CN1964235A - 光放大器,用于光放大器中的激励光源控制方法,和光放大器控制方法 - Google Patents

光放大器,用于光放大器中的激励光源控制方法,和光放大器控制方法 Download PDF

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Abstract

例如，在用于波长多路复用光通信系统的光放大器中，即使该光通信系统在运行中，根据信号光中信道数目的增多/减少，可以安装或撤去激励光源；该光放大器包括：光放大部分(2)，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源(3，4)和激励光源控制部分(5)，用于控制激励光源(3，4)的运行；其中激励光源(3，4)是由主激励光源(3)和辅助激励光源(4)组成，激励光源控制部分(5)配置了控制部分(7)；当输入的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，控制部分(7)执行控制，使主激励光源(3)提供激励光；当输入的信号光中信道数目大于预定信道数目时，控制部分(7)执行控制，使主激励光源(3)和辅助激励光源(4)共同提供激励光。

Description

光放大器，用于光放大器中的激励 光源控制方法，和光放大器控制方法
本申请是申请号为98804820.5、申请日为1998年6月5日、发明名称为“光放大器，用于光放大器中的激励光源控制方法，和光放大器控制方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光放大器，控制光放大器中激励光源的方法，和控制光放大器的方法，例如，适用于波长多路复用系统，在该系统运行时增多或减少信号光中的信道数目(信号光中多路复用的波长数目)。
背景技术
近年来，研究和开发波长多路复用光通信系统非常活跃，已经开发出这样一种系统，能够根据通信的要求增多信号光中的信道数目。
此外，作为这种波长多路复用光通信系统中重要组成部分的光放大器，随着信道数目的增多，需要提高光放大器的放大范围。对于包含在光波网络等中的光放大器也有类似的需要。
为了满足这一要求，可以考虑这样一种结构，能够放大多波长(例如，约32个信道)多路复用信号光的光放大器从光通信系统开始运行时就引入到该系统中，从而适应信道数目的增多。
在此情况下，虽然光放大器配置了激励光源，用于处理多波长多路复用信号光，还要求该光放大器配置能够提供大量激励光的激励光源。
然而，除了激励光源通常是很昂贵的以外，在系统运行开始时往往使用少量的信道(例如，约4个信道)，若能够处理多波长多路复用信号光的光放大器从系统开始运行时就引入，则存在这样一个问题，设备的初期投资很大，投资的效率很低。
因此，为了提高设备的投资效率，可以作这样的考虑，在光通信系统运行时，随着信号光中信道数目的增多，在现有光放大器中增加另一种激励光源。
然而，若增加的激励光源引入到现有激励光源的控制环路中，则这些激励光源的控制往往变得不稳定。具体地说，假设光放大器得到预定增益所需的激励光量(激励光功率)为P，则遇到的困难是，唯一地确定这两个激励光源激励光功率的组合总量为P，会出现多个工作点，导致不稳定的激励光源控制。
另一方面，还应当考虑这样的一种情况，在安装了附加的激励光源以增多信号光中的信道数目以后，在光通信系统运行时根据通信的需要而减少信道数目，就需要撤去附加安装的激励光源。
所以，在运行中的光通信系统中，为了应付信道数目的增多/减少，就需要有这样一种结构，允许安装或撤去添加的激励光源而不干扰工作中的信道。
发明内容
本发明的研究考虑到这样一些问题，所以，本发明的目的是提供一种光放大器，用于光放大器中的激励光源控制方法，和光放大器控制方法；即使光通信系统在运行中，能够根据信号光中信道数目的增多/减少，稳定地安装或撤去附加的激励光源。
为此目的，按照本发明的光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，主激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制，而辅助激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是在激励光源控制部分的控制下被接通/关断，接通/关断是根据输入到光放大部分的光信号中信道数目的增多/减少；激励光源控制部分包括一个控制部分，该控制部分执行控制，当输入到光放大部分的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，由主激励光源提供激励光给光放大部分；而当该信号光中信道数目大于预定信道数目时，由主激励光源和辅助激励光源共同提供激励光给光放大部分。
此外，按照本发明的光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，二者提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；激励光源控制部分包括一个控制部分，该控制部分执行控制，当输入到光放大部分的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，由主激励光源提供激励光给光放大部分；而当该信号光中信道数目大于预定信道数目时，由主激励光源和辅助激励光源共同提供激励光给光放大部分。
另一方面，按照本发明，提供一种用于光放大器的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，主激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；辅助激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是在激励光源控制部分的控制下被接通/关断，其中主激励光源提供的激励光量对应于输入到光放大部分的光信号中信道数目；当输入到光放大部分的光信号中信道数目大于预定信道数目时，控制主激励光源输出的激励光量对应于信号光中信道数目，接着，控制辅助激励光源输出激励光，使得辅助激励光源输出的激励光量增大，来自主激励光源和辅助激励光源输出的激励光总量对应于信道数目。
此外，按照本发明，提供一种用于光放大器的本发明激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，二者提供给光放大部分的激励光量是受激励光源控制部分的控制，主激励光源提供的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目；当输入到光放大部分的信号光中信道数目大于预定信道数目时，控制主激励光源输出的激励光量对应于信号光中信道数目，接着，控制辅助激励光源输出的激励光，而且控制主激励光源和辅助激励光源输出的激励光总量对应于信道数目。
此外，按照本发明，提供一种用于光放大器的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，主激励光源提供给光放大部分的激励光输出是受激励光源控制部分的控制，辅助激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是在激励光源控制部分的控制下被接通/关断；其中主激励光源和辅助激励光源共同提供的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目，当输入到光放大部分的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，来自辅助激励光源的激励光输出停止，接着，控制主激励光源输出的激励光量对应于减少以后信号光中的信道数目。
此外，按照本发明，提供一种用于光放大器的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大和输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源是由主激励光源和辅助激励光源组成，二者提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制，主激励光源和辅助激励光源共同输出的激励光量对应于输入到光放大部分的信号中信道数目；当输入到光放大部分的信号中信道数目变成等于或小于预定信道数目时，来自辅助激励光源的激励光输出停止，接着，控制主激励光源输出的激励光量对应于减少以后信号光中的信道数目。
