JP2991131B2 - 信号光チャネル数計数器とこれを用いた光増幅装置 - Google Patents

信号光チャネル数計数器とこれを用いた光増幅装置

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JP2991131B2
JP2991131B2 JP8266112A JP26611296A JP2991131B2 JP 2991131 B2 JP2991131 B2 JP 2991131B2 JP 8266112 A JP8266112 A JP 8266112A JP 26611296 A JP26611296 A JP 26611296A JP 2991131 B2 JP2991131 B2 JP 2991131B2
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/293—Signal power control
    • H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
    • H04B10/296—Transient power control, e.g. due to channel add/drop or rapid fluctuations in the input power
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに異なる複数
の波長の信号光が波長多重化された信号光の多重化され
たチャネル数を計数するためのチャネル数計数器、およ
びこれを適用した波長多重光伝送用光増幅装置に光増幅
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長多重光伝送は、光通信において互い
に異なる複数の波長の信号光を用いることにより伝送容
量を拡大する方式である。本方式では送信部における合
波および受信部における分波が必要であり、合分波損失
が生じる。この合分波損失や伝送路損失を補償するため
に光増幅装置が使用されることが多い。
【０００３】光増幅装置には、半導体アンプ、ファイバ
ラマンアンプ、ファイバブリルアンアンプ、希土類ドー
プファイバアンプがある。特に、希土類ドープファイバ
アンプの１つであるエルビウムドープファイバアンプ
（以下「ＥＤＦＡ」と略記する。）は、偏光依存性が無
いこと、半導体レーザによる励起が可能であることなど
が理由でよく用いられている。
【０００４】一般に、ＥＤＦＡでは光出力レベルが一定
となるように制御される。
【０００５】図７は、従来のＥＤＦＡの構成例を表すブ
ロック図である。この例では、ＥＤＦＡの出力部に挿入
した光分岐器１３で波長多重信号光の一部が分岐され、
ＰＤモジュール１５により電流に変換され、光アンプ制
御回路１６でこの電流値が一定となるように励起用レー
ザモジュール１４が制御されることにより、光出力レベ
ルが一定となるように制御される。
【０００６】しかしながら、波長多重伝送では常に決め
られた数の信号光が全て伝送されているわけではない。
例えば、設定した光出力レベルが４０ｍＷの時、４チャ
ネルの波長多重信号光が入力されている場合には各チャ
ネルあたりの光出力は１０ｍＷであるが、２チャネルの
波長多重信号光が入力されている場合には各チャネルあ
たりの光出力は２０ｍＷである。すなわち、入力されて
いる波長多重信号光のチャネル数の変化によって各チャ
ネルあたりの光出力レベルが変化してしまう。
【０００７】この光出力レベルの変化を抑えるため、波
長多重信号光のチャネル数によって設定する光出力レベ
ルを変化させるという制御方法がある。この制御を行う
ためには、波長多重光のチャネル数を調べるチャネル数
計数器が必要となる。
【０００８】図８は、従来のチャネル数計数器の構成例
を表すブロック図である。この例ではチャネル数計数器
に入力された波長多重信号光を１×４光分岐カプラ１７
において４分割され、光フィルタモジュール１８で各波
長の信号光が取り出され、それぞれがＰＤモジュール１
５により電流変換され、チャネル数計数回路１９により
チャネル数がカウントされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構成で
は、まず第１に、光回路の構成が複雑になるという問題
がある。すなわち、光分岐の分岐数、ファイバグレーテ
ィング、受光器が、それぞれカウントするチャネル数と
同数必要となる。
【００１０】また、第２の問題点として、全チャネル数
の増加に対応できないという問題もある。光分岐の分岐
数以上のチャネル数はカウントできないためである。
【００１１】さらに、光フィルタの透過波長にある信号
光しかカウントできないため、各チャネルの波長配置の
