JP2000049711A

JP2000049711A - 光通信システムおよび中継器

Info

Publication number: JP2000049711A
Application number: JP11104196A
Authority: JP
Inventors: William A Stallard; ウイリアム・アンドルー・ストラード; Andrew D Ellis; アンドルー・デイビット・エリス; Derek John Malyon; デレク・ジョン・メリオン
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-02-18
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: CA1293996C; EP0331304A2; JPH0269982A; EP0331304A3; US4995100A; EP0331304B1; DE68910851T2; JP2963103B2; DE68910851D1; JP3078535B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体光増幅器（レーザ発振をしていないレ
ーザ媒質を用いた光増幅器を意図している）のゲインを
周囲温度（例えば、海水温）の影響を受けない安定なも
のとし、この光増幅器を用いて光通信中継器とシステム
とを実現する。【解決手段】光信号が最初に生成される地点で光信号
に低周波のコントロールトーンを重ねて供給し、このコ
ントロールトーンを利用して、通信幹線に対し制御用信
号の取出口を別に設けずに増幅器の駆動電流を監視し、
そこへ帰還をかけて安定な増幅器と中継システムとを得
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の増幅に関
し、かつ特に、増幅器アウトプットの光パワーが、十分
に安定するような、半導体光増幅器のゲイン制御に適合
する自動ゲインコントロールに関する。この明細書で
は、増幅器とレーザとの用語の意味を次のように使いわ
けている。すなわち、レーザというデバイスは光波の発
生器すなわち光波を発生させている状態のデバイスであ
り、これに対して光増幅器は入力光信号を増幅させて出
力させるデバイスであり、発振器となっていないもので
ある。したがって半導体光増幅器は、反射を最小限に抑
えたためにレーザ発信を生ずるに至っていないレーザ状
の構成、すなわち、出来る限り、反射システムを抑制し
たレーザ状の構成を含んでいる。

【０００２】

【従来の技術】半導体増幅器は、多くの現実の、或いは
提案されているアプリケーション（応用）を有する。こ
のようなアプリケーションの１つが、テレコミュニケー
ション（遠隔通信）向けである。光ファイバは、約０．
２乃至０．３dB/km の減衰特性を有し、それ故、信号処
理を施さない場合のレンジ（距離）には、限界がある。
光増幅器を用いる信号処理は、手軽さの故に魅力的であ
り、このようなシステムは、５０乃至１５０km毎に増幅
器を必要とするため、約１０乃至３０dBのゲインを有す
る増幅器が有用である。ひずみ総計が許容出来なくなる
迄には、連続して約１０個迄増幅器を用いることが出来
る。すなわち総延長距離が５００乃至１５００kmとな
る。これを越える距離に対しては信号再整形装置、信号
再タイミング装置、およびおそらくはエラー補正装置を
含むより複雑な機器が必要となる。

【０００３】周囲温度が光増幅器のゲインに影響を与え
ることが良く知られている。したがって、地上機器は、
季節により影響を受け、水中機器は、海水温度により影
響を受ける。

【０００４】特定の影響の諸例中には、下記が含まれ
る。

【０００５】(1) 増幅器性能温度上昇と共にゲインは低下する。これが重大な影響と
なる。おそらくこれが、変動のうちの約半分の原因であ
る。

【０００６】(2) 屈折率増幅器の屈折率、すなわち増幅器を構成する半導体の屈
折率は、温度とともに変化する。設計波長に於いて最適
性能を発揮するように、増幅器は設計され、かつ光の波
長は、屈折率により影響されるため、増幅器の性能は温
度により影響を受ける。

【０００７】(3) 偏光増幅器は、光の異なる偏光に対し、異なるゲインを有す
る。偏光は、ファイバにより影響を受け、この影響は、
温度依存性をもつ傾向がある。それ故、ゲインは、周囲
温度により影響を受ける。水中システムの場合の海水温
度がその一例となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、性能、お
よびそれ故、光増幅器光パワーアウトプットは、外部フ
ァクタに左右される。これら性能変動に由来するパワー
変動を減ずることが本発明の目的である。

【０００９】アウトプットパワーを直接測定するコント
ロール技術の採用が提案されて来た。しかし、この測定
は、実施に困難が伴う。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に用いられるコン
トロール技術は、光信号が最初に生成される地点で光信
号に低周波コントロールトーンを重ねて供給することか
ら成る。

