DE69737190T2 - Verfahren zur Änderung der Anzahl Kanäle in einem optischen Kommunikationsnetzwerk - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Ändern einer Anzahl von Kanälen in einem optischen Kommunikationssystem, welche die Schritte eines Übertragens, durch eine optische Übertragungsleitung des Kommunikationssystems, von einem Lichtsignal, welches eine variable Anzahl von Kanälen hat, welche mit unterschiedlichen Wellenlängen in Zusammenhang stehen, und eines Verstärkens des übertragenen Lichtsignals durch einen optischen Verstärker enthalten.
  • Die US 5 510 926 offenbart ein Verfahren zum Ändern einer Anzahl von Trägerwellen, welche eine Anzahl von Kanälen ausbilden, in einem optischen Kommunikationsnetzwerk, welches die Schritte enthält:
    • (a) Überträgen, durch eine optische Übertragungsleitung des Kommunikationssystems, von einem ersten Lichtsignal, welches eine variable Anzahl von Kanälen hat, welche mit unterschiedlichen Wellenlängen in Zusammenhang stehen;
    • (b) Verstärken des übertragenen ersten Lichtsignals durch einen Verstärker-Wellenleiter, welcher einen optischen Verstärker ausbildet;
    • (c) Ändern der Anzahl von Kanälen im ersten Lichtsignal; und
    • (d) Steuern des optischen Verstärkers, um das erste Lichtsignal mit einer ungefähr konstanten Verstärkung während der Vorbereitung des Änderns der Anzahl von Kanälen zu verstärken.
  • Die EP-A-0 637 148 offenbart ein optisches Übertragungssystem im Wellenlängen-Multiplex, welches dazu in der Lage ist, eine Übertragung eines Lichtsignals, welches eine Anzahl von unterschiedlichen Wellenlängen hat, durchzuführen, wobei die übertragenen informationstragenden Wellenlängen mit einem jeweiligen Identifikationssignal moduliert werden, und wobei durch ein Zurückgewinnen der Identifikationssignale die Anzahl von Wellenlängen, welche im Lichtsignal vorliegen, bestimmt wird, wobei die gesamte Leistungsausgabe über ein Verstärkungssteuermittel gesteuert wird.
  • Die GB-A-2 294 170 beschreibt ein Verfahren zum Verstärken eines optischen Signals im Wellenlängen-Multiplex, welches Signale von unterschiedlichen Wellenlängen enthält, wobei ein Ausgabepegel des optischen Signals gemäß der Anzahl der Signale von unterschiedlichen Wellenlängen gesteuert wird.
  • Es ist im Allgemeinen bekannt, einen Wellenlängen-Multiplex in Faseroptik-Kommunikationssystemen zu verwenden, um eine relativ hohe Menge von Daten bei einer hohen Geschwindigkeit zu übertragen, wie im Folgenden mit Bezug auf 1 der Zeichnungen erläutert wird.
  • 1 ist ein Schaubild, welches ein herkömmliches Faseroptik-Kommunikationssystem darstellt, welches einen Wellenlängen-Multiplex dazu verwendet, um beispielsweise vier Kanäle durch eine einzelne Optikfaser zu übertragen. Bezugnehmend nun auf 1, übertragen Übertragungseinheiten 20-1, 20-2, 20-3 und 20-4 einzelne Träger, welche jeweils Wellenlängen X1-X4 haben. Jeder Träger ist mit einer Information moduliert und stellt einen einzelnen Kanal dar. Die unterschiedlichen Träger werden zusammen durch einen optischen Multiplexer 22 in ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal gemultiplext. Das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal wird durch eine optische Faser 24 an einen optischen Demultiplexer 26 übertragen.
  • Der optische Demultiplexer 26 verzweigt das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal in vier getrennte optische Signale, welche jeweils die Wellenlängen X1-X4 haben. Die vier getrennt verzweigten optischen Signale werden dann jeweils durch Empfangseinheiten 28-1, 28-2, 28-3 und 28-4 erfasst.
  • Während das obige Optikfaser-Kommunikationssystem vier Träger zusammen multiplext, ist es allgemeine Praxis, mehr als vier Träger zu multiplexen. Genauer gesagt, können viele unterschiedliche Träger zusammen gemultiplext werden. Auf diese Weise kann eine relativ hohe Menge von Daten durch eine optische Faser übertragen werden.
  • Es wird typischerweise ein optischer Verstärker (nicht dargestellt) oder ein optischer Repeater (nicht dargestellt) zwischen dem optischen Multiplexer 22 und optischen Demultiplexer 26 eingesetzt, um das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal zu verstärken, welches durch die optische Faser 24 verläuft. Ein solcher optischer Verstärker ist typischerweise ein seltenerdendotierter (engl. rare-earth doped) optischer Faserverstärker, welcher das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal direkt verstärkt. Das heißt, dass ein seltenerdendotierter optischer Faserverstärker das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal verstärkt, ohne das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
  • Die Verwendung eines seltenerdendotierten optischen Faserverstärkers verursacht mehrere Probleme, wenn die Anzahl von Kanälen im Wellenlängen-Multiplex Optiksignal variiert wird. Genauer gesagt, kann während der Variierung (d. h., bevor die Variierung in der Anzahl von Kanälen vollendet ist) die optische Leistung von jedem Kanal ungewünschterweise variiert werden, wodurch eine nichtlineare Abschwächung oder S/N-Abschwächung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals verursacht wird.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zum Ändern einer Anzahl von Kanälen in einem optischen Kommunikationssystem bereitzustellen, welche die Schritte eines Übertragens, durch eine optische Übertragungsleitung des Kommunikationssystems, von einem Lichtsignal, welches eine variable Anzahl von Kanälen hat, welche mit unterschiedlichen Wellenlängen in Zusammenhang stehen, und eines Verstärkens des übertragenen Lichtsignals durch einen optischen Verstärker enthalten, wobei die Änderung der Anzahl von Kanälen mit einer hohen Zuverlässigkeit eingeleitet wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung und von Merkmalen und Vorteilen derer, als auch Beispiele, welche zu einer weiteren Verbesserung des Verständnis der Merkmale und Funktionen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beitragen, sind im Folgenden detaillierter mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In den Zeichnungen sind:
  • 1 ein Schaubild, welches ein herkömmliches Faseroptik-Kommunikationssystem darstellt.
  • 2 ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung für ein Faseroptik-Kommunikationssystem darstellt, welches Wellenlängen-Multiplex verwendet.
  • 3 ein Schaubild, welches eine Ausführungsform von einem optischen Kommunikationssystem darstellt, welches zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung fähig ist.
  • 4(A) und 4(B) Kurvenverläufe, welche den Betrieb des in 3 gezeigten optischen Kommunikationssystems darstellen, wobei die Anzahl von Kanälen N in einem optischen Signal geändert wird.
  • 5 ein Schaubild, welches ein Beispiel einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung darstellt.
  • 6 ein Schaubild, welches ein Beispiel einer automatischen Pegelsteuerschaltung darstellt.
  • 7 ein Schaubild, welches eine Umschaltschaltung der in 6 gezeigten automatischen Pegelsteuerschaltung darstellt.
  • 8 und 9 Schaubilder, welche Beispiele einer automatischen Pegelsteuerschaltung darstellen.
  • 10 ein Schaubild, welches ein Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 11 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 12 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 13 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 14 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 15 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 16 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 17 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt, welches eine Modifikation dessen ausbildet, was in 16 dargestellt ist.
  • 18(A) ein Kurvenverlauf, welcher eine Verstärkung-zur-Wellenlänge-Charakteristik einer seltenerdendotierten optischen Faser (EDF) in einer optischen Verstärkungseinrichtung darstellt.
  • 18(B) ein Kurvenverlauf, welcher das Durchlassvermögen eines optischen Filters in einer optischen Verstärkungseinrichtung darstellt.
  • 18(C) ein Kurvenverlauf, welcher eine Gesamtverstärkung der seltenerdendotierten optischen Faser (EDF) in 18(A) und des optischen Filters in 18(B) darstellt.
  • 19 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 20 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 21 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 22 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 23 ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel eines optischen Übertragungssystems darstellt.
  • 24 ein genaueres Schaubild eines Abschnittes der in 23 gezeigten optischen Verstärkungseinrichtung.
  • 25 ein Schaubild, welches ein Faseroptik-Übertragungssystem darstellt.
  • 26 ein genaueres Schaubild, welches das Faseroptik-Übertragungssystem von 25 darstellt, welches zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fähig ist.
  • 27 ein Schaubild, welches ein Übertragungs-Optiksystem darstellt, welches eine Mehrzahl von optischen Verstärkungseinrichtungen verwendet, und zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fähig ist.
  • 28 ein Zeitablauf-Schaubild, welches den Betrieb einer optischen Verstärkungseinrichtung darstellt.
  • 29 ein Schaubild, welches einen Abschnitt eines optischen Kommunikationssystems darstellt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN UND BEISPIELE
  • Es wird nun zur weiteren Erläuterung detaillierter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und auf Beispiele genommen.
  • 2 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer optischen Verstärkungseinrichtung für ein Faser-Kommunikationssystem darstellt, welches Wellenlängen-Multiplex verwendet, und ähnlich zu der Einrichtung ist, wie in der U.S. Patentanmeldung 08/655 027 offenbart.
  • Bezugnehmend nun auf 2 enthält die optische Verstärkungseinrichtung einen ersten Teil 1000 (welcher hier manchmal als ein „seltenerdendotierter Optikfaser-Verstärkungsteil" bezeichnet wird) und einen zweiten Teil 2000 (welcher hier manchmal als ein „elektrisch gesteuerter optischer Vorrichtungsteil" bezeichnet wird).
  • Das erste Teil 1000 enthält eine seltenerdendotierte Optikfaser (EDF) 34, optische Verzweigungskoppler 361 und 362 , optische Isolatoren 381 und 382 , Fotodioden 401 und 402 , einen optischen Wellenlängen-Multiplex Koppler 42, eine Pump-Laserdiode (LD) 44 und eine automatische optische Verstärkungssteuerschaltung (AGC) 46.