変更に対応できないという問題もある。
【００１２】本発明の信号光チャネル数計数器は、従来
のチャネル数計数器の欠点に鑑みて、簡易な構成でしか
も光フィルタ等の特性の制約を受けないチャネル数計数
器およびこれを用いた波長多重光伝送用の光増幅装置を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のチャネル数計数
器は、上述した欠点を除去するために、互いに異なる波
長を有する複数の信号光が波長多重された波長多重信号
光が入力され、この波長多重信号光をパルス化してパル
ス信号光を送出する信号光パルス化回路と、パルス信号
光を波長ごとに分散させて分散パルス信号光を出力する
パルス信号分散回路と、分散パルス信号光を電気信号に
変換する光電変換器とを備えており、上記電気信号の時
間波形のピーク数を計数して信号光のチャネル数を計数
するというものである。
【００１４】また、本発明のチャネル数計数器は、互い
に異なる波長を有する複数の信号光が波長多重された波
長多重信号光が入力され、この波長多重信号光をパルス
化してパルス信号光を送出する信号光パルス化回路と、
信号光パルス化回路の出力側に一端が接続され、パルス
信号光を波長ごとに分散させて分散パルス信号光を他端
に出力するパルス信号分散回路と、パルス信号分散回路
の他端に接続され、分散パルス信号光を反射して再びパ
ルス信号分散回路に出力する反射部と、分散パルス信号
光を電気信号に変換する光電変換器とを備えている。そ
して、信号光パルス化回路の出力側とパルス信号分散回
路の一端の間に配置され、パルス信号光をパルス信号分
散回路に出力するとともに、パルス信号分散回路から出
力される分散パルス信号光を光電変換器に出力する光結
合器とを備え、電気信号の時間波形のピーク数を計数し
て信号光のチャネル数を計数するというものである。
【００１５】ここで、信号光パルス化回路は、音響光学
効果を有する素子を備えた光スイッチまたは電気光学効
果を有する素子を備えた光スイッチであることを特徴と
している。また、パルス信号光分散回路は、パルス信号
光の波長に対して伝搬速度が異なる波長分散媒体、一例
として分散補償光ファイバであることを特徴としてい
る。
【００１６】また、光結合器は、方向性光結合器または
光サーキュレータであることを特徴としている。
【００１７】さらに、本発明の光増幅装置は、上記特徴
を有するチャネル数計数器を用いたものである。すなわ
ち、入力された信号光を増幅して増幅信号光を出力する
増幅用光ファイバと、励起光を出力する励起光源と、励
起光を増幅用光ファイバに結合させる光合波器と、増幅
信号光の一部を分岐して分岐増幅信号光を出力する第１
の光分岐器と、分岐増幅信号光のレベルを検出して励起
光の出力を制御し、増幅信号光の出力をあらかじめ定め
られたレベルに安定化させる励起光出力制御回路とを備
えた光増幅装置であって、さらに、光増幅装置は、上記
信号光チャネル数計数器を備え、信号光チャネル数計数
器は、分岐増幅信号光が入力されて、該分岐増幅信号に
含まれる信号光のチャネル数を計数して励起光出力制御
回路に出力し、励起光出力制御回路はこのチャネル数に
基づいてレベルを設定するレベル設定回路を有している
ことを特徴としている。
【００１８】また、光増幅装置が上述と同様の光増幅装
置としての基本的な機能を備え、さらに、信号光の一部
を分岐して分岐信号光を出力する第２の光分岐器と、上
記信号光チャネル数計数器とを備え、信号光チャネル数
計数器は、分岐信号光が入力されて、該分岐増幅信号に
含まれる信号光のチャネル数を計数して励起光出力制御
回路に出力し、励起光出力制御回路は、チャネル数に基
づいてレベルを設定するレベル設定回路を有しているを
特徴としている。
【００１９】本発明のチャネル数計数器は、高分散媒体
を通過する時間が信号光の波長によって異なることを利
用して波長多重信号光を１チャネル毎の信号に時間分離
し、電気回路によってチャネル数をカウントすることを
基本原理とするものである。これにより、光スイッチと
高分散媒体と受光器を１台づつ使用した単純な構成で光
回路を実現できる。さらに高分散媒体の波長帯域内であ
ればチャネル数やチャネルの波長配置によらず同一の光
回路を使用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の信号光チャネル数計数器
の第１の実施例について、図面を参照して説明する。
【００２１】図１は、本発明の信号光チャネル数計数器
の第１の実施例の構成を示すブロック図である。図１を
参照すると、光スイッチ１は入力から出力への信号光の
伝搬をオン、オフさせる光部品である。光スイッチ１の
出力には高分散媒体２が接続されている。高分散媒体２
は、波長多重信号光の帯域で波長分散の大きい媒体であ
