光学多路复用器/解复用器、光学海底电缆系统、光学多路复用/解复用方法和非暂时性计算机可读介质与流程

1.本发明涉及一种光学多路复用器/解复用器、光学海底电缆系统、光学波分复用通信方法和非暂时性计算机可读介质。


背景技术：

2.作为用于实现大容量数据通信的通信方法，波分复用(wdm)通信是已知的。在波分复用通信中，具有相互不同的波长的多个光学信号被多路复用和传输。波分复用通信也用于长距离光学传输系统，诸如光学海底电缆系统。
3.在光学海底电缆系统中，为了在整个传输频带中实现均匀的传输特性，管理设置在光学传输路径上的设备以及其组成元件所表现出的插入损耗的波长依赖性是重要的。近年来，能够动态改变网络中的路径路线的可重构光学插分复用器(roadm)功能也开始被应用于光学海底电缆系统。作为实现roadm功能的光学设备，波长选择开关是已知的。
4.波长选择开关具有以下三个功能：用于以波长为单位分离输入光学信号的解复用功能；用于从由解复用产生的光学信号中进行选择的切换功能；以及用于对所选光学信号进行多路复用的多路复用功能。一般来说，波长选择开关的插入损耗特性具有波长依赖性。波长依赖性取决于环境温度和随着时间的推移的退化而变化。
5.为了应对这种情况，专利文献1公开了一种技术，通过该技术，基于在伪信号光插入主信号(在该主信号中，具有多个波长的光学信号被多路复用)时获得的每个波长处的光学强度与在没有伪信号光插入主信号时而获得的每个波长处的光学强度之间的差异，估计波长选择开关在各种波长处的插入损耗，以基于估计的结果控制波长选择开关的插入损耗。
6.引用列表
7.专利文献
8.专利文献1：国际专利公开no.wo 2017/154454


技术实现要素：

9.技术问题
10.在常用的光学海底电缆系统中，roadm功能设置在安装在海床上的分支设备中。因此，如果在光学海底电缆系统开始使用后，需要改变roadm功能，则需要将分支设备从海床拉到陆地上。为了应对这种情况，有一种想法，即在不终止设置在陆地上的分支站中的信号的情况下，使用称为干式roadm功能的陆上roadm功能将光学信号传送给相对的站。
11.对于输入到具有干式roadm功能的分支站的波分复用光学信号，通过波长选择开关将输入信号的部分分支(“分掉”)，并且同样，在被再次输出到光学传输路径之前，将要被传送给相对的站的新的光学信号插入其中(“加入”)。在这种情况下，为了稳定光学海底电缆系统中光学放大中继器的增益特性，将伪光插入要被传送到相对的站的光学信号的波段
以外的部分中。
12.作为实现干式roadm功能的设备，光学多路复用器/解复用器是已知的，其中波长选择开关与光学信道监视器(ocm)一起使用。当新添加要被传送到相对的站的光学信号时，光学信道监视器测量光学信号的强度。当测量的强度超过预先确定的阈值时，与光学信号对应的波段中的伪光被消光。
13.在这种系统中，当要使用干式roadm功能被传送到相对的站的光学信号的噪声级高时，并且如果噪声级超过阈值，伪光被消光，即使光学信号不存在，这会增加要输出到光学传输路径的每个光学信号的功率。进一步地，当输入具有过大功率的信号时，会出现问题，即由于其他光学信号的功率降低，特性会劣化。
14.鉴于上述问题，本公开的目的是提供一种光学多路复用器/解复用器、光学海底电缆系统、光学多路复用/解复用方法和的非暂时性计算机可读介质，其能够抑制光学信号特性劣化，即使要传送到相对的站的光学信号的噪声级高。
15.问题的解决方案
16.根据本发明的一个方面的光学多路复用器/解复用器包括：光学强度监视器，被配置为测量输入到波长选择开关的多个波段中的每个光学信号的强度并且基于测量的强度确定光学信号波段和噪声波段；波长选择开关，被配置为使由光学强度监视器确定的光学信号波段中的光学信号作为主信号而通过；伪光生成装置，用于生成其中光学信号波段已经被消光的伪光；以及多路复用器，被配置为将从波长选择开关输出的主信号与伪光多路复用成波分复用光学信号并且将波分复用光学信号输出到光学传输路径。
17.根据本发明的一个方面的光学多路复用/解复用方法包括：测量输入到波长选择开关的多个波段中的每个光学信号的强度并且基于测量的强度确定光学信号波段和噪声波段；致使波长选择开关使所确定的光学信号波段中的光学信号作为主信号而通过；生成其中光学信号波段已经被消光的伪光；以及将主信号与伪光多路复用成波分复用光学信号并且将波分复用光学信号输出到光学传输路径。
