本申请是PCT申请号为PCT/JP2017/038046、国际申请日为2017年10月20日、中国申请号为201780065220.4、发明名称为“光分支/耦合设备和光分支/耦合方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光分支/耦合设备和光分支/耦合方法，尤其涉及包括分离和耦合波长复用光信号的功能的光分支/耦合设备，以及用于光分支/耦合设备的光分支/耦合方法。
背景技术
以类似于陆上的光通信系统的方式，海底电缆系统还需要能够灵活地改变网络的配置，并且能够抵抗灾难。因此，还要求海底电缆系统实现包括波长切换功能(ROADM功能)的光分支/耦合设备，该波长切换功能能够通过使用陆地系统中使用的波长选择开关(WSS)来远程控制操作开始后的通信系统的设置。WSS是波长选择开关的缩写，ROADM是可重新配置光分插复用(可复位光分支/耦合功能)的缩写。
关于本发明，PTL 1描述了通过在节点中设置波长交叉连接(WXC)设备来实现网络系统的技术。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL 1]日本未审专利申请公开No.2011-239275
发明内容
[发明解决的技术问题]
WSS是精密设备，为了将WSS应用于需要长期(例如25年)性能保证的海底电缆系统的光分支/耦合设备，必须通过精细制作光分支/耦合设备的配置，实现光分支/耦合设备的增强可靠性。因此，当将WSS应用于光分支/耦合设备时，出现诸如开发成本增加和开发周期延长的问题。此外，PTL 1未提及使用WSS的光分支/耦合设备的增强可靠性技术。
(发明目的)
本发明的目的是提供一种具有高可靠性的光分支/耦合设备。
[发明解决问题的技术方案]
本发明的光分支/耦合设备包括：
第一光分支装置，所述第一光分支装置以这种方式配置，使得能够分离包括第一波长带上的光信号和不与所述第一波长带重叠的第二波长带上的光信号的第一光，然后将分支的光输出为第二光和第三光；
波长选择装置，所述波长选择装置以这种方式配置，使得能够将第二光输入到第一输入端，能够将包括不与所述第一波长带重叠的第三波长带上的光信号的第四光输入到第二输入端，能够从第一输出端输出第五光，能够从第二输出端输出第六光，第五光或第六光中的任一个能够包括所述第二光的所述第一波长带上的光信号并且还包括所述第四光，而另一个能够包括所述第二波长带上的光信号；
第一光开关装置，所述第一光开关装以这种方式配置，使得能够将所述第五光输入到两个输入端中的一个，能够将所述第六光输入到另一个，能够将所述第五光或第六光中的任一个输出为第七光，而能够将另一个输出为第八光；以及
第二光开关装置，所述第二光开关装置以这种方式配置，使得能够将所述第三光输入到两个输入端中的一个，能够将所述第八光输入到另一个，以及所输入的第三光或第八光中的任一个可以被输出为第九光。
本发明的光分支/耦合方法包括：
分离具有第一波长带和不与所述第一波长带重叠的第二波长带的输入第一光，然后将分支的光输出为第二光和第三光；
基于所述第二光和具有不与所述第一波长带重叠的第三波长带的第四光，生成：
第五光，所述第五光包括所述第二光的第一波长带上的信号和所述第四光中的至少一个，以及
第六光，所述第六光包括所述第二光的第一或第二波长带上的信号和所述第四光中的至少一个；
将所述第五光或第六光中的任一个输出为第七光，并且将另一个输出为第八光；以及
将所述第三光或所述第八光输出为第九光。
[发明的有益效果]
本发明具有能够提供具有高可靠性的光分支/耦合设备的有益效果。
附图说明
图1是示出根据第一示例实施例的海底电缆系统10的构成示例的框图；
图2是示出根据第一示例实施例的光分支/耦合设备100的构成示例的框图；
图3是示出当WSS 131断开并且WSS 132正常操作时光分支/耦合设备100的操作示例的框图；
图4是示出当WSS 132断开并且WSS 131正常操作时光分支/耦合设备100的操作示例的框图；
图5是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备100的操作示例的框图；
图6是示出根据第一示例实施例的光分支/耦合设备100的改进示例的框图；
图7是示出根据第二示例实施例的光分支/耦合设备200的构成示例的框图；
图8是示出当WSS 131断开并且WSS 132正常操作时光分支/耦合设备200的操作示例的框图；
图9是示出当WSS 132断开并且WSS 131正常操作时光分支/耦合设备200的操作示例的框图；
图10是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第一操作示例的框图；
图11是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第二操作示例的框图；
图12是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第三操作示例的框图；
图13是示出当WSS 131和132包括输入端口Q1至Qn时波长选择单元120的构成示例的框图；
图14是示出开关111的输入/输出的连接状态的示例的图；
图15是示出开关111的输入/输出的连接状态的示例的图；
图16是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第四操作示例的框图；
图17是示出根据第三示例实施例的光分支/耦合设备300的构成示例的框图；
图18是示出光分支/耦合设备300的操作示例的第一图；
图19是示出光分支/耦合设备300的操作示例的第二图；
图20是示出光分支/耦合设备300的操作过程的示例的流程图。
具体实施方式
下文描述本发明的示例实施例。给出附图中的箭头作为示例以便描述示例实施例中的信号的方向，并且不意味着限制信号的方向。此外，除非另外特别描述，否则分别指示每个框图中的信号的路径的直线的交叉点并不意味着交叉信号的耦合。注意，对每个附图中已经示出的元件给出相同的附图标记，并且省略重复的描述。
(第一示例实施例)
图1是示出根据本发明的第一示例实施例的海底电缆系统10的构成示例的框图。海底电缆系统10包括A终端站1、B终端站2、C终端站3和光分支/耦合设备100。A终端站1、B终端站2和C终端站3当被统称时被描述为终端站1至3。