【００１１】光増幅器は、駆動電流により動力の供給を
受け、かつ、増幅器は、デテクタ（検出器）と似ている
ので、光キャリヤ上での変調は、デバイスのバイアス電
流もしくは電圧またはその両方の変調として検知出来
る。特に、定常状態のバイアス電流もしくは電圧または
その両方に重ねられたコントロールトーンは、同じ周波
数を持つ波紋（リップル）として、検知出来る。この波
紋の変動が、システム性能の変動となって現れる。

【００１２】本発明によれば、自動ゲインコントロール
（ＡＧＣ）回路が、この波紋を測定し、それにより、コ
ントロールパラメータを得る。ＡＧＣは、例えば、コン
トロールパラメータを前以って設定された値と比較する
ことにより、コントロールパラメータを一定に保つよう
に、駆動電流を調整する。振動の振幅（または、その同
等値、例えばそのＲＭＳ値）は、便利なコントロールパ
ラメータとなる。出来れば、ＡＧＣは、コントロールパ
ラメータを得るため、振動の振幅（または同等値）に、
定常状態の駆動電流値を乗算するとよい。

【００１３】最終的な送り先、例えば光信号が復調され
る（変調を解かれる）ところで、例えばフィルタ処理を
復調前に行なうことにより、コントロールトーンはたや
すく除去される。

【００１４】上記のように、本発明にかかわるＡＧＣ
は、信号上に変調されるコントロールトーンに依存す
る。コントロールトーンの振幅は、信号のそれに較べ、
０．１乃至１０％（出来れば１乃至５％）と小さい値を
とるべきである。コントロールトーンの周波数も信号の
場合に較べ、例えば１００倍以上低く、出来れば１０，
０００倍以上低いという程に、うんと低い値をとるべき
である。大半の光システムに於いて、ビット速度は、通
常、秒当り１メガビットを上廻り、しばしば秒当り１ギ
ガビットを越える。この場合、０．１kHz から１００kH
z の間の周波数がコントロールトーンに適する。

【００１５】コントロールトーンとデータとの間の周波
数の非常に大きな差異がそれぞれの分離を促すことが理
解される。これにより、コントロールトーンは、デモジ
ュレータなどのデータハンドリングデバイス（データ処
理装置）から除外出来、デモジュレータは、コントロー
ルトーンの低周波数域で応答出来なくてもよい。同様
に、データは、ＡＧＣ回路から除外出来る。

【００１６】本発明にかかわるＡＧＣ回路は、光増幅器
テレコミュニケーションシステムの制御、わけても、水
中光テレコミュニケーションシステムの水中増幅器向け
にとくに適している。

【００１７】上記の正規構成に加えて、本発明に係る増
幅器には、ケーブルが不意に破損する場合、例えば零に
低下するなど、コントロールトーンレベルが、閾値レベ
ル以下に低下する場合に採用される、デフォルト構成
（故障時対応の構成）を含むことが望ましい。デフォル
ト構成は、下記機能の１つ以上を提供する。

【００１８】(1) デフォルト（欠陥）のある構成が採用
されていることを示すため、遭難信号（デフォルト信号
とも言う）を用意する。デフォルトのある構成は通常、
破損ケーブルまたは故障増幅器を示す。

【００１９】(2) オペレーション（動作）（ＡＧＣを除
く）の交替モードを用意する。これにより、ケーブル
は、(1) に記す遭難（デフォルト）信号送信が出来る。

【００２０】(3) コントロールトーンが一切存在しない
場合、ＡＧＣループをオーバーロードより保護する。

【００２１】

【発明の実施の形態】このシステムはトランスミッタ
（送信機）１０を含み、このトランスミッタは６本の光
ケーブル１２を経由して、５台の中継器１３により接続
されたレシーバ（受信機）１１へ、データにより変調さ
れた光信号を送り届ける。トランスミッタ１０は後に述
べるコントロールトーンを発生し、光信号に重ねてい
る。各中継器１３間の距離は６０kmである。（これを下
廻る距離、例えば５０kmの場合も明らかに適用可能であ
るが、１００kmを越える距離の場合は適当な性能が発揮
出来ない恐れがある。）かくして、本システムの総延長
距離は、３６０kmとなる。

