JP2003087204A - 光増幅装置及び光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光増幅装置及び光伝送装置に関し、比較的高
価なフォト・ダイオードや、信号対雑音比やダイナミッ
ク・レンジの設計が難しい、該フォト・ダイオードが電
気変換した信号を増幅する光受信回路の数を縮減した小
型で低価格な光増幅装置及び光伝送装置を提供する。 【解決手段】 光増幅装置は、光主信号を伝送するライ
ンから一部分岐した複数の光信号の一つを選択して出力
する単一の光スイッチと、該光スイッチの出力を電気信
号に変換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイオ
ードが出力する電気信号を増幅する光受信回路と、該光
受信回路の出力を該光スイッチにおける選択と同期して
保持して複数の電気信号を出力する標本化保持回路とを
備え、該標本化保持回路の出力によって複数の部位の光
信号を制御するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅装置及び光
伝送装置に係り、特に、比較的高価なフォト・ダイオー
ドや、信号対雑音比やダイナミック・レンジの設計が難
しいために価格が高い該フォト・ダイオードが電気変換
した信号を増幅する光受信回路の数を縮減した、小型で
低価格な光増幅装置及び光伝送装置に関する。

【０００２】光を通信のための搬送波として光ファイバ
を通信媒体とする光通信が実用化されてから久しいが、
最近は、マルチメディア伝送なかんづくインターネット
の普及に伴って、加入者線システムにまで光通信技術を
適用し、波長多重技術を適用した、所謂フォトニック・
ネットワークの普及の速度が一層急速になりつつある。

【０００３】図７は、フォトニック・ネットワークにお
ける光増幅装置の配置例で、双方向伝送を行なうフォト
ニック・ネットワークの構成のうち片側のみの構成を図
示したものである。図７において、１０１、１０１ａ及
び１０１ｂは、電気信号を光信号に変換する電気−光変
換回路（図ではElectricalのＥとOptical のＯをとって
「Ｅ／Ｏ」と略記している。）、１０２、１０２ａ及び
１０２ｂは、各々、電気−光変換回路１０１、１０１ａ
及び１０１ｂの光出力を十分なレベルまで増幅する光増
幅装置、１０３は光増幅装置１０２、１０２ａ及び１０
２ｂが出力する異なる波長の光信号を１本の光ファイバ
伝送路に多重化する波長多重器で、フォトニック・ネッ
トワークの送信側の装置を構成する。

【０００４】１０４及び１０６は光ファイバ伝送路、１
０５は光ファイバ伝送路中に配置される光中継装置とし
ての光増幅装置で、フォトニック・ネットワークの中継
系を構成する。１０７は１本の光ファイバ伝送路で伝送
されてきた複数の波長の光信号を分岐する波長分離器、
１０８、１０８ａ及び１０８ｂは波長分離器１０７にお
ける分波損失を補償する光増幅装置、１０９、１０９ａ
及び１０９ｂは、各々、光増幅装置１０８、１０８ａ及
び１０８ｂが出力する光信号を電気信号に変換する光−
電気変換回路（図では電気−光変換回路と同様に、Opti
cal のＯとElectricalのＥをとって「Ｏ／Ｅ」と略記し
ている。）で、フォトニック・ネットワークの受信側の
装置を構成する。

【０００５】通常、電気−光変換回路１０１、１０１ａ
及び１０１ｂは各々異なる波長を電気信号で変調した光
信号を出力し、これを波長多重器１０３にて波長多重し
て伝送する。即ち、光増幅装置１０２、１０２ａ及び１
０２ｂは１波長光増幅装置である。そして、波長多重器
１０３が複数の波長の光信号を波長多重して１本の光フ
ァイバ伝送路で伝送するので、中間中継器としての光増
幅装置１０５は波長多重光増幅装置である。

【０００６】さて、全てのフォトニック・ネットワーク
において中間中継器を設置することが必要とは限らない
が、光ファイバ伝送路が長距離であるために伝送損失が
大きい場合や、光ファイバ伝送路における損失の波長依
存性が大きい場合には中間中継を行ない、伝送損失の補
償と伝送損失の波長依存性の補償を行なうことが必要に
なる。

【０００７】一方、受信側では基本的には複数の光フィ
ルタで構成される波長分離器１０７によって１つずつの
波長の光信号に分岐する。波長分離器１０７を構成する
光フィルタが理想的であれば分岐損が生じないので光増
幅装置１０８、１０８ａ及び１０８ｂを配置することは
必要がないが、現実には波長分離器１０７における分岐
損を無視できないので光増幅装置１０８、１０８ａ及び
１０８ｂを配置するのが通常である。尚、光増幅装置１
０８、１０８ａ及び１０８ｂは１波長光増幅装置であ
る。

【０００８】そして、光増幅装置１０８、１０８ａ及び
１０８ｂにおいて所定のレベルの光信号を得て、光−電
気変換回路１０９、１０９ａ及び１０９ｂにおいて光信
号から電気信号に変換する。上記の如く、フォトニック
・ネットワークに配置される光増幅装置の数が多いの
で、光増幅装置のコストがフォトニック・ネットワーク
のコストを支配しているのが実情である。

【０００９】又、図７の送信側の装置及び受信側の装置
が１局に設置される場合もありうるが、これらは、フォ
トニック・ネットワークにおける複数の光増幅装置を備
える光伝送装置であるということができる。従って、フ
ォトニック・ネットワークのコストを低下させるために
光増幅装置や光伝送装置のコストを低下させることが重
要な課題になっている。

