JP2001168426A - ブロック利得等化器 - Google Patents

ブロック利得等化器

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JP2001168426A
JP2001168426A JP35117599A JP35117599A JP2001168426A JP 2001168426 A JP2001168426 A JP 2001168426A JP 35117599 A JP35117599 A JP 35117599A JP 35117599 A JP35117599 A JP 35117599A JP 2001168426 A JP2001168426 A JP 2001168426A
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祥平 山口
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    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 利得傾斜量を制御すると共に光信号の損失を
発生させることのないブロック利得等化器を得ること。 【解決手段】 ブロック利得等化器２０１は、光ファイ
バ伝送路１０１Nから送られてきた光信号を光カプラ１
１２で分岐し、バンドパスフィルタで監視用の信号１１
９を取り出す。この光電変換後の電気信号１２２は利得
制御回路２０７に入力され、利得を平坦化するための傾
斜補正データが読み出される。利得制御回路２０７は利
得制御信号２０８を半導体レーザ２０４に供給して利得
の平坦化を実現する利得傾斜に相当するパワーでこれを
駆動させ、後方励起方式でエルビウムドープファイバ２
０２を励起させる。これにより、ブロック利得等化器２
０１は光信号の損失なく周波数特性を平坦化させること
ができる。必要により、減衰器で利得を調整することも
可能である。また、励起方式も各種のものを採用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光伝送システムで利
得を調整するためのブロック利得等化器に係わり、特に
光ファイバ伝送路の中継区間に挿入して光信号の利得の
調整を行うのに好適なブロック利得等化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送システムでは、光信号を波長多重
して光ファイバ伝送路に送出して大容量の信号を伝送す
ることが多い。
【０００３】図１７は光ファイバ伝送路を接続した光伝
送システムの要部を表わしたものである。複数の光ファ
イバ伝送路１０１1、１０１2、……１０１Nは、それら
の間に光中継器１０２1、１０２2、……１０２N-1を配
置して光信号の減少した分を増幅している。このような
光伝送システムでは、それぞれの光ファイバ伝送路１０
１1、１０１2、……１０１Nが光信号として使用される
すべての周波数に対して距離と共に均一に利得を減少さ
せているのではなく、周波数によって減少の割合が異な
る。各光中継器１０２1、１０２2、……１０２N-1の場
合も同様であり、ラマン増幅によって増幅率に周波数的
な不均一が発生する。これら周波数に対する減衰あるい
は増幅が所定の傾きで生じていると近似的に考えた場
合、それぞれの光ファイバ伝送路１０１1、１０１2、…
…１０１Nは損失傾斜を有しており、それぞれの光中継
器１０２1、１０２2、……１０２N-1は利得傾斜を有し
ていると見ることができる。すなわち、１つの光伝送シ
ステムは、それぞれの光ファイバ伝送路１０１1、１０
１2、……１０１Nによる損失傾斜と、光中継器１０
２1、１０２2、……１０２N-1による利得傾斜の和で定
まる周波数特性を有していることになる。
【０００４】光伝送システムは、これら損失傾斜や利得
傾斜を考慮してシステム全体としての利得が平坦化する
ように設計される。ところが、実際には光ファイバ伝送
路１０１1、１０１2、……１０１Nや光中継器１０２1、
１０２2、……１０２N-1の特性は、これらの製造のばら
つき等によって予測したものと異なってくる場合があ
る。この“ずれ”がある許容範囲を越えると、伝送路と
いうシステムが成立しなくなる。そこでこのような事態
を防止するために、光伝送システムでは所定の中継区間
ごとにブロック利得等化器を伝送路に挿入するようにし
ている。そして、このブロック利得等化器によってそれ
ぞれの周波数に対する利得を平坦にしている。
【０００５】図１８はその様子を説明するためのもので
ある。ここでは一例として図１７に示した最終段の光中
継器１０２N-1の後にブロック利得等化器１０３を配置
している。この例では、最初の光ファイバ伝送路１０１
1の周波数特性は、第１の特性測定結果１０４1として示
したようにそれぞれの周波数の信号レベルが等しく、平
坦な特性となっている。最終段の光中継器１０２N-1の
後の光ファイバ伝送路１０１Nの周波数特性が、第Ｎの
特性測定結果１０４Nとして示したように周波数に応じ
て大きく傾斜していたような場合には、その後にブロッ
ク利得等化器１０３を配置する。このブロック利得等化
器１０３は周波数変化に対する利得の傾斜を相殺するよ
うな周波数特性１０５を備えている。したがって、この
ブロック利得等化器１０３を通過した後の光信号の特性
測定結果１０６は、周波数に対して平坦化されたものと
なっている。
【０００６】図１９は、このような利得の制御を行うブ
ロック利得等化器の回路構成を表わしたものである。こ
のブロック利得等化器１０３は、光ファイバ伝送路１０
１Nから入力した光信号１１１を分岐する光カプラ１１
２を備えている。光カプラ１１２によって分岐された一
方の光信号１１３は可変利得等化器１１４に入力され、
ここで利得が平坦にされた後、光信号１１５として後段
の光ファイバ１１６に送出されることになる。
【０００７】一方、光カプラ１１２によって分岐された
他方の光信号１１７はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１
１８に入力され、ここで所定の帯域の光信号のみが選択
される。ブロック利得等化器１０３に入力された光信号
が同図（ａ）に示すようにそれぞれの波長の信号から構