按照本发明的光放大器包括：放大用的光纤，其中放大用的光纤掺有稀土元素和接收多个波长互不相同的光信号，该光放大器设计成这样，根据输入的光信号数目，提供激励光的激励光源数目可以增多/减少。
此外，按照本发明的控制光放大器方法包括：识别有不同波长的光信号数目，和根据该光信号的数目，改变激励光源的数目，该激励光源提供激励光给接收多个光信号的放大用的光纤。
因此，按照本发明具有这样一个优点，即使来自辅助激励光源的激励光输出受到的控制是与输入的信号光中信道数目的增多/减少有联系，在此情况下，可以提供给光放大部分的激励光量对应于增多或减少以后的信道数目，而不会给工作中的信道带来有害的影响。所以，即使光通信系统是在运行中，根据信号光中信道数目的增多/减少，可以稳定地安装或撤去辅助激励光源。
附图说明
图1是一个方框图，表示按照本发明光放大器的结构原理；
图2是一个方框图，表示按照本发明第一个实施例的光放大器结构；
图3是一个方框图，举例说明波长多路复用光通信系统的主要部分结构，该系统采用本发明第一个实施例的光放大器；
图4是一个方框图，举例说明波长多路复用光通信系统的结构，该系统采用本发明第一个实施例的光放大器；
图5是一个方框图，举例说明按照本发明第一个实施例光放大器的主要部分结构；
图6至图12是说明性示图，说明按照本发明第一个实施例光放大器的运行；
图13是一个说明性示图，说明按照本发明第一个实施例改进型光放大器的结构；
图14是一个说明性示图，说明按照本发明第一个实施例改进型光放大器的运行；
图15和图16是说明性示图，描述按照本发明第二个实施例光放大器的改进型结构；
图17是一个方框图，表示按照本发明第二个实施例光放大器的结构；
图18至图26是说明性示图，描述按照本发明第一个实施例和第二个实施例光放大器的改进型运行；
图27是一个说明性示图，描述按照本发明第二个实施例光放大器的改进型结构。
具体实施方式
(a)本发明原理的描述
此描述是从本发明的原理开始。
图1是一个方框图，表示按照本发明光放大器的结构原理；图1所示的光放大器1包括：光放大部分2，用于放大并输出输入的信号光；多个激励光源(主激励光源3和辅助激励光源4)，每个激励光源提供激励光给光放大部分2；和激励光源控制部分5。
主激励光源3设计成这样，它提供给光放大部分2的激励光输出量是受激励光源控制部分5的控制。
此外，辅助激励光源4设计成这样，它提供给光放大部分的激励光输出是在激励光源控制部分5的控制下，根据输入到光放大部分2的信号光中信道数目的增多/减少，其激励光输出被接通/关断。
而且，激励光源控制部分5是用于控制上述激励光源3，4的运行，并包括：控制部分7，当输入到光放大部分2的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，控制部分7控制主激励光源3，使它提供激励光给光放大部分2；而当信号光中的信道数目大于预定信道数目时，控制部分7控制主激励光源3和辅助激励光源4，使二者共同提供激励光给光放大部分2。
除此以外，在图1所示的光放大器1中，还可以是这样的结构，上述激励光源3，4是由主激励光源3和辅助激励光源4组成，其中，二者提供给光放大部分2的激励光输出量是受激励光源控制部分5的控制，该激励光源控制部分5配备控制部分7，控制部分7执行控制；当输入到光放大部分2的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，由主激励光源3提供激励光给光放大部分2；而当该信号光中信道数目大于预定信道数目时，由主激励光源3和辅助激励光源4共同提供激励光给光放大部分2。
在此情况下，有一个很好的折衷办法，在主激励光源3中，提供给光放大部分2的激励光输出量是受激励光源控制部分5的模拟方式控制，而辅助激励光源4给出的控制增益与控制时间常数之比率小于主激励光源3的控制增益与控制时间常数之比率1位数，它提供给光放大部分2的激励光输出量是受激励光源控制部分5的模拟方式控制。
在此情况下，最好是，激励光源控制部分5有基本的低频传输特性。
而且，最好是，图1所示的光放大器1配备温度控制部分，用于控制辅助激励光源4附近的温度。
此处提到的预定信道数目指的是，对应于主激励光源3可以提供最大激励光量的信道数目。
此外，上述激励光源控制部分5可以做成这样，根据来自信号光输入侧的信道数目信息，激励光源控制部分5能够识别输入到光放大部分2的信号光中信道数目。
此外，上述激励光源控制部分5还可以做成这样，根据主激励光源3的工作状态，激励光源控制部分5可以确定输入到光放大部分2的信号光中信道数目是否大于预定信道数目。而且，作为有关主激励光源3工作状态的信息，可以利用运行主激励光源3的驱动电流信息，利用来自主激励光源3的漏光量信息，或利用从主激励光源3分出的激励光量信息。
除此以外，激励光源控制部分5还可以做成这样，根据输入的信号光功率的监测结果，确定输入到光放大器2的信号光中信道数目是否大于预定信道数目。
此外，图1所示的光放大器1可以配置开关部分，它在光平恒定控制与增益恒定控制之间切换对光放大部分2执行的控制。
在此情况下，当激励光源控制部分5控制来自辅助激励光源4的激励光输出时，开关部分可以切换对光放大部分2的控制，从增益恒定控制切换到光平恒定控制。
此外，控制部分7还可以做成这样，当识别到光放大器2的输出侧端部是在开放状态下，控制部分7调整来自主激励光源3和辅助激励光源4的激励光总量，把光放大部分2的输出信号光光平降低到预定值以下；而当识别到输出侧端部是在连接状态下，调整来自主激励光源3的激励光量，设定光放大部分2的输出信号光光平到正常值，维持辅助激励光源4的输出状态，符合判定部分6的判定结果。
一种用于光放大器的根据本发明的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大并输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源包括：主激励光源和辅助激励光源，主激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；辅助激励光源提供给光放大部分的激励光输出是在激励光源控制部分的控制下被接通/关断；该方法的特征是，主激励光源输出的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目；当输入到光放大部分的信号光中信道数目大于预定信道数目时，控制主激励光源输出的激励光量对应于该信号光中的信道数目，接着，控制辅助激励光源输出激励光，使来自辅助激励光源的激励光量增大，控制来自主激励光源和辅助激励光源的激励光总量达到对应于信道数目的量。
此外，一种用于光放大器的本发明的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大并输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源包括：主激励光源和辅助激励光源，二者提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；该方法的特征是，主激励光源输出的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目；当输入到光放大部分的信号光中信道数目大于预定信道数目时，控制主激励光源输出的激励光量对应于该信号光中的信道数目，接着，控制辅助激励光源输出激励光，控制来自主激励光源和辅助激励光源的激励光总量达到对应于信道数目的量。
此外，一种用于光放大器的本发明的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大并输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源包括：主激励光源和辅助激励光源，主激励光源提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；辅助激励光源提供给光放大部分的激励光输出是在激励光源控制部分的控制下被接通/关断；该方法的特征是，主激励光源和辅助激励光源共同输出的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目；当输入到光放大部分的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，来自辅助激励光源的激励光输出停止，接着，控制主激励光源输出的激励光量对应于减少以后的信号光中信道数目。
