CN1155674A - 光放大装置、控制该光放大装置的输出光的方法、光传输系统及光传输路径监视控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光放大装置及使用该光放大装置的光传输系统，在光放大器8、10中，导入输入光放大媒体19的多路光，由激发源21激发该光放大媒体19就能改变放大率。由该光放大媒体19放大的多路光的一部分被光耦合器进行分路，由光分波装置24从被分路的多路光中只分波出探测光，由光接受器28检测探测光。由控制装置29来控制从激发源21提供给光放大媒体19的作用量，以使光接受器28的输出(探测光的输出)保持一定，从而恒定地控制探测光和多路信号光两者的输出。
Description
本发明涉及用在多路光传输路径中的光放大装置、控制从该光放大装置输出的多路光输出的方法、使用该光放大装置的光传输系统及监视传输该多路光输出的光传输路径并进行控制的方法。
近年来，随着光通信系统的低成本化的要求，探讨在一条光传输纤维中多路传输两种以上不同波长的信号光即所谓波长多路光传输方式。光放大器，为了扩大放大波长频带并能以低噪声进行放大，而相应作为波长多路光传输中的放大器。在构成光放大器的稀土类添加光纤和半导体光放大器中就存在增益的波长依存性，而在放大后的各波长的光输出或增益上发生波长间偏差。特别是，该波长间偏差通过由光放大器进行的多段中继而被积累，扩大了中继后的光功率的波长间偏差。结果，由于在多路波长中的具有最低功率的波长的S/N比变差而限制了整个系统的最大中继传输距离。这样，提供各波长间无光输出偏差的光放大器就变得重要起来。
作为现有的方式，例如在电子情报通信学会信学技法OCS94-66，OPE94-88(1994-1)【ファィバ增幅率制御を用ぃた光ファィバ增幅器の多波长一括增幅特性平坦化】中所述的方式已公知了。该现有的方式，监视4波的多路波长的信号光全体的输出，使用控制纤维增益的纤维增益控制器(AFGC)，来使该输出电平保持恒定。由此，通过使输入波长间偏差为0dB，并把纤维增益控制为12dB不变，而使各波长间偏差为最小。通过由光衰减器58产生的自动功率控制器(APC)，来一边把纤维增益保持为12dB不变一边调整光损失，即使中继器放大率发生变化，纤维增益光谱也不会变化。
在波长多路传输中的实际系统中，各波长间的传输信号信息一般是独立的。在此情况下，就有可能只传输必要的信号而停止不必要的信号即成为准备状态。
但是，在这种信号波长多路数发生变化的情况下，以现有的方式，由于监视多路的4波的信号光全体的输出并进行控制，则作为整体的输出不会变化，但，个别的波长的信号光的输出却会发生较大的变化。这样，在信号光的输出发生较大的变化时，不仅会时信号传输产生恶劣影响，而且当该输出超出信号传输距离界限时，信号传输还会变成不能进行。
在1波的信号光的输出减少时，在控制全体光的输出的现有方式下，就存在使信号传输受到不良影响的问题。本发明的目的是提供一种光放大装置及使用该光放大装置的光传输系统，即使信号波长多路数发生变化，也能控制各个波长的输出，而不会对信号传输产生很大的影响。
本发明的另一个目的是提供一种方法，监视在光传输系统内的传输路径中传送的多路光中所包含的探测光，根据该监视结果来控制来自光放大装置的探测光和多路光的输出。
本发明的另一个目的是提供一种光传输路径监视控制方法，监视在光传输系统内的传输路径中传送的多路光中所包含的探测光和其他的多路光，通过检测该探测光和其他的多路光是否是与各自的预定值所对应的某个值，来判定光传输路径干线、探测光本身、多路光本身、光放大装置及发送装置的正常或异常。
为了实现上述目的，本发明包括：导入输入多路光的光放大媒体；激发该光放大媒体的激发源；把由上述光放大媒体所放大的多路光的一部分进行分路的光分路装置；把来自由该光分路装置所分路的多路光的探测光进行分波的分波装置；检测由该分波装置所分波的上述探测光的输出并变换成电信号的光接受装置；控制到上述激发源的上述光媒体的作用量以使该光接受装置的输出保持恒定的控制装置，通过这种结构，使探测光的输出为一定，就能使信号光的输出保持一定，此时，即使信号波长多路数的变化等发生，也不会对信号传输产生很大的影响，而能够实现各个波长的控制。
在上述光放大装置中，最好进一步包括：检测由上述光分路装置进行分路的多路光的输出并变换为电信号的第二光接受装置；设置在上述光放大媒体的前段并把导入上述光放大媒体的多路光的一部分进行分路的第二分路装置；把来自由该第二分路装置所分路的多路光的探测光进行分波的第二分波装置；分别检测由该第二分波装置所分波的探测光的输出及由第二分路装置所分路的多路光的输出的第三及第四光接受装置；当由该第三及第四光接受装置所检测出的探测光的输出低于预定值，以及该多路光的输出高于预定值时，给上述控制装置输出指令的输入检测装置，上述控制装置控制到上述激发源的上述光媒体的作用量以使上述第二光接受器的输出保持恒定，通过这种结构，在探测光中发生异常时，就能控制多路光整体。
在上述光放大装置中，最好包括通知异常的报警装置，上述输入检测装置在上述探测光及上述多路光的输出分别低于预定值时，给上述报警装置输出信号，而使上述报警装置动作，通过上述结构，在异常时，能够容易地得知该异常。
在上述光放大装置中，上述光放大媒体最好是稀土添加光纤，上述激光源最好是泵激光，通过上述结构，就能使信号光的放大率增大。
在上述光放大装置中，最好进一步包括校正装置，通过运算第一光接受器和上述第二光接受器的输出的差分来对基准值进行校正，该基准值用于把上述控制装置中的上述探测光控制为一定而使上述差分值为预定值，通过这种结构，就能使敷设时的输出与初始调整时相同。
