背景技术
光放大器等光传输装置具有宽带、低噪声的特性。光放大器对于在波分复用方式WDM(Wavelength Division Multiplexing)的光传输系统中一并放大多个波长的光信号、扩大传输距离极其重要,在光传输系统内广泛使用。
图16是采用光放大器的光传输系统的结构示例图。这里,为了简便地进行说明,只示出了从左侧的节点A 701到右侧的节点D 704的单向传输。
具有λ1~λn波长的光发送机100的输出光由光合波器501进行波分复用,送出到光纤传输线路600。到达接收端的复用光由分离波分复用光的光分波器502进行分波,由与各个波长λ1~λn对应的光接收机200来接收。
在光纤传输线路600上,设有用于补偿光纤传输线路600的损耗的节点B 702即中继光放大器350、只分支和插入一部分波长(λi)的节点C703即光分支插入装置503等。此外,在节点B 702、节点C 703、节点D 704采用了用于补偿光纤传输线路600的损耗的中继光放大器350、接收光放大器400。
光纤传输线路600的传输损耗因各个节点间的长度或损耗特性、光连接器连接数等而差别很大。因此,要求直接从光纤传输线路600接受输入的光放大器等光传输装置具有很宽的输入动态范围。
例如,在光放大器采用掺铒(Er)光纤放大器的情况下,该光放大器的增益和输出光功率由采用的掺铒光纤的铒浓度和长度、激励光功率来决定,依赖于光放大器的输入功率的增益饱和限制输入动态范围。
一般,在WDM用光放大器的情况下,需要使其不依赖于要放大的波长数的变化而增益恒定地动作,所以输入动态范围多是5~7dB左右。因此,例如在应对各种传输线路损耗而需要20dB左右的输入功率范围的情况下,需要用个别的光衰减器来调整输入光功率电平。
图17是构成光放大器的光放大器板11的功能框图。光放大器板11包括:光放大部40、控制光放大部40的光放大部控制电路41、与光纤11之间的接口即光输入连接器20及光输出连接器30。
一般,光传输装置中所用的光放大器板11没有控制光放大部40的光输入功率的功能,所以需要在外部设置固定或可变光衰减器801来调整光输入功率。
光传输线路的损耗在调试传输装置之前多不清楚。因此,在将固定光衰减器设置在外部的情况下,需要预先准备许多种类的固定光衰减器,必须进行烦杂、不经济的固定光衰减器的库存管理。
在将可变光衰减器设置在外部的情况下,需要一边测定光放大部40的光输入功率,一边手动调节可变光衰减器。因此,有要花费设置装置的成本、人为错误造成可靠性降低这一问题。
当然,需要保留设置固定光衰减器或可变光衰减器的空间,其设置场所必须选择便于设置/除去、调整光衰减器的场所。
上述课题不仅在光放大器中,在转发器接收部、波长合波器输入部等直接从光纤传输线路600接受输入的光传输装置中也同样。
为了灵活地应对各种光接口,提出了可装卸的(可插拔的(プラガブル))光发送接收模块,被广泛地使用在光传输系统中(例如参照(日本)特开2004-363948号公报。)。作为解决安装、拆卸固定光衰减器的烦杂性的方法,有插入型衰减器。
此外,作为解决调整可变衰减器的时间的方法,有具有衰减量自动调整机构的光放大器板(参照(日本)特开平11-17259号公报。)。具有自动调整机构的光放大器板12示于图18。图18所示的光放大器板12是在图17所示的光放大器板11上附加了将输入光的功率控制得恒定的结构而成的。在光放大器板12中,通过光纤11从光输入连接器20输入的通光过可变光衰减器802及分光器52,而输入到光放大部40。由分光器52分支出的一部分光由光电变换电路53来检测,由将检测出的光功率恒定地控制在某个特定值上的输入功率恒定控制电路54反馈到可变光衰减器802。