  • Das zweite Teil 2000 enthält einen optischen Verzweigungskoppler 363 , einen elektrisch gesteuerten variablen Optikdämpfer (ATT) 48, eine Fotodiode (PD) 403 und eine automatische Pegelsteuerschaltung (ALC) 50. Der Optikdämpfer 48 ist beispielsweise aus einem magnetooptischen Element aufgebaut. Jedoch können viele unterschiedliche Typen von variablen Optikdämpfern verwendet werden.
  • Ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal wird einer seltenerdendotierten Optikfaser 34 über einen Verzweigungskoppler 361 , optischen Isolator 38 und optischen Wellenlängen-Multiplex Koppler 42 zugeführt. Ein Pump-Lichtstrahl wird durch eine Pump-Laserdiode 44 über einen optischen Wellenlängen-Multiplex Koppler 42 der seltenerdendotierten optischen Faser 38 zugeführt. Das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal wird durch die seltenerdendotierte optische Faser 34 verstärkt und wird über den optischen Isolator 382 und optischen Verzweigungskoppler 362 dem Optikdämpfer 48 eingegeben.
  • Ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 361 verzweigt ist, wird durch die Fotodiode 401 in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird der automatischen optischen Verstärkungssteuerschaltung 46 eingegeben. Ein Abschnitt des verstärkten Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 362 verzweigt ist, wird durch die Fotodiode 402 in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird der automatischen optischen Verstärkungssteuerschaltung 46 eingegeben. Die Pump-Laserdiode 44 wird derart gesteuert, um ein Verhältnis zwischen einem Pegel des eingegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals und einem Pegel des verstärkten Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen vorbestimmten Pegel beizubehalten.
  • Genauer gesagt, steuert die optische Verstärkungssteuerschaltung 46 die Pump-Laserdiode 44 derart, um das Verhältnis zwischen dem Pegel des eingegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, sobald durch die Fotodiode 401 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und dem Pegel des verstärkten Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, sobald durch die Fotodiode 402 in ein elektrisches Signal umgewandelt, auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Auf diese Weise behält das erste Teil 1000 die Wellenlängen-Abhängigkeit bei, indem die optische Verstärkung auf einen konstanten Pegel gesteuert wird.
  • Ein Abschnitt eines ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 363 verzweigt ist, wird durch die Fotodiode 403 in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird der automatischen Pegelsteuerschaltung 50 eingegeben. Der Optikdämpfer 48 wird derart gesteuert, um das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal auf einen vorbestimmten Pegel beizubehalten.
  • Genauer gesagt, steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 50 den optischen Verstärker 48 unter Verwendung des durch die Fotodiode 403 abgeleiteten elektrischen Signals aus dem Wellenlängen-Multiplex Optiksignal, um den Ausgabepegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel beizubehalten.
  • Unglücklicherweise, wenn eine optische Verstärkungseinrichtung, wie in 2 dargestellt, in einem Faseroptik-Kommunikationssystem verwendet wird, welches Wellenlängen-Multiplex verwendet, kann eine Variierung in der Anzahl von Kanälen, welche im Wellenlängen-Multiplex Optiksignal verwendet werden, wesentliche Probleme verursachen.
  • Beispielsweise wird eine vorbestimmte ausgegebene optische Leistung eines Verstärkers im Allgemeinen für jede Wellenlänge (Kanal) erfordert, um ein gewünschtes S/N-Verhältnis in einem Empfänger sicherzustellen. Unter der Annahme, dass es insgesamt N-Kanäle gibt, wird die gesamte optische Ausgabe PC eines seltenerdendotierten Optikfaser-Verstärkers zum Verstärken eines Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf N × P gesteuert. Beim Vorliegen einer Variierung von +α oder –α in der Anzahl von Kanälen N, wird eine Umschaltsteuerung derart bewirkt, dass die gesamte optische Leistung gleich (N +/– α)P ist. Weil die optische Leistung für einzelne Wellenlängen (Kanäle) aufgrund der Umschaltsteuerung variiert, kann eine nichtlineare Abschwächung oder eine Signal-zu-Rauschen (S/N) Abschwächung resultieren.
  • Ferner ist in 2 die optische Ausgabe des ersten Teils 1000 durch den zweiten Teil 2000 auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Daher, wenn die optische Ausgabe des ersten Teils 1000 einen vorbestimmten Pegel übersteigt, behält das zweite Teil 2000 die optische Ausgabe auf einen konstanten Pegel bei. Daraus folgend wird die Verwendung des Optikdämpfers 48 eine zusätzliche Maßnahme zur Verstärkung durch das erste Teil 32 erfordern, und die optische Leistung der Pump-Laserdiode 44 zur Beibehaltung der optischen Verstärkung auf einen konstanten Pegel sollte derart gesteuert sein, dass sie in einer exponentialen Beziehung zu einer Variierung im Pegel des eingegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals steht. Daher ist es notwendig, eine Pump-Laserdiode 44 mit relativ hoher Kapazität bereitzustellen.
  • 3 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die optische Verstärkungseinrichtung enthält einen ersten Teil 1000 und einen zweiten Teil 2000. Der erste Teil 1000 enthält eine seltenerdendotierte optische Faser (EDF) 521 , optische Verzweigungskoppler 541 und 542 , optische Isolatoren 551 und 552 , einen optischen Wellenlängen-Multiplex Koppler 561 , Fotodioden (PD) 581 und 582 , eine Pump-Laserdiode (LD) 591 und eine automatische Verstärkungssteuerschaltung (AGC) 601 . Das erste Teil 1000 verstärkt ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal, während die Wellenlängen-Abhängigkeit beibehalten wird.
  • Als Beispiel ist ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal typischerweise im 1,5 μm Band. Eine erbiumdotierte Optikfaser ist dafür bekannt, optische Signale in diesem Band zu verstärken, und wird daher als seltenerdendotierte optische Faser (EDF) 521 verwendet. Darüber hinaus ist es bekannt, um ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal im 1,5 μm Band, welches durch eine erbiumdotierte optische Faser durchläuft, geeigneterweise zu verstärken, ein Pump-Licht eines 0,98 μm oder 1,48 μm Pump-Bandes zu verwenden. Daher stellt die Pump-Laserdiode (LD) 591 ein Pump-Licht im 0,98 μm oder 1,48 μm Pump-Band bereit.
  • Darüber hinaus zeigt 3 einen Vorwärts-Pumpaufbau, bei welchem ein Pump-Lichtstrahl, welcher durch eine Pump-Laserdiode 591 emittiert wird, durch eine seltenerdendotierte optische Faser 521 in die gleiche Richtung wie das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal durchläuft. Jedoch kann ebenfalls ein Rückwärts-Pumpaufbau verwendet werden, bei welchem eine Laserdiode einen Pump-Lichtstrahl bereitstellt, welcher durch die seltenerdendotierte optische Faser 521 in die entgegengesetzte Richtung wie das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal durchläuft. Ferner kann ein bidirektionaler Pumpaufbau verwendet werden, bei welchem zwei Laserdioden ein Pump-Licht bereitstellen, welches durch die seltenerdendotierte optische Faser 521 in beide Richtungen durch die seltenerdendotierte optische Faser 521 durchläuft. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht dazu beabsichtigt, um auf irgendeinen spezifischen Typ eines gerichteten Pumpens beschränkt zu sein.
  • Das zweite Teil 2000 enthält einen elektrisch gesteuerten variablen Optikdämpfer (ATT) 64, eine automatische Pegelsteuerschaltung (ALC) 66, einen optischen Verzweigungskoppler 543 und eine Fotodiode (PD) 583 . Das zweite Teil 2000 steuert die gesamte optische Ausgabe des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals derart, um auf einen konstanten Pegel zu sein, und zwar ohne dass eine Wellenlängen-Abhängigkeit beibehalten wird. Genauer gesagt, variiert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 die Dämpfung oder das Licht-Durchlassvermögen des Optikdämpfers 64 derart, dass die Leistung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, sobald vom ersten Teil 1000 ausgegeben, auf einen konstanten Leistungspegel entsprechend der Anzahl von Kanälen im Wellenlängen-Multiplex Optiksignal beibehalten wird.
  • Darüber hinaus, wenn die Anzahl von Kanälen im Wellenlängen-Multiplex Optiksignal variiert wird, bewirkt eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, dass die Dämpfung oder das Licht-Durchlassvermögen des Optikdämpfers 64 konstant beibehalten werden. Somit wird durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 der Betrieb des Optikdämpfers 64 zeitweilig „eingefroren". Nachdem die Anzahl von Kanälen geändert wurde, erlaubt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, dass die Dämpfung oder das Licht-Durchlassvermögen des Optikdämpfers 64 derart variiert wird, dass die Leistung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel gemäß der neuen Anzahl von Kanälen beibehalten wird.
  • Genauer gesagt, wird das der optischen Verstärkungseinrichtung eingegebene Wellenlängen-Multiplex Optiksignal durch einen optischen Verzweigungskoppler 681 verzweigt. Der verzweigte Abschnitt wird einer Fotodiode (PD) 584 bereitgestellt. Die Fotodiode (PD) 584 wandelt den abgezweigten Abschnitt in ein elektrisches Signal um und stellt das elektrische Signal einer Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 bereit.
  • Ein Steuersignal, welches über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen im Wellenlängen-Multiplex Optikübertragungssystem warnt, wird auf das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal überlagert, und zwar vorzugsweise als ein Signal mit niedriger Geschwindigkeit durch einen Amplituden-Modulationsprozess. Jedoch können weitere Verfahren verwendet werden, um das Steuersignal zu überlagern. Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 extrahiert und identifiziert das Steuersignal. Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 steuert dann den Optikdämpfer 64 oder die automatische Pegelsteuerschaltung 66 gemäß dem extrahierten Steuersignal. Wenn eine Amplituden-Modulation verwendet wird, ist es relativ einfach, das Steuersignal durch ein Demodulieren des elektrischen Signals zu extrahieren, welches durch die Fotodiode 584 erlangt wird.
  • Alternativ kann das Steuersignal an eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 auf einem zugewiesenen Steuerkanal (Wellenlänge) übertragen werden.
  • Wenn ein zugewiesenes Steuersignal verwendet wird, sollte ein optischer Verzweigungsfilter (nicht dargestellt) das Steuersignal aus dem Wellenlängen-Multiplex Optiksignal (sobald durch den optischen Verzweigungskoppler 681 verzweigt) extrahiert werden. Es ist beispielsweise durch ein Zuführen des optischen Signals, welches durch den optischen Verzweigungsfilter extrahiert ist, an die Fotodiode 584 , um somit in ein elektrisches Signal umgewandelt zu werden, möglich, das Steuersignal zu extrahieren.