【００１０】

【従来の技術】図５は、従来の１波長用光増幅装置の構
成例である。図５において、１はハーフ・ミラー、２は
ハーフ・ミラー１で分岐された一方の光信号を電気変換
するフォト・ダイオード、３はフォト・ダイオード２が
出力する電気信号を増幅して入力光モニタ信号を出力す
る光受信回路である。

【００１１】又、１ａはハーフ・ミラー、２ａはハーフ
・ミラー１ａで分岐された一方の光信号を電気変換する
フォト・ダイオード、３ａはフォト・ダイオード２ａが
出力する電気信号を増幅して出力光モニタ信号を出力す
る光受信回路である。又、２ｂは光増幅装置の出力側の
コネクタが外れたり、出力側の光コード又は光ファイバ
伝送路が切断された場合にハーフ・ミラー１ａにて分岐
された反射光を電気変換するフォト・ダイオード、３ｂ
はフォト・ダイオード２ａが出力する電気信号を増幅し
てコネクタ外れ検出信号（先に記載した如く、コネクタ
外れ以外に光コード又は光ファイバ伝送路が切断された
場合にも高レベルの反射光が戻ってくることがあるが、
これも含めて「コネクタ外れ検出信号」と呼ぶことにす
る。）を出力する光受信回路である。

【００１２】４は光受信回路３、３ａ及び３ｂの出力を
受けて、励起レーザ・ダイオードを制御する制御回路で
ある。制御回路４の機能については後述する。５はハー
フ・ミラー１で分岐されたもう一方の光信号を増幅する
光増幅ファイバ、６は制御回路４の出力によって駆動電
流を制御されて光増幅ファイバ５を励起する励起光を出
力する励起レーザ・ダイオードである。

【００１３】７は励起レーザ・ダイオード６が出力する
励起光を光増幅ファイバ５に結合する合波器、８は励起
レーザ・ダイオード６の励起光が光増幅装置の入力側に
漏れないように挿入するアイソレータである。ここで、
光増幅ファイバ５はコアに稀土類元素イオン、特に、エ
ルビウム・イオンを添加した光ファイバで、エルビウム
の特定のエネルギー・レベル差に対応する波長の励起光
を供給されると、入力される光信号を増幅する機能を有
している。尚、光増幅ファイバ５における増幅機能の詳
細は本発明とは無関係であるので、これ以上の説明は省
略する。

【００１４】そして、制御回路４は、例えば、光受信回
路３が出力する入力光モニタ信号のレベルが所定レベル
より低い場合に入力側で光コード又は光ファイバ伝送路
の断が生じたものとして励起レーザ・ダイオードをシャ
ット・ダウンし、光受信回路３ｂが出力するコネクタ外
れモニタ信号が所定レベルを超える場合にコネクタ外れ
などが生じたものとして励起レーザ・ダイオードをシャ
ット・ダウンし、入力光モニタ信号とコネクタ外れモニ
タ信号が正常な場合に光受信回路３ａが出力する出力光
モニタ信号の変動を圧縮するように励起レーザ・ダイオ
ードの駆動電流を制御して光増幅装置の出力レベルを一
定に保つように制御する。

【００１５】図５の構成の光増幅装置は、光主信号を伝
送するラインから一部の光を分岐して入力光モニタ信
号、出力光モニタ信号及びコネクタ外れモニタ信号を生
成するために、フォト・ダイオード２、２ａ及び２ｂと
光受信回路３、３ａ及び３ｂとを備えている。尚、図５
において光主信号を伝送するラインから一部の光信号を
分岐する手段としてハーフ・ミラーを適用する例を示し
ているが、例えばファイバ融着型などの分波器を使用す
ることも可能である。そして、ハーフ・ミラー１ａを分
波器に置換する場合には、出力光モニタ信号を生成する
ために１個の分波器、、コネクタ外れモニタ信号を生成
するために１個の分波器、合わせて２個の分波器を使用
する必要がある。

【００１６】図６は、従来の波長多重光増幅装置の構成
例である。図６において、１はハーフ・ミラー、９はハ
ーフ・ミラー１で分岐された一方の光信号を電気変換す
る光−電気変換回路である。これは、図５におけるフォ
ト・ダイオードと光受信回路を組み合わせた回路で、光
−電気変換回路９は入力光モニタ信号を生成する。

【００１７】又、１ａはハーフ・ミラー、９ａはハーフ
・ミラー１で分岐された一方の光信号を電気変換する光
−電気変換回路である。これは、図５におけるフォト・
ダイオードと光受信回路を組み合わせた回路で、前段の
光増幅ファイバの出力レベルをモニタする前段出力光モ
ニタ信号を生成する。５はハーフ・ミラー１で分岐され
たもう一方の光信号を増幅する光増幅ファイバ、６は光
増幅ファイバ５を励起する励起レーザ・ダイオードであ
る。

【００１８】１０は光−電気変換回路９が出力する入力
光モニタ信号と光−電気変換回路９ａが出力する前段出
力光モニタ信号を受けて励起レーザ・ダイオード６の駆
動電流を制御して光増幅ファイバ５の利得を一定に保つ
自動利得制御回路（図では自動利得制御回路を意味する
Automatic Gain Controller の頭文字によって「ＡＧ
Ｃ」と略記している。以降も、図では同様に記載す
る。）である。