成されているものとすると（ここでは信号レベルの強弱
を示していない。）、その中の特定の波長λSVが監視用
の信号として使用される。バンドパスフィルタ１１８
は、この波長λSVの監視用の信号１１９を選択する。同
図（ｂ）は、監視用の信号１１９のみがバンドパスフィ
ルタ１１８を通過した状態を表わしている。
【０００８】選択された監視用の信号１１９はフォトダ
イオード（ＰＤ）１２１に入力されて、光電変換され電
気信号１２２になる。監視用の信号１１９を表わしたこ
の電気信号１２２は、利得制御回路１２３に入力され
る。利得制御回路１２３は、監視用の信号１１９に予め
組み込まれた損失傾斜についてのデータを読み取り、指
示された損失傾斜となるような電圧信号１２５を可変利
得等化器１１４に入力する。この結果得られる光信号１
１５（同図（ｃ））の利得は使用周波数帯域に対して平
坦化する。もちろん、この損失傾斜についてのデータは
他の経路を通ってこのブロック利得等化器１０３に伝達
されるものであってもよい。
【０００９】図２０は、従来の可変利得等化器の特性の
一例を表わしたものである。可変利得等化器１１４は、
電圧信号１２５の電圧レベルに応じて波長に対する損失
の傾斜が変化するようになっている。この図では、電圧
信号１２５が３Ｖ（ボルト）を示しているときには、実
線で示すように周波数特性が平坦であり、何らの補正も
行わない。電圧信号１２５が２Ｖの場合には波長λが増
加するほど損失が少なくなるような特性を有しており、
電圧信号１２５が４Ｖの場合には波長λが増加するほど
損失が多くなるような特性を有している。したがって、
電圧信号１２５に応じて、可変利得等化器１１４は光信
号１１３の利得を調整し、周波数に対して平坦となった
光信号１１５を出力することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１９に示した可変利
得等化器１１４は、入力された光信号の周波数に対する
減衰率を変化させることで利得を平坦化している。した
がって、ブロック利得等化器１０３に入力された光信号
は、その信号レベルを減少させることはあっても増加さ
せることはない。このため、ブロック利得等化器１０３
を伝送路の最終段に挿入した場合は別として、途中の区
間に挿入した場合にはその区間の光ファイバの長さを、
他の区間に比べて短くする必要があった。このため、光
伝送システムのコストアップにつながるという問題があ
った。
【００１１】そこで本発明の目的は、利得傾斜量を制御
すると共に光信号の損失を発生させることのないブロッ
ク利得等化器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）上流側の伝送路から送られてきた光信号を入
力し下流側の伝送路に中継する希土類元素を添加したド
ープファイバと、（ロ）このドープファイバに励起光を
注入する励起光源と、（ハ）この励起光源の出力する励
起光のパワーを伝送路から送られてきた光信号の周波数
特性を補正するための利得特性に対応するものに設定す
るパワー設定手段とをブロック利得等化器に具備させ
る。
【００１３】すなわち請求項１記載の発明では、希土類
元素を添加したドープファイバに注入する励起光のパワ
ーを加減するとドープファイバによる利得の周波数特性
が変化することに着目し、伝送路に利得の等化のために
配置されるブロック利得等化器にドープファイバを内蔵
させ、励起光源のパワーを光信号の周波数特性を補正す
るための利得特性に対応するものに設定することにした
ものである。これにより、減衰器で等化を行った場合の
ような利得の損失がない。
【００１４】請求項２記載の発明では、（イ）上流側の
伝送路から送られてきた光信号を入力し下流側の伝送路
に中継する希土類元素を添加したドープファイバと、
（ロ）このドープファイバに励起光を注入する励起光源
と、（ハ）この励起光源の出力する励起光のパワーを伝
送路から送られてきた光信号の周波数特性を補正するた
めの利得特性に対応するものに設定するパワー設定手段
と、（ニ）このパワー設定手段で設定したパワーの励起
光によってドープファイバが増幅した光信号を所定量減
衰する減衰器とをブロック利得等化器に具備させる。
【００１５】すなわち請求項２記載の発明では、希土類
元素を添加したドープファイバに注入する励起光のパワ
ーを加減するとドープファイバによる利得の周波数特性
が変化することに着目し、伝送路に利得の等化のために
配置されるブロック利得等化器にドープファイバを内蔵
させ、励起光源のパワーを光信号の周波数特性を補正す
るための利得特性に対応するものに設定することにした
ものである。これにより、減衰器で等化を行った場合の
ような利得の損失がないが、ドープファイバを使用する
ので、利得が反対に増加してしまい予め定めた長さの伝
送路に光信号を伝送するには好ましくないとされるよう
な場合がある。そこで請求項２記載の発明ではドープフ
ァイバが増幅した光信号を所定量減衰する減衰器を用意
している。増幅した分の減衰が不要である場合には、請
求項１記載の発明となる。
【００１６】請求項３記載の発明では、（イ）上流側の
伝送路から送られてきた光信号を入力し下流側の伝送路
に中継する希土類元素を添加したドープファイバと、
（ロ）このドープファイバに励起光を注入する励起光源
と、（ハ）ドープファイバに励起光を注入するパワーの
各値に対する増幅率の周波数特性を予め記憶した特性記
憶手段と、（ニ）光信号の周波数特性の平坦化を行うた
めの指示データに基づいてこの特性記憶手段に記憶され
た所望の周波数特性に対応する励起光のパワーを設定す
るパワー設定手段と、（ホ）このパワー設定手段で設定
したパワーの励起光によってドープファイバが増幅した
光信号の増幅率が所望の値より高いときこれを所望の値
まで減衰する減衰器とをブロック利得等化器に具備させ
る。
【００１７】すなわち請求項３記載の発明では、希土類
元素を添加したドープファイバに注入する励起光のパワ
ーを加減するとドープファイバによる利得の周波数特性
が変化することに着目し、伝送路に利得の等化のために
配置されるブロック利得等化器にドープファイバを内蔵
させ、励起光源のパワーを光信号の周波数特性を補正す
るための利得特性に対応するものに設定することにした
ものである。このために請求項３記載の発明では、ドー