  • Somit wird ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 681 verzweigt ist, durch die Fotodiode 584 in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 zugeführt. Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 wird einen Betrieb des Optikdämpfers 64 „einfrieren", wenn ein Steuersignal, welches über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen warnt, extrahiert und identifiziert ist.
  • Um sicherzustellen, dass der Leistungspegel des gedämpften Wellenlängen-Multiplex Optiksignals mit der Anzahl von Kanälen übereinstimmt, bewirkt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 eine auszuwählende Einstellspannung (Referenzspannung). Der Leistungspegel kann dann derart gesteuert werden, dass er auf einen konstanten Pegel ist, welcher der Einstellspannung entspricht.
  • Im Allgemeinen gibt es zwei Annäherungen für die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, um den Optikdämpfer 64 zu steuern. Bei einer Annäherung wird der Optikdämpfer 64 direkt durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 gesteuert, wie durch das Steuersignal 69 in 3 dargestellt. Bei einer alternativen Annäherung, wird der Optikdämpfer 64 indirekt durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 gesteuert, wie durch die Steuerleitung 71 in 3 dargestellt.
  • Die Anzahl von Kanälen kann sogar nach einer Warnung über eine Änderung der Anzahl von Kanälen erhöht oder verringert werden. In diesem Fall wird ein Steuersignal, welches die Vollendung der Änderung der Anzahl von Kanälen anzeigt, auf das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal überlagert. Eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 extrahiert dann das Steuersignal. Alternativ kann das Steuersignal auf einen zugewiesenen Steuerkanal (Wellenlänge) an die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 übertragen werden. Nach einem Extrahieren und Identifizieren des Steuersignals erlaubt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 es dem Optikdämpfer 64, seine Steuerung zur Beibehaltung des Leistungspegels des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals bei einem konstanten Pegel wieder aufzunehmen.
  • Alternativ kann, anstelle der Bereitstellung der Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 mit einem Steuersignal, welches die Vollendung der Änderung der Anzahl von Kanälen anzeigt, eine solche Vollendung angenommen werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist. Genauer gesagt, kann die Anzahl von Kanälen sogar nach einem Verstreichen von einer vorbestimmten Zeitperiode erhöht oder verringert werden, da die Warnung über eine Änderung der Anzahl von Kanälen gegeben ist. In diesem Fall wird, nachdem das Steuersignal zum Ausgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 extrahiert und identifiziert ist, ein Zeitnehmer (nicht dargestellt) aktiviert werden. Wenn eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wird der Optikdämpfer 64 abermals dazu angetrieben, den Leistungspegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel beizubehalten.
  • Unabhängig davon, ob ein Steuersignal oder eine vorbestimmte Zeitperiode dazu verwendet wird, um die Vollendung von einer Variierung in der Anzahl von Kanälen anzuzeigen, wird die Einstellspannung (Referenzspannung) zum Steuern des Leistungspegels von einem Pegel auf einen weiteren gemäß der Information umgeschaltet, welche sich darauf bezieht, wie viele Kanäle hinzugefügt oder entfernt sind. Diese Information ist vorzugsweise im Steuersignal zum Warnen über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen enthalten. Daher wird durch eine Wiederaufnahme der Steuerung zur Beibehaltung der gesamten optischen Ausgangsleistung auf einen konstanten Pegel die optische Leistung auf einen konstanten Pegel beibehalten, welcher mit der Anzahl von Kanälen übereinstimmt.
  • Daher verhindert der Optikverstärker 64 in Ansprechen auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen eine radikale Variierung in der optischen Ausgangsleistung, indem seine Dämpfung auf einen konstanten Pegel eingefroren wird. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet das zweite Teil 2000 nicht länger daran, die Leistung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Nachdem die Anzahl von Kanälen geändert ist, wird der Optikdämpfer 64 abermals dazu gesteuert, die Leistung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Der Optikdämpfer 64 kann stufenförmig derart angetrieben werden, dass eine gesamte Ausgangsleistung, welche der Anzahl von Kanälen entspricht, beibehalten wird. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine Variierung in der optischen Ausgabe zu mäßigen und eine nichtlineare Abschwächung und S/N-Verhältnisabschwächung zu vermeiden.
  • 4(A) und 4(B) sind Kurvenverläufe, welche den Betrieb der optischen Verstärkungseinrichtung in 3 darstellen, wobei die Anzahl von Kanälen N in einem optischen Signal beispielsweise von 4 Kanälen auf 8 Kanäle geändert wird. Bezugnehmend nun auf 4(A) und 4(B), hat der Optikdämpfer 64 ein variables Licht-Durchlassvermögen oder eine Dämpfung, welche durch eine automatische Pegelsteuerschaltung 66 einer Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 gesteuert wird.
  • In 4(A) und 4(B) wird eine Warnung über eine Änderung in der Anzahl von Kanälen zum Zeitpunkt t1 empfangen, und die Anzahl von Kanälen wird zum Zeitpunkt t2 erhöht.
  • Bevor eine Warnung über eine Änderung in der Anzahl von Kanälen empfangen wird (d.h., vor dem Zeitpunkt t1), variiert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 das Licht-Durchlassvermögen des elektrisch gesteuerten variablen Optikdämpfers 64, um eine im Wesentlichen konstante optische Signalleistung am Ausgang des Optikdämpfers 64 bereitzustellen. Daher führt das zweite Teil 2000 vor dem Zeitpunkt t1 eine automatische Pegelsteuerung (ALC) durch.
  • Wenn eine Warnung über eine Änderung in der Anzahl von Kanälen empfangen wird (d.h., zum Zeitpunkt t1), behält die automatische Pegelsteuerschaltung 66 das Licht-Durchlassvermögen des elektrisch gesteuerten variablen Optikdämpfers 64 auf im Wesentlichen konstant bei. In diesem Fall kann die Ausgabe des Optikdämpfers 64 derart betrachtet werden, dass sie eine konstante Verstärkung hat, welche beispielsweise durch das erste Teil 1000 oder durch eine spätere Stufe (nicht dargestellt) bereitgestellt wird, welche das Signal ferner verstärkt. Daher wird nach dem Zeitpunkt t1 eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) und keine automatische Pegelsteuerung (ALC) durchgeführt.
  • Zum Zeitpunkt t3 variiert die automatische Pegelsteuerschaltung 66, nachfolgend auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen, das Licht-Durchlassvermögen des elektrisch gesteuerten variablen Optikdämpfers 64, um eine im Wesentlichen konstante optische Signalleistung am Ausgang des Optikdämpfers 64 bereitzustellen. Genauer gesagt, führt das zweite Teil 2000 nach dem Zeitpunkt t3 abermals eine automatische Pegelsteuerung (ALC) durch.
  • Wie anhand von 4(A) und 4(B) zu erkennen, wird der Optikdämpfer 64 dazu gesteuert, um ALC bereitzustellen. Wenn jedoch die Anzahl von Kanälen geändert wird, wird ALC unterbrochen. Anstatt dessen, wenn die Anzahl von Kanälen geändert wird, wird der Optikdämpfer 64 dazu gesteuert, um ein konstantes Licht-Durchlassvermögen oder eine Dämpfung bereitzustellen. Der Betrieb des Optikdämpfers 64 kann als „eingefroren" beschrieben werden, wenn die Anzahl von Kanälen in 4(A) und 4(B) zwischen Zeitpunkten t1 und t3 geändert wird.
  • Wie oben beschrieben, hat die Ausgabe des Optikdämpfers 64 zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 eine konstante Verstärkung, welche beispielsweise durch das erste Teil 1000 oder durch eine spätere Stufe (nicht dargestellt) bereitgestellt wird, welche das Signal ferner verstärkt. Alternativ, wie in zusätzlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche im Folgenden detaillierter beschrieben werden, offenbart, kann das zweite Teil 2000 derart modifiziert werden, so dass es eine konstante Verstärkung bereitstellt (anstelle der Bereitstellung einer automatischen Pegelsteuerung), während die Anzahl von Kanälen geändert wird. In diesem Fall kann das zweite Teil 2000 einen verstärkungsgesteuerten Verstärker enthalten, um eine konstante Verstärkung für die AGC zwischen Zeitpunkten t1 und t3 bereitzustellen.
  • Daher, wie in 4(A) und 4(B) dargestellt, enthält eine optische Verstärkungseinrichtung einen optischen Verstärker (wie beispielsweise das erste Teil 1000), welcher ein Lichtsignal verstärkt, welches eine variable Anzahl von Kanälen hat. Vor und nachfolgend der Variierung der Anzahl von Kanälen im Lichtsignal, passiert eine Steuerung (wie beispielsweise das zweite Teil 2000) das verstärkte Lichtsignal mit einem variierenden Licht-Durchlassvermögen derart, dass ein Leitungspegel des verstärkten Lichtsignals auf einen ungefähr konstanten Pegel gemäß der Anzahl von Kanälen im Lichtsignal beibehalten wird. Ferner, während die Anzahl von Kanälen im Lichtsignal variiert wird, passiert die Steuerung das verstärkte Lichtsignal mit einem konstanten Licht-Durchlassvermögen.
  • 5 ist ein Schaubild, welches eine automatische Verstärkungssteuerungsschaltung 601 darstellt, um eine optische Verstärkung derart zu steuern, dass sie auf einem konstanten Pegel ist. Bezugnehmend nun auf 5, enthält die automatische Verstärkungssteuerschaltung 601 einen Teiler 72, einen Operationsverstärker 74, einen Transistor 76 und Widerstände R1-R6. Vcc ist eine Energieversorgungsspannung, Vref ist eine Referenzspannung und G ist Erde oder Masse.
