長帯域と、非偏波多重強度変調信号が割り当てられる波長帯域との間の波長帯域が広くなるので、ＸＭＰによる信号劣化の問題を解消することができる。
【００６８】
ところで、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００６９】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、受信用光増幅器１５０および送信用光増幅器１６０の代わりに、単一の光増幅器を用いてもよい。
【００７０】
さて、これまで、実施例１〜５について説明してきたが、以下において、ＷＤＭ伝送システムで使用されるＣバンド及びＬバンドでは、長波長側よりも短波長側の方が吸収断面積および放射断面積が大きく、ＥＤＦの長手方向の光パワーが大きいことを示す。また、Ｃバンド及びＬバンドでは、短波長側の方が長波長側よりも信号光の偏波に対して偏波依存利得が大きいことを示す。
【００７１】
まず、参考文献（Carl R Davidson, “Spectral Dependence of Hole-Burning” OFC,2006）に示すように、飽和信号光によって発生する利得偏光依存性のスペクトルホールは、誘導放電の速度と関係する。
【００７２】
図１６は、Ｅｒ３+のエネルギー準位を示す図である。１５５０ｎｍ帯の光増幅には、４Ｉ１３／２と４Ｉ１５／２との間の誘導放出遷移を利用する。Ｅｒ３+が添加される材料が光ファイバの材料である石英ガラスの場合には、各エネルギー準位はシュタルク分裂１ａを起こす。分裂したエネルギー準位は、シュタルク準位と呼ばれる。それぞれのシュタルク準位は、４０〜１００ｃｍ−１の線幅を持つため、１５５０ｎｍ帯の吸収スペクトルおよび放射スペクトルは連続して観測される。
【００７３】
シュタルク準位Ｅｒ３+の密度は、ボルツマン分布に従う。信号光の光パワーが大きく、誘導放出の速度がボルツマン分布への緩和速度と比較して無視できない程度となる場合には、シュタルク準位Ｅｒ３+の密度が減少した状態となる。このシュタルク準位Ｅｒ３+の密度が減少した準位に相当するスペクトルにホールが形成され、信号光の偏波に対して偏波依存利得を持つようになる。
【００７４】
誘導放出の速度は、ＥＤＦの吸収放射面積およびＥＤＦの長手方向の光パワー分布に依存する。２準位系のレート方程式は、σａ（ｋ）、σｅ（ｋ）をそれぞれ吸収断面積、放射断面積［ｍ２］、Ｉ（ｋ）を光パワー［Ｗ／ｍ２］、
【数１】
を光子エネルギーとすると、
【数２】
で表わされる。式（１）において、ｋは波長を示し、Ｎｔはエルビウム原子の総数を示し、Ｎ２は上準位にあるエルビウム数を示し、τ２は自然放出の時間を示す。
【００７５】
また、式（１）において、ｆ（ｋ）は、誘導放出の速度の波長を特徴づけるパラメータであり、式（２）により表わされる。
【数３】
式（２）に示すように、誘導放出の速度の波長特性は、吸収、放射断面積σａ（ｋ）、σｅ（ｋ）の和と光パワーＩ（ｋ）との積に比例することが分かる。
【００７６】
図１７は、ＥＤＦの吸収断面積及び放射断面積と波長との関係を示す図である。図１７の縦軸は吸収断面積および放射断面積の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。図１７において、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの帯域をＣバンド３ａとし、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域をＬバンド３ｂとする。図１７に示すように、吸収断面積２ａは、波長が１４５０ｎｍとなるあたりから徐々に増加し、波長が１５３０ｎｍとなる辺りでピークとなる。そして、波長が１５３０ｎｍから増加するにしたがって、吸収断面積２ａは減少する。このため、Ｃバンド３ａ内およびＬバンド３ｂ内では、長波長側よりも短波長側のほうが、吸収断面積２ａが大きくなる。
【００７７】
同様に、放射断面積は、波長が１４５０ｎｍとなるあたりから徐々に増加し、波長が１５３０ｎｍとなる辺りでピークとなる。そして、波長が１５３０ｎｍから増加するにしたがって、放射断面積２ｂは減少する。このため、Ｃバンド３ａ内およびＬバンド３ｂ内では、長波長側よりも短波長側のほうが、放射断面積２ｂが大きくなる。
【００７８】
続いて、ＥＤＦ内の光パワーの波長特性について説明する。ＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性Ｇ（λ）［ｄＢ／ｍ］は、式（３）で表わすことができる。
【数４】
式（３）において、ｔは反転分布を示し、ｇ（λ）は利得係数を示し、α（λ）は吸収係数を示す。
【００７９】