此外，一种用于光放大器的本发明的激励光源控制方法，该光放大器包括：光放大部分，用于放大并输出输入的信号光；多个激励光源，每个激励光源提供激励光给光放大部分；和激励光源控制部分，用于控制激励光源的运行；其中激励光源包括：主激励光源和辅助激励光源，二者提供给光放大部分的激励光输出量是受激励光源控制部分的控制；该方法的特征是，由主激励光源和辅助激励光源共同输出的激励光量对应于输入到光放大部分的信号光中信道数目；当输入到光放大部分的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，来自辅助激励光源的激励光输出停止，接着，控制主激励光源输出的激励光量对应于减少以后的信号光中信道数目。
在此情况下，在上述用于光放大器的激励光源控制方法中，预定信道数目的特征是，它表示对应于主激励光源可以提供的最大激励光量的信道数目。
此外，上述用于光放大器的激励光源控制方法的特征是，设立保护时间，这是对光放大器在光平恒定控制与增益恒定控制之间切换控制的等待时间，在保护时间内禁止该信号光中信道数目的切换。
按照本发明光放大器的特征是，包括：掺稀土元素的放大用光纤，该放大器接收多个波长互不相同的光信号，且该放大器设计成这样，根据输入的光信号数目，可以增多/减少提供激励光的激励光源数目。
此外，一种控制本发明光放大器的方法，包括：识别有不同波长的光信号数目，和改变激励光源的数目；根据光信号的数目，该激励光源提供激励光给接收多个光信号的放大用光纤。
因此，按照本发明具有这样一个优点，即使来自辅助激励光源的激励光输出受到的控制是与输入的信号光中信道数目的增多/减少有联系，可以提供给光放大部分的激励光量对应于增多或减少的信道数目，而不会给工作中的信道带来有害的影响。所以，即使光通信系统是在运行中，根据信号光中信道数目的增多/减少，可以稳定地安装或撤去辅助激励光源。
(b)第一个实施例的描述
以下，参照附图描述本发明的一个实施例。
(b1)按照第一个实施例的光放大器结构
图2是一个方框图，表示按照本发明第一个实施例的光放大器结构，图2所示的光放大器10用于分程传递和放大信号光的光学联机放大器，例如，用在图4所示的波长多路复用光通信系统100中。
图4所示的光通信系统100覆盖整个系统，配置发射信号光的信号发射部分(Tx)101，多个光放大器10，和分别在信号光上行侧和下行侧的信号接收部分(Rx)104；还配置监测信号转移系统，它包括：多个监测信号发射部分[SV(Tx)]105，用于发射和传移监测信号；和多个监测信号接收部分[SV(Rx)]106，用于接收来自监测信号发射部分105的监测信号。
此外，光放大器10是一个基于恒定信号光输出控制方法的光放大器，如图2所示，该放大器是由以下部分构成，按照从输入侧开始的顺序为：连接器11a；分支耦合器12a(多路分解器)，用于取出包含在信号光中的监测光；分支耦合器12b，用于取出放大之前的部分信号光；光放大部分(例如，掺铒光纤；EDF)13，以预定增益放大信号光；增益均衡器(GEQ)14a；分支耦合器12c，用于取出放大之后的部分信号光；可变衰减器(Att)15，用于调整通过分支耦合器12c和连接器11b，11c输入的信号光输出量；色散补偿光纤(DCF)16，用于补偿在传输期间信号光中产生的色散；连接器11d，11e；分支耦合器12d，用于取出色散补偿后的部分信号光；增益均衡器(GEQ)14b，光放大部分(EDF)17，以预定增益放大信号光；分支耦合器12e，用于取出放大之后的部分信号光；多路复用耦合器(多路复用器)12f，多路复用来自监测信号处理部分(SV处理部分)26的监测信号，该部分以后描述；和连接器11f。
顺便说一下，连接器11a，11f是用于把光放大器10连接到光通信系统100的信号光传输线；而连接器11b至11e是使DCF16接入光放大器10中。
除此以外，在图2中，输入到光放大器10的信号光表示为λsig.N(N：多路复用的波长数目，N≤32)。
此外，光放大部分13与激励光源18连接，激励光源18提供激励光给光放大部分13和自动增益控制部分(AGC)23，分别基于通过分支耦合器12b和分支耦合器12c取出的放大之前和之后的信号光，自动增益控制部分(AGC)23控制激励光源18。
光放大部分17与主激励光源20和辅助激励光源21连接，二者提供激励光给光放大部分17；光放大部分17还连接到：监测光电二极管22，用于接收通过分支耦合器12e取出的信号光；自动增益控制部分(AGC)25，基于来自光电二极管22的输出信号和通过分支耦合器12d取出的信号光，用于控制主激励光源20；微控制单元(MCU)19，完成对辅助激励光源21是否有激励光输出的控制(辅助激励光源21的ON/OFF控制)；和自动光平控制部分(ALC)24，基于来自光电二极管22的输出信号和MCU19，控制可变衰减器(Att)15。除此以外，光放大部分17还连接到反射光监测光电二极管22A，用于接收从输出侧连接器11f再输入的信号光(反射光)。
而且，AGC23是用于控制光放大部分13，通过参照放大之前和之后的信号光光平，使放大之前和之后的信号光光平比率(增益)保持恒定，从而控制激励光源18；而AGC25是用于控制光放大部分17，通过参照放大之前和之后的信号光光平，使放大之前和之后的信号光光平比率保持恒定，从而控制主激励光源20和辅助激励光源21。
此外，ALC24是用于控制光放大部分17，通过参照放大之后的信号光光平来控制可变衰减器15，使放大之后的信号光光平保持恒定。
而且，图2所示的光放大器10配置了监测信号处理部分(SV处理部分)26。
基于通过分支耦合器12a多路分解的监测信号，SV处理部分26控制MCU19和AGC25，重新产生这个监测信号，并通过多路复用耦合器12f输出到光放大器10的输出侧。
如上所述，在此情况下，监测信号包含在输入到光放大器10的信号光中，一种不同于信号光波长的波长分配给该监测信号。在图2中，监测信号用λsv表示。此外，与光通信系统100的状态有关，该监测信号包含：信道数目变化预告信号，它有该信号光中信道数目的信息；和冻结解除信号，用于解除对光放大部分17的冻结处理，以后对此给以描述。
具体地说，如图5所示，这个SV处理部分26包括：光电二极管(PD)26A，用于接收通过分支耦合器12a多路分解的监测信号；监测信号处理部分26B，用于提取包含在信道数目变化预告信号中的信道数目信息或来自光电二极管26A接收的信号中冻结解除信号；和激光二极管(LD)26C，用于重新产生监测信号。
而且，这个SV处理部分26的功能是作为以上图4所提到的光通信系统100中监测信号发射部分105和监测信号接收部分106。
此外，如图2所示，分支耦合器12a，SV处理部分26和多路复用耦合器12f构成OSC部分28，其余部件构成放大部分27。
图2所示的光放大器10能够放大信号光，对光通信系统100使用时(运行时)的信号光信道数目增多或减少的情况给予响应，这个功能主要依赖于光放大部分17，主激励光源20，辅助激励光源21，MCU19，监测光电二极管22，AGC 25，ALC 24，可变衰减器15和SV处理部分26。
在此情况下，光放大部分17利用主激励光源20和辅助激励光源21提供激励光的激励能量，以预定增益放大通过输入侧部件输入的信号光和输出放大后的信号光，光放大部分17是用掺稀土元素的光纤构成[具体地说，掺铒光纤(EDF)]。
此外，主激励光源20是一个给光放大部分17提供激励光的光源，由AGC25以模拟方式控制其激励光输出量。这个主激励光源20是在光通信系统100开始运行时设置的。
在此情况下，主激励光源20输出8个信道的激励光(放大8个信道信号光所需的激励光量)作为预定的最大输出，并确保一个信道的控制动态范围(见图10中的参考标记D)，但需要这样一种类型的主激励光源，能够输出附加2个信道的激励光。就是说，采用的主激励光源是这样一种类型，能够输出总数为10个信道的激励光作为最大输出。
此外，辅助激励光源21是一个给光放大部分17提供激励光的光源，其激励光是否有输出的控制(ON/OFF控制)是通过MCU19执行的。例如，辅助激励光源21的控制是利用图中未画出的反向功率(BP)监测器，使其激励光输出保持恒定。
在此情况下，与主激励光源20不同，根据输入到光放大部分17的信号光中信道数目的增多/减少，可以安装或撤去辅助激励光源21。所以，在图2中，辅助激励光源21是用虚线表示的。
而且，采用的辅助激励光源21是这样一种类型，能够输出8个信道的激励光作为最大输出。
除此以外，主激励光源20和辅助激励光源21分别放置在光放大部分17之前和之后也是合适的。
如图5所示，在此情况下，若光放大器10是这样一种结构，主激励光源20位于光放大部分17的上行一侧，而辅助激励光源21位于光放大部分17的下行一侧，则当输入到光放大器10的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，只有后向激励的主激励光源20在运行，从而节约功率消耗；当大于预定信道数目时，前向激励的辅助激励光源21也在运行，就可以获得高的输出。