【００２２】信号処理を単純増幅に限定するシステムで
は中継器は約１２台に制限され、このとき最大距離は約
１，０００kmである。それにもかかわらず、最大１，０
００kmの水中接続の要求があり、この単純なシステム
が、非常に重要となる。

【００２３】このようなシステムを特定する際に、各中
継器の光パワーアウトプットを特定することが望まし
い。特定条件下での動作時に、最適性能を発揮させるよ
うに、各区間距離が設計される。が、システムの動作状
態は、可成り変動する。例えば、性能は温度に左右さ
れ、それ故、海水温度の影響を受ける。これにより、増
幅器のアウトプットパワーが、常にシステムの仕様に合
致する訳ではないため、ときにより性能は低下する場合
がある。

【００２４】本発明に係る増幅器は、アウトプットパワ
ー（出力）を規定値近辺に保つためにＡＧＣ回路を含
む。このＡＧＣ回路は、データだけでなくキャリヤビー
ム上で変調されるコントロールトーンを用いる。

【００２５】トランスミッタ１０は、１０kHz 水晶発振
器を含む（図示されていない）。発振器により生成され
るトーンはレーザ向け駆動電流に付加される。トーン
は、データ“１”、または“０”、あるいはこの両者に
用いてもよい。この例では、両方に用いられた。

【００２６】トランスミッタ１０に用いられるコントロ
ールトーンは、全ての中継器１３内の全てのＡＧＣ回路
に於いて受取られ、かつこれらにより用いられる。加え
てキャリヤトーンはレシーバ１１で受取られるが、デー
タリカバリ（回復）のためのデモジュレーション（復
調）が悪影響を受けないようにするためにコントロール
トーンはフィルタ処理される。

【００２７】この例での光信号の重要な特徴は下記とな
る。

【００２８】ビットレート２００MBits/sec コントロールトーン周波数１０kHz ビット期間５ns コントロールトーン期間１００μｓコントロールトーン期間とビット期間との比２×１０⁴ 信号とコントロールトーンとの比１５dB ＡＧＣ回路は図２に示される。この回路は入力ファセッ
ト（面）２１および出力ファセット２２を有しているレ
ーザ増幅器２０を制御する。使用時にはこれらファセッ
トは入出力ファイバと接続される。レーザ増幅器２０は
ライン２４経由してハイインピーダンス電流デバイス２
３により供給される駆動電流により動力を供給され、ラ
イン２４上にはインダクタ２５があって、レーザ２０か
らの高周波数信号がデバイス２３に影響を与えるのを防
止する。動作範囲内では、レーザの出力ファセット２２
における対数（冪）はライン２４の駆動電流に比例す
る。このレーザ増幅器２０はライン２４の駆動電流を調
整することにより、ファセット２２の出力を一定に保つ
ＡＧＣ回路と接続している。

【００２９】ＡＧＣ回路は、コントロールトーンの振幅
に比例する出力を生成する低ノイズ増幅器２６と、抵抗
器２８の電流すなわちレーザ増幅器２０に向けた駆動電
流に比例する出力を生成するようにライン２４中に設置
された抵抗器２８と並列に接続されたディファレンス
（差分）増幅器２７とから成る。デバイス２６および２
７からの出力は、アナログマルチプライヤ（乗算器）２
９に送られる。コンパレータ（比較器）３０は、マルチ
プライヤ３０の出力を参照データ３１と比較し、比較結
果に対応してデバイス２３を調整するように接続され
る。（短期変動分除去のため、応答は、平均して約２秒
を越える時間であることが望ましい）。ここでＡＧＣ回
路の動作の説明に移る。図に示されるアナログデバイス
に代えて、ディジタル処理を用いることが出来る。

【００３０】使用中、光信号は入力ファセット２１で受
け取られ、出力ファセット２２において出力を送出する
レーザ増幅器２０内で増幅される。レーザ増幅器２０
は、副次的に光信号の変調がライン２４中に現れるよう
にし、すなわち波紋（リップル）は定常状態のバイアス
電圧に重なる。波紋は光信号の変調に似た波形を有す
る。インダクタ２５はそれがデータ（２００MHz ）を抑
制するが、コントロールトーン（１０kHz ）の通過を許
すように選定される。