18.根据本发明的一个方面的非暂时性计算机可读介质被配置为使计算机执行：测量输入到波长选择开关的多个波段中的每个光学信号的强度并且基于测量的强度确定光学信号波段和噪声波段的处理；致使波长选择开关使所确定的光学信号波段中的光学信号作为主信号而通过的处理；生成其中光学信号波段已经被消光的伪光的处理；以及将主信号与伪光多路复用成波分复用光学信号并且将波分复用光学信号输出到光学传输路径的处理。
19.发明的有益效果
20.根据本发明，可以抑制光学信号特性劣化，即使要被传送到相对的站的光学信号的噪声级高。
附图说明
21.[图1]图1是示出了根据示例实施例的光学海底电缆系统的配置的示意图。
[0022]
[图2]图2是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器的示意配置的示意图。
[0023]
[图3]图3是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器的示例的示意
图。
[0024]
[图4]图4是用于说明在示例实施例中获得的波分复用光学信号的示意图。
[0025]
[图5]图5是示出了由图3所示的ocm获得的测量结果的示例的图表。
[0026]
[图6]图6是用于说明基于图5所示的测量结果确定光学信号波段的处理的图表。
[0027]
[图7]图7是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器的另一个示例的示意图。
[0028]
[图8]图8是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器的又一个示例的示意图。
[0029]
[图9]图9是示出了光学多路复用器/解复用器的比较示例的示意图。
[0030]
[图10]图10是用于说明在比较示例中获得的波分复用光学信号的示意图。
[0031]
[图11]图11是用于说明在另一个比较示例中获得的波分复用光学信号的示意图。
[0032]
[图12]图12是示出了光学多路复用器/解复用器的提出示例的示意图。
具体实施方式
[0033]
下面将参照图描述本发明的示例实施例。为了使说明更清楚，以下描述和图具有以下省略并且视情况而定被简化。进一步地，在图中被描绘为执行各种处理的功能框的组成元件可以使用cpu、存储器和其他电路按照硬件进行配置。进一步地，在本发明中，也可以通过使中央处理单元(cpu)执行计算机程序实现任意一个或多个处理。因此，本领域技术人员理解，这些功能框可以以各种形式实现，诸如仅通过硬件、仅通过软件或通过两者的组合，并且可能的配置并不限于某个选项。
[0034]
进一步地，上述程序可以通过使用任何各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储，以提供给计算机。非暂时性计算机可读介质可以是任何各种类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光存储介质(例如，磁光盘)、cd只读存储器(cd
‑
rom)、cd
‑
r、cd
‑
r/w和半导体存储器(例如，掩模rom、可编程rom[prom]、可擦prom[eprom]、闪速rom和随机存取存储器[ram])。此外，程序可以通过任何各种类型的暂时性计算机可读介质被提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光学信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够通过有线通信路径(诸如电线或光纤)或无线通信路径将程序提供给计算机。
[0035]
示例实施例还涉及一种用于对波分复用光学信号进行多路复用/解复用的技术。根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器可以被适当地应用于光学海底电缆系统。首先，将参照图1说明光学海底电缆系统的配置。图1是示出了根据示例实施例的光学海底电缆系统100的配置的示意图。在图1中，为了简化说明，只有在从站a到站b的方向上的光学信号才用箭头表示。
[0036]
如图1所示，光学海底电缆系统100包括设置在陆地上的站a、站b和站c。设置为彼此相对的站a和站b通过光学海底电缆连接在一起。站a和站b分别是终止光学海底电缆的终端站。站a和站b可以被称为干线站。海底光学分支设备30在设置在站a和站b之间的光学海底电缆的某个点处被插入。海底光学分支设备30安装在海床上。在图1中的示例中，海底光学分支设备30具有oadm功能，但不一定需要具有oadm功能。海底光学分支设备30和站c通过光学海底电缆相互连接。站c可以被称为分支站。
[0037]