在上述光放大装置中，上述分波装置最好由4端口的第一及第二光耦合器和使预定波长的光选择地通过的光滤波器所构成，把由上述光分路装置所分波的多路光导入上述第一光耦合器的第一端口，由上述第二光接受装置检测从第四端口输出的多路光，把由上述光分路装置所分波的多路光导入上述第一光耦合器的第一端口，把从第三端口输出的多路光导入上述光滤波器，进而，导入上述第二光耦合器的第三端口，由上述第二光接受装置检测从第二端口输出的探测光，把由上述第二光分路装置所分波的多路光导入上述第二光耦合器的第一端口，由上述第四光接受器检测从第四端口输出的多路光，把由上述第二光分路装置所分波的多路光导入上述第二光耦合器的第一端口，把从第三端口输出的多路光导入上述光滤波器，进而，导入上述第一光耦合器的第三端口，由上述第一光接受器检测从第二端口输出的探测光，通过这种结构，就能简单地构成分波器。
在上述光放大装置中，最好进一步包括合波装置，把上述分波装置所输出的上述探测光在上述光放大媒体的前段进行合波，通过这种结构，在探测光异常时，不会对后段的干线系统产生影响。
本发明包括：光发送装置，把含有探测光的多个信号光进行合成并输出给由光纤构成的干线系统；光放大装置，设在上述干线系统途中，从由上述光发送装置输出的光信号分波出上述探测光，控制输入的光的放大率以使该探测光的输出保持一定；光接受装置，在由该光放大装置进行放大之后，接受上述干线系统所传输的光信号，通过这种结构，即使在信号波长的多路数发生变化时，也不会对信号传输产生影响，而能够实现对各个波长输出的控制。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，上述光发送装置最好由发送信号光的多个发送器和与该发送器相独立而恒定地发送探测光的探测光发送器所构成，通过这种结构，不会对信号光产生影响，并能控制信号光的输出。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，上述光发送装置最好由发送信号光的多个发送器所构成，使用这些发送器发送的信号光中的一个信号光作为探测光，通过这种结构，就不需要设置其他用途的探测光，而能增大信号光的信息传输量。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，上述发送器的各个波长的输出是大致相同的输出，通过这种结构，就能容易地进行信号光的控制。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，最好使上述探测光的发送器的输出大于上述信号光的发送器的输出，通过这种结构，干线系统的传输距离变长，在信号光的输入较低时，由于能够进行探测光的检测，就能放大信号光的输出，而实现长距离传输。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，最好使上述探测光的发送器的输出小于上述信号光的发送器的输出，通过这种结构，能够增大信号光的输出。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，与上述探测光相邻的信号光之间的波长间隔最好与上述信号光之间的波长间隔不同，通过这种结构，能够提高光输出的精度。
在使用上述光放大装置的光传输系统中，上述探测光的波长最好位于上述信号光的短波长端或长波长端。通过这种结构，就能容易地进行探测光的分波。
图1是表示作为本发明的一个实施例的光传输系统的简要结构的方框图；
图2是表示第一实施例中的光放大装置的详细结构的方框电路图；
图3是控制图2中的光放大媒体的控制系统的另一个实施例的方框电路图；
图4是表示图2中的波长分波装置的另一个实施例的方框电路图；
图5是表示图2中的波长分波装置的又一个实施例的方框电路图；
图6是表示作为本发明的另一个实施例的光传输系统的简要结构的方框图；
图7是表示本发明的传输系统控制方法的一览表。
下面参照附图对本发明的各个实施例进行详细的说明。
图1是表示作为本发明的一个实施例的光传输系统的系统构成图，光发送装置1包括：发送波长λp＝1545nm的探测光的发送器2、发送波长λ1＝1547nm的信号光的发送器3、发送波长λ2＝1550nm的信号光的发送器4、发送波长λ3＝1553nm的信号光的发送器5、发送波长λ4＝1556nm的信号光的发送器6、以及使来自发送器3、4、5、6的光在同一光纤中进行多路发送的光合波装置7。其中，探测光λp不论信号光λ1、λ2、λ3、λ4的有无都恒定地送出。由于各个信号光λ1、λ2、λ3、λ4的波长间隔为3nm，探测光λp和与其接近的信号光λ1的波长间隔为2nm。探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的各自的光输出为+10dBm。由光发出装置1所产生的多路光，在由光放大装置8进行放大之后输入干线系统9。为了使此时的光输出功率即探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的各自的光输出为+10dBm，光放大装置8控制其放大率。光放大装置8从输入的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4中把探测光分路出来，并进行反馈以使该探测光的输出保持一定，并控制放大率。由于在干线系统9中传输了100km的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4受到损失和变动，而变化到-20dBm～0dBm的程度，则由设在干线系统9途中的光放大装置10进行光损失的补偿，在进行了放大装置的稳定化之后，再送给干线系统9。由光放大装置10进行了稳定化的光输出功率分别为约+10dBm。
而且，送给干线系统9的多路光在传输了100km之后，输入光接受装置11。光接受装置11由把探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4进行分波的光分波装置12和对应于各个波长而设的光接受器13、14、15、16、17构成。
其中，在该光传输系统中，其特征在于，在光发送装置1中，不仅具有信号光的发送器，而且设有探测光的发送器。在干线系统中所使用的光放大装置，如使用图2以后所述的那样，从在干线系统中波长多路传输的光中分离出探测光，并控制光放大器内的光放大媒体的增益以使该探测光的强度保持一定。这样，既使是信号光的多路波长数从4波减少到3波，1波的信号光强度减少，都不会对信号传输产生很大的影响，能够实现对各个波长的输出的控制。