【００３１】例えば、温度変化により、光システムの性
能が変動する場合、ファセット２２の出力パワーは変動
し、ライン２４中の対応する波紋の振幅も変動する。
（ファセット２２の出力が上昇する場合、ライン２４の
振幅が増大する。逆に、出力が低下する場合、振幅は減
少する）。

【００３２】増幅器２６はコントロールトーンの振幅に
応答し、それ故、マルチプライヤ２９へのその信号は変
動する。マルチプライヤ２９の出力が、最初は、コント
ロールトーンの変化によってのみ影響を受けるので、は
じめは、デバイス２３は影響を受けない。それ故、ファ
セット２２における出力が低下すると、この出力が低下
する。コンパレータ３０は不均衝を検知し、ライン２４
の駆動電流が増大するように、デバイス２３の再設定
（リセット）を行う。この増大は下記の効果を生む。

【００３３】(1) ファセット２２の出力が必要に応じ増
大するように、増幅器２０のゲインが増大する。

【００３４】(2) ゲイン増大は信号全体に及び、コント
ロールトーンの振幅が増大する。それ故、検出器２６の
出力が増大する。

【００３５】(3) 抵抗器２８を通る駆動電流の増大は、
ディファレンス増幅器２７への入力に直接影響を及ぼ
し、その出力も増大する。

【００３６】(4) その双方の入力が増大するため、マル
チプライヤ２９の出力は参照データ３１として予め設定
した値に等しくなるまで増大する。

【００３７】このように、ＡＧＣの制御ループは、結果
を一定に保持する。この条件はファセット２２での光パ
ワー出力を許容制限範囲内に保つことを我々は見出だし
た。他のコントロール戦略との比較は興味深いテーマで
ある。

【００３８】在来型のコントロール（制御装置）は、デ
ータがこれに影響するのを防止するためのインダクタお
よび定電流デバイスのみ、すなわち図２の参照符号２３
および２５より成る。この戦略の欠陥は、例えば温度に
よりシステム特性が変動し、この変動特性に合わせて駆
動電流を変動させることが必要という点である。

【００３９】デバイス２６が直接コンパレータ３０へ接
続される（かつ参照符号２７、２８、および２９は除外
される）戦略も、我々は考慮した。この戦略は、一定駆
動電流の場合よりも良い結果を生むが、光システムと駆
動電流との効果的な結合がゲインに依存するため、過剰
補正が行われる。駆動電流を考慮して、部品２７、２
８、および２９を導入し、過剰補正を実際的に除いてい
る。

【００４０】この発明の駆動電流デバイス２３は増幅器
２０に駆動電流を供給する。駆動回路にはコネクタ部
（２４）と一緒に抵抗器２８とインダクタ２５とが含ま
れている。デバイス２０は接地されており、言い換えれ
ば駆動電流デバイス２３で発生した駆動電流は半導体レ
ーザデバイス２０を経てアースへ落ちる。デバイス２０
は‘レーザ’であり、誘導放出による光増幅作用で動作
する。このことは光入力２１から光出力２２への光子
（フォトン）の流れが駆動回路からアースへ流れる電子
（電流）の通路に刺戟（誘導）を与えていることを意味
する。言い換えると、光の回路（２１−２０−２２）を
通る光がアースへ通ずる駆動回路（２３，２４，２８，
２４，２５，２４，２０、接地）を流れる駆動電流を制
御しているのである。デバイス２０は増幅器として設計
されており、駆動電流を制御するために光用の増幅機能
を分担しているわけではないが、しかし、半導体レーザ
増幅器はその駆動電流を制御するデバイスとして働くの
であり、したがって、受信した光信号内にある光のコン
トロールトーン（制御トーン）が駆動電流に移されて、
この光のコントロールトーンが等価な電気的コントロー
ルトーンを駆動電流内で作る。この発明はこの電気的コ
ントロールトーンを制御技術に利用している。