プファイバに励起光を注入するパワーの各値に対する増
幅率の周波数特性を予め記憶した特性記憶手段を用意
し、光信号の周波数特性の平坦化を行うための指示デー
タに基づいてこの特性記憶手段に記憶された所望の周波
数特性に対応する励起光のパワーを設定することにして
いる。請求項３記載の発明でも、励起光によってドープ
ファイバが増幅した光信号の増幅率が所望の値より高く
なる場合がある。このような場合にはこれを所望の値ま
で減衰する減衰器を用いることにしている。
【００１８】請求項４記載の発明では、（イ）上流側の
伝送路から送られてきた光信号を入力し下流側の伝送路
に中継する希土類元素を添加したドープファイバと、
（ロ）このドープファイバに励起光を注入する励起光源
と、（ハ）ドープファイバに励起光を注入するパワーの
各値に対する増幅率の周波数特性を予め記憶した特性記
憶手段と、（ニ）光信号の周波数特性を判別する特性判
別手段と、（ホ）特性記憶手段に記憶された周波数特性
の中からこの特性判別手段によって判別された特性の周
波数を平坦化させるのに最も適した周波数特性を選択し
てこれに対応する励起光のパワーを設定するパワー設定
手段と、（へ）このパワー設定手段で設定したパワーの
励起光によってドープファイバが増幅した光信号の増幅
率が所望の値より高いときこれを所望の値まで減衰する
減衰器とをブロック利得等化器に具備させる。
【００１９】すなわち請求項４記載の発明では、希土類
元素を添加したドープファイバに注入する励起光のパワ
ーを加減するとドープファイバによる利得の周波数特性
が変化することに着目し、伝送路に利得の等化のために
配置されるブロック利得等化器にドープファイバを内蔵
させ、励起光源のパワーを光信号の周波数特性を補正す
るための利得特性に対応するものに設定することにした
ものである。このために請求項４記載の発明では、ドー
プファイバに励起光を注入するパワーの各値に対する増
幅率の周波数特性を予め記憶した特性記憶手段を用意す
ると共に、入力された光信号の周波数特性を判別する特
性判別手段を設け、特性記憶手段に記憶された周波数特
性の中から特性判別手段によって判別された特性の周波
数を平坦化させるのに最も適した周波数特性を選択して
これに対応する励起光のパワーを設定することにしてい
る。請求項４記載の発明でも、励起光によってドープフ
ァイバが増幅した光信号の増幅率が所望の値より高くな
る場合がある。このような場合にはこれを所望の値まで
減衰する減衰器を用いる。
【００２０】請求項５記載の発明では、請求項１〜請求
項４記載のブロック利得等化器で励起光源は後方励起方
式でドープファイバの励起を行うことを特徴としてい
る。
【００２１】これにより、高効率で消費電力が小さいブ
ロック利得等化器を実現することができる。
【００２２】請求項６記載の発明では、請求項１〜請求
項４記載のブロック利得等化器で励起光源は前方励起方
式でドープファイバの励起を行うことを特徴としてい
る。
【００２３】これにより、入力光強度が増大しても雑音
指数の悪化量の少ないブロック利得等化器を実現するこ
とができる。
【００２４】請求項７記載の発明では、請求項１〜請求
項４記載のブロック利得等化器で励起光源は後方励起方
式用の光源と前方励起方式用の光源からなり、これらを
所定の条件の下で択一的に選択してドープファイバの励
起を行うことを特徴としている。
【００２５】このように請求項７記載の発明では後方励
起方式と前方励起方式を使い分けることにしたので、高
効率で消費電力が小さい後方励起方式と入力光強度が増
大しても雑音指数の悪化量の少ない前方励起方式を使い
分けて、光伝送システムをよりよい状態に保つことがで
きる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
【００２７】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２８】第１の実施例
【００２９】図２は本発明の第１の実施例におけるブロ
ック利得等化器を使用した光伝送システムの要部を表わ
したものである。この光伝送システムで図１８と同一部
分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省
略する。本実施例のブロック利得等化器２０１は複数の
光ファイバ伝送路１０１1、１０１2、……１０１Nを経
た光信号の周波数特性を平坦化するためのものである。
本実施例では説明の都合上、ブロック利得等化器２０１
が光伝送システムを構成する伝送路の末端に配置されて
いるが、光ファイバ伝送路１０１1、１０１2、……１０
１Nの間に必要に応じて適宜挿入されることになる。
【００３０】図１は本実施例におけるブロック利得等化
器の構成を表わしたものである。この図１で図１９と同
一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適
宜省略する。本実施例のブロック利得等化器２０１は、
光ファイバ伝送路１０１Nを伝送されてきた光信号１１
１を分岐する光カプラ１１２を備えている。光カプラ１
１２によって分岐された一方の光信号１１３は、エルビ
ウムドープファイバ２０２によって光信号のまま増幅さ
れる。エルビウムドープファイバ２０２の出力側には、
後方励起方式で光信号を増幅するための励起光を注入す
るためのＷＤＭ（wavelength division multiplex：波
長分割多重方式）カプラ２０３が配置されている。この
ＷＤＭカプラ２０３には、半導体レーザ２０４から励起
光２０５が注入されるようになっている。この半導体レ
ーザ２０４は、利得制御回路２０７から供給される利得
制御信号２０８によってそのパワーを制御されるように
なっている。利得制御回路２０７は、フォトダイオード
１２１から出力される電気信号１２２を入力して、監視
用の信号１１９に予め組み込まれた利得の傾斜を補正す
るための傾斜補正データを読み取り、利得を平坦化する
ような制御を行うようになっている。
【００３１】このようなブロック利得等化器２０１で
は、光カプラ１１２によって分岐された一方の光信号１
１７がバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１８に入力さ
れ、波長λSVの監視用の信号１１９が選択される。この