即，根据本实施例，即使在信号波长多路数上发生变化或波的信号光的输出减少的情况下，也不会对信号传输产生很大的影响，能够实现对各个波长的输出的控制。下面用图2来对光放大装置的内部结构进行说明。
图2是表示第一实施例中的光放大装置的功能方框图。
来自干线系统9的探测光λP和信号光λ1、λ2、λ3、λ4在同一光纤中从光放大装置8、10的输入端输入。在实际系统中的干线系统9中，由于在光损失和距离上的存在偏差，输入的光功率在约-20dBm～0dBm之间变化。输入的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的大部分，通过作为第一光分路装置的5∶95光耦合器18，输入光放大媒体19。
光放大媒体19由把来自作为激发源的泵激光21的泵光进行合波的光合波器20和由该光合波器20进行了合波的光所输入的铒添加光纤22所构成。从铒添加光纤22的输入端导入的光在铒添加光纤22内受到放大，从输出端导出。导出的光的大部分通过作为第二光分路装置的5∶95光耦合器23，从光放大装置8、10的输出端输出，输出给干线系统9。
由5∶95光耦合器23把一部分进行分路，并输入第一波长分波装置24。波长分波装置24由50∶50光耦合器25和在λp±1nm中具有通过波长频带的光带通滤波器26所构成。
从50∶50光耦合器25的端口1输入的光被从端口4和端口3分路成50∶50，而输出探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4。从50∶50光耦合器25的端口3输出的光从光带通滤波器26的端口1输入，从端口2仅通过作为探测光的λp的光。
这样分波了的光中，从50∶50光耦合器25的端口4输出的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4被第一光接受器27监视，作为从光带通滤波器26的端口2输出的探测光的λp被第二光接受器28监视。
在选择监视信号以由控制装置29内部的选择器30A传输任一个监视信号之后，由比较器32同由选择器30B所选择的预定的输出电平所对应的基准电压31A、31B进行比较并发出误差信号。由从该比较器32得到的误差信号来反馈控制泵激光21的驱动电流。
其中，选择器30A在输入检测部33发出第一动作信号时选择来自光接受器28的监视信号，在发出第二动作信号时选择来自光接受器27的监视信号。选择器30B在输入检测部33发出第一动作信号时，选择来自基准电压31A的基准电压，在发出第二动作信号时选择来自基准电压31B的基准电压。
下面对输入检测部33的动作进行说明，通常，输入检测部33发出第一动作信号，控制由光接受器28所检测的探测光的信号而使之与基准电压相等。当探测光中发生异常时，输入检测部33发出第二动作信号并选择切换选择器30A、30B。
通过上述结构，在干线系统正常并且正常输入探测光的情况下，为了把由光接受器28监视的探测光λp的光输出保持一定，而反馈控制泵激光21的驱动电流即给作为激发源的泵激光的光放大媒体的铒添加光纤的作用量。由此，由于铒添加光纤22内的增益状态保持一定，则同时输入的多个信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光的增益状态(输出)就能保持一定。结果，把信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光的输出维持在预定值上，并且可以实现稳定化。
其中，光放大媒体19可以是半导体光放大器，在此情况下，泵激光21为激发电流。即，通过控制作为激发源的激发电流，就能反馈控制给作为光放大媒体的半导体光放大器的作用量。
另一方面，由第一5∶95光耦合器18进行了部分分路的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4被输入第二波长分波装置34。波长分波装置34由50∶50光耦合器35和在λp±1nm中具有通过波长频带的光带通滤波器36所构成。
50∶50光耦合器35把探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4从端口1输出给端口4。从光带通滤波器36的端口1输入来自50∶50光耦合器35的端口3的光，仅有作为探测光的λp的光从端口2通过。在这种分波后的光中，从50∶50光耦合器35的端口4输出的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4由第三光接受器37进行监视，并且，从光带通滤波器36的端口2输出的探测光λp由第四光接受器38进行监视。
由光接受器38进行监视的探测光λp由比较器40同输入检测部33内部的预定基准电压39进行比较，把比较后的信息传输给动作指示电路52。由光接受器37进行监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4由比较器42同预定基准电压42进行比较，把比较后的信息传输给动作指示电路52。
其中，把探测光λp选择为信号光λ1、λ2、λ3、λ4的短波长端或长波长端，光带通滤波器26和36可以使用从多路光中剔出探测光λp的低通滤波器或高通滤波器，而简单地构成光带通滤波器。
在此情况下，如果使第一和第二波长分波装置24、34为光分波器，就能进一步简化结构。
由于探测光λp恒定地发出，则在其高于预定值以及由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4高于预定值的情况下，判定为干线系统9的连接状态良好，动作指示电路52把第一动作信号传输给控制装置29内部的选择器30A，并连接成使光接受器28的输出信号输入比较器32。同时，把第一动作信号传输给选择器30B，并连接成使基准电压31A输入比较器32。由此，在探测光λp高于预定值以及由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4高于预定值的情况下，光接受器28的输出被控制成等于基准电压31A，并反馈控制泵激光21的驱动电流，以使上述的探测光λp的光输出保持一定。
