JP3605629B2 - 光源の冗長切替方法及び該方法による波長多重伝送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光源の冗長切替方法及び該方法による波長多重伝送装置に関し、更に詳しくは波長多重伝送システムにおける現用光源の冗長切替方法及び該方法による波長多重伝送装置に関する。
【０００２】
高密度波長多重（Ｄｅｎｓｅ−ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ） 等の大容量、超高速の波長多重伝送システムでは、故障時の影響の大きさから二重／三重の冗長系を準備しておき、万一の故障時には通信を極く短時間で復旧させることが要求される。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、波長多重伝送装置の伝送路側光源には有寿命部品である半導体レーザダイオード（ＬＤ）が使用される。従来の波長多重装置内ではＬＤの駆動電流モニタによる寿命監視だけが行われ、ＬＤ故障の際に即時対処できる様な冗長系は備えていなかった。従来技術としての光源の冗長の取り方には次の三つの方法が知られている。
【０００４】
▲１▼所定の局舎内に予備光源パッケージを用意しておき、ある現用光源が故障した時は同一波長の予備パッケージと交換する。
【０００５】
▲２▼波長多重装置内に各波長の現用と予備のパッケージを用意しておき、現用の故障時は手動で予備に切り替える。
【０００６】
▲３▼波長多重装置内に可変波長の予備光源を一つ用意しておき、現用の故障時には予備光源を必要な波長に変えて使用する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記▲１▼の予備パッケージを所定の局舎に置く方法では、故障時の迅速な復旧が難しい。通常、予備パッケージは経済的な理由から、装置を設置した全局には準備されず、代表して保守エリア内の特定局にのみ用意される。従って、ある局での故障時には遠方の特定局から取り寄せる必要があり、故障の復旧に時間が掛かる問題があった。
【０００８】
また上記▲２▼の波長多重装置内に各波長の現用と予備のパッケージを用意する方法では、光源数が２倍に増え、高価なものとなる。また、波長多重装置にも大きな実装容量が必要となる。
【０００９】
また上記▲３▼の波長多重装置内に可変波長の予備光源を一つ用意する方法では、広い波長範囲での波長制御（設定）が難しい。特に現用光源と同等精度の諸特性（波長精度等）を個別波長の現用光源並に実現するのは極めて難しい。
【００１０】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、光源の簡単な冗長構成により故障時の自動切替／切戻しが高精度かつ低コストで効率良く行える光源の冗長切替方法及び該方法による波長多重伝送装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の光源の冗長切替方法は、異なる波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎからなる複数の現用光源１１_１ 〜１１_ｎ の各分岐光の内の任意故障した現用光源１１_ｉ （λ_ｘｉ）と所定の関係にある何れか一つの分岐光λ_ｘｊと、予備光源５２の光λ_ｐ との四光波混合により、前記故障した現用光源（λ_ｘｉ）と同一波長の代替光λ_ｙｉを生成し、前記故障した現用光源の送信光λ_ｘｉを代替光λ_ｙｉに切り替えるものである。
【００１２】
本発明（１）によれば、健全な現用光源１１_ｊ の分岐光λ_ｘｊと予備光源５２の光λ_ｐ とに基づき故障光源１１_ｉ の代替光λ_ｙｉを生成するので、健全な現用光源１１_ｊ の送信系には全く影響を与えない。また健全な現用光源１１_ｊ の分岐光λ_ｘｊと予備光λ_ｐ との四光波混合により代替光λ_ｙｉを生成するので、故障した光源光λ_ｘｉと同一波長の代替光λ_ｙｉを高精度に生成できる。また光源（直流光）についての冗長切替であるため、その切替制御には高速性を要求されない。
【００１３】
好ましくは本発明（２）においては、上記本発明（１）において、予備光源５２の分岐光λ_ｐ を伝送路区間の予備通信チャネル用に使用すると共に、伝送路区間の何れかの現用チャネルで障害が検出されたことにより、前記予備光源の分岐光λ_ｐ に障害チャネルの主信号を乗せ替えて送信する。従って、予備光源の光を現用光源の代替用のみならず、伝送路区間における現用通信チャネルの代替用にも使用でき、予備光源の有効利用が図れる。
【００１４】
また好ましくは本発明（３）においては、上記本発明（１）又は（２）において、予備光源の波長を複数の現用光源の等間隔な波長列の中央に配置したものである。
【００１５】
ところで、一般に入力光λ_ｘｊとλ_ｐ との四光波混合においては、例えば入力光λ_ｐ を励起光と考えると、出力には四光波混合光（位相共役光）λ_ｙｉとして、
λ_ｙｉ＝２λ_ｐ −λ_ｘｊ
が生成される。今、説明の簡単のために、健全な分岐光の配列λ_ｘｊ＝７，６，５，３，２，１となし、その中央に予備光λ_ｐ ＝４を配置したとすると、代替光の配列λ_ｙｉ＝１（＝８−７），２（＝８−６），３（＝８−５），５（＝８−３），６（＝８−２），７（＝８−１）となる。従って、どの現用光源が故障しても他の健全な現用光源により効率良く代替できる。また、予備光源の波長λ_ｐ を中央に配置することにより、伝送路区間上の予備通信チャネルは光伝送路通過波長帯域の中央に位置することとなり、よって高品質，高信頼性の予備通信チャネルを提供できる。
【００１６】
また好ましくは本発明（４）においては、上記本発明（３）において、故障した現用光源の波長をλ_ｘｉ、予備光源の波長をλ_ｐ 、故障した現用光源と所定の関係にある現用光源の波長をλ_ｘｊとする時に、前記故障した現用光源と同一波長の代替光λ_ｙｉを、
λ_ｙｉ＝２λ_ｐ −λ_ｘｊ
の関係により生成する。本発明（４）は上記本発明（３）に好適なる四光波混合の方法（入出力の波長関係）を特定したものである。
【００１７】
また上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（５）の波長多重伝送装置は、異なる波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの光を発生する複数の現用光源１１_１ 〜１１_ｎ と、現用光源と異なる波長λ_ｐ の光を発生する予備光源５２と、現用光源からの送信光λ_ｘ１〜λ_ｘｎを分岐すると共に、該現用光源の光送信ルートに代替光λ_ｙ１〜λ_ｙｎを挿入可能な複数の光カプラ１２_１ 〜１２_ｎ と、外部制御Ｓ１により各光カプラからの分岐光の内の何れか一つの分岐光λ_ｘｊを選択する分岐光選択部５１と、分岐光選択部の出力の分岐光λ_ｘｊと予備光源の光λ_ｐ との四光波混合により所要に波長変換された代替光λ_ｙｉを生成する波長変換部５３と、波長変換部の出力の代替光を対応する光カプラに分配する代替光分配部５４と、何れかの現用光源１１_ｉ につき障害が検出されたことにより、前記分岐光選択部及び波長変換部を制御して前記障害の発生した現用光源１１_ｉ （λ_ｘｉ）と同一波長の代替光λ_ｙｉを生成させ、対応する光カプラに供給する切替制御部６０とを備えるものである。従って、光源の簡単な冗長構成により故障時の自動切替／切戻しが高精度に行える。