監視用の信号１１９は、図１（ａ）に示すようにブロッ
ク利得等化器２０１に入力される各種の波長の光信号の
うちの予め定められた１種類の波長の信号である。同図
（ｂ）は、監視用の信号１１９のみがバンドパスフィル
タ１１８を通過した状態を表わしている。選択された監
視用の信号１１９はフォトダイオード１２１に入力され
て、光電変換され電気信号１２２になり、利得制御回路
２０７に入力され、前記した傾斜補正データの読み取り
が行われることになる。
【００３２】図３は、本実施例で使用されるエルビウム
ドープファイバの各波長に対する相対利得を表わしたも
のである。この図で例示的に示した各特性曲線２１１〜
２１５はそれらの符号の数値が小さいほど励起パワーが
小さく、大きいほど励起パワーが大きい。このブロック
利得等化器の使用される光ファイバ伝送路１０１の各光
信号の使用される波長の帯域をλ1からλ2までとする
と、それらの帯域における波長の増加に対する利得傾斜
は、大まかに表現すると、それらの特性曲線２１１〜２
１５上の波長λ1の点とλ2の点を結んだ一点鎖線で示す
線分２２１〜２２５の傾きとなる。
【００３３】図４は、エルビウムドープファイバの励起
パワーと利得傾斜の関係を表わしたものである。図３に
示した例では図４で実線で示すように励起パワーが大き
くなるほど利得傾斜は負の値から正の値に増加してい
く。すなわち図１に示すブロック利得等化器２０１のエ
ルビウムドープファイバ２０２を後方励起方式で光増幅
するときに、半導体レーザ２０４から送出される励起光
２０５のパワーを各特性曲線２１１〜２１５で示すいず
れかに選択することによって、利得傾斜量を制御し、Ｗ
ＤＭカプラ２０３から光アイソレータ２３１を経て出力
される光信号１１１（図１（ｃ））の利得を平坦化する
ことができる。
【００３４】もちろん、図３に示した特性曲線でも伝送
路に使用する波長帯域を異なったものにすると、その範
囲における利得傾斜は異なったものとなる。すなわち、
使用する波長の帯域を調整したり、励起光の波長を変更
する等の手法を採用することで、図４で一点鎖線で示し
たような励起パワーが小さいほど利得傾斜の大きな特性
を得ることも可能である。
【００３５】図５は、利得傾斜量の制御を行うためのＲ
ＯＭテーブルの要部を表わしたものである。図１に示し
たバンドパスフィルタ１１８から取り出された波長λSV
の監視用の信号１１９から利得の傾斜を補正するための
傾斜補正データＳを取り出すと、図示しないＣＰＵ（中
央処理装置）はこの傾斜補正データＳをアドレス情報と
してＲＯＭテーブル２４１から対応する励起パワーＰと
増加利得Ａを示すデータをそれぞれ読み出すようになっ
ている。たとえば傾斜補正データがＳ1であれば、これ
を補正する利得傾斜Ｐ1と増加利得Ａ1が読み出される。
【００３６】ここで増加利得Ａとは、利得傾斜を異なら
せるために励起パワーを変えたときに生じる利得の増加
量をいう。図１に示したブロック利得等化器２０１はバ
ンドパスフィルタ１１８によって選択された波長λSVの
監視用の信号１１９の信号レベルによって信号の減衰量
を判別するが、エルビウムドープファイバ２０２による
光信号の増幅率が波長に対する等化処理によって増加し
たとき、これを必要に応じて減衰させるために増加利得
Ａを読み出すことにしている。この場合の減衰は、各波
長に対して平坦な特性を有する減衰器を使用して行えば
よい。減衰器を積極的に使用する実施例は図１０で第４
の実施例として説明する。
【００３７】もちろん、各励起パワーＰ1〜Ｐ5に対する
増幅率が許容の範囲内である場合には、このようなフラ
ットな特性を有する減衰器を配置する必要はない。ま
た、このブロック利得等化器２０１が光中継器１０
２1、１０２2、……１０２N-1のいずれかと共用される
場合には、本来の増幅を行うこれらの光中継器１０
２1、１０２2、……１０２N-1の図示しないエルビウム
ドープファイバの増幅率を利得傾斜の補正に伴う増幅率
の変化を考慮して増幅するようにすることで、減衰器の
配置を省略することができる。
【００３８】以上説明したように第１の実施例では、た
とえばこの光伝送システムの図示しない端局が取得した
各周波数に対するパワーの傾斜に応じてブロック利得等
化器２０１に指示された傾斜補正データＳに対して所望
の利得傾斜を設定することにしたので、光中継器１０２
1、１０２2、……１０２N-1の間の距離を特別に短く設
定する必要がない。また、ブロック利得等化器２０１で
は後方励起方式で利得の傾斜を補正するので、高効率で
消費電力の少ないブロック利得等化器を実現することが
できる。
【００３９】第２の実施例
【００４０】図６は、本発明の第２の実施例におけるブ
ロック利得等化器の構成を表わしたものである。この図
６で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これ
らの説明を適宜省略する。本実施例のブロック利得等化
器３０１は、第１の実施例のブロック利得等化器２０１
と異なり、前方励起方式で光信号１１１の増幅を行い、
これによって利得傾斜の調整を行っている。このため、
フォトダイオード１２１から出力される電気信号１２２
は前方励起方式による利得制御回路２０７Ａに入力さ
れ、これから出力される利得制御信号２０８によって半
導体レーザ２０４Ａの励起光２０５Ａのパワーの制御が
行われる。励起光２０５ＡはＷＤＭ（wavelength divis
ion multiplex：波長分割多重方式）カプラ２０３Ａを
経てエルビウムドープファイバ２０２に注入されること
になる。
【００４１】この第２の実施例のブロック利得等化器３
０１では、前方励起方式を採用しているので、雑音指数
の低い光信号を出力することができる。
【００４２】第３の実施例
【００４３】図７は、本発明の第３の実施例におけるブ
ロック利得等化器の構成を表わしたものである。この図
７で図１および図６と同一部分には同一の符号を付して
おり、これらの説明を適宜省略する。本実施例のブロッ
ク利得等化器３５１は、後方励起方式の第１の実施例と
前方励起方式の２の実施例を組み合わせた構成となって
いる。すなわち、光カプラ１１２とエルビウムドープフ
ァイバ２０２の間には、半導体レーザ２０４Ａの励起光
２０５Ａを前方励起方式で注入するためのＷＤＭカプラ
２０３Ａが配置されており、エルビウムドープファイバ
