JP2005278105A

JP2005278105A - 光伝送装置

Info

Publication number: JP2005278105A
Application number: JP2004092470A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hakomori; 克彦箱守
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20050213969A1

Abstract

【課題】入力光レベルが大きく変動しても、光出力レベルの変動を抑制することにより、光信号がエラーを起こさず信号不通にならないようにした光伝送装置を提供する。
【解決手段】出力光強度に基づき、増幅用光ファイバの励起光強度や光可変減衰器の減衰量を制御する光伝送装置において、出力光強度をサンプルし、入力光強度の変化率が閾値を越えたときは、変化率が閾値を越える直前にサンプルされた出力光強度に基づき、励起光強度や減衰量を制御する。これにより、光サージの発生が防止されるとともに、信号エラーや信号不通状態の無い光信号を出力することが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は光伝送装置に関し、特に増幅用光ファイバ又は光可変減衰器を用いて光出力を一定値に制御する光伝送装置に関するものである。

インターネットの急速な普及により、デジタル信号伝送の長距離化、大容量化の需要が高まっている。そして、光ファイバ上で損失補填や光レベル制御をそれぞれ実施する増幅用光ファイバや光可変減衰器を用いた、ブロードバンドサービス、ADSLサービス等を実現すべく、光ファイバ伝送方式は今後とも広く普及するものと一般に認識されている。

一方、このような光ファイバ伝送方式において用いられる光伝送装置では、その出力光レベルは非常に強力であり、その出力光を直視したり、浴びたりした場合は人体に対して有害である。そのため、国際電気委員会（IEC60825-1）等で取り扱い基準が定められている。

また、人体だけでなく、光伝送装置の動作シーケンスによる過渡的な状態によって過大な強い出力光（光サージ）が発生した場合は、光伝送装置の出力側による接続される光受信装置内のフォトダイオード等の素子を破壊することが考えられるため、いかなる状態でも光出力を一定に制御してそのような光サージの発生を防止する必要がある。

図7は、このような光出力を一定値に制御する光伝送装置の従来例[1]を示したものである。この従来例は、増幅用光ファイバと、光出力を一定値にフィードバック制御する制御ループを備え、光入力レベルが閾値以下となった場合に増幅用光ファイバの励起光を遮断する光伝送装置であり、図中、光入力は光カプラ1を経由してエルビウムドープ光ファイバ(EDF)等の増幅用光ファイバ2に送られ、ここで直接光増幅されて光カプラ3を経由して光出力となるが、この光出力は制御ループCLによって一定値に制御されるようにフィードバック制御（光出力一定制御）が掛けられている。

この制御ループCLは、光カプラ3からの分岐光を入力して電気信号に変換するフォトダイオード4と、このフォトダイオード4から出力される電気信号（電流）を、対応する電圧に変換する出力モニタ回路5と、この出力モニタ回路5からの出力電圧と基準電圧Vrefとを比較して両者の誤差を出力する誤差増幅器6と、この誤差増幅器6の出力電圧に従ってLD駆動電圧を発生するLD駆動回路7と、このLD駆動回路7からのLD駆動電圧を受けて、増幅用光ファイバ2を励起する励起用レーザダイオード(LD)8とで構成されている。

すなわち、光入力レベルが変動した場合、この光出力信号を電気信号に変換し、この電気信号の電圧が基準電圧Vrefに一致するように、誤差増幅器6がLD駆動回路7を経由して励起用レーザダイオード8を駆動し、以って増幅用光ファイバ2を励起するようにフィードバック制御を行い、光出力の一定値化を図る光出力一定制御を行っている。

なお、光カプラ1からの分岐光は入力側のフォトダイオード9に与えられ、このフォトダイオード9から出力された電流信号は入力モニタ回路10で電圧信号に変換される。この時の電圧値が閾値（図示せず）以下になった場合には、入力モニタ回路10がLD駆動回路7を制御して制御ループCLを遮断し、光出力一定制御を中断するように構成されており、以って、励起用レーザダイオード8からの励起光が増幅用光ファイバ2に与えられないようにしている。

図8は、光出力を一定値に制御する光伝送装置の従来例[2]を示したもので、この従来例[2]と上記の従来例[1]との違いは、増幅用光ファイバ2の代わりに光可変減衰器11を用いるとともに、LD駆動回路7及び励起用レーザダイオード8の代わりに可変減衰駆動回路12を用いて光可変減衰器11を制御している点である。