  • Wie in 5 dargestellt, wandelt die Fotodiode (PD) 581 einen Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals in ein elektrisches Signal um, welches dem Teiler 72 bereitgestellt wird. Die Fotodiode (PD) 582 wandelt einen Abschnitt des verstärkten Wellenlängen-Multiplex Optiksignals in ein elektrisches Signal um, welches dem Teiler 72 bereitgestellt wird. Auf diese Weise erlangt der Teiler 72 ein Verhältnis zwischen der Eingabe und der Ausgabe der seltenerdendotierten Optikfaser (EDF) 521 . Der durch die Pump-Laserdiode 591 emittierte Pump-Lichtstrahl kann dann derart gesteuert werden, dass er ein konstantes Verhältnis erzeugt, wodurch eine konstante Verstärkung bereitgestellt wird. Der Aufbau der automatischen Verstärkungssteuerungsschaltung 601 in 5 ist lediglich ein Beispiel von vielen möglichen Aufbauten für eine automatische Verstärkungssteuerschaltung.
  • 6 ist ein Schaubild, welches eine automatische Pegelsteuerschaltung 66 darstellt, um eine optische Ausgabe auf einen konstanten Pegel zu steuern. Bezugnehmend nun auf 6, enthält die automatische Pegelsteuerschaltung 66 die Widerstände R7-R9, einen Operationsverstärker 78, einen Transistor 80, eine Schaltsteuerung (SWC) 82 und eine Referenzspannungsschaltung 84. Vcc ist die Energieversorgungsspannung, Vref ist eine Referenzspannung, G ist Erde oder Masse und cs1 und cs2 sind Steuersignale, welche durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 bereitgestellt sind. Ein Steuerelement 86 ist ein Steuerelement eines Optikdämpfers 64 zur Steuerung des Durchlassvermögens des Optikdämpfers 64.
  • Wenn beispielsweise der Optikdämpfer 64 durch einen magnetooptischen Effekt betrieben wird, kann das Steuerelement 86 eine Spule zum Anlegen eines Magnetfeldes sein. Darüber hinaus, wenn der Optikdämpfer beispielsweise durch einen optoelektrischen Effekt betrieben wird, kann das Steuerelement 86 eine Elektrode sein, wobei die Spannung, welche an die Elektrode angelegt wird, gesteuert wird. Wenn ein Halbleiter-Optikverstärker anstelle des Optikdämpfers 64 verwendet wird, kann eine Vorspannung zum Steuern der Verstärkung des Halbleiter-Optikverstärkers gesteuert werden.
  • Ein Abschnitt des optischen Signals, welches aus dem Optikdämpfer 64 (siehe 3) ausgegeben wird, wird durch den optischen Verzweigungskoppler 543 verzweigt und durch die Fotodiode (PD) 583 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dann vergleicht der optische Verstärker 78 in
  • 6 das elektrische Signal mit der Referenzspannung (Einstellspannung) Vref, welche durch die Referenzspannungsschaltung 84 gemäß dem Steuersignal CS1 zugeführt wird. Eine Differenz, welche als Ergebnis des Vergleichs erlangt wird, wird dazu verwendet, um den Transistor 80 anzutreiben. Indem ein Strom, welcher dem Steuerelement 86 zugeführt wird, gesteuert wird, wird die durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellte Dämpfung derart gesteuert, dass die optische Ausgabe auf einen konstanten Pegel beibehalten wird.
  • 7 ist ein Schaubild, welches eine Umschaltschaltung 82 darstellt. Bezugnehmend nun auf 7, enthält die Umschaltschaltung 82 Kondensatoren C1 und C2, welche einzeln durch einen Schalter SW ausgewählt werden, welcher durch das Steuersignal CS2 gesteuert wird. Daher steuert die Umschaltschaltung 82 die Frequenzcharakteristik der automatischen Pegelsteuerschaltung 66. Darüber hinaus steuert die Umschaltschaltung 82 den Optikdämpfer 64 durch ein Steuern des Transistors 80, indem dem Pegel des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals mit einer vorbestimmten Frequenzcharakteristik gefolgt wird. Das Steuersignal cs2 von der Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 ändert die Frequenzcharakteristik, indem zwischen Kondensatoren C1 und C2 der Umschaltschaltung 82 umgeschaltet wird. Das Steuersignal cs1 schaltet zwischen unterschiedlichen Pegeln der Referenzspannungen gemäß der Anzahl von Kanälen um.
  • Genauer gesagt, bildet die Umschaltschaltung 82, welche mit dem Operationsverstärker 78 (siehe 6) und Widerständen R7 (siehe 6) und R9 (siehe 6) gekoppelt ist, einen primären Tiefpassfilter. Die Abschneide-Frequenz fc dieses primären Tiefpassfilters beträgt: fc = 1/(2πR9 × CSWC9), wobei CSWC der ausgewählte Kondensator C1 oder C2 ist. Daher wird, indem der Wert der Kapazität CSWC erhöht wird, die in 6 gezeigte Steuerschaltung bei einer niedrigeren Frequenz betrieben. Das heißt, dass die Antwort derer verringert wird.
  • Daher kann in Abhängigkeit von der Kapazität des ausgewählten Kondensators C1 oder C2 der Umschaltschaltung 82 die Filterabschneide-Frequenz in dem Hochfrequenzbereich geändert werden.
  • Als ein Beispiel kann eine bevorzugte Anordnung derart sein, dass die Abschneide-Frequenz, welche im normalen ALC-Betrieb im Bereich von 10-100 kHz ist, auf 0,01 Hz umgeschaltet wird, wenn der Optikdämpfer 64 derart gesteuert wird, um eine konstante Dämpfung bereitzustellen (um somit beispielsweise eine konstante Verstärkung bereitzustellen, wenn die Kanäle umgeschaltet werden). Idealerweise tritt die Steuerung der Umschaltschaltung 82 stufenförmig auf, jedoch erfordert eine stufenförmige Steuerung, dass die Umschaltschaltung 82 aus einer Anzahl von Kondensatoren anstelle von lediglich zwei Kondensatoren aufgebaut ist.
  • Bezugnehmend auf 6 ist die Abschneide-Frequenz hoch, bevor eine Warnung über eine Änderung in den Kanälen empfangen wird. Wenn ein Signal empfangen wird, welches über eine Änderung in der Anzahl von Kanälen warnt, wird die Umschaltschaltung 82 derart gesteuert, dass die Abschneide-Frequenz verringert wird. Demgemäß wird die Dämpfung, welche durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellt wird, auf einen mittleren Pegel festgelegt. Nachdem die Änderung in den Kanälen vollendet ist, wird die Umschaltschaltung 82 derart gesteuert, dass die Abschneide-Frequenz abermals umgeschaltet wird, um hoch zu sein.
  • Wenn die beispielsweise die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 ein Steuersignal extrahiert und identifiziert, welches über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen warnt, wird das Steuersignal cs2 der Umschaltschaltung 82 zugeführt, so dass die Frequenzcharakteristik der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 auf einen Niedrigfrequenzbereich umgeschaltet wird. Daraus folgend wird die Folgeleistung zum Folgen einer Variierung im Signal, welche durch die Fotodiode (PD) 583 erfasst wird, verringert. Das heißt, dass die Konstantpegel-Steuerung der optischen Ausgabe zeitweilig eingefroren wird (beispielsweise wird das Licht-Durchlassvermögen des Optikdämpfers 64 auf Konstant beibehalten). Ferner entspricht das Steuersignal cs1 der Anzahl von Kanälen, welche im optischen Signal zu enthalten sind, und die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 führt das Steuersignal cs1 der Referenzspannungsschaltung 84 zu. Die Referenzspannungsschaltung 84 führt dann eine Referenzspannung Vref entsprechend der Anzahl von Kanälen zu. Daher nimmt die gesamte optische Ausgangsleistung einen Pegel an, welcher mit der Anzahl von Kanälen nach der Variierung in der Anzahl von Kanälen übereinstimmt. Beispielsweise wird die Referenzspannung Vref derart geändert, dass, wenn eine Gesamtheit von α-Kanälen der Gesamtheit von N ursprünglichen Kanälen hinzugefügt wird, die gesamte optische Ausgabe gleich (N + α) × P wird.
  • Bezugnehmend wieder auf 6 und 7, kann der Wert der Kapazität CSWC groß genug sein, um den Betrieb des Optikdämpfers 64 einzufrieren. Im Allgemeinen kann dieser Zweck dadurch erreicht werden, wenn beispielsweise die Abschneide-Frequenz fc von 10 kHz auf 0,01 Hz abfällt, wodurch ein Abfall in der Abschneide-Frequenz fc um den Faktor von 10.000 bis 100.000 erforderlich ist. Es kann schwierig sein, einen so hohen Abfall zu erreichen.
  • Normalerweise variiert die durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellte Dämpfung von Moment zu Moment, um eine ALC-Funktion bereitzustellen, und um eine Polarisierungs-Variierung zu kompensieren. Daher kann ein abruptes Festlegen der Dämpfung des Optikdämpfers 64 auf einen bestimmten Pegel (wie beispielsweise, wenn die Anzahl von Kanälen geändert wird) Probleme bewirken. Anstelle dessen wird die Dämpfung vorzugsweise auf einen mittleren Pegel beibehalten.
  • Genauer gesagt, sind 8 und 9 Schaubilder, welche eine automatische Pegelsteuerschaltung 66 gemäß zusätzlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Bezugnehmend nun auf 8 ist ein Filter 90 zum Abschneiden von Hochfrequenzen (fc: ungefähr 10 kHz), und welcher aus einem Kondensator und einem Widerstand aufgebaut ist, zwischen einem Schalter 92 und Transistor 80 bereitgestellt, so dass die Antwort der automatischen Pegelsteuerung angemessen wird. Beispielsweise kann die Zeitkonstante, welche typischerweise im Bereich von wenigen Millisekunden ist, auf die Zeitkonstante im Bereich von 10-100 Millisekunden geändert werden.
  • Wenn die Abschneide-Frequenz fc auf den Hochfrequenzbereich umgeschaltet wird, wird die Filterantwort schnell, so dass eine vergleichsweise Hochgeschwindigkeits-Variierung, wie beispielsweise eine Polarisations-Variierung, gelöscht werden kann, und die Ausgabe des Optikdämpfers 64 konstant beibehalten wird.