终端站1至3中的每一个是放置在陆地上的终端站，并且是通过海底电缆5发送的信号与陆地上的网络之间的接口。终端站1至3经由海底电缆5连接到光分支/耦合设备100。海底电缆5包括用于发送光信号的光纤，并且可以在中间设置有一个或多个放大器4。放大器4例如是使用掺杂有铒的放大介质的光纤放大器。光分支/耦合设备100是包括可重新配置的光分插复用(ROADM)功能的节点，并且也被称为ROADM分支/耦合设备或ROADM节点。光分支/耦合设备100被放置在海底，通过波长单元分离和耦合输入光信号，从而通过波长单元切换光信号的输出目的地。
在本示例实施例中，A终端站1将包括波长带A1和A2上的光信号的波分复用(WDM)光信号发送到光分支/耦合设备100。波长带A1上的光信号是其目的地是B终端站2的光信号，而波长带A2上的光信号是目的地是C终端站3的光信号。C终端站3从光分支/耦合设备100接收由A终端站1发送的波长带A2上的光信号。C终端站3向光分支/耦合设备100发送其目的地是B终端站2的波长带C2上的光信号。B终端站2从光分支/耦合设备100接收WDM光信号，其中，复用由A终端站1发送的波长带A1上的光信号和由C终端站3发送的波长带C2上的光信号。
对于光分支/耦合设备100，从A终端站1输入波长带A1和A2上的WDM光信号，并且从C终端站3输入波长带C2上的光信号。光分支/耦合设备100由这些光信号生成包括波长带A1和C2上的光信号的WDM光信号，然后将WDM光信号发送到B终端站2，并且向C终端站3发送由从A终端站1接收的WDM光信号分离的波长带A2上的光信号。
在本文中，波长带A1和波长带A2彼此不重叠。此外，波长带A1和波长带C2也不相互重叠。在下文中，包括由A终端站1发送的波长带A1和A2上的光信号的WDM光信号被描述为“WDM光信号([A1][A2])”。包括由A终端站1发送的波长带A1上的光信号和由C终端站3发送的波长带C2上的光信号的WDM光信号被描述为“WDM光信号([A1][C2]])”。此外，从WDM光信号([A1][A2])分离并且由A终端站1发送的波长带A2上的光信号被描述为“光信号([A2])”。类似地，由C终端站3发送的波长带C2上的光信号被描述为“光信号([C2])”。此外，光信号在每个框图中简单地描述为[A1]、[A2]或[C2]。
然后，描述光分支/耦合设备100的构成和操作的细节。图2是示出光分支/耦合设备100的构成示例的框图。光分支/耦合设备100包括耦合器(CPL)101至102和121至122、放大器(AMP)103至106、开关(SW1至SW3)111至113，以及波长选择开关(WSS)131至132。光分支/耦合设备100可以进一步包括控制电路150、中央处理单元(CPU)151和存储器设备(MEM)152。包括在光分支/耦合设备100中的光学组件通过使用光纤、光波导、光空间传播等的光电路连接。
耦合器101至102和121至122是1×2光耦合器，并且分别将输入光信号分支成两路并且输出。每个耦合器的分支比是，但不限于，例如，1：1。熔融光纤耦合器或光波导耦合器可以被用作耦合器101至102和121至122。
放大器103至106是根据需要设置在光分支/耦合设备100内部的光放大器。光纤放大器或半导体光放大器可以被用作放大器103至106。放大器103至106补偿光分支/耦合设备100内部的光学水平。此外，当放大器103至106是光纤放大器时，放大器103至106可以通过将调制应用于泵浦激光二极管(LD)的驱动电流来生成响应信号，该响应信号用于向终端站1至3中的一个告知光分支/耦合设备100的状态。
开关111是2×2光开关，包括输入端口P1和P2，以及输出端口P3和P4，开关112和113是1×2光开关。光波导开关、机械开关或微机电系统(MEMS)开关可以被用作开关111至113。
WSS 131至132是波长选择开关，每个波长选择开关包括输入端口P1和P2，以及输出端口P3。WSS 131至132分离并耦合由波长单元从各个输入端口P1和P2输入的光信号，然后从相应的输出端口P3输出光信号。WSS 131和132内的输入和输出端口之间的连接以及从WSS 131至132输出的光信号的波长带可以从WSS 131至132的外部(例如，终端站1至3之一)控制或者可以由控制电路150控制。此外，控制电路150可以控制开关111至113的输入和输出的连接。控制电路150能够包括监视WSS 131和132的操作状态的功能，并且基于WSS 131至132的操作状态，控制开关111至113。
注意，组合耦合器121和122以及WSS 131和132的块具有输出基于输入光信号的波长选择的光信号的功能。因此，该块可以被称为波长选择单元120。
(1-1.WSS 131和WSS 132正常操作的情况)
参考图2，当WSS 131和WSS 132都正常操作时，从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备100。输入到光分支/耦合设备100的WDM光信号([A1][A2])通过放大器103以及耦合器101和121被输入到WSS 131和132的每一个的P1。从C终端站3发送的光信号([C2])通过放大器105以及耦合器102和122被输入到WSS 131和132中的每一个的P2。
WDM光信号([A1][A2])从耦合器121输入到WSS 131的P1。光信号([C2])从耦合器122输入到WSS 131的P2。WSS 131从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])中分离光信号([A1])，将分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])复用，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS 131的P3输出到开关111的P1。WSS 132从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离光信号([A2])，然后将光信号([A2])从WSS 132的P3输出到开关111的P2。
在图2中，控制开关111使得连接其P1和P3，并且连接P2和P4。WDM光信号([A1][C2])通过开关111、开关113和放大器104发送到外部(B终端站2的方向)。光信号([A2])通过开关111、开关112和放大器106发送到外部(C终端站3的方向)。
以这种方式，包括在由A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])中的光信号([A1])和由C终端站3发送的光信号([C2])被发送到作为各个光信号的目的地的B终端站2。此外，包括在WDM光信号([A1][A2])中的光信号([A2])被发送到作为光信号的目的地的C终端站3。
