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1. (WO2018193835) 双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法
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明 細 書

発明の名称 双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009  

先行技術文献

特許文献

0010  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0011   0012   0013  

課題を解決するための手段

0014   0015  

発明の効果

0016  

図面の簡単な説明

0017  

発明を実施するための形態

0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061  

符号の説明

0062  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3A   3B   4A   4B   5A   5B   6A   6B   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法

技術分野

[0001]
 本発明は、双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法に関する。

背景技術

[0002]
 昨今の通信トラフィックの増加に伴い、大容量の光伝送システムの実現が求められている。例えば、光海底伝送システムにおいては、信号帯域を狭間隔化して波長数を増やす方法や、1波あたりの伝送容量を高ビットレート化する方法を用いて、大容量伝送を実現している。しかし、これらの方法を用いた大容量伝送も、飽和傾向にあり、さらなる伝送容量の拡大が求められている。
 現在、光伝送システムでは、C帯(Conventional band)を用いて光信号を伝送しているが、今後は、伝送容量の拡大のために、C帯に加えてL帯(Long wavelength band)の利用が検討されている。C帯は1550nm帯であり、L帯は1580nm帯である。
[0003]
 図1に、C+L帯を用いた光伝送システムの構成を示す。この光伝送システムは、C+L帯中継器100、C+L帯送受信装置110、120及び光ファイバ201~204を有する。
 C+L帯中継器100は、C帯中継器101、102、L帯中継器103、104、C/L帯信号分波器105、106及びC/L帯信号合波器107、108を有する。C/L帯信号分波器105、106は、同じ構造のものであって、入力ポートと、第1及び第2の出力ポートを備える。C/L帯信号合波器107、108は、同じ構造のものであって、第1及び第2の入力ポートと、出力ポートを備える。
[0004]
 C/L帯信号分波器105の入力ポートは、光ファイバ201に光学的に結合されている。C/L帯信号分波器106の入力ポートは、光ファイバ204に光学的に結合されている。C/L帯信号合波器107の出力ポートは、光ファイバ202に光学的に結合されている。C/L帯信号合波器108の出力ポートは、光ファイバ203に光学的に結合されている。ここで、「光学的に結合」とは、結合部において、光信号がほとんどロスすることなく伝搬することを意味する。
 C/L帯信号分波器105の第1及び第2の出力ポートはそれぞれ、光伝送路を介してC/L帯信号合波器107の第1及び第2の入力ポートに光学的に結合されている。C帯中継器101は、第1の出力ポートと第1の入力ポートの間の光伝送路に設けられている。L帯中継器103は、第2の出力ポートと第2の入力ポートの間の光伝送路に設けられている。
 C/L帯信号分波器106の第1及び第2の出力ポートはそれぞれ、光伝送路を介してC/L帯信号合波器108の第1及び第2の入力ポートに光学的に結合されている。C帯中継器102は、第1の出力ポートと第1の入力ポートの間の光伝送路に設けられている。L帯中継器104は、第2の出力ポートと第2の入力ポートの間の光伝送路に設けられている。
[0005]
 C+L帯送受信装置110は、C帯光送信装置111 1~111 n、L帯光送信装置112 1~112 n、C帯光受信装置113 1~113 n、L帯光受信装置114 1~114 n、C/L帯波長多重部115、及び、C/L帯波長分離部116を有する。C+L帯送受信装置120は、C帯光送信装置121 1~121 n、L帯光送信装置122 1~122 n、C帯光受信装置123 1~123 n、L帯光受信装置124 1~124 n、C/L帯波長多重部115、及び、C/L帯波長分離部126を有する。
 C帯光送信装置111 1~111 nはそれぞれ、C帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。L帯光送信装置112 1~112 nはそれぞれ、L帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。C/L帯波長多重部115は、C帯光送信装置111 1~111 nからのC帯の光信号とL帯光送信装置112 1~112 nからのL帯の光信号とを合波してC+L帯の波長多重光信号を出力する。C/L帯波長多重部115から出力されたC+L帯の波長多重光信号は、光ファイバ201を介してC/L帯信号分波器105に供給される。
[0006]
 C/L帯信号分波器105は、C+L帯の波長多重光信号をC帯の波長多重光信号とL帯の波長多重光信号に分離する。C帯の波長多重光信号は、C帯中継器101で増幅された後、C/L帯信号合波器107の第1の入力ポートに供給される。L帯の波長多重光信号は、L帯中継器103で増幅された後、C/L帯信号合波器107の第2の入力ポートに供給される。C/L帯信号合波器107は、C帯の光信号とL帯の光信号を合波する。C/L帯信号合波器107は、C+L帯の波長多重光信号を出力する。C/L帯信号合波器107から出力されたC+L帯の波長多重光信号は、光ファイバ202を介してC/L帯波長分離部126に供給される。
 C/L帯波長分離部126は、C+L帯の波長多重光信号を波長別に分離する。C/L帯波長分離部126は、C帯の各波長の光信号をC帯光受信装置123 1~123 nに供給する。C/L帯波長分離部126は、L帯の各波長の光信号をL帯光受信装置124 1~124 nに供給する。
[0007]
 C帯光送信装置121 1~121 nはそれぞれ、C帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。L帯光送信装置122 1~122 nはそれぞれ、L帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。C/L帯波長多重部125は、C帯光送信装置121 1~121 nからのC帯の波長多重光信号とL帯光送信装置122 1~122 nからのL帯の波長多重光信号とを合波してC+L帯の波長多重光信号を出力する。C/L帯波長多重部125から出力されたC+L帯の波長多重光信号は、光ファイバ204を介してC/L帯信号分波器106に供給される。
 C/L帯信号分波器106は、C+L帯の波長多重光信号をC帯の波長多重光信号とL帯の波長多重光信号に分離する。C帯の波長多重光信号は、C帯中継器102で増幅された後、C/L帯信号合波器108の第1の入力ポートに供給される。L帯の波長多重光信号は、L帯中継器104で増幅された後、C/L帯信号合波器108の第2の入力ポートに供給される。C/L帯信号合波器108は、C帯の波長多重光信号とL帯の波長多重光信号を合波する。C/L帯信号合波器108は、C+L帯の波長多重光信号を出力する。C/L帯信号合波器108から出力されたC+L帯の波長多重光信号は、光ファイバ203を介してC/L帯波長分離部116に供給される。
 C/L帯波長分離部116は、C+L帯の波長多重光信号を波長別に分離する。C/L帯波長分離部116は、C帯の各波長の光信号をC帯光受信装置113 1~113 nに供給する。C/L帯波長分離部116は、L帯の各波長の光信号をL帯光受信装置114 1~114 nに供給する。
[0008]
 上述したC+L帯を用いた光伝送システムにおいて、光ファイバ201、202、C帯中継器101、L帯中継器103、C/L帯信号分波器105及びL帯信号合波器107からなる伝送路は、アップストリーム用である。一方、光ファイバ203、204、C帯中継器102、L帯中継器104、C/L帯信号分波器106及びL帯信号合波器108からなる伝送路は、ダウンストリーム用である。C+L帯送受信装置110は、アップストリーム用伝送路を用いてC帯の光信号及びL帯の光信号を送信することができ、また、C+L帯送受信装置120は、ダウンストリーム用伝送路を用いてC帯の光信号及びL帯の光信号を送信することができる。このように、C+L帯を用いた光伝送システムはC+L帯の光信号を双方向に伝送することができるので、C帯のみを用いて光信号を送受信する光伝送システムと比較して、伝送容量を増大することができる。
[0009]
 別の光伝送システムとして、特許文献1には、一本の光伝送路を用いて双方向のWDM光伝送を行う双方向WDM(波長分割多重)光伝送システムが記載されている。この双方向WDM光伝送システムは、第1及び第2のWDM光送受信器を有する。第1のWDM光送受信器は、C帯(1550nm帯)の光信号を受信し、L帯(1580nm帯)の光信号を送信する。第2のWDM光送受信器は、L帯の光信号を受信し、C帯の光信号を送信する。
 この双方向WDM光伝送システムでは、第1のWDM光送受信器から第2のWDM光送受信器へ向けてL帯の光信号が伝送され、第2のWDM光送受信器から第1のWDM光送受信器へ向けてC帯の光信号が伝送される。
 さらに別の光伝送システムとして、特許文献2には、一本の光伝送路を用いて、上り波長多重信号と下り波長多重信号とを送受信する一心双方向光波長多重伝送システムが記載されている。上り波長多重信号の帯域は、下り波長多重信号の帯域と異なる。

