-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Verstärker zum
Verstärken
von optischen Signalen in einem optischen Fasersystem.
-
Stand der Technik
-
1 ist
eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration eines konventionellen
auf optischen Fasern basierenden Verstärkungs- und Übertragungssystems
zeigt, wie es beispielsweise in der veröffentlichten Patentanmeldung
Nr. 5-268167 offenbart ist. 2 ist eine
Schemazeichnung, die die detaillierte Konfiguration jedes der optischen
Verstärker
darin zeigt. In 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1a bis 1c eine
Mehrzahl von optischen Verstärkern,
die in Reihe angeordnet sind, Bezugszeichen 2a bis 2d bezeichnen Leitungen
zur Energiezufuhr, Bezugszeichen 3a bis 3d und 4a bis 4d bezeichnen alle
optische Fasern, Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Energieversorgung
mit konstantem Strom zum Versorgen der Energiezuführungsleitung 2a mit
einem konstanten Strom und Bezugszeichen 6a und 6b bezeichnen
optische Übertragungsendgeräte, die jeweils
am Übertragungsende
und am Empfangsende des Übertragungssystems
zur Verfügung
gestellt sind.
-
Wie
oben gezeigt, werden in den Übertragungsleitungen 3a bis 3d und 4a bis 4d,
die die optischen Übertragungsendgeräte 6a und 6b verbinden, mehrere
optische Verstärker 1a bis 1c in
Reihe zur Verfügung
gestellt, und die Energiezufuhr zu jeden dieser optischen Verstärker 1a bis 1c wird
normalerweise über
ein Konstantstrom-Energiezufuhrverfahren durchgeführt, in
welchem ein konstanter Gleichstrom mittels der Energiezufuhrleitungen 2a bis 2d zugeführt wird über eine
Konstantstrom-Energieversorgung, die im obigen Übertragungsende oder im Empfangsende
des Übertragungssystems
zur Verfügung
gestellt wird.
-
In 2 bezeichnet
Bezugszeichen 1a einen optischen Verstärker, Bezugszeichen 2a und 2b bezeichnen
Energiezufuhrleitungen, Bezugszeichen 3a, 3b, 4a und 4b bezeichnen
optische Fasern, Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen
optische Repeaterschaltungen zum Verstärken und zum Repeaten von optischen
Signalen, Bezugszeichen 13 und 14 bezeichnen Nebenschlussschaltungen,
die jeweils mit den optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 parallel
verbunden sind, um die Menge an Strom zum Treiben der optischen
Repeaterschaltungen 11 und 12 zu steuern (hiernach
einfach als „Treiberstrom" bezeichnet), Bezugszeichen 15 bezeichnet
eine Konstantstrom-Energieversorgung, die mit den optischen Repeaterschaltungen 12 und
der Nebenschlussschaltung 14 in Reihe geschaltet ist, und
Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Konstantspannungsdiode, die
parallel zu diesen Repeaterschaltungen 11 und 12,
den Nebenschlussschaltungen 13 und 14 und der Konstantstrom-Energieversorgung 15 geschaltet
ist.
-
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des konventionellen optischen Verstärkers nun
wie folgt erläutert.
-
Das
optische Signal der Aufwärtsstrecke, das
durch die optische Faser 3a eingegeben wurde, wird in der
optischen Repeaterschaltung 12 verstärkt und einem Repeating unterworfen
und wird an die optische Faser 3b ausgegeben, wohingegen
das optische Signal der Abwärtsstrecke,
das durch die optische Faser 4b eingegeben wurde, in der
optischen Repeaterschaltung 11 verstärkt und einem Repeating unterworfen
wird und an die optische Faser 4a ausgegeben wird.
-
Andererseits
sind die optische Repeaterschaltung 11 und die optische
Repeaterschaltung 12 miteinander in Reihe verbunden, und
in jeder der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 sind
die Nebenschlussschaltungen 13 und 14, die es
erlauben, dass der gesamte zugeführte
Strom oder ein Teil desselben hindurchgeht, jeweils parallel geschaltet.
Aufgrund dessen wird der Strom, der durch die Energiezufuhrleitung 2a eingegeben
wurde, auf die optische Repeaterschaltung 11 und die Nebenschlussschaltung 13 aufgeteilt
und auch auf die optische Repeaterschaltung 12 und die
Nebenschlussschaltung 14 verzweigt.
-
Zu
der optischen Repeaterschaltung 11 und der Nebenschlussschaltung 14 ist
darüberhinaus
die Konstantstrom-Energieversorgung 15 in Reihe geschaltet,
um den maximalen Strom, der in die optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 fließt, zu begrenzen.
Zu jeder dieser optischen Repeaterschaltungen 11 und 12,
den Nebenschlussschaltungen 13 und 14 und auch
der Konstantstrom-Energieversorgung 15 ist die Konstantspannungsdiode 16 parallel geschaltet.
Diese Konstantspannungsdiode 16 leitet den überschüssigen Strom
um, wenn eine überschüssige Menge
an Strom in die Energiezufuhrleitung 2a fließt, um hierdurch
eine stabile Arbeitsweise davon einzurichten.