此外，光放大器10还可以是这样一种结构，与图5所示的情况不同，主激励光源20放置在光放大部分17的上行一侧，而辅助激励光源21放置在光放大部分17的下行一侧。在此情况下，当输入到光放大器10的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，只有先前激励的主激励光源20在运行，使噪声减小；当大于预定信道数目时，随后激励的辅助激励光源21也在运行，就可以获得高的输出。
此外，MCU19配置了判定部分19A和控制辅助激励光源21接通/关断的ON/OFF控制部分19B。而且，相当于判定部分19A和ON/OFF控制部分19B的功能是通过软件处理实现的。
基于在SV处理部分26中提取的信号光中信道数目信息，判定部分19A识别输入到光放大部分17的信号光中信道数目，从而确定识别的信号光中信道数目是否大于判定部分19A或其他部分(未画出)的存储器中预先设定的预定信道数目。顺便说一下，预先设定的预定信道数目表示对应于主激励光源20可以提供的最大激励光量；在主激励光源20输出对应于8个信道激励光作为最大输出的情况下，预定信道数目设定在“8”。
此外，当判定部分19A确定输入到光放大部分17的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，ON/OFF控制部分19B关断对辅助激励光源21的控制(控制辅助激励光源21，使它不输出激励光)，而当判定部分19A确定该信号光中信道数目大于预定信道数目时，接通对辅助激励光源21的控制(控制辅助激励光源21，使它输出激励光)。
更具体地说，当输入到光放大部分17的信号光中信道数目等于或小于8时，ON/OFF控制部分19B关断辅助激励光源21，所以，只有主激励光源20输出激励光；而当该信号光中信道数目大于8时，接通辅助激励光源21，所以，就控制主激励光源20和辅助激励光源21共同输出激励光。
此时，由于控制主激励光源20是利用上述的AGC25完成的，AGC25和ON/OFF控制部分19B的功能是作为执行控制的控制部分；当判定部分19A的判定结果表示，输入到光放大部分17的信号光中信道数目等于或小于预定信道数目时，只有主激励光源20输出激励光；当该信号光中信道数目大于预定信道数目时，执行的控制使主激励光源20和辅助激励光源21共同输出激励光。
而且，ON/OFF控制部分19B还有一种功能，根据反射光监测光电二极管22A的输出信号，识别光放大部分17输出侧端部(具体地说，连接器11f)的连接状态。
此外，具有以上控制部分功能的AGC25和ON/OFF控制部分19B有安全措施，其中，当识别到光放大部分17的输出侧端部是开放时，AGC25和ON/OFF控制部分19B调整主激励光源20和辅助激励光源21提供的激励光量，把光放大部分17输出的信号光光平降低到预定值以下；当识别到输出侧端部是连接时，调整主激励光源提供的激励光量，而维持来自辅助激励光源21激励光输出状态，以便与判定部分19A的判定结果一致，为的是设定光放大部分17输出的信号光光平到正常值。“(b2)按照第一个实施例的光放大器运行”一节中详细描述这个安全措施的操作。
在此情况下，上述AGC25和MCU19的功能是作为控制主激励光源20和辅助激励光源21的工作的激励光源控制部分。在图3和图5中，这个激励光源控制部分是用参考数字124表示。
此外，上述ALC24和可变衰减器15的功能是作为开关部分，对输入到光放大部分17的信号光中信道数目增多/减少的响应是，在光平恒定控制与增益恒定控制之间切换对光放大部分17执行的控制。
具体地说，当MCU19的判定部分19A确定，输入到光放大部分17的信号光中信道数目增多或减少时，ALC24固定可变衰减器15的衰减因子以实施冻结处理，其中对光放大部分17整体执行的切换控制是从光平恒定控制到增益恒定控制；当MCU19的ON/OFF控制部分19B控制辅助激励光源21有无激励光输出时，ALC24改变可变衰减器15的衰减因子以完成冻结解除处理，其中对光放大部分10整体执行的切换控制是从增益恒定控制到光平恒定控制。因此，ALC24和可变衰减器15的功能是作为以上的切换部分。“(b2)按照第一个实施例的光放大器运行”一节中详细描述冻结处理和冻结解除处理。
用于以上描述的图5是举例说明光放大器10的主要部分结构。在图2的光放大器10中省略的隔离器123a，123b是避免反射光的输入，分别放置在光放大部分17之前和之后。此外，数字124代表上述的激励光源控制部分，数字125是光电二极管，用于接收通过分支耦合器12d(见图2)取出的信号光(这个光电二极管125在图2的光放大器10中也省略了)。
此外，图3表示适用于图4所示光通信系统100中上述光放大器10的主要部分结构。在图3中，数字103是光放大部分，包含图2的光放大器10中除了AGC25，MCU19和SV处理部分26以外的部件。
(b2)按照第一个实施例光放大器的运行
利用上述的结构，在按照本发明第一个实施例光放大器10被应用的光通信系统100中，从信号光上行侧(或下行侧)的信号发射部分101发射的信号光，在被多个光放大器10多次分程传递和放大的同时，传输通过光传输线，然后，被信号光上行侧(或下行侧)的信号接收部分104接收。
此时，输入的信号光在光放大器10中被放大，若输入的信号光中信道数目出现增多/减少，则控制主激励光源20和辅助激励光源21，使二者提供给光放大部分17的激励光量相当于增多/减少以后的信道数目。
以下描述大致分成的两种情况：(1)输入到光放大器10的信号光中信道数目增多的情况，和(2)输入到光放大器10的信号光中信道数目减少的情况。
(1)输入到光放大器10的信号光中信道数目增多的情况
在此情况下，前提是假设输入到光放大器10的信号光有8个或少于8个信道，且假设在光放大器10中，只有主激励光源20输出的激励光量相当于该信号光中的信道数目。顺便说一下，来自主激励光源20激励光的最大输出(功率极限)相当于10个信道。
以下描述的情况是，该信号光中信道数目从“8”增加到“9”。
首先，当包含在监测信号内的信号光通过连接器11a输入到光放大器10时，该信号光通过分支耦合器12a，12b，然后进入光放大部分13，而通过分支耦合器12a取出的监测信号输入到SV处理部分26。
此外，在被光放大部分13放大以后，上述信号光通过GEQ 14a和多路分解耦合器12c输入到可变衰减器15，在其输出量被这个可变衰减器15调整以后，通过色散补偿光纤16，分支耦合器12d和GEQ14b输入到光放大部分17。
而且，在信号光中信道数目增多的情况下，信道数目变化预告信号包含在上述监测信号中；并在SV处理部分26中，从信道数目变化预告信号中取出有关输入信号光中信道数目的信息，这个信道数目信息进入MCU19和AGC25。
于是，根据上述信道数目信息，MCU19的判定部分19A识别输入的信号光中信道数目，从而确定这个输入信号光中信道数目是否大于在判定部分19A中预先设定的预定信道数目“8”。
若判定部分19A确定，输入到光放大部分17的信号光中信道数目大于预定信道数目“8”(即，若该信号光中信道数目增大到“9”)，则MCU19和AGC25按照如下控制提供给光放大部分17的激励光量(见图6和图7)。
图9表示在信号光中信道数目增多情况下，包含在监测信号中的信道数目变化预告信号(ch数目变化预告信号)和冻结解除信号(FRZ解除信号)的接收定时；还表示这些定时与由于这些信号发生的相应事件之间关系。在图9中，保护时间表示切换控制的等待时间，在光平恒定控制与增益恒定控制之间对光放大部分17执行的切换控制；换句话说，保护时间是禁止信号光中信道数目切换的时间。如图9所示，存在两种保护时间[保护时间S(秒)和保护时间E(秒)]。准备这些保护时间也很重要。
此外，图10表示在信号光中信道数目增多时，来自主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量(激励光功率)变化情况。
在输入到光放大部分17的信号光中信道数目增多的情况下，ALC24固定可变衰减器15的衰减因子，对光放大部分17实施上述的冻结处理。此时，执行光平恒定控制的参考值(对应于增多之后信道数目的信号光输出光平值)被更新。
若信道数目从“8”增加到“9”，则AGC25控制主激励光源20，使主激励光源20输出的激励光量对应于增多之后信号光中的信道数目(9个信道的激励光量)，超过主激励光源20可以提供的最大激励光量(8个信道的激励光量)。即，AGC25执行的控制仅使主激励光源20输出8个信道的激励光(见图10中的参考标记A)。