先行技術文献

特許文献

[0010]
特許文献1 : 特開平11-284576号公報
特許文献2 : 特開2004-7146号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0011]
 しかし、図1に示した光伝送システムにおいては、以下のような問題がある。
 C帯中継器101、102やL帯中継器103、104はいずれも、入力される光信号に帯域外波長の成分が含まれていると、十分な増幅特性を得られない。この帯域外波長の増幅特性への影響を抑制するために、C/L帯信号分波器105、106では、C帯の透過波長域とL帯の透過波長域との境界にガードバンド(未使用の帯域)を設定した透過特性を有するC/L分波フィルタが用いられる。このC/L分波フィルタにおいて、第1の出力ポート(C帯透過ポート)側でL帯の光信号を遮断し、かつ、第2の出力ポート(L帯透過ポート)側でC帯の光信号を遮断するためには、ガードバンドをある程度広く設定する必要がある。しかし、ガードバンドを広く設定すると、主信号の波長帯域が減少し、その結果、伝送容量の低下を招く。
 また、C/L帯信号分波器105、106のC帯透過ポート側にL帯の光信号が残存すると、C/L帯信号合波器107、108において、L帯の光信号と残存したL帯の光信号とが合波されるコヒーレントクロストークが発生する。同様に、C/L帯信号分波器105、106のL帯透過ポート側にC帯の光信号が残存すると、C/L帯信号合波器107、108において、C帯の光信号と残存したC帯の光信号とが合波されるコヒーレントクロストークが発生する。このようなコヒーレントクロストークは、光信号の伝送特性に影響を及ぼすため、受信光信号の品質が劣化する場合がある。
[0012]
 特許文献1に記載の双方向WDM光伝送システムにおいては、上り方向と下り方向とで、送信される光信号の帯域が異なる。例えば、上り方向ではL帯が用いられ、下り方向ではC帯が用いられる。この場合、信号帯域を狭間隔化して波長数を増やす方法などで伝送容量の拡大を図ったとしても、上り方向の伝送容量はL帯範囲内でしか拡大することできず、下り方向の伝送容量もC帯範囲内でしか拡大することができない。このため、近年の通信トラフィックの増加を考慮すると、さらなる伝送容量の拡大が求められる。
 特許文献2に記載の一心双方向光波長多重伝送システムにおいても、上り方向と下り方向とで、送信される光信号の帯域が異なるため、特許文献1に記載のシステムと同様の問題を生じる。
[0013]
 本発明の目的は、上記問題を解決し、伝送容量の拡大を図ることができ、伝送特性劣化を軽減することができる、双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014]
 上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
 第1の中継器を備えた第1の光伝送路と、
 第2の中継器を備えた第2の光伝送路と、
 前記第1および第2の光伝送路を介して通信可能に接続され、それぞれが、第1の帯域の光信号と前記第1の帯域とは異なる第2の帯域の光信号とを送受信する第1および第2の送受信装置と、を有し、
 前記第1の送受信装置は、前記第1の帯域の光信号を前記第1の光伝送路へ送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第2の光伝送路へ送信し、
 前記第2の送受信装置は、前記第1の帯域の光信号を前記第2の光伝送路へ送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第1の光伝送路へ送信し、
 前記第1の中継器は、前記第1の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅し、
 前記第2の中継器は、前記第2の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅する、双方向光伝送システムが提供される。
[0015]
 本発明の別の態様によれば、
 第1の中継器を備えた第1の光伝送路と、第2の中継器を備えた第2の光伝送路とを用いて、第1の帯域の光信号と前記第1の帯域とは異なる第2の帯域の光信号とを、第1の方向と該第1の方向とは反対の第2の方向との双方向に伝送する、双方向光伝送方法であって、
 前記第1の方向において、前記第1の帯域の光信号を前記第1の光伝送路に送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第2の光伝送路に送信し、前記第1の中継器にて、前記第1の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅し、
 前記第2の方向において、前記第1の帯域の光信号を前記第2の光伝送路に送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第1の光伝送路に送信し、前記第2の中継器にて、前記第2の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅する、双方向光伝送方法が提供される。