  • Genauer gesagt, speichert eine Signalspeicherschaltung 94 in 8, welche einen Tiefpassfilter hat (fc: ~0,01 Hz), eine Spannung entsprechend einem mittleren Pegel des Stroms im Steuerelement 86. Während eines ALC-Betriebes tritt eine Umschaltung der Steuerschleife auf, so dass die Steuerschleife zum Steuern des Antriebsstroms auf einen konstanten Pegel eingeleitet wird. Das heißt, dass, wenn die Umschaltung der Steuerschleife auftritt, die Spannung entsprechend des mittleren Pegels des Stroms in der Signalspeicherschaltung 94 gespeichert wird, um als eine Referenzspannung zu dienen. Der Ausdruck „mittlerer Pegel" wird deshalb verwendet, weil der Vorspannstrom eine zeitabhängige Variierung hat, um den Pegel des Strahls, welcher der Fotodiode (PD) 583 eingegeben wird, auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Genauer gesagt, wird die Spannung, welche durch eine Integration erlangt wird, unter Verwendung einer ausgedehnteren Integralzeit als jene, welche durch die Zeitkonstante der normalen Steuerschleife bereitgestellt wird, in der Signalspeicherschaltung 94 gespeichert.
  • Die Signalspeicherschaltung 94 kann eine Schaltung sein, um den Wert des Antriebsstromes (welcher durch Transistor 80 bereitgestellt wird) über einen A/D-Umformer zu lesen, den gelesenen Wert zu registrieren und den registrierten Wert über einen D/A-Umformer auszugeben.
  • 9 ist eine Kombination aus 6 und 8. Bezugnehmend nun auf 9 wird die Kapazität CSWC durch die Umschaltschaltung 82 umgeschaltet, um zu bewirken, dass die Abschneide-Frequenz fc auf einen Tieffrequenzbereich verschoben wird, um somit die Filterantwort zu verlangsamen. Darauf steuert die Signalspeicherschaltung 94 die Dämpfung auf den Mittelwert basierend auf einen überwachten Wert.
  • Genauer gesagt, wird in 9 ein Umschalten der Steuerschleife derart vorgenommen, dass es nach einem Erhöhen der Zeitkonstante der normalen Steuerschleife gemäß der in 6 dargestellten Steuerung auftritt, um somit eine Wirkung zu reduzieren, welche in der ALC-Charakteristik resultierend aus dem Umschalten der Steuerschleife verursacht wird.
  • Wie oben beschrieben, kann die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 ein Steuersignal empfangen, um eine Vollendung von einer Variierung in der Anzahl von Kanälen zu melden, nachdem sie ein Steuersignal empfängt, welches eine Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen gibt. Alternativ kann die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 jedoch kein Steuersignal empfangen, wenn die Variierung in der Anzahl von Kanälen vollendet ist. In diesem Fall würde ein Zeitnehmer (nicht dargestellt) aktiviert, nachdem das Steuersignal zum Abgeben einer Warnung von einer Variierung in der Anzahl von Kanälen extrahiert und identifiziert ist.
  • Das Steuersignal cs2 kehrt die Umschaltschaltung 82 auf die ursprüngliche Frequenzcharakteristik um, nachdem das Steuersignal zum Melden einer Vollendung von einer Variierung in der Anzahl von Kanälen empfangen ist, oder nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist. Darauf wird die konstante optische Ausgabesteuerung gemäß der neuen Referenzspannung Vref wieder aufgenommen, welche durch die Referenzspannungsschaltung 84 eingestellt ist.
  • Die Steuerung zum Beibehalten der gesamten optischen Ausgabe auf einen konstanten Pegel, welcher der Anzahl von Kanälen entspricht, kann auf eine stufenförmige Weise wieder aufgenommen werden. Beispielsweise kann das Ausgabesignal der Fotodiode (PD) 583 dem Operationsverstärker 78 über eine Zeitkonstanten-Schaltung 96 eingegeben werden, oder die Referenzspannung Vref kann stufenförmig variiert werden, um einen Pegel anzunehmen, welcher der Anzahl von Kanälen entspricht.
  • Während die oben beschriebene Anordnung sicherstellt, dass die Frequenzcharakteristik, resultierend aus der Steuerung, umgeschaltet wird, welche durch die Umschaltschaltung 82 bewirkt wird, so dass die konstante Pegelsteuerung der optischen Ausgabe eingefroren wird, ist es ebenfalls möglich, das durch die Fotodiode (PD) 583 ausgegebene Signal zu halten, wenn das Steuersignal zum Abgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen extrahiert und identifiziert ist. In diesem Fall wird der gehaltene Wert dem Operationsverstärker 78 eingegeben, so dass die konstante Pegelsteuerung der optischen Ausgabe eingefroren wird. Weitere Anordnungen zum Einfrieren der konstanten Pegelsteuerung von der optischen Ausgabe sind ebenfalls möglich. Während angenommen wird, dass der elektrisch gesteuerte optische Vorrichtungsteil unter Verwendung eines Optikdämpfers 64 aufgebaut ist, kann ein Halbleiter-Optikverstärker anstelle des Optikdämpfers 64 verwendet werden. Der Halbleiter-Optikverstärker sollte eine kleine Wellenlängen-Abhängigkeit haben. Indem der Halbleiter-Optikverstärker gesteuert wird, kann die gesamte optische Ausgabe auf einen konstanten Pegel gesteuert werden.
  • 10 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 10, enthält die optische Verstärkungseinrichtung ein erstes Teil 1000, ein zweites Teil 2000 und ein drittes Teil 3000. Das dritte Teil 3000 enthält eine seltenerdendotierte optische Faser (IDF) 522 , einen optischen Verzweigungskuppler 544 , einen optischen Wellenlängen-Multiplexkoppler 562 , optische Isolatoren 553 und 554 , eine Fotodiode (PD) 585 , eine Pump-Laserdiode (LD) 592 und eine automatische Verstärkungssteuerschaltung (AGC) 602 . Das dritte Teil 3000 teilt ebenfalls den optischen Verzweigungskoppler 543 und die Fotodiode (PD) 583 gemeinsam mit dem zweiten Teil 2000.
  • Wie beim ersten Teil 1000, steuert das dritte Teil 3000 eine optische Verstärkung derart, um auf einen konstanten Pegel zu sein. Genauer gesagt, steuert das zweite Teil 2000 den Leistungspegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch das dritte Teil 3000 empfangen wird, um auf einen konstanten Leistungspegel zu sein. Daraus folgend, wird der optische Ausgangsleistungspegel des dritten Teils 3000 ebenfalls auf einen konstanten Leistungspegel beibehalten. Sogar wenn der optische Signalpegel durch den Optikdämpfer 64 des zweiten Teils 2000 gedämpft wird, stellt eine durch das dritte Teil 3000 bereitgestellte Verstärkung sicher, dass eine gewünschte gesamte optische Ausgabe erlangt wird.
  • Daher können die Pump-Laserdiode 591 des ersten Teils 1000 und die Pump-Laserdiode 592 des dritten Teils 3000 jeweils eine relativ geringe Kapazität haben, wodurch die Kosten reduziert werden und die Verstärkungseinrichtung stabilisiert wird.
  • Obwohl 10 das zweite Teil 2000 und dritte Teil 3000 derart zeigt, dass sie den optischen Verzweigungskoppler 543 und die Fotodiode (PD) 583 gemeinsam benutzen, ist es ebenfalls möglich, einen separaten optischen Verzweigungskoppler und eine separate Fotodiode in jedem aus dem zweiten Teil 2000 und dem dritten Teil 3000 bereitzustellen.
  • Die automatischen Verstärkungssteuerschaltungen 601 und 602 können den gleichen Aufbau haben. Darüber hinaus können die optischen Verstärkungen, welche durch das erste Teil 1000 und dritte Teil 3000 bereitgestellt werden, identisch sein. Alternativ können die Verstärkungen gemäß den Charakteristiken von einer Übertragungs-Optikfaser, welche im dritten Teil 3000 verwendet wird, variiert werden.
  • Im Falle einer Variierung der Anzahl von Kanälen wird die optische Dämpfung, welche durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellt wird, direkt durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 oder durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, welche die automatische Pegelsteuerschaltung 66 steuert, eingefroren. Ähnlich der in 3 gezeigten Ausführungsform wird sichergestellt, dass eine Variierung in der optischen Ausgabe in Ansprechen auf eine Variierung in der Anzahl von Kanälen beschränkt wird, so dass eine nicht-lineare Abschwächung und eine S/N-Verhältnis Abschwächung reduziert werden.
  • 11 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 11, enthält die optische Verstärkungseinrichtung das erste Teil 1000, das zweite Teil 2000 und das dritte Teil 3000, welche gleich denen sind, welche in 10 gezeigt sind. Jedoch enthält die optische Verstärkungseinrichtung in 11 ebenfalls eine automatische Pegelsteuer(ALC) -Korrekturschaltung 98 zum Steuern und Korrigieren der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 des zweiten Teils 2000.
  • Genauer gesagt, wird ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den Optikdämpfer 64 ausgegeben wird, durch den optischen Verzweigungskuppler 543 verzweigt, durch die Fotodiode (PD) 583 in ein elektrisches Signal umgewandelt und der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 eingegeben. Die automatische Pegelsteuerschaltung 66 steuert den Optikdämpfer 64 derart, dass die gesamte optische Ausgangsleistung des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals auf einen konstanten Pegel beibehalten wird. Jedoch wird die optische Ausgangsleistung des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals im dritten Teil 3000 nicht der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 zugeführt. Daher kann nicht sichergestellt werden, dass die gesamte optische Ausgabe im dritten Teil 3000 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beibehalten wird.
  • Demgemäß wird ein Abschnitt des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals im dritten Teil 3000 durch die Fotodiode (PD) 585 in ein elektrisches Signal umgewandelt und der ALC-Korrekturschaltung 98 als auch der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 602 eingegeben. Die ALC-Korrekturschaltung 98 bestimmt, ob die gesamte optische Ausgangsleistung innerhalb des vorbestimmten Bereichs beibehalten wird oder nicht. Wenn die gesamte optische Ausgangsleistung nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, steuert die ALC-Korrekturschaltung 98 die automatische Pegelsteuerschaltung 66, welche wiederum den Optikdämpfer 64 steuert, um die gesamte optische Ausgangsleistung innerhalb des vorbestimmten Bereichs beizubehalten. Wenn ein Halbleiter-Optikverstärker anstelle des Optikdämpfers 64 verwendet wird, steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 die Verstärkung des Halbleiter-Optikverstärkers derart, dass die gesamte optische Ausgabe im dritten Teil 3000 innerhalb des vorbestimmten Pegels beibehalten wird.
