JP2000028479A - 光増幅器入力パワー測定装置及び光中継器 - Google Patents

光増幅器入力パワー測定装置及び光中継器

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JP2000028479A JP19639698A JP19639698A JP2000028479A JP 2000028479 A JP2000028479 A JP 2000028479A JP 19639698 A JP19639698 A JP 19639698A JP 19639698 A JP19639698 A JP 19639698A JP 2000028479 A JP2000028479 A JP 2000028479A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光中継器の入力パワーを推定する。 【解決手段】 受光器24は、光中継器10の出力パワ
ー(又は光増幅ファイバ16の出力パワー)を示す信号
を中継器監視回路26に供給する。励起光源回路28
は、光増幅ファイバ16を励起する励起光を発生する。
励起光源回路28は、バイアス電流及び励起光パワーを
示す信号を中継器監視回路26に供給する。温度センサ
30が周囲の温度を検出し、結果を中継器監視回路26
に供給薄る。回路26はこれらの情報を端局32に送信
する。端局32では、特性記憶回路34に光中継器10
の光増幅ファイバ16の励起パワーと光入力パワーに対
する光出力パワーの特性が記憶されており、判定回路3
6が、光中継器10からの情報をその特性に当てはめ
て、光中継器10の入力パワーを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光パワー測定装置
及び光中継器に関し、より具体的には、光増幅器又は光
中継器の入力光パワーを測定する装置及び光中継器に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の光中継器の概略構成ブロック図を
図3に示す。光中継器110は、光ファイバ伝送路11
2から入力する信号光を光増幅し、監視信号を重畳して
光ファイバ伝送路114に出力する。光中継器110内
では、光分波器116が、光ファイバ伝送路112から
の入力する光を分波し、一方の分波光を受光器118に
入力する。受光器118は、入力光強度を電気信号に変
換して、中継器監視回路120に印加する。受光器11
8の出力は光中継器110の入力光パワーを示す。光分
波器116の別の分波光は、エルビウム・ドープ光増幅
ファイバ122に入力し、ここで光増幅される。
【0003】光増幅ファイバ122で増幅された信号光
は、励起光を光増幅ファイバ122に導入するための波
長合波器124を素通りし、光アイソレータ126も通
過して、光分波器128に入力する。光分波器128
は、光アイソレータ126からの信号光を2分割し、一
方を光ファイバ伝送路114に供給し、他方を受光器1
30に供給する。受光器130は、入力光強度を電気信
号に変換し、中継器監視回路120に印加する。受光器
130の出力の平均値は、光中継器110の出力パワー
(又は、光増幅ファイバ122の出力パワー)を示す。
受光器130の出力はまた、信号光に重畳されて入力す
る制御信号を含み、中継器監視回路120は、この制御
信号に従って、種々の情報を信号光に重畳して下流側の
端局に送信する。
【0004】励起光源回路132は、光増幅ファイバ1
22を励起する励起光を発生する。励起光源回路132
は、励起光源となるレーザ・ダイオード、その駆動回路
及び出力パワー検出回路からなる。レーザ・ダイオード
のバイアス電流及び出力パワーを示す信号が中継器監視
回路120に供給される。励起光源回路132が発生す
る励起光は、波長分波器124に入射し、ここで光増幅
ファイバ122の方に向けられ、光増幅ファイバ122
に入射する。光増幅ファイバ122は、入力する励起光
により励起され、入力光を光増幅する。
【0005】中継器監視回路120が、信号光に重畳さ
れる制御信号に従い、受光器118からの入力パワー、
受光器130からの出力パワー、並びに励起光源回路1
32からのバイアス電流及び励起光パワーの何れかの情
報を、信号光の下流側の端局に送信する。これらの情報
は、具体的には、光増幅ファイバ122の利得を微小変