接着，对来自OS(光通信系统100的信号发射部分101)冻结解除信号的响应是，ALC24把可变衰减器15的衰减因子返回到可变状态，对光放大部分10实施上述的冻结解除处理。此外，ON/OFF控制部分19B接通辅助激励光源21，控制辅助激励光源21输出激励光。
按此方式，如图10中参考标记B所指出的，辅助激励光源21只受ON/OFF控制，逐渐输出激励光；而主激励光源20在光平恒定控制下，输出的激励光量是考虑到从辅助激励光源21输出的激励光而确定的。
最后，从主激励光源20输出1个信道的激励光和从辅助激励光源21输出8个信道的激励光，因此输出总数为9个信道的激励光。顺便说一下，如图10所示，辅助激励光源21在保护时间内完成上升。
如上所述，按照第一个实施例，由于辅助激励光源21是在信道数目从“8”增加到“9”以后接通的，就可以防止缺少控制动态范围(见图10中的参考标记D)，这种情况出现在主激励光源20的输出激励光量变成零的时候。所以，可以更确实地完成光放大器10放大的信号光输出控制。
而且，由于辅助激励光源21的激励光是缓慢地建立的，能够跟随对主激励光源20的控制，可以实现信号光的放大，而不会给增多之前的其他信道带来有害的影响。
此外，若信号光中信道数目增多，但不超过8个信道，则不需要来自辅助激励光源21的激励光。
(2)输入到光放大器10的信号光中信道数目减少的情况
在此情况下，前提是假设输入到光放大器10的信号光有9个或9个以上的信道，且假设在光放大器10中，主激励光源20和辅助激励光源21共同输出的激励光量相当于该信号光中的信道数目。
以下的描述是有关信号光中信道数目从“9”减少到“8”的情况。此时，从主激励光源20输出对应于1个信道的激励光，而从辅助激励光源21输出对应于8个信道的激励光。
在此情况下，如同上述(1)中的情况，分支耦合器12a从输入的信号光中取出监测信号，SV处理部分26从包含在该监测信号内的信道数目变化预告信号中提取输入的信号光信道数目信息，并且，这个信道数目信息输入到MCU19和AGC25中。
此外，在MCU19中，根据上述信道数目信息，判定部分19A识别输入的信号光中信道数目，确定输入的信号光中信道数目是否大于判定部分19A中预先设定的预定信道数目“8”。
在判定部分19A确定输入到光放大部分17的信号光中信道数目小于预定信道数目“8”的情况下(即，当该信号光中信道数目减少至“8”)，按照如下控制给光放大部分17提供的激励光量(见图6至图8)。
图11表示当信号光中信道数目减少时，主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量(激励光功率)的变化情况。
在输入到光放大部分17的信号光中信道数目从“9”减少到“8”的情况下，首先，ON/OFF控制部分19B关断辅助激励光源21，控制辅助激励光源21不输出激励光。
按此方式，如图11中参考标记C所指出的，来自辅助激励光源21的激励光仅在ON/OFF控制下逐渐减少，而在光平恒定控制下的主激励光源20输出的激励光量是考虑到从辅助激励光源21输出的激励光量而确定的。其结果是，来自辅助激励光源21的激励光量变成零，从主激励光源20输出9个信道的激励光。
在此之后，如同上述的情况(1)，ALC24固定可变衰减器15的衰减因子，对光放大部分17实施上述的冻结处理。此时，执行光平恒定控制的参考值(对应于减少以后信道数目的信号光输出光平值)也被更新。
此后，AGC25控制主激励光源20输出的激励光量对应于减少以后信号光中的信道数目(8个信道的激励光)。
而且，在信号光中信道数目减少完成以后，当接收到来自OS一侧的冻结解除信号时，ALC24把可变衰减器15返回到衰减因子可变状态，从而对光放大部分10完成上述的冻结解除处理。
除此以外，如图11所示，辅助激励光源21在保护时间内完全停止。
如上所述，按照第一个实施例，由于辅助激励光源21是在信道数目从“9”减少到“8”以前关断的，可以防止缺少控制动态范围(见图11中的参考标记D)，这种情况出现在来自主激励光源20的输出激励光量变成零的时候，所以，更确实地完成对激励光输出的控制(从而完成对信号光输出的控制)。
而且，由于缓慢地减少辅助激励光源21的激励光，能够跟随对主激励光源20的控制，可以实现信号光的放大，而不会给减少之前的其他信道带来有害的影响。
此外，若信号光中信道数目减少，但减少是在9个信道以上或8个信道以下发生的，则辅助激励光源21的ON/OFF控制是不需要的。
除此以外，说明一下上述的冻结处理和冻结解除处理。图8表示上述冻结处理和冻结解除处理中的信号交换。在图8中，①至④表示冻结处理中的信号交换，而①′至④′表示冻结解除处理中的信号交换。
首先，在实施冻结处理中，当MCU19从SV处理部分26接收信道数目变化预告信号时(见①)，MCU19确定，对输入到光放大部分17的信号光中信道数目按照上述实施增多/减少的处理，在此之后(X1ms之后)，MCU19输出一个冻结ON信号给ALC24(见②)。在接收到这个冻结ON信号时，ALC24固定可变衰减器15的衰减因子，完成对光放大器17的冻结处理。此外，ALC24输出冻结操作标志“ON”给MCU19(见③)。而且，若输出冻结操作标志“ON”遇到困难，则给出报警。最后，MCU19输出冻结状态标志“ON”，说明光放大器17是在冻结处理实施状态，冻结状态标志“ON”通过SV处理部分26发送到外部(光通信系统100中的其他光放大器等)(见④)。
此外，在信号光中信道数目从“9”减少到“8”的情况下，如图11所示，在接收到作为触发信号的信道数目变化预告信号时，MCU19关断辅助激励光源21。
而且，等待时间(X1ms)是用于冻结多级连接的光放大器10(见图4)，不是同时冻结，而是按照从信号光输入侧开始的顺序冻结，在每个光放大器10中设定不同的时间长度。
另一方面，在实施冻结解除处理中，当从SV处理部分26接收到冻结解除信号时(见①′)，MCU19确定，是否控制辅助激励光源21的输出，在此之后(X2ms之后)，MCU19输出一个冻结OFF信号给ALC24(见②′)。当接收到这个冻结OFF信号时，ALC24把可变衰减器15返回到衰减因子可变状态，从而解除对光放大器19实施的冻结处理。此外，ALC24输出冻结操作标志“OFF，，给MCU19(见③′)。而且，若输出冻结操作标志“OFF”遇到困难，则给出报警。最后，MCU19输出冻结状态标志“OFF”，说明光放大器17是在正常状态(即，从冻结状态中解除)，冻结状态标志“OFF”通过SV处理部分26发送到外部(光通信系统100中的其他光放大器等)(见④′)。
此外，在信号光中信道数目从“8”增加到“9”情况下，如图10所示，在接收到作为触发信号的冻结解除信号时，MCU19接通辅助激励光源21。
而且，等待时间(X2ms)是用于解除冻结，按照从信号光输入侧开始的顺序解除冻结，在每个光放大器10中设定不同的等待时间。
发送冻结状态标志“ON”和“OFF”到外部是因为，在光通信系统100中，随着信号光中信道数目的增多/减少，构成光通信系统100的多个光放大器10需要同时实施冻结处理和冻结解除处理。
此外，在光放大器10中，作为安全措施，根据光放大器10输出侧端部的连接状态，AGC25和ON/OFF控制部分19B调整来自光放大部分17的输出信号光光平。
图12表示光放大器10的状态转移。如图12所示，若光放大器10是在停止状态，则激励光还没有从主激励光源20输出；当发生信号光的输入恢复(具体地说，图2中输入“1”的恢复)时(见①)，低光平的信号光从自光放大部分17输出(前期安全光状态)。而且，此时若发生信号光的输入断开(输入“1”断开)(见②)，则光放大器10返回到停止状态。
此外，若发生图2中所示输入“2”的恢复(见③)，则光平高于前期安全光状态的信号光从光放大部分17输出(安全光状态)。而且，在此时若发生输入“2”的断开(见④)，则光放大器10返回到前期安全光状态。
而且，基于反射光监测光电二极管的输出信号，ON/OFF控制部分19B识别光放大器17输出侧端部(具体地说，连接器11f)的连接状态。
在此情况下，当识别到连接器11f进入连接状态(见⑤)时，AGC15调整来自主激励光源20的激励光量，而维持来自辅助激励光源21的激励光输出状态，与判定部分19A的判定结果一致(即，若输入的信号光中信道数目是“9”或大于“9”，则接通辅助激励光源21；若输入的信号光中信道数目是“8”或小于“8”，则维持辅助激励光源21在OFF状态)，因此设定光放大部分17的输出信号光光平到正常值(正常光状态)。而且，在此时若识别到连接器11f是开放的(见⑥)，则AGC25和ON/OFF控制部分19B调整主激励光源20和辅助激励光源21提供的激励光量(更具体地说，使辅助激励光源21处在OFF状态)，把来自光放大部分17的输出信号光光平减小到预定值以下，因此返回到上述的安全光状态。