り、媒体中の伝搬速度は信号光の波長によって異なる。
高分散媒体２の出力には受光器３が接続される。受光器
３は入力された信号光を電流に変換する光部品である。
ピークカウント回路４は受光器と接続され、これにより
受光器電流の時間波形のピーク数がカウントされる。
【００２２】次に、図１の動作について、図面を参照し
て説明する。
【００２３】光スイッチ１はチャネル数のカウントを開
始する時に瞬間的にオンとなり、入力された波長多重信
号光は一括でパルス化されて高分散媒体に入射される。
【００２４】図２ａは、パルス化された波長多重信号光
における各チャネルの信号光のタイミングを示してい
る。図２ａに示されるように、高分散媒体への入力部分
では各チャネルの信号光は同一のタイミングで伝搬して
いる。高分散媒体中では信号光の波長により伝搬速度が
異なるため、高分散媒体の出力部分では各チャネルの信
号光のタイミングにずれが生じる。この様子が図２ｂに
示されている。受光器３ではタイミングにずれが生じた
波長多重信号光が受光して電流に変換される。
【００２５】図２ｃは、受光器３の電流波形を示してい
る。電気回路でこの電流波形のピーク数をカウントする
ことにより波長多重信号光のチャネル数をカウントする
ことができる。
【００２６】次に本発明の信号光チャネル数計数器の第
２の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】図３は本発明の第２の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【００２８】図３を参照すると、光スイッチ１は入力か
ら出力への信号光の伝搬をオン、オフさせる光部品であ
る。光受動部品５は光スイッチ１、高分散媒体２、受光
器３に接続され、光スイッチ１から入射された信号光を
高分散媒体２に入射し、高分散媒体２から入射された信
号光を受光器３に入射する。高分散媒体２は波長多重信
号光の帯域で波長分散の大きい媒体であり、媒体中の伝
搬速度は信号光の波長によって異なる。高分散媒体２の
出力には反射器６が接続される。反射器６は入力された
信号光の一部または全部を反射する光部品である。受光
器３は入力された信号光を電流に変換する光部品であ
る。ピークカウント回路４は受光器３と接続され、受光
器電流の時間波形のピーク数がカウントされる。
【００２９】次に、図３の動作について、図面を参照し
て説明する。
【００３０】この第２の実施例では、入力された波長多
重信号光は光スイッチ１により一括でパルス化され、光
受動部品５を介して高分散媒体２に入射され伝搬する。
さらに、反射器６で反射され、再び高分散媒体２を伝搬
し、光受動部品５を介して受光器３に入射される。この
ように高分散媒体２を往復するため、第１の実施の形態
と比較してより大きなタイミングのずれを生じさせるこ
とができる。
【００３１】次に、本発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
【００３２】図４は、本発明の信号光チャネル数計数器
の実施例を示す図であり、これを参照してより具体的な
実施の結果について説明する。
【００３３】本実施例では、波長多重信号光の波長は、
１５５０ナノメートル帯が用いられている。入力された
波長多重信号光は音響光学効果を利用した光スイッチ７
により一括でパルス化され、光サーキュレータ８を介し
て分散補償ファイバ９に入射され伝搬する。さらに、波
長多重信号光を全反射するファイバグレーティング１０
で反射され、再び分散補償ファイバ９を伝搬し、光サー
キュレータ８を介してＰＤモジュール１１に入射され
る。
【００３４】分散補償ファイバ９中を伝搬することによ
り各チャネルの信号光のタイミングにずれが生じている
ので、ＰＤモジュール１１の電波波形のピーク数をピー
クカウント回路４によりカウントすることにより、波長
多重信号光のチャネル数をカウントすることができる。
【００３５】光スイッチは音響光学効果を利用した光ス
イッチ７を用いたが、電界吸収型光スイッチや電気光学
効果を利用した導波路型光スイッチやメカニカルスイッ
チ等の光スイッチでも構わない。また、光サーキュレー
タ８のかわりに、融着型やマイクロオプティクス型や導
波路型の光カプラを用いることもできる。
【００３６】また、反射器はファイバグレーティング１
０を用いたが、金属膜による反射器や誘電体膜による反
射器や導波路による反射器や光サーキュレータによるル
ープや光カプラによるループでも構わない。また、全反
射でなく、部分反射でも構わない。
【００３７】次に、上述した特徴を備えた本発明の信号
光チャネル数計数器が用いられた本発明の光増幅装置に
ついて説明する。
【００３８】図５は、本発明の光増幅装置の第１の実施
例の構成を示す図である。光ファイバ２０は増幅用の光