【００１８】
好ましくは本発明（６）においては、上記本発明（５）において、予備光源５２の光λ_ｐ の一部を分岐させる光カプラ１２_ｐ と、予備光源の分岐光λ_ｐ を電気的主信号ＣＨ_ｐ により変調する光変調器１３_ｐ と、予備光源の分岐光を他の複数の現用の信号光と共に合波して伝送路区間に送信する光合波部１４と、伝送路区間の何れかの現用チャネルで障害が検出されたことにより、前記予備光源の分岐光を障害チャネルの主信号ＣＨ_ｉ により変調して送信させるチャネル切替制御部（不図示）とを備える。従って、予備光源５２の有効利用が図れる。
【００１９】
また好ましくは本発明（７）においては、上記本発明（５）又は（６）において、予備光源の波長を複数の現用光源の等間隔な波長列の中央に配置したものである。
【００２０】
また好ましくは本発明（８）においては、上記本発明（５）において、切替制御部６０は、予備光源の波長をλ_ｐ 、故障した現用光源の波長をλ_ｘｉとする時に、分岐光選択部で選択する現用光源の波長λ_ｘｊを、
λ_ｘｊ＝２λ_ｐ −λ_ｘｉ
の関係より求める。従って、代替光生成用の現用光源が容易に求まる。なお、代替光生成用の現用光源は予め生成し、メモリに記憶した表から求めても良い。
【００２１】
また好ましくは本発明（９）においては、上記本発明（５）において、分岐光選択部５１は、例えば図４（Ａ）に示す如く、外部制御Ｓ１により入力の分岐光をＯＮ／ＯＦＦする複数の光スイッチ（ＯＳＷ１〜ＯＳＷｎ）と、各光スイッチからの出力光を合波する光合波器（ＡＷＧ等）とを備える。
【００２２】
また好ましくは本発明（１０）においては、上記本発明（５）において、分岐光選択部５１は、例えば図４（Ｂ）に示す如く、入力の各分岐光を合波する光合波器（ＡＷＧ等）と、外部制御Ｓ１により光合波器の出力の多重光の内の何れか一つの分岐光を通過させる光帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）とを備える。
【００２３】
また好ましくは本発明（１１）においては、上記本発明（５）において、分岐光選択部５１は、例えば図４（Ｃ）に示す如く、入力の各分岐光を合波する光合波器（ＡＷＧ等）と、外部制御Ｓ１により光合波器の出力の多重光の内の何れか一つの分岐光を反射させるファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）と、光合波器とファイバブラッググレーティングとの間の光路に介在させた光サーキュレータ（ＯＣ）とを備える。
【００２４】
好ましくは本発明（１２）においては、上記本発明（５）において、波長変換部５３は、例えば図６（Ａ）に示す如く、四光波混合発生用の光非線形素子として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を備える。
【００２５】
また好ましくは本発明（１３）においては、上記本発明（５）において、波長変換部５３は、例えば図６（Ｂ）に示す如く、四光波混合発生用の光非線形素子として分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を備える。
【００２６】
また好ましくは本発明（１４）においては、上記本発明（５）において、波長変換部５３は、例えば図６（Ｃ）に示す如く、四光波混合発生用の光非線形素子として分布帰還レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）を備えると共に、別途予備光源５２を備える代わりに、自素子内で発生する励起光λ_ｐ を予備光源とする。従って、出力の四光波混合光（位相共役光）を効率良く生成できると共に、予備光源５２を別途に設ける必要は無く、回路構成が簡単になる。
【００２７】
また好ましくは本発明（１５）においては、上記本発明（１２）〜（１４）において、波長変換部５３は、光非線形素子の出力側に外部制御Ｓ３により波長通過帯域を可変な光帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を備える。従って、所要波長の四光波混合光λ_ｙｉを高精度に抽出できる。
【００２８】
好ましくは本発明（１６）においては、上記本発明（５）において、切替制御部６０は、復旧した現用光源１１_ｉ の光出力後に代替光λ_ｙｉの挿入をＯＦＦさせる。従って、復旧時の光源光は途切れることが無く、データ伝送の無瞬断切戻し制御が可能となる。
【００２９】
また好ましくは本発明（１７）においては、上記本発明（１６）において、例えば図２に示す如く、光カプラ１２の出力側に半導体光増幅器を利得飽和領域で使用する光リミッタ手段（ＯＬＡ）を備える。従って、光カプラ１２における復旧光λ_ｘｉと代替光λ_ｙｉとの一時的な重複合波によりその光出力レベルが例えば３ｄＢ程度増したとしても、光リミッタ手段からの光出力レベルは略一定に保たれ、よって他の波長の光信号には影響を与えない。
【００３０】
また好ましくは本発明（１８）においては、上記本発明（１６）において、例えば図２に示す如く、光カプラ１２の出力側に希土類添加光増幅器（エルビウムドープファイバ等）を利得飽和領域（波長毎に利得飽和領域の形態等）で使用する光リミッタ手段（ＯＬＡ）を備える。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００３２】
図２は第１の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図で、図において、１０は各波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの現用光を各チャネルの電気信号ＣＨ１〜ＣＨｎ（ギガビットクラス等）により変調して送信する送信部、１１_１ 〜１１_ｎ は夫々に波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの直流光を発生する現用光源（ＬＤ等）、１２_１ 〜１２_ｎ は夫々現用光λ_ｘ１〜λ_ｘｎの一部を分岐すると共に該分岐光の一方に代替光λ_ｙ１〜λ_ｙｎを合波可能な光カプラ、ＯＬＡは光増幅に飽和特性を有する光リミッタアンプ、１３_１ 〜１３_ｎ はマッハツェンダ方式等による光変調器、１４は各波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの信号光を合波（多重）する光合波部、１５は多重信号光の光増幅を行う光アンプ（ＯＡ）、１６は入力の多重信号光を各波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの信号光に分波する光分波部、１７は各波長λ_ｘ１〜λ_ｘｎの信号光を各チャネルの電気信号ＣＨ１〜ＣＨｎに復調する受信部である。
