JP2003273429A - 光増幅装置 - Google Patents
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Abstract
出力光パワーの波長間偏差を補償する必要がある。本発
明の目的は、いかなる波長の信号光が変動しても他の信
号光波長に影響を及ぼすことのない光増幅器を提供する
ことにある。 【解決手段】光増幅器の出力パワー制御において波長多
重光の全光出力強度が目標値となるようにする第1の制
御手段と、特定波長のプローブ光の出力強度が目標値と
なるようにする第2の制御手段とを有し、通常は第1の
制御手段にて出力パワー制御を行う。そして光増幅器の
前後にて観測した利得モニタ値を比較してその差分が予
め定めた閾値を超過した場合は前記第2の制御手段に切
替えるよう構成する。
Description
波長多重光伝送方式に採用するに好適な光増幅装置に関
する。
求に伴って、一本の光伝送ファイバーに二種以上の相異
なる波長の信号光を多重して伝送する、いわゆる波長多
重光伝送方式が検討されている。光増幅器は、増幅波長
帯域が広く、かつ低雑音での増幅が可能なため、波長多
重光伝送における増幅器として適している。
には、利得の波長依存性があり、増幅後の各波長の光出
力又は利得に波長間偏差が生ずる。この波長間偏差は光
増幅器による多段中継によって積算され、中継後の光パ
ワーの波長間偏差が拡大する。その結果として、多重さ
れた波長のうち、最も低いパワーを有する波長のS/N
比劣化によって全システムの最大中継伝送距離が制限さ
れる。従って、各波長間の光出力偏差のない光増幅器を
提供することが重要となっている。
9−98136号などがある。ここでは、波長多重され
た信号光全体の出力および多重光より分波されたプロー
ブ光の出力をモニタし、これらの出力レベルが一定とな
るように信号増幅利得を制御することで、信号波長多重
数の変化が発生しても信号伝送に大きな影響を及ぼさな
いようにしている。
ステムが稼動された状態では、波長間で出力偏差が生じ
たり、プローブ光を選択的に通過させる光フィルタの中
心波長の温度変化等によって、前記光フィルタの選択波
長がずれることが考えられる。前記引例の方法では、上
記問題が生じた場合プローブ光のモニタ値がずれてしま
うことで信号光出力と目標出力値とで差異が生じるとい
う問題があった。
受信できなくなった場合に、信号光全体の出力レベルを
一定にする制御(トータル光制御)に切替える。しか
し、プローブ光自身の減設、あるいは送信側での劣化等
により、プローブ光の出力パワーが光増幅器の応答速度
よりも低速度で変化(劣化)した場合には、トータル光
制御へ切替らず、劣化したプローブ光を目標出力レベル
として増幅するように制御される。このため、他の信号
光波長の出力レベルに大きな影響を与えてしまうという
問題があった。
る波長の信号光が変動しても他の信号光波長に影響を及
ぼすことのない光増幅器を提供することにある。
の手段として、本発明では光増幅器の出力パワー制御に
おいて波長多重光の全光出力強度が目標値となるように
する第1の制御手段と、特定波長のプローブ光の出力強
度が目標値となるようにする第2の制御手段とを有し、
通常は第1の制御手段にて出力パワー制御を行う。そし
て光増幅器の前後にて観測した利得モニタ値を比較して
その差分が予め定めた閾値を超過した場合は前記第2の
制御手段に切替えるよう構成した。
明する。第1の実施例によれば、入力された多重光を増
幅するためのドープファイバと、ドープファイバを励起
するための励起光源と、ドープファイバの入力側に入力
された多重光の一部を分岐する第1の分岐カプラと、第
1の分岐カプラにより分岐された多重光の一部を検出し
て電気信号に変換する第1の光検出部、および、ドープ
ファイバ出力側に増幅された多重光の一部を分岐する第
2の分岐カプラと、この分岐カプラにより分岐された多
重光の一部をさらに分岐する第3の分岐カプラと、第3
の分岐カプラにより分岐された多重光の一部を検出して
電気信号に変換する第2の光検出部と、第3の分岐カプ