(1-2.只断开WSS 131的情况)
图3是示出当WSS 131断开并且WSS 132正常操作时光分支/耦合设备100的操作示例的框图。WSS 131的标记“×”(十字)表示断开WSS 131。参考图3，从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备100，并且通过放大器103、以及耦合器101和121被输入到每个WSS 131和132的P1。从C终端站3发送的光信号([C2])通过放大器105以及耦合器102和122被输入到WSS 131和132中的每一个的P2。当WSS 131断开时，WSS 132和开关111至113被设置为实现以下操作。
WDM光信号([A1][A2])从耦合器121输入到WSS 132的P1。光信号([C2])从耦合器122输入到WSS 132的P2。WSS 132复用从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS 132的P3输出到开关111的P2。在图3中，控制开关111以使其P2和P3连接。结果，WDM光信号([A1][C2])通过开关111、开关113和放大器104被发送到外部(B终端站2)。
另一方面，在图3中，开关112以这样的方式切换：在耦合器101处分支的WDM光信号([A1][A2])通过开关112。结果，WDM光信号([A1][A2]通过开关112和放大器106被发送到外部(C终端站3)。在这种情况下，当接收WDM光信号([A1][A2])时，C终端站3分离，然后仅使用其目的地是C终端站3的光信号([A2])。
以这种方式，光信号([A1])和光信号([C2])都被发送到作为目的地的B终端站2。此外，光信号([A2])被发送到C终端站3，保留作为WDM光信号([A1][A2])。因此，即使当WSS131断开时，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，并且C终端站3可以接收WDM光信号([A2])。
(1-3.仅WSS 132断开的情况)
图4是示出当WSS 132断开并且WSS 131正常操作时光分支/耦合设备100的操作示例的框图。WSS 132的标记“×”表示WSS 132断开。参考图4，从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备100，并且通过放大器103，以及耦合器101和121，被输入到WSS 131和132的每一个的P1。从C终端站3发送的光信号([C2])通过放大器105以及耦合器102和122被输入到WSS 131和132中的每一个的P2。当WSS 132断开时，WSS 131和开关111至113被设置为实现以下操作。
WDM光信号([A1][A2])从耦合器121被输入到WSS 131的P1。光信号([C2])从耦合器122被输入到WSS 131的P2。WSS 131复用从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS 131的P3被输出到开关111的P1。在图4中，控制开关111以使其P1和P3连接。结果，WDM光信号([A1][C2])通过开关111、开关113和放大器104被发送到外部(B终端站2)。
另一方面，在图4中，切换开关112，使得在耦合器101处分支的WDM光信号([A1][A2])通过开关112，如在图3中一样。结果，WDM光信号([A1][A2])通过开关112和放大器106被发送到外部(C终端站3)。当接收WDM光信号时([A1][A2]])，C终端站3分离，然后仅使用其目的地为C终端站3的光信号([A2])。
以这种方式，在图4的情况下，以及在图3中，光信号([A1])和光信号([C2])都被发送到作为目的地的B终端站2。此外，光信号([A2])被发送到C终端站3，保留作为WDM光信号([A1][A2])。换句话说，即使当WSS 132断开时，B终端站2也可以接收波长带A1和C2上的WDM光信号，并且C终端站3也可以接收波长带A2上的光信号。
(1-4.WSS 131和WSS 132均断开的情况)
图5是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备100的操作示例的框图。参考图5，从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备100，并且通过放大器103、耦合器101、开关112和放大器106被发送到光分支/耦合设备100的外部。
在本文中，在图5所示的示例实施例中，环回单元301设置在光分支/耦合设备100和C终端站3之间。环回单元301包括执行将从光分支/耦合设备100发送的光信号([A1])环回到光分支/耦合设备100的功能，环回单元301包括耦合器311和312，以及滤波器313。耦合器311和312是1×2光耦合器。耦合器311将输入光信号分成两个，然后将分支的光信号中的一个输出到环回单元301的外部，并且将另一个输出到滤波器313。滤波器313是仅发送波长带A1上的光信号并且阻挡其他波长带上的光信号的光滤波器。换句话说，滤波器313发送光信号([A1])，然后将其输出到耦合器312，并且阻挡光信号([A2])和光信号([C2])。耦合器312将从环回单元301外部输入的光信号([C2])耦合到从滤波器313输入的光信号([A1])，然后将耦合的光信号输出到光分支/耦合设备100。
熔融光纤耦合器或光波导耦合器可以被用作耦合器311和312。耦合器311和312中的每一个的分支比是但不限于例如1：1。光波导耦合器或光纤布拉格光栅可以被用作滤波器313。
因为滤波器313阻挡光信号([A2])的波长带，所以从滤波器313输出光信号([A1])。光信号([A1])在耦合器312中被耦合到从C终端站3发送的光信号([C2])，并且从环回单元301输出到光分支/耦合设备100，作为WDM光信号([A1][C2])。
从环回单元301输出的WDM光信号([A1][C2])通过光分支/耦合设备100的放大器105、耦合器102、开关113和放大器104被发送到光分支/耦合设备100的外部(即，B终端站2)。
