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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optische Verstärkungsvorrichtung
zum kollektiven Verstärken
von wellenlängengemultiplextem
Signallicht und insbesondere eine optische Verstärkungseinrichtung, die ausgebildet
ist, den Einfluss der Wellenlängenabhängigkeit
einer Verstärkung
zu verringern.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Es
existiert bereits eine herkömmliche
optische Verstärkungsvorrichtung,
die ausgebildet ist, Licht unter Verwendung einer mit Seltenerde-Elementen
wie beispielsweise Erbium (Er) dotierten optischen Faser direkt
zu verstärken.
Im Falle dieser herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung, die
eine mit Seltenerde dotierte optische Faser verwendet, hängt deren
Verstärkung
von der Wellenlänge
des Lichtes ab. Deshalb tritt beim kollektiven Verstärken von
wellenlängengemultiplextem
Signallicht, das durch Wellenlängenmultiplexen
von Signallicht mit mehreren Wellenlängen erhalten wurde, das Problem
auf, dass die jeweils den Wellenlängen entsprechenden Verstärkungen
voneinander abweichen. Bekanntlich ändert sich die Verstärkungsverzerrung
bei mehreren Wellenlängen
in einer optischen Verstärkungsvorrichtung
je nach der Verstärkung
der Vorrichtung. Um eine Veränderung
der Verstärkungsverzerrung
zu unterdrücken,
wurde beispielsweise ein herkömmliches
System zum Durchführen
eines AGC-Vorganges (von engl. Automatic Gain Control bzw. automatische
Verstärkungssteuerung)
vorgeschlagen, um die Verstärkung
der optischen Verstärkungsvorrichtung
so zu steuern, dass sie konstant ist.
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Eine
derartige optische Verstärkungsvorrichtung
ist beispielsweise eine optische Verstärkungsvorrichtung zum Wellenlängenmultiplexen
wie in der ungeprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 8-248455 beschrieben, bei der es sich um eine frühere Anmeldung
der vorliegenden Anmelderin handelt. Bei dieser herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung
zum Wellenlängenmultiplexen
sind zwei optische Verstärker,
die einer AGC-Steuerung unterworfen wurden, kaskadiert, um dadurch
die Wellenlängenabhängigkeit
der Verstärkung
der beiden optischen Verstärker
auszugleichen. Ferner wurde beispielsweise in der ungeprüften Japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 9-219696 eine optische Verstärkungsvorrichtung
vorgeschlagen, die einen zweistufigen Aufbau in Form von zwei einer
AGC-Steuerung unterworfenen optischen Verstärkern aufweist.
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Jedoch
erreicht die an die optische Verstärkungsvorrichtung gelieferte
Anregungsenergie in jeder der vorgenannten herkömmlichen optischen Verstärkungsvorrichtungen
eine Grenze, wenn die Eingangslichtleistung erhöht wird, so dass eine Sättigung
der herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung
eintritt. Folglich kann keine dieser herkömmlichen optischen Verstärkungsvorrichtungen
einen normalen AGC-Vorgang ausführen.
In einem solchen Fall wird aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung der
optischen Verstärkungsvorrichtung die
Verstärkungsverzerrung
zwischen den Wellenlängen
des Ausgangslichtes erhöht.
Dies führt
zu einem Problem dahingehend, dass sich kein ausreichender Eingangsdynamikbereich
der optischen Verstärkungsvorrichtung
sicherstellen lässt.
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Eine
zweistufige optische Verstärkungsvorrichtung,
die optische Verstärker 100 und 200 verwendet,
welche mit AGC-Schaltungen 101 bzw. 201 versehen
sind, ist beispielsweise in 8 gezeigt.
Im übrigen
wird in diesem Fall angenommen, dass ein variables optisches Dämpfungsglied 300 und
eine dispersionskompensierende Faser (DCF von engl. Dispersion Compensation
Fiber) 400 zwischen dem auf einer Vorstufe vorgesehenen
optischen Verstärker 100 und
dem auf einer Nachstufe vorgesehenen optischen Verstärker 200 vorgesehen
ist und dass das variable optische Dämpfungsglied 300 mit
einer ALC-Schaltung 301 (von engl. Automatic Level Control
bzw. automatische Pegelsteuerung) versehen ist, um den Pegel des
Ausgangssignallichts OUT konstant zu halten. Das Diagramm der 9 zeigt
die Pegeländerung
von Signallicht beim Durchlaufen von Komponenten dieser optischen
Verstärkungsvorrichtung.
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In 9 bezeichnen
die Bezugszeichen S1 und S2 den Sättigungspegel der Ausgangslichtleistung
des optischen Verstärkers 100 bzw.
den Sättigungspegel
der Ausgangslichtleistung des optischen Verstärkers 200. In diesem
Fall wird eine von dem variablen optischen Dämpfungsglied 300 zu
dämpfende
Dämpfungsgröße von der
ALC-Schaltung 301 derart
gesteuert, dass die Ausgangslichtleistung des optischen Verstärkers 200 in
der Nähe
des Sättigungspegels
S2 konstant wird. Die Verstärkung
des optischen Verstärkers 100 wird
von der AGC-Schaltung 101 auf einen konstanten Wert gesteuert.