ラにより分岐されたもう一方の多重光の一部から所定の
波長のプローブ光を選択的に通過させる光フィルタと、
光フィルタを通過した光を検出して電気信号に変換する
第3の光検出部を備える構成とする。
出力モニタ値を目標値演算部で設定された目標値と第1
の比較器により比較し、その差に応じて励起光源への駆
動電流を駆動回路で制御する第1の制御と、第3の光検
出部により検出されたプローブ光の出力モニタ値を目標
値演算部で設定された目標値と第2の比較器により比較
し、その差に応じて励起光源への駆動電流を駆動回路で
制御する第2の制御がスイッチにより選択される。
御が選択されている。なお目標値演算部では、多重光の
出力目標値は監視制御部からの波長数情報に基づき、各
波長数毎に1波長あたりの平均出力レベルが予め定めら
れたレベルとなるように設定され、プローブ光の出力目
標値は上記多重光の出力モニタ値と多重光の出力目標値
との差がなくなるような値に設定され、一定時間毎に徐
々に更新される。
することにより、波長間の出力偏差がある場合や、光フ
ィルタの劣化等によってプローブ光出力モニタ値がずれ
てしまった場合でも1波長あたりの平均出力レベルを所
望のレベルとなるように制御することができる。
重光の入力モニタ値と上記多重光の出力モニタ値から利
得演算部で算出された利得モニタ値と利得設定閾値が第
3の比較器で比較され、利得モニタ値が利得設定閾値を
超えた場合はスイッチにより上記第1の制御に切替え
る。
が光増幅器の応答速度よりもゆっくり変動した場合でも
第1の制御に切替えることで、他の信号光波長に影響を
及ぼさない制御を可能とし得るものとなる。
状態の利得を学習し利得設定閾値を更新するようにした
ものであり、かかる構成とすることにより、入力ダイナ
ミックレンジを大きくし得るものとなる。
光の出力モニタ値が予め定められた閾値を超えた場合は
上記設定閾値の更新をやめ、前状態を設定閾値とするよ
うにしたものであり、かかる構成とすることにより、出
力が異常となった場合に確実な制御の切替えを可能とし
得るものとなる。
の実施例における第1の分岐カプラを多重光の入力では
なく、多重光の進行方向と逆方向に進行する増幅された
自然放出光(ASE光)の一部を分岐するように用いる
構成とする。ASE光は光増幅器の利得に比例するた
め、間接的に利得をモニタすることができ上記利得演算
部が不要となる。
のモニタ値は、ASE光設定閾値と上記第3の比較器に
より比較され、ASE光モニタ値がASE光設定閾値を
超えた場合はスイッチにより上記第1の制御に切替え
る。かかる構成とすることにより、上記第1の実施例と
同様の効果を得るものとなる。
の光検出部で検出されたモニタ値の変動速度を監視する
変動速度検出部を備え、変動速度が予め定められた速度
に一致しない場合は、上記出力異常検出部が出力異常を
検出した際にスイッチにより上記第1の制御に切替え
る。かかる構成とすることにより、上記第1の実施例と
同様の効果を得るものとなる。
ついて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形
態による光増幅器の構成図である。入力された多重光の
大部分は5:95光カプラ1を通過し、エルビウム添加
ファイバ3に入力される。エルビウム添加ファイバ3に
はさらに、励起光源7より出力された励起光が光合波器
2により合波される。エルビウム添加ファイバ3に入力
された多重光は増幅を受け出力される。
プラ4を通過して回線に出力される。5:95光カプラ
4により多重光の一部が分岐されて50:50光カプラ
5に入力される。50:50光カプラ5により分岐され
た一方の出力は、光検出器8でモニタされる。また、5
0:50光カプラ5におり分岐されたもう一方の出力
は、プローブ光のみを通過させる光バンドパスフィルタ
9を通過した後、光検出器10でモニタされる。
ニタ信号は比較器12により目標値演算部15で決定さ
れたトータル出力目標値と比較されその差分を出力す
る。目標値演算部15は監視制御部22より得られた波
長数情報を基に1波長あたりの出力が所定の値、例え
ば、波長数が16で1波長あたりの所望出力が+6.5