この従来例[2]の場合には、光入力レベルが変動した場合、光可変減衰器11における減衰量を入力レベルに応じて変化させるように可変減衰駆動回路12が誤差増幅器6の出力に応じて制御を行い、光出力の一定値化を図っているものである。

なお、光カプラ1からの分岐光は入力側のフォトダイオード9に与えられ、このフォトダイオード9から出力された電流信号は入力モニタ回路10で電圧信号に変換される。この時の電圧値が閾値（図示せず）以下になった場合には、入力モニタ回路10が可変減衰駆動回路を制御して制御ループCLを遮断し、光可変減衰器１１による減衰量を一定量とすることにより、光出力一定制御を中断するように構成されている。

このような従来例[1]及び[2]の問題点を、それぞれの動作波形図を示す図9及び図10を参照して以下に説明する。

まず、従来例[1]の動作波形図を示す図9において、同図(1)に示すように、波形部分aにおいて低下し、光出力一定制御中断の閾値以下となり、波形部分bにおいて最小になり、更に波形部分cにおいて上昇するような光入力変動があった場合について説明する。

図７に示された光伝送装置では、光入力は増幅用光ファイバ2を経由して光カプラ3からフォトダイオード4並びに出力モニタ回路5を経由して誤差増幅器6に与えられる。誤差増幅器6は基準電圧Vrefと比較し、両者の誤差をLD駆動回路7に送ると、このLD駆動回路7は誤差増幅器6の出力電圧に対応した励起光を同図(2)に示すように発生することにより、同図(1)に示した光入力低下部分aの損失補填を行う。

図9(1)に示される光入力変動があったとき、同図(2)に示されるように励起用ＬＤの出力が遮断され、光入力が増加に転じたときに問題が生じる。すなわち、同図(1)に示す光入力上昇部分cにおいては、増幅用光ファイバ2に励起された光エネルギーがまだ残存しているため、光入力上昇部分cに応じて回復した光レベルと重なり合い、同図(3)に示すように光出力レベルは定常レベルdより急激に上昇した光サージ部分eが現れる。

その後、増幅用光ファイバ2のエネルギー放出に従って、波形部分fに示すように光出力は低下して行き、図示のように、時間g＝50msで定常レベルdに落ち着くことになる。

また、従来例[2]の動作波形図を示す図10において、図9(1)と同様にこの図10(1)においても光入力レベルが波形部分aにおいて低下し、光出力一定制御中断の閾値以下となり、波形部分bにおいて最小になり、更に波形部分cにおいて上昇するような光入力変動が発生した場合、光可変減衰器11の減衰量は、同図(2)に示すように減衰量制御の動作に時間遅れがあり、このため、同図(3)に示すようにその光出力は定常光レベルdから急激に上昇した光過剰出力部分eを発生することになり、時間f＝数100msで落ち着く。

上記のような光サージの発生を防止し、又はサージ量を減少させることを目的とした従来技術として、光ALCループにおいて、入力光を分岐した光から光入力パワーをモニタした信号を発生する光入力モニタと、光入力モニタからの入力信号に対して所定の演算を行って光入力パワーの変動を検出した信号を発生する入力変動検出回路と、この検出信号と予め設定されたレベルとを比較する比較器と、比較器の出力信号に応じて基準電圧のレベルを切替える切替え器とを備えて、光入力パワーの変動時、通常動作時の基準電圧に代えて入力変動時の基準電圧を発生し、この基準電圧によって光増幅器のALC制御を行うことによって、入力変動時に強制的に励起LDの電流を低下させて、入力光の立ち上がり時に出力されるサージ量を減少させるようにしたものがある（例えば、特許文献1参照。）。

また、他の従来技術として、光増幅器が、光入力信号の変化量に応じた信号を出力する入力変動検出回路と、光出力モニタ回路からのモニタ信号に基づいて光出力信号のレベルが一定となるよう励起光制御を行う自動レベル制御回路を備え、前記自動レベル制御回路が、自動レベル制御のループ利得を制御するループ利得制御手段を備え、前記ループ利得制御手段が前記入力変換検出回路からの信号によって前記自動レベル制御回路のループ利得を変化させるものがある（例えば、特許文献2参照。）。