発明の効果

[0016]
 本発明によれば、伝送容量の拡大を図ることができ、伝送特性劣化を軽減することができる。

図面の簡単な説明

[0017]
[図1] C+L帯を用いた光伝送システムの一構成例を示すブロック図である。
[図2] 本発明の第1の実施形態による双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
[図3A] 図2に示した双方向光伝送システムの光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図3B] 図2に示した双方向光伝送システムの別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図4A] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図4B] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図5A] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図5B] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図6A] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図6B] 図2に示した双方向光伝送システムのさらに別の光サーキュレータの動作を説明するための模式図である。
[図7] 本発明の第2の実施形態による双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
[図8] 図2示した双方向光伝送システムの変形例を説明するためのブロック図である。

発明を実施するための形態

[0018]
 次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
 (第1の実施形態)
 図2は、本発明の第1の実施形態による双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
[0019]
 図2を参照すると、双方向光伝送システムは、C+L帯送受信装置10、20、C+L帯中継器30、及び光ファイバ201~204を有する。C+L帯送受信装置10は、光ファイバ201、203を介してC+L帯中継器30と光学的に結合され、C+L帯送受信装置20は、光ファイバ202、204を介してC+L帯中継器30と光学的に結合されている。
 光ファイバ201、202は第1の光伝送路を構成し、光ファイバ202、203は第2の光伝送路を構成する。ここでは、C+L帯送受信装置10からC+L帯送受信装置20に向かう方向を上り方向と呼ぶ。C+L帯送受信装置20からC+L帯送受信装置10に向かう方向を下り方向と呼ぶ。
[0020]
 C+L帯送受信装置10は、C帯の光信号を第1の光伝送路でC+L帯送受信装置20に送信するとともに、L帯の光信号を第2の光伝送路でC+L帯送受信装置20に送信する。一方、C+L帯送受信装置20は、L帯の光信号を第1の光伝送路でC+L帯送受信装置10に送信するとともに、C帯の光信号を第2の光伝送路でC+L帯送受信装置10に送信する。第1の光伝送路では、C帯の光信号が上り方向に伝送され、L帯の光信号が下り方向に伝送される。第2の光伝送路では、L帯の光信号が上り方向に伝送され、C帯の光信号が下り方向に伝送される。
[0021]
 以下、C+L帯送受信装置10、20及びC+L帯中継器30の構成を詳細に説明する。
 まず、C+L帯送受信装置10の構成を詳細に説明する。
 C+L帯送受信装置10は、C帯光送信装置11 1~11 n、L帯光送信装置12 1~12 n、C帯光受信装置13 1~13 n、L帯光受信装置14 1~14 n、C帯波長多重部15A、L帯波長多重部15B、C帯波長分離部16A、L帯波長分離部16B、及び光サーキュレータ17、18を有する。各装置の個数を示す「n」は任意に設定可能である。
[0022]
 C帯波長多重部15A及びL帯波長分離部16Bはそれぞれ、光サーキュレータ17を介して光ファイバ201に光学的に結合されている。L帯波長多重部15B及びC帯波長分離部16Aはそれぞれ、光サーキュレータ18を介して光ファイバ203に光学的に結合されている。
 光サーキュレータ17、18として、既存の光サーキュレータ、例えば、偏光依存型光サーキュレータや偏光無依存型光サーキュレータを用いることができる。偏光依存型光サーキュレータは、例えば、ファラデー回転子と、ファラデー回転子を両側から挟むように、45°の相対角度で配置された2枚の偏光子と、ファラデー回転子の外周を覆う磁石とからなる。偏光無依存型光サーキュレータは、例えば、ファラデー回転子、1/2波長板、偏光ビームスプリッタ、反射ミラーなどから構成される。これら光サーキュレータは良く知られたものであるので、ここでは構造の説明は省略し、動作のみを説明する。
[0023]
 図3Aに、光サーキュレータ17の動作イメージを模式的に示す。図3Aに示すように、光サーキュレータ17は、3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ17では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ17のポートP1は、C帯波長多重部15Aの出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ17のポートP2は、光ファイバ201の一端に光学的に結合されている。光サーキュレータ17のポートP3は、L帯波長分離部16Bの入力ポートに光学的に結合されている。
[0024]
 図3Bに、光サーキュレータ18の動作イメージを模式的に示す。図3Bに示すように、光サーキュレータ17と同様、光サーキュレータ18も3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ18では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ18のポートP1は、L帯波長多重部15Bの出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ18のポートP2は、光ファイバ203の一端に光学的に結合されている。光サーキュレータ18のポートP3は、C帯波長分離部16Aの入力ポートに光学的に結合されている。
[0025]