dBmならば+18.5dBmに相当する電圧値をトー
タル出力目標値として出力する。
波長多重信号に含まれる監視制御信号等から抽出するこ
とも可能である。
れている場合には、比較器12の出力が駆動回路11に
入力され、トータル出力モニタ信号がトータル出力目標
値となるように励起光源7への駆動電流が制御される。
以下、本制御をトータル制御とする。
力モニタ信号は比較器14により目標値演算部15で決
定されたプローブ光出力目標値と比較されその差分を出
力する。スイッチ13によって比較器14が選択されて
いる場合には、比較器14の出力が駆動回路11に入力
され、プローブ光出力モニタ信号がプローブ光出力目標
値となるように励起光源7への駆動電流が制御される。
以下、本制御をプローブ光制御とする。
が選択されており、プローブ光出力を一定に保つことに
よって利得の変化がないため、プローブ光以外の波長の
光信号が変動しても変動した波長の光信号以外には影響
を与えない。ここで、目標値演算部15はトータル出力
目標値とトータル出力モニタ値の比を計算し、その比を
現在のプローブ光出力目標値に乗算した値が次のプロー
ブ光出力目標値となるように一定時間毎に徐々に比較器
14への出力を更新する。
V、トータル出力モニタ値が1100mV、プローブ光
出力目標値が1500mVであった場合、トータル出力
目標値とトータル出力モニタ値の比1.1をプローブ光
出力目標値1500mVに乗算した値1650mVが次
のプローブ光出力目標値となるように1mV/msの割
合で比較器14への出力を更新する。
ることで、波長間の出力偏差が生じた場合や光フィルタ
9の劣化等によって所望プローブ光出力が変化した場合
でも、1波長あたりの平均出力レベルを所望の出力レベ
ルにすることが可能となる。なお、プローブ光出力モニ
タ信号は比較器19に入力され、比較器19はプローブ
光出力モニタ値が予め定められた閾値を超えた場合はプ
ローブ光異常信号を発出しORゲート18を介しスイッ
チ13を作動させ制御をトータル制御に切替えるととも
に、上記プローブ光出力目標値の更新を止め状態を保持
する。
により制御をプローブ光制御に切替えるが、プローブ光
出力目標値は前状態を保持しているため、制御切替え時
も異常を検出する前の状態に保つことができる。
る波長の場合、比較器19によりプローブ光異常信号が
発出された際に、目標値演算部15はプローブ光異常検
出前の波長数nに対してn−1のトータル出力目標値を
出力する。これにより、監視制御部22からの波長数情
報伝達の遅延時間の間も1波長あたりの平均出力レベル
を所望の出力レベルにすることが可能となる。
る波長の場合、プローブ光が復帰した際に目標値演算部
15はプローブ光復帰前の波長数nに対してn+1のト
ータル出力目標値を出力する。これにより、監視制御部
22からの波長数情報伝達の遅延時間の間も、上記プロ
ーブ光出力目標値の更新を正確に行うことができる。
ラ1によりその一部が分岐され光検出器6でモニタされ
る。光検出器6でモニタされた入力モニタ信号と上記ト
ータル出力モニタ信号から、利得演算部16で利得が算
出され利得モニタ信号として出力され、比較器17およ
び、利得閾値設定部20に入力される。利得閾値設定部
20は記憶回路を有し、前状態の利得モニタ値を学習
し、予め設定された閾値を加算し利得閾値として出力す
る。
り、回線損失や波長数が異なることで広い入力ダイナミ
ックレンジが要求される場合にも利得閾値を柔軟に設定
することができる。比較器17では、利得モニタ信号と
利得閾値を比較し、利得モニタ値が利得閾値を超えた場
合には利得異常信号を発出しORゲート18を介しスイ
ッチ13を作動させ制御をトータル制御に切替える。
あった場合に制御を切替えることにより、プローブ光の
変動によってプローブ光制御が他の信号波長光に影響を
与えるのを防ぐことが可能となる。
ナミックレンジ拡大のため利得演算部16は入力モニタ
信号およびトータル出力モニタ信号をログアンプによっ
てそれぞれ対数出力に変換し、その対数出力の差分を利
得モニタとすることが望ましい。