【００４１】水中ケーブルは常に複数の例えば６本の光
ファイバを含み、そのそれぞれが独立に動作する。通常
ファイバは、一方向性を有し、このファイバの半数は一
方向に伝送し、残り半数が逆方向に伝送する。また、ケ
ーブルは例えば長手方向に延びるスチールワイヤなどの
引張り強度要素、電力用導線、および水の浸入を防ぐ外
装より成る。中継器は２本のケーブルの強度要素に接合
する強度要素、各ケーブルの導体に接続される電源ユニ
ット、電源ユニットから電力を受け取るよう接続されて
いる増幅器、および水の侵入を防ぎかつ電気素子向けに
動作環境を用意するケースより成る。各中継器は複数の
増幅器を、すなわち１本のファイバ当り１個の割合で、
含む。

【００４２】各ファイバを二方向性の、すなわち２種の
動作向けに用いることが出来る。各方向の増幅が別個に
制御されなければならない場合は、増幅のためトラフィ
ックを分ける必要がある。このようにすれば、各ファイ
バに対し、２台の増幅器があることになり、各増幅器は
図２に示されるようにそれ自体のＡＧＣを有する。

【００４３】代わりに、各増幅器が双方向の増幅に用い
られる。これにより増幅器台数およびこれらを駆動する
電力が節約されるため、この方が望ましい。この技術
は、チャンネル双方が同一ゲインを得るという固有の制
限条件を含み、システム設計はこの制限条件を考慮にい
れておかなければならない。二方向性増幅器のＡＧＣ向
けの幾つかの望ましい要件を下記に示す。

【００４４】１チャンネルのみにコントロールを割り当
てることが望まれる。これは、コントロールトーンを１
のチャンネルだけに用意することによるか、あるいは出
来れば、各チャンネルにそれ自体に特有のコントロール
トーン、すなわち、２つの異なる周波数を用意すること
によるかの何れかにより達成される。各増幅器は図２に
示すようにそれ自体のＡＧＣ回路を有し、各ＡＧＣは１
つのコントロールトーンに応答し、かつ他を無視するよ
うに同調される。

【００４５】１組の増幅器を持つテレコミュニケーショ
ンケーブルに関しては、ＡＧＣ回路の半数をあるコント
ロールトーンに同調させ、ＡＧＣ回路の残り半分を他の
コントロールトーンに同調させることが勧められる。な
るべくなら、コントロールは、隣接増幅器では異なる方
が望ましい。すなわち、“奇数番号”の増幅器は、ケー
ブルの一方の端より制御され、“偶数番号”の増幅器は
もう一方の端より制御される方が望ましい。

【００４６】このコントロール技術は、２本以上のチャ
ンネルを持つシステム、例えば波長分割マチルプレック
スシステムへ拡張できることは明らかである。

【００４７】図３は、正常およびデフォルト（欠陥のあ
る）構成を含む回路を示す。正常構成は図２に示されて
いるＡＧＣ回路に実質的に一致している。デフォルト
（遭難(distress)ともいう）構成はコントロールトーン
が閾値レベルを下廻る場合に採用される。

【００４８】コントロールトーンの消失は、通常、ケー
ブル破損により引き起こされ、これにより通常動作が妨
げられる。デフォルトモードは、主として診断テスト向
けとされる。とくに、デフォルトモードでは、長大ケー
ブルの特定の１個所または複数個所における故障を示
す。これにより、少くとも大体の故障位置が示される。
図３に示される回路は、４つの副回路を含む、すなわ
ち、 (1) 正常構成これは、図２に示されるＡＧＣを少し修正した形とな
る。同様の機能を果たす諸要素は、同一番号が割り振ら
れている。

【００４９】(2) セレクタこの副回路は、コントロールトーン（または、コントロ
ールトーンに比例する信号）の欠如を検知する。コント
ロールトーンがしきい値を上廻る場合、回路を正常構成
に保持し、コントロールトーンが、しきい値を下廻る場
合デフォルト構成を選ぶ。このセレクタは、この選択を
行うためのスイッチを含む。

【００５０】(3) デフォルト・コーラ（欠陥すなわち遭
難の発呼器）デフォルト構成の１部を構成するこの副回路により、コ
ントロールトーンが一切存在しない場合に、光増幅器２
０が引き続き機能を果せる。さらに、この副回路は、そ
れ自体を識別するために特有の周波数を発する。