Infolgedessen ist die Steigung des Signallichtpegels zwischen dem
Eingang und dem Ausgang des optischen Verstärkers 100 selbst dann
konstant, wenn der Pegel des Eingangssignallichts IN in einem Bereich
des Pegels von Pi(MIN) auf Pi(MAX) variiert. Daher tritt eine Sättigung
des Ausgangslichts des optischen Verstärkers 100 ein, wenn
sich, wie durch eine gestrichelte Linie in 9 angedeutet,
der Maximalpegel Pi(MAX) des Eingangssignallichts IN erhöht. Um zu verhindern,
dass sich die oben erwähnte
Verstärkungsverzerrung
zwischen den Wellenlängen
erhöht, kann folglich
nur der enge Eingangsdynamikbereich, der in 9 durch
eine durchgezogene Linie angedeutet ist, sichergestellt werden.
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In
GB-A-2 310 094 wird die optische Entzerrung und Verstärkung von
Licht verschiedener Wellenlängen
sowie eine optische Verstärkungseinheit mit
drei in Reihe geschalteten optischen Verstärkungsfasern unterschiedlicher
Wellenlängenverstärkungscharakteristika
beschrieben. Die Fasern werden derart gepumpt, dass die optischen
Pegel der jeweiligen Kanäle
des Ausgangslichts gleich sein können.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Probleme
der herkömmlichen
Vorrichtungen getätigt.
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine optische
Verstärkungsvorrichtung
bereitzustellen, die imstande ist, unter Verwendung eines breiten
Eingangsdynamikbereichs eine Erhöhung
der Verstärkungsverzerrung zwischen
Wellenlängen
von Ausgangssignallicht selbst dann zu verhindern, wenn Signallicht
unterschiedlicher Wellenlänge
kollektiv verstärkt
wird.
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Zur
Lösung
der vorgenannten Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine optische Verstärkungsvorrichtung
bereitgestellt, die umfasst: eine erste optische Verstärkungseinrichtung
zum kollektiven Verstärken
von wellenlängengemultiplextem
Signallicht; und eine zweite optische Verstärkungseinrichtung, die mit
der ersten optischen Verstärkungseinrichtung
kaskadiert ist, zum Verstärken
von Signallicht, das von der ersten optischen Verstärkungseinrichtung
ausgegeben ist, wobei die optische Verstärkungsvorrichtung ferner umfasst: eine
optische Dämpfungseinrichtung
zum Dämpfen von
Signallicht, das in die erste optische Verstärkungseinrichtung eingegeben
ist; eine optische Leistungserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Leistungspegels
von Signallicht, das von der optischen Dämpfungseinrichtung ausgegeben
ist; und eine Pegelsteuereinrichtung zum Regulieren einer durch
die optische Dämpfungseinrichtung
gedämpften
Dämpfungsgröße basierend
auf einem Erfassungsergebnis der optischen Leistungserfassungseinrichtung
und zum Steuern eines Leistungspegels von Signallicht, das in die
erste optische Verstärkungseinrichtung
eingegeben ist, derart, dass er niedriger ist, als ein Pegel, bei
dem die erste optische Verstärkungseinrichtung
in einen Sättigungszustand versetzt
wird.
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Bei
einem derartigen Aufbau wird der Leistungspegel des in die erste
optische Verstärkungseinrichtung
eingegebenen Signallichts durch die optische Leistungserfassungseinrichtung
erfasst. Basierend auf einem Erfassungsergebnis reguliert die Pegelsteuereinrichtung
die Dämpfungsgröße durch
die optische Dämpfungseinrichtung
derart, dass der Leistungspegel des in die erste optische Verstärkungseinrichtung
eingegebenen Signallichts niedriger ist, als der Pegel, bei dem
die erste optische Verstärkungseinrichtung
in den Sättigungszustand
versetzt wird. Somit wird ein Signallicht mit einem hohen Leistungspegel,
bei dem die erste optische Verstärkungseinrichtung
zur Sättigung
gelangt, in die erste optische Verstärkungseinrichtung eingegeben,
nachdem es durch die optische Dämpfungseinrichtung gedämpft wurde.
Folglich führt
die erste optische Verstärkungseinrichtung
einen Verstärkungsvorgang durch,
ohne zur Sättigung
zu gelangen.
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Zudem
kann die optische Verstärkungsvorrichtung
mit mindestens einer optischen Zwischenverstärkungseinrichtung versehen
werden, die zwischen der ersten und der zweiten optischen Verstärkungseinrichtung
kaskadiert ist. Selbst bei einem zwei- oder mehrstufigen Aufbau
umfassend die erste und zweite optische Verstärkungseinrichtung und die optische
Zwischenverstärkungseinrichtung
führt die erste
optische Verstärkungseinrichtung
Verstärkungsvorgänge durch,
ohne zur Sättigung
zu gelangen. Somit wird von jeder der optischen Verstärkungseinrichtungen
wellenlängengemultiplextes
Signallicht verstärkt.