在站a、b和c之中，通过光学海底电缆传输波分复用光学信号(以下称为“wdm信号”)。站c通过使用干式roadm功能将接收到的wdm信号的全部或部分传送给相对的站。干式roadm功能表示一种配置，其中对于光学发射机/接收机10，可重构光学插分复用器(roadm)功能设置在作为陆地战的站c处，而不是在海底光学分支设备30中。
[0038]
对于输入到站c的wdm信号，其部分通过波长选择开关(以下称为“wss”)进行分支(“分掉”)(此后加以说明)，并且同样，在被再次输出到充当光学传输路径的光学海底电缆之前，要被传送给相对的站的新的光学信号被插入其中(“加入”)。
[0039]
更具体地，站a包括光学发射机/接收机11和光学多路复用器/解复用器21。站b包括光学发射机/接收机13和光学多路复用器/解复用器23。相同的配置由光学发射机/接收机11和光学发射机/接收机13并且由光学多路复用器/解复用器21和光学多路复用器/解复用器23共享。站a和站b均能够充当发射机和接收机。
[0040]
下面将描述一个示例，其中光学信号是从站a传输到站b的。光学发射机/接收机11通信地连接到光学多路复用器/解复用器21。光学发射机/接收机11接收通信数据并且生成光学信号，在该光学信号上，通信数据被多路复用，并且该光学信号可通过光学海底电缆传输。光学发射机/接收机11将所生成的光学信号输出到光学多路复用器/解复用器21。光学多路复用器/解复用器21接收从光学发射机/接收机11输入到其并且在多个波段中的光学信号，进一步生成由波分复用产生的wdm光学信号，并且将所生成的wdm光学信号输出到光学海底电缆。
[0041]
站c包括光学发射机/接收机12、光学多路复用器/解复用器22、光学发射机/接收机10和光学多路复用器/解复用器20。来自光学海底电缆的wdm信号被输入到光学多路复用器/解复用器22。光学多路复用器/解复用器22包括wss，并且能够选择关于多个波段中的每个波段的光学信号。光学多路复用器/解复用器22将光学信号的部分分支(“分掉”)到光学发射机/接收机12，并且使其余的光学信号透过(通过)至光学多路复用器/解复用器20。光学发射机/接收机10将新的光学信号输出到光学多路复用器/解复用器20，该新的光学信号将被传送给作为相对的站的站b并且在与从光学多路复用器/解复用器22接收到的光学信号的波段不同的波段中。
[0042]
光学多路复用器/解复用器20将从光学发射机/接收机10输入的光学信号插入(“加入”)到从光学多路复用器/解复用器22输入的光学信号，以生成由波分复用产生的wdm光学信号，并且将所生成的wdm光学信号输出到光学海底电缆。从光学多路复用器/解复用器22输入的光学信号和从光学发射机/接收机10输入的光学信号是要被传输给站b的光学信号。在这种情况下，在光学多路复用器/解复用器20处，伪光被插入要被传送给站b的光学信号的波段以外的部分中。
[0043]
接下来，将参照图9至图11说明本发明要解决的问题。图9是示出了光学多路复用器/解复用器的比较示例的示意图。图10和图11是用于说明在比较示例中获得的波分复用光学信号的示意图。如图9所示，比较示例中的光学多路复用器/解复用器20包括光学信道监视器(以下称为“ocm”)1、wss 2、伪光生成单元3、光学耦合器4和光学放大器8。来自光学发射机/接收机10的光学信号和来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号分别是通过wss 2的两个相互不同的输入端口输入的。wss 2将这样的两个光学信号一起进行多路复用并且将结果输出到光学耦合器6。
[0044]
光学耦合器6对输入光学信号进行分支并且将结果输出到ocm1。作为ocm 1，可以使用具有常用配置的ocm 1，该常用配置包括波长分离单元和强度测量单元。波长分离单元包括波长可变滤波器，该滤波器使特定波段中的光学信号通过，并且被配置为关于每个波段分离光学信号。强度检测单元包括光学接收元件，并且被配置为接收由波长分离单元分离的光学信号，以测量光学信号关于每个波段的强度，并且将测量结果输出到控制单元5。换言之，ocm 1持续监视来自光学发射机/接收机10的光学信号和来自光学多路复用器/解复用器22的处于相互不同的波段中的光学信号的强度。
[0045]
如图10所示，控制单元5确定通过光学耦合器6的光学信号的强度超过预定阈值的波段是其中存在要被传输给站b的光学信号的光学信号波段。进一步地，控制单元5进行控制，以便伪光生成单元3自动关闭与所确定的光学信号波段对应的伪光的输出。
[0046]