得異常を検出させるために、トータル出力モニタは出力
異常検出部21で上記トータル出力目標値と比較され、
予め定められた閾値を超えた場合は利得閾値設定部20
に出力異常信号を通知し、出力異常信号を受けた利得閾
値設定部20は上記利得閾値の更新をやめ、前状態の利
得閾値を出力する。
に追従して利得閾値が更新されるのを防ぐことができ、
出力が異常となった場合に確実に制御を切替えることが
できる。
態について説明する。図2において図1と同一符号は、
同一部分を表している。5:95光カプラ1aによりド
ープファイバ3から多重光の進行方向と逆方向に進行す
るASE光の一部が分岐され、光検出器6aでモニタさ
れる。光検出器6aでモニタされたASE光モニタ信号
は比較器17および、ASE光閾値設定部20aに入力
される。
設定部20と同様の効果を得るため記憶回路を有し、前
状態のASE光モニタ値を学習し、予め定められた閾値
を加算しASE光閾値として出力する。比較器17で
は、ASE光モニタ信号とASE光閾値を比較し、AS
E光モニタ値がASE光閾値を超えた場合にはASE光
異常信号を発出しORゲート18を介しスイッチ13を
作動させ制御をトータル制御に切替える。
SE光をモニタすることにより等価的に利得をモニタす
ることになるため、ASE光をモニタしASE光に異常
があった場合に制御を切替えることにより、上記第1の
実施の形態による光増幅器と同様に、プローブ光の変動
によってプローブ光制御が他の信号波長光に影響を与え
るのを防ぐことが可能となる。
るASE光をモニタしてもよく、その際には、光検出器
の前段に多重信号光、プローブ光および励起光の波長を
通さないような光バンドパスフィルタを配置する必要が
ある。
態について説明する。図3は本発明の第3の実施の形態
による光増幅器の構成図である。図1、2と同一符号
は、同一部分を表している。出力異常検出部21により
出力異常信号が発出されると、ORゲート18を介しス
イッチ13を作動させ制御をトータル制御に切替える。
これにより、出力の前状態から変動があった場合は制御
を切替えることが可能となる。
設により制御が切替ることを防ぐため、変動速度検出部
23はトータル出力モニタを一定時間毎に監視し前状態
のモニタ値と現在のモニタ値との差分から変動速度を算
出する。
復帰時や波長増設時にサージ防止のため出力を徐々に所
望のレベルとするような、スロースタート機能が備えら
れている。変動速度検出部23はトータル出力モニタの
変動速度と上記スロースタートの速度が一致した場合に
は、プローブ光の変動による出力異常ではないと判断
し、出力異常検出部21の動作を止め、出力異常信号を
発出しないようにする。
の変動を検出することが可能となり、制御を切替えるこ
とでプローブ光の変動によってプローブ光制御が他の信
号波長光に影響を与えるのを防ぐことが可能となる。
ローブ光出力を一定に保つ制御を備える光増幅器におい
て、プローブ光以外の信号光の変動に加え、プローブ光
自身の変動に対しても他の信号光波長に影響を及ぼすこ
とのない制御が可能となる。
ある。
ある。
ある。
ウム添加光ファイバ、6、8、10・・・光検出器、7・・・
励起光源、9・・・光バンドパスフィルタ、11・・・駆動回
路、12、14、17、19・・・比較器、13・・・スイッ
チ、15・・・目標値演算部、16・・・利得演算部、18・・
・ORゲート、20・・・利得閾値設定部、21・・・監視制
御部
Claims (10)
- 【請求項1】光伝送路から受信した波長多重光を増幅す
る光増幅装置であって、 前記波長多重光を分岐して光合波器と第1の光検出器と
に出力する第1の分岐カプラと、 前記第1の分岐カプラからの波長多重光の光強度を観測
する第1の光検出器と、 前記第1の分岐カプラから受信した波長多重光と励起光
源からの励起光とを合波してドープファイバへ入力する
光合波器と、 前記光合波器からの波長多重光を増幅するドープファイ
バと、 前記光合波器を介して前記ドープファイバへ励起光を送
出する励起光源と、 前記ドープファイバからの波長多重光の一部を分岐する