図１８は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。図１８の縦軸は利得係数の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。波形４ａは反転分布ｔが１．０の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｂは反転分布ｔが０．９の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｃは反転分布ｔが０．８の場合の利得と波長との関係を示す。波形４ｄは反転分布ｔが０．７の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｅは反転分布ｔが０．６の場合の利得と波長との関係を示し、波形４ｆは、反転分布ｔが０．５の場合の利得と波長との関係を示す。波形４ｇは反転分布ｔが０．４の場合の利得と波長との関係を示す。図１８に示すように、反転分布ｔが０．４の場合には、長波長側の利得が短波長側の利得と比較して大きい。これに対して、反転分布ｔが０．７以上の場合には、短波長側の利得が長波長側の利得と比較して大きくなる。
【００８０】
図１９は、Ｃバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。ＥＤＦ５ａの長さを１２ｍとする。図１９のシミュレーションモデルでは、ＥＤＦ５ａに波長が１５２５〜１５６５ｎｍとなる信号光を２１波入力し、９８０ｎｍ、２００ｍＷで励起した。また、入力する信号光の光量を−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００８１】
図２０は、図１９に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。図２０の縦軸は反転分布の大きさを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２０に示すように、全長１２ｍのうち０ｍ〜６ｍのところまでは、反転分布が０．６５以上となる。このように、反転分布が０．６５以上となる場合には、図１８に示したように短波長側の利得の方が長波長側の利得と比較して高くなる。
【００８２】
図２１は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。図２１の縦軸は信号光のパワーを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２１の６ａに含まれる各波形は、波長が１５３９〜１５６５ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。図２１の７ａに含まれる各波形は、波長が１５２５〜１５３７ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。なお、波形８ａは、波長が１５２７ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものであり、波形８ｂは、波長が１５２９ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形８ｃは、波長が１５３１ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものであり、波形８ｄは、波長が１５３３ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形８ｅは、波長が１５３５ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。
【００８３】
図２１において波形６ａと波形７ａとを比較すると、ＥＤＦの長手方向の６ｍのところまでは、１５２５〜１５３７ｎｍの短波長側の信号光のパワーのほうが、１５３９〜１５６５ｎｍの長波長側の信号光のパワーよりも大きいことが分かる。また、ＥＤＦの長手方向の１２ｍのところでも、１５２５〜１５３７ｎｍの短波長側の信号光のパワーのほうが、１５３９〜１５６５ｎｍの長波長側の信号光のパワーよりも大きいことが分かる。
【００８４】
図２２は、図１９に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。図２２の縦軸は出力される信号光のパワーを示し、横軸は波長の長さを示す。図２２に示す例では、波長が１５３０〜１５３５ｎｍの間に信号光のパワーのピークをとる。
【００８５】
図２３は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの単位長さあたりの利得波長特性を示す図である。図２３の縦軸は利得係数の大きさを示し、横軸は波長の長さを示す。波形９ａは反転分布ｔが０．５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｂは反転分布ｔが０．４５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｃは反転分布ｔが０．４の場合の利得と波長との関係を示す。波形９ｄは反転分布ｔが０．３５の場合の利得と波長との関係を示し、波形９ｅは反転分布ｔが０．３の場合の利得と波長との関係を示す。図２３に示すように、反転分布ｔが０．３の場合には、長波長側の利得が短波長側の利得と比較して大きい。反転分布ｔが０．４の場合には、長波長側の利得と短波長側の利得がほぼ等しくなる。また、反転分布ｔが０．４５以上の場合には、短波長側の利得が長波長側の利得と比較して大きくなる。