-
Da
der konventionelle optische Verstärker wie oben beschrieben aufgebaut
ist, wird der Arbeitszustand der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 so
gesteuert, dass er konstant ist, sogar wenn der Strom, der dem optischen
Verstärker 1a zugeführt wird,
schwankt, und aufgrund dessen kann der Arbeitszustand dieser optischen
Repeaterschaltungen 11 und 12 von außerhalb
nicht verändert
werden. Danach hat es ein dergestaltiges Problem gegeben, dass,
wenn eine Betriebsstörung
bei einem der optischen Verstärker
aufgrund der Langzeitbenutzung eines Übertragungssystems auftritt,
der Ausgangspegel von anderen optischen Verstärkern im normalen Zustand nicht
geändert
werden kann usw.
-
EP 0 582 406 A1 beschreibt
ein optisches Übertragungssystem,
das einen oder mehrere Repeater umfasst, die optische Faserverstärker, die über Pumplaser
angetrieben werden, beinhalten. Die optische Leistung, die durch
die Pumplaser erzeugt wird, wird im Verhältnis zu der Größe des elektrischen
Leitungsstroms, der durch eine steuerbare Konstantstromquelle erzeugt
wird, gesteuert. Dies wird über
Regulatorschaltungen erreicht, die auf ein Signal, das mit einer
Größe des Leitungsstroms
in Beziehung steht, und auf Signale, die mit den tatsächlichen
optischen Ausgaben der Pumplaser in Verbindung stehen, ansprechen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um die vorbeschriebenen
Probleme zu lösen
und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen optischen
Verstärker,
der fähig
ist, den Ausgangspegel der optischen Repeaterschaltungen darin in Übereinstimmung
mit der Menge an Strom, der dem optischen Verstärker zugeführt wird, einzustellen, zur
Verfügung
zu stellen.
-
Das
Problem wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
-
Der
optische Verstärker
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst: eine Nebenschlussschaltung zum Steuern der Menge
des Treiberstroms der optischen Repeaterschaltung auf der Basis
eines Einstellsignals, eine Spannungsbegrenzungsschaltung, die mit
dem optischen Repeatermittel parallel geschaltet ist und die Spannung,
die an das optische Repeatermittel angelegt ist, begrenzt, und ein
Stromerfassungsmittel, das mit einer Parallelschaltung in Reihe
geschaltet ist, die gebildet ist aus dem optischen Repeatermittel
und der Spannungsbegrenzungsschaltung, das die Strommenge, die der
Parallelschaltung zugeführt
wird, erfasst und das ein Einstellsignal an der Nebenschlussschaltung
in Übereinstimmung
mit der Menge des so erfassten zugeführten Stroms erzeugt.
-
Der
optische Verstärker
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist so ausgebildet, dass das Stromerfassungsmittel darüberhinaus
ein Einstellsignal- Begrenzungsmittel
umfasst zum Versehen des erfassten Signals mit einem Offset, um
zu vermeiden, dass das Einstellsignal die Nebenschlussschaltungen
instabil arbeiten lässt,
wenn die Menge von erfasstem, eingespeistem Strom geringer ist als
ein vorbestimmter Wert.
-
Aufgrund
dieser Konstruktion erzeugt das Stromerfassungsmittel ein Einstellsignal
in Übereinstimmung
mit der erfassten Menge des zugeführten Stroms, während die
Nebenschlussschaltung die Menge des Treiberstroms der optischen
Repeaterschaltung auf der Basis des so erzeugten Einstellsignals
steuert, so dass ein solcher Effekt erhalten werden kann, dass der
Ausgangspegel der optischen Repeaterschaltung in Übereinstimmung
mit der Menge des dem Gerät
zugeführten
Stroms gesteuert werden kann.
-
Darüberhinaus
kann aufgrund dieser Konstruktion, da nicht nur die Menge des Stroms,
der in den optischen Repeater geflossen ist, sondern auch diejenige,
die in die Spannungsbegrenzungsschaltung geflossen ist, erfasst
werden kann, eine Gesamtmenge des zugeführten Stroms genau gezählt werden,
so dass ein Einstellsignal in Übereinstimmung
mit der Menge des zugeführten
Stroms effizient erzeugt werden kann.
-
Aufgrund
dieser Konstruktion wird ein bestimmter Pegel eines Einstellsignals
der Nebenschlussschaltung in dem Fall zugeführt, in dem die Menge des erfassten,
zugeführten
Stroms geringer ist als ein vorbestimmter Wert, so dass die Nebenschlussschaltung
effizient gesteuert werden kann.
-
Noch
darüberhinaus
kann aufgrund dieser Konstruktion eine überschüssige Menge an Strom umgeleitet
werden, so dass eine stabile Arbeitsweise eingerichtet werden kann.
-
Der
optische Verstärker
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst darüberhinaus
eine Strombegrenzungsschaltung, die mit dem optischen Repeatermittel
in Reihe geschaltet ist, um den Strom, der in das optische Repeatermittel
fließt,
zu begrenzen.
