JPH08331048A - 光信号受信装置 - Google Patents

光信号受信装置

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JPH08331048A
JPH08331048A JP7137597A JP13759795A JPH08331048A JP H08331048 A JPH08331048 A JP H08331048A JP 7137597 A JP7137597 A JP 7137597A JP 13759795 A JP13759795 A JP 13759795A JP H08331048 A JPH08331048 A JP H08331048A
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optical
optical signal
wavelength
optical filter
filter
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Terumi Chikama
輝美 近間
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Fujitsu Ltd
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    • H04B10/671—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal
    • H04B10/675—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the optical bandwidth of the input signal, e.g. spectral filtering
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    • H04B10/673—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal using an optical preamplifier

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光サージによる影響を除去できる光信号受信
装置に関し、簡単な構成によって光サージを抑圧する。 【構成】 受信した光信号を増幅する希土類ドープ光フ
ァイバ増幅器を含む光増幅器１と、光フィルタ２とを含
む光信号受信装置に於いて、モニタ部４を設け、このモ
ニタ部４は、光信号断や光サージ等の光信号の大きな変
動を検出した時、その光信号の波長と光フィルタ２の透
過波長とが相違するように、光フィルタ２の透過波長を
制御するか、或いは遅延又は波長変換部５により光信号
の波長を変換し、光増幅器１から光サージが出力されて
も光フィルタ２によって阻止する制御を行う構成とす
る。又受光部３は光信号を電気信号に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長距離光伝送システム
に適用し、光サージによる影響を除去した光信号受信装
置に関する。長距離光伝送システムに於いては、所定距
離毎に光増幅器を含む光中継器が設けられている。この
光増幅器は、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類ドープ光フ
ァイバ増幅器により構成され、光信号の状態で増幅され
るものである。このような光増幅器を用いた場合に、光
信号断後の回復時に光サージが発生することが知られて
おり、この光サージによる光回路部品の障害発生を回避
することが要望されている。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来例の光信号受信装置の説明図
であり、８１はエルビウム（Ｅｒ）等の希土類をドープ
した光ファイバ増幅器、８２は光フィルタ、８３は光信
号を電気信号に変換する受光部（Ｏ／Ｅ）、８４はモニ
タ部、８５は励起光源としての半導体レーザ（ＬＤ）、
８６は光増幅器制御回路、８７はトラッキング回路、８
８，９０，９１は光分岐器、８９は合波器、９３〜９４
はフォトダイオード等からなる光電変換器（ＰＤ）であ
る。
【０００３】光ファイバ増幅器８１は、例えば、エルビ
ウム（Ｅｒ）をドープした光ファイバを用いて構成した
場合、半導体レーザ８５から例えば波長１４８０ｎｍの
励起光を発生させ、合波器８９を介して光ファイバ増幅
器８１に入力し、受信した波長１５３０〜１５６０ｎｍ
帯の光信号を増幅するものであり、光ファイバ増幅器８
１のゲインは励起光パワーによって制御することができ
る。なお、励起光としては、９８０ｎｍ又は８１０ｎｍ
を用いることもできる。
【０００４】このような光ファイバ増幅器８１の増幅出
力光信号を光分岐器９０を介して光電変換器９０により
電気信号に変換し、光増幅器制御回路８６に加える。こ
の光増幅器制御回路８６は、増幅出力光信号レベルが設