２０２と光アイソレータ２３１の間には半導体レーザ２
０４の励起光２０５を後方励起方式で注入するためのＷ
ＤＭカプラ２０３が配置されている。
【００４４】図８は、この第３の実施例で使用される同
一特性の半導体レーザ２０４、２０４Ａを後方励起方式
と前方励起方式で個別に使用した場合の入力光の強度と
雑音指数の関係を表わしたものである。この図で実線３
６１が前方励起方式の場合を、破線３６２が後方励起方
式の場合を示している。
【００４５】本実施例の場合、図７に示した監視用の信
号１１９を入力するフォトダイオード１２１の入力光強
度が０ｄＢｍ未満であるような場合には、雑音指数が前
方励起方式でも後方励起方式でもほぼ等しくなる。この
ときには、高効率で消費電力の小さい後方励起方式が優
れている。一方、入力光強度が０ｄＢｍ以上に増大する
と、図８の破線３６２で示した後方励起方式の方が、実
線３６１で示した前方励起方式よりも雑音指数の悪化量
が大きくなる。この結果、後方励起方式の場合には、シ
ステム性能が入力レベルの上昇と共に低下していく。前
方励起方式では入力光強度が増大しても雑音指数の悪化
量はわずかである。そこで、入力光強度がこの０ｄＢｍ
以上に増大すると雑音指数の低い前方励起方式が有利と
なる。
【００４６】図９は、本実施例の利得制御回路の制御動
作の流れを表わしたものである。利得制御回路２０７Ａ
は、図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）を備えてお
り、同じく図示しないＲＯＭ（リード・オンリ・メモ
リ）に格納されたプログラムに従って後方励起方式と前
方励起方式の切り替えを行うようになっている。すなわ
ち、図７に示したフォトダイオード１２１から出力され
る電気信号１２２の信号レベルをＣＰＵは判別し、これ
が０ｄＢ以上であれば（ステップＳ３７１：Ｙ）、前方
励起方式でエルビウムドープファイバ２０２の増幅を行
う（ステップＳ３７２）。この場合には、利得制御回路
２０７Ａから利得制御信号２０８Ａが出力され、半導体
レーザ２０４Ａは励起光２０５Ａを出力するが、利得制
御信号２０８は出力されないので、半導体レーザ２０４
は励起光２０５を出力しない。
【００４７】これに対して、フォトダイオード１２１か
ら出力される電気信号１２２の信号レベルが０ｄＢ未満
であった場合には（ステップＳ３７１：Ｎ）、後方励起
方式でエルビウムドープファイバ２０２の増幅を行う
（ステップＳ３７３）。すなわち、利得制御回路２０７
から利得制御信号２０８が出力され、半導体レーザ２０
４は励起光２０５を出力するが、利得制御信号２０８Ａ
は出力されないので、半導体レーザ２０４Ａは励起光２
０５Ａを出力しない。
【００４８】このように第３の実施例では後方励起方式
と前方励起方式を使い分けることにしたので、高効率で
消費電力が小さい後方励起方式と入力光強度が増大して
も雑音指数の悪化量の少ない前方励起方式を使い分け
て、光伝送システムをよりよい状態に保つことができ
る。
【００４９】第４の実施例
【００５０】図１０は、本発明の第４の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１０で図１と同一部分には同一の符号を付しており、
これらの説明を適宜省略する。本実施例のブロック利得
等化器４０１は、第１の実施例でも言及した利得傾斜の
ための制御による付加的な利得の超過分を補正するよう
にしている。このために、後方励起方式で励起光を注入
するＷＤＭカプラ２０３とその下流側に配置された光ア
イソレータ２３１の間に、フラットな波長特性の可変減
衰器４０２を配置すると共に、出力側の光ファイバ１１
６の手前に、光信号の出力レベルを判別するための光カ
プラ４０３を配置している。
【００５１】本実施例のフォトダイオード１２１から出
力される電気信号１２２は第１の利得制御回路４０４に
入力される。ここから出力される利得制御信号４０５が
半導体レーザ２０４に入力され、先の実施例と同様に後
方励起方式で利得傾斜の補正が行われる。一方、光カプ
ラ４０３によって分岐された光信号４０７は、第２の利
得制御回路４０８に入力される。この光信号４０７は周
波数に対する利得の補正が行われた後なので利得自体は
平坦化しているが、エルビウムドープファイバ２０２を
使用して増幅されている。そこで第２の利得制御回路４
０８は減衰率制御信号４０９を可変減衰器４０２に供給
してその減衰率を設定する。
【００５２】したがって、この第４の実施例のブロック
利得等化器４０１では、その出力側から入力側とまった
く同一レベルの信号を出力することができる。したがっ
て、図２に示した光ファイバ伝送路１０１1、１０１2、
……１０１Nのどの位置にこのブロック利得等化器４０
１を挿入しても、利得自体に変更が生じることはない。
【００５３】もちろん、本実施例のブロック利得等化器
４０１はエルビウムドープファイバ２０２を備えている
ので、図２に示した光中継器１０２1、１０２2、……１
０２ N-1のいずれかの代用として使用することができ
る。この場合には、ブロック利得等化器４０１の出力側
の信号レベルが入力側の信号レベルを所定のレベルだけ
増幅していることが必要である。この場合には可変減衰
器４０２の減衰率を調整すればよい。
【００５４】第５の実施例
【００５５】図１１は、本発明の第５の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１１で図１および図１０と同一部分には同一の符号を
付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の
ブロック利得等化器４５１は、先の第４の実施例と構成
的には類似しているが、必要な利得傾斜の設定をブロッ
ク利得等化器４５１自体で行えるようになっている。こ
のため、フォトダイオード１２１から出力される単純な
信号レベルを表わした電気信号１２２Ａは第１の利得制
御回路４０４Ａに入力されて可変減衰器４０２の制御が
行われる。また、光カプラ４０３から分岐して得られた
光信号４０７は、第２の利得制御回路４０８Ａに入力さ
れる。第２の利得制御回路４０８Ａは利得制御信号４６
１を半導体レーザ２０４に供給してその利得傾斜を制御
すると共に、第１の実施例の第５図で説明したＲＯＭテ
ーブル２４１の増加利得Ａに相当する増加利得データ４