【００１９】７は励起レーザ・ダイオード６が出力する
励起光を光増幅ファイバ５に結合する合波器、８は励起
レーザ・ダイオード６の励起光が光増幅装置の入力側に
漏れないように挿入するアイソレータである。１ｂはハ
ーフ・ミラー、９ｂはハーフ・ミラー１ｂで分岐された
一方の光信号を電気変換する光−電気変換回路である。
これは、図５におけるフォト・ダイオードと光受信回路
を組み合わせた回路で、光−電気変換回路９ｂは後段の
光増幅ファイバへの入力レベルをモニタする後段入力光
モニタ信号を生成する。

【００２０】又、１ｃはハーフ・ミラー、９ｃはハーフ
・ミラー１ｃで分岐された一方の光信号を電気変換する
光−電気変換回路である。これは、図５におけるフォト
・ダイオードと光受信回路を組み合わせた回路で、光増
幅装置の出力レベルをモニタする出力光モニタ信号を生
成する。５ａはハーフ・ミラー１ｂで分岐されたもう一
方の光信号を増幅する光増幅ファイバ、６ａは光増幅フ
ァイバ５を励起する励起レーザ・ダイオードである。

【００２１】１０ａは光−電気変換回路９ｂが出力する
後段入力光モニタ信号と光−電気変換回路９ｃが出力す
る出力光モニタ信号を受けて励起レーザ・ダイオード６
ａの駆動電流を制御して光増幅ファイバ５ａの利得を一
定に保つ自動利得制御回路である。７ａは励起レーザ・
ダイオード６が出力する励起光を光増幅ファイバ５ａに
結合する合波器、８ａは励起レーザ・ダイオード６の励
起光が前段の光増幅ファイバ５へ漏れないように挿入す
るアイソレータである。

【００２２】又、９ｄは出力側のコネクタが外れたり、
出力側の光コード又は光ファイバ伝送路が切断された場
合の反射光を電気変換してコネクタ外れモニタ信号を生
成する光−電気変換回路で、図５のフォト・ダイオード
と光受信回路を組み合わせた構成である。１１は基準電
圧原、１２は基準電圧原１１の出力と光−電気変換回路
９ｃが出力する出力光モニタ信号とによって自動レベル
制御回路に供給するレベル制御電圧を生成するレベル制
御電圧生成回路、１３は光−電気変換回路９ｂが出力す
る後段入力光モニタ信号とレベル制御電圧生成回路１２
が出力するレベル制御電圧を受けて光増幅装置の出力レ
ベルを一定に制御する自動レベル制御回路（図ではAuto
matic Level Controllerの頭文字によって「ＡＬＣ」と
略記している。以降も、図では同様に記載する。）であ
る。

【００２３】１４は光−電気変換回路９ｄがコネクタ外
れモニタ信号を出力した場合にシャット・ダウンされ、
コネクタ外れモニタ信号が正常な場合に自動レベル制御
回路１３の出力によって光増幅装置の出力レベルが波長
によらず一定になるように減衰量を制御される可変光等
化器（図では「ＶＥＱ」と略記している。これは、Vari
able Equalizerの頭文字による略語である。以降も、図
では同様に記載する。）である。尚、可変光等化器を実
現する技術は複雑なものであるが、これ自体は本発明の
本質ではないので説明は割愛する。

【００２４】図６の構成の光増幅装置は、光主信号を伝
送するラインから一部の光信号を分岐して入力光モニタ
信号、前段出力光モニタ信号、後段入力光モニタ信号、
出力光モニタ信号及びコネクタ外れモニタ信号を生成す
るために、光−電気変換回路９、９ａ、９ｂ、９ｃ及び
９ｄを備えている。そして、光−電気変換回路９、９
ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄはそれぞれ図５のフォト・ダイ
オードと光受信回路とによって構成される。

【００２５】そして、入力光モニタ信号と前段出力光モ
ニタ信号とによって前段の光増幅ファイバ５の利得を一
定に制御し、後段入力光モニタ信号と出力光モニタ信号
とによって後段の光増幅ファイバの利得を一定に制御
し、出力光モニタ信号によって当該光増幅装置の出力レ
ベルを一定に制御する。尚、図６においても光主信号を
伝送するラインから一部の光信号を分岐する手段として
ハーフ・ミラーを適用する例を示しているが、例えばフ
ァイバ融着型の分波器を使用することも可能である。
尚、ハーフ・ミラー１ｃを分波器で代替する場合には、
出力光モニタ信号及びコネクタ外れモニタ信号を生成す
るために各々１個の分波器を使用する必要がある。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、図５の構
成の光増幅装置においては、光主信号を伝送するライン
から一部の光を分岐して入力光モニタ信号、出力光モニ
タ信号及びコネクタ外れモニタ信号を生成するために、
フォト・ダイオード２、２ａ及び２ｂと光受信回路３、
３ａ及び３ｂとを備える必要がある。又、図６の構成の
光増幅装置においても、光主信号を伝送するラインから
一部の光信号を分岐して入力光モニタ信号、前段出力光
モニタ信号、後段入力光モニタ信号、出力光モニタ信号
及びコネクタ外れモニタ信号を生成するために、それぞ
れフォト・ダイオードと光受信回路によって構成される
光−電気変換回路９、９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄを備え
る必要がある。