【００３３】
更に、１８は各波長又はこれらの多重信号光λ_ｘ１〜λ_ｘｎのスペクトラム分析（光出力レベル，波長等の監視）を行う光スペクトラムアナライザ、５０は故障光源の代替光を生成する代替光生成部、５１は制御信号Ｓ１に従い入力の分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎより何れか一つの分岐光λ_ｘｊを選択する分岐光選択部、５２は固定波長λ_ｐ の予備光（励起光）を発生する予備光源、５３は入力の分岐光λ_ｘｊと予備光λ_ｐ を使用した光非線形効果（非縮退四光波混合）に基づき所要に波長変換された代替光（以下、四光波混合光又は位相共役光とも称す）λ_ｙｉを生成する波長変換部、５４は入力の代替光λ_ｙｉをその波長に応じて対応する光カプラ１２に分配する代替光分配部、６０は現用光源の自動冗長切替／切戻し制御を行うＣＰＵとその制御プログラムを記憶したメモリ等から成る切替制御部、６１は切替制御部の制御バスである。
【００３４】
送信部１０では、現用光源１１_１ 〜１１_ｎ からの直流光λ_ｘ１〜λ_ｘｎの各一部を光カプラ１２_１ 〜１２_ｎ で分岐し、この内の現用光λ_ｘ１〜λ_ｘｎは光変調器１３_１ 〜１３_ｎ により夫々電気的主信号ＣＨ_１ 〜ＣＨ_ｎ を重畳され、光合波部１４を経由して相手局に送出される。一方、分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎは分岐光選択部５１に入力され、切替制御部６０からの選択信号Ｓ１に従い何れか一つの分岐光λ_ｘｊが選択されて波長変換部５３に送られる。なお、この光カプラ１２_１ 〜１２_ｎ は光挿入機能を備えており、現用光源が故障した時には代替光分配部５４から対応する代替光λ_ｙ１〜λ_ｙｎを受け取る。
【００３５】
代替光生成部５０では、予備用光源５２からの直流光λ_ｐ を波長変換部５３に送る。波長変換部５３は分岐光選択部５１からの分岐光λ_ｘｊと予備光源５２からの予備光λ_ｐ との非縮退四光波混合により所要に波長変換された代替光（四光波混合光／位相共役光）λ_ｙｉを生成する。この代替光の波長λ_ｙｉは、非縮退四光波混合における励起光（予備光）の波長をλ_ｐ 、プローブ光（分岐光）の波長をλ_ｘｊとする時に、次式の関係、
λ_ｙｉ＝２λ_ｐ −λ_ｘｊ
を満足するものである。この時、好ましくは、健全な現用光源の波長λ_ｘｊ（ｉ＝ｎ〜１）と予備光源の波長λ_ｐ とを予め所定に配列しておくことにより、任意故障光源の波長λ_ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）と同一波長の代替光λ_ｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）を他の健全な現用光源λ_ｘｊ（ｊ＝ｎ〜１）から生成できるようにする。
【００３６】
図１４は実施の形態による一例の光波長配置を示しており、ここではグループ１の光波長配置を採用する場合を説明する。グループ１では現用光源１１_１ 〜１１_８ に夫々１ｎｍ間隔の波長列λ_ｘ１〜λ_ｘ４，λ_ｘ５〜λ_ｘ８（＝１５５０〜１５５３ｎｍ，１５５５〜１５５８ｎｍ）を割り当て、これらの中央に予備光源の波長λ_ｐ （＝１５５４ｎｍ）を配置している。
【００３７】
係る波長の配置では、例えば健全な現用光源λ_ｘｊ（＝１５５８ｎｍ）を使用して生成される代替光の波長λ_ｙｉは、λ_ｙｉ＝３１０８−１５５８＝１５５０ｎｍであり、これは現用光源１１_１ の代替用に使用できる。また健全な現用光源λ_ｘｊ（＝１５５７ｎｍ）を使用して生成される代替光の波長λ_ｙｉは、λ_ｙｉ＝３１０８−１５５７＝１５５１ｎｍであり、これは現用光源１１_２ の代替用に使用できる。以下、同様にして進み、健全な現用光源λ_ｘｊ（＝１５５０ｎｍ）を使用して生成される代替光の波長λ_ｙｉは、λ_ｙｉ＝３１０８−１５５０＝１５５８ｎｍであり、これは現用光源１１_８ の代替用に使用できる。即ち、健全な現用光源１１_ｊ （ｊ＝８〜１）を使用することで任意故障光源１１_ｉ （ｉ＝１〜８）を代替でき、こうして、全ての故障光源１１_１ 〜１１_８ を他の健全な現用光源１１_８ 〜１１_１ の分岐光を利用して代替できる。グループ２についても同様である。この関係は各光源の波長間隔が等間隔であり、かつ予備光源の波長がこれらの中央に配列されていれば常に成り立ち、波長間隔の数値には依存せず、また総波長数が増えても保たれる。従って、ＩＴＵ−Ｔの標準勧告案Ｇ_ｍｃｓ （波長間隔０．８ｎｍ）の波長列にも適用できる。また上記は１．５μｍ帯の例を述べたが、例えば１．３〜１．６μｍ帯等で実現できる。
【００３８】
こうして、ある現用光源λ_ｘｉが故障した時には、予備光源λ_ｐ と正常な他の現用光源の一つの分岐光λ_ｘｊとを使用した波長変換部５３における非縮退四光波混合により故障光源λ_ｘｉと同一波長の代替光λ_ｙｉを生成し、故障光源の光カプラに提供可能となる。
【００３９】
以下、現用光源１１_２ が故障した場合の冗長切替／切戻し動作を具体的に説明する。光スペクトラムアナライザ１８は光合波部１４における現用チャネル光（光出力レベル，波長等）の監視を行っており、今、現用光源１１_２ の波長λ_ｘ２に異常が検出されると、その旨を切替制御部６０に通知する。これを受けた切替制御部６０は、故障光源１１_２ に制御信号Ｃ２を送って該故障光源１１_２ の光出力を断にすると共に、予備光源５２の波長λ_ｐ と故障光源１１_２ の波長λ_ｘ２とから、分岐光選択部５１で選択すべき他の健全な現用光源の波長λ_ｘｊを、
λ_ｘｊ＝２λ_ｐ −λ_ｘ２＝λ_ｘ７
の関係により求める。なお、この波長λ_ｘ７は図１４の表から求めても良い。更に、切替制御部６０は波長λ_ｘ７を選択するための選択信号Ｓ１を分岐光選択部５１に送り、これにより分岐光選択部５１は現用光源１１_７ からの分岐光λ_ｘ７を選択する。また切替制御部６０は代替光λ_ｙ２（＝λ_ｘ２）を抽出するための選択信号Ｓ３を波長変換部５の波長可変光帯域通過フィルタ（不図示）に送り、これにより波長変換部５３では予備光λ_ｐ ，分岐光λ_ｘ７等を含むトータルの四光波混合光の中から代替光λ_ｙ２（＝λ_ｘ２）のみが抽出される。更に、この代替光λ_ｙ２（現用光λ_ｘ２と同じ光出力レベルを有する）は、代替光分配部５４を経由して故障光源１１_２ の光カプラ１２_２ に挿入され、代替光源として使用される。