定値となるように半導体レーザ８５から光ファイバ増幅
器８１へ入力される励起光パワーを制御する。
【０００５】この光ファイバ増幅器８１の増幅出力光信
号は、光フィルタ８２を介して受光部８３に入力されて
電気信号に変換され、図示を省略した後段の回路で信号
処理される。この場合、光フィルタ８２は、トラッキン
グ回路８７によって透過光信号レベルが最大となるよう
に透過波長帯域が制御されるもので、透過光信号は光分
岐器９１を介して光電変換器９４によって検出される。
それによって、長距離光伝送システムに於ける雑音光成
分を除去し、且つ送信側の発光波長の変動や中継器及び
光ファイバによる波長変動に対しても、追従して光信号
の成分のみを抽出することができる。
【０００６】又長距離光伝送システムに於いて、光コネ
クタの挿抜、光減衰器の減衰特性の急変、電気信号の瞬
断、光ファイバの極端な曲げ等によって、受信光信号が
断となる。このように、光信号が断となると、光ファイ
バ増幅器８１の増幅出力光信号のレベルはほぼ零とな
り、光増幅器制御回路８６は半導体レーザ８５からの励
起光パワーを増大させるように制御する。この状態で光
信号断が回復して再び光信号が入力されると、光ファイ
バ増幅器８１に励起エネルギが蓄積されているから、定
常状態に比較して著しく大きなパワーの光サージが出力
される。
【０００７】この場合、光信号の瞬断が例えば１０μｓ
以下程度の極短時間であると、光ファイバ増幅器８１は
応答遅れによって光サージは発生しないが、例えば、図
１の上部に概略を示すように、出力光が安定に出力され
ている時に光信号断が発生し、１０μｓ程度以上の断時
間ｄ後に、光信号が再び入力されると、大きなパワーの
光サージがｍｓオーダで出力される。
【０００８】このような光サージがそのまま受光部８３
に入力されると、受光部８３を構成するフォトダイオー
ドの破損や周辺回路の破損等が生じる問題がある。又光
コネクタに於いては、光ファイバの衝合端面間に油膜や
塵等が存在すると、大きなパワーの光サージを吸収して
温度が上昇し、黒化等によって光コネクタの損失が著し
く増加する問題がある。又受光部８３の前段側の光ファ
イバが破断した場合には、大きなパワーの光サージが外
部に放射されて、人体に悪影響を及ぼす問題がある。
【０００９】そこで、従来例の光信号受信装置に於いて
は、モニタ部８４を設け、光分岐器８８を介して光電変
換器９２により受信光信号を検出し、モニタ部８４は、
光電変換器９２の出力信号を基に光信号断を判定する
と、光増幅器制御回路８６を制御して、半導体レーザ８
５の動作を停止し、光ファイバ増幅器８１の増幅機能を
停止し、光信号が入力されると、それを検出識別して光
増幅器制御回路８６を制御し、再び半導体レーザ８５を
動作させて、光ファイバ増幅器８１の増幅動作を開始さ
せる。それによって、光サージの発生を防止するもので
ある。
【００１０】図８は従来例の光信号受信装置の要部説明
図であり、１０１は光ファイバ増幅器、１０２は光スイ
ッチ又は光シャッタ、１０３は遅延光ファイバ、１０４
はモニタ部、１０５は半導体レーザ（ＬＤ）、１０６は
光増幅器制御回路、１０７は駆動回路、１０８，１１０
は光分岐器、１０９は合波器、１１１，１１２は光電変
換器（ＰＤ）である。
【００１１】光増幅器制御回路１０６によって半導体レ
ーザ１０５からの励起光が制御されて、光ファイバ増幅
器１０１のゲインが制御され、受信した光信号を増幅出
力する構成は、前述の図７に示す構成と同様である。図
８に示す従来例に於いては、受信した光信号を光分岐器
１０８を介して光電変換器１１１により電気信号に変換
し、モニタ部１０４は、光電変換器１１１の出力信号に
より光サージを検出識別した時に、駆動回路１０７を制
御し、光スイッチ又は光シャッタ１０２を介して後段の
受光部等へ光サージが入力しないように、遮断するか又
はバイパスするものである。
【００１２】図９は従来例の光信号受信装置の要部説明
図であり、１２１は光ファイバ増幅器、１２２は駆動回
路、１２３，１２８は光分岐器、１２４，１２５は半導
体レーザ（ＬＤ）、１２６は光増幅器制御回路、１２
７，１３１は光電変換器（ＰＤ）、１２９、１３０は合
波器である。
【００１３】光増幅器制御回路１２６によって半導体レ
ーザ１２５を制御し、又受信した光信号を光分岐器１２
８を介して光ファイバ増幅器１２１に入力すると共に光
電変換器１３１に入力し、光増幅器制御回路１２６によ
って制御される半導体レーザ１２５からの励起光、即
ち、増幅出力光信号に対応して制御される励起光を、合
波器１２９を介して光ファイバ増幅器１２１に入力し、
又駆動回路１２２によって制御される半導体レーザ１２
４からの励起光、即ち、受信光信号に対応して制御され
る励起光を、合波器１３０を介して光ファイバ増幅器１
２１に入力し、半導体レーザ１２４，１２５からの励起
光を基に、光ファイバ増幅器１２１のゲインが制御さ
れ、増幅出力光信号レベルが設定値に維持される。
【００１４】図１０は光ファイバ増幅器のゲイン特性説
明図であり、エルビウム（Ｅｒ）ドープの光ファイバ増
幅器の場合の自然放出光ＡＳＥのスペクトル分布に相当