 C帯光送信装置11 1~11 nはそれぞれ、C帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。C帯波長多重部15Aは、C帯光送信装置11 1~11 nからの各波長の光信号を合波してC帯の波長多重光信号を出力する。C帯の波長多重信号は、光サーキュレータ17を介して光ファイバ201に供給される。
 L帯光送信装置12 1~12 nはそれぞれ、L帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。L帯波長多重部15Bは、L帯光送信装置12 1~12 nからの各波長の光信号を合波してL帯の波長多重光信号を出力する。L帯の波長多重信号は、光サーキュレータ18を介して光ファイバ203に供給される。
[0026]
 C帯波長分離部16Aは、光ファイバ203から光サーキュレータ18を介してC帯の波長多重光信号を受信する。C帯波長分離部16Aは、受信したC帯の波長多重光信号を波長別に分離し、各波長の光信号をC帯光受信装置13 1~13 nに供給する。
 L帯波長分離部16Bは、光ファイバ201から光サーキュレータ17を介してL帯の波長多重光信号を受信する。L帯波長分離部16Bは、受信したL帯の波長多重光信号を波長別に分離し、各波長の光信号をL帯光受信装置14 1~14 nに供給する。
[0027]
 次に、C+L帯送受信装置20の構成を詳細に説明する。
 C+L帯送受信装置20は、C帯光送信装置21 1~21 n、L帯光送信装置22 1~22 n、C帯光受信装置23 1~23 n、L帯光受信装置24 1~24 n、C帯波長多重部25A、L帯波長多重部25B、C帯波長分離部26A、L帯波長分離部26B、及び光サーキュレータ27、28を有する。各装置の個数を示す「n」は任意に設定可能である。ただし、C+L帯送受信装置10、20の間で対応する装置の数は一致させる必要がある。
 C帯波長多重部25A及びL帯波長分離部26Bはそれぞれ、光サーキュレータ27を介して光ファイバ202に光学的に結合されている。L帯波長多重部25B及びC帯波長分離部26Aはそれぞれ、光サーキュレータ28を介して光ファイバ204に光学的に結合されている。
[0028]
 光サーキュレータ27、28として、既存の光サーキュレータ、例えば、偏光依存型光サーキュレータや偏光無依存型光サーキュレータを用いることができる。ここでは、光サーキュレータの構造の説明は省略し、動作のみを説明する。
 図4Aに、光サーキュレータ27の動作イメーサーキュレータジを模式的に示す。図4Aに示すように、光サーキュレータ27も3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ27では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ27のポートP1は、L帯波長多重部25Bの出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ27のポートP2は、光ファイバ201に光学的に結合されている。光サーキュレータ27のポートP3は、C帯波長分離部26Aの入力ポートに光学的に結合されている。
[0029]
 図4Bに、光サーキュレータ28の動作イメージを模式的に示す。図4Bに示すように、光サーキュレータ28も3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ28では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ18のポートP1は、C帯波長多重部25Aの出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ28のポートP2は、光ファイバ204に光学的に結合されている。光サーキュレータ28のポートP3は、L帯波長分離部26Bの入力ポートに光学的に結合されている。
[0030]
 C帯光送信装置21 1~21 nはそれぞれ、C帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。C帯波長多重部25Aは、C帯光送信装置21 1~21 nからの各波長の光信号を合波してC帯の波長多重光信号を出力する。C帯の波長多重信号は、光サーキュレータ28を介して光ファイバ204に供給される。
 L帯光送信装置22 1~22 nはそれぞれ、L帯であって、互いに波長が異なる光信号を出力する。L帯波長多重部25Bは、L帯光送信装置22 1~22 nからの各波長の光信号を合波してL帯の波長多重光信号を出力する。L帯の波長多重信号は、光サーキュレータ27を介して光ファイバ202に供給される。
[0031]
 C帯波長分離部26Aは、光ファイバ202から光サーキュレータ27を介してC帯の波長多重光信号を受信する。C帯波長分離部26Aは、受信したC帯の波長多重光信号を波長別に分離し、各波長の光信号をC帯光受信装置23 1~23 nに供給する。
 L帯波長分離部26Bは、光ファイバ204から光サーキュレータ28を介してL帯の波長多重光信号を受信する。L帯波長分離部26Bは、受信したL帯の波長多重光信号を波長別に分離し、各波長の光信号をL帯光受信装置24 1~24 nに供給する。
 C+L帯中継器30は、光ファイバ201、202の間に設けられた第1中継部30Aと、光ファイバ203、204の間に設けられた第2中継部30Bと、を有する。
[0032]
 次に、C+L帯中継器30の構成を詳細に説明する。
 第1中継部30Aは、C帯中継器31、L帯中継器32及び光サーキュレータ35、36を有する。
 C帯中継器31は、C帯の光信号を増幅する光増幅器である。C帯中継器31の入力ポートは、光サーキュレータ35を介して光ファイバ201に光学的に結合されている。C帯中継器31の出力ポートは、光サーキュレータ36を介して光ファイバ202に光学的に結合されている。C帯中継器31として、例えば、EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)等の光増幅器を用いることができる。
[0033]
 L帯中継器32は、L帯の光信号を増幅する光増幅器である。L帯中継器32の入力ポートは、光サーキュレータ36を介して光ファイバ202に光学的に結合されている。L帯中継器32の出力ポートは、光サーキュレータ35を介して光ファイバ201に光学的に結合されている。L帯中継器32として、例えば、EDFA等の光増幅器を用いることができる。
 光サーキュレータ35、36として、既存の光サーキュレータ、例えば、偏光依存型光サーキュレータや偏光無依存型光サーキュレータを用いることができる。ここでは、光サーキュレータの構造の説明は省略し、動作のみを説明する。