さらに他の従来技術として、光増幅器への入力光の一部が、受光器回路で受光され、変換された電気信号は、低域通過フィルタを通して変調信号、前段の異常ピークの影響を除去して平均化した値の最大値がピークホールド回路に保持され、この値に対して信号変動分を考慮した制御切り替えオフセット値を加算回路で加え、この値を光増幅器の制御切り替え値として設定すると共に、この値よりも信号光入力値が下がった場合、比較器がこれを検出して切り替え信号をスイッチに加えて、励起光源駆動回路の制御を、出力一定制御回路から低利得設定に切り替えて光増幅器の利得を低下させ、これにより、異常ピーク出力を抑えるものがある（例えば、特許文献3参照。）。
特開平9-331095号公報特開平10-209970号公報特開平7-307704号公報

上記の特許文献1の場合には、入力光の変動を検出した後、光出力を低いレベルに固定して光サージを起こさないようにしているので、入力光変動時の出力が、基準電圧に固定されているため出力レベルが補償できず、そのため光信号にエラーが発生し、信号不通となる虞がある。

また特許文献2の場合には、入力光の変動を検出した後、フィードバック制御の誤差増幅回路の一巡増幅路を低減させてサージを低減させる方式であるため、入力光レベルが低い場合は出力光レベル誤差により入力光レベルが極端に低減し、上記の特許文献1と同様にやはり光信号にエラーが発生し信号不通になる虞がある。

また特許文献3の場合も、基本的な構成は上記の特許文献2と同様であり、入力変動時にスイッチによって低利得化するだけであるので、やはり光信号が発生し信号不通状態が発生する虞がある。

一方、このような光伝送装置において、信号ビットレートが低いときには、図11(1)に示すように、広いアイアパーチャaを有するアイパターンになるが、高いビットレートになったときには、同図(2)に示すように、狭いアパーチャb(b<a)を有するアイパターンになり、信号エラーが起き易くなる。

このようなビットレートの変化と、入力波形の変動による信号エラーの許容範囲との関係が同図(3)に示されており、実線波形cは、同図(1)の低ビットレート時に信号エラーが発生しない下限範囲を示しており、点線波形dは、同図(2)の高ビットレート時に信号エラーが発生しない下限範囲を示している。

すなわち、高ビットレート時の方が、低ビットレート時より信号エラーを起こさない入力変動許容範囲が小さいことを示しており、ビットレートが高くなるにつれて矢印で示すように入力変動許容範囲が小さくなるが、ビットレートが高ければ、波形dのように入力変動許容範囲が小さくても、それに応じたサージ対策を行う必要がある。

従って本発明は、入力レベルが大きく変動しても、光増幅器または光減衰器を、好ましくはビットレートに対応して制御することにより、光サージを防止し、光信号がエラーを起こさず信号不通にならないようにした光伝送装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、第１の発明による光伝送装置は、入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、励起光を出力する励起光源と、前記励起光により前記入力光を増幅する光増幅部と、前記光増幅部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする。

第２の発明による光伝送装置は、第１の発明による光伝送装置であって、前記入力光強度モニタ部により検出される前記入力光強度が所定の値以下となったときに前記励起光源の出力を抑制する第３の制御状態を有することを特徴とする。

第３の発明による光伝送装置は、入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、前記入力光を減衰する光減衰部と、記光減衰部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記減衰部を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、前記サンプル部でモニタされた出力光強度に基づき前記減衰部を制御する第２の制御状態を有し、前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする。

第４の発明による光伝送装置は、第１ないし第３の発明による光伝送装置であって、前記光増幅部または前記減衰部の特性に関連付けられた期間経過後に前記第２の制御状態より前記第１の制御状態へ移行することを特徴とする。

第５の発明による光伝送装置は、第１ないし第３の発明による光伝送装置であって、前記閾値は、前記光増幅部または前記光減衰器の特性と、前記入力光のビットレートに関連付けられて設定されることを特徴とする。

第６の発明による光伝送装置は、入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、光増幅部を励起する励起光を出力する励起光源と、前記光増幅部の出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、前記光増幅部の出力光強度に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする。

本発明による光伝送装置によれば、入力光強度の変化率が閾値を越えたときは、第２の制御状態で動作することで光サージの発生を防止するとともに、サンプル部でモニタされた第１の制御状態の直前の出力光強度を、励起光源の制御基準として用いることで、信号不通となるのを防止することができる。

また、ビットレートにより、信号不通とならない出力光強度範囲が異なるから、入力光強度の変換率の閾値を、ビットレートに関連付けて設定することにより、信号不通を防止しつつ光サージを防止することができる。

本発明に係る光伝送装置によれば、入力光が大きな変化率で変動した場合であっても、サンプル部で保持された光入力が変動する直前の光出力信号に基づき、励起光源を制御することができるので、光サージの発生を防止するとともに、信号エラーや信号不通状態の無い光信号を出力することが可能となる。