し、例えば、中心波長を１５５０ｎｍとすると、これを
中心としたＷの透過波長帯域の光フィルタを用いること
になる。この透過波長帯域Ｗは狭い程、自然放出光等の
雑音光の影響を除去することができるが、送信側の発光
波長の変動許容幅が狭くなり、発光波長を高精度に制御
する構成が必要となるから、非常に高価なシステムとな
る。そこで、図７に示すように、トラッキング回路８７
によって光フィルタの透過波長を制御するチューナブル
光フィルタが設けられている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、希土類
ドープの光ファイバ増幅器に於いては、入力光信号の一
時的な断によって光サージが発生し、この光ファイバ増
幅器の後段の回路や素子に悪影響を及ぼすから、この光
サージの抑圧，除去等の構成が前述のように各種提案さ
れている。
【００１６】しかし、図７に示す従来例は、光信号の断
毎に光ファイバ増幅器８１の増幅動作が停止し、光信号
が入力されることにより増幅動作が再開されるが、その
場合の増幅動作の立上り時間が急峻ではないから、受信
断が多発する可能性が大きい問題があり、又図示を省略
している前段の中継増幅器等に於いて光サージが発生し
た場合、モニタ部８４は光信号断ではないから、光ファ
イバ増幅器８１の増幅動作を継続させることになる。即
ち、光サージが入力された場合に、光増幅器制御回路８
６の応答遅れから、そのまま増幅される可能性があり、
従って光サージが光フィルタ８２を介して受光部８３に
加えられる問題がある。
【００１７】又図８に示す従来例に於いては、前段から
の光サージの入力をモニタ部１０４で検出した時に、光
スイッチ又は光シャッタ１０２を制御して、後段へ光サ
ージが加えられないようにするものであるが、高速動作
の光スイッチ又は光シャッタ１０２とその駆動回路１０
７とを設けなければならない問題がある。
【００１８】又図９に示す従来例に於いては、光サージ
の入力に対して半導体レーザ１２４から供給する励起光
パワーを低下させることにより、光ファイバ増幅器１２
１のゲインを低減できるものであるが、２個の半導体レ
ーザ１２４，１２５を設けることによるコストアップ
と、光ファイバ増幅器１２１のゲインを制御する為のそ
れぞれの関連構成が複雑となる問題がある。本発明は、
比較的簡単な構成で光サージを抑圧することを目的とす
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の光信号受信装置
は、図１を参照して説明すると、（１）受信した光信号
を増幅する光増幅器１と光フィルタ２とを含む光信号受
信装置に於いて、光増幅器１に入力される光信号の断や
サージ等の変動をモニタし、光フィルタの透過波長特性
又は光信号の波長を制御して光サージの出力を抑圧する
モニタ部４を設けたものである。又３は光信号を電気信
号に変換する受光部、５は遅延又は波長変換部である。
【００２０】（２）又光フィルタ２は、光信号の波長変
動に追従して透過波長が制御されるチューナブル光フィ
ルタとし、モニタ部４は、光信号の入力断を検出した時
にチューナブル光フィルタの透過波長を光信号の波長帯
域外へ移動し、光信号が入力されてから所定の保護時間
後に、チューナブル光フィルタの透過波長を光信号の波
長変動に追従させる制御を開始する構成を備えることが
できる。
【００２１】（３）又光フィルタ２は、光信号の波長変
動に追従して透過波長が制御されるチューナブル光フィ
ルタとし、モニタ部４は、光増幅器１の応答速度より速
い光信号の変動成分を検出した時に、チューナブル光フ
ィルタの透過波長を、光信号の波長帯域外へ移動する制
御を行う構成とすることができる。
【００２２】（４）又光フィルタ２は、この光フィルタ
２の出力光信号をモニタして、この光フィルタ２の透過
波長を制御すると共に、光フィルタ２出力光信号レベル
が所定値を超えないように透過波長特性を制御する構成
を備えたチューナブル光フィルタとすることができる。
【００２３】（５）又光信号のサージ波形によって光フ
ィルタ２の透過波長帯域外へ光信号の波長を変化させる
自己位相変調機能を有する波長変換素子を、光増幅器１
と光フィルタ２との間に接続することができる。
【００２４】（６）又モニタ部４により光信号のサージ
波形を検出した時に、モニタ部４によって光信号の波長
を光フィルタの透過波長帯域外に変換して出力する波長
変換部を、光増幅器１と光フィルタ２との間に接続する
ことができる。
【００２５】
【作用】
（１）希土類ドープの光ファイバ増幅器等を含む光増幅
器１に入力される光信号をモニタ部４に於いてモニタ
し、その光信号の入力断，或いはサージを検出した時
に、光フィルタ２の透過波長と光信号の波長とを相違さ
せるように制御し、光サージが光フィルタを透過しない
ようにする。
【００２６】（２）又光フィルタ２は、正常時の光信号
の透過出力が最大となるように透過波長特性を制御する
チューナブル光フィルタとする。それによって、送信側
の発光波長の変動等に追従して光信号のみを透過させる
ことができる。又モニタ部４は、光信号の入力断を検出