６２を第１の利得制御回路４０４Ａに入力するようにな
っている。
【００５６】すなわち、この第５の実施例では、第２の
利得制御回路４０８Ａがブロック利得等化器４５１から
出力されようとする光信号の損失傾斜を判別して、エル
ビウムドープファイバ２０２を使用して利得を平坦化す
るための利得傾斜に対応する励起パワーを求める。そし
て、後方励起方式でその励起パワーに相当する傾斜補正
データ（図５参照）を利得制御信号４６１として半導体
レーザ２０４に供給することになる。このとき、その傾
斜補正データに対応する増加利得（図５参照）が増加利
得データ４６２として第１の利得制御回路４０４Ａに入
力される。第１の利得制御回路４０４Ａは、波長λSVの
監視用の信号１１９の単純な信号レベルを表わした電気
信号１２２Ａを用いて伝送路における信号のロスを判別
すると共に、エルビウムドープファイバ２０２による各
波長共通の増幅分を増加利得データ４６２により判別
し、両者が相殺されてブロック利得等化器４５１から出
力される信号レベルが予め定めた値となるような減衰率
を決定する。そしてこれを減衰率制御信号４６４として
可変減衰器４０２に供給することになる。
【００５７】この結果、第５の実施例のブロック利得等
化器４５１では端局等から損失傾斜についてのデータを
得ることなく、自律的に利得を平坦化することができ、
しかも損失傾斜がどのようなものであっても出力側の信
号レベルが変動することはない。
【００５８】第６の実施例
【００５９】図１２は、本発明の第６の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１２で図１および図１１と同一部分には同一の符号を
付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の
ブロック利得等化器５０１は、可変減衰器４０２が光カ
プラ１１２とエルビウムドープファイバ２０２の間に移
動した点を除けば、図１１に示した第５の実施例と同一
である。ただし、可変減衰器４０２がエルビウムドープ
ファイバ２０２よりも上流側に配置されたために、制御
のための信号やデータは微妙に異なってくる。そこで、
第１の利得制御回路４０４Ａを第１の利得制御回路４０
４Ｂに、また第２の利得制御回路４０８Ａを第２の利得
制御回路４０８Ｂに変更すると共に、減衰率制御信号４
６４を減衰率制御信号４６４Ａに、また利得制御信号４
６１を利得制御信号４６１Ａに変更している。増加利得
データ４６２Ａについても同様である。
【００６０】第７の実施例
【００６１】図１３は、本発明の第７の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１３で図１、図６および図１２と同一部分には同一の
符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実
施例のブロック利得等化器５５１は、前方励起方式で利
得を傾斜させて増幅を行う一方で、これによって生じた
利得の不要な増加分を、エルビウムドープファイバ２０
２に対して下流側に配置された可変減衰器４０２で減衰
させるようにしている。
【００６２】このため、本実施例では光カプラ１１２と
エルビウムドープファイバ２０２の間にＷＤＭカプラ２
０３Ａを配置し、半導体レーザ２０４Ａの励起光２０５
Ａの注入による利得傾斜で利得の平坦化を図ると共に、
第１の利得制御回路４０４Ｃから出力される減衰率制御
信号４６４Ｂによって可変減衰器４０２の減衰率を調整
するようにしている。第２の利得制御回路４０８Ｃは先
の実施例と同様に利得の傾斜を判別して利得制御信号４
６１Ｂを半導体レーザ２０４Ａに供給してその利得傾斜
を平坦に制御すると共に、第１の実施例の第５図で説明
したＲＯＭテーブル２４１の増加利得Ａに相当する増加
利得データ４６２Ｂを第１の利得制御回路４０４Ｃに入
力するようになっている。
【００６３】第８の実施例
【００６４】図１４は、本発明の第８の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１４で図１および図１３と同一部分には同一の符号を
付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の
ブロック利得等化器６０１は、光カプラ１１２とエルビ
ウムドープファイバ２０２の間に順に可変減衰器４０２
とＷＤＭカプラ２０３Ａを配置している。そして、第１
の利得制御回路４０４を使用してその減衰率制御信号４
６４Ｃにより可変減衰器４０２の利得を制御し、この後
に前方励起方式による利得傾斜により利得の平坦化を図
っている。
【００６５】このため、第２の利得制御回路４０８Ｃは
先の実施例と同様に利得の傾斜を判別して利得制御信号
４６１Ｃを半導体レーザ２０４Ａに供給してその利得傾
斜を平坦に制御すると共に、第１の実施例の第５図で説
明したＲＯＭテーブル２４１の増加利得Ａに相当する増
加利得データ４６２Ｃを第１の利得制御回路４０４Ｄに
入力するようになっている。
【００６６】第９の実施例
【００６７】図１５は、本発明の第９の実施例における
ブロック利得等化器の構成を表わしたものである。この
図１５で図１、図７および図１４と同一部分には同一の
符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実
施例のブロック利得等化器６５１は、図７で説明した第
３の実施例と同様に前方励起方式を実現するためのＷＤ
Ｍカプラ２０３Ａおよび半導体レーザ２０４Ａと、後方
励起方式を実現するためのＷＤＭカプラ２０３および半
導体レーザ２０４を備えている。第２の利得制御回路４
０８Ｅはこれらの励起方式の切替制御等の制御を行うた
めに共通して使用される。この第２の利得制御回路４０
８Ｅは先の実施例と同様に利得の傾斜を判別して利得制
御信号４６１Ｄを半導体レーザ２０４Ａに、また利得制
御信号４６１Ｅを半導体レーザ２０４にそれぞれ供給し
てそれらの利得傾斜を平坦に制御する。また、第１の実
施例の第５図で説明したＲＯＭテーブル２４１の増加利
得Ａに相当する増加利得データ４６２Ｄを第１の利得制
御回路４０４Ｅに入力するようになっている。
【００６８】第１の利得制御回路４０４Ｅは、波長λSV
の監視用の信号１１９の単純な信号レベルを表わした電