実施例[1]
図1は、本発明に係る光伝送装置の実施例[1]を示したものであり、入力光強度モニタ部１０１と、変化率モニタ部として変化率検出回路２１と、励起光源として励起用ＬＤ８と、光増幅部として増幅用光ファイバ２と、出力光強度モニタ部１０３と、サンプル部としてサンプル・ホールド回路２５と、制御部１０２を備える。

入力光強度モニタ部１０１は、光カプラ１と、フォトダイオード９と、入力モニタ回路１０により構成される。制御部１０２は、電圧コンパレータ２２と、切替信号発生回路２３と、アナログスイッチ２４と、誤差増幅器６と、ＬＤ駆動回路７とにより構成される。出力光強度モニタ部１０３は、光カプラ３と、フォトダイオード４と、出力モニタ回路５により構成される。出力モニタ回路５は、フォトダイオード4から出力される電気信号（電流）を、対応する電圧に変換する。

実施例[1]による光増幅器は、励起光源の制御方法として、光出力を一定値にフィードバック制御する制御ループである制御ループＣＬを備える。以下に、制御ループＣＬを構成する各要素について説明する。

入力光は、光カプラ1を経由してエルビウムドープ光ファイバ(EDF)等の増幅用光ファイバ２に入力される。増幅用光ファイバ２は、励起用ＬＤ８からの励起光により励起されており、入力光を増幅して出力する。増幅用光ファイバ２の出力光の一部は、光カプラ３により分岐され、フォトダイオード４および出力モニタ回路５によりモニタされ、制御部１０２に入力される。制御部１０２は、モニタされた増幅用光ファイバ２の出力光強度に基づき、励起用ＬＤ８から出力される励起光強度を制御することにより、光フィードバック制御（光出力一定制御）が行われる。

出力モニタ回路５の出力は、サンプル・ホールド回路２５にも入力される。サンプル・ホールド回路２５は、出力モニタ回路５からの出力信号を、一定時間ごとにサンプリングし、絶えず保持（ホールド）し、切替信号２６を受けたときは、切替信号の発生時点における出力モニタ回路５からの出力信号を、切替信号が発生している間、保持する。

制御部１０２において、誤差増幅器６は、出力モニタ回路５からの出力電圧と基準電圧Vrefとを比較して両者の誤差を出力し、ＬＤ駆動回路７は、誤差増幅器６の出力電圧に従ってＬＤ駆動電圧を発生する。励起用ＬＤより出力される励起光強度は、ＬＤ駆動回路７からのＬＤ駆動電圧により定まる。

また、制御部１０２において、アナログスイッチ24は、一方の入力端子SWaに出力モニタ回路5が動作的に接続され、他方の入力端子SWbにはサンプル・ホールド回路25の出力が動作的に接続され、両入力の切替は、切替信号発生回路２３より出力される切替信号２６に基づき行われる。アナログスイッチ２４は、切替信号発生回路２３から切替信号２６が出力されているときは、入力端子SWbより入力される、サンプル・ホールド回路２５からの出力を選択する。また、切替信号２６が出力されていないときには、入力端子SWaより入力される、該制御ループCLを選択する。

切替信号発生回路23は、電圧コンパレータ22に接続されており、この電圧コンパレータ22は、変化率検出回路21から出力された変化率を示す電圧と予め設定した閾値電圧Vth(これは、後述するように信号ビットレートに応じて設定される可変の値でもよい。)とを比較して、その変化率が閾値電圧Vth以上の場合には切替信号発生回路23を駆動して切替信号26を発生するようにし、変化率が閾値電圧Vthを下回った場合には、切替信号発生回路23には駆動信号を送らないようにする。また、変化率検出回路21は入力モニタ回路5でモニタされた光入力に対応する電圧からこの変化率を検出して電圧コンパレータ22に与えるものである。

このような実施例[1]の動作を図2を参照して説明する。まず、同図に実線で示す各波形を図11(1)に示した低ビットレートの例とする。なお、このとき電圧コンパレータ22の閾値はVth1に設定される。

図２(1)に波形部分bで示すように光入力が変動した場合、変化率検出回路21は光入力の減少を時点aで検出して、図２(2)の波形部分eで示す微分波形を発生する。そしてこの後、変化率検出回路21は、光入力が底部b付近ではほぼ安定し、その後上昇することにより、逆方向における微分波形が生ずることになる（ただし、一部は図示のようにカットされる）。このとき、この微分波形が、電圧コンパレータ22における閾値電圧Vth1を越えている場合には、図２(3)に示すように、例えばパルス幅が1msのパルスgを発生することになる。