在由光接受器38所监视的探测光λp高于预定值以及由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4低于预定值的情况下，判定为在单个的信号光λ1～λ4中发生了异常，动作指示电路52给报警电路发出第三动作信号，并从报警电路53发出警报。
由于使用该第三动作信号就不必进行浪费的光放大，而良好地进行降低泵激光21的驱动电流的控制。
在由光接受器38所监视的探测光λp低于预定值以及由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4高于预定值的情况下，判定为在单个的探测光λp发生了异常，动作指示电路52把第二动作信号传输给控制装置29内部的选择器30A，动作指示电路52连接成使光接受器27的输出信号输入比较器32。同时，把第二动作信号传输给选择器30B，并连接成使基准电压31B输入比较器32。由此，在探测光λp低于预定值的情况下，光接受器27的输出被控制成等于基准电压31B。
此时，判定为：尽管干线系统9是正常的，但单个的探测光λp发生了异常，反馈控制泵激光21的驱动电流，以使上述由光接受器27所监视的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输出保持一定。由此，就能控制成在探测光λp没有的状态下，信号光的输出电平不会异常上升。所谓探测光λp没有的状态是例如由任何原因(即激光的故障)而引起探测光没有输出的状态。此时的信号光，在信号光λ1、λ2、λ3、λ4的各个送出信号输出为10dBm时，在4波的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的多路光全部输出中被控制为+16dBm。
在探测光独自地突然停止的情况下，以约500μs的速度从动作指示电路52向选择器30A、30B传输警报。选择器30A、30B接受该信号，以约50μs的速度切换开关。铒添加光纤22的相应时间是约1～10μs，由于比警报传输速度足够慢，就不会引起光输出的急剧过大增加，可控制全部的光功率。
在发出第二动作信号期间，即把信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输出保持一定期间，如果进行探测光的修缮，就能维持适当的系统状态，而不会使信号传输产生异常，而能提高系统的可靠性。
作为使用基准电压31A、31B这样的两个基准电压而交替使用的情况的替代，例如，通过改变光接受器28和光接受器27的灵敏度，以使10dBm的光信号输入光接受器28时的输出电信号与16dBm的光信号输入光接受器27时的输出电信号为相同的值，而降低光接受器27对光接受器28的灵敏度，就能使用单一的基准电压。
其中，在由光接受器38所监视的探测光λp低于预定值以及由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4低于预定值的情况下，判定为在干线系统中发生了异常，动作指示电路52给报警电路发出第三动作信号，并从报警电路53发生警报。
由于使用该第三动作信号就不必进行浪费的光放大，而良好地进行降低泵激光21的驱动电流的控制。
其中，为了把多个波长λ1、λ2、λ3、λ4的光输出设定为相同的电平，而使用能够在多路的波长频带内实现限制增益的平坦性的铒添加光纤22。
在图7的表中表示了汇总了上述实施例中的传输系统控制方法的信息。在本实施例中，虽然在判定中为监视干线系统的异常的方法，但干线系统不仅是传输纤维，也可以为包含前段的光放大装置的系统。
在本实施例中，虽然探测光的发送功率与其他波长的发送功率相同，但也可以增大探测光的发送功率以易于进行检测。例如，通过使探测光的发送器的输出光信号为+13bBm，而使其他信号光的输出为+10dBm，即使在信号光降低到-23dBm的情况下，由于此时的探测光为-20dBm，就足以能由光接受器28进行检测，通过根据该检测出的值来控制光放大媒体，就能把信号光输出从-23dBm放大到+10dBm。因此，延长光放大装置与下一个光放大装置之间的距离，而能进行更长距离的传输。
由于增大了信号光增益的放大率，就能减少探测光的发送功率。此时，取信号光的输出电平与探测光的输出电平的相关值。就可以控制改变探测光的基准电压31A、31B的设定，以把各个信号光输出设定为+10dBm。
可以使用信号光的波长中的一个作为探测光。由此，不用新增设探测光，就能简单地构成本发明的光传输系统。此时，最好设定在多路的信号波长的长波长端或短波长端。在多路波长的数量在4个的情况下，可以另外设置探测光，但在多路波长数增加的情况下，如果除信号光之外还设置探测光，就限制了能传输的信息量，因而，通过把信号光中的一个兼用作探测光，就能增加传输信息量。即使在图1所示的光传输系统中，由于可以减少发送器的数量，就能简化电路结构。
在实际的干线系统中，在多路的波长间称为四光波混合(Four-Wave Mixing)的，由非线形光学效果产生的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输出所对应的不均匀的减少产生了。这样，在探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输入电平之间产生了差值，尽管把探测光λp控制在+10dBm上，也存在信号光输出从+10dBm偏移而控制的可能性。但是，对于干线系统9，通过利用分散值稍高的干线纤维(NonDispersion Shifted Fiber)，就能缓和探测光和信号光的输入电平的差。通过采取信号光的波长中的一个例如使λ1和λp之间的波长间隔比其他信号光的波长间隔窄等措施，就能缓和探测光和信号光的输入电平的差。