気信号１２２Ａを入力して、第３の実施例における図９
で説明したように入力光強度に応じて前方励起方式で利
得の補正を行う（ステップＳ３７２）か、後方励起方式
で利得の補正を行う（ステップＳ３７３）かを決定す
る。これによる切替指示信号６５２は、第１の利得制御
回路４０４Ｅから第２の利得制御回路４０８Ｅに送られ
る。
【００６９】また、電気信号１２２Ａのアナログレベル
から伝送路における信号のロスを判別すると共に、エル
ビウムドープファイバ２０２による各波長共通の増幅分
を、後方励起方式あるいは前方励起方式による増加利得
データにより判別し、両者が相殺されてブロック利得等
化器６５１から出力される信号レベルが予め定めた値と
なるような減衰率を決定する。そしてこれを減衰率制御
信号４６４Ｄとして可変減衰器４０２に供給することに
なる。この第９の実施例では後方励起方式と前方励起方
式を併用しているので、図５に示したＲＯＭテーブル２
４１と同様のテーブルは、これらの励起方式にそれぞれ
対応した２種類のテーブルを作成することが好ましい。
【００７０】このように第９の実施例では第３の実施例
と同様に後方励起方式と前方励起方式を使い分けること
にしたので、高効率で消費電力が小さい後方励起方式と
入力光強度が増大しても雑音指数の悪化量の少ない前方
励起方式を使い分けて、光伝送システムをよりよい状態
に保つことができる。しかも、ブロック利得等化器６５
１から出力される光信号のレベルを所望の値に設定する
ことができるという利点がある。
【００７１】第１０の実施例
【００７２】図１６は、本発明の第１０の実施例におけ
るブロック利得等化器の構成を表わしたものである。こ
の図１６で図１および図１５と同一部分には同一の符号
を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例
のブロック利得等化器７０１は、図１５に示したブロッ
ク利得等化器６５１と同様に前方励起方式と後方励起方
式を切り替えて使用すると共に、可変減衰器４０２で利
得の減衰を行うようになっている。本実施例ではこの可
変減衰器４０２がエルビウムドープファイバ２０２より
も上流側に配置されている。それ以外の点は先の第９の
実施例と同様の回路構成となっている。
【００７３】この第１０の実施例でも後方励起方式と前
方励起方式を使い分けることにしたので、高効率で消費
電力が小さい後方励起方式と入力光強度が増大しても雑
音指数の悪化量の少ない前方励起方式を使い分けて、光
伝送システムをよりよい状態に保つことができる。しか
も、ブロック利得等化器７０１から出力される光信号の
レベルを所望の値に設定することができるという利点が
ある。
【００７４】以上説明した第１〜第１０の実施例ではブ
ロック利得等化器の内部の光増幅器としてエルビウムド
ープファイバ２０２を使用したが、これ以外の希土類元
素を添加したドープファイバを使用することは同様に可
能である。また第４の実施例以降の実施例ではフラット
な波長特性の可変減衰器４０２を使用したが、エルビウ
ムドープファイバ２０２等のドープファイバによる利得
傾斜と可変減衰器の損失傾斜の和が所望の周波数特性に
なればよいので、可変減衰器の周波数特性は必ずしもフ
ラットなものである必要はない。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１〜請求項４
記載の発明によれば、希土類元素を添加したドープファ
イバに注入する励起光のパワーを加減するとドープファ
イバによる利得の周波数特性が変化することに着目し、
伝送路に利得の等化のために配置されるブロック利得等
化器にドープファイバを内蔵させ、励起光源のパワーを
光信号の周波数特性を補正するための利得特性に対応す
るものに設定して利得の平坦化を図ったので、減衰器を
使用して利得の平坦化を図る場合と比べて利得が少なく
なることがなく、ブロック利得等化器を配置した伝送路
の区間を他の区間よりも短くする必要がなく、工事の設
計を単純化することができる。また、中継器と同等の利
得が生じる場合にはその区間での中継器を省略すること
も可能になる。
【００７６】また、請求項２〜請求項４記載の発明で
は、ドープファイバおよび励起光源の他に減衰器を配置
したので、入力した信号レベルをまったく変化させない
で利得の等化を行った後にその光信号を出力させること
ができ、この場合には伝送路のどの箇所にも自由にブロ
ック利得等化器を挿入することができ、これによる区間
長の調整を行う必要がない。
【００７７】更に請求項４記載の発明によれば、光信号
の周波数特性を判別する特性判別手段を内蔵したので、
自立的に利得の平坦化を図ることが可能になり、何等か
の原因で周波数特性が変わった場合にも即座に対応させ
ることができる。
【００７８】また請求項５記載の発明では、励起光源は
後方励起方式でドープファイバの励起を行うことにした
ので、高効率で消費電力が小さいブロック利得等化器を
実現することができる。
【００７９】更に請求項６記載の発明では、励起光源は
前方励起方式でドープファイバの励起を行うことにした
ので、入力光強度が増大しても雑音指数の悪化量の少な
いブロック利得等化器を実現することができる。
【００８０】また請求項７記載の発明では、励起光源は
後方励起方式用の光源と前方励起方式用の光源からな
り、これらを所定の条件の下で択一的に選択してドープ
ファイバの励起を行うことにしたので、高効率で消費電
力が小さい後方励起方式と入力光強度が増大しても雑音
指数の悪化量の少ない前方励起方式を使い分けて、光伝
送システムをよりよい状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるブロック利得等
化器の構成を表わしたブロック図である。
【図２】第１の実施例におけるブロック利得等化器を使
用した光伝送システムの要部を表わしたブロック図であ
る。
【図３】第１の実施例で使用されるエルビウムドープフ
ァイバの各波長に対する相対利得を表わした特性図であ
る。
【図４】図３に示したエルビウムドープファイバの励起
パワーと利得傾斜の関係を表わした特性図である。
【図５】第１の実施例における利得傾斜量の制御用のＲ
ＯＭテーブルの要部を表わした説明図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるブロック利得等