すると、チューナブル光フィルタを制御して、その透過
波長を光信号の波長帯域外へ移動させる。そして、光信
号が入力されると、モニタ部４は、光増幅器１が定常状
態に戻る時間、即ち、所定の保護時間後に、チューナブ
ル光フィルタのトラッキング制御を開始させる。従っ
て、光信号の瞬断による光サージが光増幅器１で発生し
たとしても、光フィルタ２によって遮断することができ
る。
【００２７】（３）又光増幅器１の増幅出力光レベルを
一定化する制御の応答速度より速い光サージ等の変動成
分をモニタ部４に於いて検出すると、チューナブル光フ
ィルタの透過波長を、光信号の波長帯域外へ移動させ
る。それによって、光サージが光増幅器１に入力された
場合に、光増幅器１によってその光サージを増幅して出
力したとしても、光フィルタ２によって遮断することが
できる。
【００２８】（４）又光フィルタ２の出力光信号をモニ
タして、出力光信号レベルが所定値を超えるような場合
に、光フィルタ２の透過波長特性を制御する。即ち、チ
ューナブル光フィルタの透過波長特性を制御して、透過
損失が大きくなる波長帯域が光信号の波長となるように
して、光サージを抑圧することができる。
【００２９】（５）又光パワーが大きい時に自己位相変
調機能（ＳＰＭ）によってその波長が変化する酸化物フ
ァイバ等の波長変換素子を、光増幅器１と光フィルタ２
との間に遅延又は波長変換部５として接続し、光増幅器
１から光サージが出力された場合に、その光サージの波
長が波長変換素子によって変換され、光フィルタ２の透
過波長帯域外にずれると、その光サージは遮断されるこ
とになる。
【００３０】（６）又光増幅器１と光フィルタ２との間
に、遅延又は波長変換部５として示す波長変換部を接続
する。波長変換部は、例えば、複数電極を備えた双安定
レーザ、波長変換レーザ等を用いることができる。そし
て、モニタ部４によって光サージの入力を検出すると、
光増幅器１の増幅出力光信号の波長を変換するように波
長変換部を制御する。従って、光フィルタ２の透過波長
帯域外となるから、光サージは遮断される。
【００３１】
【実施例】図２は本発明の第１の実施例のブロック図で
あり、１１は光増幅器、１２は光フィルタ、１３は受光
部（Ｏ／Ｅ）、１４はモニタ部、１５は遅延回路、１６
は光増幅器制御回路、１７は光フィルタ制御回路、１８
は光サージ検出回路、１９は光分岐器である。
【００３２】この実施例は、光増幅器１１によって受信
した光信号を増幅し、遅延回路１５を介して光フィルタ
１２に入力し、雑音光を除去して受光部１３に入力し、
受信した光信号を電気信号に変換して、図示を省略した
後段の信号処理回路等へ転送するものであり、光フィル
タ１２は、透過光信号レベルが最大となるように、光フ
ィルタ制御回路１７によって透過波長特性が制御される
もので、光フィルタ制御回路１７を含めてチューナブル
光フィルタを構成している。
【００３３】チューナブル光フィルタは、例えば、音響
光学フィルタ、電気光学フィルタ、ファブリペロフィル
タ、誘電体多層膜フィルタ等の構成を適用できるが、１
〜１０μｓ程度の応答速度を必要とするから音響光学フ
ィルタ或いは電気光学フィルタが好適である（チューナ
ブル光フィルタについて、参考文献(1) ＣＨＡＲＬＥＳ
Ａ．ＶＲＡＣＫＥＴＴ，“Ｄense Ｗavelength Ｄiv
ision ＭultiplexingＮetworks ：Ｐrinciples and Ａp
plications,”ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬＯＮ ＳＥＬ
ＥＣＴＥＤ ＡＲＥＡＳ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ
ＩＯＮＳ，ＶＯＬ．８，ＮＯ．６，ＡＵＧＵＳＴ １９
９０，ｐｐ．９４８〜９６４、及び、参考文献(2) 株式
会社 新技術コミュニケーションズ発行「Ｏ ＰＬＵＳ
Ｅ」，Ｎｏ．１７０，１９９４年１月号，ｐｐ．８２
〜８８参照）。
【００３４】又光増幅器制御回路１６は、光増幅器１１
の増幅出力光信号のレベルが設定値となるように制御
し、モニタ部１４により光信号断を検出すると、光増幅
器１１の増幅動作を停止し、光信号が再び入力される
と、光増幅器１１の増幅動作を開始させる。又光サージ
検出回路１８は、光サージが入力されたことを検出し、
光フィルタ制御回路１７は光サージ入力検出により光フ
ィルタ１２を制御し、光信号の波長帯域外へ光フィルタ
１２の透過波長を変更する。又光増幅器１１の増幅出力
光信号を光サージ検出回路１８に加える構成とし、増幅
出力光信号に現れる光サージを検出して、前述のように
光フィルタ１２の透過波長帯域を制御することもでき
る。
【００３５】光フィルタ１２の透過波長帯域が制御され
ることにより、光サージが光増幅器１１によって増幅さ
れても、光フィルタ１２によって阻止される。その場合
に、遅延回路１５は、光増幅器１１の増幅出力光信号を
遅延させて、その光信号の波長に対して光フィルタ１２
の透過波長帯域が外れるように制御した後に、光フィル
タ１２に入力させる為のもので、光ファイバによって構