根据本实施例，即使在某一个信号光λ中发生减少或停止的情况，也不会对其他的信号光产生影响，就能把其他的信号光控制为一定。
在实际系统中，由信号光λ1、λ2、λ3、λ4所传输的信息大多是各自独立的。这样，就要充分考虑信号光的减少或停止独立地产生的情况。而且，要充分考虑到这种可能性：使用光放大装置的实际系统在波长多路数中不是一样的，而是在信号光λ1、λ2、的二波多路系统中必须使用信号光λ1、λ2、λ3、λ4的四波多路用的光放大装置。这样，就不依赖于独立地减少或停止的信号，而把发出的信号一直控制为恒定的，这在系统设计上是重要的，在本实施例中，即使在从四波长多路变化为二波长多路的情况下，也能把发出的信号一直控制为恒定。
即使在某一个信号光例如λ1的光减少或消灭的情况下，通过进行反馈控制以把由光接受器28监视的探测光λp的光输出保持为预定值，由于信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光的增益状态(输出)由探测光λp的增益状态(输出)所保持，就能维持为预定值，并实现稳定化。结果，就能把λ2、λ3、λ4的波长的光输出控制为与λ1的信号光减少或消灭之前的状态相同的电平。这样，在光放大装置的使用过程中，即使波长多路数发生变化，也不会使信号光的控制状态发生变化，而能稳定地进行控制。即使减少或停止的波长是任一个波长，并且，即使在多个波长减少或停止的情况下，同样能够进行控制。在波长的多路数增加到λn的情况下，是同样的。
因此，在波长多路数增加的情况下，不进行系统和电路的变更，也能对应。
从敷设成本降低的观点来看，可以根据敷设后的必要性而增设或削减系统的信号多路数，而可构成能够容易地变更波长多路数的系统。
即使在探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4同时变动的情况下，也能恒定地控制他们。在实际的系统中，由于作业者的纤维操作和光纤的偏差，探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4大多会同时变动。即使在此情况下，为了抑制探测光λp的变动并控制为预定值，就能把其他波长即信号光λ1、λ2、λ3、λ4与探测光一起维持在预定值上，并实现稳定化。
在现有的方式中，由于是把光的全部输出控制为恒定的方式，当例如λ1的信号光减少或消灭时，进行反馈控制以把λ2、λ3、λ4的波长的全部光输出保持为恒定。结果，仅λ1的光输出功率减少或消灭，各个波长λ2、λ3、λ4的光输出分散并增大。其大小，λ2、λ3、λ4分别约为1.3倍。在多个波长消灭的情况下，光输出增大，就不可能实现作为本来的控制目标的把各个输出保持为恒定的目的。
在探测光本身发生异常的情况下，由于能进行控制以使多路光全体保持恒定，就能在这种异常时，一边维持适当的系统状态，一边谋求系统的恢复。
下面，用图3来对光放大装置的其他实施例进行说明。
图3是由本发明的另一个实施例的光放大装置的主要部分的方框图。与图2相同的标号表示同一部分。
自动校正装置43由差分电路44和存储电路45及比较器46构成。差分电路44取由光接受器27监视的波长λp、λ1、λ2、λ3、λ4的光输出与由光接受器28监视的探测光λp的光输出之差，从多路光监视值去除探测光λp的监视值，就能监视信号光λ1、λ2、λ3、λ4的全部输出功率。在作为存储电路45的快速存储器中通过电压值存储着初期调整时的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的全部输出功率电平。由比较器46把存储在存储电路45中的电平与敷设时的全部输出功率进行比较，根据此时的误差来改变探测光的基准电压31A。
通过该结构，例如，当把初期调整时的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的全部输出功率电平存储为4.0V时，如果敷设时的全部输出功率偏到3.5V，来自差分电路44的电压值变为0.5V，则改变探测光的基准电压31A以使该电压值为0V。结果，就能简单确实地使信号光的全部输出功率在初期调整时和敷设时设定为相同。
根据本实施例，在初期调整时和敷设时，能够把信号光的全部输出功率设定为相同。
下面，用图4来对本发明的光放大装置的第三实施例进行说明。在图4中，对图2所示的部件使用相同的标号。图4是表示图2中的第一波长分波装置的24的变形例，因此，该波长分波装置之外的部件应该已经在图2中进行了说明。因而，省略这些部件的说明。
在图4中，输出信号从50∶50光耦合器47的端口3通过5∶95光耦合器48而同输入光进行合波。在干线系统9发生异常，光放大装置的输入停止或减少的情况下，应该把探测光的监视电平维持在一定值，铒添加光纤22的增益状态增大，作为光杂音成分的自然放出光增大。在由5∶95光耦合器23所分路的自然放出光成分中，仅有相对于探测光λp的光通过光滤波器26，由50∶50光耦合器47和5∶95光耦合器48同输入光进行合波，正是探测光所输入的状态。由此，在光放大器8、10的后段发出恒定的探测光。
通过上述结构，由于报警电路53显示警报，就能表示光放大装置8、10的前段的干线系统9的异常，同时，对于后段的干线系统9，由于正是探测光正常输入的状态，在后段的干线系统没有异常时，后段的光放大装置8、10的报警电路不动作，这样，就能与前段的异常相独立地检测出下一个干线系统9的异常有无，而提高系统的可靠性。
在不使用50∶50光耦合器47和5∶95光耦合器48的情况下，各个光放大电路检测出干线系统全部的探测光的异常，则从连接在干线系统上的全部报警电路发出警报，而检查在干线系统中的哪个部分是否发生异常，就需要时间。