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Weitere
Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen hervor.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das den Aufbau bzw. die Ausgestaltung einer ersten,
nicht erfindungsgemäßen Anordnung
darstellt;
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2 zeigt
ein Diagramm, das die Pegeländerung
von Signallicht beim Durchlaufen von Komponenten einer optischen
Verstärkungsvorrichtung
gemäß der ersten
Anordnung darstellt;
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3 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen anderen Aufbau darstellt, der durch Ändern der
Platzierung eines optischen Dämpfungsabschnittes
in der ersten Anordnung erreicht wird;
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4 zeigt
ein Blockdiagramm, das noch einen anderen Aufbau darstellt, der
durch Platzieren von optischen Dämpfungsabschnitten
zwischen jeweiligen optischen Verstärkungsabschnitten in der ersten
Anordnung erreicht wird;
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5 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer zweiten, nicht erfindungsgemäßen Anordnung
darstellt;
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6 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen anderen Aufbau darstellt, der erhalten
wird durch Platzieren von optischen Dämpfungsabschnitten zwischen
den jeweiligen optischen Verstärkungsabschnitten
in der zweiten Anordnung;
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7 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt;
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8 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer herkömmlichen
Verstärkungsvorrichtung
darstellt; und
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9 zeigt
ein Diagramm, das die Pegeländerung
von Signallicht beim Durchlaufen von Komponenten der herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung
darstellt.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen ausführlich
beschrieben.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer optischen Verstärkungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Anordnung darstellt, die zwar nicht mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmt,
aber für
das Verständnis
derselben hilfreich ist.
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Wie
in 1 gezeigt, hat diese optische Verstärkungsvorrichtung
einen dreistufigen Aufbau mit: einem optischen Verstärkungsabschnitt 1 zum
konstanten Verstärken
von beispielsweise einem wellenlängengemultiplexten
Eingangssignallicht IN und zum Ausgeben des verstärkten Signallichts;
einem optischen Verstärkungsabschnitt 3 zum
Empfangen von Signallicht, das von dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 durch
einen optischen Dämpfungsabschnitt 7 ausgegeben
wird, zum konstanten Verstärken
des empfangenen Signallichts und zum Ausgeben des verstärkten Signallichts;
und einem optischen Verstärkungsabschnitt 5,
der als eine zweite optische Verstärkungsvorrichtung dient, zum
Empfangen des von dem optischen Verstärkungsabschnitt 3 ausgegebenen
Signallichts durch eine dispersionskompensierende Faser (DCF) 8,
zum konstanten Verstärken
des empfangenen Signallichts und zum Ausgeben des verstärkten Signallichts.
Im übrigen
fungieren die optischen Verstärkungsabschnitte 1 und 3 in
dieser Vorrichtung als eine erste optische Verstärkungsvorrichtung.
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Im
ersten optischen Verstärkungsabschnitt 1 wird
beispielsweise das Eingangssignallicht IN durch einen optischen
Koppler 10, einen optischen Isolator 11 und einen
optischen Koppler 12 an eine Er-dotierte Faser (EDF) 13 gesendet.
Der optische Koppler 10 teilt einen Teil des Eingangssignallichts
IN in zwei Lichtbündel
und sendet eines der Lichtbündel
an den optischen Isolator 11 und sendet auch das andere Lichtbündel an
einen Lichtempfänger
(PD) 17, der später
zu beschreiben sein wird. Der optische Isolator 11 überträgt Signallicht,
das vom optischen Koppler 10 zum optischen Koppler 12 wandert,
und blockiert Signallicht, das in die entgegengesetzte Richtung
wandert. Der optische Koppler 12 führt das Signallicht von dem
optischen Isolator 11 mit einem Anregungslicht, das von
einer Anregungslichtquelle (LD) 20 ausgegeben wird (wie
später
beschrieben), zusammen und sendet das zusammengeführte Licht an
die EDF 13. Ferner handelt es sich bei der EDF 13 um
eine optische Faser, die mit Er und Aluminium (Al) dotiert ist und
die durch das Anregungslicht von dem optischen Koppler 12 in
einen Zustand der Besetzungsumkehr versetzt wird und das eingegebene
Signal aufgrund der induzierten Ausgabefunktion verstärkt.
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Ein
von der EDF 13 ausgegebenes Signallicht wird durch einen
optischen Isolator 14, ein optisches Filter 15 und
einen optischen Koppler 16 an den optischen Dämpfungsabschnitt 7 ausgegeben. Der
optische Isolator 14 überträgt, ähnlich dem
optischen Isolator 11, nur Signallicht, das von der EDF 13 zu
dem optischen Koppler 16 wandert. Bei dem optischen Filter 15 handelt
es sich um ein Filter zum Korrigieren der Wellenlängenabhängigkeit
der EDF 13. Der optische Koppler 16 teilt das
von dem optischen Filter 15 ausgegebene Signallicht in
zwei Lichtbündel und
sendet eines der Lichtbündel
an den optischen Dämpfungsabschnitt 7 und
sendet auch das andere Lichtbündel
an einen Lichtempfänger
(PD) 18. Die Lichtempfänger 17 und 18 setzen
das jeweils von den optischen Kopplern 10 und 16 geteilte
Signallicht in ein elektrisches Signal um, um das elektrische Signal
an die automatische Verstärkungssteuerungsschaltung
(AGC-Schaltung) 19 auszugeben, die als Verstärkungssteuerungsabschnitt
dient. Ferner überwacht
die AGC-Schaltung 19 die Eingangs- und Ausgangslichtpegel
des optischen Verstärkungsabschnitts 1 basierend
auf elektrischen Signalen, die jeweils von den Lichtempfängern 17 und 18 ausgesendet
werden, um eine Anregungslichtquelle 20 derart zu steuern,
dass die Verstärkung
des optischen Verstärkungsabschnitts 1 konstant
ist. Es ist wünschenswert,
dass zum Verwirklichen eines rauscharmen optischen Verstärkungsabschnitts 1 eine
Lichtquelle mit einer Wellenlänge
von 980 nm als Anregungslichtquelle 20 eingesetzt wird.