-
Aufgrund
dieser Konstruktion kann der maximale Strom, der in die optische
Repeaterschaltung geflossen ist, niedrig gehalten werden, so dass
eine instabile Arbeitsweise verhindert werden kann.
-
Der
optische Verstärker
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist so konstruiert, dass das Stromerfassungsmittel darüberhinaus
einen Stromerfassungsabschnitt zum Erfassen des zugeführten Stroms,
einen Impedanzwandler zum Wandeln eines Erfassungssignals, das durch
den Stromerfassungsabschnitt erfasst wurde, in ein Spannungssignal
mit niedriger Impedanz, und einen Stromerzeugungsabschnitt zum Erzeugen
eines Strommengen-Einstellsignals für die Nebenschlussschaltung
in Übereinstimmung
mit der so durch den Impedanzwandler gewandelten Spannung umfasst.
-
Aufgrund
dieser Konstruktion kann der Stromerzeugungsabschnitt zum Erzeugen
eines Strommengen-Einstellsignals
für die
Nebenschlussschaltung durch eine vergleichsweise einfache Struktur,
in der lediglich ein Impedanzwandler zur Verfügung gestellt wird, eingerichtet
werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine Schemazeichnung, die die Konfigura tion eines konventionellen,
auf optischen Fasern basierenden Repeater-Übertragungssystems zeigt.
-
2 ist
eine Schemazeichnung, die die Konfiguration eines konventionellen
optischen Verstärkers
zeigt.
-
3 ist
eine Schemazeichnung, die die Konfiguration eines optischen Verstärkers in
Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
4 ist
eine Schemazeichnung, die die detaillierte Konfiguration des optischen
Verstärkers
von 3 zeigt.
-
5 ist
eine Schemazeichnung, die die detaillierte Konfiguration eines optischen
Verstärkers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Beste Ausführungsform der Erfindung
-
Mehrere
Ausführungsformen
zum bestmöglichen
Ausführen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung im Detail
zu erläutern.
-
3 ist
eine Schemazeichnung, die die Konfiguration eines optischen Verstärkers in
Bezug auf die vorliegende Erfindung zeigt. In der Figur bezeichnet
Bezugszeichen 21 einen optischen Verstärker, Bezugszeichen 2a und 2b bezeichnen
Energiezufuhrleitungen, Bezugszeichen 3a, 3b, 4a und 4b bezeichnen
optische Fasern, Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen
optische Repeaterschaltungen zur Verstärkung und zum Repeaten von
optischen Signalen und Bezugszeichen 22 und 23 bezeichnen
Nebenschlussschaltungen, die jeweils mit den optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 parallel
geschaltet sind, zum Steuern der Menge des Treiberstroms der optischen
Repeaterschaltungen 11 und 12, wobei diese optischen
Repeaterschaltungen 11 und 12 und die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 zusammen
das optische Repeatermittel 24 darstellen.
-
Bezugszeichen 25 bezeichnet
eine Strombegrenzerschaltung, die in Reihe mit dem optischen Repeatermittel 24 geschaltet
ist und den Strom, der in das optische Repeatermittel 24 fließt, begrenzt, Bezugszeichen 16 bezeichnet
eine Konstantspannungsdiode (eine Spannungsbegrenzerschaltung), die
mit diesem optischen Repeatermittel 24 und der Strombegrenzerschaltung 25 parallel
geschaltet ist und die Spannung, die auf das optische Repeatermittel 24 angewendet
wird, begrenzt.
-
Darüberhinaus
bezeichnet Bezugszeichen 26 ein Stromerfassungsmittel,
das in Reihe mit einer Parallelschaltung geschaltet ist, die aus
dem optischen Repeatermittel 24, der Strombegrenzerschaltung 25 und
der Konstantspannungsdiode 16 gebildet ist und die Menge
des Stroms, der dieser Parallelschaltung zugeführt wurde (der hiernach auch
einfach als ein „Zufuhrstrom" bezeichnet wird)
erfasst und danach Einstellsignale für jede der Nebenschlussschaltungen 22 und 23 in Übereinstimmung mit
der so erfassten Menge erzeugt. In diesem Stromerfassungsmittel 26 bezeichnet
Bezugszeichen 27 einen Stromerfassungsabschnitt zum Erfassen
des zugeführten
Stroms, Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Filterabschnitt
zum Glätten
des so durch den Stromerfassungsabschnitt 27 erfassten
Signals, Bezugszeichen 29a und 29b bezeichnen
Stromerzeugungsabschnitte zum Erzeugen von Einstellsignalen, die
an die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 zu sen den
sind, auf der Basis des so durch den Filterabschnitt 28 geglätteten erfassten
Signals.
-
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des optischen Verstärkers von 3 erläutert.
-
Das
optische Signal der Aufwärtsstrecke, das
mittels der optischen Faser 4a eingegeben wurde, wird als
erstes in der optischen Repeaterschaltung 11 verstärkt und
einem Repeating unterworfen, und danach an die optische Faser 4b ausgegeben, wohingegen
das optische Signal der Abwärtsstrecke, das
mittels der optischen Faser 3b eingegeben wurde, zunächst in
der optischen Repeaterschaltung 12 verstärkt und
einem Repeating unterworfen wird, und danach an die optische Faser 3a ausgegeben
wird.