当WDM光信号([A1][A2])从光分支/耦合设备100输入到环回单元301时，耦合器311分离WDM光信号([A1][A2])，然后将分支的WDM光信号中的一个发送到环回单元301的外部，并且将另一个输出到滤波器313。发送到环回单元301外部的WDM光信号([A1][A2])在C终端站3中被接收。在接收WDM光信号([A1][A2])时，C终端站3分离，然后仅使用其目的地是C终端站3的光信号([A2])。
因此，即使当WSS 131和132都断开时，通过使用环回单元301将由A终端站1发送的光信号([A1])和由C终端站3发送的光信号([C2])两者发送到作为各个光信号的目的地的B终端站2。此外，由A终端站1发送的光信号([A2])被发送到C终端站3，保留作为WDM光信号([A1][A2])。因此，即使当WSS 131和132均断开时，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，并且C终端站3可以接收光信号([A2])。
环回单元301导致在光分支/耦合设备100和C终端站3之间发送和接收的光信号([A2])和光信号([C2])的损耗，但不影响在光分支/耦合设备100和C终端站3之间发送和接收的光信号的波长带。因此，同样在参考图2至4描述的情况下，可以如图5所示连接环回单元301。
注意，在图3和图4的情况下，执行使WDM光信号([A1][C2])从环回单元301环回到光分支/耦合设备100。结果，使光信号([A1])从耦合器121和122两者输入到WSS 131和132。在这种情况下，可以控制正在操作的WSS，以便通过使用从耦合器121或122中的任一个输入的仅一个光信号([A1]，生成将发送到B终端站2的WDM光信号([A1][C2])。
在本示例实施例中，环回单元301被设置在光分支/耦合设备100和C终端站3之间。然而，环回单元301可以被包括在光分支/耦合设备100或C终端站3中。环回单元301可以是独立于光分支/耦合设备100和C终端站3的设备。
(环回单元的改进示例)
在环回单元301中，可以省略滤波器313，并且可以设置能够复用和解复用光信号([A1])的波长带和其他波长带的光的两个复用器/解复用器来代替耦合器311和312。在该配置中，两个复用器/解复用器中的每一个的公共端口连接到光分支/耦合设备100，并且分离光信号([A1])的端口彼此连接。分离除光信号([A1])的波长带以外的波长带的两个复用器/解复用器的端口连接到C终端站3。同样通过这样的配置，仅对光信号([A1])执行回送到光分支/耦合设备100，并且可以在光分支/耦合设备100和C终端站3之间发送和接收光信号([A2])和光信号([C2])。另外，利用这种配置，与使用耦合器311和312的情况相比，可以预期环回单元301的损耗减少。
(第一示例实施例的改进示例)
图6是示出根据第一示例实施例的光分支/耦合设备100的改进示例的框图。即使当WSS 131和132均正常时，光分支/耦合设备100也可以仅使用一个WSS来操作，并且保持另一个WSS待机。图6示出了WSS 131待机。当WSS 131待机时，光分支/耦合设备100执行与参考图3所述的、WSS 131断开的情形类似的操作。在这样的操作中，不必对待机的WSS执行控制。此外，通过切断对待机的WSS的供电，可以期望光分支/耦合设备100的功耗降低，并且处于待机状态的WSS的寿命延长。类似地，可以使WSS 132保持待机。
如上所述，在光分支/耦合设备100中，即使当WSS 131和132中的一个或两个断开时，从A终端站1和C终端站3发送的光信号也到达作为目的地的终端站。因此，减轻了单个WSS所需的可靠性程度，并且变得能够将光分支/耦合设备100应用于需要长期性能保证的海底电缆系统。换句话说，根据第一示例实施例的光分支/耦合设备100可以提供具有高可靠性的光分支/耦合设备。
(第二示例实施例)
存在包括当不向WSS供电时(当电力关闭时)，传导所有波长的功能，仅涉及从两个输入端口输入的光信号中的一个。在下文中，描述使用这种WSS并且通过关闭断开的WSS的电力，使得根据第一示例实施例的耦合器102和开关113不必要的配置。
图7是示出根据本发明的第二示例实施例的光分支/耦合设备200的构成示例的框图。与图2所示的光分支/耦合设备100相比，光分支/耦合设备200的不同之处在于光分支/耦合设备200不包括耦合器102和开关113。其他组件与光分支/耦合设备100中的组件类似，因此，省略了在第一示例实施例中重复的描述。
(2-1.WSS 131和WSS 132正常操作的情况)
参照图7，描述了当WSS 131和WSS 132都正常操作时的光分支/耦合设备200的操作。从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备200，并且通过放大器103，以及耦合器101和121，被输入到WSS 131和132的每一个的P1。从C终端站3发送的光信号([C2])通过放大器105和耦合器122被输入到WSS 131和132中的每一个的P2。
WDM光信号([A1][A2])从耦合器121被输入到WSS 131的P1。光信号([C2])从耦合器122被输入到WSS 131的P2。WSS 131复用从输入到P1的WDM光信号分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS 131的P3被输出到开关111的P1。WDM光信号([A1][C2])通过开关111的P3和放大器104被发送到外部(B终端站2的方向)。
WSS 132将从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离的光信号([A2])从WSS 132的P3输出到开关111的P2。光信号([A2])通过开关111的P4、开关112和放大器106被发送到外部(C终端站3的方向)。
因此，在第二示例实施例中，当WSS 131和132正常时，由A终端站1发送的光信号([A1])和由C终端站3发送的光信号([C2])被发送到作为各个光信号的目的地的B终端站2。此外，光信号([A2])被发送到作为光信号的目的地的C终端站3。
(2-2.仅WSS 131断开的情况)
图8是示出当WSS 131断开并且WSS 132正常操作时光分支/耦合设备200的操作示例的框图。当WSS 131断开时，WSS 132以及开关111和112被设置为实现以下操作，如在第一示例实施例的图3中一样。