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Der
optische Verstärkungsabschnitt 3 weist einen
Aufbau ähnlich
dem des optischen Verstärkungsabschnitts 1 auf.
Durch den optischen Dämpfungsabschnitt 7,
der später
zu beschreiben sein wird, wird ein Signallicht mit einer konstanten
Leistung in den optischen Verstärkungsabschnitt 3 eingegeben.
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Ferner
ist die DCF 8 auf geeignete Weise dazu vorgesehen, die
Dispersionscharakteristika eines mit dieser optischen Verstärkungsvorrichtung verbundenen Übertragungsweges
zu kompensieren. Ist die Kompensierung der Dispersionscharakteristika
nicht erforderlich, so kann in der Vorrichtung ein ortsfestes optisches
Dämpfungsglied
vorgesehen sein; alternativ kann das Ausgangssignallicht des optischen
Verstärkungsabschnitts 3 direkt
in den optischen Verstärkungsabschnitt 5 eingegeben
werden.
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Im
optischen Verstärkungsabschnitt 5 wird das
von der DCF 8 ausgegebene Signallicht durch einen optischen
Koppler 50, ein optisches Filter 51, einen optischen
Isolator 52 und einen optischen Koppler 53 an
eine EDF 54 gesendet. Der optische Koppler 50 ist
in der Vorrichtung vorgesehen, um – ähnlich dem optischen Koppler 10 – einen
Teil des in den optischen Verstärkungsabschnitt 5 einzugebenden
Signallichts durch einen Lichtempfänger 58 an eine AGC-Schaltung 60 zu
senden. Das optische Filter 51 ist ein Filter zum Korrigieren
der Wellenlängenabhängigkeit
der EDF 54 und ist in dieser Anordnung auf einer Vorstufenseite
der EDF 54 vorgesehen. Der optische Isolator 52 überträgt – ähnlich wie
im Fall des optischen Isolators 14 – nur Signallicht, das vom
optischen Filter 51 zum optischen Koppler 53 wandert. Der
optische Koppler 53 führt
ein vorwärtsgerichtetes Anregungslicht
von einer Anregungslichtquelle 61 mit dem Signallicht von
dem optischen Isolator 52 zusammen, um das resultierende
Licht an die EDF 54 auszugeben. Die EDF 54 hat
den gleichen Aufbau wie die EDF 13, wobei hier jedoch das
von dem optischen Koppler 53 zusammengeführte vorwärtsgerichtete
Anregungslicht und ein rückwärtsgerichtetes Anregungslicht
von einer Anregungslicht quelle 62, das von einem optischen
Koppler 55 zusammenzuführen
ist, in die EDF 54 eingegeben werden, so dass ein Signallicht
mit einer hohen Ausgangsleistung erhalten wird. Es ist wünschenswert,
dass die Wellenlängen
des vorwärts
und rückwärts gerichteten
Anregungslichts jeweils beispielsweise 1480 nm betragen, um einen
optischen Verstärkungsabschnitt 5 mit einer
hohen Ausgangsleistung zu realisieren.
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Das
von der EDF 54 ausgegebene Signallicht wird als Ausgangssignallicht
OUT durch den optischen Koppler 55, einen optischen Isolator 56 und einen
optischen Koppler 57 nach außen ausgegeben. Der optische
Isolator 56 überträgt – ähnlich dem optischen
Isolator 52 – nur
Signallicht, das von dem optischen Koppler 55 zu dem optischen
Koppler 57 wandert. Der optische Koppler 57 teilt
das Signallicht von dem optischen Isolator 56 in zwei Lichtbündel und
sendet eines der Lichtbündel
nach außen
und sendet auch das andere Lichtbündel an einen Lichtempfänger 59.
Der Lichtempfänger 59 setzt
einen durch den optischen Koppler 57 abgetrennten Teil des
Signallichts in ein elektrisches Signal um, um das elektrische Signal
sowohl an eine AGC-Schaltung 60 als auch an den optischen
Dämpfungsabschnitt 7 auszugeben.
Ferner überwacht
die AGC-Schaltung 60, die als ein Verstärkungssteuerungsabschnitt dient,
die Eingangs- und Ausgangslichtpegel des optischen Verstärkungsabschnitts 5 basierend
auf elektrischen Signalen von jedem der Lichtempfänger 58 und 59,
um die Leistung des von jeder der Anregungslichtquellen 61 und 62 ausgegebenen
Anregungslichtes derart zu steuern, dass die Verstärkung des
optischen Verstärkungsabschnitts 5 konstant
ist.
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Der
optische Dämpfungsabschnitt 7 besteht aus:
einem variablen optischen Dämpfungsglied 71, das
als optische Dämpfungsvorrichtung
fungiert; und einer automatischen Pegelsteuerungsschaltung (ALC-Schaltung) 72,
die als Pegelsteuervorrichtung dient. Das von dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ausgegebene
Signallicht wird in das variable optische Dämpfungsglied 71 eingegeben,
das das Eingangssignallicht dann gemäß einem von der ALC-Schaltung 72 gesendeten
Pegelsteuerungssignal dämpft
und das gedämpfte
Signallicht an den optischen Dämpfungsabschnitt 3 sendet.