【００８６】
図２４は、Ｌバンドに対応するＥＤＦの長手方向の光パワーの波長特性のシミュレーションモデルを示す図である。ＥＤＦ１０ａの長さを１２０ｍとする。図２４のシミュレーションモデルでは、ＥＤＦ１０ａに波長が１５７０〜１６１０ｎｍとなる信号光を２１波入力し、１４６０ｎｍ、３００ｍＷで励起した。また、入力する信号光の光量を−１５ｄＢｍ／ｃｈとする。
【００８７】
図２５は、図２４に示したシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す図である。図２５の縦軸は反転分布の大きさを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２５に示すように、全長１２０ｍのうち０ｍ〜３０ｍのところまでは、反転分布が０．４以上となる。このように、反転分布が０．４以上となる場合には、図２５に示したように短波長側の利得の方が長波長側の利得と比較して高くなる。
【００８８】
図２６は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの長手方向の光パワー分布を波長毎に示した図である。図２６の縦軸は信号光のパワーを示し、横軸はＥＤＦの長手方向の長さを示す。図２６の１１ａに含まれる各波形は、波長が１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。なお各波形１１ａのうち、波形１２ａは、波長が１５７６ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。波形１２ｂは、波長が１５８２ｎｍとなる場合の信号光のパワーとＥＤＦの長手方向の長さとの関係を示すものである。図２６に示すように、ほぼ全域にわたって短波長側の光パワーが長波長側の光パワーよりも大きいことが分かる。
【００８９】
図２７は、図２４に示したシミュレーションモデルにおいてＥＤＦの出力のスペクトルを示す図である。図２７の縦軸は出力される信号光のパワーを示し、横軸は波長の長さを示す。図２７に示す例では、波長が１５９０〜１５９５ｎｍの間に信号光のパワーのピーク値をとる。
【００９０】
続いて、図１７に示した吸収断面積及び放射断面積と、図２１に示した信号光のパワー分布とを上記の式（２）に代入した結果を図２８に示す。図２８は、Ｃバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。図２８の縦軸は誘導放出の速度を特徴づけるパラメータＦであり、横軸は波長の大きさを示す。図２８に示すように短波長側の方が長波長側と比較して、パラメータＦの大きさが大きくなる。
【００９１】
図１７に示した吸収断面積及び放射断面積と、図２６に示した信号光のパワー分布とを上記の式（２）に代入した結果を図２９に示す。図２９は、Ｌバンドの波長と誘導放出のパラメータＦとの関係を示す図である。図２９の縦軸は誘導放出の速度を特徴づけるパラメータＦであり、横軸は波長の長さを示す。図２９に示すように短波長側の方が長波長側と比較して、パラメータＦの大きさが大きくなる。
【００９２】
ここで、基準とした信号光の偏波に対して偏波依存利得を持つＰＨＢは、誘導放出の速度が大きければ大きくなる。このため、Ｃバンド及びＬバンドともに、短波長側の方が長波長側よりも信号光の偏波に対して偏波依存利得が大きいことが分かる。
【符号の説明】
【００９３】
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 伝送装置
３１ａ，３１ｂ 送信器
３２ 光増幅器
３３ 合波器
３５ 伝送路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非偏波多重の信号光と、前記信号光とは異なる波長である偏波多重の信号光を伝送する光伝送装置であって、
希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで波長多重信号光を増幅する光増幅器と、
前記光増幅器の増幅帯域の短波長側に偏波多重された信号光の波長を出力する第1の送信器と、
前記光増幅器の増幅帯域の長波長側に非偏波多重された信号光の波長を出力する第２の光送信器と、
入力された前記非偏波多重の信号光および前記偏波多重の信号光が合波された波長多重信号光を前記光増幅器に入力する合波器と、
を備える伝送装置。
【請求項２】