-
Andererseits
sind die optische Repeaterschaltung 11 und die optische
Repeaterschaltung 12 miteinander in Reihe geschaltet, und
zu jeder der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 sind
die Nebenschlussschaltungen 22 und 23, die es
dem gesamten zugeführten
Strom oder einem Teil desselben erlauben, hindurchzugehen, jeweils
parallel geschaltet. Zu dem optischen Repeatermittel 24 ist
darüberhinaus
die Strombegrenzerschaltung 25 in Reihe geschaltet und
diese sind der Konstantspannungsdiode 16 parallel geschaltet
als eine Lastschaltung. Aufgrund dessen begrenzt die Strombegrenzerschaltung 25 den
maximalen Strom, der in die optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 fließt. Daneben
leitet die Konstantspannungsdiode 16 den überschüssigen Strom
um, wenn eine überschüssige Menge
an Strom in die Energiezufuhrleitung 2a geflossen ist,
um dadurch die gesamte Arbeitsweise stabil zu gestalten.
-
Darüberhinaus
wird die Menge an Strom, die der Energiezufuhrleitung 2a zugeführt wurde,
in dem Stromerfassungsabschnitt 27 in dem Stromerfassungsmittel 26 erfasst.
Die so erfasste Menge an zugeführtem
Strom wird in dem Filterabschnitt 28 geglättet, so
dass unnötige
schwankende Komponenten hier entfernt werden, um den Ausgangspegel
der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 zu
steuern. Jeder der Stromerzeugungsabschnitte 29a und 29b erzeugt
ein Einstellungssignal als ein Stromsignal, das eine Bezugsbasis
sein kann, wenn jede der Nebenschlussschaltungen 22 und 23 den
Ausgangspegel der jeweiligen Repeaterschaltungen 11 und 12 auf
der Basis des erfassten Signals, das in dem Filterabschnitt 28 geglättet wurde,
steuert. Die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 steuern
die Mengen an Strom, die in die optische Repeaterschaltungen 11 und 12 auf
der Basis der Einstellsignale, die jeweils durch diese Stromerzeugungsabschnitte 29a und 29b erzeugt
wurden, zu verzweigen sind und stellen dadurch die Menge an Treiberstrom
der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 ein,
um den Ausgangspegel davon zu steuern.
-
Da
jedes der Einstellsignale, das als eine Basis für die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 dienen
kann, in Übereinstimmung
mit der Menge an Strom, die der Energiezufuhrleitung 2a zugeführt wird,
eingeregelt wird, kann der Ausgangspegel der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 in Übereinstimmung
mit der Menge des dazu zugeführten Stroms
gesteuert werden.
-
Es
muss dabei festgehalten werden, dass es speziell in einem Submarinekabelsystem
oder ähnlichem
einen Fall gibt, in dem eine sinusförmige Modulation auf den Zufuhrstrom
angewendet wird, für
einen anderen Zweck neben dem Einstellen des Ausgangspegels der
op tischen Repeaterschaltungen 11 und 12. Jedoch
können
die oben beschriebene Strombegrenzerschaltung 25 und die
Konstantspannungsdiode 16 eine Fehlfunktion oder eine instabile Arbeitsweise
des Gerätes
verhindern, die durch die Tatsache, dass eine überschüssige Menge an Strom in die
optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 geflossen
ist, wenn diese Modulation des Zufuhrstroms eingerichtet ist, verursacht
wird.
-
Darüberhinaus
kann der oben erwähnte
Filterabschnitt 28 die modulierten Komponenten aus dem
erfassten Signal entfernen, wenn die Modulation des Zufuhrstroms
eingerichtet ist und kann die Arbeitsweise der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 stabilisieren.
-
4 ist
eine Schemazeichnung, die ein Beispiel der detaillierten Konfiguration
des optischen Verstärkers
in dem Fall, wo er auf das optische Verstärkungs- und Repeatingsystem,
das darin seltene Erdedotierte optische Fasern verwendet, angewendet
wird. In den optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 bezeichnen
Bezugszeichen 31a und 31b seltene Erdedotierte
optische Fasern, 32a und 32b bezeichnen optische
Koppler, 33a und 33b bezeichnen optische Isolatoren,
und Bezugszeichen 34a und 34b bezeichnen Lichtanregungsquellen.
Darüberhinaus bezeichnen
in den Nebenschlussschaltungen 22 und 23 Bezugszeichen 35a und 35b Lichtempfangselemente, 36a und 36b bezeichnen
Transistoren und Bezugszeichen 37a und 37b bezeichnen
Strombegrenzerschaltungen.