Die ALC-Schaltung 72 überwacht
die Leistung des Ausgangssignallichts OUT basierend auf einem elektrischen
Signal von dem Lichtempfänger 59 des
optischen Verstärkungsabschnitts 5 und
erzeugt ein Pegelsteuersignal zum Regulieren der von dem variablen
optischen Dämpfungsglied 71 gedämpften Dämpfungsgröße, so dass
der Leistungspegel des Ausgangssignallichts OUT konstant ist. Dieser
Steuervorgang der ALC-Schaltung ähnelt
einem durch die herkömmliche
Verstärkungsvorrichtung
mit zweistufigem Aufbau durchgeführten
ALC-Vorgang.
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Als
nächstes
wird nachfolgend ein Betrieb dieser Anordnung beschrieben.
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2 zeigt
ein Diagramm, das die Pegeländerung
von Signallicht beim Durchlaufen von Komponenten der optischen Verstärkungsvorrichtung
darstellt.
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Wie
in 2 gezeigt, wird davon ausgegangen, dass ein Leistungspegel
Pi des Eingangssignallichts IN innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt
(zwischen Pi(MIN) und Pi(MAX)), der in einer Systementwurfsphase
angenommen wird. Wird ein derartiges Eingangssignallicht IN an diese
Vorrichtung gesendet, so wird das Eingangssignallicht IN zuerst
von dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 verstärkt. In
diesem optischen Verstärkungsabschnitt 1 wird
der Betrieb der Anregungslichtquelle 20 durch die AGC-Schaltung 19 derart
gesteuert, dass die Verstärkung
selbst dann konstant ist, wenn sich der Leistungspegel Pi des Eingangssignallichts
IN ändert. Folglich
ist die Steigung des Signallichtpegels zwischen dem Eingang und
dem Ausgang des optischen Verstärkungsabschnitts 1 konstant,
ungeachtet des Leistungspegels Pi des Eingangssignallichts IN. Ferner
kann infolge der dreistufigen Gestaltung des optischen Verstärkungsabschnitts
die Verstärkung
des optischen Verstärkungsabschnitts 1 im
Vergleich zur Verstärkung
des optischen Vorstufen-Verstärkungsabschnitts
der herkömmlichen
zweistufigen optischen Verstärkungsvorrichtung
klein eingestellt werden. So kann nämlich die Verstärkung der
herkömmlichen
Vorrichtung, die durch den optischen Vorstufen-Verstärkungsabschnitt erhalten wird,
durch die zwei Verstärkungsabschnitte 1 und 3 der
Anordnung erlangt werden. Somit kann die von der ersten Stufe des
optischen Verstärkungsabschnitts 1 zu
erhaltende Verstärkung
reduziert werden. Folglich wird die Steigung des Signallichtpegels
im optischen Verstärkungsabschnitt 1 gering.
Somit erhöht
sich die Toleranz der maximalen Eingangssignallichtleistung Pi(MAX)
solange, bis der Pegel des Ausgangssignallichts des optischen Verstärkungsabschnitts 1 den Sättigungspegel
erreicht.
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Das
in dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ohne
Sättigung
konstant verstärkte
Signallicht wird nach Dämpfung
durch das variable optische Dämpfungsglied 71 des
optischen Dämpfungsabschnitts 7 an
den optischen Verstärkungsabschnitt 3 gesendet. Im
optischen Dämpfungsabschnitt 7 wird
die von dem variablen optischen Dämpfungsglied 71 gedämpfte Dämpfungsgröße derart
gesteuert, dass der Leistungspegel Po des Ausgangssignallichts OUT
aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 5 des
optischen Endstufen-Verstärkungsabschnitts 5 konstant ist.
Somit wird der Leistungspegel des in den optischen Verstärkungsabschnitt 3 eingegebenen
Signallichts derart gesteuert, dass er konstant ist. Der Leistungspegel
des in den optischen Verstärkungsabschnitt 3 eingegebenen
Signallichts wird so eingestellt, dass er verhindert, dass das aus
dem optischen Verstärkungsabschnitt 3 ausgegebene
Licht einen Sättigungspegel
erreicht und dass er im Hinblick auf eine Rauschzahl nicht zu niedrig
ist.
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Ähnlich dem
Fall des Betriebs des optischen Verstärkungsabschnitts 1 wird
das Eingangssignallicht im optischen Verstärkungsabschnitt 3 ohne
Sättigung
konstant verstärkt,
und dieses verstärkte
Signallicht wird dann an die DCF 8 gesendet. Im übrigen wird
die Verstärkung
des optischen Verstärkungsabschnitts 3 so
eingestellt, dass ein Ausgangslichtpegel erhalten wird, bei dem
kein Einfluss nichtlinearer Effekte in der DCF 8 auftritt.
Das von dem optischen Verstärkungsabschnitt 3 ausgegebene
Signallicht erfährt
durch Durchlaufen der DCF 8 eine Dispersionskompensation
und wird dann an den optischen Verstärkungsabschnitt 5 gesendet.
Zudem weist die DCF 8 eine konstante Einfügungsdämpfung auf,
so dass der Leistungspegel des Signallichts nach Durchlaufen der
DCF 8 um einen gewissen Betrag sinkt.
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Ähnlich wie
in dem Fall des Betriebs des optischen Nachstufen-Verstärkungsabschnitts
der herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung
mit zweistufigem Aufbau wird das an den optischen Verstärkungsabschnitt 5 gesendete
Signallicht konstant verstärkt,
unmittelbar bevor sein Pegel den Sättigungspegel des optischen
Verstärkungsabschnitts 5 erreicht.