化器の構成を表わしたブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるブロック利得等
化器の構成を表わしたブロック図である。
【図８】第３の実施例で使用される同一特性の半導体レ
ーザを後方励起方式と前方励起方式で使用した場合の入
力光の強度と雑音指数の関係を表わした特性図である。
【図９】第３の実施例の利得制御回路の制御動作の流れ
を表わした流れ図である。
【図１０】本発明の第４の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１２】本発明の第６の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１３】本発明の第７の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１４】本発明の第８の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１５】本発明の第９の実施例におけるブロック利得
等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１６】本発明の第１０の実施例におけるブロック利
得等化器の構成を表わしたブロック図である。
【図１７】光ファイバ伝送路を接続した光伝送システム
の要部を表わしたブロック図である。
【図１８】従来の光伝送システムの要部を波形特性と共
に表した説明図である。
【図１９】従来使用されたブロック利得等化器の回路構
成を表わしたブロック図である。
【図２０】従来の可変利得等化器の特性の一例を表わし
た特性図である。
【符号の説明】
１０１ 光ファイバ伝送路 １０２ 光中継器 １１２、４０３ 光カプラ １１８ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １１９ 監視用の信号 １２１ フォトダイオード（ＰＤ） ２０１、３０１、３５１、４０１、４５１、５０１、５
５１、６０１、６５１、７０１ ブロック利得等化器 ２０２ エルビウムドープファイバ ２０３、２０３Ａ ＷＤＭカプラ ２０４、２０４Ａ 半導体レーザ ２０７、２０７Ａ、２０７Ｂ 利得制御回路 ２４１ ＲＯＭテーブル ４０２ 可変減衰器 ４０４、４０４Ａ、４０４Ｂ、４０４Ｃ、４０４Ｄ、４
０４Ｅ、４０４Ｆ 第１の利得制御回路 ４０８、４０８Ａ、４０８Ｂ、４０８Ｃ、４０８Ｄ、４
０８Ｅ、４０８Ｆ 第２の利得制御回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上流側の伝送路から送られてきた光信号
    を入力し下流側の伝送路に中継する希土類元素を添加し
    たドープファイバと、 このドープファイバに励起光を注入する励起光源と、 この励起光源の出力する励起光のパワーを前記伝送路か
    ら送られてきた光信号の周波数特性を補正するための利
    得特性に対応するものに設定するパワー設定手段とを具
    備することを特徴とするブロック利得等化器。
  2. 【請求項２】 上流側の伝送路から送られてきた光信号
    を入力し下流側の伝送路に中継する希土類元素を添加し
    たドープファイバと、 このドープファイバに励起光を注入する励起光源と、 この励起光源の出力する励起光のパワーを前記伝送路か
    ら送られてきた光信号の周波数特性を補正するための利
    得特性に対応するものに設定するパワー設定手段と、 このパワー設定手段で設定したパワーの励起光によって
    前記ドープファイバが増幅した光信号を所定量減衰する
    減衰器とを具備することを特徴とするブロック利得等化
    器。
  3. 【請求項３】 上流側の伝送路から送られてきた光信号
    を入力し下流側の伝送路に中継する希土類元素を添加し
    たドープファイバと、 このドープファイバに励起光を注入する励起光源と、 前記ドープファイバに励起光を注入するパワーの各値に
    対する増幅率の周波数特性を予め記憶した特性記憶手段
    と、 前記光信号の周波数特性の平坦化を行うための指示デー
    タに基づいてこの特性記憶手段に記憶された所望の周波
    数特性に対応する励起光のパワーを設定するパワー設定
    手段と、 このパワー設定手段で設定したパワーの励起光によって
    前記ドープファイバが増幅した光信号の増幅率が所望の
    値より高いときこれを所望の値まで減衰する減衰器とを
    具備することを特徴とするブロック利得等化器。
  4. 【請求項４】 上流側の伝送路から送られてきた光信号
    を入力し下流側の伝送路に中継する希土類元素を添加し
    たドープファイバと、 このドープファイバに励起光を注入する励起光源と、 前記ドープファイバに励起光を注入するパワーの各値に
    対する増幅率の周波数特性を予め記憶した特性記憶手段
    と、 前記光信号の周波数特性を判別する特性判別手段と、 前記特性記憶手段に記憶された周波数特性の中からこの
    特性判別手段によって判別された特性の周波数を平坦化
    させるのに最も適した周波数特性を選択してこれに対応
    する励起光のパワーを設定するパワー設定手段と、 このパワー設定手段で設定したパワーの励起光によって
    前記ドープファイバが増幅した光信号の増幅率が所望の
    値より高いときこれを所望の値まで減衰する減衰器とを
    具備することを特徴とするブロック利得等化器。
  5. 【請求項５】 前記励起光源は後方励起方式で前記ドー
    プファイバの励起を行う請求項１〜請求項４記載のブロ
    ック利得等化器。
  6. 【請求項６】 前記励起光源は前方励起方式で前記ドー
    プファイバの励起を行う請求項１〜請求項４記載のブロ
    ック利得等化器。
  7. 【請求項７】 前記励起光源は後方励起方式用の光源と
    前方励起方式用の光源からなり、これらを所定の条件の
    下で択一的に選択して前記ドープファイバの励起を行う
    請求項１〜請求項４記載のブロック利得等化器。
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