成することができる。
【００３６】図３は本発明の第１の実施例の説明図であ
り、２１は光ファイバ増幅器、２２は光フィルタ、２３
は受光部（Ｏ／Ｅ）、２４はモニタ部、２５は遅延回
路、２６は光増幅器制御回路、２７は光フィルタ制御回
路、２８，３０，３１は光分岐器、２９は合波器、３２
〜３４は光電変換器（ＰＤ）、３５は半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）である。
【００３７】この図３の構成と図２の構成について、例
えば、図３の光電変換器３２とモニタ部２４とは、図２
のモニタ部１４と光サージ検出回路１８とに対応し、図
３の光ファイバ増幅器２１と合波器２９と光分岐器３０
と光電変換器３３と半導体レーザ３５と光増幅器制御回
路２６とは、図２の光増幅器１１と光増幅器制御回路１
６とに対応し、且つ図１の光増幅器１に対応する。又図
３の光フィルタ２２と光分岐器３１と光電変換器３４と
光フィルタ制御回路２７とは、図２の光フィルタ１２と
光フィルタ制御回路１７とに対応し、且つ図１の光フィ
ルタ２に対応する。又図３の遅延回路２５は図２の遅延
回路１５に対応し、図１の遅延又は波長変換部５に対応
する。
【００３８】又光フィルタ２２と光分岐器３１と光電変
換器３４と光フィルタ制御回路２７とは、図７に示す従
来例の光フィルタ８２と光分岐器９１と光電変換器９４
とトラッキング回路８７とに対応し、チューナブル光フ
ィルタを構成している。この実施例に於いては、この光
フィルタ制御回路２７を、モニタ部２４からも制御する
構成とするものである。このようなチューナブル光フィ
ルタとしては、ファブリペローフィルタ，音響光学フィ
ルタ，ＬｉＮｂＯ3 基板を用いたフィルタ等の各種の構
成を採用することができる。
【００３９】又光ファイバ増幅器２１と合波器２９と光
分岐器３０と光電変換器３３と半導体レーザ３５と光増
幅器制御回路２６とは、図７に示す従来例の光ファイバ
増幅器８１と合波器８９と光分岐器９０と光電変換器９
３と半導体レーザ８５と光増幅器制御回路８６とに対応
し、光ファイバ増幅器の出力光信号レベルが設定値とな
るように、半導体レーザ８５からの励起光パワーが制御
される。
【００４０】又モニタ部２４は、光信号の断及び光サー
ジを検出する構成を有し、光信号断検出時は、光増幅器
制御回路２６を制御して半導体レーザ３５からの励起光
発生を停止させ、光ファイバ増幅器２１の増幅動作を停
止させると共に、光フィルタ制御回路２７を制御して、
光フィルタ２２の透過波長帯域が光信号の波長から外れ
るように制御する。
【００４１】次に、光信号が入力されると、モニタ部２
４は、光増幅器制御回路２６を制御して半導体レーザ３
５から励起光を発生させ、光ファイバ増幅器２１の増幅
動作を開始させる。又光フィルタ制御回路２７に対して
は、光ファイバ増幅器２１の動作が定常化するまでの保
護時間後に、通常のトラッキング動作を開始させるよう
に制御する。それによって、光信号の瞬断後に光ファイ
バ増幅器２１から光サージが発生したとしても、光フィ
ルタ２２によって阻止することができる。
【００４２】又前段の光増幅器等からの光サージが入力
された場合、モニタ部２４は、この光サージ或いはこの
光サージと同様に光増幅器制御回路２６による光ファイ
バ増幅器２１の制御の応答時間より速い変動成分を検出
した時に、光フィルタ制御回路２７を制御して、光信号
断の場合と同様に、光フィルタ２２の透過波長帯域を光
信号の波長から外れるように制御する。遅延回路２５
は、光フィルタ２２の制御遅れ時間に相当する時間、光
ファイバ増幅器２１からの光サージを遅延させるもので
ある。
【００４３】この場合、光サージが入力されても、光フ
ァイバ増幅器２１の増幅出力光信号レベルが設定値にな
るように光増幅器制御回路２６によって制御されるもの
であるが、制御の応答遅れによって光サージの抑圧は充
分に行われないことになる。しかし、前述のように、光
フィルタ２２の透過波長帯域が制御されるから、光ファ
イバ増幅器２１からの光サージは阻止される。又光サー
ジがなくれば、光フィルタ制御回路２７を制御して、光
フィルタ２２の透過波長帯域を元に戻して通常のトラッ
キング動作を行わせる。従って、光ファイバ増幅器２１
から光サージが出力されたとしても、光フィルタ２２に
よって阻止することができるから、後段の光回路等を保
護することができる。
【００４４】又光増幅器制御回路３６を、光ファイバ増
幅器２１の増幅出力光信号を設定値に制御する構成のみ
を有するものとし、光信号の断或いは光サージの入力に
より、光フィルタ２２の透過波長帯域の制御のみ行う構
成とすることもできる。その場合、光信号の瞬断によっ
て光ファイバ増幅器２１から光サージが発生する可能性
が大きいが、光サージが発生したとしても、光フィルタ
２２によって阻止することができる。又光フィルタ２２
から光分岐器３１を介して、光ファイバ等によって次段
の光信号受信装置へ伝送する構成とすることも可能であ
る。その場合は受光部２３を省略することになる。即
ち、長距離光伝送システムの光中継器としての構成とす
ることができる。