WSS 132复用从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS132的P3输出到开关111的P2。WDM光信号([A1][C2])通过开关111和放大器104被发送到外部(B终端站2)。
另一方面，在图8中，切换开关112，使得在耦合器101处分支的WDM光信号([A1][A2])通过开关112。结果，WDM光信号([A1][A2])通过开关112和放大器106被发送到外部(C终端站3)。在这种情况下，当接收WDM光信号([A1][A2])时，C终端站3分离然后仅使用其目的地是C终端站3的光信号([A2])。
以这种方式，即使当在第二示例实施例中WSS 131断开时，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，并且C终端站3可以接收WDM光信号([A2])。
(2-3.仅WSS 132断开的情况)
图9是示出当WSS 132断开并且WSS 131正常操作时光分支/耦合设备200的操作示例的框图。当WSS 132断开时，WSS 131以及开关111和112被设置成操作如下，如在第一示例实施例的图4中一样。
WSS 131复用从输入到P1的WDM光信号([A1][A2])分离的光信号([A1])和输入到P2的光信号([C2])，然后生成WDM光信号([A1][C2])。生成的WDM光信号([A1][C2])从WSS131的P3被输出到开关111的P1。WDM光信号([A1][C2])通过开关111和放大器104被发送到外部(B终端站2)。
另一方面，在图9中，切换开关112，使得在耦合器101处分支的WDM光信号([A1][A2])通过开关112，如在图8中一样。结果，WDM光信号([A1][A2])通过开关112和放大器106被发送到外部(C终端站3)。当接收WDM光信号([A1][A2]])时，C终端站3分离，然后仅使用其目的地为C终端站3的光信号([A2])。
以这种方式，即使当在第二示例实施例中WSS 132断开时，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，并且C终端站3可以接收WDM光信号([A2])。
(2-4.在WSS 131和WSS 132均断开的情况下的第一操作示例)
图10是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第一操作示例的框图。在图10中描述的WSS 131中，无论波长带如何，从P3输出在电力关闭时输入到P2的光信号。此外，在图10所示的示例实施例中，与第一示例实施例的图5中所述类似的环回单元301被设置在光分支/耦合设备200和C终端站3之间。环回单元301包括对从光分支/耦合设备200发送的光信号([A1])执行环回到光分支/耦合设备200的功能。
当WSS 131和132断开时，停止向WSS 131和132供电，并且以如下方式设置开关111和112，使得如下传播光信号。
从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备200，并且通过放大器103、耦合器101、开关112和放大器106输入到环回单元301。输入到环回单元301的WDM光信号([A1][A2])在耦合器311处分支，分支的WDM光信号之一被输出到C终端站3，另一个被输出到滤波器313。滤波器313仅将光信号([A1])输出到耦合器312。
从C终端站3发送的光信号([C2])被输入到环回单元301，并且在耦合器312中，被耦合到从耦合器312输出的光信号([A1])。环回单元301将在耦合器312中耦合的WDM光信号([A1][C2])输出到光分支/耦合设备200。在光分支/耦合设备200中，从环回单元301输入的WDM光信号([A1][C2])通过放大器105和耦合器122被输入到WSS 131的P2。在本文中，因为WSS 131的电力被关闭，无论波长带如何，从WSS 131的P3只输出输入到WSS 131的P2的光信号。换句话说，WDM光信号([A1][C2])从WSS 131的P3输出。然后，从WSS 131输出的WDM光信号([A1][C2])通过开关111和放大器104被发送到外部(B终端站2)。
因此，即使当WSS 131和132断开时，也通过使用环回单元301、以及当电源关闭时通过其在特定输入/输出端口之间发送所有波长的WSS 131，将光信号([A1])和光信号([C2])发送到作为各个光信号的目的地的B终端站2。此外，光信号([A2])被发送到C终端站3，保留作为WDM光信号([A1][A2])。因此，即使当WSS 131和132断开时，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，并且C终端站3可以接收光信号([A2])，除非当WSS 131的电力关闭时在特定输入/输出端口之间发送所有波长的功能丧失。另外，与光分支/耦合设备100相比，即使当WSS 131和WSS 132都断开时，光分支/耦合设备200也可以实现上述功能，而不包括耦合器102和开关113。
注意，同样在本示例实施例中，环回单元301可以被包括在光分支/耦合设备200或C终端站3中。环回单元301可以是独立于光分支/耦合设备200和C终端站3的设备。在第一示例实施例中描述的“环回单元的改进示例”也适用于本示例实施例。
(2-5.在WSS 131和WSS 132均断开的情况下的第二操作示例)
图11是示出当WSS 131和WSS 132都断开时光分支/耦合设备200的第二操作示例的框图。在图1中描述的WSS 132中，无论波长带如何，当电力关闭时输入到P2的光信号从WSS 132的P3输出。因此，在图11中，开关111被设置为P2和P3彼此连接，以便将从WSS132的P3输出的WDM光信号([A1][C2])发送到B终端站2。其他操作类似于图10中的操作。换句话说，在图11中，在环回单元301中生成的WDM光信号([A1][C2])通过放大器105、耦合器122、WSS 132、开关111和放大器104被发送到B终端站2。
因此，即使在WSS 131和132断开的第二操作示例中，B终端站2也可以接收WDM光信号([A1][C2])，除非当WSS 132的电力关闭时通过其在特定输入/输出端口之间发送所有波长的功能丧失。此外，C终端站3可以接收光信号([A2])。
(2-6.在WSS 131和WSS 132均被断开的情况下的第三操作示例)