其中，在波长分波装置24的内部，由于探测光的波长频带与光带通滤波器的通过频带大致一致，则光带通滤波器的通过频带就可限制变窄。由例如振荡波长λp的半导体激光器等，在光放大器内可以独立地具有用于在后段进行传输的探测光。在此情况下，可以由5∶95光耦合器48把来自半导体激光器的输出进行合波。根据本实施例，即使在某一个信号光λ中减少或停止发生的情况下，也不会对其他的信号光产生影响，就能恒定地控制其他的信号光。
而且，使干线系统的异常不会对后段产生影响，就能与前段的异常相独立地检测出下一个干线系统的异常有无，而能提高系统的可靠性。
下面，使用图5对光放大装置的第四实施例进行说明。
图5是本发明的第四实施例的光放大装置的功能方框图。
来自干线系统9的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4由同一光纤从光放大装置8、10的输入端输入。输入的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4的大部分通过作为第一光分路装置的5∶95光耦合器18，输入光放大媒体19。
导入光放大媒体19中的铒添加光纤22的输入端的光，在铒添加光纤22内得到放大，从输出端输出。导出的光的大部分通过作为第二光分路装置的5∶95光耦合器23，从光放大装置8、10的输出端输出，输出给干线系统9。
由5∶95光耦合器23把一部分进行分路，并输入波长分波装置54。波长分波装置54兼备图2中的波长分波装置24、34。波长分路装置54由50∶50光耦合器49、在λp±1nm中具有通过波长频带的光带通滤波器50和50∶50光耦合器51所构成。
从50∶50光耦合器51的端口1输入的光，从端口4和端口3分路成50∶50，并输出探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4。从50∶50光耦合器51的端口3输出的光，从光带通滤波器50的端口1输入，只有作为探测光的λp的光从端口2通过。
在该分波的光中，从50∶50光耦合器51的端口4输出的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4被第一光接受器27所监视，从光带通滤波器50的端口2输出的作为探测光的λp输入50∶50光耦合器49的端口3，并被分路成50∶50，而从端口1和端口2输出。从端口2输出的光被第二光接受器28监视。
控制装置29的结构为，对泵激光21的驱动电流进行反馈控制，以使输入的监视信号保持恒定。详细的电路结构如图2中所述。
在干线系统正常并且探测光正常地输入的情况下，对泵激光21的驱动电流进行反馈控制，以把由光接受器28所监视的探测光λp的光输出保持为恒定。由此，由于把铒添加光纤22内的增益状态保持为恒定，就能把同时输入的多个信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光的增益状态保持为恒定。结果，就能把信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光的输出维持在预定值上，并实现稳定化。其中，光放大媒体19可以是半导体光放大器。在此情况下，泵激光21为激发电流。
另一方面，在第一5∶95光耦合器18中，进行一部分分路的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4被输入波长分波装置54。50∶50光耦合器49从端口1向端口4输出探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4。从光带通滤波器50的端口2输入来自50∶50光耦合器49的端口3的光，仅有作为探测光的λp的光从端口1通过。在该分波后的光中，从50∶50光耦合器49的端口4输出的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4被第三光接受器37进行监视，从光带通滤波器50的端口1输出的探测光λp被第四光接受器38监视。
由于探测光λp恒定地发出，在高于预定值的情况下，判断为干线系统9的连接状态良好，输入检测部33给控制装置29输出指令，以把由光接受器28所监视的输出保持为恒定，并对泵激光21的驱动电流进行反馈控制，以使探测光λp的光输出保持为恒定。
在由光接受器38所监视的探测光λp低于预定值并且由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4高于预定值的情况下，判断为由探测光λp单独发生异常，输入检测部33把第二动作信号传输给控制装置29，光接受器28的输出被控制为等于基准电压。此时，不管干线系统9是否是正常的，都判断为探测光λp单独地发生了异常，泵激光21的驱动电流进行反馈控制，以使由光接受器37所监视的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输出保持为恒定。由此，就能在探测光λp没有的情况下，进行控制以使信号光输出电平不会异常上升。此时的信号光，在信号光λ1、λ2、λ3、λ4的各个送出信号输出为10dBm时，以4波的信号光λ1、λ2、λ3、λ4的多路光全部输出被控制为+16dBm。
在探测光单独地突然停止的情况下，以约500μs的速度从输入检测部33中的动作指示电路向控制装置29的选择器传输警报。选择器接受该信号，以约50μs的速度切换开关。由于铒添加光纤22的响应时间为1～10ms，则比警报传输速度足够慢，就能控制全体的光功率而不会引起光输出的急剧过大增加。
如果在第二动作信号发出期间，即信号光λ1、λ2、λ3、λ4的光输出保持为恒定期间进行探测光的修缮，也能维持适当的系统状态而不会使信号传输产生异常，就能提高系统的可靠性。
作为使用2个基准电压来切换使用的替代，例如，通过使光接受器27相对于光接受器28的灵敏度下降，以使10dBm的光信号输入光接受器28时的输出电信号与16dBm的光信号输入光接受器27时的输出电信号为相同的值，就能使用单一的光接受器。