-
Desweiteren
bezeichnen in dem Stromerfassungsabschnitt 27 des Stromerfassungsmittels 26 Bezugszeichen 41 und 42 Widerstände zum
Umwandeln der Menge des zugeführten
Stroms in die der Spannung und in dem Filterabschnitt 28 bezeichnen Bezugszeichen 43 und 44 Widerstände und 45 und 46 Kapazitäten, die
zusammen die erfassten Signale glätten. Bezugszeichen 47 bezeichnet
einen Impedanzwandler zum Wandeln des geglätteten Signals in ein Spannungssignal
mit niedriger Impedanz. Darüberhinaus
bezeichnet in den Stromerzeugungsabschnitten 29a und 29b Bezugszeichen 48 eine
Referenzspannungsquelle, Bezugszeichen 49 und 50 bezeichnen
Widerstände,
Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Transistor zum Einstellen
des Referenzstroms, Bezugszeichen 52a und 52b bezeichnen Transistoren
zum Erzeugen jeweiliger Einstellsignale und Bezugszeichen 53a und 53b bezeichnen
Widerstände
zum Umwandeln des Spannungssignals von dem Impedanzwandler 47 in
die Einstellsignale. Darüberhinaus
bezeichnet Bezugszeichen 54 noch eine Konstantspannungsdiode,
die in Reihe mit der Konstantspannungsdiode 16 geschaltet
ist.
-
Als
nächstes
wird die Arbeitsweise des optischen Verstärkers, der wie vorstehend gezeigt
konfiguriert ist, nun wie untenstehend erläutert.
-
Im
Folgenden werden die Arbeitsweisen der optischen Repeaterschaltung 11,
die in der Aufwärtsstrecke
verwendet wird, und der Nebenschlussschaltung 22 davon
erläutert.
Da diese jedoch dieselben sind wie diejenigen der optischen Repeaterschaltung 12,
die in der Abwärtsstrecke
verwendet wird, und der Nebenschlussschaltung 23 davon,
wird die detaillierte Erläuterung
darüber
hier übergangen.
-
Als
erstes wird die Arbeitsweise der optischen Repeaterschaltung 11 erläutert.
-
Die
seltene Erde-dotierte optische Faser 31a ist beispielsweise
hergestellt durch Dotierung einer optischen Einzelmodefaser von
einigen Metern bis einige 10 Meter mit Erbium, das eines der Erdelemente
ist. Mit dieser seltenen Erde-dotierten optischen Faser 31a wird
ein optischer Koppler 32a verbunden. Die Lichtanregungsquelle 34a ist
beispielsweise ein Halbleiterlaser (LD) eines 1,48 μm Wellenlängenbandes
oder eines 0,98 μm
Wellenlängenbandes
und dessen ausgegebenes Licht wird an die seltene Erde-dotierte
optische Faser 31a übertragen. Wenn
das von der Lichtanregungsquelle 34a ausgegebene Licht
an die seltene Erde-dotierte optische Faser 31a übertragen
wird, wird die seltene Erde-dotierte optische Faser 31a in
einen invertierten Verteilungszustand versetzt, und ein Signal einer
Aufwärtsstrecke
des 1,55 μm
Wellenlängenbandes,
das mittels der optischen Faser 4a eingegeben wird, wird
als erstes durch die dielektrische Entladungsoperation verstärkt und
danach an die optische Faser 4b mittels des optischen Isolators 33a ausgegeben.
-
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der Nebenschlussschaltung 22 wie
nachstehend beschrieben.
-
Der
Transistor 36a für
den Seitenstromfluss wird so ausgestaltet, dass sein Kollektor mit
der Anode der Lichtanregungsquelle 34a verbunden ist und das
sein Emitter mit der Kathode derselben verbunden ist, wobei die
Absolutsumme des Stroms, der in die Lichtanregungsquelle 34a fließt und desjenigen
in dem Transistor 36a auf den Pegel unterhalb eines vorbestimmten
Wertes begrenzt wird durch die Strombegrenzerschaltung 25.
Darüberhinaus
empfängt
das Lichtempfangselement 35a einen Teil der Ausgabe der
Lichtanregungsquelle 34a und ein Empfangslichtstrom entsprechend
der Menge des so empfangenen Lichts wird der Stromsteuerschaltung 37a zugeführt. Dieser
Stromsteuerschaltung 37a wird der Empfangslichtstrom von
dem Lichtempfangselement 35a eingegeben und sie steuert
den Strom, der an die Basis des Transistors 36a in Übereinstimmung
mit der Differenz zwischen der Menge des empfangenen Lichtstroms
und derjenigen des Einstellsignals, das von dem später beschriebenen Stromerzeugungsabschnitt 29a empfangen
wurde, auszugeben ist. Hier führt
die Stromsteuerschaltung 37a eine negative Rückkopplungssteuerung
an den Strom des Transistors 36a durch, um den Empfangslichtstrom
von dem Lichtempfangselement 35a auf einem konstanten Pegel
zu halten, und durch diese Arbeitsweise wird die Ausgangslichtmenge
der Lichtanregungsquelle 34a auf einem konstanten Pegel gehalten.
-
Als
nächstes
wird die Arbeitsweise des Stromerfassungsmittels 26 wie
nachfolgend beschrieben.