【００４０】
次に故障光源１１_２ が修理又は新しい光源により交換されて復旧すると、光カプラ１２_２ では一時的に復旧光源１１_２ の現用光λ_ｘ２と代替光λ_ｙ２とが合波される結果、光カプラ１２_２ の光出力レベルは一時的に倍幅（３ｄＢアップ）するが、光カプラ１２_２ の光出力レベルは途切れないため、データ伝送の無瞬断切戻しが可能となる。その後は、代替光λ_ｙ２の供給が停止され、復旧した現用光源１１_２ のみが動作状態となり、光カプラ１２_２ の光出力レベルは標準に戻る。また、この切戻し制御の終了後、各部は初期状態に戻され、装置は現用光源の故障発生に対する待機状態となる。
【００４１】
以下、本第１の実施の形態による波長多重伝送装置の主要部の構成を説明する。図３は第１の実施の形態における光合波／分波部を説明する図で、図３（Ａ）はアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を使用した場合の光合／分波部１４／１６の構成を示している。
【００４２】
図３（Ａ）において、入／出力スラブ導波路の曲率中心は入／出力導波路群の各中央の導波路端にあり、アレイ導波路群（ＡＷＧ）は夫々の光軸がこの曲率中心を通る様に放射状に配置されている。この場合のスラブ導波路とアレイ導波路群とは凹面鏡と同じ光学配置となり、レンズと同等の動作が得られる。即ち、入力導波路に入射された多重光λ_１ 〜λ_ｎ は入力側のスラブ導波路において回折により広がり、ＡＷＧ導波路群を同位相で励振する。ＡＷＧの各導波路は互いに結合しない様に離れて配置され、かつ夫々の長さは一定値△Ｌづつ異なっている。従って、ＡＷＧ導波路を伝搬後の各光はＡＷＧ導波路端での位相が一定量づつずれている。一方、出力側のスラブ導波路においては、ＡＷＧ導波路端から放射される光は、この位相ずれを加味して夫々に同位相条件が成立する特定の方向に回折することになり、こうして、出力導波路端には各波長に分波された単色光λ_１ 〜λ_ｎ が得られる。かくして、この様なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）素子を図示の如く使用すると光分波部１６が得られ、またこのＡＷＧ素子を逆向き使用すれば光合波部１４が得られる。なお、図３（Ｂ）は反射形回折格子を使用した場合の他の光合／分波器１４／１６の構成を示しており、これらの他にも様々な構成の光合／分波器を使用できる。
【００４３】
図４は第１の実施の形態における分岐光選択部を説明する図で、図４（Ａ）は一例の分岐光選択部５１の構成を示している。ここでは、入力の各分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎが方向性結合器形の光スイッチＯＳＷ１〜ＯＳＷｎを介してＡＷＧ合波器の入力ポートに入力している。スイッチ制御信号Ｓ１は通常はＯＦＦにされており、この場合の各分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎはＯＦＦ端子側に出力され、必要なら無反射終端される。そして、例えば分岐光λ_ｘ１を選択したい場合は、光スイッチＯＳＷ１の制御信号Ｓ１のみをＯＮにする。これによりスイッチ導波路部の伝搬定数が制御され、入力の分岐光λ_ｘ１はＯＮ端子側に出力される。更に該分岐光λ_ｘ１はＡＷＧ合波器の入力ポートに入力し、ＡＷＧ素子を介して共通の出力ポートに出力される。他の分岐光λ_ｘ２〜λ_ｘｎについても同様である。なお、光スイッチＯＳＷ１〜ＯＳＷｎとしては他にも様々な構成（マッハツェンダ形，全反射形，非対象Ｙ分岐形，光ゲート形等）の光スイッチを使用できる。
【００４４】
図４（Ｂ）は他の例の分岐光選択部５１の構成を示している。ここでは、入力の各分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎはＡＷＧ合波器により合波され、多重光λ_ｘ１〜λ_ｘｎとして出力される。通過波長を可変な光バンドパスフィルタＢＰＦは外部入力の波長選択信号Ｓ１に従って対応する波長λ_ｘｊの分岐光のみを通過させる。
【００４５】
図４（Ｃ）は更に他の例の分岐光選択部５１の構成を示している。ここでは、入力の各分岐光λ_ｘ１〜λ_ｘｎはＡＷＧ合波器により合波され、多重光λ_ｘ１〜λ_ｘｎとして出力される。更に多重光λ_ｘ１〜λ_ｘｎは光サーキュレータＯＣの端子ａに入力して端子ｂに出力され、反射波長を可変なファイバブラッググレーティングＦＢＧに入力する。このファイバブラッググレーティングＦＢＧでは外部入力の波長選択信号Ｓ１に従う特定の波長（例えばλ_ｘ１）のみを反射させる。この反射光λ_ｘ１は光サーキュレータＯＣの端子ｂに入力して端子ｃに出力され、こうして出力端子ｃには所望の分岐光λ_ｘｊ（＝λ_ｘ１）のみがが得られる。
【００４６】
図５は第１の実施の形態における一例の可変波長フィルタ（音響光学チューナブル波長フィルタ）を説明する図で、音響光学基板上に形成された光導波路と、前記光導波路と交差して該光導波路に沿って弾性表面波を伝搬させるトランスデューサとを備え、該トランスデューサに加える電気信号により制御可能な弾性表面波（グレーティング）の下で前記光導波路を伝搬する光波に各種の相互作用を生じさせる場合を示している。
【００４７】
図において、１は例えばＸカット板（Ｙ軸伝搬）のＬｉＮｂＯ_３ よりなる音響光学基板、２ａ，２ｂはＴｉの高濃度拡散領域、３はＴｉ拡散光導波路（チャネル光導波路）、４は導波路３上に弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を励起させるためのトランスデューサ（ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、４ａ，４ｂは金属（Ａｌ等）の薄膜からなる指電極、５ａ，５ｂはワックスやゴム等の柔軟な材質からなる弾性表面波の吸収体である。
【００４８】
基板１の両側に固いＴｉの高濃度拡散領域２ａ，２ｂを設け、該領域２ａ，２ｂにおける音速を増すことで、ＳＡＷパワーを基板１の表面のかつ領域２ａ，２ｂ間に閉じ込め、ＳＡＷ駆動電力の低減化を図る。中央のＴｉ拡散光導波路３はＴｉの熱拡散により形成されている。熱拡散法によれば、常光線と異常光線の各屈折率ｎ_ｏ ，ｎ_ｅ を共に同程度変化させることができる。
【００４９】
基板１の一方の端（光入力側）に図示の如くトランスデューサ４を基板１に装荷し、両指電極４ａ，４ｂ間に高周波（ＲＦ）信号を印加することで、ＬｉＮｂＯ_３ の圧電特性を利用してＳＡＷを発生する。指電極４ａ，４ｂ間の距離ｌとＳＡＷ波長Λとの間には、例えば、ｌ＝Λ／２、の関係がある。この時、基板１に生成されるＳＡＷパワーは入力のＲＦ信号電力にトランスデューサ４の効率を掛けたものである。光入力側に向かうＳＡＷは吸収体５ａで吸収され、直ちに消滅する。一方、光出力側に向かうＳＡＷは領域２ａ，２ｂの間の基板１上を音速（位相速度）ｖで伝搬する。