插入型衰减器的接口只有光连接器,所以不能改变。而光放大器板12能够自动控制输入到光放大部40中的光输入功率。但是,可变光衰减器802和光放大部40一体化而形成了光放大器板12。因此,即使在无需可变光衰减器802的情况下也不能拆卸。特别是可变光衰减器802在将衰减量设为最小的情况下,也有1~2dB左右的插入损耗,所以在无需可变光衰减器802的情况下,等价地相当于光放大部40的噪声指数恶化1~2dB。虽然是1~2dB,但是这会直接影响光放大中继系统的OSNR(Optical Signal-to-Noise Ratio,光信噪比),将中继段数(中继段数(スパン数))即传输距离减少20~40%。
对于OSNR,请参照ITU-T Recommendation(推荐)G.692中也记载着的下式。
OSNR=Pout-L-NF-10Log(N)-10Log(hνΔν0)
Pout:输出功率(dBm)
L:中继段损耗(dB)
NF:噪声指数(dB)
N:中继段数
h:普朗克常数
ν:光频率
Δν0:光带宽
具体实施方式
《第一实施方式》
在说明适用本发明的实施方式前,说明本发明的概要。在本发明中,将可变光衰减器做成可插拔的。然后,根据需要将可插拔的可变光衰减器插入到需要用光放大器等衰减器来调整输入光功率的光传输板上。此外,在可插拔的可变光衰减器中,包括下述接口:包含用于将可变光衰减器反馈控制在某个特定值上的自动光功率电平(光レベル)恒定控制电路,从光传输板接受用于反馈控制的电信号。在无需衰减控制输入光功率的情况下,拆卸该可变光衰减器,或安装同一尺寸的通光(光スル一)装置。
以下,以光放大器作为光传输装置的例子来说明本发明的第一实施方式。
图1是本实施方式的将可插拔可变光衰减器50收容在光放大器板10上的光放大器的结构图。光放大器中所用的光放大器板10包括:用掺铒光纤光放大器等实现的光放大部40、光连接器21A、光输出连接器30、光放大部控制电路41、分光器52A、52B、光电变换电路53A、53B、输入功率恒定控制电路54、光放大部控制电路41、电信号连接器51。
光放大部控制电路41是通过光电变换电路53A、53B来监视分别用分光器52A对输入到光放大部40中的输入功率、用分光器52B对光放大器40的输出功率进行分支所得的光,将光放大部40的增益或输出功率等控制在恒定的电子电路。
光连接器21B是从光放大部40的输入部的可插拔可变光衰减器50接受光信号的接口。而电信号连接器51是与可插拔可变光衰减器50之间的电流或电压等电信号接口。
可插拔可变光衰减器50的输出通过光连接器21A及分光器52输入到光放大部40中。此外,由分光器52分支出的一部分光在光电变换电路53中被变换为由电压或电流组成的电信号,输入到输入功率恒定控制电路54。输入到输入功率恒定控制电路54中的电信号被变换为由电流或电压构成的电信号,,经电信号连接器51输出到可插拔可变光衰减器50,所述由电流或电压构成的电信号用于确定可插拔可变光衰减器50的衰减量,以使输入功率恒定。
连接的可插拔可变光衰减器50的结构示于图2。可插拔可变光衰减器50是能够用电压或电流来控制其衰减量的器件。如本图所示,可插拔可变光衰减器50包括:光衰减机构55、准直透镜57A、57B、光连接器58A和58B、以及电信号连接器56。
光连接器58A是与外部光纤即光纤11之间的接口,而光连接器58B是与光放大器板10的光连接器21B之间的接口。此外,电信号连接器56是与光放大器板10的电信号连接器51之间的接口。
在光连接器58A和光衰减机构55之间、及光衰减机构55和光连接器58B之间,分别插入了准直透镜57A、57B。从光连接器58A输入、由准直透镜57A校准过的光束由光衰减机构55来衰减,进而由准直透镜57B来校准,从光连接器58B输出。