前記第１の送信器を複数備え、
前記合波器は、前記複数の第１の光送信器から前記偏波多重の信号光を入力し、前記増幅帯域の短波長側において、波長の異なる前記複数の偏波多重の信号光を割り当てた状態で、前記複数の偏波多重の信号光と前記非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
【請求項３】
前記合波器は、前記偏波多重の信号光が割り当てられる波長帯域と前記非偏波多重の信号光が割り当てられる波長帯域との間を所定の波長帯域だけ離した状態で、前記偏波多重の信号光と前記非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１または２に記載の伝送装置。
【請求項４】
前記合波器は、強度変調方式により変調された非偏波多重の信号光を前記増幅帯域の長波長側に割り当て、位相変調方式により変調された偏波多重の信号光を前記増幅帯域の短波長側に割り当てた状態で、前記偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１、２または３に記載の伝送装置。
【請求項５】
信号光の偏波状態により信号利得とＡＳＥ利得が異なる偏波ホールバーニング帯域を有するとともに、該偏波ホールバーニング帯域内において信号光の波長数に応じて信号利得とＡＳＥ利得が変化する、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いる光増幅器と、
偏波多重による変調方式により変調された偏波多重の信号光と、非偏波多重の信号光を出力することが可能であり、前記偏波ホールバーニング帯域に少なくとも１つの前記偏波多重の信号光を割り当てる複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの信号光を合波し、光学的に結合した前記光増幅器に出力する合波波器と、
を有する伝送システム。
【請求項１】
非偏波多重の信号光と、前記信号光とは異なる波長である偏波多重の信号光を伝送する光伝送装置であって、
希土類イオンをドープした増幅媒体を用いることで波長多重信号光を増幅する光増幅器と、
前記光増幅器の増幅帯域の短波長側に偏波多重された信号光の波長を出力する第1の送信器と、
前記光増幅器の増幅帯域の長波長側に非偏波多重された信号光の波長を出力する第２の光送信器と、
入力された前記非偏波多重の信号光および前記偏波多重の信号光が合波された波長多重信号光を前記光増幅器に入力する合波器と、
を備える伝送装置。
【請求項２】
前記第１の送信器を複数備え、
前記合波器は、前記複数の第１の光送信器から前記偏波多重の信号光を入力し、前記増幅帯域の短波長側において、波長の異なる前記複数の偏波多重の信号光を割り当てた状態で、前記複数の偏波多重の信号光と前記非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
【請求項３】
前記合波器は、前記偏波多重の信号光が割り当てられる波長帯域と前記非偏波多重の信号光が割り当てられる波長帯域との間を所定の波長帯域だけ離した状態で、前記偏波多重の信号光と前記非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１または２に記載の伝送装置。
【請求項４】
前記合波器は、強度変調方式により変調された非偏波多重の信号光を前記増幅帯域の長波長側に割り当て、位相変調方式により変調された偏波多重の信号光を前記増幅帯域の短波長側に割り当てた状態で、前記偏波多重の信号光と非偏波多重の信号光とを合波することを特徴とする請求項１、２または３に記載の伝送装置。
【請求項５】
信号光の偏波状態により信号利得とＡＳＥ利得が異なる偏波ホールバーニング帯域を有するとともに、該偏波ホールバーニング帯域内において信号光の波長数に応じて信号利得とＡＳＥ利得が変化する、希土類イオンをドープした増幅媒体を用いる光増幅器と、
偏波多重による変調方式により変調された偏波多重の信号光と、非偏波多重の信号光を出力することが可能であり、前記偏波ホールバーニング帯域に少なくとも１つの前記偏波多重の信号光を割り当てる複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの信号光を合波し、光学的に結合した前記光増幅器に出力する合波波器と、
を有する伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−１０２７９（Ｐ２０１２−１０２７９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６６９１（Ｐ２０１０−１４６６９１）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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