[0034]
 図5Aに、光サーキュレータ35の動作イメージを模式的に示す。図5Aに示すように、光サーキュレータ35は3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ35では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ35のポートP1は、L帯中継器32の出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ35のポートP2は、光ファイバ201に光学的に結合されている。光サーキュレータ35のポートP3は、C帯中継器31の入力ポートに光学的に結合されている。
[0035]
 図5Bに、光サーキュレータ36の動作イメージを模式的に示す。図5Bに示すように、光サーキュレータ36も3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ36では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ36のポートP1は、C帯中継器31の出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ36のポートP2は、光ファイバ202に光学的に結合されている。光サーキュレータ36のポートP3は、L帯中継器32の入力ポートに光学的に結合されている。
[0036]
 上記の第1中継部30Aでは、C帯波長多重部15Aから出力されたC帯の波長多重光信号が、光サーキュレータ35のポートP2に供給される。光サーキュレータ35では、ポートP2から入力されたC帯の波長多重光信号がポートP3から出力される。光サーキュレータ35のポートP3から出力されたC帯の波長多重光信号は、C帯中継器31にて増幅された後、光サーキュレータ36のポートP1に供給される。光サーキュレータ36では、ポートP1から入力されたC帯の波長多重光信号がポートP2から出力される。
[0037]
 一方、L帯波長多重部25Bから出力されたL帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ36のポートP2に供給される。光サーキュレータ36では、ポートP2から入力されたL帯の波長多重光信号がポートP3から出力される。光サーキュレータ36のポートP3から出力されたL帯の波長多重光信号は、L帯中継器32にて増幅された後、光サーキュレータ35のポートP1に供給される。光サーキュレータ35では、ポートP1から入力されたL帯の波長多重光信号がポートP2から出力される。
[0038]
 第2中継部30Bは、C帯中継器33、L帯中継器34及び光サーキュレータ37、38を有する。
 C帯中継器33は、C帯中継器31と同様のものである。C帯中継器33の入力ポートは、光サーキュレータ37を介して光ファイバ203に光学的に結合されている。C帯中継器33の出力ポートは、光サーキュレータ38を介して光ファイバ204に光学的に結合されている。
 L帯中継器34は、L帯中継器32と同様のものである。L帯中継器34の入力ポートは、光サーキュレータ38を介して光ファイバ204に光学的に結合されている。L帯中継器34の出力ポートは、光サーキュレータ37を介して光ファイバ203に光学的に結合されている。
[0039]
 光サーキュレータ37、38として、既存の光サーキュレータ、例えば、偏光依存型光サーキュレータや偏光無依存型光サーキュレータを用いることができる。ここでは、光サーキュレータの構造の説明は省略し、動作のみを説明する。
 図6Aに、光サーキュレータ37の動作イメージを模式的に示す。図6Aに示すように、光サーキュレータ37は3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ37では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ37のポートP1は、C帯中継器33の出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ37のポートP2は、光ファイバ203に光学的に結合されている。光サーキュレータ37のポートP3は、L帯中継器34の入力ポートに光学的に結合されている。
[0040]
 図6Bに、光サーキュレータ38の動作イメージを模式的に示す。図6Bに示すように、光サーキュレータ38も3つのポートP1~P3を備える。光サーキュレータ38では、ポートP1から入力された光信号はポートP2から出力され、ポートP2から入力された光信号はポートP3から出力される。
 光サーキュレータ38のポートP1は、L帯中継器34の出力ポートに光学的に結合されている。光サーキュレータ38のポートP2は、光ファイバ202に光学的に結合されている。光サーキュレータ38のポートP3は、C帯中継器33の入力ポートに光学的に結合されている。
[0041]
 上記の第2中継部30Bでは、C帯波長多重部25Aから出力されたC帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ38のポートP2に供給される。光サーキュレータ38では、ポートP2から入力されたC帯の波長多重光信号がポートP3から出力される。光サーキュレータ38のポートP3から出力されたC帯の波長多重光信号は、C帯中継器33にて増幅された後、光サーキュレータ37のポートP1に供給される。光サーキュレータ37では、ポートP1から入力されたC帯の波長多重光信号がポートP2から出力される。
 一方、L帯波長多重部15Bから出力されたL帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ37のポートP1に供給される。光サーキュレータ37では、ポートP1から入力されたL帯の波長多重光信号がポートP2から出力される。光サーキュレータ37のポートP2から出力されたL帯の波長多重光信号は、L帯中継器34にて増幅された後、光サーキュレータ38のポートP1に供給される。光サーキュレータ38では、ポートP1から入力されたL帯の波長多重光信号がポートP2から出力される。
[0042]
 次に、本実施形態の双方向光伝送システムの動作を具体的に説明する。
 まず、上り方向(UP stream)の光信号の伝送動作を説明する。
 C+L帯送受信装置10では、C帯波長多重部15Aが、C帯の波長多重光信号を出力し、L帯波長多重部15Bが、L帯の波長多重光信号を出力する。
[0043]