調し、その振幅又は位相に載せて後段の端局に伝送され
る。即ち、中継器監視回路120は、これらの情報を搬
送する低周波数の監視信号を励起光源回路132に印加
し、励起光源回路132は、その監視信号に従って、内
蔵するレーザ・ダイオードの駆動電流を微小変調する。
励起光源回路132から出力される励起光の強度が変動
することにより、光増幅ファイバ122のゲインが変動
する。その結果、監視信号が信号光に重畳されて伝送さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】光中継器の入力側に損
失媒体である光分波器116を挿入するすると、その損
失分だけ、光増幅ファイバ122の利得を上げるか中継
スパンを短くしなければならない。これは伝送路距離が
長くなり、中継器の数が増えるほど、全体のコストを大
きく上昇させる。
【0007】本発明は、光増幅器の入力パワーを入力光
を分岐しなくても測定できる光増幅器入力パワー測定装
置及び光中継器を提示することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器入
力パワー測定装置は、光増幅器の光増幅媒体の出力パワ
ーを測定する出力パワー測定手段と、当該光増幅媒体の
励起パワーを測定する励起パワー測定手段と、当該出力
パワー測定手段及び当該励起パワー測定手段の測定結果
を、予め測定した、励起パワー、入力パワー及び出力パ
ワーの関係に照合して、入力パワーを推定する入力パワ
ー推定手段とを具備することを特徴とする。
【0009】本発明に係る光中継器は、光増幅媒体と、
当該光増幅媒体を励起する励起手段と、当該光増幅器の
光増幅媒体の出力パワーを測定する出力パワー測定手段
と、当該光増幅媒体の励起パワーを測定する励起パワー
測定手段と、当該出力パワー測定手段及び当該励起パワ
ー測定手段の測定結果を外部に送信する送信手段とから
なることを特徴とする。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。本実施例の光中継器10は、光ファイバ
伝送路12から入力する信号光を光増幅し、監視信号を
重畳して光ファイバ伝送路14に出力する。光中継器1
0内では、光ファイバ伝送路12からの入力光は、エル
ビウム・ドープ光増幅ファイバ16に入力し、ここで光
増幅される。光増幅ファイバ16で増幅された信号光
は、励起光を光増幅ファイバ16に導入するための波長
合波器18を素通りし、光アイソレータ20も通過し
て、光分波器22に入力する。光分波器22は、光アイ
ソレータ20からの信号光のほとんどを光ファイバ伝送
路14に供給し、ごく一部を受光器24に供給する。受
光器24は、入力光強度を電気信号に変換し、中継器監
視回路26に印加する。受光器26の出力の平均値は、
光中継器10の出力パワー(又は光増幅ファイバ16の
出力パワー)を示す。受光器24の出力はまた、信号光
に重畳されて入力する制御信号を含み、中継器監視回路
26は、この制御信号に従って、種々の情報を信号光に
重畳して下流側の端局に送信する。
【0012】励起光源回路28は、光増幅ファイバ16
を励起する励起光を発生する。励起光源回路28は、励
起光源となるレーザ・ダイオード、その駆動回路及び出
力パワー検出回路からなる。レーザ・ダイオードのバイ
アス電流及び出力パワーを示す信号が中継器監視回路2
6に供給される。励起光源回路26が発生する励起光
は、波長分波器18に入射し、ここで光増幅ファイバ1
6の方に向けられ、光増幅ファイバ16に入射する。光
増幅ファイバ16は、入力する励起光により励起され、
入力光を光増幅する。
【0013】本実施例では、更に、温度センサ30が設
けられ、その検出温度の情報が中継器監視回路26に印
加される。
【0014】中継器監視回路26は、信号光に重畳され
る制御信号(受光器24の出力に含まれる。)に従い、
受光器24からの出力パワー、励起光源回路28からの
励起光パワー、及び温度センサ30からの温度からなる
監視情報を、信号光の下流側の端局32に送信する。こ
れらの情報は、従来例と同様に、例えば、光増幅ファイ
バ16のゲインを微小変調する方法で、信号光に重畳さ
れる。
【0015】端局32では、入力する信号光に重畳され
る監視信号を復調し、光中継器10の入力パワーを推定
する。その方法を以下、説明する。光中継器10の製造