-
Die
zugeführten
Ströme,
die in die optischen Repeaterschaltungen 11 und 12,
die Bypassschaltungen 22 und 23, die Strombegrenzerschaltung 25 und
die Konstantspannungsdiode 16 geflossen sind, werden alle
einmal vereinigt und hiernach in ein Spannungssignal in dem Widerstand 41,
der den Stromerfassungsabschnitt 27 gestaltet, umgewandelt
und in den Filterabschnitt 28 eingegeben. In dem Filterabschnitt 28 wird
zuerst die unnötige
Spannungsschwankung geglättet
mittels der Widerstände 43, 44 und
der Kapazitäten 45 und 46,
und danach wird das so geglättete
Spannungssignal in dem Stromerzeugungsabschnitt 29a als
ein Spannungssignal mit niedriger Impedanz über den Impedanzumwandler 47 eingegeben.
-
Der
Stromerzeugungsabschnitt 29a wandelt das Spannungssignal
aus dem Filterabschnitt 28 in ein Einstellsignal der Strommenge.
Das Basispotential des Transistors 51 wird durch die Ausgangsspannung
der Referenzspannungsquelle 48 und die Widerstände 49 und 50 konstant
gehalten und in die Basis des Transistors 52a eingegeben.
Der Kollektorstrom des Transistors 52a wird durch die Basisspannung,
die Ausgangsspannung des Filterabschnitts 28 und den Widerstandswert
des mit seinem Emitter verbundenen Resistors 53a bestimmt
und als ein Einstellsignal der Strommenge an die Nebenschlussschaltung 22 weitergeleitet.
So wird die Strommenge dieses Einstellsignals im Verhältnis zu
der erhöhten Menge
des zugeführten
Stroms erhöht.
-
Darüberhinaus
leitet die Konstantspannungsdiode 54, die mit dem Stromerfassungsmittel 26 parallel
geschaltet ist, den überschüssigen Strom um,
wenn eine überschüssige Menge
von Strom in die Energiezufuhrleitung 2a geflossen ist,
wie es der Fall mit der Konstantspannungsdiode 16 ist,
um das Stromerfassungsmittel 26 zu schützen und zur selben Zeit seine
stabile Arbeitsweise einzurichten.
-
Wie
oben erläutert,
da der optische Verstärker
gemäß 3 durch
das Stromerfassungsmittel 26, das die Menge an Strom, der
in die Energiezufuhrleitung 2a eingespeist wird, erfasst
und Einstellsignale für
die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 in Übereinstimmung
mit der so erfassten Strommenge erzeugt, und die Nebenschlussschaltungen 22 und 23,
die den Ausgangspegel der optischen Repeaterschaltung 11 und 12 in Übereinstimmung
mit dem so zur Verfügung
gestellten Einstellsignalen steuern, so konfiguriert, dass der Ausgangspegel
der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 in Übereinstimmung mit
der Menge des eingespeisten Stroms gesteuert werden kann.
-
Darüberhinaus
ist das Stromerfassungsmittel 26 konfiguriert, um mit der
Parallelschaltung in Reihe ge schaltet zu werden, die gebildet ist
aus dem optischen Repeatermittel 24, der Strombegrenzungsschaltung 25 und
der Konstantspannungsdiode 16, und aufgrund dessen kann
nicht nur die Menge des eingespeisten Stroms, der in die serielle
Schaltung, die durch das optische Repeatermittel 24 und
die Strombegrenzungsschaltung 25 ausgebildet ist, geflossen
ist, sondern auch die Menge des eingespeisten Stroms, der in die
Konstantspannungsdiode 16 geflossen ist, erfasst werden,
so dass auch ein solcher Effekt erhalten wird, dass die Einstellsignale
in Übereinstimmung
mit der Menge des eingespeisten Stroms genau erzeugt werden können.
-
Darüberhinaus
kann, da er so konfiguriert ist, dass die Strombegrenzungsschaltung 25 in
Reihe mit dem optischen Repeatermittel 24 geschaltet ist, die
maximale Strommenge, die in die optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 geflossen
ist, begrenzt werden, und so kann ein solcher Effekt, dass eine
Instabilität
der Arbeitsweise als ganzes verhindert werden kann, erhalten werden.
-
Darüberhinaus
wird, da die Konstantspannungsdiode 16 parallel zu dem
optischen Repeatermittel 24 und der Strombegrenzungsschaltung 25 geschaltet
ist, sogar wenn eine überschüssige Menge an
Strom in die Energiezufuhrleitung 2a geflossen ist, der überschüssige Strom
durch die Konstantspannungsdiode 16 umgeleitet, so dass
eine stabile Arbeitsweise eingerichtet werden kann.
-
Darüberhinaus
kann, da das Signal, das durch das Stromerfassungsmittel 27 erfasst
wird, in dem Filterabschnitt 28 geglättet wird, die Schwankung des
erfassten Signals des eingespeisten Stroms geglättet werden, so dass ein solcher
Effekt, dass die Einstellsignale genau in Übereinstimmung mit dem eingespeisten
Strom erzeugt werden können,
erhalten wird.