【００５０】
この状態で導波路入力端にＴＥ（又はＴＭ）モード光の偏波を入力すると、該偏波は導波路伝搬中のＳＡＷの及ぼす弾性光学効果により、所定の作用長Ｌを経過した所でその偏波面が９０°回転し（但し、ＳＡＷパワーにより調整可）、ＴＭ（又はＴＥ）モード光の偏波にモード変換される。この位置に吸収体５ｂを設けることで、その後の導波路３ではＳＡＷとの相互作用が行われず、よって導波路出力端からＴＭ（又はＴＥ）モードの偏波を取り出せる。
【００５１】
この場合に、２つの導波モードＴＥ，ＴＭの伝搬定数をβ_ＴＥ，β_ＴＭ、実効屈折率をＮ_ＴＥ，Ｎ_ＴＭとし、かつＳＡＷの波長Λ、周波数ｆ、位相速度ｖとすると、位相整合条件は（１）式、

の関係となり、上記（１）式を満たす周波数ｆのＳＡＷによりモード変換が生じ、その変換効率はＳＡＷパワーにより制御可能である。更に、上記（１）式より（２）式、
λ＝Λ｜Ｎ_ＴＥ−Ｎ_ＴＭ｜ （２）
の関係が得られる。一例の数値例を述べると、ＬｉＮｂＯ_３ を用いる場合の複屈折率｜Ｎ_ＴＥ−Ｎ_ＴＭ｜は約０．０７２であるため、光通信で使用する波長λ＝１５５０ｎｍの光で上記モード変換を生じさせるためには、Λ≒２１．５μｍとなる。また基板１上の音速（位相速度）ｖは約３７００ｍ／ｓであるため、ＲＦ信号の周波数ｆ（＝ｖ／Λ）としては、１７２ＭＨ_Ｚ が必要となる。また入力のＲＦパワーは、入力光とＳＡＷとの相互作用長Ｌに依存するが、仮にＬ＝３０ｍｍとすると、ＲＦパワーは１０ｍＷ程度である。かくして、少ないＲＦ信号レベル及びＲＦパワーで入力光のＴＥ／ＴＭ波を出力光のＴＭ／ＴＥ波に効率良く変換できる。そして、図示しないが、後段にＴＭ（又はＴＥ）波を抽出するためのポーラライザを設けることにより、広帯域な音響光学チューナブル波長フィルタＢＰＦを構成できる。この可変波長フィルタＢＰＦは後述の波長変換部５３でも使用できる。
【００５２】
図６は第１の実施の形態における波長変換部を説明する図で、図６（Ａ）は波長変換部５３の非線形光増幅素子として半導体光増幅器ＳＯＡを使用した場合を示している。ここでは、予備光源５２からの予備光λ_ｐ と分岐光選択部５１からの分岐光λ_ｘ （例えばλ_ｘ１）とが光カプラで合波され、半導体光増幅器ＳＯＡに入力される。この時、好ましくは、予備光（励起光）を予め直線偏波にしておくと共に、分岐光λ_ｘ の光路に偏波補償部（不図示）を設け、現用光源からの分岐光の偏波面を一定（例えば予備光の偏波面と同一）に保つ。これにより半導体光増幅器ＳＯＡの出力の位相共役光（ＦＷＭ光）は偏波依存性がなくなり、ＦＷＭ光を安定に発生できる。なお、偏波補償部としては、通常の偏波補償回路の他、偏波保存ファイバ等を使用出来る。
【００５３】
半導体光増幅器ＳＯＡ内では予備光（励起光）λ_ｐ と分岐光（信号光）λ_ｘ との四光波混合（ＦＷＭ：ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ） により次式、
λ_ｙ ＝２λ_ｐ −λ_ｘ
を満足する波長の位相共役光λ_ｙ が生成されると共に、各波長λ_ｙ ，λ_ｐ ，λ_ｘ の光が後段の可変波長帯域通過フィルタＢＰＦに入力する。ＢＰＦは切替制御部６０からの波長選択信号Ｓ３に従い位相共役光λ_ｙ のみを抽出し、該位相共役光λ_ｙ は光アンプＯＡで所要パワー（現用光源と同一の光パワー）に増幅され、外部に出力される。なお、この位相共役光λ_ｙ の出力のＯＮ／ＯＦＦは、例えば制御信号ＣＳにより半導体光増幅器ＳＯＡの機能又はその出力光をＯＮ／ＯＦＦ制御することで行われる。なお、半導体光増幅器ＳＯＡとしては、１．３μｍ帯〜１．６μｍ帯の内の所要帯域に増幅帯域を有するものを使用できる。
【００５４】
図６（Ｂ）は波長変換部５３の非線形光増幅素子として分散シフトファイバＤＳＦを使用した場合を示している。この分散シフトファイバＤＳＦ内では予備光（励起光）λ_ｐ と分岐光（信号光）λ_ｘ との四光波混合により次式、
λ_ｙ ＝２λ_ｐ −λ_ｘ
を満足する波長の位相共役光（ＦＷＭ光）λ_ｙ が生成される。なお、ＤＳＦを使用する場合は、位相共役光λ_ｙ の出力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うため、例えばＢＰＦの出力段等に光スイッチ（不図示）を設け、通常はＦＷＭ光が出力されないようにする。そして、切替制御部６０から波長選択指示入力Ｓ３があると、このスイッチは閉じられると共に、ＢＰＦはＦＷＭ光の指定波長に自動的にチューニングされる。なお、この光スイッチ機能を実現する構成例としては、通常の光スイッチを直列に入れる方法や、ＢＰＦの波長毎の損失を制御する方法等がある。また、分散シフトファイバＤＳＦとしては、１．３μｍ帯〜１．６μｍ帯の内の所要帯域に零分散波長を持つ光ファイバを使用できる。
【００５５】
図６（Ｃ）は波長変換部５３の非線形光増幅素子として分布帰還（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＦｅｅｄＢａｃｋ）レーザダイオードＤＦＢ−ＬＤを使用した場合を示している。ＤＦＢ−ＬＤでは内部で励起光λ_ｐ を発生できるので、外部の予備光源５２及び内部の光カプラが省略されている。ＤＦＢ−ＬＤ内では励起光λ_ｐ と分岐光（信号光）λ_ｘ との四光波混合により次式、
λ_ｙ ＝２λ_ｐ −λ_ｘ
を満足する波長の位相共役光λ_ｙ が生成される。
【００５６】
以下、一例のＤＦＢ−ＬＤを詳細に説明する。図７，図８は一例のＤＦＢ−ＬＤを説明する図（１），（２）で、図７（Ａ）はＤＦＢ−ＬＤの一部破断斜視図を示している。図７（Ａ）において、ｎ−ＩｎＰ基板２１の表面にはｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層２２が形成され、これらの接合面には、膜厚が光進行方向に周期的に変化する様な、波形の回折格子（グレーティング）２３が形成されている。回折格子２３は、その実質的な中央部２３ｃで周期をλ／４（λ：導波構造内の光の波長）だけずらした位相シフト構造を備える。更に、ガイド層２２の上にはアンドープト多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２４が形成され、更に活性層２４の上にはｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層２５及びｐ−ＩｎＰ層２６がこの順に形成されている。ここで、ＭＱＷ活性層２４は、膜厚７ｎｍのＩｎ_ｘ’Ｇａ_１−ｘ’Ａｓ（ｘ’＝０．５３２）井戸層と膜厚１０ｎｍのＧａ_ｘ Ｉｎ_１−ｘ Ａｓ_ｙ Ｐ_１−ｙ （ｘ＝０．２８３，ｙ＝０．６１１）障壁層とが交互に５層づつ積層されて構成されている。また、上記ｐ−ＩｎＰ層２６からｎ−ＩｎＰ基板２１の上部までは下に凸状にパターニングされており、その平面形状は光の進行方向に伸びたストライプ形状となっている。また、ｎ−ＩｎＰ基板２１における前記ストライプ形状の凸部の両側にはｐ−ＩｎＰ層２７及びｎ−ＩｎＰ層２８がこの順に形成され、更にまた、最上のｐ−ＩｎＰ層２６及びｎ−ＩｎＰ層２８の上にはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層２９が形成されている。そして、ｎ−ＩｎＰ基板２１の下面にはｎ側電極３０が形成され、かつｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層２９の上面には３つに分割されたｐ側電極３１ａ〜３１ｃが夫々形成されている。