ファイバであり、エルビウムドープ光ファイバが用いら
れている。この増幅用光ファイバ２０に励起光源１４か
ら出力された励起光が光合波器２１を介して入射され
る。左方より入力された波長多重化信号光は、増幅用光
ファイバ２０で増幅されて増幅信号光が右方へ出力され
る。増幅された信号光の一部は、光分岐器１３で分岐さ
れ、光信号が電気信号に変換されてそのレベルに応じ
て、増幅された信号光が一定になるように励起光の出力
がフィードバック制御される。
【００３９】ここで、本発明の光増幅装置では、光分岐
器１３と励起光制御回路の間に、上記チャネル数計数器
が配置されており、分岐された増幅信号光に含まれる実
際のチャネル数がカウントされる。そして、このカウン
トされたチャネル数に応じて増幅信号光の出力レベルが
設定され、このレベルが一定になるように励起光の出力
が制御される。
【００４０】図６は、本発明の他の実施例の構成を示す
もので、光合波器２１の前段に配置された光分岐器２２
により増幅される前の信号光によりチャネル数がカウン
トされ、このチャネル数により出力レベルが設定される
というものである。
【００４１】いずれの構成によっても、簡易なチャネル
数計数器を光増幅装置に付加することにより、安定した
光増幅を行うことができるようになる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のチャネル
数計数器によれば、光回路の構成がカウントする全チャ
ネル数と無関係なため、構成を簡単化することができ、
また、全チャネル数の増加に柔軟に対応できるようにな
る。さらに、特定の波長のみに対して機能する光部品が
含まれないため、各チャネルの波長配置の変更に柔軟に
対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチャネル数計数器の第１の実施例の構
成を示すブロック図である。
【図２】本発明のチャネル数計数器におけるパルスのタ
イミングを示す図であって、２ａは高分散媒体への入力
光強度を、２ｂは受光器への入力光強度を、２ｃは受光
器の電流波形をそれぞれ示している。
【図３】本発明のチャネル数計数器の第２の実施例の構
成を示すブロック図である。
【図４】本発明のチャネル数計数器の第２の実施例をよ
り具体化した構成を示す図である。
【図５】本発明の信号光チャネル数計数器を適用した光
増幅装置の実施例である。
【図６】本発明の信号光チャネル数計数器を適用した光
増幅装置の他の実施例である。
【図７】従来の光増幅装置の制御方式を示すである。
【図８】従来のチャネル数計数器の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 光スイッチ ２ 高分散媒体 ３ 受光器 ４ ピークカウント回路 ５ 光受動部品 ６ 反射器 ７ 音響光学効果を利用した光スイッチ ８ 光サーキュレータ ９ 分散補償ファイバ １０ ファイバグレーティング １１ ＰＤモジュール １２ 光アンプ １３ 光分岐器 １４ 励起用レーザモジュール １５ ＰＤモジュール １６ 光アンプ制御回路（励起光出力制御回路） １７ １×４光分岐カプラ １８ 光フィルタモジュール １９ チャネル数カウント回路 ２０ 増幅用光ファイバ ２１ 光合波器 ２２ 光分岐器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｊ 10/08 Ｓ 10/14 10/16 10/17 Ｈ０４Ｊ 14/02 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G01J 3/00 - 3/52 G01J 11/00 H01S 3/10

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに異なる波長を有する複数の信号光
    が波長多重された波長多重信号光が入力され、該波長多
    重信号光をパルス化してパルス信号光を送出する信号光
    パルス化手段と、前記パルス信号光の前記波長に対して伝搬速度が異なる
    波長分散媒体を含み、 前記パルス信号光を前記波長ごと
    に分散させて分散パルス信号光を出力するパルス信号分
    散手段と、 前記分散パルス信号光を電気信号に変換する光電変換手
    段と、 前記電気信号の時間波形のピーク数を計数して前記信号
    光のチャネル数を計数するピーク数検出手段とを備えた
    ことを特徴とする信号光チャネル数計数器。
  2. 【請求項２】 互いに異なる波長を有する複数の信号光
    が波長多重された波長多重信号光が入力され、該波長多
    重信号光をパルス化してパルス信号光を送出する信号光
    パルス化手段と、前記パルス信号光の前記波長に対して伝搬速度が異なる