【００４５】図４は本発明の第２の実施例のブロック図
であり、４１は光増幅器、４２は光フィルタ、４３は受
光部（Ｏ／Ｅ）、４４はモニタ部、４５は波長変換素
子、４６は光増幅器制御回路、４７は光フィルタ制御回
路、４８は光分岐器である。
【００４６】光増幅器制御回路４６によって制御される
光増幅器４１や、光フィルタ制御回路４７によって制御
される光フィルタ４２等は、前述の実施例と同様に構成
することができる。この実施例は、光増幅器４１と光フ
ィルタ４２との間に波長変換素子４５を設けたものであ
る。この波長変換素子４５は、光カー効果に起因する自
己位相変調（ＳＰＭ；Ｓelf Ｐhase Ｍodulation ）効
果を有するもので、正常時の光増幅器４１の増幅出力光
信号が入力されても、その光信号の波長はシフトされな
いが、光パワーの大きい光サージが入力されると、その
立上り部分は短波長側にシフトし、立下り部分は長波長
側にシフトする。従って、光フィルタ４２の透過波長帯
域幅と、波長変換素子４５の光カー効果の係数とを選定
することにより、光増幅器４１から光サージが出力され
ても、波長変換素子４５によって波長がシフトされ、光
フィルタ４２の透過波長帯域外にシフトされることによ
り、光サージの出力を阻止することができる。
【００４７】自己位相変調（ＳＰＭ）による光角周波数
シフトについて、例えば、参考文献(3) ＧＯＶＩＮＤ
Ｐ．ＡＧＲＡＷＡＬ，“ＮＯＮＬＩＮＥＡＲ ＦＩＢＥ
ＲＯＰＴＩＣＳ，”ｐｐ．７５〜７８に、（４．１．
７）式として、 δω（Ｔ）＝−∂φNL／∂Ｔ ＝〔−∂｜Ｕ（０，Ｔ）｜2 ／∂Ｔ〕・（Ｚｅｆｆ／ＬNL） …（１） が与えられている。
【００４８】又ＬNLは非直線長、Ｚｅｆｆは有効インピ
ーダンス、Ｌはデバイス長、γは非線形定数、αは損失
係数、λは光波長、ｃは光速度、Ａｅｆは有効断面積、
ｎ2は２次の非線形屈折率とすると、 γ＝ｎ2 ω0 ／ｃ・Ａｅｆ＝ｎ2 ２π／λ・Ａｅｆ …（２） Ｚｅｆｆ＝（１／α）〔１−ｅｘｐ（−αＬ）〕 …（３） ＬNL＝（γＰ0 ）-1 …（４） と表すことができる。
【００４９】この（２）〜（４）式を（１）式に代入す
ると、 δω（Ｔ）＝ 〔−∂｜Ｕ（０，Ｔ）｜2 ／∂Ｔ〕γＰ0 〔１−ｅｘｐ（−αＬ）／α〕 …（５） となり、Ｐ0 ｜Ｕ（０，Ｔ）｜2 ＝Ｐ（Ｔ）とすると、 δω（Ｔ）＝−〔∂Ｐ（Ｔ）／∂Ｔ〕γ〔１−ｅｘｐ（−αＬ）／α〕 …（６） となる。
【００５０】又ω0 ／ｃ＝２π／λの関係を（６）式に
代入すると、 δω（Ｔ）＝−（２πｃ／λ2 ）δλ（Ｔ） …（７） となる。又光波長変化として表すと、 δλ（Ｔ）＝ （λｎ2 ／ｃ・Ａｅｆ）〔∂Ｐ（Ｔ）／∂Ｔ〕〔１−ｅｘｐ（−αＬ）／α〕 …（８） となる。
【００５１】具体的な数値について示すと、 λ＝１．５５μｍ ｎ2 ＝３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ ｃ＝３×１０8 ｍ／ｓ Ａｅｆ＝５×１０-11 ｍ2 ΔＰ＝１Ｗ ΔＴ＝１００×１０-12 ｓ Ｌ＝１０4 ｍ α＝０．２ｄＢ／ｋｍ＝０．０４６／ｋｍ＝４．６×１
０-5／ｍ とした場合、 δλ（Ｔ）＝ ３．３×１０-24 ・〔∂Ｐ（Ｔ）／∂Ｔ〕〔１−ｅｘｐ（−αＬ）／α〕 ＝２．６×１０-20 ・（ΔＰ／ΔＴ） ＝２．６×１０-10 ＝０．２６〔ｎｍ〕（＝３２．５ＧＨｚ） となる。
【００５２】この場合、カルコゲナイドガラス（Ｃhalc
ogenide Ｇlass）を用いることにより、非線形定数γが
大きいものを得ることができる（参考文献(4) Ｍ．Ａso
be，Ｔ．Ｋanamori ，Ｋ．Ｋubodera ，“ＩＥＥＥ Ｐ
ＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＤＥＴＴＥ
ＲＳ，ＶＯＬ．４，ＮＯ．４，ＡＰＲＩＬ １９９２，
ｐｐ．３６２〜３６５，参照）。例えば、ｎ2 ＝４．２
×１０-18 ｍ2 ／Ｗとすると、 δλ（Ｔ）＝３４．１〔ｎｍ〕 となる。
【００５３】通常の受信部に用いられる光フィルタの帯
域幅は、０．５ｎｍ〜３ｎｍ程度であることを考慮する
と、３４．１ｎｍは充分な光波長のシフトとなる。又半
値幅の倍程度のシフトを期待する場合は、ΔＰとしての
必要量は１７０ｍＷ（＝２２ｄＢｍ）となる。又ΔＰを
同一とすると、長さＬを短縮することができる。
【００５４】前述のように、パワーの大きい光サージに
ついては、波長変換素子４５によって波長シフトが行わ
れ、光フィルタ４２の透過波長帯域外にシフトされるこ
とによって、光サージが阻止されることになる。従っ
て、光フィルタ４２の透過波長帯域を固定とすることも
可能とである。しかし、一般的には、光フィルタ４２の
透過波長帯域を狭く設定して光信号のみ透過させ、且つ
光信号波長の変動に追従して透過波長帯域を光フィルタ
制御回路４７によって制御する構成が一般的である。
【００５５】又モニタ部４４によって光信号断を検出し
た時に、光フィルタ４２の透過波長帯域を光信号波長か
ら外れるように制御し、光信号が入力された時に、保護
時間後に光フィルタ４２の光信号波長に追従するように