【００２７】即ち、図５の構成においてはフォト・ダイ
オードを３個と光受信回路を３回路備える必要があり、
図６の構成においてはフォト・ダイオードを５個と光受
信回路を５回路備える必要がある。ところで、フォト・
ダイオード単体の価格が決して安くない上、該フォト・
ダイオードを固定するためのマウントを光増幅装置のモ
ジュール・ケースにレーザ溶接する必要があるなど、該
フォト・ダイオードに係る実装コストも無視できない。
このため、フォト・ダイオードを多数使用することは光
増幅装置のコストを上昇させる原因になる。

【００２８】又、該フォト・ダイオードに入力される光
信号のダイナミック・レンジが広いので、上記光受信回
路の入力信号のダイナミック・レンジも広い。このた
め、該光受信回路は広いダイナミック・レンジに対応す
ることが必要であり、しかも、信号対雑音比が良好な信
号を出力する必要があるので、該光受信回路の構成は複
雑にならざるを得ず、その上複数箇所で電気特性を調整
することが必要になる。従って、該光受信回路のコスト
も高くなるので、光受信回路を多数使用することも光増
幅装置のコストを上昇させる原因になる。

【００２９】これらによって、図７に示したフォトニッ
ク・ネットワークのコストを抑圧することが困難にな
る。本発明は、かかる問題点に鑑み、光増幅装置及び光
伝送装置に関し、特に、比較的高価なフォト・ダイオー
ドや、信号対雑音比やダイナミック・レンジの設計が難
しい、該フォト・ダイオードが電気変換した信号を増幅
する光受信回路の数を縮減した小型で低価格な光増幅装
置及び光伝送装置を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、光主信号
を伝送するラインから一部分岐した複数の光信号を集線
する光スイッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変
換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが
出力する電気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回
路の出力を該光スイッチにおける集線と同期して保持し
て複数の光信号の各々に対応する電気信号を出力する標
本化保持回路とを備えることを特徴とする光増幅装置で
ある。

【００３１】第一の発明によれば、該光スイッチが光主
信号のラインから一部分岐した複数の光信号を集線して
出力し、該フォト・ダイオードが該光スイッチの出力を
電気信号に変換し、該光受信回路が該フォト・ダイオー
ドの出力を増幅するので、光増幅装置のコストに影響が
大きいフォト・ダイオードと光受信回路の数を縮減する
ことができる。又、該標本化保持回路が該光受信回路の
出力を該光スイッチにおける集線と同期して保持して複
数の電気信号を出力するので、該標本化保持回路の出力
によって複数の部位の光信号を制御することが可能であ
る。

【００３２】従って、光増幅装置のコストの上昇を抑圧
することが可能になり、更には、フォトニック・ネット
ワークのシステム・コストの上昇を抑圧することが可能
になる。第二の発明は、光主信号を伝送するラインから
一部分岐した複数の光信号の１つを選択して出力する単
一の光スイッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変
換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが
出力する電気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回
路の出力を該光スイッチにおける集線と同期して保持し
て複数の光信号の各々に対応する電気信号を出力する標
本化保持回路とを備えることを特徴とする光伝送装置で
ある。

【００３３】第二の発明によれば、光増幅装置は、光主
信号を伝送するラインから一部分岐した複数の光信号の
１つを選択して出力する単一の光スイッチと、該光スイ
ッチに対応する光受信回路及び標本化保持回路とを備え
るので、光増幅装置の構成を最も簡易にすることができ
る。第三の発明は、複数の光増幅装置を備える光伝送装
置において、光主信号を伝送するラインから一部分岐し
た複数の光信号を集線する光スイッチと、該光スイッチ
の出力を電気信号に変換するフォト・ダイオードと、該
フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅する光受
信回路と、該光受信回路の出力を該光スイッチにおける
集線と同期して保持して複数の光信号の各々に対応する
電気信号を出力する標本化保持回路とを備えることを特
徴とする光伝送装置である。

【００３４】第三の発明によれば、光主信号を伝送する
ラインから一部分岐した複数の光信号を集線する光スイ
ッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変換するフォ
ト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが出力する電
気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回路の出力を
該光スイッチにおける集線と同期して保持して複数の電
気信号を出力する標本化保持回路とを備えるので、複数
の光増幅装置を備える光伝送装置においてコストに影響
が大きいフォト・ダイオードと光受信回路の数を縮減す
ることができるので、光伝送装置の小型化と低価格化を
図ることができる。

【００３５】第四の発明は、複数の光増幅装置を備える
光伝送装置において、光主信号を伝送するラインから一
部分岐した複数の光信号の１つを選択して出力する光ス
イッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変換するフ
ォト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが出力する
電気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回路の出力
を該光スイッチにおける集線と同期して保持して複数の
光信号の各々に対応する電気信号を出力する標本化保持
回路とを備えることを特徴とする光伝送装置である。

【００３６】第四の発明によれば、光伝送装置は、光主
信号を伝送するラインから一部分岐した複数の光信号の
１つを選択して出力する単一の光スイッチと、該光スイ
ッチに対応する光受信回路及び標本化保持回路とを備え
るので、光増幅装置の構成を最も簡易にすることができ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以降、図面も用いて本発明の技術
を詳細に説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態
で、図５に示した従来の１波長用光増幅装置に本発明の
技術を適用した物を示している。図１において、１は光
入力信号を分岐するハーフ・ミラー、１ａは光出力信号
と出力側からの反射光信号を分岐するハーフ・ミラーで
ある。