图12是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第三操作示例的框图。在图12中，不管波长带如何，从WSS 131的P3输出当WSS 131的电力关闭时被输入到WSS 131的P2的光信号。此外，无论波长带如何，从WSS 132的P3输出当WSS 132的电力关闭时被输入到WSS 132的P1的光信号。因此，在图12中，开关111和112被设置成在B终端站2的方向上发送WDM光信号([A1][C2])，并且在环回单元301的方向上发送WDM光信号([A1][A2]。其他操作类似于图10和11中的操作。
在图12中，从A终端站1发送的WDM光信号([A1][A2])被输入到光分支/耦合设备200，并且通过放大器103，以及耦合器101和121被输入到WSS 131和132的每一个的P1。在本文中，WSS 131的电力关闭，并且结果在WSS 131中仅连接P2和P3。WSS 132的电力也断开，并且结果在此仅连接WSS 132的P1和P3。因此，WDM光信号([A1][A2])从WSS 132的P3输出，并且通过开关111、开关112和放大器106发送到环回单元301。
另一方面，从环回单元301输出的WDM光信号([A1][C2])通过放大器105和耦合器122被输入到WSS 131和132的每一个的P2。在本文中，因为在此连接WSS 131的P2和P3，WDM光信号([A1][C2])从WSS 131的P3输出，并且通过开关111和放大器104在B终端站2的方向上发送。
因此，在WSS 131和132均断开时的第三操作示例中，B终端站2可以接收WDM光信号([A1][C2])，除非当WSS 131和132中的电力关闭时在特定输入/输出端口之间发送所有波长的功能丧失。此外，C终端站3可以接收光信号([A2])。
(2-7.波长选择单元120的改进示例)
图13是示出当WSS 131和132包括n(n是2或更大的整数)个输入端口Q1至Qn时波长选择单元120的构成示例的框图。在目前为止描述的示例实施例中，WSS 131和132的输入端口仅是两个输入端口P1和P2。然而，包括三个或以上输入端口的WSS也是已知的。在图13的构成中，Q1和Q2在正常时被用作输入端口，并且当电源关闭时发送所有波长的输入端口可以是除Q1和Q2之外的端口(例如，Qn)。在这种情况下，在断开并且因此电源关闭的WSS中，从耦合器122输入的光信号从Qn传播到P3。因此，可以使用图13中所示的波长选择单元120，代替图10和11中的波长选择单元120。
(2-8.当WSS 131和WSS 132均断开时的第四操作示例)
包括在分支/耦合设备100和200的每一个中的开关111是其输入为P1和P2并且其输出是P3和P4的2×2光开关。在目前为止的描述中，开关111的状态包括P1和P3彼此连接并且P2和P4彼此连接的状态(例如，图2和7)，以及P2和P3彼此连接并且P1和P4为开路的状态(例如，图3和8)。
图14和15是示出开关111的输入/输出的连接状态的示例的图。图14是与例如图2和7对应的连接状态。然而，还已知能够处于P1和P4彼此连接并且P2和P3彼此连接的状态的2×2光开关，如图15中。描述了能够处于这种连接状态的光开关被用作开关111的示例。
图16是示出当WSS 131和WSS 132均断开时光分支/耦合设备200的第四操作示例的框图。与图12的示例相比，当电力关闭时WSS131和132的操作以及开关111的操作在图16的示例中是不同的。换言之，无论波长带如何，当WSS 131的电力关闭时，只有被输入到WSS131的P1的光信号从WSS 131的P3输出。此外，无论波长带如何，当WSS 132的电力关闭时，只有被输入到WSS 132的P2的光信号被从WSS 132的P3输出。另外，在图16中，开关111和112被设置成WDM光信号([A1][C2])在B终端站2的方向上发送，并且WDM光信号([A1][A2])在环回单元301的方向上发送。其他操作类似于图12中的操作。
图16中的开关111被设置成P1和P4彼此连接，并且P2和P3彼此连接，如图15所示。因此，即使当与图12的示例相比，互换从WSS 131和132输出的WDM光信号时，也可以通过如在图15中控制开关111的连接状态，实现类似于图12中的操作。
如上所述，在光分支/耦合设备200中，如在光分支/耦合设备100中一样，即使当WSS 131和132中的一个或两个断开时，从A终端站1和C终端站3发送的光信号也可以到达作为目的地的终端站。因此，减轻单个WSS所需的可靠性程度，并且变得能够将光分支/耦合设备应用于要求长期性能保证的海底电缆系统。换句话说，根据第二示例实施例的光分支/耦合设备200可以提供具有高可靠性的光分支/耦合设备。
此外，与光分支/耦合设备100相比，光分支/耦合设备200不需要耦合器102和开关113。因此，根据第二示例实施例的光分支/耦合设备200能够进一步光分支/耦合设备的尺寸减小和成本降低。
根据第一和第二示例实施例的控制电路150的CPU 151和存储器设备152可以被包括在光分支/耦合设备100和200的任何部件中。CPU 151通过执行存储在存储器设备152中的程序，实现根据每个示例实施例的光分支/耦合设备的功能。存储器设备152是固定且非瞬时性存储介质。半导体存储器或固定磁盘设备被用作存储介质，但不限于上述。
(第三示例实施例)
图17是示出根据本发明的第三示例实施例的光分支/耦合设备300的构成示例的框图。与根据图7中所示的第二示例实施例的光分支/耦合设备200相比，在光分支/耦合设备300中省略了放大器103至106以及控制电路150。此外，波长选择单元120可以被配置为包括图7所示的耦合器121和122以及WSS 131和132。
光分支/耦合设备300包括耦合器101(第一分支/耦合设备)、波长选择单元120(波长选择装置)、开关111(第一光开关装置)和开关112(第二光开关装置)。
耦合器101分离WDM光信号([A1][A2])(第一光)，然后输出为第二光和第三光。WDM光信号([A1][A2])包括光信号([A1])(第一波长带上的光信号)和与波长带中的光信号([A1])不重叠的光信号([A2])(第二波长带上的光信号)。分支的WDM光信号([A1][A2])被输入到波长选择单元120的IN1(第一输入端)，并且包括光信号([C2])的第四光被输入到IN2(第二输入端)。光信号([C2])的波长带不与光信号([A1])的波长带重叠。第一光和第四光可以分别从光分支/耦合设备300外部的不同设备输入。