トラッキング制御を開始させることができる。又モニタ
部４４は光信号断を検出した時に、光増幅器４１の増幅
動作を停止させ、又光信号が入力された時に、光増幅器
４１の増幅動作を開始させるように、光増幅器制御回路
４６を制御することもできる。
【００５６】図５は本発明の第２の実施例の説明図であ
り、５１は光ファイバ増幅器、５２は光フィルタ、５３
は受光部（Ｏ／Ｅ）、５４はモニタ部、５５は波長変換
素子、５６は光増幅器制御回路、５７は光フィルタ制御
回路、５８，６０，６１は光分岐器、５９は合波器、６
２〜６４は光電変換器（ＰＤ）、６５は半導体レーザ
（ＬＤ）である。
【００５７】この図５の構成と図４の構成とを対応させ
ると、図５の光電変換器６２とモニタ部５４とは、図４
のモニタ部４４に対応し、図５の光ファイバ増幅器５１
と合波器５９と光分岐器６０と光電変換器６３と半導体
レーザ６５と光増幅器制御回路５６とは、図４の光増幅
器４１と光増幅器制御回路４６とに対応し、且つ図１の
光増幅器１に対応する。又図５の光フィルタ５２と光分
岐器６１と光電変換器６４と光フィルタ制御回路５７と
は、図４の光フィルタ４２と光フィルタ制御回路４７と
に対応し、且つ図１の光フィルタ２に対応する。又図５
の波長変換部５５は図４の波長変換部４５に対応し、且
つ図１の遅延又は波長変換部５に対応する。
【００５８】波長変換素子５５としては、光カー効果の
大きい物質を選択して構成するもので、例えば、モード
フィールド径の小さい光ファイバや酸化物ファイバ等あ
り、又多重量子井戸（ＭＱＷ；Ｍultiple Ｑuantum Ｗ
ell ）構造の半導体増幅器等を用いることができる。又
この波長変換素子５５に遅延特性を持たせて、図２又は
図３の遅延回路１５，２５と兼用することもできる。
【００５９】この実施例に於いても、受光部５３により
光信号を電気信号に変換して、図示を省略した回路に転
送するものであるが、この受光部５３を省略し、光分岐
器６１を介して光信号を次段の光信号受信装置へ光ファ
イバを介して送出することも可能である。
【００６０】図６は本発明の第３の実施例のブロック図
であり、７１は光増幅器、７２は光フィルタ、７３は受
光部（Ｏ／Ｅ）、７４はモニタ部、７５は波長変換部、
７６は光増幅器制御回路、７７は光フィルタ制御回路、
７８は光分岐器、７９は光サージ検出回路、８０は駆動
回路である。
【００６１】光増幅器制御回路７６によって制御される
光増幅器７１及び光フィルタ制御回路７７によって制御
される光フィルタ７２は、前述の各実施例と同様な構成
を有するものである。この実施例は、光増幅器７１と光
フィルタ７２との間に波長変換部７５を設けたものであ
る。この波長変換部７５は、例えば、複数電極を備えた
双安定レーザ、波長変換レーザ、四光子混合素子等によ
り構成することができる。又駆動回路８０は、波長変換
部７５の構成に対応した駆動構成を有するものであり、
四光子混合素子を用いた場合は、半導体レーザを含む構
成とし、この半導体レーザからの光を、光増幅器１７の
増幅出力光信号と混合することにより、増幅出力光信号
の波長をシフトすることができる。
【００６２】正常時は、光増幅器制御回路７６によって
光増幅器７１の増幅出力光信号レベルが設定値となるよ
うに制御され、波長変換部７５は、その増幅出力光信号
をそのまま通過させて光フィルタ７２に入力する。光フ
ィルタ７２は、光フィルタ制御回路７７によって出力光
信号レベルが最大となるように、透過波長帯域が制御さ
れる。
【００６３】モニタ部７４を介して光サージ検出回路７
９が光サージ入力を検出すると、駆動回路８０を制御し
て、波長変換部７５を制御し、光増幅器７１の増幅出力
光信号の波長をシフトし、光フィルタ７２の透過波長帯
域外へシフトする。それによって、光増幅器７１から光
サージが出力されても光フィルタ７２によって阻止され
る。又その場合に、光フィルタ制御回路７７によって光
フィルタ７２の透過波長帯域もシフトするように制御す
ることができる。
【００６４】又光信号断をモニタ部７４が検出した時、
前述の各実施例と同様に、光増幅器制御回路７６によっ
て光増幅器７１の増幅動作を停止させ、光信号が入力さ
れた時に、光増幅器７１の増幅動作を再開させる制御を
行うことができる。又受光部７３を省略し、光フィルタ
７２からの光信号を次段の光信号受信装置へ光ファイバ
を介して送出することもできる。即ち、長距離光伝送シ
ステムに於ける光中継器にも適用できる。又各実施例に
のみ限定されることなく、本発明は種々付加変更するこ
とが可能である。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、受信し
た光信号を増幅する希土類ドープの光ファイバ増幅器等
からなる光増幅器１と、雑音光を除去する光フィルタ２
と、モニタ部４とを備え、このモニタ部４によって、光
信号断や光サージ入力等の光信号の変動を検出した時
に、光フィルタ２の透過波長特性又は光信号の波長を制
御して、光サージの出力を抑圧するものであり、光増幅
器１から光サージが出力されても、光フィルタ２によっ