【００５１】(4) 過負荷保護デフォルト構成の１部も構成する副回路はさらに、コン
トロールトーンが存在しない場合の不安定な、あるいは
過負荷状態の動作を保護する。動作始動のとき（最初の
時点、または破損事故後）あるいは診断のためにデフォ
ルトモードでの動作のときに過負荷保護が望ましい。

【００５２】次に、４つの副回路を夫々別個に説明す
る。

【００５３】上記項目(1) 、すなわちＡＧＣは、図２に
於けるより、ややより詳細に示されている。特別の構成
要素はコントロールトーンを他の周波数より分離するバ
ンドパスフィルタ３５、およびＤＣ信号をコンパレータ
３０に送る整流器３６である。コンパレータ３０の出力
は、インテグレータ（積分器）３７に接続される。正常
構成では、インテグレータ３７の出力は、２路スイッチ
４１により、デバイス２３のコントロールポートに接続
される。

【００５４】上記項目(2) 、すなわちセレクタは、整流
器３６の出力をモニタするＤＣレベル検出器（センサ）
４６、およびスイッチ４０および４１を作動させるコン
トロールデバイス４７より成る。

【００５５】項目(3) は、コントロールトーン欠如によ
りＡＧＣが作動不能に陥る場合はいつでも、コントロー
ル信号の代用を果たすＤＣバイアスを用意するような抵
抗性回路（ネットワーク）４２より成る。デフォルトコ
ーラはさらに、それ自体の中継器に特有のデフォルトト
ーンを用意するローカル発振器４３も含む。すなわち、
システム内の各中継器で、デフォルトトーンが異なる。
発振器４３および抵抗性回路（ネットワーク）４２は、
２つの信号を合併させるアダー（加算器）４４に接続さ
れる。合併信号は、デフォルト構成の場合に、ＡＧＣを
デバイス２３より分離しかつアダー４４をデバイス２３
に接続するスイッチ４１に送られる。

【００５６】デフォルト構成の場合、すなわちコントロ
ールトーン欠如の場合に、増幅器２６およびそれ故マル
チプライヤ２９は、ゼロインプット（入力）となる。こ
れにより、コンパレータ３０は、ゼロインプットを受
け、その結果、不可能な筈のバランスを達成しようとし
て、非常に高い出力を生成する。コンパレータそれ自体
とそれに続く諸要素、すなわちインテグレータ３７を損
傷させるに足る程過負荷が大きくなる場合がある。デフ
ォルト構成の場合、増幅器４５は、例えば４５dBのゲイ
ンで、インテグレータ３７の出力からコンパレータ３０
のインプットへ信号をフィードバックする。これによ
り、コンパレータ３０には、現実のインプット信号が送
られ、ループ３０−３７−４５−４０−４８は、安全パ
ワーで安定する。（アダー４８は検出器４６によりルー
プ信号の検知を妨げる）。

【００５７】正常構成では検出器４６は、デフォルトコ
ーラ４２，４３，４４と過負荷保護副回路４５，４０と
を分離するためにコントロールユニット４７を作動させ
る。ＡＧＣは、上記のように作動する。デフォルトモー
ドでの動作の説明に移る。

【００５８】最も一般的な事故は、ケーブルの破損であ
る。明らかに、これにより、破損個所をまたぐ通信全体
が妨げられる。陸上より破損個所に向けた“外向きの”
方向で、および破損個所より陸上に向けた“内向きの”
方向で、呼び出しをすることが好都合となる。明らか
に、それぞれそれ内向きおよび外向きの方向となる２つ
のセグメントがケーブルにはある。

【００５９】電力は、増幅器へ光ケーブル中に含まれる
導電体経由で給電される。ケーブルが破損したとして
も、なお給電が可能である。海水は、戻り側導体として
用いられ、破損セグメトの場合でさも、その長さおよび
電気抵抗が大きいため、破損端は、短絡回路を構成しな
い。これにより、増幅器が引き続き機能を果たすことを
可能にする電力保持が出来る。

【００６０】ケーブルは、２方向コミュニケーション向
けに設計され、各セグメントは、外向きおよび内向き双
方のテレコミュニケーション（遠隔通信）チャンネルを
含む。明らかに、外向きチャンネルは、診断に対してす
らも使用できない。１本の内向きチャンネルのデフォル
トモードオペレーションの説明に移る。