 C帯波長多重部15Aから出されたC帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ17及び光ファイバ201を介して第1の中継器30Aに供給される。第1の中継器30Aでは、C帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ35を介してC帯中継器31に供給される。C帯の波長多重光信号は、C帯中継器31にて増幅された後、光サーキュレータ36から光ファイバ202に供給される。
 C帯の波長多重光信号は、光ファイバ202を介してC+L帯送受信装置20に供給される。C+L帯送受信装置20では、C帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ27を介してC帯波長分離部26Aに供給される。
[0044]
 一方、L帯波長多重部15Bから出力されたL帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ18及び光ファイバ203を介して第2の中継器30Bに供給される。第2の中継器30Bでは、L帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ37を介してL帯中継器34に供給される。L帯の波長多重光信号は、L帯中継器34にて増幅された後、光サーキュレータ38から光ファイバ204に供給される。
 L帯の波長多重光信号は、光ファイバ204を介してC+L帯送受信装置20に供給される。C+L帯送受信装置20では、L帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ28を介してL帯波長分離部26Bに供給される。
[0045]
 次に、下り方向(Down stream)の光信号の伝送動作を説明する。
 C+L帯送受信装置20では、C帯波長多重部25Aが、C帯の波長多重光信号を出力し、L帯波長多重部25Bが、L帯の波長多重光信号を出力する。
 C帯波長多重部25Aから出されたC帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ28及び光ファイバ204を介して第2の中継器30Bに供給される。第2の中継器30Bでは、C帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ38を介してC帯中継器33に供給される。C帯の波長多重光信号は、C帯中継器33にて増幅された後、光サーキュレータ37から光ファイバ203に供給される。
 C帯の波長多重光信号は、光ファイバ203を介してC+L帯送受信装置10に供給される。C+L帯送受信装置10では、C帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ18を介してC帯波長分離部16Aに供給される。
[0046]
 一方、L帯波長多重部25Bから出力されたL帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ27及び光ファイバ202を介して第1の中継器30Aに供給される。第1の中継器30Aでは、L帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ36を介してL帯中継器32に供給される。L帯の波長多重光信号は、L帯中継器32にて増幅された後、光サーキュレータ35から光ファイバ201に供給される。
 L帯の波長多重光信号は、光ファイバ201を介してC+L帯送受信装置10に供給される。C+L帯送受信装置10では、L帯の波長多重光信号は、光サーキュレータ17を介してL帯波長分離部16Bに供給される。
[0047]
 以上説明した本実施形態の双方向光伝送システムによれば、以下のような作用効果を奏する。以下では、光ファイバ201、202及び第1の中継器30Aからなる伝送路を第1の光伝送路と呼び、光ファイバ203、204及び第2の中継器30Bからなる伝送路を第2の光伝送路と呼ぶ。
 C+L帯送受信装置10は、C帯の光信号を第1の光伝送路でC+L帯送受信装置20に送信するとともに、L帯の光信号を第2の光伝送路でC+L帯送受信装置20に送信する。一方、C+L帯送受信装置20は、L帯の光信号を第1の光伝送路でC+L帯送受信装置10に送信するとともに、C帯の光信号を第2の光伝送路でC+L帯送受信装置10に送信する。
[0048]
 第1の光伝送路では、C帯の光信号が上り方向に伝送され、L帯の光信号が下り方向に伝送される。このように、C帯の光信号とL帯の光信号とが互いに反対の方向に伝送される構造によれば、C/L分波フィルタを用いずに、光サーキュレータ35、36を用いて、C帯の光信号とL帯の光信号を分離することできる。そして、C帯の光信号のみがC帯中継器31に供給されるので、C帯中継器31側の上り伝送路でL帯の光信号を遮断する必要がない。また、L帯の光信号のみがL帯中継器32に供給されるので、L帯中継器32側の下り伝送路でC帯の光信号を遮断する必要がない。よって、ガードバンドを確保する必要がないため、ガードバンドのために主信号の波長帯域が減少するといった問題は生じない。したがって、本実施形態の双方向光伝送システムによれば、図1に示した双方向光伝送システムと比較して、伝送容量の拡大が可能である。
[0049]
 加えて、C帯中継器31で増幅したC帯の光信号とL帯中継器32で増幅したL帯の光信号とは互いに反対の方向に伝送され、これら光信号は合波されることはない。この構造によれば、図1に示した双方向光伝送システムの問題として説明したコヒーレントクロストークは生じない。よって、本実施形態の双方向光伝送システムによれば、図1に示した双方向光伝送システムと比較して、伝送特性の劣化を改善することができる。
[0050]
 本実施形態の双方向光伝送システムにおいて、光サーキュレータ17、18、27、28、35~38はいずれも、光カプラと呼ぶことができる。C+L帯送受信装置10、20をそれぞれ、第1及び第2の送受信装置と呼ぶことができる。光ファイバ201、202及び第1の中継器30Aからなる伝送路を第1の光伝送路と呼び、光ファイバ203、204及び第2の中継器30Bからなる伝送路を第2の光伝送路と呼ぶことができる。
 第1の光伝送路において、C帯中継器31を第1の光増幅器と呼び、このC帯中継器31を備えた伝送路を第1の分岐伝送路と呼び、また、L帯中継器32を第2の光増幅器と呼び、このL帯中継器32を備えた伝送路を第2の分岐伝送路と呼ぶことができる。
 第2の光伝送路において、C帯中継器33を第3の光増幅器と呼び、このC帯中継器31を備えた伝送路を第3の分岐伝送路と呼び、また、L帯中継器34を第4の光増幅器と呼び、このL帯中継器32を備えた伝送路を第4の分岐伝送路と呼ぶことができる。