此外，若在上述正常光状态下出现输入“2”断开(见⑦)，则光放大器10返回到前期安全光状态；若在正常光状态下出现信号光的输入断开(输入“1”断开)(见⑧)，则光放大器10返回到停止状态。
此外，若在上述安全光状态下出现信号光的输入断开(输入“1”断开)(见⑨)，则光放大器10返回到停止状态。
按此方式，光放大部分17的输出信号光光平可以根据光放大器17输出侧端部的连接状态加以调整，所以，能够按照光放大器10的状态采取适当的安全措施。
如上所述，在按照本发明第一个实施例的光放大器10中，AGC25和MCU19(即，激励光源控制部分124)控制主激励光源20和辅助激励光源21的运行，所以，即使辅助激励光源21的接通/关断与输入的信号光中信道数目的增多/减少相联系，给光放大部分17提供的激励光量可以与增多或减少以后的信道数目相一致，不会给运行中的信道带来有害的影响。因此，即使光通信系统100在运行中，根据信号光中信道数目的增多/减少，能够稳定地安装或撤去辅助激励光源21。
此外，由于辅助激励光源21没有结合到AGC25的控制回路中，就可以高速和稳定地操作AGC25，还可以把辅助激励光源21放置在任何的位置(例如，放置在足够远离的位置，避免给其他部件带来热影响)。
(c)第一个实施例改进型的描述
在上述第一个实施例中，根据从包含在监测信号内信道数目变化预告信号中提取的信道数目信息，MCU19的判定部分19A识别输入的信号光中信道数目，确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”；还可以根据有关主激励光源20运行状态的信息，MCU的判定部分确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”。其他方面与第一个实施例相同。
具体地说，运行主激励光源20的驱动电流可以用作有关主激励光源20运行状态的信息。此外，还可以是这样的结构，MCU19′做成如图13所示的硬件，来自AGC25的控制信号通过MCU19′输入到主激励光源20中。
在此情况下，如图13所示，MCU19′包括：多个电阻器32，多个运算放大器(OP放大器)33至36，开关(SW)37，双向齐纳(Zener)二极管38，电源40，和箝位电压二极管42。
此外，晶体管39和41分别连接到主激励光源20和辅助激励光源21。
在此情况下，运算放大器34的作用是缓冲放大器，接受驱动电流流过与主激励光源20连接的电阻器32形成的电压(Vbias)，而运算放大器35是一个有滞后的反相比较器，其功能是作为判定部分。此外，运算放大器36的运行与运算放大器33一样，都是驱动功率晶体管的运算放大器。
此时，描述对主激励光源20和辅助激励光源21执行的控制。当来自AGC25的控制信号通过MCU19′的运算放大器33输入到主激励光源20时，驱动电流流过主激励光源20，从而形成主激励光源20输出激励光的状态。
当主激励光源20的驱动电流是低时，该驱动电流产生的电压(Vhigh)在运算放大器35的阈值(Vth，h)以下(这个阈值相当于信道数目为“8”时主激励光源20驱动电流产生的电压值)，因此，运算放大器35的输出电压变成Vhigh(参照图14)。所以，开关37接通，运算放大器36的输出电压变成0V，驱动电流不流过辅助激励光源21。
此时，由于光放大部分17受到AGC25的增益恒定控制，当输入的信号光中信道数目增多时，主激励光源20的驱动电流增大，为的是增加主激励光源20的激励光输出量。
若驱动电流按这种方式增大和该驱动电流产生的电压(Vhigh)超过运算放大器35的阈值(Vth，h)，则运算放大器35的输出电压变成Vlow(见图14)。所以，开关37为OFF状态，驱动电流流过辅助激励光源21。
在按照这种方式控制主激励光源20和辅助激励光源21的情况下，可以得到与上述第一个实施例相同的优点。
(d)第二个实施例的描述
在上述第一个实施例中，辅助激励光源21没有并入AGC25的控制回路，通过构造如图17所示的光放大器，辅助激励光源21′可以稳定地结合到AGC25′的控制回路中。
图17是一个方框图，表示按照本发明第二个实施例的光放大器结构；图17所示的光放大器50与按照第一个实施例的光放大器一样，例如，用于图4所示的波长多路复用光通信系统100中，用作放大信号光的光放大器。
除了辅助激励光源21′代替辅助激励光源21，MCU51代替MCU19，AGC25′代替AGC25，如上所述辅助激励光源21并入AGC25′的控制回路，温度控制部分53附属于辅助激励光源21，和来自反射光监测二极管22A的输出信号输入到上述的控制部分52以外，这个光放大器50与上述第一个实施例中的相同。
在此情况下，MCU51配置一个判定部分51A，而AGC25′配置一个控制部分52。这个控制部分52与第一个实施例中的ON/OFF控制部分19B基本上有相同的功能。此外，在第二个实施例中，AGC25′有基本的低频传输特性。而且，这是最一般和基本的控制系统。
此外，辅助激励光源21′的控制增益G2与控制时间常数τ2之比率(G2/τ2)比主激励光源20的控制增益G1与控制时间常数τ1之比率(G1/τ1)小1位数，其激励光输出量是受AGC25′的模拟控制。
此外，由于这个辅助激励光源21′也能根据输入到光放大部分17的信号光中信道数目的增多/减少而安装或撤去，辅助激励光源21′在图17中用虚线表示。而且，由于并入到AGC25′的控制回路，辅助激励光源21′位于AGC25′的附近。
如上所述，若安装的辅助激励光源放入主激励光源20现有的控制回路中，则多个稳定工作点的存在使控制不稳定，但通过如上所述确定辅助激励光源21′的控制特性，就可以使控制稳定化。在此情况下，若控制增益是相同的(G1＝G2)，则通过改变控制时间常数(τ1，τ2)1位数或几位数，就可以构成一个稳定的控制系统。而且，控制时间常数设定为无限大的辅助激励光源相当于上述第一个实施例的辅助激励光源21。
此外，温度控制部分53是用于控制辅助激励光源21′附近的温度，例如，与热敏电阻和珀耳帖(Peltier)器件做在一起。
在此情况下，由于构成激励光源的激励LD芯片通常产生很大的热量，和由于需要的工作温度是在室温(常温)附近以获得高激励光输出，所以在辅助激励光源21′的光发射以前，驱动温度控制部分53执行温度控制。此时，在温度控制变成稳定之前需要一段保护时间。
此外，在辅助激励光源21′邻近的温度达到稳定的室温附近以后，让驱动电流激励的辅助激励光源21′合并到AGC25′控制回路中，可以构成稳定的控制系统。
利用上述的结构，在按照本发明第二个实施例的光放大器50中，如同在按照第一个实施例的光放大器10中一样，可以放大输入的信号光；当输入的信号光中信道数目增多或减少时，控制主激励光源20和辅助激励光源21′，使二者提供给光放大部分17的激励光量对应于增多或减少以后的信道数目。
在这个光放大器50中，与在按照第一个实施例的光放大器10中一样，借助于分支耦合器12a，从输入的信号光中分出监测光；输入的信号光中信道数目信息是利用SV处理部分26从包含在监测光内的信道数目变化预告信号中提取的，而且，这个信道数目信息输入到MCU51的判定部分51A中。
根据上述的信道数目信息，判定部分51A识别输入的信号光中信道数目，确定输入的信号光中信道数目是否大于预先设定在判定部分51A内的预定信道数目“8”。
此外，判定部分51A的判定结果输入到AGC25′的控制部分52，AGC25′根据判定结果控制主激励光源20和辅助激励光源21′的激励光输出量。在此情况下，如同上述第一个实施例一样，完成对主激励光源20和辅助激励光源21′的激励光输出量控制。
在其他方面，这个光放大器50的运行方式与第一个实施例中的相同。
如上所述，在按照本发明第二个实施例的光放大器50中，由于辅助激励光源21′可以稳定地并入AGC25′的控制回路中，如同上述按照第一个实施例光放大器10的情况一样，即使控制辅助激励光源21′的激励光输出量是与输入的信号光中信道数目增多/减少相联系，可以提供给光放大部分17的激励光量对应于增多或减少以后的信道数目，不会给运行中的信道带来有害的影响。所以，即使光通信系统100在运行中，能够根据信号光中信道数目的增多/减少，稳定地安装或撤去辅助激励光源21′。
此外，在这个光放大器50中，由于辅助激励光源21′并入AGC25′的控制回路，可以缩短上述的保护时间。
而且，即使在按照第二个实施例的光放大器50中，如同在第一个实施例改进型中的情况一样，根据主激励光源20的工作状态(确切地说，主激励光源20工作的驱动电流)，MCU的判定部分确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”，这样做也是合适的。