【００５７】
図７（Ｂ）は図７（Ａ）のａ−ａ断面図を示している。なお、ここでは励起光λ_ｐ をポンプ光ω_Ｐ 、入力の分岐光λ_ｘ をプローブ光ω_ｓ 、出力の位相共役光λ_ｙ を位相共役光ω_ｃ として説明する。ＤＦＢ−ＬＤの両端面２Ａ，２Ｂには少なくとも位相共役光ω_ｃ （四光波混合光）を透過させるための無反射膜３２がコーティングされている。また、この様なＤＦＢ−ＬＤの共振器長は例えば９００μｍ、中央のｐ側電極３１ｂの長さは例えば約５８０μｍ、両端のｐ側電極３１ａ，３１ｃの長さは夫々に例えば約１６０μｍとなっている。
【００５８】
ＤＦＢ−ＬＤのｐ側電極３１ａ〜３１ｃよりＭＱＷ活性層２４を介してｎ側電極３０に駆動電流を流すことで、該ＭＱＷ活性層２４において波長１５４９ｎｍの光を出力４０ｍＷで連続発振させる。この場合に、ｐ側電極３１ａ〜３１ｃには例えば４００ｍＡの電流を流す。発振光は、２つの回折格子２３によりＤＦＢ−ＬＤの内部に強く閉じ込められる結果、単一モードで、利得帯域幅の狭い、安定したスペクトルが得られ、この発振光を四光波混合のためのポンプ光ω_ｐ として使用可能である。また、ＤＦＢ−ＬＤ２の両端面を無反射コートすることにより、発振光ω_Ｐ と異なる波長の光はレーザ内部で反射されることなく通過する。この状態で、第１の励振端（端面）２Ａよりプローブ光（信号光）ω_ｓ を供給すると、非縮退四光波混合により、第２の励振端（端面）２Ｂからはプローブ光ω_ｓ と、一部のポンプ光ω_ｐ と、位相共役光ω_ｃ とが出力される。ここで、非縮退とは、プローブ光ω_ｓ とポンプ光ω_ｐ の波長が異なると言う意味で用いられる。また、位相共役光ω_ｃ の強度はポンプ光ω_ｐ の強度の２乗に比例する。
【００５９】
図８に非縮退四光波混合によるＤＦＢ−ＬＤの出力光のスペクトルを示す。プローブ光の角周波数をω_ｓ 、ポンプ光の角周波数をω_ｐ 、位相共役光の角周波数をω_ｃ とすると、これらの間には次式の関係、
ω_ｃ ＝２ω_ｐ −ω_ｓ
があることが知られている。従って、プローブ光（信号光）ω_ｓ から位相共役光ω_ｃ への光周波数変換（波長変換）が可能となる。
【００６０】
また、３つのｐ側電極３１ａ〜３１ｃに流す電流の大きさを相違させることにより、ＤＦＢ−ＬＤの単一の発振モードがシフトすることが知られている。駆動回路４０により、例えば両端のｐ側電極３１ａ，３１ｃに注入する電流を一定に保持し、かつ中央のＰ側電極３１ｂに注入する電流を増すと、発振波長が長波長側にシフトする。従って、ポンプ光ω_ｐ の波長を自由に可変（例えば１５５４ｎｍ，１５６３ｎｍ等）でき、これに伴い図１４に示すグループ１，グループ２の様な波長配置を容易に実現出来る。なお、このポンプ光ω_ｐ の波長を自由に可変することで、ある一つの分岐光λ_ｘｊから異なる波長の代替光（位相共役光）λ_ｙ１，λ_ｙ２，λ_ｙ３等を生成する様に装置を構成することも可能である。なお、ＤＦＢ−ＬＤとしては、１．３μｍ帯〜１．６μｍ帯の内の所要帯域に増幅帯域を有するものを使用できる。
【００６１】
図９は第１の実施の形態における代替光分配部５４を説明する図である。波長変換部５３からの入力の代替光λ_ｙ （例えば故障した現用光λ_ｘ１に相当）はＡＷＧ分波器により代替光λ_ｙ１の出力ポートのみに出力され、対応する光カプラ１２_１ に分配される。他の代替光λ_ｙ２〜λ_ｙｎについても同様である。
【００６２】
図１０は第１の実施の形態による現用光源切替制御のフローチャートである。通常はシステムの電源投入後にこの処理に入力する。ステップＳ１では光スペクトラムアナライザ１８のエラー検出信号ＥＴに基づき何れかの波長（現用光源）が故障か否かを判別し、故障でない場合は監視を継続する。何れかの波長で故障が検出されると、ステップＳ２では故障波長λ_ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）を特定する。ステップＳ３では故障した現用光源１１_ｉ に制御信号Ｃ_ｉ を送り、該光源１１_ｉ の光出力を停止させる。ステップＳ４では代替波長λ_ｙｉを生成するための他の健全な現用波長λ_ｘｊを計算により又は図１４の表より求める。ステップＳ５では分岐光選択部５１に波長選択信号Ｓ１を送って対応する分岐光λ_ｘｊを選択させる。ステップＳ６では波長変換部５３に波長選択信号Ｓ３を送って対応するＦＷＭ光λ_ｙｉを抽出させる。ステップＳ７では波長変換部５３に制御信号ＣＳを送り、非線形光増幅器の四光波混合機能を付勢する。
【００６３】
なお、この現用光源１１_ｉ の故障は別途保守者に通知され、これを受けた保守者は故障した現用光源１１_ｉ を取り外すと共に、修理した又は新たな現用光源１１_ｉ をシステムに活線挿入し、必要なら動作特性（波長，光出力レベル等）を確認する。そして、異常がなければ交換した現用光源１１_ｉ についての復旧リセットボタン（不図示）を押す。
【００６４】
図１１は第１の実施の形態による現用光源切戻し制御のフローチャートである。通常は上記故障光源の切替後にこの処理に入力する。ステップＳ１１では故障した現用光源１１_ｉ についての復旧リセットの入力を待つ。やがて復旧リセットの入力があると、ステップＳ１２では復旧した光源１１_ｉ に制御信号Ｃ_ｉ を送り、該光源１１_ｉ の光出力をＯＮにさせる。この時、通常は復旧光源１１_ｉ の動作特性が安定するまでにある程度の時間を要する。そこで、切替制御部６０では好ましくはステップＳ１３で内部の所定時間のタイマＴ１をスタートさせ、ステップＳ１４ではタイマＴ１のタイムアウトを待つ。
【００６５】
このとき、光パワーの切戻しの態様には次の二つの場合が考えられる。一つは、図２の光リミッタアンプＯＬＡを備えないか、又は線形の光アンプＯＡを備える場合である。今、例えば現用光源１１_１ が復旧したとすると、光カプラ１２_１ では復旧光λ_ｘ１と代替光λ_ｙ１とが合波される結果、光変調器１３_１ の光入力レベルは一時的に３ｄＢアップとなる。しかし、一般にこの程度の光レベル変動では後段及び受信側の光学系に有害な光サージを生じることは無い。またこの程度の光レベル変動は通常の光受信系の変動耐力範囲内であり、各主信号の復号に別段の影響を与えるものでは無い。その後、波長変換部５３の代替光λ_ｙ１を停止させると、光変調器１３_１ の光入力レベルは標準値に戻る。