[0051]
 (第2の実施形態)
 図7は、本発明の第2の実施形態による双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。
 図7に示す双方向光伝送システムは、光サーキュレータ35~38に代えて、光カプラ45~48を有する以外は、第1の実施形態の双方向光伝送システムと同様の構造である。ここでは、第1の実施形態と異なる構成についてのみ説明し、同じ構成についての説明は省略する。
[0052]
 光カプラ45~48はそれぞれ、3つのポートP1~P3を備える。
 光カプラ45において、ポートP1はL帯中継器32の出力ポートに光学的に結合され、ポートP2は光ファイバ201に光学的に結合され、ポートP3はC帯中継器31の入力ポートに光学的に結合されている。光カプラ45は、C+L帯送受信装置10から出力されたC帯の波長多重信号をC帯中継器31に供給し、L帯中継器32から出力されたL帯の波長多重信号をC+L帯送受信装置10に供給する。
[0053]
 光カプラ46において、ポートP1はC帯中継器31の出力ポートに光学的に結合され、ポートP2は光ファイバ202に光学的に結合され、ポートP3はL帯中継器32の入力ポートに光学的に結合されている。光カプラ46は、C+L帯送受信装置20から出力されたL帯の波長多重信号をL帯中継器32に供給し、C帯中継器31から出力されたC帯の波長多重信号をC+L帯送受信装置10に供給する。
 光カプラ47において、ポートP1はC帯中継器33の入力ポートに光学的に結合され、ポートP2は光ファイバ203に光学的に結合され、ポートP3はL帯中継器34の入力ポートに光学的に結合されている。光カプラ47は、C+L帯送受信装置10から出力されたL帯の波長多重信号をL帯中継器34に供給し、C帯中継器33から出力されたC帯の波長多重信号をC+L帯送受信装置10に供給する。
[0054]
 光カプラ48において、ポートP1はC帯中継器33の入力ポートに光学的に結合され、ポートP2は光ファイバ204に光学的に結合され、ポートP3はL帯中継器34の出力ポートに光学的に結合されている。光カプラ48は、C+L帯送受信装置20から出力されたC帯の波長多重信号をC帯中継器33に供給し、L帯中継器34から出力されたL帯の波長多重信号をC+L帯送受信装置20に供給する。
 光カプラ45~48として、C帯の光信号とL帯の光信号とを合波又は分波できる結合器、例えば、3dB結合器等の方向性結合器を用いることができる。この場合、光カプラ45~48は、C/L分波フィルタから構成されても良いが、ガードバンドを確保する必要はない。C/L分波フィルタとして、例えば、AWG(Arrayed Waveguide Grating)素子を用いたものや、屈折率が連続的かつ周期的に変化する周期構造の半導体材料からなる多層干渉膜を用いたものを用いても良い。
[0055]
 本実施形態の双方向光伝送システムにおいても、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。
 本実施形態の双方向光伝送システムにおいても、C+L帯送受信装置10、20をそれぞれ、第1及び第2の送受信装置と呼ぶことができる。光ファイバ201、202及び第1の中継器30Aからなる伝送路を第1の光伝送路と呼び、光ファイバ203、204及び第2の中継器30Bからなる伝送路を第2の光伝送路と呼ぶことができる。
[0056]
 第1の光伝送路において、C帯中継器31を第1の光増幅器と呼び、このC帯中継器31を備えた伝送路を第1の分岐伝送路と呼び、また、L帯中継器32を第2の光増幅器と呼び、このL帯中継器32を備えた伝送路を第2の分岐伝送路と呼ぶことができる。
 第2の光伝送路において、C帯中継器33を第3の光増幅器と呼び、このC帯中継器31を備えた伝送路を第3の分岐伝送路と呼び、また、L帯中継器34を第4の光増幅器と呼び、このL帯中継器32を備えた伝送路を第4の分岐伝送路と呼ぶことができる。
[0057]
 以上説明した各実施形態の双方向光伝送システムは、本発明の一例であり、その構成及び動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者が理解し得る変更や改善を適用することができる。
 例えば、光海底伝送システムでは、25年以上の長期運用が求められており、ケーブル修理や経年劣化のために光信号のロスが増加して、スペクトラム偏差が発生する場合がある。例えば、ロスの増加のために、主信号の波長域の短波側の利得が上がるといったスペクトラム変動が生じ、その結果、利得平坦特性が劣化する場合がある。
[0058]
 第1又は第2の実施形態の双方向光伝送システムにおいて、上記のスペクトラム変動を緩和するために、C+L帯送受信装置10、20は、C帯の光信号又はL帯の光信号もしくはC帯及びL帯のそれぞれの光信号の短波側にダミー光を挿入しても良い。
 図8に、ダミー光を挿入したL帯の光信号の一例を示す。この例は、第1の実施形態の双方向光伝送システムに対応する。C+L帯送受信装置10において、L帯波長多重部15Bが、短波側にダミー光を挿入したL帯の光信号を出力する。図8には、ダミー光無しのL帯の光信号が上段に記載され、ダミー光有りのL帯の光信号が下段に記載されている。
 L帯中継器34から出力されたL帯の光信号(ダミー光無し)の短波側の利得が増大し、利得平坦特性が劣化する。L帯域外の短波側にダミー光を挿入することで、短波側の変動を抑制することができる。
[0059]
 C帯中継器31及びL帯中継器32には、それぞれ上り方向のC帯の光信号、下り方向のL帯の光信号が別々に供給される。C帯中継器33及びL帯中継器34には、それぞれ下りのC帯の光信号、上り方向のL帯の光信号が別々に供給される。このように、中継器毎に供給される光信号が分離されているので、C帯波長多重部15A、L帯波長多重部15B、C帯波長多重部25A、L帯波長多重部25Bそれぞれで、スペクトラム偏差緩和用のダミー光を容易に挿入することが可能である。
[0060]
 上記のダミー光の挿入は、第2の実施形態においても、同様に適用することができる。
 また、各実施形態の双方向光伝送システムにおいて、C+L帯中継器30の数は1つに限定されない。C+L帯送受信装置10、20の間に、複数のC+L帯中継器30が光ファイバを介して配置されても良い。
[0061]
 この出願は、2017年4月18日に出願された日本出願特願2017-082077を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