在此情况下，MCU19可以构成如图27所示。图27所示的MCU19基本上与图13所示的MCU19有相同的结构。AGC25的控制信号也通过运算放大器36输入到辅助激励光源21′，为了使辅助激励光源21′与主激励光源20相比有较慢的响应，包括电阻器32和电容器43的低通滤波器位于到辅助激励光源21′的控制线上。
此外，作为有关主激励光源20工作状态的信息，可以利用来自主激励光源20漏光量的信息，或利用来自主激励光源20激励光量的信息。
在此情况下，如图15所示，光放大器10需要安装反向功率监测光电二极管29a和29b，分别监测主激励光源20和辅助激励光源21′的漏光(反向功率)；和安装激励光监测光电二极管31a和31b，分别监测从主激励光源20和辅助激励光源21′分出的激励光。在此情况下，反向功率监测光电二极管29a和29b分别安装在与主激励光源20和辅助激励光源21′的光发射端相对的位置处。
而且，在图15中，字符20A表示由主激励光源20和反向功率监测光电二极管29a组成的主激励光源模块，而字符21A表示由辅助激励光源21′和反向功率监测光电二极管29b组成的辅助激励光源模块。此外，字符30a和30b表示多路复用信号光和激励光的WDM耦合器，而字符32a和32b表示用于分开激励光的分支耦合器。
在此情况下，构成MCU19″的硬件如图16所示，使来自AGC25的控制信号经MCU19″输入到主激励光源20和辅助激励光源21′。
虽然MCU19″基本上与图13所示的MCU19′有相同的结构，但输入到运算放大器34的不是如图13所示MCU19′情况下由主激励光源20驱动电流产生的电压，而是在反向功率监测光电二极管29a，29b或激励光监测光电二极管31a，31b中流过电流(光电流)产生的电压。
与图27中所示的MCU19一样，这个MCU19″配置了由电阻器32和电容器43组成的低通滤波器，放在到辅助激励光源21′的控制线上，为了使辅助激励光源21′与主激励光源20相比有较慢的响应。
而且，此时对主激励光源20和辅助激励光源21′执行的控制基本上类似于以前在图13和14中所提到的。
在第一个实施例改进型中，作为有关主激励光源20工作状态的信息，当然可以利用来自主激励光源20漏光量的信息，或利用来自主激励光源20激励光量的信息。
(e)其他
以下说明按照第一个和第二个实施例光放大器10和50运行的变化。
(1)确保2个信道的控制动态范围情况
在此情况下，作为主激励光源20，需要利用这样一种类型，在对应于9个信道的激励光作为预定的最大输出以外，还额外地输出3个信道的激励光。就是说，在此情况下，利用能够输出对应于总数为12个信道的激励光作为最大输出的一种类型。
图18和19表示在使用这种主激励光源20情况下，当信号光中信道数目增多和减少时，来自主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量变化。在图18和19中，2个信道的控制动态范围用参考标记D表示。
在信号光中信道数目增多的情况下，当该信号光中信道数目从“9”增加到“10”时，仅仅控制主激励光源20输出对应于10个信道的激励光(见图18中的参考标记A)，接着，辅助激励光源21被接通。
按此方式，如图18中参考标记B所指出的，辅助激励光源21(或辅助激励光源21′：下同)逐渐输出激励光，从主激励光源20输出的激励光量是考虑到从辅助激励光源21输出的激励光量而确定的。
于是，最后的情况是，从主激励光源20输出2个信道的激励光量，而从辅助激励光源21输出8个信道的激励光量，因此输出对应于10个信道的激励光。
另一方面，在信号光中信道数目减少的情况下，当该信号光中信道数目从“10”减少到“9”时，在信号光中信道数目减少之前，辅助激励光源21首先被关断。
因此，如图19中参考标记C所指出的，来自辅助激励光源21的激励光量逐渐减少，而从主激励光源20输出的激励光量是考虑到从辅助激励光源21输出的激励光量而确定的。其结果是，来自辅助激励光源21的激励光量变成零，而从主激励光源20输出对应于10个信道的激励光量。
在此以后，控制主激励光源20输出的激励光量对应于减少之后的信号光中信道数目(对应于9个信道的激励光)。
而且，在上述的信号光中信道数目增多/减少之前和之后，如同第一个实施例中一样，执行冻结处理和冻结解除处理。
(2)当主激励光源20在稳定状态时，输出9个信道的激励光情况
虽然在上述第一个和第二个实施例中，在稳定状态输出9个信道的激励光情况下，主激励光源20输出1个信道的激励光，而辅助激励光源21输出8个信道的激励光；如图20和21所示，主激励光源20在稳定状态下输出9个信道的激励光也是可接受的。
(3)辅助激励光源21是由2个激励光源组成，每个激励光源输出4个信道的激励光情况
在此情况下，对这些激励光源的ON/OFF控制可以分两步进行。而且，在此情况下，在MCU19(或MCU51)判定部分19A(或51A)的存储器等中，设定上述的预定信道数目为“4”和“8”。
图22和23表示在使用这种辅助激励光源21情况下，当信号光中信道数目增多时，来自主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量(激励光功率)变化；图24和25表示当信号光中信道数目减少时，来自主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量(激励光功率)变化。
在信号光中信道数目增多的情况下，当该信号关光中信道数目从“4”增加到“5”时，控制主激励光源20输出对应于5个信道的激励光(见图22中的参考标记A′)，接着，包含在辅助激励光源21中的一个激励光源被接通。
因此，如图22中参考标记B′所指出的，这个第一激励光源逐渐输出激励光，主激励光源20输出的激励光量是考虑到从第一激励光源输出的激励光量而确定的。
于是，最后的情况是，从主激励光源20输出1个信道的激励光，而从辅助激励光源21输出4个信道的激励光，因此输出对应于5个信道的激励光。
此外，当信号光中信道数目从“8”增加到“9”时，在控制主激励光源20输出9个信道的激励光以后(见图23中的参考标记A″)，包含在辅助激励光源21中的另一个激励光源被接通。
因此，如图23中参考标记B″所指出的，这个第二激励光源逐渐输出激励光，主激励光源20输出的激励光量是考虑到从第二激励光源输出的激励光量而确定的。
最后，从主激励光源20输出1个信道的激励光，而从辅助激励光源21输出8个信道的激励光，因此输出对应于9个信道的激励光。
另一方面，在信号光中信道数目减少的情况下，当该信号光中信道数目从“9”减少到“8”时，在信号光中信道数目减少之前，包含在辅助激励光源21中的一个激励光源首先被关断。
按此方式，如图24中参考标记C′所指出的，来自这个第一激励光源的激励光量逐渐减少，主激励光源20输出的激励光量是考虑到从第一激励光源输出的激励光量而确定的。所以，从辅助激励光源21输出4个信道的激励光，而从主激励光源20输出5个信道的激励光。
在此之后，为了使输出的激励光量对应于减少之后的信号光中信道数目(8个信道的激励光)，执行控制使主激励光源20输出的激励光量减少1个信道。其结果是，从辅助激励光源21输出4个信道的激励光，而从主激励光源20输出4个信道的激励光。
此外，当该信号光中信道数目从“5”减少到“4”时，在信号光中信道数目减少之前，包含在辅助激励光源21中的另一个激励光源被关断。
按此方式，如图25中参考标记C″所指出的，来自这个第二激励光源的激励光量逐渐减少，主激励光源20输出的激励光量是考虑到从第二激励光源输出的激励光量而确定的。其结果是，来自辅助激励光源21的激励光量变成零，而从主激励光源20输出对应于5个信道的激励光量。
此后，为了使输出的激励光量对应于减少之后的信号光中信道数目(4个信道的激励光)，执行控制使主激励光源20输出的激励光量减少1个信道。其结果是，从辅助激励光源21输出4个信道的激励光。
而且，在上述的信号光中信道数目增多/减少之前和之后，如同第一个实施例中一样，执行冻结处理和冻结解除处理。
而且，如同上述的情况一样，当然可以确保2个波的控制动态范围。
此外，作为上述主激励光源20和辅助激励光源21(或辅助激励光源21′)，还可以采用这样一种类型，输出的不是8个信道的激励光，例如，输出4个信道的激励光或输出12个信道的激励光。在此情况下，如同在第一个和第二个实施例中所描述的，可以对来自主激励光源20和辅助激励光源21(或辅助激励光源21′)的激励光输出量执行控制。
此外，第二个实施例中描述的温度控制部分53添加到按照第一个实施例光放大器10的辅助激励光源21上，或者放置在按照第一个和第二个实施例光放大器10和50的主激励光源20上，这样做也是合适的。