  • 12 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die optische Verstärkungseinrichtung in 12 ist eine Kombination aus den optischen Verstärkungseinrichtungen in 10 und 11.
  • Bezugnehmend nun auf 12, wird im Falle einer Variierung in der Anzahl von Kanälen die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 zeitweilig die Steuerung einfrieren, welche durch das zweite Teil 2000 zum Steuern der optischen Ausgabe auf einen konstanten Pegel bewirkt wird, so dass eine Variierung in der optischen Ausgabe reduziert wird. Ferner steuert die ALC-Korrekturschaltung 98 die automatische Pegelsteuerschaltung 66 derart, dass die gesamte optische Ausgangsleistung im dritten Teil 3000 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beibehalten wird.
  • 13 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die optische Verstärkungseinrichtung in 13 arbeitet auf eine ähnliche Weise wie zuvor beschriebene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, enthält jedoch ebenfalls einen optischen Verzweigungskoppler 545 , eine Fotodiode (PD) 586 , eine Dispersionskompensations-Faser (DCF) 100 und eine Dispersionskompensations-Faser (DCF) Verlust-Korrekturschaltung 102. Der optische Verzweigungskoppler 545 und die Fotodiode (PD) 586 können derart angenommen werden, dass sie im dritten Teil 3000 enthalten sind.
  • Die Dispersionskompensations-Faser 100 ist zwischen dem zweiten Teil 2000 und dritten Teil 3000 verbunden. Die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 66. In einem Wellenlängen-Multiplex Optikübertragungssystem mit großer Entfernung und hoher Kapazität ist eine Dispersionskompensation in Bezug auf den Dispersionspegel der Übertragungs-Optikfaser und des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals notwendig. Aus diesem Grund wird eine Dispersionskompensations-Faser 100 bereitgestellt.
  • Jedoch kann ein Einführverlust aufgrund einer Dispersionskompensations-Optikfaser Probleme bereiten. Genauer gesagt, verursacht eine Variierung im Verlust aufgrund der Dispersionskompensations-Optikfaser eine Variierung in der optischen Ausgabe von Repeatern, welche Wellenlängen-Multiplex Optikfaser-Verstärker enthalten.
  • Daher wird der Optikdämpfer 64 durch ein Messen eines Verlustes aufgrund der Dispersionskompensations-Faser 100 und ein Einstellen der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 zum Kompensieren des Verlustes, derart gesteuert, um eine konstante optische Ausgabe bereitzustellen. Der Verlust aufgrund der Dispersionskompensations-Optikfaser 100 wird wahrscheinlich in Abhängigkeit von einem Pegel der Dispersionskompensation variieren. Demgemäß kann, trotz der konstanten optischen Ausgangssteuerung, welche durch die automatische Pegelsteuerschaltung 66 bewirkt wird, der Pegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches dem dritten Teil 3000 eingegeben wird, variieren.
  • Daher wird ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch die Dispersionskompensations-Optikfaser 100 ausgegeben wird, und durch den optischen Verzweigungskoppler 545 verzweigt wird, durch die Fotodiode (PD) 586 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird der DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 als auch der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 602 eingegeben. Die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 bestimmt, ob der Pegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch die Dispersionskompensations-Faser 100 ausgegeben wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist oder nicht. Wenn der Pegel außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, führt die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 ein Korrektursignal zu. Beispielsweise wird die Referenzspannung (Einstellspannung) zur konstanten Steuerung der optischen Ausgabe derart korrigiert, dass die optische Ausgangsleistung innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist. Daher wird eine Variierung im Einführverlust, welcher aufgrund eines Aufbaus herrührt, bei welchem die Dispersionskompensations-Faser 100 die Dispersion in der Übertragungs-Optikfaser kompensiert, korrigiert, und es wird ein vorbestimmter Ausgangspegel des verstärkten Wellenlängen-Multiplex Optiksignals erlangt.
  • 14 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 14, wird der Betrieb des Optikdämpfers 64, wenn die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 ein Steuersignal zum Abgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen extrahiert und identifiziert, eingefroren (d.h., dass das Durchlassvermögen oder die Dämpfung auf konstant beibehalten wird), so dass eine schnelle Variierung im optischen Signalpegel beschränkt wird. Die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 derart, um einen Verlust zu korrigieren, welcher in Abhängigkeit vom Pegel der Dispersionskompensation, welche durch die Dispersionskompensations-Faser 100 bereitgestellt wird, variiert. Somit wird der Pegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches dem dritten Teil 3000 eingegeben wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beibehalten.
  • 15 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 15, kompensiert die Dispersionskompensations-Faser 100 eine Dispersion in der Übertragungs-Optikfaser, die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 korrigiert eine Variierung im Verlust in Abhängigkeit vom Pegel der Kompensation, welche durch die Dispersionskompensations-Faser 100 bereitgestellt wird, und die ALC Korrekturschaltung 98 steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 derart, dass der Pegel des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals im dritten Teil 3000 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beibehalten wird. Somit wird das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal im Wellenlängen-Multiplex Optik-Übertragungssystem auf eine stabile Weise verstärkt, weitergeleitet und übertragen.
  • 16 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 16 steuert die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 den Optikdämpfer 64 oder die automatische Pegelsteuerschaltung 66 nach einem Extrahieren und Identifizieren eines Steuersignals zum Abgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen, um somit die konstante Pegelsteuerung der optischen Ausgabe einzufrieren. Auf diese Weise wird eine schnelle Variierung im Pegel der optischen Ausgabe beschränkt.
  • Ferner steuert die DCF Verlust-Korrekturschaltung 102 die automatische Pegelsteuerschaltung 66, um somit eine Variierung im Verlust zu korrigieren, welcher vom Pegel der Dispersion abhängt, welche durch die Dispersionskompensations-Optikfaser 100 bereitgestellt ist. Die ALC-Korrekturschaltung 98 steuert die automatische Pegelsteuerschaltung 66 derart, um das ausgegebene Wellenlängen-Multiplex Optiksignal im dritten Teil 3000 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beizubehalten.
  • 17 ist ein Schaubild, welches eine Modifikation auf die in 16 dargestellte optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Genauer gesagt, ist in 17 ein optischer Filter A1 zwischen der Ausgabe des optischen Isolators 552 und optischen Verzweigungskopplers 542 am Eingang der Fotodiode (PD) 582 bereitgestellt. Ebenfalls ist ein optischer Filter A2 zwischen der Ausgabe des optischen Isolators 554 und optischen Verzweigungskopplers 544 am Eingang der Fotodiode (PD) 585 bereitgestellt. Die optischen Filter A1 und A2 sind optische Filter wie beispielsweise in der U.S. Patentanmeldung 08/655,027 offenbart, welche hier unter Bezugnahme einbezogen ist, um eine Wellenlängen-Abhängigkeit der Verstärkung zu korrigieren.
  • 18(A) ist ein Kurvenverlauf, welcher eine Charakteristik von einer Verstärkung zur Wellenlänge einer seltenerdendotierten optischen Faser (EDF) 522 in 17 darstellt, 18(B) ist ein Kurvenverlauf, welcher das Durchlassvermögen gegen die Wellenlänge eines optischen Filters A2 in 17 darstellt, und 18(C) ist ein Kurvenverlauf, welcher eine gesamte Verstärkung einer seltenerdendotierten optischen Faser (EDF) 522 und eines optischen Filters A2 in 17 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wenn beispielsweise die seltenerdendotierte optische Faser (EDF) 522 eine in der Wellenlänge abhängige Verstärkungscharakteristik, wie in 18(A) gezeigt, hat, wobei die Verstärkung im Bereich einer langen Wellenlänge höher ist, wird ein Verstärkungskorrektur-Optikfilter A2 am Eingang der Fotodiode (PD) 585 bereitgestellt, welcher sicherstellt, dass der Verstärker mit Bezug auf die Wellenlänge eine gleichmäßige Verstärkung hat. Die Bereitstellung des optischen Filters A2 stellt sicher, dass die Fotodiode (PD) 585 das korrigierte Multi-Wellenlängen Signal empfängt, so dass die nachteilige Empfindlichkeits-Charakteristik, wobei die Signalempfindlichkeit im Bereich einer kurzen Wellenlänge niedrig und im Bereich einer langen Wellenlänge hoch ist, korrigiert wird. Die optischen Filter A1 und/oder A2 können in Abhängigkeit von der Verwendung der seltenerdendotierten optischen Faser (EDF) 521 und 522 bereitgestellt werden oder nicht.
  • 19 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 19 wird die Positionierung des ersten Teils 1000 und des zweiten Teils 2000 wesentlich umgeschaltet. Daher wird ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal durch das zweite Teil 2000 derart gesteuert, dass es einen konstanten Leistungspegel hat, und wird dann durch das erste Teil 1000 derart gesteuert, dass es eine konstante Verstärkung hat.
  • Genauer gesagt, wird ein eingegebenes Wellenlängen-Multiplex Optiksignal an den Optikdämpfer 64 übertragen. Das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal, welches vom Optikdämpfer 64 ausgegeben wird, wird an die seltenerdendotierte optische Faser 521 über den optischen Isolator 551 und den optischen Wellenlängen-Multiplex Koppler 561 übertragen. Das verstärkte Wellenlängen-Multiplex Optiksignal wird über den optischen Isolator 552 und optischen Verzweigungskoppler 542 ausgegeben.
  • Ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 541 verzweigt ist, wird durch die Fotodiode 581 in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 und automatischen Verstärkungssteuerschaltung 601 zugeführt. Die automatische Pegelsteuerschaltung 66 steuert die durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellte optische Dämpfung derart, dass das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal seinen Pegel derart gesteuert hat, dass er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, und es wird dann an das erste Teil 1000 übertragen.
  • Ein Abschnitt des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches durch den optischen Verzweigungskoppler 542 verzweigt ist, wird durch die Fotodiode 582 in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird dann an die automatische Verstärkungssteuerschaltung 601 übertragen. Die automatische Verstärkungssteuerschaltung 601 steuert die Pump-Laserdiode 591 derart, dass ein Verhältnis zwischen einem Pegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals, welches in die seltenerdendotierte optische Faser 521 eingegeben wird und davon ausgegeben wird, auf einen konstanten Pegel beibehalten wird.