時に予め、光増幅ファイバ16の励起パワーと光入力パ
ワーに対する光出力パワーの変化を測定しておく。これ
により、例えば、図2に示すような特性図が得られる。
この特性データを特性記憶回路34に格納しておく。判
定回路36が、光中継器10からの出力パワー、励起光
パワー及び温度の測定情報を、図2に示す特性に当ては
めて、光中継器10の入力パワーを推定する。測定結果
を数式化しておき、その数式に光中継器10からの現在
の測定値を当てはめても良いし、既存の測定値から内挿
又は外挿して、入力パワーを推定しても良い。
【0016】光増幅ファイバ16の増幅特性は温度によ
り変動するので、本実施例では、温度センサ30を設
け、入力パワーの推定に光中継器10の温度も考慮する
ようにしているが、その影響は少ないので、簡易的には
温度を無視しても良い。特に、海底深くでは温度変動が
少ないので、海底ケーブルの深部に設置される光中継器
では温度センサ30を省略しても良い。
【0017】波長分割多重方式に使用する光中継器で
は、伝送波長帯域を平坦に保つための利得等化フィルタ
及び、980nm励起の場合に1530nm帯自然放出
光雑音を除去するフィルタが、光アイソレータ20と光
分波器22の間に挿入されることがある。これらの部品
に故障又は特性劣化が生じると、受光器24で検出され
る出力パワーが低下してしまう。すると、励起パワーに
対して出力パワーが低下することになり、入力パワーの
低下と誤認されていまう。このような問題点は、図1に
示す実施例を図4に示すように変更することで解決でき
る。図4において、図1と同じ構成要素には同じ符号を
付してある。
【0018】光中継器40は、監視信号の送信に使用す
る周波数とは異なる一定周波数fcのトーン信号で光増
幅ファイバ16のゲインを変調する点と、光アイソレー
タ20と光分波器22の間に等化フィルタ46が挿入さ
れている点を除いて、図1に示す光中継器10と同じ構
成からなる。即ち、中継器監視回路42は、励起光源回
路44に周波数fcのトーン信号を閾値電流より充分に
高いレーザ駆動電流に重畳するように指令し、励起光源
回路44は、これに応じて周波数fcで強度が変動する
励起光を出力する。これにより、光増幅ファイバ16の
ゲインは、周波数fcで変動する。
【0019】光増幅ファイバ16のゲインの変動は、信
号光及び監視信号光と共に、光ファイバ伝送路14を伝
搬し、端局50に到達する。
【0020】端局50では、受光器52が、光ファイバ
伝送路14からの光を電気信号に変換する。受光器52
の出力は、信号光により搬送された伝送信号の他に、光
中継器40からの監視信号と、周波数fcのトーン信号
成分を含む。データ復調回路54は、伝送信号から伝送
データを復元する。
【0021】ローパスフィルタ(LPF)56は、受光
器52の出力から直流成分を抽出し、バンドパスフィル
タ(BPF)58は、受光器52の出力から周波数fc
成分を抽出する。フィルタ56,58の出力は判定回路
60に印加される。判定回路60はまた、受光器52の
出力から監視信号を取り込む。
【0022】判定回路60は、LPF56及びBPF5
8の出力からトーン周波数fcの変調度を知ることがで
きる。なお、受光器52の出力に平均レベルを一定に保
つ自動レベル調整回路が接続している場合には、その自
動レベル調整回路の出力から周波数fc成分を抽出し、
そのレベルを検出すれば、トーン周波数fcの変調度を
知ることができる。
【0023】例えば、トーン周波数fcの変調度は、光
中継器の入力パワーが低下すると、これに応じて、低下
するが、等化フィルタ46に障害が発生しても、変化し
ない。図5は、光中継器40の入力側の光ファイバ伝送
路12に損失を与えた場合(●)と、等化フィルタ46
に損失を与えた場合(○)の、トーン周波数fcの変調
度の変化の一例を示す。横軸は、光パワーの劣化の程度
を示し、縦軸は、トーン周波数fcの変調度の変化を示
す。
【0024】トーン周波数fcの変調度は、伝送信号に
入力パワーに依存するほかにも、励起パワー及び励起光
変調度に依存する。励起パワーは別に測定しているの
で、把握できる。励起光変調度は、励起光源回路44に
おいて、励起光変調度を一定に保つ機能を有する場合に
は、常に一定になるので、問題ない。トーン変調信号が
一定になっている場合、励起光源へのバイアス電流の変
化により励起光変調度が変化する。しかし、トーン振幅