波长选择单元120分别从OUT1(第一输出端)和OUT2(第二输出端)输出光(第五光和第六光)。在本文中，波长选择单元120被配置为从波长选择单元120输出的一种光能够包括WDM光信号([A1][C2])，而另一种光能够包括光信号([A2])。
从波长选择单元120输出的第五光或第六光中的任一个被输入到作为开关111的两个输入端的P1或P2中的任一个，以及从波长选择单元120输出的另一种光被输入到P1和P2中的另一个。开关111可以分别输出从波长选择单元120输出的一种和另一种光。
在耦合器101处分支的WDM光信号([A1][A2])被输入到开关112的两个输入端口之一，并且从波长选择单元120输出的一种光被输入到开关112的两个输入端口的另一个。然后，开关112可以输出各种输入光之一。
当从波长选择单元120输出的光正常时，WDM光信号([A1][C2])经由开关111的P3被输出到光分支/耦合设备300的外部。此外，光信号([A2])经由开关112被输出到光分支/耦合设备300的外部。从开关111的P3输出的WDM光信号(第八光)以及从开关112输出的光信号(第九光)可以被分别连接到光分支/耦合设备300外部的设备。
图18是示出光分支/耦合设备300的操作示例的第一图。当从波长选择单元120输出的各种光之一输出WDM光信号([A1][C2])，而各种光中的另一种光异常时，开关111选择WDM光信号([A1][C2])，然后将其输出到光分支/耦合设备300的外部。例如，存在这样的情况：由于波长选择单元120的部分故障，WDM光信号([A1][C2])从波长选择单元120的一个输出输出，并且另一个输出被切断。在这种情况下，开关111被设置为使得WDM光信号([A1][C2])被从开关111的P3输出。
参考图18，波长选择单元120被设置为当不从OUT1(第一输出端)输出第五光时，从OUT2输出第六光(WDM光信号([A1][C2]))。在图18中，控制开关111，使得从OUT2输出的第六光被输入到开关111的P2，并且被作为第八光从P3输出到光分支/耦合设备300的外部。控制开关112，使得在耦合器101处分支的第三光(WDM光信号([A1][A2]))被作为第九光输出到光分支/耦合设备300的外部。
为了控制这些开关111和112，波长选择单元120可以通过检测波长选择单元120自身的异常来直接控制开关111和112。替选地，可以通过在光分支/耦合设备300中提供的、监视波长选择单元120的操作的功能来控制开关111和112。
图19是示出光分支/耦合设备300的操作示例的第二图。波长选择单元120被设置为当不从OUT2(第二输出端)输出第六光时，从OUT1输出第五光(WDM光信号([A1][C2]))。在图19中，控制开关111，使得从开关111的P3输出从OUT1输出的第五光。开关112被控制为使得在耦合器101处分支的第三光(WDM光信号([A1][A2]))被作为第九光输出到光分支/耦合设备300的外部。
如图17至19所示，开关111被设置为使得WDM光信号([A1][C2])通过开关111的P3输出到外部。
图20是示出上述光分支/耦合设备300的操作过程的示例的流程图。通过耦合器101，光分支/耦合设备300分离包括第一波长带上的光信号以及不与第一波长带重叠的第二波长带上的光信号的第一光，然后将分支的光输出为第二光和第三光(图20中的步骤S01)。第二光被输入到波长选择单元120的第一输入端，并且包括不与第一波长带重叠的第三波长带上的光信号的第四光被输入到第二输入端。然后，波长选择单元120从第一输出端输出第五光，并且从第二输出端输出第六光(步骤S02)。在本文中，第五光或第六光中的任一个包括第二光的第一波长带上的光信号和第四光，而另一个包括第二波长带上的光信号。开关111将第五光或第六光中的任一个输出为第七光，并且将另一个输出为第八光(步骤S03)。开关112将第三光或第八光输出为第九光(步骤S04)。
如上所述，在光分支/耦合设备300中，即使当波长选择单元120的输出之一异常时，WDM光信号([A1][C2])被作为第八光输出到外部，并且包括光信号([A2])的信号被作为第九光输出到外部。换句话说，即使当从波长选择单元120输出的各种光之一输出WDM光信号([A1][C2])，而各种光中的另一种异常时，也不会丢失当波长选择单元120正常时输出的第八光和第九光。换句话说，根据第三示例实施例的光分支/耦合设备300可以提供具有高可靠性的光分支/耦合设备。
可以将本发明的示例实施例描述为但不限于以下补充说明。
(补充说明1)
一种光分支/耦合设备，包括：
第一光分支装置，所述第一光分支装置以这种方式配置，使得能够分离包括第一波长带上的光信号和不与所述第一波长带重叠的第二波长带上的光信号的第一光，然后将分支的光输出为第二光和第三光；
波长选择装置，所述波长选择装置以这种方式配置，使得能够将第二光输入到第一输入端，能够将包括不与所述第一波长带重叠的第三波长带上的光信号的第四光输入到第二输入端，能够从第一输出端输出第五光，能够从第二输出端输出第六光，第五光或第六光中的任一个能够包括所述第二光的所述第一波长带上的光信号并且还包括所述第四光，而另一个能够包括所述第二波长带上的光信号；
第一光开关装置，所述第一光开关装以这种方式配置，使得能够将所述第五光输入到两个输入端中的一个，能够将所述第六光输入到另一个，能够将所述第五光或第六光中的任一个输出为第七光，而能够将另一个输出为第八光；以及
第二光开关装置，所述第二光开关装置以这种方式配置，使得能够将所述第三光输入到两个输入端中的一个，能够将所述第八光输入到另一个，以及能够将所输入的第三光或所输入的第八光中的任一个输出为第九光。
(补充说明2)
根据补充说明1所述的光分支/耦合设备，其中，
当从所述波长选择装置输出所述第五光和所述第六光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和第四光的信号输出为所述第五光，并且将所述第二波长带上的光信号输出为第六光，
所述第一光开关装置将所述第五光输出为所述第七光，并且将所述第六光输出为所述第八光，以及
所述第二光开关装置将第所述八光输出为所述第九光。
(补充说明3)
根据补充说明1或2所述的光分支/耦合设备，其中，
当没有从所述波长选择装置输出所述第五光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和第四光的信号输出为所述第六光，
所述第一光开关装置将所述第六光输出为所述第七光，以及
所述第二光开关装置将所述第三光输出为所述第九光。