  • Daher bewirkt das zweite Teil 2000, dass der Leistungspegel des Wellenlängen-Multiplex Optiksignals konstant ist, und zwar sogar dann, wenn ein Signal, welches über eine Übertragungs-Optikfaser eingegeben wird, größtenteils variiert. Daraus folgend wird ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal, welches einen konstanten Pegel hat, dem ersten Teil 1000 eingegeben. Demgemäß kann die automatische Verstärkungssteuerschaltung 601 einen geringen Steuerbereich und einen relativ einfachen Aufbau haben. Ferner, da verhindert wird, dass der Leistungspegel des optischen Signals, welches in die seltenerdendotierte optische Faser 521 eingegeben wird, einen vorbestimmten Pegel übersteigt, ist es nicht notwendig, den Pegel des Pump-Laserstrahls, welcher durch die Pump-Laserdiode 591 zugeführt wird, anzuheben. Das heißt, dass die Pump-Laserdiode 591 eine geringe Kapazität haben kann.
  • 20 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 20 dargestellte optische Verstärkungseinrichtung ist ähnlich der optischen Verstärkungseinrichtung in 19, enthält jedoch ebenfalls einen optischen Verzweigungskoppler 543 , eine Fotodiode (PD) 583 und eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70.
  • Bezugnehmend nun auf 20, wird ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal, welches über eine Übertragungs-Optikfaser zugeführt wird, dem variablen Optikdämpfer 64 eingegeben und hat einen Abschnitt, welcher durch den optischen Verzweigungskoppler 543 verzweigt ist, es wird durch die Fotodiode 583 in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 eingegeben.
  • Ein Steuersignal zum Ausgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen kann auf das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal durch eine Amplitudenmodulation überlagert werden oder auf einen zugewiesenen Steuerkanal übertragen werden. Nach einem Extrahieren und Identifizieren des Steuersignals nach einer abgegebenen Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen steuert die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 die automatische Pegelsteuerschaltung 66 und behält die optische Dämpfung, welche durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellt wird, auf den derzeitigen Pegel bei (wodurch der Betrieb des Optikdämpfers 64 eingefroren wird), so dass die optische Ausgangsleistung nicht länger auf einen konstanten Pegel beibehalten wird.
  • Wenn die Änderung in der Anzahl von Kanälen vollendet ist, erlaubt es die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 dem Optikdämpfer 64 seine Steuerung zum Beibehalten der optischen Ausgangsleistung auf einen konstanten Pegel wieder aufzunehmen. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine schnelle Variierung im Leistungspegel des optischen Signals zu reduzieren oder zu beseitigen.
  • 21 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 21 dargestellte optische Verstärkungseinrichtung ist ähnlich der optischen Verstärkungseinrichtung in 19, enthält jedoch eine ALC-Korrekturschaltung 98.
  • Die ALC-Korrekturschaltung 98 bestimmt, ob der Leistungspegel des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals innerhalb eines vorbestimmten Bereich ist oder nicht. Wenn der Leistungspegel nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, steuert die ALC-Korrekturschaltung 98 die automatische Pegelsteuerschaltung 66 derart, dass die durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellte optische Dämpfung verursacht, dass das ausgegebene Wellenlängen-Multiplex Optiksignal einen Leistungspegel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs hat.
  • 22 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 22 dargestellte optische Verstärkungseinrichtung ist eine Kombination aus den in 20 und 21 dargestellten optischen Verstärkungseinrichtungen.
  • Bezugnehmend nun auf 22 steuert die ALC-Korrekturschaltung 98 die automatische Leistungssteuerschaltung 66 derart, dass der Leistungspegel des ausgegebenen Wellenlängen-Multiplex Optiksignals innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. Nach einem Extrahieren und Identifizieren eines Steuersignals zum Abgeben einer Warnung über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen, friert die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 die automatische Pegelsteuerfunktion ein, so dass die optische Ausgangsleistung nicht länger auf einen konstanten Pegel beibehalten wird.
  • 23 ist ein Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 23 wird anstelle einer Steuerung (Einfrieren) des Optikdämpfers 64, um somit eine konstante Dämpfung bereitzustellen, wenn die Anzahl von Kanälen variiert wird, der optische Verstärker insgesamt auf den AGC-Modus geändert, wenn die Anzahl von Kanälen variiert. Eine solche Änderung kann erreicht werden, indem das Verhältnis zwischen der Eingabe zum Optikdämpfer 64 und Ausgabe davon auf einen konstanten Pegel ist. Ein solcher Betrieb ist gleichbedeutend mit einer Beibehaltung der Verstärkung G (0 ≤ G ≤ 1) des Optikdämpfers 64 oder des Licht-Durchlassvermögens des Optikdämpfers 64 auf einen konstanten Pegel.
  • Daher wird in 23 ein Schalter 104 durch eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 derart gesteuert, um zwischen einer automatischen Pegelsteuerung, welche durch eine automatische Pegelsteuerschaltung 66 bereitgestellt ist, und einer automatischen Verstärkungssteuerung, welche durch eine automatische Verstärkungssteuerschaltung 603 bereitgestellt ist, umzuschalten. Genauer gesagt, bewirkt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, wie beispielsweise in 4(A) dargestellt, dass der Schalter 104 zuvor die automatische Pegelsteuerschaltung 66 und nachfolgende eine Variierung in der Anzahl von Kanälen auswählt. Während die Anzahl von Kanälen variiert wird, bewirkt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70, dass der Schalter 104 die automatische Verstärkungssteuerschaltung 603 auswählt.
  • 23 stellt ebenfalls eine Laserdiode (LD) 105 dar, welche durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 derart gesteuert wird, um eine Information an stromabwärts liegende optische Bauteile zu übertragen, wie beispielsweise stromabwärts liegende optische Repeater. Beispielsweise kann die Laserdiode (LD) 105, wie im weiteren detaillierter beschrieben, durch die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 dazu verwendet werden, um eine Information an stromabwärts liegende optische Bauteile zu übertragen.
  • 24 ist ein detailliertes Schaubild der optischen Verstärkungseinrichtung in 23. Bezugnehmend nun auf 24 ist der Betrieb wie folgt:
    • (1) Normalerweise (d.h., wenn die Anzahl von Kanälen nicht variiert wird) wählt der Schalter 104 die automatische Pegelsteuerschaltung 66 aus, so dass der Leistungspegel der Lichtausgabe aus dem Optikdämpfer 64 überwacht wird und auf einen konstanten Pegel beibehalten wird.
    • (2) Wenn die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 ein Signal empfängt, welches über eine Änderung in der Anzahl von Kanälen warnt, wird ein Verstärkungs-Überwachungssignal 107 der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 603 ausgelesen, so dass eine mittlere Verstärkung (Dämpfung) mit Bezug auf eine Zeitkonstante im Bereich von 10-100 ms bestimmt wird.
    • (3) Eine Referenzspannung VAGC entsprechend der mittleren Verstärkung wie in (2) bestimmt, wird von der Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 an die automatische Verstärkungssteuerschaltung 603 ausgegeben.
    • (4) Der Schalter 104 wählt dann die automatische Verstärkungssteuerschaltung 603 aus.
    • (5) Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 empfängt eine Information, welche anzeigt, dass die neue Anzahl von Kanälen in das Wellenlängen-Multiplex Optiksignal hinzuzufügen ist.
    • (6) Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 stellt der automatischen Pegelsteuerschaltung 66 eine Referenzspannung VALC entsprechend der neuen Anzahl von Kanälen bereit.
    • (7) Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 empfängt ein Signal, welches anzeigt, dass die Variierung in der Anzahl von Kanälen vollständig ist. Alternativ verstreicht eine vorbestimmte Zeitperiode vom Empfang des Signals, welches über die Änderung in der Anzahl von Kanälen warnt.
    • (8) Der Schalter 104 wählt die automatische Pegelsteuerschaltung 66 aus.
  • Die Beziehung zwischen einer Dämpfung, welche durch den Optikdämpfer 64 bereitgestellt wird, und eines Antriebsstroms eines Steuerelements 86, welcher durch einen Transistor 80 bereitgestellt wird, kann von einem Parameter abhängen, wie beispielsweise eine Betriebstemperatur, jedoch steht sie im Allgemeinen in einer 1-zu-1 Beziehung. Daher kann (2) oben durch einen Prozess ersetzt werden, bei welchem der Antriebsstrom überwacht wird (und zwar mit Bezug auf die Zeitkonstante im Bereich von 10-100 ms), um somit eine mittlere Verstärkung (Dämpfung), basierend auf dem überwachten Antriebsstrom zu bestimmen. Der Antriebsstrom kann derart gesteuert werden, dass sein mittlerer Pegel konstant beibehalten wird.
  • 25 ist ein Schaubild, welches ein Faser-Optikkommunikationssystem darstellt, welches eine optische Verstärkungseinrichtung gemäß von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet. Bezugnehmend nun auf 25 überträgt ein Übertrager (Tx) 108 einen SV-Lichtstrahl an einen Empfänger (Rx) 110, wobei ein SV-Lichtstrahl ein Licht ist, welches mit einem Hauptsignal einen Wellenlängen-Multiplex bildet. Das Hauptsignal wird dazu verwendet, um eine Information stromabwärts zu übertragen. Ein optischer Verstärker (O-AMP) 112 verstärkt den SV-Lichtstrahl. Es werden eine Hauptsignalsteuerung 114 und Überwachungssignal-Verarbeitung 116 durchgeführt.
  • 26 ist ein detaillierteres Schaubild, welches eine optische Verstärkungseinrichtung darstellt, welche einen optischen Verstärker 112, eine Hauptsignalsteuerung 114 und eine Überwachungssignal-Verarbeitung 116 von 25 enthält. Die optische Verstärkungseinrichtung in 26 ist ähnlich der optischen Verstärkungseinrichtung in 3, enthält jedoch eine Laserdiode (LD) 105 zum Senden eines SV-Lichtstrahls stromabwärts. Die in 26 gezeigte Einrichtung ist dazu bereitgestellt, um ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, wie es ebenfalls in 3 bereitgestellt ist.
  • Genauer gesagt, setzt die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 in den SV-Lichtstrahl eine Information ein, welche anzeigt, wann die Dämpfung oder das Licht-Durchlassvermögen des Optikdämpfers 64 konstant oder „eingefroren" gehalten wird. Der SV-Lichtstrahl, welcher diese Information trägt, wird durch die Laserdiode (LD) 105 an die Übertragungsleitung übertragen.