Dann wird das verstärkte
Signal als Ausgangssignallicht OUT von diesem ausgegeben. Ein Teil
dieses Ausgangssignallichts OUT wird von dem optischen Verstärkungsabschnitt 5 geteilt
und dann von dem Lichtempfänger 59 in
ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses elektrische Signal wird
dann sowohl an die AGC-Schaltung 60 als
auch an die ALC-Schaltung 72 gesendet.
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Auf
diese Weise besteht der optische Verstärkungsabschnitt gemäß der ersten
Anordnung aus drei Stufen, in denen die Verstärkung des optischen Verstärkungsabschnitts 1 auf
einen niedrigen Wert eingestellt wird; die durch den optischen Vorstufen-Verstärkungsabschnitt
der herkömmlichen
optischen Verstärkungsvorrichtung
mit zweistufigem Aufbau erhaltene Verstärkung wird durch die beiden
optischen Verstärkungsab schnitte 1 und 3 der
Anordnung erlangt. Dies ermöglicht
es dem optischen Verstärkungsabschnitt 1,
einen AGC-Vorgang durchzuführen,
ohne zur Sättigung
zu gelangen, selbst wenn das Eingangssignallicht IN einen Leistungspegel
aufweist, der höher
ist, als die von der herkömmlichen optischen
Verstärkungsvorrichtung
behandelten Leistungspegel. Folglich kann der Eingangsdynamikbereich
der optischen Verstärkungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung erweitert werden.
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Der
optische Dämpfungsabschnitt 7 ist
in der ersten Anordnung zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 3 vorgesehen.
Ferner ist die DCF 8 zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten 3 und 5 vorgesehen.
Die Anordnung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die
DCF 8 zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 3 vorgesehen
sein und der optische Dämpfungsabschnitt 7 kann
zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten 3 und 5 vorgesehen
sein, wie in 3 gezeigt. Zudem ist es in diesem
Fall notwendig, dass die Verstärkung
jedes der beiden optischen Verstärkungsabschnitte 1 und 3 derart
eingestellt wird, dass der optische Verstärkungsabschnitt 3 nicht
im Bereich des Leistungspegels des Eingangssignallichts IN zur Sättigung
gelangt. Bei einem derartigen Aufbau kann trotz der Erhöhung der
Rauschzahl der gesamten optischen Verstärkungsvorrichtung der Pegel
des Ausgangssignallichts, das aus dieser ausgegeben wird, auf einen
höheren
Pegel eingestellt werden.
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Ferner
kann der Aufbau, wie in 4 dargestellt, beispielsweise
derart sein, dass zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten jeweils zwei
optische Dämpfungsabschnitte 7 vorgesehen
sind und die zwei optischen Dämpfungsabschnitte 7 eine Steuerung
des Leistungspegels des Ausgangssignallichts auf einen konstanten
Wert durchführen.
Im Grunde genommen ähnelt
der ALC-Vorgang in diesem Fall dem vorstehend erwähnten ALC-Vorgang, allerdings
gilt zu berücksichtigen,
dass keiner der beiden optischen Verstärkungsabschnitte 3 und 5 zur Sättigung
gelangt, wenn die Verteilung der Dämpfungsgröße in den optischen Dämpfungsabschnitten 7 eingestellt
wird, und dass die Dämpfungsgröße in dem
optischen Nachstufen-Dämpfungsabschnitt 7 vorzugsweise
erhöht
wird und der andere, in der Vorstufe vorgesehene optische Dämpfungsabschnitt 7 einen
Fehlbetrag der Dämpfungsgröße, der
in dem optischen Nachstufen-Dämpfungsabschnitt 7 verursacht
wird, ausgleicht. Somit hat dieser Aufbau durch ein vorzugsweises
Erhöhen
der Dämpfungsgröße im optischen
Nachstufen-Dämpfungsabschnitt 7 einen vorteilhaften
Effekt dahingehend, dass die Rauschzahl auf einen noch kleineren
Wert reduziert wird.
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Ferner
wurde in der vorstehenden Beschreibung der ersten Anordnung eine
optische Verstärkungsvorrichtung
beschrieben, die anstelle des herkömmlichen zweistufigen Aufbaus
einen dreistufigen Aufbau verwendet. Jedoch ist die Anordnung nicht auf
die Vorrichtung mit dreistufigem Aufbau beschränkt. Die Vorrichtung der Anordnung
kann vier oder mehr Stufen (nämlich
vier oder mehr optische Verstärkungsabschnitte)
verwenden, solange die Vorrichtung den Eingangsdynamikbereich dadurch erweitert,
dass ein optischer Verstärkungsabschnitt der
herkömmlichen
Vorrichtung, in dem der Eingangsdynamikbereich so eng sein sollte,
dass seine Sättigung
verhindert wird, in eine Vielzahl von optischen Verstärkungsabschnitten
aufgeteilt wird, um die Verstärkung
des optischen Verstärkungsabschnitts
der ersten Stufe auf einen niedrigen Wert einzustellen.
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Als
nächstes
wird nachfolgend eine nicht erfindungsgemäße Anordnung beschrieben.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer anderen optischen Verstärkungsvorrichtung
gemäß der zweiten
Anordnung darstellt.
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In
dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszeichen identische Komponenten
der ersten Anordnung.