    波長分散媒体を含み、 前記信号光パルス化手段の出力側
    に一端が接続され、前記パルス信号光を前記波長ごとに
    分散させて分散パルス信号光を他端に出力するパルス信
    号分散手段と、 前記パルス信号分散手段の前記他端に接続され、分散パ
    ルス信号光を反射して再び前記パルス信号分散手段に出
    力する反射手段と、 前記分散パルス信号光を電気信号に変換する光電変換手
    段と、 前記信号光パルス化手段の出力側と前記パルス信号分散
    手段の前記一端の間に配置され、前記パルス信号光を前
    記パルス信号分散手段に出力するとともに、前記パルス
    信号分散手段から出力される分散パルス信号光を光電変
    換手段に出力する光結合手段と、 前記電気信号の時間波形のピーク数を計数して前記信号
    光のチャネル数を計数するピーク数検出手段とを備えた
    ことを特徴とする信号光チャネル数計数器。
  3. 【請求項３】 前記波長分散媒体は、 分散補償光ファイバであることを特徴とする請求項１又
    は請求項２記載の信号光チャネル数計数器。
  4. 【請求項４】 前記信号光パルス化手段は、 音響光学効果を有する素子を備えた光スイッチであるこ
    とを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの
    請求項に記載の信号光チャネル数計数器。
  5. 【請求項５】 前記信号光パルス化手段は、電界吸収型光スイッチ であることを特徴とする請求項１
    から請求項３までのいずれかの請求項に記載の信号光チ
    ャネル数計数器。
  6. 【請求項６】 前記信号光パルス化手段は、 電界吸収型光スイッチであることを特徴とする請求項１
    から請求項３のいずれかの請求項に記載の信号光チャネ
    ル数計数器。
  7. 【請求項７】 前記光結合器は、 方向性光結合器または光サーキュレータであることを特
    徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項
    に記載の信号光チャネル数計数器。
  8. 【請求項８】 入力された信号光を増幅して増幅信号光
    を出力する増幅用光ファイバと、 励起光を出力する励起光源と、 前記励起光を前記増幅用光ファイバに結合させる光合波
    器と、 前記増幅信号光の一部を分岐して分岐増幅信号光を出力
    する第１の光分岐器と、 前記分岐増幅信号光のレベルを検出して前記励起光の出
    力を制御し、前記増幅信号光の出力をあらかじめ定めら
    れたレベルに安定化させる励起光出力制御回路とを備え
    た光増幅装置であって、さらに、 前記光増幅装置は、 請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の
    信号光チャネル数計数器を備え、 前記信号光チャネル数計数器は、前記分岐増幅信号光が
    入力されて、該分岐増幅信号に含まれる信号光のチャネ
    ル数を計数して前記励起光出力制御回路に出力し、 前記励起光出力制御回路は、前記チャネル数に基づいて
    前記レベルを設定するレベル設定回路を含むことを特徴
    とする光増幅装置。
  9. 【請求項９】 入力された信号光を増幅して増幅信号光
    を出力する増幅用光ファイバと、 励起光を出力する励起光源と、 前記励起光を前記増幅用光ファイバに結合させる光合波
    器と、 前記増幅信号光の一部を分岐して分岐増幅信号光を出力
    する第１の光分岐器と、 前記分岐増幅信号光のレベルを検出して前記励起光の出
    力を制御し、前記増幅信号光の出力をあらかじめ定めら
    れたレベルに安定化させる励起光出力制御回路とを備え
    た光増幅装置であって、さらに、 前記光増幅装置は、 前記信号光の一部を分岐して分岐信号光を出力する第２
    の光分岐器と、 請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の
    信号光チャネル数計数器とを備え、 前記信号光チャネル数計数器は、前記分岐信号光が入力
    されて、該分岐増幅信号に含まれる信号光のチャネル数
    を計数して前記励起光出力制御回路に出力し、 前記励起光出力制御回路は、前記チャネル数に基づいて
    前記レベルを設定するレベル設定回路を含むことを特徴
    とする光増幅装置。
JP8266112A 1996-10-07 1996-10-07 信号光チャネル数計数器とこれを用いた光増幅装置 Expired - Lifetime JP2991131B2 (ja)

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