【００３８】１５はハーフ・ミラー１及び１ａで分岐さ
れた３つの光信号を受けて、１つの光信号を選択して出
力する光スイッチ、２は光スイッチ１５が出力する光信
号を電気信号に変換するフォト・ダイオード、３はフォ
ト・ダイオード２が出力する電気信号を増幅する光受信
回路、１６は光受信回路３の出力を光スイッチ１５が光
信号を選択するのと同期して保持する標本化保持回路で
ある。

【００３９】４は標本化保持回路１６が出力する３つの
光信号を受けて、励起レーザ・ダイオードを制御する制
御回路である。５はハーフ・ミラー１で分岐されたもう
一方の光信号を増幅する光増幅ファイバ、６は制御回路
４の出力によって駆動電流を制御されて光増幅ファイバ
５を励起する励起レーザ・ダイオードである。

【００４０】７は励起レーザ・ダイオード６が出力する
励起光を光増幅ファイバ５に結合する合波器、８は励起
レーザ・ダイオード６の励起光が光増幅装置の入力側に
漏れないように挿入するアイソレータである。そして、
１８はパルス波形を出力する発振器、１９は発振器１８
が出力するパルスをカウントして例えば０、１、２のカ
ウント値を出力するカウンタで、カウンタ１９が出力す
るカウント値によって光スイッチ１５及び標本化保持回
路１６の動作を同期させる。

【００４１】図１の構成は、下記の如く動作する。即
ち、ハーフ・ミラー１及び１ａによって光主信号のライ
ンから分岐された３つの光信号は光スイッチ１５に導か
れる。光スイッチ１５は、カウンタ１９が出力するカウ
ント値に従って３つの光信号のうち１つの光信号を選択
して出力する。フォト・ダイオード２は、光スイッチ１
５が順次選択して出力する光信号を電気信号に変換して
光受信回路３に供給し、光受信回路３が順次入力される
光信号を増幅して順次入力光モニタ信号、出力光モニタ
信号及びコネクタ外れモニタ信号として出力する。

【００４２】図２は、光スイッチによる光信号の直列化
を示す図である。図２において、横軸は時間、縦軸は光
信号のレベルである。この場合、光スイッチは１周期に
１回ずつ入力光を分岐した光信号（図では入力光モニタ
信号を生成するための光信号という意味で「入力光モニ
タ信号」と記載している。）、出力光を分岐した光信号
（図では出力光モニタ信号を生成するための光信号とい
う意味で「出力光モニタ信号」と記載している。）及び
コネクタ外れなどによる反射光を分岐した光信号（図で
はコネクタ外れモニタ信号を生成するための光信号とい
う意味で「コネクタ外れモニタ信号」と記載してい
る。）を順次切り替えて出力するので、これら３つの分
岐された光信号が一定の順番に出力される。このよう
に、特定のタイミングでは３つの光信号のうち１つだけ
が選択されて出力されるので、分岐された光信号を電気
信号に変換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイ
オードが出力する電気信号を増幅する光受信回路は各々
１つあればよいことになる。

【００４３】標本化保持回路１６は、光受信回路３が順
次出力する入力光モニタ信号、出力光モニタ信号及びコ
ネクタ外れモニタ信号を光スイッチ１５における光信号
の選択と同期して保持して、入力光モニタ信号、出力光
モニタ信号及びコネクタ外れモニタ信号を並列に出力す
る。図３は、標本化保持回路の概略構成である。

【００４４】図３において、１６１、１６１ａ及び１６
１ｂは図１のカウンタ１９が出力するカウント値によっ
てオン、オフ制御されるスイッチで、例えば、図１のカ
ウンタ１９が出力するカウント値をデコードするデコー
ダと該デコーダの出力によってオン、オフ制御されるア
ナログ・スイッチによって構成すればよい。１６２、１
６２ａ及び１６２ｂは、それぞれ、スイッチ１６１、１
６１ａ及び１６１ｂの出力を保持するコンデンサであ
る。

【００４５】１６３、１６３ａ及び１６３ｂは、それぞ
れ、コンデンサ１６２、１６２ａ及び１６２ｂに保持さ
れた電圧を取り出すための緩衝増幅器である。これら緩
衝増幅器は入力インピーダンスが十分に高いことが必要
なので、その初段にはボルテージ・フォロワを使用する
ことが好ましい。上記の如き標本化保持回路を備えてい
るので、図１の構成における制御回路４においても、図
５の構成における制御回路４と同じ機能を実現すること
ができる。

【００４６】上記の如く、本発明により、コストが安く
ないフォト・ダイオードと光受信回路の数を１つに縮減
することができる。逆に、フォト・ダイオードと光受信
回路を１つにするために光スイッチと標本化保持回路を
備える必要があるが、光スイッチは光導波路型、液晶
型、バブル型などによって小型且つ低価格で実現できる
し、標本化保持回路もまた標準的な素子で小型、低価格
且つ無調整で実現できる。従って、光スイッチと標本化
保持回路を備えることによってフォト・ダイオードと光
受信回路の数を１つに縮減する効果を減殺することはな
い。