て阻止することができる。即ち、簡単な構成によって、
後段の受光部３等を光サージに対して保護することがで
きる。
【００６６】又光フィルタ２をチューナブル光フィルタ
とし、モニタ部４によって光信号断を検出した時に、チ
ューナブル光フィルタの透過波長帯域を信号光の波長帯
域外へ移動し、光信号入力時に、保護時間後に、トラッ
キング動作を開始させるように制御することにより、光
信号の瞬断による光サージが光増幅器１から発生して
も、その光サージを光フィルタ２によって阻止すること
ができる。このような制御構成は比較的簡単に実現する
ことができる。
【００６７】又光サージ等の急峻な変動の光信号が入力
された時に、光フィルタ２の透過波長をシフトすること
により、前段からの光サージが入力されて、光増幅器１
によって増幅出力された場合も、光フィルタ２によって
阻止することができる。
【００６８】又光フィルタ２の透過波長特性を利用し
て、光サージの波長が光フィルタ２の損失の大きい領域
となるように、光フィルタ２の透過波長帯域を制御し、
光サージの尖頭値を抑圧することができる。
【００６９】又光パワーが大きい時に波長をシフトさせ
る自己位相変調機能を有する波長変換素子を、光増幅器
１と光フィルタ２との間に設けたことにより、光増幅器
１からの光サージの波長を光フィルタ２の透過波長帯域
外にシフトすることができ、自動的に光サージの出力を
阻止することができる。
【００７０】又光サージをモニタ部４によって検出した
時に、光増幅器１と光フィルタ２との間に接続した波長
変換部により光信号の波長を変換し、光フィルタ２の透
過波長帯域外へ光信号の波長をシフトさせることによ
り、光サージを光フィルタ２によって阻止することがで
きる。前述のように、比較的簡単な構成によって、後段
の光回路素子等を光サージから保護することができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例の説明図である。
【図６】本発明の第３の実施例のブロック図である。
【図７】従来例の光信号受信装置の説明図である。
【図８】従来例の光信号受信装置の要部説明図である。
【図９】従来例の光信号受信装置の要部説明図である。
【図１０】光ファイバ増幅器のゲイン特性説明図であ
る。
【符号の説明】 １ 光増幅器 ２ 光フィルタ ３ 受光部 ４ モニタ部 ５ 遅延又は波長変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受信した光信号を増幅する光増幅器と、
    光フィルタとを含む光信号受信装置に於いて、 前記光増幅器に入力される前記光信号の変動をモニタ
    し、前記光フィルタの透過波長特性又は前記光信号の波
    長を制御して光サージの出力を抑圧するモニタ部を設け
    たことを特徴とする光信号受信装置。
  2. 【請求項２】 前記光フィルタは、前記光信号の波長変
    動に追従して透過波長が制御されるチューナブル光フィ
    ルタとし、前記モニタ部は、前記光信号の入力断を検出
    した時に前記チューナブル光フィルタの透過波長を前記
    光信号の波長帯域外へ移動し、前記光信号が入力されて
    から所定の保護時間後に、前記チューナブル光フィルタ
    の透過波長を前記光信号の波長変動に追従させる制御を
    開始する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の
    光信号受信装置。
  3. 【請求項３】 前記光フィルタは、前記光信号の波長変
    動に追従して透過波長が制御されるチューナブル光フィ
    ルタとし、前記モニタ部は、前記光増幅器の応答速度よ
    り速い前記光信号の変動成分を検出した時に前記チュー
    ナブル光フィルタの透過波長を前記光信号波長帯域外へ
    移動する制御を行う構成を備えたことを特徴とする請求
    項１記載の光信号受信装置。
  4. 【請求項４】 前記光フィルタは、該光フィルタの出力
    光信号をモニタして該光フィルタの透過波長を制御する
    と共に、前記光フィルタの出力光信号レベルが所定値を
    超えないように透過波長特性を制御する構成を有するチ
    ューナブル光フィルタとしたことを特徴とする請求項１
    記載の光信号受信装置。
  5. 【請求項５】 前記光信号のサージ波形によって前記光
    フィルタの透過波長帯域外へ前記光信号の波長を変化さ
    せる自己位相変調機能を有する波長変換素子を、前記光
    増幅器と前記光フィルタとの間に接続したことを特徴と
    する請求項１記載の光信号受信装置。
  6. 【請求項６】 前記モニタ部により前記光信号のサージ
    波形を検出した時に、該モニタ部によって前記光信号の
    波長を前記光フィルタの透過波長帯域外に変換して出力
    する波長変換部を、前記光増幅器と前記光フィルタとの
    間に接続したことを特徴とする請求項１記載の光信号受
    信装置。
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