【００６６】
光パワーの切戻しの態様のもう一つは、図２の光リミッタアンプＯＬＡを備えるか、又は線形の光アンプＯＡを利得飽和領域で動作させる場合である。なお、この様なＯＬＡ／ＯＡとしては、各光ファイバ増幅器の特性を各波長帯域毎に利得飽和領域となるように選択したり、又は各半導体光増幅器を各波長帯域毎に利得飽和領域となるように駆動制御することで実現出来る。この場合は、光カプラ１２_１ の出力側で３ｄＢの変動があっても、該変動はＯＬＡ／ＯＡの非線形増幅作用により吸収され、ＯＬＡ／ＯＡの光出力パワーは略一定に保たれる。従って、光信号λ_ｘ１〜λ_ｘｎの各信号パワーにはアンバランスは生じず、この切戻し区間におけるデータ通信をより高信頼性で継続できる。
【００６７】
図１１に戻り、やがてステップＳ１４の判別でタイマＴ１がタイムアウトすると、ステップＳ１５では波長変換部５３に制御信号ＣＳを送り、非線形光増幅器の四光波混合機能又は代替光の出力を消勢する。この様に、上記いずれの切戻しの態様でも、光変調器１３への入力光には瞬断を生じないため、光源の無瞬断切り戻しが可能となる。
【００６８】
なお、その後、切替制御部６０は上記図１０の冗長切替制御に入力する。こうして、代替光によるバックアップと復旧光源への切戻しとが自動的に行われ、波長多重伝送システムを高信頼性で安全に運用可能となる。
【００６９】
図１２は第２の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図で、予備光源５２（又はＤＦＢ−ＬＤ）の予備光λ_ｐ を、上記代替光λ_ｙ を生成するのみならず、光伝送路上で相手局と主信号のやり取りを行うための予備チャネルの通信光λ_ｐ としても使用可能な場合を示している。本第２の実施の形態による波長多重伝送装置の基本的な構成及び動作は上記図２の第１の実施の形態による波長多重伝送装置で述べたものと同様で良い。但し、新たに、予備光源５２（又はＤＦＢ−ＬＤ）からの予備光λ_ｐ を分岐する光カプラ１２ｐと、該分岐された予備光λ_ｐ を予備チャネルの電気信号ＣＨ_ｐ で変調するための光変調器１３_ｐ とを備え、この予備チャネルの光信号を光合波１４で合波するように構成した点で異なっている。なお、受信側でも予備チャネルの光信号を受信処理するための構成が含まれる。
【００７０】
本第２の実施の形態では、光伝送路上に予備通信チャネルλ_ｐ を備える結果、上記自局の現用光源１１_１ 〜１１_ｎ の冗長切替制御のみならず、光伝送路上の現用通信チャネルの自動冗長切替／切戻し制御も可能となる。しかも、一般に光伝送路帯域の両端に位置する現用チャネル光λ_ｘ１，λ_ｘｎ等は、通信帯域の両肩部に位置するため、現用光源１１_１ ，１１_ｎ が正常に動作していても、中間の光ケーブルや中継器動作に起因する異常等により、局相手側受信局におけるエラーレートが劣化する場合がある。係る場合でも、本第２の実施の形態によれば、エラーレートが劣化した現用チャネル光λ_ｘ１又はλ_ｘｎを波長通過帯域の中央に位置する予備チャネル光λ_Ｐ に切り替えることが可能であり、高品質の予備通信チャネルを提供できる。
【００７１】
今、相手局の受信で障害（断，劣化等）が検出された現用チャンネルについて、相手局からの障害通知情報が保守監視用チャネルを使って伝送されてくる。これを受けたチャネル切替制御部（不図示）は、自局の光送信レベル（波長，光出力レベル等）が正常であれば伝送路区間における障害と判断し、障害チャネルの主信号を予備チャネルに乗せ替えて送信する。
【００７２】
なお、チャネル切替制御部による現用と予備回線の自動切替／切戻し制御に関しては、例えばＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ） 方式におけるＡＰＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈ） バイト（Ｋ１，Ｋ２）を使用した自動切替／切戻し制御を採用できる。従って、簡単な構成により、光源のみならず光通信回線についても現用ｎ：予備１となる様な冗長構成が効率良く実現され、こうして予備光源の有効利用が図られる。
【００７３】
図１３は第３の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図で、上記第１又は第２の実施の形態によるｎ：１の冗長切替構成を複数バンドに渡って複数並列に設けた場合を示している。図において、１００Ａ，１００Ｂは波長多重伝送装置、１０_１ ，１０_２ は第１，第２の送信部、１４_１ ，１４_２ は第１，第２の光合波部、１６_１ ，１６_２ は第１，第２の光分波部、１７_１ ，１７_２ は第１，第２の受信部、５０_１ ，５０_２ は第１，第２の代替光生成部、１８は光スペクトラムアナライザ（ＳＰＡＮ）、６０は切替制御部である。各部の構成及び動作は上記第１又は第２の実施の形態でのべたものと同様で良い。
【００７４】
図１４はこの場合の一例の光波長配置を示している。ここでは第１，第２のグループ１，２の２つの冗長系を備えており、夫々が現用８：予備１の自動切替／切戻し制御可能に構成されている。こうして、任意数のグループの冗長系を容易に構成出来る。
【００７５】
なお、上記各実施の形態では予備光λ_ｐ を励起光として出力の四光波混合光λ_ｙｉを次式の関係、
λ_ｙｉ＝２λ_ｐ −λ_ｘｊ
により生成する場合を述べたが、これに限らない。例えば分岐光λ_ｘｊを励起光として出力の四光波混合光λ_ｙｉを次式の関係、
λ_ｙｉ＝２λ_ｘｊ−λ_ｐ
により生成する様に構成しても良い。
【００７６】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【００７７】
【発明の効果】
以上のべた如く本発明によれば、光源の簡単な冗長構成により光源故障時の自動切替／切戻しが高精度かつ低コストで行えるため、光波長多重伝送システムの普及及び信頼性向上に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における光合波／分波部を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における分岐光選択部を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態における可変波長フィルタを説明する図である。
【図６】第１の実施の形態における波長変換部を説明する図である。
【図７】一例のＤＦＢ−ＬＤを説明する図（１）である。