而且，还可以提供多个辅助激励光源，每个辅助激励光源相同于上述的辅助激励光源，并应用本发明去控制第二辅助激励光源的激励光输出。
虽然在上述每个实施例中，在执行冻结解除处理以后(即，对光放大部分17的控制是在返回到光平恒定控制以后)，控制每个辅助激励光源21，21′输出激励光，但是，还可以在执行冻结解除处理以前(即，光放大部分17是在增益恒定控制下)，控制每个辅助激励光源21，21′输出激励光。
此外，信号发射部分101或发射侧光放大器具有MCU19的功能也是可以的。尤其是，若MCU19的功能是给予信号发射部分101，则冻结解除信号可以用作接通/关断辅助激励光源21，21′的定时信号。
按照上述每个实施例的光放大器10，50配置了放大用的光纤(光放大部分17的部件)，该光纤掺有稀土元素和接收多个有不同波长的光信号，并具有这样的构造，根据输入的光信号数目，增多或减少提供激励光给放大用光纤的激励光源数目(辅助激励光源21，21′的数目)。
此外，控制上述各个实施例中每个光放大器10，50以识别多个有不同波长的光信号数目，并根据识别的光信号数目，改变提供激励光给上述放大用光纤的激励光源数目(辅助激励光源21，21′的数目)。
(4)基于输入的信号光功率的监测结果，判定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目的情况
虽然，在第一个实施例的描述中，根据信道数目信息识别输入的信号光中信道数目，MCU19的判定部分19A确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”，该信道数目信息是从包含在监测信号内的信道数目变化预告信号中提取的；还可以根据输入的信号光功率的监测结果，MCU的判定部分19A确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”。虽然，输入的信号光功率监测器(即，输入“2”的功率监测器)在图2所示的光放大器10中省略了，但是，放置在AGC25中，如PD的输入检测器能够完成监测输入的信号光功率的功能。
在图2所示的光放大器10中，在开始起动时，控制输入到构成后级放大部分的光放大部分17中的信号光功率为常数(例如，-12dBm/ch)。例如，在这个光放大器10中，控制可变衰减器15的衰减因子，使输入到光放大部分17的信号光功率为-12dBm/ch；即，若输入的信号光具有8个信道，则输入的信号光功率为-3dBm[-12+9＝-3(dBm)]。在图2中，由于太拥挤，该图中省略了控制线。
上述的-12dBm/ch值在光平恒定控制(ALC控制)情况下，增益恒定控制(AGC控制)情况下，或输入的信号光中信道数目增多/减少情况下都不变化。因此，把输入到光放大部分17的信号光功率幅度与预定阈值进行比较，也可以执行对辅助激励光源21的ON/OFF控制。
更具体地说，若输入的信号光具有8个信道，则可以设定该阈值为-3dBm(事实上，该该阈值可以设定在信道数目为“8”时的输入信号光功率与信道数目为“9”时的输入信号光功率之间的一个值上)，当输入到光放大部分17的信号光功率超过-3dBm时，就确定输入的信号光中信道数目大于“8”，从而使辅助激励光源21发射光。
在此情况下，设定信道数目增多/减少的速度，使主激励光源20和辅助激励光源21的运行可以充分地跟随。换句话说，设定辅助激励光源21的ON/OFF控制速度高于信道数目增多/减少的速度(信道数目的切换速度)。
在信道增加的数目超过预定信道数目“8”的情况下(例如，在信道数目从“4”变化到“12”的情况下)，若接通辅助激励光源21的速度低于信道数目的切换速度，则要求信道数目的增加分成三步：从“4”到“8”，从“8”到“9”，从“9”到“12”。与此对比，上述的方式具有这样的优点，因为接通辅助激励光源21的速度高于信道切换时输入的信号光功率变化，信道数目可以一次从“4”增加到“12”。
在此情况下，图26所示的是在信号光中信道数目增多情况下，来自主激励光源20和辅助激励光源21的激励光量(激励光功率)变化。
除此以外，其他方面与第一个实施例中的相同。
(5)基于包含在监测信号内的信道数目变化预告信号，识别信号光中的信道数目和设定信道数目增多/减少的速度，使主激励光源20和辅助激励光源21的运行可以充分地跟随的情况
就是说，与上述第一个实施例一样，根据信道数目信息，MCU19的判定部分19A识别输入的信号光中信道数目，确定输入的信号光中信道数目是否大于预定信道数目“8”，该信道数目信息是从包含在监测信号内的信道数目变化预告信号提取的；如在(4)中所描述的，设定信道数目增多/减少的速度，使主激励光源20和辅助激励光源21的运行可以充分地跟随(设定辅助激励光源21的ON/OFF控制速度高于信道数目增多/减少的速度)，可以获得与第一个实施例和(4)中所描述的相同优点。
工业上的利用可能性
如上所述，在按照本发明的光放大器中，由于主激励光源和辅助激励光源的运行是受激励光源控制部分的控制，即使控制辅助激励光源的激励光输出是与输入的信号光中信道数目增多/减少相联系，提供给光放大部分的激励光量与增多或减少之后的信道数目一致，而不会给运行中的信道带来有害的影响。所以，即使当光通信系统在运行时，能够根据信号光中信道数目的增多/减少，稳定地安装或撤去辅助激励光源。
因此，本发明可以适用于光通信系统运行时信号光中信道数目的增多或减少；所以我们认为，它具有极高的可用性。

Claims (8)

1、一种光放大设备，包括：
光放大器，多个激励光源光学且可分离地连接到所述光放大器，并且所述光放大器放大具有与不同波长相关的可变信道数目的光信号；以及
控制器，用于以下述方式控制所述光放大器：由每个激励光源提供的激励光功率使所述光放大器放大具有预定信道数目的光信号，以及根据包括在光信号中的信道数目和预定信道数目确定要连接到所述光放大器上的激励光源的数目。
2、根据权利要求1所述的光放大设备，其中，所述控制器具有恒定增益模式，在所述恒定增益模式中，所述光放大器被控制以放大具有基本恒定增益的光信号，在对信道数目的变化作出响应而调整要连接到所述光放大器的激励光源的数目时，在所述恒定增益模式下可操作所述控制器。
3、根据权利要求1所述的光放大设备，其中，所述控制器具有预定光平模式，在所述预定光平模式中，在连接到所述光放大器上的每个激励光源向所述光放大器提供激励光功率时，所述光放大器被控制以输出具有预定光平的放大光信号。
4、一种光放大设备，包括：
光放大器，用于放大具有与不同波长相关的可变信道数目的光信号；
用于光学且可分离地将多个激励光源连接到所述光放大器上的装置，其中每个激励光源能提供激励光功率；以及
控制器，用于以下述方式控制所述光放大器：激励光功率使所述光放大器放大具有预定信道数目的光信号，以及根据包括在光信号中的信道数目和预定信道数目确定要由所述装置连接到所述光放大器上的激励光源的数目。
5、根据权利要求4所述的光放大设备，其中，所述控制器具有恒定增益模式，在所述恒定增益模式中，所述光放大器被控制以放大具有基本恒定增益的光信号，在对信道数目的变化作出响应而调整要连接到所述光放大器的激励光源的数目时，所述控制器可在所述恒定增益模式下操作。
6、根据权利要求4所述的光放大设备，其中，所述控制器具有预定光平模式，在所述预定光平模式中，在连接到所述光放大器上的每个激励光源向所述光放大器提供激励光功率时，所述光放大器被控制以输出具有预定光平的放大光信号。
7、一种光放大设备，包括：
光放大器，光学地连接有多个激励光源并且所述光放大器放大具有与不同波长相关的可变信道数目的光信号，多个激励光源包括连接到所述光放大器的主激励光源和要可分离地连接到所述光放大器的辅助激励光源；以及
控制器，用于以下述方式控制所述光放大器：由每个激励光源提供的激励光功率使所述光放大器放大具有预定信道数目的光信号，以及根据包括在光信号中的信道数目和预定信道数目确定要连接到所述光放大器上的辅助激励光源的数目。
8、一种光放大设备，包括：
光放大器，用于放大具有与不同波长相关的可变信道数目的光信号，多个激励光源包括连接到所述光放大器的主激励光源和要可分离地连接到所述光放大器的辅助激励光源；
用于光学地将多个激励光源连接到所述光放大器上的装置，其中每个激励光源能提供激励光功率；以及
控制器，用于以下述方式控制所述光放大器：由每个激励光源提供的激励光功率使所述光放大器放大具有预定信道数目的光信号，以及根据包括在光信号中的信道数目和预定信道数目确定要连接到所述光放大器上的辅助激励光源的数目。
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