【００４７】尚、上では光主信号を伝送するラインから
一部の光信号を分岐するためにハーフ・ミラーを適用す
る例を説明したが、ハーフ・ミラーの代わりに例えばフ
ァイバ融着型の分波器を適用することもできることはい
うまでもない。図４は、本発明の第二の実施の形態で、
図６の構成の波長多重光増幅装置に本発明の技術を適用
した物である。

【００４８】図４において、１は光入力信号を分岐する
ハーフ・ミラー、１ａは前段の光出力信号を分岐するハ
ーフ・ミラー、１ｂは後段の光入力信号を分岐するハー
フ・ミラー、１ｃは光出力信号及びコネクタ外れなどに
よる反射光信号を分岐するハーフ・ミラーである。１５
はハーフ・ミラー１乃至１ｃで分岐された５つの光信号
を受けて、１つの光信号を選択して出力する光スイッ
チ、９は光スイッチ１５が出力する光信号を電気信号に
変換して増幅する光−電気変換回路である。尚、光−電
気変換回路９は、図５の構成のように、フォト・ダイオ
ードと光受信回路の組み合わせによって構成される。

【００４９】１６は光−電気変換回路９の出力を光スイ
ッチ１５が光信号を選択するのと同期して保持して並列
に出力する標本化保持回路である。５はハーフ・ミラー
１で分岐されたもう一方の光信号を増幅する前段の光増
幅ファイバ、１０は標本化保持回路が出力する入力光モ
ニタ信号と前段の出力光モニタ信号とによって光増幅フ
ァイバ５の利得を一定に制御する自動利得制御回路であ
る。

【００５０】６は自動利得制御回路１０の出力によって
駆動電流を制御されて光増幅ファイバ５を励起する励起
レーザ・ダイオードである。７は励起レーザ・ダイオー
ド６が出力する励起光を光増幅ファイバ５に結合する合
波器、８は励起レーザ・ダイオード６の励起光が光増幅
装置の入力側に漏れないように挿入するアイソレータで
ある。

【００５１】同様に、５ａはハーフ・ミラー１ｂで分岐
されたもう一方の光信号を増幅する後段の光増幅ファイ
バ、１０ａは標本化保持回路１６が出力する後段の入力
光モニタ信号と出力光モニタ信号とによって光増幅ファ
イバ５ａの利得を一定に制御する自動利得制御回路であ
る。６ａは自動利得制御回路１０ａの出力によって駆動
電流を制御されて光増幅ファイバ５ａを励起する励起レ
ーザ・ダイオードである。

【００５２】７ａは励起レーザ・ダイオード６が出力す
る励起光を光増幅ファイバ５ａに結合する合波器、８ａ
は励起レーザ・ダイオード６ａの励起光が前段の光増幅
ファイバに漏れないように挿入するアイソレータであ
る。１１は基準電圧原、１２は基準電圧原１１の出力と
標本化保持回路１６が出力する出力光モニタ信号とによ
って自動レベル制御回路に供給するレベル制御電圧を生
成するレベル制御電圧生成回路、１３は標本化保持回路
１６が出力する後段入力光モニタ信号とレベル制御電圧
生成回路１２が出力するレベル制御電圧を受けて光増幅
装置の出力レベルを一定に制御する自動レベル制御回
路、１４は標本化保持回路１６がコネクタ外れモニタ信
号を出力した場合にシャット・ダウンされ、コネクタ外
れモニタ信号が正常な場合に自動レベル制御回路１３の
出力によって光増幅装置の出力レベルが一定になるよう
に減衰量を制御される可変光等化器である。

【００５３】そして、１８はパルス波形を出力する発振
器、１９は発振器１８が出力するパルスをカウントして
例えば０、１、２、３、４のカウント値を出力するカウ
ンタで、カウンタ１９が出力するカウント値によって光
スイッチ１５及び標本化保持回路１６の動作を同期させ
る。図４の構成における光スイッチ１５の直列化機能
や、標本化保持回路１６の構成及び機能は図１の構成に
おける光スイッチ１５の直列化機能や、標本化保持回路
１６の構成及び機能と同じである。従って、図４の構成
におけるこの部分の動作についての詳細な説明は割愛す
る。

【００５４】図４の構成の光増幅装置も、光主信号ライ
ンから分岐された複数の光信号の１つを選択して出力す
る光スイッチ１５と、光スイッチ１５が出力する光信号
を電気変換して増幅する単一の光−電気変換回路９と、
光−電気変換回路９の出力を光スイッチ１５と同期して
保持して入力光モニタ信号、前段の出力光モニタ信号、
後段の入力光モニタ信号、出力光モニタ信号及びコネク
タ外れモニタ信号を出力する標本化保持回路を備えてい
る。そして、光−電気変換回路９はフォト・ダイオード
と光受信回路の組み合わせによって構成される。

【００５５】従って、本発明により、コストが安くない
フォト・ダイオードと光受信回路の数を１つに縮減する
ことができ、逆に、フォト・ダイオードと光受信回路を
１つにするために光スイッチと標本化保持回路を備える
必要があるが、光スイッチも標本化保持回路もフォト・
ダイオードと光受信回路の数を１つに縮減する効果を減
殺することはない。