第2の分岐カプラと、 前記第2の分岐カプラからの波長多重光を第2の光検出
器と光フィルタとに出力する第3の分岐カプラと、 前記第3の分岐カプラからの波長多重光の光強度を測定
する第2の光検出器と、 前記第2の光検出器からの光強度と第1の目標値との差
分である第1の差分信号を出力する第1の比較器と、 前記第3の分岐カプラからの波長多重光から特定の1波
長のプローブ光を抽出する光フィルタと、 前記光フィルタからのプローブ光の光強度を測定する第
3の光検出器と、 前記第3の光検出器からの光強度と第2の目標値との差
分である第2の差分信号を出力する第2の比較器と、 前記第1および第2の比較器からの第1および第2の差
分信号のいずれかを選択する選択器と、 前期選択器から第1および第2の差分信号のいずれかを
受信し、前記励起光源の前記ドープファイバへの作用量
を制御する駆動回路と、 前記第1の光検出器からの光強度と前記第2の光検出器
からの光強度とから前記ドープファイバにおける波長多
重光の利得値を算出する利得演算器と、 前記利得演算器からの利得値と第1の閾値とを比較する
第3の比較器とからなり、 前記利得値が前記第1の閾値を超過した場合は前記選択
器は前記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して
前記駆動回路へ送出し、前記利得値が前記第1の閾値を
超過しない場合は、前記選択器は前記第2の比較器から
の第2の差分信号を選択して前記駆動回路へ送出するよ
う制御することを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項2】請求項1記載の光増幅装置であって、 前記第3の光検出器からのプローブ光の光強度が予め定
めた第1の変動範囲を逸脱した場合は、前記選択器は前
記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して前記駆
動回路へ送出するよう制御することを特徴とする光増幅
装置。 - 【請求項3】請求項1および2のいずれかに記載の光増
幅装置であって、 前記第1の閾値は、 前記利得演算器からの利得値に予め定めた数値を加算す
ることによって更新し、 前記第2の光検出器からの光強度が予め定めた第2の変
動範囲を逸脱したときは、前記第1の閾値はその更新を
停止して従前の値を第1の閾値とすることを特徴とする
光増幅装置。 - 【請求項4】請求項1から3のいずれかに記載の光増幅
装置であって、 前記第2の光検出器からの波長多重光の光強度を前記第
1の目標値で除した値と、前記第2の目標値とを乗算し
た値を以後の第1の目標値として更新することを特徴と
する光増幅装置。 - 【請求項5】光伝送路から受信した波長多重光を増幅す
る光増幅装置であって、 前記波長多重光を受信して光合波器へ出力すると共に、
ドープファイバからのASE光を受信して第1の光検出
器へ出力する第1の分岐カプラと、 前記第1の分岐カプラからのASE光の光強度を観測す
る第1の光検出器と、 前記第1の分岐カプラから受信した波長多重光と励起光
源からの励起光とを合波してドープファイバへ入力する
光合波器と、 前記光合波器からの波長多重光を増幅するドープファイ
バと、 前記光合波器を介して前記ドープファイバへ励起光を送
出する励起光源と、 前記ドープファイバからの波長多重光の一部を分岐する
第2の分岐カプラと、 前記第2の分岐カプラからの波長多重光を第2の光検出
器と光フィルタとに出力する第3の分岐カプラと、 前記第3の分岐カプラからの波長多重光の光強度を測定
する第2の光検出器と、 前記第2の光検出器からの光強度と第1の目標値との差
分である第1の差分信号を出力する第1の比較器と、 前記第3の分岐カプラからの波長多重光から特定の1波
長のプローブ光を抽出する光フィルタと、 前記光フィルタからのプローブ光の光強度を測定する第
3の光検出器と、 前記第3の光検出器からの光強度と第2の目標値との差
分である第2の差分信号を出力する第2の比較器と、 前記第1および第2の比較器からの第1および第2の差
分信号のいずれかを選択する選択器と、 前期選択器から第1および第2の差分信号のいずれかを