光衰减机构55利用磁光效应、热光效应、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)等来衰减输入的光。其衰减量可以通过施加电流或电压来改变。光衰减机构55经电信号连接器51及电信号连接器56来接受从光放大器板10的输入功率恒定控制电路54输出的确定衰减量的由电流或电压构成的电信号,可变地控制衰减量、并衰减光的功率,使得光放大部40的输入恒定。
其中,可插拔可变光衰减器50的光连接器58A、58B、光放大器板10的光连接器21A例如是SC型单芯光纤连接器、MU型光纤连接器等一般的光连接器。光连接器58B和光连接器21A是能够接合的相同形状的连接器即可。
接着,说明本实施方式的可插拔可变光衰减器50的基本特性。图3是可插拔可变光衰减器50的基本特性的示例图。在本图中,横轴方向表示电流(mA)或电压(V)值。而纵轴方向表示衰减量(dB)。
如本图所示,本实施方式的可插拔可变光衰减器50的与电流或电压对应的衰减量按(A):Normally open(常开)或(B):Normally close(常闭)来变化。本实施方式的可插拔可变光衰减器50利用本特性,用电流或电压来实现衰减量的控制,将输出光的功率控制得恒定。
从本图可知,即使是具有上述(A)、(B)中的任一个特性的可插拔可变光衰减器50,在使衰减量最小的状态下也存在插入损耗(1~2dB)。因此,即使在无需衰减的情况下,只要经由可插拔可变光衰减器50,光功率就衰减。
此外,例如在光放大器板10的容许范围为-20dBm~-25dBm的情况下,输入光功率是-24dBm等情况下,如果安装了可插拔可变光衰减器50,则由于其1~2dB的插入损耗,有时会低于-25dBm,超出容许范围。
在无需衰减输入功率来进行调整的情况下,或者在通过连接而有可能超出容许范围的情况下,如果可插拔可变光衰减器50的光连接器58A和光放大器板10的光连接器21A的形状相同,而且光纤11的长度有裕量,则直接将光纤11连接在光放大器板10的光连接器21A上即可。
但是,在可插拔可变光衰减器50的光连接器58A和光放大器板10的光连接器21A的形状不同、或者光纤11的长度没有裕量的情况下,则准备可插拔通光器60作为通光装置。
以下说明可插拔通光器60。
图4是本实施方式中从光放大器板10上拆卸可插拔可变光衰减器50、而安装了可插拔通光器60的情况下的光放大器的结构图。此外,图5示出可插拔通光器60的结构。
本实施方式的可插拔通光器60包括:与可插拔可变光衰减器50的光连接器58A相同形状的光连接器即光连接器59A,以及与光连接器58B相同形状的光连接器59B。两个光连接器间由光纤11连接。因此,本实施方式的可插拔光通器60具有以光学上无源的方式通光的光连接器的功能,损耗能够抑制到与光连接器同等的0.2~0.3dB左右。
将可插拔通光器60代替可插拔可变光衰减器50来使用。即,在无需衰减输入功率来进行调整的情况下,拆卸可插拔可变光衰减器50,而安装可插拔通光器60。因此,使其外观形状与可插拔可变光衰减器50相同。可插拔通光器60没有电信号连接器56,是无源的,所以即使接触光放大器板10内的电压(电流)供给电路51,损耗也不变。
其中,可插拔通光器60在外观形状上只要是没有电信号连接器56的部分即光连接器59A和光连接器59B之间的长度与可插拔可变光衰减器50的光连接器58A和光连接器58B之间的长度相同,能够收容在光放大器板10侧为了安装可插拔可变光衰减器50而开设的端口中即可。
接着,说明各装置的外观。
图6示出可插拔可变光衰减器50的示意图的一例,图7示出可插拔通光器60的示意图的一例。此外,图8示出容纳光放大器板10的WDM装置架1000的主视图,图9示出光放大器板10的示意图。
图8的WDM装置架1000是在最左侧的部分设置了2块光放大器板10的例子。在其余右侧的部分搭载了转发器、波分复用/分离板等。