電圧コンパレータ22から、図２(3)のパルスgを受けた切替信号発生回路23は、図２(4)に示すような切替信号26を発生し、アナログスイッチ24とサンプル・ホールド回路25に送る。

この切替信号26の保持時間は、図２(4)に示した時間hに対応する約50msであり、この切替信号26がアナログスイッチ24に与えられるとアナログスイッチ24は端子SWa（実線で示した位置）から端子SWb（破線で示した位置）に切り替わり、サンプル・ホールド回路25の出力信号を選択して誤差増幅器6に送るようになる。

上記の切替信号26の保持時間ｈは、光入力の変動に伴う光サージを抑圧し、元の入力レベルに戻るまでの期間に相当する。図９において、光サージ発生および消失の時間関係に着目すると、光入力レベルが、図９（１）に示されるように、低下し、その後上昇することにより、出力光に含まれる光サージｅは、図９（３）に示されるように、波形部分fに示すように徐々に低下する。定常レベルdに落ち着くまでの時間ｇは、増幅用光ファイバの誘導放出の特性によって定まる（約50ms）。この時間gはビットレートと無関係な一定時間である。図２（４）における保持時間ｈは、これに対応するものである。

変化率検出回路２１が切替信号26の保持時間は、図２(3)に示した時間hに対応する約50msである。この切替信号26がアナログスイッチ24に与えられるとアナログスイッチ24は端子SWaから端子SWbに切り替わり、サンプル・ホールド回路25は、出力モニタ回路5からの光出力モニタ電圧を最新の値として記憶しているので、同図(1)に示した光入力が変動を開始した時点aでの光出力信号レベルを電気信号として出力することになる。従って、この切替信号26による保持時間hの間は、同図(5)の波形部分iに示すように光出力は定常レベルjより僅かに低下することとなるが、ほぼ一定の光出力が得られることになる。なお、この場合の光出力の低下はおよそ1/4ゲイン程度である。

次に、図2(1)に点線で示す波形を、図11(2)に示した高ビットレートの例として説明する。なお、このとき、電圧コンパレータ22の閾値はVth2(Vth2<Vth1)に設定される。

まず、図2(1)で示すように高ビットレートの光入力が、波形部分dで示すような、低ビットレートの場合より小さな変動を示したとき、変化率検出回路21の出力波形は、同図(2)の点線波形fで示すようになり、この波形fは電圧コンパレータ22の高ビットレート用の閾値Vth2と比較される。

その結果、波形fは、低ビットレート用の閾値Vth1には達しなくても、これにより低い閾値Vth2には達しているので、同図(3)及び(4)の波形g及びhは、低ビットレートの場合とほぼ同じになる。そして、同図(5)に示す光出力波形は、点線波形部分kのようになる。

この場合、高ビットレートの点線波形部分kは低ビットレートの実線波形部分iより変動範囲は小さいが、高ビットレートの変動許容範囲lは、図11(3)に示したように、低ビットレートの変動許容範囲mより元々小さいので、この変動許容範囲l内に収める必要があり、この場合、波形部分kはこの変動許容範囲ｌ内に収められているので、信号エラーの発生を防ぐことができる。
実施例[2]
図3は、本発明に係る光伝送装置の実施例[2]を示したものであり、入力光強度モニタ部１０１と、変化率モニタ部として変化率検出回路２１と、光減衰部として光可変減衰器１１と、出力光強度モニタ部１０３と、サンプル部としてサンプル・ホールド回路２５と、制御部１０４を備える。

入力光強度モニタ部１０１は、光カプラ１と、フォトダイオード９と、入力モニタ回路１０により構成される。制御部１０４は、電圧コンパレータ２２と、切替信号発生回路２３と、アナログスイッチ２４と、誤差増幅器６と、光可変減衰器駆動回路１２とにより構成される。出力光強度モニタ部１０３は、光カプラ３と、フォトダイオード４と、出力モニタ回路５により構成される。出力モニタ回路５は、フォトダイオード4から出力される電気信号（電流）を、対応する電圧に変換する。

実施例[２]による光伝送装置は、出力光強度の制御方法として、光出力を一定値にフィードバック制御する制御ループである制御ループＣＬを備える。以下に、制御ループＣＬを構成する各要素について説明する。