符号の説明

[0062]
 10、20 C+L帯送受信装置
 30 C+L帯中継器
 30A 第1の中継器
 30B 第2の中継器

請求の範囲

[請求項1]
 第1の中継器を備えた第1の光伝送路と、
 第2の中継器を備えた第2の光伝送路と、
 前記第1および第2の光伝送路を介して通信可能に接続され、それぞれが、第1の帯域の光信号と前記第1の帯域とは異なる第2の帯域の光信号とを送受信する第1および第2の送受信装置と、を有し、
 前記第1の送受信装置は、前記第1の帯域の光信号を前記第1の光伝送路へ送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第2の光伝送路へ送信し、
 前記第2の送受信装置は、前記第1の帯域の光信号を前記第2の光伝送路へ送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第1の光伝送路へ送信し、
 前記第1の中継器は、前記第1の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅し、
 前記第2の中継器は、前記第2の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅する、双方向光伝送システム。
[請求項2]
 前記第1の中継器は、
 前記第1の帯域の光信号が前記第1の送受信装置から前記第2の送受信装置に向かう方向である第1の方向に伝送される、第1の光増幅器を備えた第1の分岐伝送路と、
 前記第2の帯域の光信号が前記第2の送受信装置から前記第1の送受信装置に向かう方向である第2の方向に伝送される、第2の光増幅器を備えた第2の分岐伝送路と、を備え、
 前記第2の中継器は、
 前記第1の帯域の光信号が前記第2の方向に伝送される、第3の光増幅器を備えた第3の分岐伝送路と、
 前記第2の帯域の光信号が前記第1の方向に伝送される、第4の光増幅器を備えた第4の分岐伝送路と、を備える、請求項1に記載の双方向光伝送システム。
[請求項3]
 前記第1の中継器は、それぞれが第1乃至第3のポートを備え、該第1のポートから入力された光信号を該第2のポートから出力し、該第2のポートから入力された光信号を該第3のポートから出力する、第1および第2の光カプラを有し、
 前記第2の中継器は、それぞれが第1乃至第3のポートを備え、該第1のポートから入力された光信号を該第2のポートから出力し、該第2のポートから入力された光信号を該第3のポートから出力する、第3および第4の光カプラを有し、
 前記第1の分岐伝送路の一端が前記第1の光カプラの前記第3のポートに光学的に結合され、前記第1の分岐伝送路の他端が前記第2の光カプラの前記第1のポートに光学的に結合され、
 前記第2の分岐伝送路の一端が前記第1の光カプラの前記第1のポートに光学的に結合され、前記第2の分岐伝送路の他端が前記第2の光カプラの前記第3のポートに光学的に結合され、
 前記第3の分岐伝送路の一端が前記第3の光カプラの前記第1のポートに光学的に結合され、前記第3の分岐伝送路の他端が前記第4の光カプラの前記第3のポートに光学的に結合され、
 前記第4の分岐伝送路の一端が前記第3の光カプラの前記第3のポートに光学的に結合され、前記第4の分岐伝送路の他端が前記第4の光カプラの前記第1のポートに光学的に結合され、
 前記第1の送受信装置から送信された前記第1の帯域の光信号が前記第1の光カプラの前記第2のポートに供給され、
 前記第1の送受信装置から送信された前記第2の帯域の光信号が前記第3の光カプラの前記第2のポートに供給され、
 前記第2の送受信装置から送信された前記第1の帯域の光信号が前記第2の光カプラの前記第2のポートに供給され、
 前記第2の送受信装置から送信された前記第2の帯域の光信号が前記第4の光カプラの前記第2のポートに供給される、請求項2に記載の双方向光伝送システム。
[請求項4]
 前記第1乃至第4の光カプラはそれぞれ、光サーキュレータからなる、請求項3に記載の双方向光伝送システム。
[請求項5]
 前記第1乃至第4の光カプラはそれぞれ、前記第1の帯域と前記第2の帯域とを分離する分波フィルタからなる、請求項3に記載の双方向光伝送システム。
[請求項6]
 前記第1および第2の送受信装置はそれぞれ、前記第1の帯域の光信号および前記第2の帯域の光信号の少なくとも一方に、該帯域よりも短波側にダミー光を挿入する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の双方向光伝送システム。
[請求項7]
 第1の中継器を備えた第1の光伝送路と、第2の中継器を備えた第2の光伝送路とを用いて、第1の帯域の光信号と前記第1の帯域とは異なる第2の帯域の光信号とを、第1の方向と該第1の方向とは反対の第2の方向との双方向に伝送する、双方向光伝送方法であって、
 前記第1の方向において、前記第1の帯域の光信号を前記第1の光伝送路に送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第2の光伝送路に送信し、前記第1の中継器にて、前記第1の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅し、
 前記第2の方向において、前記第1の帯域の光信号を前記第2の光伝送路に送信し、前記第2の帯域の光信号を前記第1の光伝送路に送信し、前記第2の中継器にて、前記第2の光伝送路を双方向に伝搬する前記第1の帯域の光信号と前記第2の帯域の光信号とを分離して別々に増幅する、双方向光伝送方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5A]

[ 図 5B]

[ 図 6A]

[ 図 6B]

[ 図 7]

[ 図 8]