图9的光放大器板10是从图8的WDM架1000上拆下的。本实施方式的光放大器板10将板的正面板侧做成了可设置可插拔可变光衰减器50或可插拔通光器60的构造。具体地说,光放大器板10的正面部分包括输入端口(IN)及输出端口(OUT)。在输入端口(IN)上,可以安装图6所示的可插拔可变光衰减器50并可拆卸。同样,在输入端口(IN)上,也可以安装可插拔通光器60并可拆卸,在无需衰减的情况下,安装可插拔通光器60来取代可插拔可变光衰减器50。
安装了的可插拔可变光衰减器50通过光连接器58B、21A及电信号连接器51、56连接在光放大器板10内的控制电路上,实现光输入功率的自动控制。
如上所述,可插拔可变光衰减器50即使将衰减量设为最小1~2dB左右的插入损耗。根据本实施方式,在无需衰减时,通过用可插拔通光器60来取代可插拔可变光衰减器50,能够排除上述插入损耗,在光放大器板10中将光放大器40的输入部损耗最小化。
根据本实施方式,在光放大器板10的输入部中包含:用于将可变光衰减器控制在某个特定值的、由分光器52A、光电变换电路53A、输入功率恒定控制电路54组成的自动光功率电平恒定控制电路。而且,使得能够将其输出从电信号连接器51输出。此外,被控制体即可插拔可变光衰减器50具有可连接在电信号连接器51上的电信号连接器56,能够经该连接器从自动光功率电平恒定控制电路得到控制电压(或电流)。
根据本实施方式,可插拔可变光衰减器50和光放大器板10之间的接口是光连接器及电连接器,安装和拆卸很容易。此外,由于是连接器型,所以通过装卸来连接和不连接也很容易。
因此,根据本实施方式,如上所述,只需插入可插拔可变光衰减器50,就能够自动调整光放大部的输入功率电平,能够削减调整时间。其结果是,能够减少按照光输入功率电平而需要的各种光放大器板种类。因此,能够排除调整光放大部的输入功率电平的光衰减器的设置空间。此外,能够减少按照光输入功率电平而需要的许多光放大器板种类、许多固定光衰减器种类以及它们的库存管理。
而在无需衰减的情况下,由于将可变衰减器做成可插拔的,所以能够容易拆卸。同样,能够容易安装可插拔的通光器。通过将可插拔可变光衰减器50变为可插拔通光器60,能够本质上排除可变光衰减器造成的插入损耗。
因此,根据本实施方式,对于光传输装置中的光衰减处理,能够将插入衰减器造成的损耗抑制到最小限度,同时简便地设置、维护、运用衰减器。
其中,作为容易更换可变光衰减器和通光器件的手段,也有在这些器件的前后设置1×2光开关的方法,但是光开关自身有插入损耗,很昂贵,所以不现实。
此外,在上述实施方式的说明中,以将可插拔可变光衰减器50适用于光放大装置的情况为例进行了说明,但是本实施方式的适用部位不限于此。例如,也可以将本实施方式的可插拔可变光衰减器50适用于转发器接收部、波长合波器输入部等。在适用于它们的情况下,也与适用于上述光放大装置的情况同样能够只在需要的情况下简易地设置通常无需的光衰减器,在构筑光网时导入及维护装置方面,能够实现经济化及容易化。
《第二实施方式》
接着,说明适用了本发明的第二实施方式。本实施方式具有与第一实施方式基本相同的结构。但是,本实施方式的可插拔可变光衰减器502没有光连接器58A。此外,可插拔通光器602也没有光连接器59A。分别安装了光纤尾纤12,来取代这些连接器。
图10、图11分别是本实施方式的可插拔可变光衰减器502及可插拔通光器60的结构图。此外,图12及图13是本实施方式的可插拔可变光衰减器502及可插拔通光器602的示意图。除了上述差异以外,与第一实施方式相同,所以这里省略其说明。
在本实施方式中,光纤和可插拔器件即可插拔可变光衰减器502或可插拔通光器602是一体化了的。即,根据本实施方式,光连接器部比第一实施方式减少1处,所以能够实现损耗更低、可靠性更高的光传输装置。其中,通过本实施方式得到的其他效果与第一实施例相同。
《第三实施方式》