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Wie
in 5 gezeigt, ist diese optische Verstärkungsvorrichtung
aufgebaut durch Vorsehen eines optischen Dämpfungsabschnitts 7' in der vorderen
Stufe des optischen Verstärkungsabschnitts 1 einer
zweistufigen Struktur, in der die optischen Verstärkungsabschnitte 1 und 5 über die
DCF 8 miteinander verbunden sind. Der optische Dämpfungsabschnitt 7' besteht aus:
einem variablen optischen Dämpfungsglied
(ATT) 71',
das als optische Dämpfungsvorrichtung
dient; und einer ALC-Steuerschaltung 72', die ähnlich dem optischen Dämpfungsabschnitt 7 der
Anordnung als Pegelsteuervorrichtung fungiert. Im Grunde genommen ähnelt ein
in diesem optischen Dämpfungsabschnitt 7' durchzuführender ALC-Vorgang
dem ALC-Vorgang, der im optischen Dämpfungsabschnitt 7 durchgeführt wird.
Der charakteristische Aspekt dieser Ausführungsform besteht darin, dass
der optische Dämpfungsabschnitt 7' derart in der
vorderen Stufe des optischen Verstärkungsabschnittes 1 angeordnet
ist, dass er eine Sättigung
des optischen Verstärkungsabschnittes 1 selbst
dann verhindert, wenn ein Signallicht mit einer hohen Leistung in
die Vorrichtung eingegeben wird.
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Wie
oben beschrieben, gelangt der Pegel des von dem optischen Verstärkungsabschnitts 1 ausgegebenen
Signallichts zur Sättigung,
wenn der Leistungspegel des in den optischen Verstärkungsabschnitt 1 eingegebenen
Signallichts ansteigt und einen bestimmten Pegel überschreitet.
Wenn der Pegel des aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ausgegebenen
Lichts den Sättigungspegel
erreicht, wird das Ausgangslicht durch die DCF 8 und den
optischen Verstärkungsabschnitt 5 als
Ausgangssignallicht OUT dieser Vorrichtung ausgegeben. Bei dem Leistungspegel
Po dieses Ausgangssignallichts handelt es sich um einen vorgegebenen
Pegel, da die Einfügungsdämpfung der
DCF 8 konstant ist und die Verstärkung des optischen Verstärkungsabschnittes 5 konstant
ist. In dieser Anordnung wird angenommen, dass ein solcher Pegel
des Ausgangssignallichts OUT den Sättigungspegel des Ausgangslichts darstellt.
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Wird
der ALC-Vorgang im optischen Dämpfungsabschnitt 7' ähnlich wie
im Fall der ersten Anordnung durchgeführt, und zwar durch Anordnen
des optischen Dämpfungsabschnittes 7' in der vorderen Stufe
des optischen Verstärkungsabschnitts 1,
wie oben beschrieben, so kann die Sättigung des optischen Verstärkungsabschnitts 1 dadurch
verhindert werden, dass der Leistungspegel Po des Ausgangssignallichts
OUT, welcher durch die ALC-Steuerungsschaltung 72' gesteuert wird,
niedriger eingestellt wird als der vorgenannte Sättigungspegel. So wird nämlich selbst
dann, wenn der Leistungspegel des Eingangssignallichts IN steigt,
die Dämpfungsgröße des optischen
Dämpfungsgliedes 71' erhöht, so dass der
Leistungspegel Po des Ausgangssignallichts OUT geringer ist als
der Sättigungspegel
des Ausgangslichts. Somit wird ein derartiges Signallicht, das dazu
führen
würde,
dass das aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ausgegebene
Licht den Sättigungspegel
erreicht, überhaupt
nicht in den optischen Verstärkungsabschnitt 1 eingegeben.
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Auf
diese Weise kann in der optischen Verstärkungsvorrichtung gemäß der zweiten
Anordnung unter Verwendung der in der zweistufigen Struktur vorgesehenen
optischen Verstärkungsabschnitte
der Eingangsdynamikbereich dadurch noch zusätzlich erweitert werden, dass
der optische Dämpfungsabschnitt 7' in der vorderen
Stufe des optischen Verstärkungsabschnitts 1 angeordnet
wird. Im übrigen
wird bei einem derartigen Aufbau der Pegel des in den optischen
Nachstufen-Verstärkungsabschnitt 5 eingegebenen
Signallichts niedrig im Vergleich zu dem Fall der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dies führt zu einer Verschlechterung
der Rauschzahl der gesamten optischen Verstärkungsvorrichtung. Daher ist
die Anwendung des Aufbaus der zweiten Anordnung auf eine optische
Verstärkungsvorrichtung,
die in einem System verwendet wird, bei dem hinsichtlich der Regulierung
der Rauscheigenschaften ein relativ breiter Spielraum besteht, aus
Kostengründen
vorteilhaft, denn der Eingangsdynamikbereich wird erweitert, ohne
dabei die Anzahl der Stufen der optischen Verstärkungsabschnitte zu erhöhen.
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Zusätzlich ist
es möglich,
obwohl die DCF 8 in der zweiten Anordnung zwischen den
optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 5 vorgesehen
ist, die DCF 8 nur dann vorzusehen, wenn eine Dispersionkompensation
durchgeführt
werden muss. Für
den Fall, dass eine Dispersionkompensation nicht zwingend erforderlich
ist, kann in der Vorrichtung anstelle der DCF 8 ein ortsfestes
optisches Dämpfungsglied vorgesehen
werden, und alternativ kann das aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ausgegebene
Signallicht direkt in den optischen Verstärkungsabschnitt 5 eingegeben
werden. Ferner kann der optische Dämpfungsabschnitt 7', wie in 6 gezeigt, zwischen
den optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 5 vorgesehen
sein, so dass zwei optische Dämpfungsabschnitte 7' einen Vorgang
zur Steuerung des Pegels des Ausgangssignallichts auf einen konstanten
Wert durchführen.