其中，在由光接受器38所监视的探测光λp低于预定值并且由光接受器37所监视的探测光λp和信号光λ1、λ2、λ3、λ4低于预定值的情况下，判断为在干线系统中发生了异常，输入检测部33中的动作指示电路向报警电路53发出第三动作信号，从报警电路53发出警报。
由于使用该第三动作信号就不必进行浪费的光放大，就能进行控制使泵激光21的驱动电流下降。
其中，由于设定为应该使多个波长λ1、λ2、λ3、λ4的光输出相同的电平，可以使用实现了在多路波长区域内能够限制增益的平坦性的铒添加光纤22。
在本实施例中，虽然使探测光的发出功率与其他波长的发出功率相同，但为了易于进行检测也可以增大探测光的发出功率。例如，通过使探测光的发送器的输出光信号为+13dBm，使其它信号光的输出为+10dBm，即使在信号光下降到-30dBm的情况下，由于此时的探测光为-20dBm，完全可以由光接受器28进行检测，根据该检测出的值来控制光放大媒体，由此就能把信号光输出从-30dBm放大到+10dBm。
为了增大信号光增益的放大率，可以减小探测光的发出功率。此时，可以取信号光的输出电平与探测光的输出电平的相关值，来改变探测光的基准电压31A、31B的设定并进行控制，以把各个信号光输出设定在+10dBm。
可以把信号光的波长的一个作为探测光使用。由此，就不用新增设探测光，而能简单地构成本发明的光传输系统。此时，最好把探测光设定在多路信号波长的长波长端或短波长端。多路波长的数量在4个的情况下，可以另设探测光，但在多路波长数增加的情况下，如果除信号光外另设探测光，就会限制可传输的信息量，因而，通过把信号光的一个兼用作探测光，就能增加传输的信息量。在图1所示的光传输系统中，由于能够减少发送器的数量，就能简化电路结构。
在实际系统的干线系统中，在多路波长间，称为四光波混合(Four-WaveMixing)的由非线形光学效果所引起的λp和λ1、λ2、λ3、λ4的光输出所对应的不均匀的减少发生了。这样，在λp和λ1、λ2、λ3、λ4的光输入电平之间产生差值，不管是否把探测光控制在+10dBm上，信号光输出都可能会从+10dBm偏移而需进行控制。但是，对于干线系统9，通过利用分散值稍高的干线纤维(Non Dispersion SjoftedFiber)，就能缓和探测光与输入光放大器的输入电平的差值。通过采取使信号光的波长中的一个例如λ1与λp之间的波长间隔窄于其它的信号光的波长间隔，就能缓和探测光与信号光的输入光放大器的输入电平的差值。
根据本实施例，即使在某一个信号光λ中发生了减少或停止的情况下，也能把其它信号光控制为恒定，而不会对其它信号光产生影响。
通过这种结构，可以削减光纤和光耦合器的数量，而简化波长分波装置的结构。
下面，用图6来对本发明的光传输系统的另一个实施例进行说明。
图6的系统构成图与图1的不同之处是使用多个探测光的传输系统。
控制光放大装置8的放大率，以使对应于信号波长λ1～λ4的波长而使用波长λp的探测光的信号光λ1～λ4和探测光λp分别为+10dBm以上。同时，控制光放大装置8的放大率，以使对应于信号波长λ1’～λ4’的波长而使用波长λp’的探测光的信号光λ1’～λ4’和探测光λp’分别为+10dBm以上。结果，使用另一个探测光λp、λp’，来控制光放大装置8的放大率，以使信号波长λ1～λ4和信号波长λ1’～λ4’分别确实地在+10dBm以上。
虽然本图中的波长数分别为4波长，但波长数并不仅限于4个也可以是几个，但最好为该数。对于另外准备的探测光，虽然在本图中是2个，但也可以是几个。
在光传输系统中，在信号光的波长数增加时，以单一的探测光来控制其它的全部信号光，因而，在探测光的功率和其它信号光波长的功率之间会产生偏差，而可能出现产生对应于探测光的不稳定性的波长。特别是，在信号光的波长偏离探测光的波长时，就会发生这种现象。但是，根据图6这样的结构，把增加的波长细分为几个的组，而另外在探测光中进行监视，因此，就能把全部的信号确实地进行放大，可以进行更细的控制。
由此，就能构成可靠性和安全性较高的光传输系统。
根据本发明，在光放大装置及使用该光放大装置的光传输系统中，即使信号波长多路数的变化发生，也能进行各个波长输出的控制，而不会对其它的光信号的放大产生影响，不会对信号传输产生大的影响。
Claims (27)
1 光放大装置，其特征在于，包括：
导入输入多路光的光放大媒体；
激发该光放大媒体的激发源；
把由上述光放大媒体所放大的多路光的一部分进行分路的光分路装置；
把来自由该光分路装置所分路的多路光的探测光进行分波的分波装置；
检测由该分波装置所分波的上述探测光的输出并变换成电信号的光接受装置；
控制到上述激发源的上述光媒体的作用量以使该光接受装置的输出保持恒定的控制装置。
2 根据权利要求1所述的光放大装置，其特征在于，进一步包括：
检测由上述光分路装置进行分路的多路光的输出并变换为电信号的第二光接受装置；
设置在上述光放大媒体的前段并把导入上述光放大媒体的多路光的一部分进行分路的第二分路装置；
把来自由该第二分路装置所分路的多路光的探测光进行分波的第二分波装置；
分别检测由该第二分波装置所分波的探测光的输出及由第二分路装置所分路的多路光的输出的第三及第四光接受装置；
当由该第三及第四光接受装置所检测出的探测光的输出低于预定值，以及该多路光的输出高于预定值时，给上述控制装置输出指令的输入检测装置，
上述控制装置控制到上述激发源的上述光媒体的作用量以使上述第二光接受器的输出保持恒定。
3 根据权利要求2所述的光放大装置，其特征在于，包括通知异常的报警装置，
上述输入检测装置在上述探测光及上述多路光的输出分别低于预定值时，给上述报警装置输出信号，而使上述报警装置动作。
4 根据权利要求1所述的光放大装置，其特征在于，上述光放大媒体最好是稀土添加光纤，上述激发源是泵激光。
5 根据权利要求2所述的光放大装置，其特征在于，进一步包括校正装置，通过运算第一光接受器和上述第二光接受器的输出的差分来对基准值进行校正，该基准值用于把上述控制装置中的上述探测光控制为一定而使上述差分值为预定值。