受信し、前記励起光源の前記ドープファイバへの作用量
を制御する駆動回路と、 前記第1の光検出器からのASE光の光強度と第1の閾
値とを比較する第3の比較器とからなり、 前記利得値が前記第1の閾値を超過した場合は前記選択
器は前記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して
前記駆動回路へ送出し、前記利得値が前記第1の閾値を
超過しない場合は、前記選択器は前記第2の比較器から
の第2の差分信号を選択して前記駆動回路へ送出するよ
う制御することを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項6】請求項5記載の光増幅装置であって、 前記第3の光検出器からのプローブ光の光強度が予め定
めた第1の変動範囲を逸脱した場合は、前記選択器は前
記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して前記駆
動回路へ送出するよう制御することを特徴とする光増幅
装置。 - 【請求項7】請求項5および6のいずれかに記載の光増
幅装置であって、 前記第1の閾値は、 前記第1の光検出器からのASE光の強度に予め定めた
数値を加算することによって更新し、 前記第2の光検出器からの光強度が予め定めた第2の変
動範囲を逸脱したときは、前記第1の閾値はその更新を
停止して従前の値を第1の閾値とすることを特徴とする
光増幅装置。 - 【請求項8】請求項5から7のいずれかに記載の光増幅
装置であって、 前記第2の光検出器からの波長多重光の光強度を前記第
1の目標値で除した値と、前記第2の目標値とを乗算し
た値を以後の第1の目標値として更新することを特徴と
する光増幅装置。 - 【請求項9】光伝送路から受信した波長多重光を増幅す
る光増幅装置であって、 前記波長多重光と励起光源からの励起光とを合波してド
ープファイバへ入力する光合波器と、 前記光合波器からの波長多重光を増幅するドープファイ
バと、 前記光合波器を介して前記ドープファイバへ励起光を送
出する励起光源と、 前記ドープファイバからの波長多重光の一部を分岐する
第1の分岐カプラと、 前記第1の分岐カプラからの波長多重光を第1の光検出
器と光フィルタとに出力する第2の分岐カプラと、 前記第2の分岐カプラからの波長多重光の光強度を測定
する第1の光検出器と、 前記第1の光検出器からの光強度と第1の目標値との差
分である第1の差分信号を出力する第1の比較器と、 前記第2の分岐カプラからの波長多重光から特定の1波
長のプローブ光を抽出する光フィルタと、 前記光フィルタからのプローブ光の光強度を測定する第
2の光検出器と、 前記第2の光検出器からの光強度と第2の目標値との差
分である第2の差分信号を出力する第2の比較器と、 前記第1および第2の比較器からの第1および第2の差
分信号のいずれかを選択する選択器と、 前期選択器から第1および第2の差分信号のいずれかを
受信し、前記励起光源の前記ドープファイバへの作用量
を制御する駆動回路と、 前記第1の光検出器からの光強度の変動速度を算出する
変動速度算出部とからなり、 前記変動速度が第1の閾値を超過した場合は前記選択器
は前記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して前
記駆動回路へ送出し、前記変動速度が前記第1の閾値を
超過しない場合は、前記選択器は前記第2の比較器から
の第2の差分信号を選択して前記駆動回路へ送出するよ
う制御することを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項10】請求項9記載の光増幅装置であって、 前記第3の光検出器からのプローブ光の光強度が予め定
めた第1の変動範囲を逸脱した場合は、前記選択器は前
記第1の比較器からの第1の差分信号を選択して前記駆
動回路へ送出するよう制御することを特徴とする光増幅
装置。
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