伪光生成单元3生成用于稳定光学海底电缆系统100的光学放大中继器(未示出)的增益特性的伪光。如上所述，由于控制单元5的控制，伪光生成单元3输出其中光学信号波段已经被消光的伪光。光学耦合器4将通过wss 2进行多路复用的光学信号与其中光学信号波段已经被消光的伪光进行多路复用，并且将由多路复用产生的光学信号输出到光学放大器8。光学放大器8对从光学耦合器4输出的光学信号进行放大，并且将结果作为波分复用光学信号输出到光学海底电缆。
[0047]
图11示出了在要被传送给站b的光学信号的噪声级高的情况下的光学信号。当噪声级超过阈值时，伪光被消光，即使光学信号实际上不存在，这会增加要被输出到光学传输路径的每个光学信号的功率。进一步地，当输入具有过大功率的信号时，会出现问题，即由于其他光学信号的功率降低，特性会劣化。
[0048]
为了应对这种情况，本发明的发明人构想了一种配置，其中控制单元5将来自光学发射机/接收机10的包含在来自站a的波分复用光学信号中的光学信号的现有波段和来自光学多路复用器/解复用器22的新插入光学多路复用器/解复用器20处的光学信号的波段(附加波段)预先存储在其中，以便ocm 1只消光其中光学信号的强度超过预定阈值的波段外的附加波段中的伪光。然而，这种配置存在问题，即用户需要管理光学信号的波段。
[0049]
本发明的发明人也构想了一种配置，其中，如图12所示，wss 2被配置为不使不必要的波段通过，以使得在wss 2被配置为使得其通过的光学信号波段中的伪光被消光。然而，这种配置有一个问题，即会失去用户的便利性。鉴于这些情况，本发明的发明人构想了根据下述示例实施例的光学多路复用器/解复用器20。
[0050]
图2是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器20的示意配置的示意图。根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器20安装在上述陆地上的分支站中。如上所述，分支站通过使用光学多路复用器/解复用器20构建可重构光学插分复用器(roadm)。如图2所示，光学多路复用器/解复用器20包括ocm 1、wss 2、伪光生成单元3和光学耦合器4。
[0051]
ocm 1是光学强度监视器，该光学强度监视器测量输入到wss 2的在多个波段中的每个光学信号的强度，并且基于测量的强度确定光学信号波段和噪声波段。wss 2使得由ocm 1确定的光学信号波段中的光学信号作为主信号而通过。伪光生成单元3生成其中光学信号波段已经被消光的伪光。光学耦合器4是多路复用器，该多路复用器将从wss 2输出的主信号与伪光进行多路复用，并且将结果作为波分复用光学信号输出到光学传输路径。通过使用这种配置，可以抑制光学信号特性劣化，即使要被传送到相对的站的光学信号的噪
声级高。
[0052]
接下来，将参照图3说明根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器20的具体示例。图3是示出了根据示例实施例的光学多路复用器/解复用器的示例的示意图。如图3所示，光学多路复用器/解复用器20包括ocm 1、wss 2、伪光生成单元3、光学耦合器4、控制单元5、光学耦合器6a和6b、光学开关7和光学放大器8。wss 2包括多个输入端口，多个光学信号中的不同光学信号被输入到每个输入端口。在本示例中，有两个输入端口，这些输入端口分别接收来自光学发射机/接收机10的光学信号和来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号的输入。
[0053]
输入端口已经分别连接到光学耦合器6a和光学耦合器6b，每个光学耦合器都充当光学分支器，该光学分支器将多个光学信号中的对应光学信号分支到ocm 1。在图3所示的示例中，来自光学发射机/接收机10的光学信号由光学耦合器6a分支，以便将结果输入到光学开关7。相反，来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号由光学耦合器6b分支，以便将结果输入到光学开关7。当由控制单元5控制时，光学开关7选择由光学耦合器6a和6b分支的多个光学信号之一，并且将所选光学信号输入到ocm 1。这种配置使选择要被ocm 1监视的光学信号成为可能。
[0054]
在预定频率间隔处提供的采样点处，ocm 1测量来自光学发射机/接收机10的光学信号和来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号的强度，这些光学信号被输入到wss 2。进一步地，基于光学信号的测量的强度，ocm 1确定光学信号波段(该光学信号波段是要被传送给相对的站的光学信号的波段)和噪声波段，并且进一步将确定结果传输给控制单元5。