【００６１】破損個所に最も近い増幅器は、“第１の”
と冠詞をつけ、その動作は、最初に説明される。たとえ
ケーブルが破損しても、電力は確保され、増幅器２０
は、ライン２４により駆動電流を受け取る。が、ケーブ
ル破損のため、インプットファセット２１に於いて光信
号は一切受け取られない。この状態下で増幅器はＬＥＤ
として作動し、これにより出力ファセット２２に於いて
は、光信号が発せられる。信号の平均パワーは、ネット
ワーク４２からのコントロールにより設定され、条件は
恐らく最適とならないが、少なくとも有効である。ロー
カル発振器は、それ自体の特有のデフォルトリップル
を、ライン２４の駆動用の駆動電流上に重ね、増幅器２
２の光出力はそれにより、この特有のデフォルト周波数
に於いて変調される振幅となる。

【００６２】この変調ＬＥＤ信号は、ファイバーを通
り、次の増幅器まで送られる。コントロールトーンは一
切存在せず、これにより、デフォルト構成となる。引続
き動作が行えるため、この増幅器は、受け取った信号を
増幅し、それ自体のローカル発振器からのそれ自体に特
有のデフォルト周波数をこれに重ねる。このようにし
て、２番目の増幅器の出力ファセット２２において生成
される光信号は、２つのデフォルト周波数により変調さ
れる。

【００６３】光信号は、増幅器から増幅器へと送られ、
それにより、陸上到着時に、一連の各増幅器のデフォル
ト周波数により変調される。陸上ステーションで、光信
号は複雑な波形を有する電気信号へと変調が解かれる
（復調される）。この信号は、周波数アナライザに送ら
れ、ここでデフォルト周波数の存在が確認される。特定
のデフォルト周波数の存在は、その増幅器がデフォルト
モードで作動可能なだけでなく、この増幅器が海岸で陸
に接続され、それ故セグメントの破損長が割り出せるこ
とも示している。大半のケーブルは、複数の内向きチャ
ンネルより成り、上記の診断テストは各チャンネルに繰
返し適用可能である。これにより、複数の結果が得ら
れ、理想的には、この結果は相互に合致することが望ま
しい。

【００６４】さらに、診断テストは、ケーブルのセグメ
ント双方において実施出来る。これにより、ケーブルの
一端で幾つかを、他端で残りをというふうに、各中継器
からのデフォルト周波数の受け取りが可能となる。これ
により、破損位置の表示が非常に明瞭となる。

【００６５】１個のセグメントが非常に長い場合、内側
端部にオーバーロードをかけずに外側端部に給電するこ
とが不可能となる場合が有り得る。この場合、他のセグ
メント長を短くすれば、診断テストの実施が可能となる
筈である。が、これも、距離が比較的短い場合にのみ適
用出来る。

【００６６】過負荷保護副回路は、上記のように、診断
テスト向けデフォルトモードオペレーション（動作）
中、コンパレータ３０およびインテグレータ３７を保護
するだけでなく、ケーブルがオンになっている期間（一
時的）、望ましい保護も与えている。スイッチをオンに
してから極く初期の段階、および例えば事故後など、オ
ペレーション中の破損後にケーブルをオンにしたときは
いつでも、これが当てはまる。

【００６７】図２に示される回路について考察する。通
電中で、しかも光信号が存在しない場合、コンパレータ
３０に、過負荷のリスクが生じる。図３に示されるよう
に、デフォルト構成が採用され、これには過負荷に対す
る保護が含まれる。

【００６８】コントロールトーンの光信号が図２の入力
ファセットに送られる場合、通電が為されないときは、
増幅は一切行われず、回路には電流が通じていない状態
となる。信号が存在する状態で、通電のためスイッチが
オンにされる場合、適当な駆動電流がライン２４に確立
するまで増幅は一切行われない。さらに、この適当な電
流がライン２４に確立するまで、増幅器２６および２７
へ適当な信号は一切送られない。