-
Hierbei
ist zu beachten, dass die Konfiguration der Strombegrenzerschaltung 25,
der Konstantspannungsdiode 16 und des Filterabschnitts 28 besonders
wirkungsvoll ist, wenn eine sinusförmige Modulation auf die eingespeiste
Strommenge in einem unterseeischen Kabelsystem oder ähnlichem
angewendet wird.
-
Darüberhinaus
wird, da er so konfiguriert ist, dass das Spannungssignal, das durch
den Filterabschnitt 28 geglättet wurde, als erstes durch
den Impedanzwandler 47 in ein Spannungssignal mit niedriger Impedanz
umgewandelt wird und in den Stromerzeugungsabschnitt 29a eingegeben
wird, in den Stromerzeugungsabschnitten 29a und 29b der
nächsten Stufe
lediglich durch Zurverfügungstellung
der Widerstände 53a und 53b das
Spannungssignal in ein Stromsignal umgesetzt, um die Einstellsignale
für die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 zu
erzeugen und zu senden. Mit anderen Worten können, lediglich durch Zurverfügungstellung
eines Impedanzwandlers 47, die Schaltungselemente zum Erzeugen
der Einstellsignale für
eine Mehrzahl von Nebenschlussschaltungen durch eine vergleichsweise
einfache Konfiguration, wie beispielsweise die Widerstände 53a und 53b,
eingerichtet werden.
-
Hauptausführungsform
-
5 ist
eine Schemazeichnung, die die detaillierte Konfiguration eines optischen
Verstärkers gemäß der Hauptausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 61 ein
Pegelschiebeschaltung-Einstellsignalbegrenzungsmit tel, das in dem
Stromerfassungsabschnitt 27 zur Verfügung gestellt ist und bestimmte Einstellsignale
für die
Nebenschlussschaltungen 22 und 23 in dem Fall
erzeugt, in dem der eingespeiste Strom, der so durch den Stromerfassungsabschnitt 27 erfasst
wird, geringer als ein vorbestimmter Pegel ist. In dieser Pegelschiebeschaltung 61 bezeichnet Bezugszeichen 62 eine
Konstantspannungsdiode zum Schieben der erfassten Spannung im Verhältnis zu
der Menge des eingespeisten Stroms, der durch die Widerstände 41 und 42 erfasst
wurde, Bezugszeichen 63 bezeichnet einen Widerstand und
Bezugszeichen 64 und 65 bezeichnen Widerstände zum
Teilen der erfassten Spannung, die durch die Konstantspannungsdiode 62 geschoben
worden ist.
-
Da
die weitere Konfiguration dieselbe ist wie diejenige von 4,
wird die detaillierte Erläuterung davon
hier übergangen.
-
Als
nächstes
wird die Arbeitsweise des optischen Verstärkers gemäß der Hauptausführungsform
nun wie unten gezeigt, erläutert.
-
Die
erfasste Spannung, die durch den Widerstand 41 in dem Stromerfassungsabschnitt 27 erzeugt
wurde, wird diejenige im Verhältnis
zu der in die Energiezufuhrleitungen 2a und 2b eingespeisten Strommenge.
In 4 wird das durch Glätten dieser erfassten Spannung
erzeugte Spannungssignal von dem Filterabschnitt 28 ausgegeben
und in dem Stromerzeugungsabschnitt 29a tritt eine Potentialdifferenz
zwischen der Basisspannung des Transistors 52a und der
erfassten Spannung auch dann auf, wenn die Menge des eingespeisten
Stroms 0 ist, so dass das Einstellsignal, das nicht 0 ist, von dem Stromerzeugungsabschnitt 29a ausgegeben
wird.
-
Andererseits
ist der Stromerfassungsabschnitt 27, wie in 5 dieser
Hauptausführungsform
gezeigt, durch die Widerstände 41 und 42 und auch
die Pegelschiebeschaltung 61 konfiguriert. In der Pegelschiebeschaltung 61 wird
aufgrund der Konstantspannungsdiode 62 und des Widerstandes 63 die
Stromspannung des eingespeisten Stroms, der über den Widerstand 41 erfasst
wurde, um den Wert der Konstantspannungsdiode 62 geschoben und
darüberhinaus
wird die Spannung der Konstantspannungsdiode 62 durch die
Widerstände 64 und 65 geteilt,
und aufgrund dieser Arbeitsweise wird eine beliebige Pegelschiebung
ermöglicht.
Durch all das obige werden die Stromerzeugungsabschnitt 29a und 29b mit
einem Erfassungssignal versorgt, welchem ein Offset entsprechend
des geschobenen Werts gegeben wird, so dass durch Anpassen der Durchschlagsspannung
der Konstantspannungsdiode 62 der Verbindung zwischen der
Menge des eingespeisten Stroms und den Einstellsignalen, die durch
die Stromerzeugungsabschnitte 29a, 29b erzeugt
wurden, ein Offset gegeben werden kann.