は一定(既知)であるので、バイアス電流をモニタして
いれば、両者から励起光変調度を求めることができる。
【0025】従って、トーン周波数fcの変調度を加味
することで、光中継器40の内部部品の障害の有無を識
別できる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、光増幅媒体の入力光を分波しなく
ても、光増幅媒体の入力光強度を推定することができ
る。光増幅媒体の入力側で分波器を設けなくてよくなる
ので、ネットゲインを高く保つことができ、中継器間隔
を長くすることができる。これにより、中継器数を削減
でき、伝送システム全体のコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
【図2】 光増幅ファイバ16の入出力特性図である。
【図3】 従来例の概略構成ブロック図である。
【図4】 本発明の変更実施例の概略構成ブロック図で
ある。
【図5】 光パワーの劣化に対するトーン変調度の変化
を示す図である。
【符号の説明】
10:光中継器 12,14:光ファイバ伝送路 16:エルビウム・ドープ光増幅ファイバ 18:波長合波器 20:光アイソレータ 22:光分波器 24:受光器 26:中継器監視回路 28:励起光源回路 30:温度センサ 32:端局 34;特性記憶回路 36:判定回路 40:光中継器 42:中継器監視回路 44:励起光源回路 46:等化フィルタ 50:端局 52:受光器 54:データ復調回路 56:ローパス・フィルタ(LPF) 58:バンドパス・フィルタ(BPF) 60:判定回路 110:光中継器 112,114:光ファイバ伝送路 116:光分波器 118:受光器 120:中継器監視回路 122:エルビウム・ドープ光増幅ファイバ 124:波長合波器 126:光アイソレータ 128:光分波器 130:受光器 132:励起光源回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H04B 17/00 (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 Fターム(参考) 2G086 BB01 BB04 EE12 5K002 AA06 CA10 CA11 CA13 EA05 EA06 5K042 CA10 CA15 DA16 DA17 EA04 FA25 FA29 GA01 LA04 MA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光増幅器の入力パワーを測定する装置で
    あって、 当該光増幅器の光増幅媒体の出力パワーを測定する出力
    パワー測定手段と、 当該光増幅媒体の励起パワーを測定する励起パワー測定
    手段と、 当該出力パワー測定手段及び当該励起パワー測定手段の
    測定結果を、予め測定した、励起パワー、入力パワー及
    び出力パワーの関係に照合して、入力パワーを推定する
    入力パワー推定手段とを具備することを特徴とする光増
    幅器入力パワー測定装置。
  2. 【請求項2】 更に、当該光増幅媒体の設置場所の温度
    を検出する温度センサを具備する請求項1に記載の光増
    幅器入力パワー測定装置。
  3. 【請求項3】 更に、当該光増幅媒体の励起光に所定ト
    ーン周波数成分を含ませる手段を具備する請求項1に記
    載の光増幅器入力パワー測定装置。
  4. 【請求項4】 光増幅媒体と、 当該光増幅媒体を励起する励起手段と、 当該光増幅器の光増幅媒体の出力パワーを測定する出力
    パワー測定手段と、 当該光増幅媒体の励起パワーを測定する励起パワー測定
    手段と、 当該出力パワー測定手段及び当該励起パワー測定手段の
    測定結果を外部に送信する送信手段とからなることを特
    徴とする光中継器。
  5. 【請求項5】 更に、当該光増幅媒体の設置場所の温度
    を検出する温度センサを具備し、当該送信手段は、当該
    温度センサにより検出された温度情報も送信する請求項
    4に記載の光中継器。
  6. 【請求項6】 更に、当該励起手段は、当該光増幅媒体
    の励起光に所定トーン周波数成分を含ませる請求項4に
    記載の光中継器。
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