[0055]
例如，控制单元5是通过使用任何各种类型的信号处理电路(诸如中央处理单元(cpu))来构建的。基于来自ocm 1的确定结果，控制单元5控制光学信号以透过wss 2。更具体地，控制单元5在wss2中创建与光学信号波段对应的滤波器。wss 2将与所创建的滤波器对应的波段中的光学信号输出到光学耦合器4，作为主信号。
[0056]
伪光生成单元3生成用于稳定设置在光学海底电缆系统100中的光学放大中继器(未示出)的增益特性的伪光。光学发射机/接收机12基于来自掺饵光纤放大器(edfa)的自发发射光学噪声生成放大自发发射(ase)伪光，并且通过使用波长滤波器对ase伪光进行整形来生成伪光。
[0057]
控制单元5控制伪光生成单元3，以关闭与光学信号波段对应的伪光的输出。结果，在从伪光生成单元3到光学耦合器4的伪光输出中，光学信号波段被消光。
[0058]
光学耦合器4将主信号与其中对应于光学信号段的伪光已经被消光的伪光进行多路复用，并且进一步将由多路复用产生的光学信号输出到光学放大器8。光学放大器8对从光学耦合器4输出的光学信号进行放大，并且进一步将放大的结果作为波分复用光学信号输出到光学海底电缆。
[0059]
接下来，将说明光学多路复用器/解复用器20的操作。图4是用于说明通过示例实施例中的光学多路复用器/解复用器20的功能单元而获得的波分复用光学信号的示意图。图4的左边部分示出了来自光学发射机/接收机10的光学信号和来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号。这些光学信号分别是通过wss 2的两个输入端口输入的。
[0060]
首先，光学开关7选择强度将被ocm 1测量的光学信号。当光学开关7连接到光学耦
合器6a时，ocm 1能够监视来自光学发射机/接收机10的光学信号。相反，当光学开关7连接到光学耦合器6b时，ocm 1能够监视来自光学多路复用器/解复用器22的光学信号。进一步地，ocm 1在每个采样点处测量强度，以确定光学信号波段和噪声波段。
[0061]
接下来，将参照图5和图6说明由ocm 1执行的确定光学信号波段的处理。图5是示出了由图3所示的ocm 1获得的测量结果的示例的图表。图6是用于说明基于图5所示的测量结果确定光学信号波段的处理的图表。在图5所示的示例中，ocm 1的最小分辨率为6.25ghz，以便针对每6.25ghz光学强度被监视(这意味着针对50ghz会获得8个测量结果)。
[0062]
进一步地，计算两个连续采样点处的强度之间的差。当光学信号在任意两个连续采样点的强度之间的差为正时，当其值等于或大于预定值时，分配标志1。作为另一个示例，当光学信号在任意两个连续采样点处的强度之间的差为负时，当其绝对值等于或大于预定值时，分配标志
‑
1。当光学信号在任意两个连续采样点处的强度之间的差的绝对值小于预定值时，分配标志0。因此，如图6的底部部分所示，关于每个采样点确定标志。
[0063]
当已经对所有采样点中的每个采样点完成标志分配时，可以确定位于标志1和标志
‑
1之间的范围作为其中光学信号存在的光学信号波段。在图6中，光学信号波段用带点的阴影区表示。进一步地，可以确定光学信号波段以外的波段作为噪声波段。进一步地，为了覆盖光学信号的尾部，ocm 1可以确定扩展的波段作为光学信号波段，该扩展的波段分别是通过将位于标志1和标志
‑
1之间的波段扩展预定波段来获得的。
[0064]
进一步地，ocm 1将确定结果通知给控制单元5。基于来自ocm1的确定结果，控制单元5控制wss 2以使光学信号波段中的光学信号而通过。图4的中上部分示出了经过wss 2后的光学信号(主信号)。同样，控制单元5控制伪光生成单元3，以关闭与光学信号波段对应的伪光的输出。图4的中下部分示出了其中光学信号波段已经被消光的伪光。通过将主信号与伪光进行多路复用，获得图4的右边部分所示的光学信号。
[0065]
如上所述，根据示例实施例，可以准确地确定其中光学信号存在的光学信号波段和噪声波段。这种配置使得可以根据光学信号的存在和不存在控制伪光，从而抑制传输特性的劣化。
[0066]
进一步地，在示例实施例中，光学信号和噪声是通过实际监视光学信号的光谱来确定的。因此，实现了有益效果，其中，在不需要用户预先理解光学信号的波段的情况下，可以准确地确定光学信号的存在和不存在，并且控制伪光。因此，可以增强用户的便利性，而不需要理解，例如，从设置在远程位置的光学多路复用器/解复用器输入的光学信号的波长。