【００５６】尚、上では光主信号を伝送するラインから
一部の光信号を分岐するためにハーフ・ミラーを適用す
る例を説明したが、ハーフ・ミラーの代わりに例えばフ
ァイバ融着型の分波器を適用することもできることはい
うまでもない。さて、図１と図４の構成を比較すると、
図１の構成は１段で構成される光増幅装置に対して本発
明の技術を適用したものであり、図４の構成は本質的に
は２段で構成される光増幅装置に対して本発明の技術を
適用したものであることが判る。従って、図１の構成と
図４の構成は分岐される光信号の数が異なるだけで、本
質的には同じ技術であることが判る。

【００５７】即ち、本発明の技術は光増幅装置が何段で
構成されようと適用することができ、又、各々の段が同
一モジュールや同一のパッケージに実装されるか否かも
全く関係がない。従って、光伝送装置において複数の光
増幅装置に対して共通に単一の光スイッチ、単一のフォ
ト・ダイオード、単一の光受信回路及び単一の標本化保
持回路を備えることも可能である。

【００５８】これにより光伝送装置に実装される複数の
光増幅装置に対して共通に、単一の上記光スイッチと、
上記フォト・ダイオードと、上記標本化保持回路を備え
るので、光伝送装置の小型化と低価格化を図ることがで
き、更には、フォトニック・ネットワークのシステム・
コストの上昇を抑圧することが可能になる。ところで、
上の説明では本発明におけるハーフ・ミラー、光スイッ
チ及びフォト・ダイオードの部分の実装については何も
述べていない。この部分の実装は、当然、個別部品／個
別素子と光ファイバによる物が可能であるが、平面回路
化することも可能である。

【００５９】平面回路化する場合には、光ファイバを光
導波路化し、ハーフ・ミラーは光導波路によるＹ分岐で
実現し、光スイッチは光導波路型の光スイッチを同じ光
導波路を形成する基板上に形成し、フォト・ダイオード
はチップを平面回路上に形成した穴に光導波路の端面と
フォト・ダイオードの受光部を対向させるように実装す
ればよい。そして、光受信回路、標本化保持回路、発振
器及びカウンタを集積化したチップも平面回路の基板上
に実装することも可能であるので、平面回路化すれば、
励起レーザ・ダイオードと光増幅ファイバだけが平面回
路から除外されるだけになって、一層の小型化と低価格
化を図ることができる。

【００６０】最後に、上の説明では光増幅装置及び光伝
送装置の双方とも、光主信号を伝送するラインから一部
分岐した複数の光信号から１つの光信号を集線して出力
する単一の光スイッチと、該光スイッチの出力を電気信
号に変換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイオ
ードが出力する電気信号を増幅する光受信回路と、該光
受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期して
保持して複数の電気信号を出力する標本化保持回路とを
備えるものとしている。これにより、光増幅装置及び光
伝送装置において使用されるフォト・ダイオードと光受
信回路の数を最小にすることができ、従って、標本化保
持回路の数も最小にすることができるので、光増幅装置
又は光伝送装置の回路規模を最小にすることができる。

【００６１】しかし、上記が本発明の全てではなく、光
主信号を伝送するラインから一部分岐した光信号の数を
分岐数より少ない数に集線する光スイッチと、該光スイ
ッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイオード
と、該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅す
る光受信回路と、該光受信回路の出力を該光スイッチに
おける集線と同期して保持して複数の電気信号を出力す
る標本化保持回路とを備えるものであってもよい。

【００６２】具体的には、前段及び後段の光増幅ファイ
バを有する光増幅装置において、前段の光増幅ファイ
バ、後段の光増幅ファイバの各々に対して光主信号を伝
送するラインから一部分岐した複数の光信号から１つの
光信号を集線して出力する単一の光スイッチと、該光ス
イッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイオード
と、該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅す
る光受信回路と、該光受信回路の出力を該光スイッチに
おける集線と同期して保持して複数の電気信号を出力す
る標本化保持回路とを備えるものとしてもよいし、複数
の光増幅装置を備える光伝送装置において、光増幅装置
毎に光主信号を伝送するラインから一部分岐した複数の
光信号から１つの光信号を集線して出力する単一の光ス
イッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変換するフ
ォト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが出力する
電気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回路の出力
を該光スイッチにおける集線と同期して保持して複数の
電気信号を出力する標本化保持回路とを備える構成にし
てもよい。

【００６３】更には、光スイッチからの光信号の出力数
を該光スイッチへの光信号の入力数より少なくして、該
光スイッチの１つの出力毎に該光スイッチの出力を電気
信号に変換するフォト・ダイオードと、該フォト・ダイ
オードが出力する電気信号を増幅する光受信回路と、該
光受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期し
て保持して複数の電気信号を出力する標本化保持回路と
を備える構成にしてもよい。

【００６４】このような構成にすることによって、光信
号の分岐数が非常に多い場合に標本化保持のために必要
な時間に余裕を持たせることが可能になる。これらをま
とめると、本発明は、光主信号を伝送するラインから一
部分岐した複数の光信号を集線する光スイッチと、該光
スイッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイオー
ドと、該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅
する光受信回路と、該光受信回路の出力を該光スイッチ
における集線と同期して保持して複数の電気信号を出力
する標本化保持回路とを備えることを特徴とする光増幅
装置又は光伝送装置であるということができる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、比較
的高価なフォト・ダイオードや、信号対雑音比やダイナ
ミック・レンジの設計が難しいために価格が高い該フォ
ト・ダイオードが電気変換した信号を増幅する光受信回
路の数を縮減した、小型で低価格な光増幅装置及び光伝
送装置を実現することができる。