(补充说明4)
根据补充说明1至3中任一项所述的光分支/耦合设备，其中，
当没有从所述波长选择装置输出所述第六光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和所述第四光的信号输出为所述第五光，
所述第一光开关装置将所述第五光输出为所述第七光，以及
所述第二光开关装置将所述第三光输出为所述第九光。
(补充说明5)
根据补充说明1至4中任一项所述的光分支/耦合设备，进一步包括：
环回装置，所述环回装置用于分离被包括在所述第九光中的所述第一波长带上的光信号，并且将其中复用所述第一波长带上的所分离的光信号和所述第四光的第十光而不是所述第四光输入到所述波长选择装置的所述第二输入端，其中
所述波长选择装置以这种方式配置，使得当没有向所述波长选择装置供电时，经由传送所述第一波长带上的光信号和所述第三波长带上的光信号的内部路径，从所述第一输出端和所述第二输出端中的至少一个输出所述第十光。
(补充说明6)
根据补充说明5所述的光分支/耦合设备，其中，
所述波长选择装置以这种方式配置，使得：
当没有向所述波长选择装置供电时，经由传送所述第一波长带上的光信号和所述第三波长带上的光信号内部路径，从所述第一输出端输出所述第十光的输出，以及
当没有向所述波长选择装置供电时，经由传送所述第一波长带上的光信号和所述第二波长带上的光信号的内部路径，从所述第十输出输出所述第二光的输出。
(补充说明7)
根据补充说明1所述的光分支/耦合设备，进一步包括：
第二光分支装置，所述第二光分支装置能够分离所述第四光，然后将分支中的一个输入到所述波长选择装置的所述第二输入端，并且将另一个输出为第十一光；以及
第三光开关装置，所述第三光开关装置能够输入所述第十一光和所述第七光中的一个，并且输出所述第十一光或所述第七光中的任一个。
(补充说明8)
根据补充说明7所述的光分支/耦合设备，其中，
当从所述波长选择装置输出所述第五光和所述第六光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和第四光的信号输出为第五光，并且将所述第二波长带上的光信号输出为第六光，
所述第一光开关装置将所述第五光输出为所述第七光，并且将所述第六光输出为所述第八光，
所述第二光开关装置将所述第八光输出为所述第九光，以及
所述第三光开关装置输出所述第七光。
(补充说明9)
根据补充说明7或8所述的光分支/耦合设备，其中，
当没有从所述波长选择装置输出所述第五光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和所述第四光的信号输出为所述第六光，
所述第一光开关装置将所述第六光输出为所述第七光，
所述第二光开关装置将所述第三光输出为所述第九光，以及
所述第三光开关装置输出所述第七光。
(补充说明10)
根据补充说明7至9中任一项所述的光分支/耦合设备，其中，
当没有从所述波长选择装置输出所述第六光时，
所述波长选择装置将包括所述第一波长带上的光信号和所述第四光的信号输出为所述第五光，
所述第一光开关装置将所述第五光输出为所述第七光，
所述第二光开关装置将所述第三光输出为所述第九光，以及
所述第三光开关装置输出所述第七光。
(补充说明11)
根据补充说明7至10中任一项所述的光分支/耦合设备，进一步包括：
环回装置，所述环回装置能够分离被包括在所述第九光中的所述第一波长带上的光信号，并且将其中复用所述第一波长带上的所分离的光信号和所述第四光的第十光而不是所述第四光输出到所述第二光分支装置，其中，
当没有从所述波长选择装置输出所述第五光和所述第六光时，
所述第二光开关装置将所述第三光输出为所述第九光，以及
所述第三光开关装置输出所述第十一光。
(补充说明12)
根据补充说明1至11中任一项所述的光分支/耦合设备，其中，所述波长选择装置以这种方式配置，使得包括能够复用或解复用的波长选择开关(WSS)，然后对所述第一至第三波长带的每一个输出输入光信号。
(补充说明13)
根据补充说明1至12中任一项所述的光分支/耦合设备，进一步包括控制单元，所述控制单元控制所述波长选择装置以及所述第一和第二光开关装置。
(补充说明14)
一种光通信系统，其中，
根据补充说明1至13中任一项所述的光分支/耦合设备被连接到：
第一终端站，所述第一终端站将第一光传送到所述光分支/耦合设备，
第二终端站，所述第二终端从所述光分支/耦合设备接收第七光，以及
第三终端站，所述第三终端从所述光分支/耦合设备接收第九光，并且将第四光传送到所述光分支/耦合设备。
(补充说明15)
根据补充说明14所述的光通信系统，其中能够分离被包括在所述第九光中的所述第一波长带上的光信号，并且将其中复用所述第一波长带上的所分离的光信号和所述第四光的第十光而不是所述第四光输出到第二光分支装置的环回装置被设置在所述第三终端站和所述光分支/耦合设备之间。
(补充说明16)
一种光分支/耦合方法，包括：
分离包括第一波长带和不与所述第一波长带重叠的第二波长带的输入第一光，然后将分支的光输出为第二光和第三光；
基于所述第二光和具有不与所述第一波长带重叠的第三波长带的第四光，生成：
第五光，所述第五光包括所述第二光的第一波长带上的信号和所述第四光中的至少一个，以及
第六光，所述第六光包括所述第二光的第一或第二波长带上的信号和所述第四光中的至少一个；
当输入所述第五光和所述第六光时，将所述第五光或第六光中的任一个输出为第七光，并且将另一个输出为第八光；以及
当输入所述第三光和所述第八光时，将所述第三光或所述第八光输出为第九光。
虽然已经参考示例实施例描述了本申请的发明，但是本申请的发明不限于上述示例实施例。在本申请的发明范围内，可以对本申请的发明的配置和细节进行本领域技术人员可以理解的各种改变。
本申请基于并要求2016年10月25日提交的日本专利申请No.2016-208265的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
[参考标志列表]
1 A终端站
2 B终端站
3 C终端站
4 放大器
5 海底电缆
10 海底电缆系统
100,200,300 光分支/耦合设备
101,102,121,122,311,312 耦合器
103至106 放大器
111,112,113 开关
120 波长选择单元
150 控制电路
151 CPU
152 存储器设备
301 环回单元
313 滤波器
机译： 光分支耦合装置及光分支耦合方法
机译： 光分支/耦合装置和光分支/耦合方法
机译： 光分支耦合装置及光分支耦合方法