6 根据权利要求5所述的光放大装置，其特征在于，上述分波装置由4端口的第一及第二光耦合器和使预定波长的光选择地通过的光滤波器所构成，
把由上述光分路装置所分波的多路光导入上述第一光耦合器的第一端口，由上述第二光接受装置检测从第四端口输出的多路光，
把由上述光分路装置所分路的多路光导入上述第一光耦合器的第一端口，把从第三端口输出的多路光导入上述光滤波器，进而，导入上述第二光耦合器的第三端口，由上述第二光接受装置检测从第二端口输出的探测光，
把由上述第二光分路装置所分波的多路光导入上述第二光耦合器的第一端口，由上述第四光接受器检测从第四端口输出的多路光，
把由上述第二光分路装置所分波的多路光导入上述第二光耦合器的第一端口，把从第三端口输出的多路光导入上述光滤波器，进而，导入上述第一光耦合器的第三端口，由上述第一光接受器检测从第二端口输出的探测光。
7 根据权利要求1所述的光放大装置，其特征在于，进一步包括合波装置，把上述分波装置所输出的上述探测光在上述光放大媒体的前段进行合波。
8 使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，包括：
光发送装置，把含有探测光的多个信号光进行合成并输出给由光纤构成的干线系统；
光放大装置，设在上述干线系统途中，从由上述光发送装置输出的光信号分波出上述探测光，控制输入的光的放大率以使该探测光的输出保持一定，光接受装置，在由该光放大装置进行放大之后，接受上述干线系统所传输的光信号。
9 根据权利要求8所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，上述光发送装置由发送信号光的多个发送器和与该发送器相独立而恒定地发送探测光的探测光发送器所构成。
10 根据权利要求8所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，上述光发送装置由发送信号光的多个发送器所构成，
使用这些发送器发送的信号光中的一个信号光作为探测光。
11 根据权利要求9或10所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，
上述发送器的各个波长的输出是大致相同的输出。
12 根据权利要求9所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，
使上述探测光的发送器的输出大于上述信号光的发送器的输出。
13 根据权利要求9所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，
使上述探测光的发送器的输出小于上述信号光的发送器的输出。
14 根据权利要求9或10所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，
同与上述探测光相邻的信号光之间的波长间隔与上述信号光之间的波长间隔不同。
15 根据权利要求9或10所述的使用光放大装置的光传输系统，其特征在于，
上述探测光的波长位于上述信号光的短波长端或长波长端。
16 控制光放大媒体的装置，其特征在于，包括：
导入输入多路光的光放大媒体；
激发该光放大媒体的激发源；
把由上述光放大媒体所放大的多路光的一部分进行分路的光分路装置；
把来自由该光分路装置所分路的多路光的探测光进行分波的分波装置；
检测由该分波装置所分波的上述探测光的输出并变换成电信号的光接受装置；
控制到上述激发源的上述光媒体的作用量以使该光接受装置的输出保持恒定的控制装置。
17 光放大装置输出的控制方法，其特征在于，监视在光传输系统内的传输路径中传输的多路光中所含有的探测光，使用该监视结果控制来自光放大装置的探测光和多路光输出。
18 光传输路径监视控制方法，其特征在于，通过监视在光传输系统内的传输路径中传送的多路光中所包含的探测光和其他的多路光，检测该探测光和其他的多路光是否是与各自的预定值所对应的某个值，来判定光传输路径干线、探测光本身、多路光本身、光放大装置及发送装置的正常或异常。
19 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以上并且多路光在规定值以上时，判定为干线是正常的。
20 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以上并且多路光在规定值以上时，判定为干线是正常的，监视来自光放大装置的该探测光，使用该监视结果来控制探测光或多路光的输出。
21 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以上并且多路光在规定值以下时，判定为干线是异常的。
22 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以上并且多路光在规定值以下时，判定为干线是异常的，而降低或停止光放大装置的增益放大率。
23 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以下并且多路光在规定值以上时，判定为干线是异常的。
24 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以下并且多路光在规定值以上时，判定为干线是异常的，监视来自光放大装置的该探测光，使用该监视结果来控制探测光或多路光的输出。
25 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以下并且信号光在规定值以下时，判定为干线系统异常或发送装置异常。
26 根据权利要求18所述的光传输路径监视方法，其特征在于，当探测光在预定值以下并且信号光在规定值以下时，判定为干线系统异常或发送装置异常，而降低或停止光放大装置的增益放大率。
27 光传输路径监视方法，其特征在于，使用权利要求19至26的任意组合的方法。
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