[0067]
本发明并不限于上述示例实施例。在不偏离其主旨的情况下，可以适当地对其进行修改。例如，控制单元5可以执行由上述示例中的ocm 1执行的标志分配处理和光学信号频带确定处理。换言之，控制单元5可以计算光学信号的强度之间的差来分配标志，而ocm 1被配置为只输出测量光学信号的强度的结果。
[0068]
进一步地，如图7所示，在wss 2和光学耦合器4之间提供光学分支器9a也是可以接受的，以便将wss 2的输出输入到ocm 1。此外，如图8所示，在光学耦合器4和光学放大器8之间提供光学分支器9b也是可以接受的，以便将光学耦合器4的输出输入到ocm 1。
[0069]
因此，本公开的发明已经参照示例实施例进行了说明；然而，本公开的发明并不限于上述描述。本公开的发明的配置和细节可以以本发明的范围内技术人员易于理解的各种
方式进行修改。
[0070]
本技术是基于并且要求于2019年3月4日提交的日本专利申请no.2019
‑
038360的优先权，其整个内容都通过引用并入本文。
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参考标记列表
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1 ocm
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2 wss
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3 伪光生成单元
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4 光学耦合器
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5 控制单元
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6 光学耦合器
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6a 光学耦合器
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6b 光学耦合器
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7 光学开关
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8 光学放大器
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9a 光学分支器
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9b 光学分支器
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10 光学发射机/接收机
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11 光学发射机/接收机
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12 光学发射机/接收机
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13 光学发射机/接收机
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20 光学多路复用器/解复用器
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21 光学多路复用器/解复用器
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22 光学多路复用器/解复用器
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23 光学多路复用器/解复用器
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30 海底光学分支设备
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100 光学海底电缆系统