Der ALC-Vorgang ähnelt
in diesem Fall dem ALC-Vorgang in dem oben in Bezug auf 4 beschriebenen
Fall.
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Als
nächstes
wird nachfolgend eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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7 zeigt
ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer optischen Verstärkungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur bezeichnen
dieselben Bezugszeichen identische Komponenten der ersten Anordnung.
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Wie
in 7 gezeigt, sind bei der vorliegenden Vorrichtung
ein variables optisches Dämpfungsglied
(ATT) 91 und ein optischer Leistungsüberwacher 92, der
als optische Leistungserfassungsvorrichtung dient, in der vorderen
Stufe des optischen Verstärkungsabschnitts 1 der
zweistufigen Struktur mit den zwei optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 5 vorgesehen.
Ferner ist ein optischer Dämpfungsabschnitt 7,
der dem optischen Dämpfungsabschnitt 7 der
ersten Anordnung ähnelt,
zwischen den optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 5 vorgesehen.
Das variable optische Dämpfungsglied 91 dämpft das
Eingangssignallicht IN gemäß dem von dem
optischen Leistungsüberwacher 92 erfassten optischen
Leistungspegel, so dass die in den optischen Verstärkungsabschnitt 1 einzugebende
Signallichtleistung nicht den Sättigungspegel
erreicht. In dieser Ausführungsform
funktioniert das variable optische Dämpfungsglied 91 als
erste optische Dämpfungsvorrichtung
und als erste Pegelsteuervorrichtung. Überdies fungieren das variable
optische Dämpfungsglied 71 und
die ALC-Schaltung 72 des optischen Dämpfungsabschnitts 7 als
zweite optische Dämpfungsvorrichtung
bzw. als zweite Pegelsteuervorrichtung.
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In
der derart aufgebauten optischen Verstärkungsvorrichtung wird der
Leistungspegel des in den optischen Verstärkungsabschnitt 1 durch
das variable optische Dämpfungsglied 91 eingegebene
Signallicht von dem optischen Leistungsüberwacher 92 überwacht.
Für den
Fall, dass Signallicht mit einem hohen Leistungspegel, durch den
der optische Verstärkungsabschnitt 1 zur
Sättigung
gelangt, eingegeben wird, wird die Dämpfungsgröße des variablen optischen
Dämpfungsgliedes 91 derart
gesteuert, dass ein Signallicht mit einem Leistungspegel, der niedriger
ist als der Sättigungspegel,
in den optischen Verstärkungsabschnitt 1 eingegeben.
Ferner arbeitet der optische Dämpfungsabschnitt 7 basierend
auf dem Pegel des aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 1 ausgegebenen
Lichts. Folglich wird der Pegel des aus der optischen Verstärkungsvorrichtung
ausgegebenen Lichts auf einem konstanten Pegel gehalten.
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Wie
oben angegeben, werden gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Rauscheigenschaften im Vergleich
zur ersten Ausführungsform
verschlechtert; doch kann der Eingangsdynamikbereich, ähnlich wie
im Fall der zweiten Anordnung, selbst dann erweitert werden, wenn Signallicht
mit einem den angenommenen Pegel überschreitenden Leistungspegel
in die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingegeben wird, da
das Auftreten einer Verstärkungsverzerrung
verhindert werden kann.
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Obwohl
durch Vorsehen des optischen Dämpfungsabschnittes 7 zwischen
den optischen Verstärkungsabschnitten 1 und 5 in
der dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein ALC-Vorgang durchgeführt wird,
ist im übrigen
der Steuervorgang durch die ALC-Schaltung nicht unbedingt erforderlich.
Dies liegt daran, dass die optischen Verstärkungsabschnitte 1 und 5 mit
konstanter Verstärkung
arbeiten und somit der Pegel des aus dem optischen Verstärkungsabschnitt 5 ausgegebenen
Lichts durch Ausführen
einer Pegelregulierung auf der Eingangsseite nahezu konstant ist.
Es versteht sich von selbst, dass die Genauigkeit der Steuerung
des Ausgangslichtpegels der Vorrichtung durch Vorsehen der ALC-Schaltung
in der Vorrichtung verbessert wird.
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Ferner
wurde in der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Vorrichtung mit zweistufigem Aufbau beschrieben, in
der die optischen Verstärkungsabschnitte
jeweils in den zwei Stufen vorgesehen sind. Der Eingangsdynamikbereich
kann jedoch, ähnlich wie
im Fall der vorgenannten Ausführungsformen, durch
Anordnen eines optischen Dämpfungsabschnitts 7' oder einer
Gruppe aus dem variablen optischen Dämpfungsglied 71 und
dem optischen Leistungsüberwacher 92 in
der vorderen Stufe des in der ersten Stufe vorgesehenen optischen
Verstärkungsabschnitts
selbst dann erweitert werden, wenn die Vorrichtung einen drei- oder
mehrstufigen Aufbau aufweist, in dem drei oder mehr optische Verstärkungsabschnitte
vorgesehen sind.