-
Beispielsweise
kann in dem Fall, in dem die Menge des eingespeisten Stroms unterhalb
eines vorbestimmten Pegels ist, bei dem die Arbeitsweise der Nebenschlussschaltung 22 instabil
ist, das Einstellsignal „0" an die Stromsteuerschaltung 37a ausgegeben
werden, indem die Durchschlagsspannung der Konstantspannungsdiode 62 eingestellt
wird, indem die erfasste Spannung, die durch die Konstantspannungsdiode 62 geschoben
wurde, auf eine solche Art und Weise verwendet wird, dass das Ausgangspotential
des Impedanzwandlers 47, der in 4 gezeigt
ist, höher
eingestellt wird als die Basisspannung des Transistors 52a.
-
Wie
vorstehend erläutert,
werden gemäß dieser
Hauptausführungsform
der vorliegenden Erfindung, da die Pegelschiebeschaltung 62 zur
Verfügung
gestellt wird, die jede der Nebenschlussschaltungen 22 und 23 veranlasst,
einen bestimmten Pegel an Einstellsignal in dem Fall, in dem die
Menge an erfasstem eingespeistem Strom geringer ist als ein vorbestimmter
Pegel, zu erhalten, wenn die Menge des eingespeisten Stroms geringer
ist als ein vorbestimmter Pegel, in dem die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 instabil
arbeiten, bestimmte Pegel von Einstellsignalen durch die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 eingegeben,
so dass die Nebenschlussschaltungen 22 und 23 in
einem guten Zustand gesteuert werden können.
-
Hierbei
ist zu beachten, dass die obige Hauptausführungsform für den Fall
beschrieben worden ist, in dem der Stromerfassungsabschnitt 27 mit der
Pegelschiebeschaltung 61 versehen ist. Jedoch kann die
Pegelschiebeschaltung 61 in jeder Position zur Verfügung gestellt
werden, solange sie in dem Stromerfassungsmittel 26 ist,
und sogar wenn sie in dem anderen Filterabschnitt 28 oder
den Stromerzeugungsabschnitten 29a und 29b zur
Verfügung
gestellt wird, kann derselbe Effekt erreicht werden.
-
Darüberhinaus
wurde die Anordnung der 3, 4 und der
Hauptausführungsform
für den Fall
beschrieben, bei dem insgesamt zwei der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 eingesetzt werden,
nämlich
für die
Aufwärtsstrecke
und für
die Abwärtsstrecke.
Jedoch kann sogar in dem Fall, in dem es mehr optische Repeaterschaltungen
gibt, beispielsweise beinhaltend die eine zur Reserveverwendung,
berücksichtigt
ist, derselbe Effekt durch die ähnliche
Konfiguration erhalten werden. Beispielsweise sind in dem optischen Repeatermittel 24,
wie in 3 gezeigt, die parallele Schaltung, die durch
die optische Repeaterschaltung 11 und die Nebenschlussschaltung 22 ausgebildet
wird, und eine andere parallele Schaltung, die durch die optische
Repeaterschaltung 12 und die Nebenschlussschaltung 23 ausgeformt
wird, in Reihe geschaltet. Jedoch kann auch mit solchen Konfigurationen
wie derjenigen, die über
eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Paaren der parallelen Schaltungen
ausgebildet wird, oder derjenigen, die über eine Mehrzahl von in Reihe
geschalteten und ebenfalls parallel geschalteten Paaren der parallelen
Schaltungen usw. ausgebildet wird, derselbe Effekt erhalten werden.
-
Darüberhinaus
wurden die 3 bis 5 für den Fall
erläutert,
bei dem die Anregungsrichtung des angeregten Lichts, das in die
seltene Erde-dotierten optischen Fasern 31a und 31b einzugeben
ist, entgegengesetzt zu der Richtung des Signallichts gerichtet
ist. Jedoch kann exakt derselbe Effekt erhalten werden, sogar wenn
die Richtung dieselbe ist.
-
Darüberhinaus
wurden 3 bis 5 für den Fall erläutert, bei
dem die Überwachungsverwendungs-Photodioden
in dem Lasermodul als die lichtempfangenden Elemente 35a und 35 zum Überwachen
des Ausgangslichts der Lichtanregungsquellen 34a und 34b verwendet
werden, um die Ausgabestärke
der Lichtanregungsquellen 34a und 34b zu überwachen.
Jedoch kann, um denselben Effekt zu erhalten, dies durch eine solche
Konfiguration ersetzt werden, dass die Ausgabestärke von jeder der Lichtanregungsquellen 34a und 34b überwacht
wird, indem ein Teil von jedem der Ausgänge der optischen Repeaterschaltungen 11 und 12 verzweigt
wird und der Ausgangspegel des Lichtsignals selbst überwacht
wird.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Wie
vorstehend beschrieben ist der optische Verstärker gemäß der vorliegenden Erfindung
geeignet für
ein optisches Faserkommunikationssystem, das eine optische Langstreckensignalübertragung durch
Verstärkung
und durch Repeaten von optischen Signalen ermöglicht, wobei die Strommenge, die
durch den optischen Verstärker
zur Verfügung
gestellt wird, erfasst wird und wobei der Ausgangspegel der optischen
Repeaterschaltung gesteuert wird.