【００６９】それ故、一時的に、コンパレータ３０およ
びデバイス２３は適当なコントロール信号を持たないこ
とになる。これは、過負荷の可能性があるという点で不
安定な状態といえる。図３に示される変更例は、この状
態を防止するためのものとなる。正常状態に未だ達して
いないため、低コントロール信号が存在する場合、レベ
ル検出器４６は、回路をデフォルト構成に保つため、コ
ントロールユニット４７を作動させる。これにより、定
電流デバイス２３は、コンパレータ３０およびインテグ
レータ３７が増幅器４５により保護される間、ネットワ
ーク４２から、適当なコントロール信号を受け取る。こ
れらは、安定かつ安全な状態で、この間に光増幅器２０
がその機能を確立する。整流器３６からのコントロール
信号が適当な状態となると、レベル検出器４６が反応
し、スイッチ４１および４８を反転させるため、コント
ロールユニット４７を作動させる。これにより、回路を
そのデフォルト構成から、正常構成に転換しそれにより
回路はＡＧＣとして作動する。これは、スタートアップ
時の有用な保護となる。

【００７０】レベルセンサ４６は、正常およびデフォル
トの双方の構成で（それが存在する場合）コントロール
トーンにより発動されることに注意すべきである。これ
により、コントロールトーンが低下し閾値を下廻る場
合、回路はデフォルト構成に切換わり、コントロールト
ーンが、閾値を上廻ると回路は正常構成に戻る。

【００７１】正常動作時には、コントロールトーンは、
増幅後実質的に安定する。デフォルト動作時には、コン
トロールトーンはゼロとなる（またはノイズのみ）。そ
れ故、閾値の正確な設定は、重要でなくなる。正常値の
２５乃至７５パーセントの範囲での設定が望ましい。

【００７２】

【発明の効果】このように、本発明によれば、性能変動
に由来するパワー変動を減じることが可能な光信号の増
幅を含む光通信システムと中継器と提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわるＡＧＣをそれぞれ伴う５台の
光増幅器を含む、光水中テレコミュニケーションシステ
ムのシングルファイバを示す図。

【図２】図１のシステム中で用いられる増幅器の一実施
例を示すブロック図。

【図３】図１のシステム中で用いられる増幅器の他の実
施例を示すブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/17 10/16 (72)発明者ウイリアム・アンドルー・ストラードイギリス国、シーオー３・５エイチゼット、エセックス、コルチェスター、ラシイ・クロース 36 (72)発明者アンドルー・デイビット・エリスイギリス国、アイピー２・９エーディー、サフォーク、アイプスウイッチ、ジップスウイク・アベニュー 27 (72)発明者デレク・ジョン・メリオンイギリス国、アイピー３・８ティーエル、サフォーク、アイプスウイッチ、バックルスハム・ロード 37エー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号発生装置から光信号を受け取るた
め接続される光中継器を具備する光コミュニケーション
システムであって、該信号発生装置は、光コントロール
トーンを光信号に変調するようになっており、上記中継
器は、外部光ポンプを使用しない半導体光増幅器と前記
半導体光増幅器へ電気駆動電流を送るための電気駆動手
段とを有し、該半導体光増幅器は、上記光信号を増幅し
て、受け取った光コントロールトーンと同等の電気的コ
ントロールトーンを駆動電流に重ね、かつ該半導体光増
幅器も電気的コントロールトーンに応答して、半導体光
増幅器のアウトプットパワーの変動を減ずるように、駆
動電流を変動させるように構成された自動ゲインコント
ロール回路を備えたシステム。
【請求項２】 (a) 上記光信号を増幅するための、外
部光ポンプを使用しない半導体光増幅器、 (b) 半導体光増幅器への電気駆動電流供給用電気駆動手
段、 (c) 電気駆動手段を半導体光増幅器へ接続する駆動回
路、および、 (d) 駆動回路からのインプット受け取りのために接続さ
れかつ電気駆動電流制御のために接続されるアウトプッ
トを持つＡＧＣ手段を具備し、かつ上記半導体光増幅器
は、駆動回路中の電気信号に電気的コントロールトーン
を重ねるように構成され、上記電気的コントロールトー
ンは受け取った光コントロールトーンから得られたもの
であり、上記ＡＧＣ手段は、上記電気的コントロールト
ーンからパラメータ信号を生成し、かつ予め設定したレ
ベルにコントロールパラメータを保持するように、電気
駆動電流を変化するために適応されている、光コントロ
ールトーンにより変調された光信号のための中継器。
【請求項３】前記ＡＧＣ手段のアウトプットが、駆
動手段に接続されている請求項２の増幅装置。