【００６６】即ち、第一の発明によれば、光スイッチが
光主信号のラインから一部分岐した複数の光信号を集線
して出力し、フォト・ダイオードが該光スイッチの出力
を電気信号に変換し、該光受信回路が該フォト・ダイオ
ードの出力を増幅するので、光増幅装置のコストに影響
が大きいフォト・ダイオードと光受信回路の数を縮減す
ることができる。又、該標本化保持回路が該光受信回路
の出力を該光スイッチにおける集線と同期して保持して
複数の電気信号を出力するので、該標本化保持回路の出
力によって複数の部位の光信号を制御することが可能で
ある。

【００６７】従って、光増幅装置のコストの上昇を抑圧
することが可能になり、更には、フォトニック・ネット
ワークのシステム・コストの上昇を抑圧することが可能
になる。又、第二の発明によれば、光増幅装置は、光主
信号を伝送するラインから一部分岐した複数の光信号の
１つを選択して出力する単一の光スイッチと、該光スイ
ッチに対応する光受信回路及び標本化保持回路とを備え
るので、光増幅装置の構成を最も簡易にすることができ
る。

【００６８】又、第三の発明によれば、光主信号を伝送
するラインから一部分岐した複数の光信号を集線する光
スイッチと、該光スイッチの出力を電気信号に変換する
フォト・ダイオードと、該フォト・ダイオードが出力す
る電気信号を増幅する光受信回路と、該光受信回路の出
力を該光スイッチにおける集線と同期して保持して複数
の電気信号を出力する標本化保持回路とを備えるので、
複数の光増幅装置を備える光伝送装置においてコストに
影響が大きいフォト・ダイオードと光受信回路の数を縮
減することができるので、光伝送装置の小型化と低価格
化を図ることができる。

【００６９】更に、第四の発明によれば、光伝送装置
は、光主信号を伝送するラインから一部分岐した複数の
光信号の１つを選択して出力する単一の光スイッチと、
該光スイッチに対応する光受信回路及び標本化保持回路
とを備えるので、光増幅装置の構成を最も簡易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施の形態。

【図２】 光スイッチによる光信号の直列化。

【図３】 標本化保持回路の概略構成。

【図４】 本発明の第二の実施の形態。

【図５】 従来の１波長用光増幅装置の構成例。

【図６】 従来の波長多重光増幅装置の構成例。

【図７】 フォトニック・ネットワークにおける光増幅
装置の配置例。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ ハーフ・ミラー ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ フォト・ダイオード ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 光受信回路 ４ 制御回路 ５、５ａ 光増幅ファイバ ６、６ａ 励起レーザ・ダイオード ７、７ａ 合波器 ８、８ａ アイソレータ ９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 光−電気変換回路 １０、１０ａ 自動利得制御回路 １１ 基準電圧原 １２ レベル制御電圧生成回路 １３ 自動レベル制御回路 １４ 可変光等化器 １５ 光スイッチ １６ 標本化保持回路 １８ 発振器 １９ カウンタ １０１、１０１ａ、１０１ｂ 電気─光変換回路 １０２、１０２ａ、１０２ｂ 光増幅装置 １０３ 波長多重器 １０４ 光ファイバ伝送路 １０５ 光増幅装置 １０６ 光ファイバ伝送路 １０７ 波長分離器 １０８、１０８ａ、１０８ｂ 光増幅装置 １０９、１０９ａ、１０９ｂ 光−電気変換回路 １６１、１６１ａ、１６１ｂ スイッチ １６２、１６２ａ、１６２ｂ コンデンサ １６３、１６３ａ、１６３ｂ 緩衝増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 大喜 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 HH03 JJ08 PP07 YY17 5K002 AA06 CA10 CA13 DA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光主信号を伝送するラインから一部分岐
   した複数の光信号を集線する光スイッチと、 該光スイッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイ
   オードと、 該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅する光
   受信回路と、 該光受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期
   して保持して複数の光信号の各々に対応する電気信号を
   出力する標本化保持回路とを備えることを特徴とする光
   増幅装置。
2. 【請求項２】 光主信号を伝送するラインから一部分岐
   した複数の光信号の１つを選択して出力する単一の光ス
   イッチと、 該光スイッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイ
   オードと、 該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅する光
   受信回路と、 該光受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期
   して保持して複数の光信号の各々に対応する電気信号を
   出力する標本化保持回路とを備えることを特徴とする光
   伝送装置。
3. 【請求項３】 複数の光増幅装置を備える光伝送装置に
   おいて、 光主信号を伝送するラインから一部分岐した複数の光信
   号を集線する光スイッチと、 該光スイッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイ
   オードと、 該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅する光
   受信回路と、 該光受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期
   して保持して複数の光信号の各々に対応する電気信号を
   出力する標本化保持回路とを備えることを特徴とする光
   伝送装置。
4. 【請求項４】 複数の光増幅装置を備える光伝送装置に
   おいて、 光主信号を伝送するラインから一部分岐した複数の光信
   号の１つを選択して出力する単一の光スイッチと、 該光スイッチの出力を電気信号に変換するフォト・ダイ
   オードと、 該フォト・ダイオードが出力する電気信号を増幅する光
   受信回路と、 該光受信回路の出力を該光スイッチにおける集線と同期
   して保持して複数の光信号の各々に対応する電気信号を
   出力する標本化保持回路とを備えることを特徴とする光
   伝送装置。