  • 27 ist ein Schaubild, welches eine Übertragungsleitung darstellt, welche eine Mehrzahl von optischen Verstärkungseinrichtungen verwendet, welche ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchführen. Bezugnehmend nun auf 27 enthält ein Wellenlängen-Multiplex Optikkommunikationssystem Übertrager Tx 120, Wellenlängen-Multiplex Optikfaser-Verstärker/-Repeater OAMPs 122 und Empfänger Rx 124. Wenn eine Variierung in der Anzahl von Kanälen verarbeitet wird, werden alle OAMPs 122 in der stromaufwärts- (oder stromabwärts-) Leitung im System auf eine konstante optische Verstärkungssteuerung eingestellt.
  • Ein Wellenlängen-Multiplex Optik-Nachverstärker (nicht dargestellt), welcher in jedem Übertrager Tx 120 bereitgestellt sein kann, und ein Wellenlängen-Multiplex Optik-Vorverstärker (nicht dargestellt), welcher in jedem Empfänger Rx 124 bereitgestellt sein kann, sind ebenfalls auf eine konstante Verstärkungssteuerung eingestellt. Wenn alle OAMPs 122 in einem konstanten Verstärkungssteuerzustand sind, kann die Leistung eines optischen Signals, welches einem Lichtempfangselement in den Empfängern Rx 124 zugeführt wird, variieren.
  • In einer Übertragungsleitung, welche optische Verstärkungseinrichtungen wie in 25-27 dargestellt hat, ist es möglich zu bestimmen, ob alle optischen Faserverstärker im Pfad, welcher durch ein Empfangsende (Rx) an der Übertragungsleitung verwaltet wird, ihre Dämpfung festgelegt haben oder nicht, und ihre optische Verstärkung auf einen konstanten Pegel beibehalten haben oder nicht. Sobald bestimmt ist, dass alle optischen Faserverstärker ihre optische Verstärkung auf einen konstanten Pegel beibehalten haben, wird eine Information, welche dieses anzeigt, über den Rückpfad an das Übertragungsende (Tx) gesendet, worauf eine Variierung in der Anzahl von Kanälen begonnen werden kann.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel des Betriebsflusses in einer Übertragungsleitung erläutert, welche optische Verstärkungseinrichtungen wie in 25-27 hat, um eine Variierung in der Anzahl von Kanälen zu verarbeiten.
    • (1) Ein Signal, welches über eine Variierung in der Anzahl von Kanälen warnt, wird von dem stromaufwärts liegenden SV-Übertragungsende (SVTx) ausgegeben.
    • (2) Eine Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 von jedem OAMP empfängt das Signal, welches über die Variierung in der Anzahl von Kanälen warnt.
    • (3) Jeder OAMP beginnt ein „Einfrieren" des Betriebes des zugehörigen Optikdämpfers.
    • (4) Jeder CAMP vollendet einen Einfrier-Betrieb des zugehörigen Optikdämpfers und sendet eine Information stromabwärts, welche anzeigt, dass die konstante optische Verstärkungssteuerung begonnen wird, indem diese Information auf dem Überwachungssignal befördert wird (eine Identifikationsnummer zum Identifizieren der einzelnen OAMPs wird ebenfalls auf das Überwachungssignal eingesetzt).
    • (5) Das Stromaufwärts SV-Empfangsende (SVRx) bestätigt, dass alle Stromaufwärts-OAMPs im konstanten optischen Verstärkungszustand sind.
    • (6) Das Stromabwärts SV-Übertragungsende (SVTx) zeigt an, dass alle Stromaufwärts-OAMPs im konstanten optischen Verstärkungszustand sind.
    • (7) Das Stromabwärts SV-Empfangsende (SVRx) bestätigt, dass alle Stromaufwärts-OAMPs im konstanten optischen Verstärkungszustand sind.
    • (8) Das Stromaufwärts Übertragungsende (Tx) variiert aktuell die Anzahl von Kanälen.
    • (9) Das Stromaufwärts SV-Übertragungsende (SVTx) gibt eine Information aus, welche anzeigt, dass die Variierung in der Anzahl von Kanälen vollständig ist.
    • (10) Die Überwachungssignal-Verarbeitungsschaltung 70 in jedem OAMP empfängt die Information, welche anzeigt, dass die Variierung in der Anzahl von Kanälen vollständig ist.
    • (11) Jeder OAMP bricht den Einfrier-Betrieb zum Einfrieren des Betriebes des zugehörigen Optikdämpfers ab und fährt mit der konstanten optischen Ausgangssteuerung fort.
    • (12) Jeder OAMP sendet eine Information stromabwärts, welche anzeigt, dass eine Verschiebung auf die konstante optische Ausgangssteuerung vollständig ist, und zwar in der Form des Überwachungssignals (ein Identifikationssignal, welches die einzelnen OAMPs identifiziert, wird ebenfalls gesendet).
    • (13) Das Stromaufwärts SV-Empfangsende (SVRx) empfängt die Information, welche anzeigt, dass alle OAMPs die Variierung in der Anzahl von Kanälen verarbeitet haben.
    • (14) Die Information, welche anzeigt, dass alle OAMPs die Variierung in der Anzahl von Kanälen verarbeitet haben, wird an das Übertragungsende gesendet.
  • 28 ist ein Zeitablauf, welcher den oben beschriebenen Betriebsfluss darstellt.
  • Daher wird bei der Verarbeitung der Variierung in der Anzahl von Kanälen ein Wellenlängen-Multiplex Optik-Faserverstärker zeitweilig bei der Durchführung einer automatischen Pegelsteuerfunktion gestoppt, und anstelle dessen führt er eine konstante Verstärkungs-Steuerfunktion durch, oder es wird bewirkt, dass die optische Verstärkungseinrichtung insgesamt eine konstante Verstärkungsfunktion durchführt.
  • Jedoch ist es bei einem optischen Kommunikationssystem für gewöhnlich notwendig, die Leistung eines optischen Signals, welches einem Lichtempfangselement zugeführt wird, auf einen konstanten Pegel beizubehalten. Obwohl eine Variierung in der Eingangsleistung aufgrund einer Polarisations-Variierung unter herkömmlichen Umständen auftritt, bewirkt die Steuerung zum Beibehalten der optischen Verstärkung des optischen Faserverstärkers auf einen konstanten Pegel, dass die Leistung des optischen Signals, welches dem Lichtempfangselement zugeführt wird, variiert.
  • Dieses Problem kann durch ein Demultiplexen des optischen Signals in einzelne Kanäle und Steuern des Leistungspegels der einzelnen Demultiplex-Kanäle behoben werden.
  • Genauer gesagt, ist 29 ein Schaubild, welches einen Abschnitt eines optischen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugnehmend nun auf 29 demultiplext ein Demultiplexer (DEMUX) 125 ein Wellenlängen-Multiplex Optiksignal in einzelne Kanäle, um durch einzelne Empfänger 126 empfangen zu werden. Ein optischer Vorverstärker 127 und eine automatische Pegelsteuereinheit 128 sind für jeden Kanal bereitgestellt, so dass der zugehörige Empfänger 126 ein optisches Signal auf einem konstanten Leistungspegel empfängt.
  • Gemäß der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Optikdämpfer oder ein optischer Verstärker derart gesteuert werden, um eine konstante Verstärkung bereitzustellen, während die Anzahl von Kanälen in einem Wellenlängen-Multiplex Optiksignal variiert wird. In diesem Fall kann die Verstärkung G im Bereich von (0 ≤ G ≤ 1) sein. Somit kann ein Optikdämpfer derart gesteuert werden, um eine konstante Verstärkung bereitzustellen, indem ein konstantes Verhältnis zwischen der Eingabe und der Ausgabe des Optikdämpfers beibehalten wird.
  • Gemäß der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine seltenerdendotierte optische Faser in einem optischen Verstärker verwendet, wobei die Dotiersubstanz Erbium (Er) ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Erbium (Er) dotierte optische Faser beschränkt. Anstelle dessen können weitere seltenerdendotierte optische Fasern, wie beispielsweise eine Neodym (Nd) dotierte optische Faser oder eine Praseodym (Pd) dotierte optische Faser, ebenfalls in Abhängigkeit von der involvierten Wellenlänge verwendet werden. Ferner können beispielsweise die zahlreichen Fotodioden, welche hier beschrieben sind, durch Fototransistoren ersetzt werden.
  • Gemäß den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind spezifische Ausführungsformen von automatischen Verstärkungssteuerschaltungen und automatischen Pegelsteuerschaltungen beschrieben. Jedoch ist es nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf irgendeinen spezifischen Schaltungsaufbau für diese Schaltungen und für weitere hier beschriebene Schaltungen beschränkt ist. Anstelle dessen können viele unterschiedliche Schaltungsaufbauten verwendet werden.
  • Darüber hinaus wird gemäß den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine optische Dämpfung dazu verwendet, um eine variable Dämpfung bereitzustellen. Es gibt viele unterschiedliche Typen von Optikdämpfern, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf irgendeinen spezifischen Typ eines Optikdämpfers beschränkt sind.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Ändern einer Anzahl von Kanälen in einem optischen Kommunikationssystem, welches die Schritte enthält: Übertragen, durch eine optische Übertragungsleitung (521 ) des Kommunikationssystems, von einem ersten Lichtsignal, welches eine variable Anzahl von Kanälen hat, welche mit unterschiedlichen Wellenlängen in Zusammenhang stehen; und Verstärken des übertragenen ersten Lichtsignals durch einen optischen Verstärker (1000, 2000; 122); gekennzeichnet durch die Schritte: Übertragen eines zweiten Lichtsignals an den optischen Verstärker (1000, 2000; 122), welches eine Einleitung von einer Änderung der Anzahl von Kanälen im ersten Lichtsignal anzeigt; und Beginnen, nach einem Empfang des zweiten Lichtsignals durch den optischen Verstärker (1000, 2000; 122), von einer Vorbereitung zum Ändern der Anzahl von Kanälen im ersten Lichtsignal; und Ändern, nach dem Beginn der Änderungsvorbereitung, der Anzahl von Kanälen im ersten Lichtsignal.
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