【図８】一例のＤＦＢ−ＬＤを説明する図（２）である。
【図９】第１の実施の形態における代替光分配部５４を説明する図である。
【図１０】第１の実施の形態による現用光源切替制御のフローチャートである。
【図１１】第１の実施の形態による現用光源切戻し制御のフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施の形態による波長多重伝送装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態による光波長配置を示す図である。
【符号の説明】
１０ 送信部
１１_１ 〜１１_ｎ 現用光源
１２_１ 〜１２_ｎ 光カプラ
１３_１ 〜１３_ｎ 光変調器
１４ 光合波部
１５ 光アンプ（ＯＡ）
１６ 光分波部
１７ 受信部
１８ 光スペクトラムアナライザ
５０ 代替光生成部
５１ 分岐光選択部
５２ 予備光源
５３ 波長変換部
５４ 代替光分配部
６０ 切替制御部
６１ 制御バス
ＯＬＡ 光リミッタアンプ

Claims (18)

1. 異なる波長からなる複数の現用光源の各分岐光の内の任意故障した現用光源と所定の関係にある何れか一つの分岐光と、予備光源の光との四光波混合により、前記故障した現用光源と同一波長の代替光を生成し、前記故障した現用光源の送信光を代替光に切り替えることを特徴とする光源の冗長切替方法。
2. 予備光源の分岐光を伝送路区間の予備通信チャネル用に使用すると共に、伝送路区間の何れかの現用チャネルで障害が検出されたことにより、前記予備光源の分岐光に障害チャネルの主信号を乗せ替えて送信することを特徴とする請求項１に記載の光源の冗長切替方法。
3. 予備光源の波長を複数の現用光源の等間隔な波長列の中央に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源の冗長切替方法。
4. 故障した現用光源の波長をλ_ｘｉ、予備光源の波長をλ_ｐ 、故障した現用光源と所定の関係にある現用光源の波長をλ_ｘｊとする時に、前記故障した現用光源と同一波長の代替光λ_ｙｉを、
   λ_ｙｉ＝２λ_ｐ −λ_ｘｊ
   の関係により生成することを特徴とする請求項３に記載の光源の冗長切替方法。
5. 異なる波長の光を発生する複数の現用光源と、
   現用光源と異なる波長の光を発生する予備光源と、
   現用光源からの送信光を分岐すると共に、該現用光源の光送信ルートに代替光を挿入可能な複数の光カプラと、
   外部制御により各光カプラからの分岐光の内の何れか一つの分岐光を選択する分岐光選択部と、
   分岐光選択部の出力の分岐光と予備光源の光との四光波混合により所要に波長変換された代替光を生成する波長変換部と、
   波長変換部の出力の代替光を対応する光カプラに分配する代替光分配部と、
   何れかの現用光源につき障害が検出されたことにより、前記分岐光選択部及び波長変換部を制御して前記障害の発生した現用光源と同一波長の代替光を生成させ、対応する光カプラに供給する切替制御部とを備えることを特徴とする波長多重伝送装置。
6. 予備光源の光の一部を分岐させる光カプラと、
   予備光源の分岐光を電気的主信号により変調する光変調器と、
   予備光源の分岐光を他の複数の現用の信号光と共に合波して伝送路区間に送信する光合波部と、
   伝送路区間の何れかの現用チャネルで障害が検出されたことにより、前記予備光源の分岐光を障害チャネルの主信号により変調して送信させるチャネル切替制御部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
7. 予備光源の波長を複数の現用光源の等間隔な波長列の中央に配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の波長多重伝送装置。
8. 切替制御部は、予備光源の波長をλ_ｐ 、故障した現用光源の波長をλ_ｘｉとする時に、分岐光選択部で選択する現用光源の波長λ_ｘｊを、
   λ_ｘｊ＝２λ_ｐ −λ_ｘｉ
   の関係より求めることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
9. 分岐光選択部は、外部制御により入力の分岐光をＯＮ／ＯＦＦする複数の光スイッチと、各光スイッチからの出力光を合波する光合波器とを備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
10. 分岐光選択部は、入力の各分岐光を合波する光合波器と、外部制御により光合波器の出力の多重光の内の何れか一つの分岐光を通過させる光帯域通過フィルタとを備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
11. 分岐光選択部は、入力の各分岐光を合波する光合波器と、外部制御により光合波器の出力の多重光の内の何れか一つの分岐光を反射させるファイバブラッググレーティングと、光合波器とファイバブラッググレーティングとの間の光路に介在させた光サーキュレータとを備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
12. 波長変換部は、四光波混合発生用の光非線形素子として半導体光増幅器を備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
13. 波長変換部は、四光波混合発生用の光非線形素子として分散シフトファイバを備えることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
14. 波長変換部は、四光波混合発生用の光非線形素子として分布帰還（ＤＦＢ）レーザダイオードを備えると共に、別途予備光源を備える代わりに、自素子内で発生する励起光を予備光源とすることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
15. 波長変換部は、光非線形素子の出力側に外部制御により波長通過帯域を可変な光帯域通過フィルタを備えることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか一つに記載の波長多重伝送装置。
16. 切替制御部は、復旧した現用光源の光出力後に代替光の挿入をＯＦＦさせることを特徴とする請求項５に記載の波長多重伝送装置。
17. 光カプラの出力側に半導体光増幅器を利得飽和領域で使用する光リミッタ手段を備えることを特徴とする請求項１６に記載の波長多重伝送装置。
18. 光カプラの出力側に希土類添加光増幅器を利得飽和領域で使用する光リミッタ手段を備えることを特徴とする請求項１６に記載の波長多重伝送装置。

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