接着,说明适用了本发明的第三实施方式。
本实施方式是将第一实施方式的可插拔可变光衰减器50适用于光收发机的情况下的例子。
图14是本实施方式的光收发机板201上收容的光接收机的结构图。如本图所示,光收发机板201包括受光器及转阻放大器(光→电)202、后置放大器203、CDR(时钟数据恢复)204、信号处理电路205、及光发送电路(电→光)206,作为光接收部。此外,包括光连接器21A及光输出连接器30,作为接口。再者,来自光连接器21A的输入经分光器52A被输入到受光器及转阻放大器(光→电)202及光电变换电路53A中。光电变换电路53A的输出被输入到输入功率恒定控制电路54中。输入功率恒定控制电路54的输出经电信号连接器51被供给到外部。
本实施方式的输入功率恒定控制电路54将输入到受光器及转阻放大器(光→电)202中的输入光功率收缩到规定的范围内,所以输出由电流或电压构成的电信号,控制经电信号连接器51连接的可插拔可变光衰减器50的衰减量。
其中,本实施方式中所用的可插拔可变光衰减器50及可插拔通光器60与第一实施方式的相同。
光收发机板201的光连接器21A与第一实施方式的同名光连接器同样,是能够嵌合到可插拔可变光衰减器50的光连接器58B中的光连接器形状。此外,电信号连接器51具有可连接到可插拔可变光衰减器50的电信号连接器56上的电连接器形状。因此,可插拔可变光衰减器50能够通过安装到光收发机板201上或拆卸来容易实现连接和不连接。
因此,在本实施方式中,也与第一实施方式同样,只需插入可插拔可变光衰减器50,就能够自动调整受光器及转阻放大器(光→电)202的输入功率电平,能够削减调整时间。其结果是,能够使光输入功率电平恒定,能够自动抑制过大的输入功率。
其中,图15是第三实施方式中拆下可插拔可变光衰减器50、而安装了可插拔通光器60的结构。本实施方式的可插拔通光器60具有与第一实施方式的可插拔通光器60同样的结构和形状。
在本实施方式中,在无需衰减输入光功率的情况下,通过用可插拔通光器60来取代可插拔可变光衰减器50,光收发机板201也能够排除可插拔可变光衰减器50造成的插入损耗,将受光器及转阻放大器(光→电)202的输入部损耗最小化。
由于多级光放大中继传输中的增益倾斜或波长数变动、依赖于极化的损耗、光纤损耗变动等的影响,光收发机板的输入功率变动几dB左右在商用化系统中也是常见的。而且在10G位/s或40G位/s的超高速光接收机中,其动态范围是10dB至几dB左右,所以输入到光收发机板中的输入功率的变动是深刻的问题。
根据本实施例,在光收发机中,在最小接收灵敏度附近使用的情况下,即在无需衰减的情况下,通过使用可插拔通光器60,也能够仍旧得到光收发机板201本来具有的接收灵敏度特性。
如上所述,根据本实施方式,不用准备多个光衰减器,或者增加调整时间,就能够实现可适当衰减输入功率、而且在无需衰减的情况下损耗少的光衰减。
其中,在本实施方式中,也可以分别用第二实施方式中说明过的可插拔可变光衰减器502及可插拔通光器602来取代可插拔可变光衰减器50及可插拔通光器60。与上述第二实施方式同样,通过本结构,光连接器部减少1处,所以能够实现损耗更低、可靠性更高的输入功率衰减。
光传输装置的光输入功率电平的调整在输入动态范围比较窄的光放大器板、高速的(特别是10G位/s、40G位/s等)光收发板中是重要的课题。如上所述,根据上述各实施方式,光衰减器包括用于反馈控制的接口,其结构是可插拔的,所以能够同时实现自动调整输入功率、减少板种类数、降低噪声、节省空间。上述各实施方式对减少设置、运用、维护光传输装置的成本有很大的有点,用作今后的光网产业的基本结构的可能性极高。
如上所述,根据本发明,能够提供一种光传输装置,能够用简单的结构,只在需要时衰减输入光功率,而在无需的情况下能够抑制传输损耗。