入力光は、光カプラ1を経由して光可変減衰器１１に入力される。光可変減衰器１１は、制御部１０４の光可変減衰器駆動回路１２により制御されており、入力光を減衰して出力する。光可変減衰器１１の出力光の一部は、光カプラ３により分岐され、フォトダイオード４および出力モニタ回路５によりモニタされ、制御部１０４に入力される。制御部１０４は、モニタされた光可変減衰器１１の出力光強度に基づき、光可変減衰器駆動回路12を制御することにより、フィードバック制御（光出力一定制御）が行われる。

図4には、この実施例[2]の動作波形図が示されており、同図(1)〜(4)は図2(1)〜(4)に示した実施例[1]の動作波形図と同様である。ただし、図4(4)における切替信号の保持時間dは数100msである点が図2(4)の例と異なっている。そして、図4(5)に示した光出力波形に関しては、この実施例[2]の場合、基本的には図2(5)と同じであるが、光可変減衰器11の動作に基づき、若干の低下部分fが見られる点が異なっている。
サンプル・ホールド回路
図5には、上記の実施例[1]及び[2]で用いられているサンプル・ホールド回路の実施例が示されている。この実施例において、出力モニタ回路8からのモニタ電圧はADコンバータ31に送られてnビットのパラレルデジタル信号に変換されてレジスタ32に送られ、レジスタ32を構成するn個のDフリップフロップ32_1〜32_nの各D入力端子に与えられる。

これらのDフリップフロップ32_1〜32_nの各Q出力端子からのパラレルデータ信号はDAコンバータ33に送られ、ここでアナログ信号に変換されてアナログスイッチ24の端子SWbに送られる。また、切替信号発生回路23からの切替信号26はインバータ34を経由してANDゲート35の一方の入力端子に送られ、このANDゲート35の他方の入力端子にはタイミング発生回路36からのタイミングパルスが与えられている。そしてこのANDゲート35の出力パルスはレジスタ32におけるDフリップフロップ32_1〜32_nにラッチ信号として与えられている。

このようなサンプル・ホールド回路25の動作タイムチャートが図6に示されている。この動作タイムチャートにおいて、まず同図(1)に示す切替信号26がサンプル・ホールド回路26に与えられると、このサンプル・ホールド回路26におけるインバータ34で反転されてANDゲート35に送られる。また、タイミング発生回路36からは同図(2)に示すようなタイミングパルスが絶えずANDゲート35に与えられている。

従って、ANDゲート35は、同図(3)に示すように、時点a−c間の切替信号26による保持時間bの間はレジスタ32にタイミングパルスを与えないことになる。ただし、同図(3)に示す時点dにおいてレジスタ32はADコンバータ31からのパラレルデータを変動直前の値としてラッチしており、これは回復時点eまでの時間fだけ保持されることになる。

すなわち、同図(4)のレジスタ32の出力波形に示す如く、時点dにおいて直前の光出力データが保持されることになり、切替信号26によりアナログスイッチ24が端子SWbの側に切り替えられていることから、DAコンバータ33は時点dにおけるデータをアナログ信号に変換してアナログスイッチ24へ送り、以って誤差増幅器6へ光入力変動直前のデータを与えることになる。

なお、上記の実施例において、切替信号発生回路23としては単安定マルチバイブレータを用いることができ、この場合の単安定マルチバイブレータによる保持時間は、上述の如く実施例[1]の場合には約50msであり、実施例[2]の場合には、数100msに設定されることになる。さらに、サンプル・ホールド回路としては他にもメモリやアップダウン・カウンタを用いたもの等、種々な回路を使用することができる。

上記の実施例においては、出力光一定制御による説明を行ったが、モニタされた入力光強度を利用して、利得一定制御等の制御も可能である。

また、上記実施例では、サンプル・ホールド回路によりサンプル動作およびホールド動作を行ったが、サンプル部ではサンプル動作のみを行い、第２の制御状態における保持動作を、制御部の内部で行ってもよい。

（付記１）
入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、
前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
励起光を出力する励起光源と、
前記励起光により前記入力光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、
前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた直前の出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率検出部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。
（付記２）
付記１記載の光伝送装置であって、
前記入力光強度モニタ部により検出される前記入力光強度が所定の値以下となったときに前記励起光源の出力を抑制する第３の制御状態を有することを特徴とする光伝送装置。
（付記３）
付記１記載の光伝送装置であって、
前記サンプル部は、前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度をパラレルデータに変換するADコンバータと、タイミング信号を発生するタイミング発生部と、前記タイミング信号により前記パラレルデータをラッチするレジスタと、前記レジスタにラッチされたパラレルデータをアナログ信号に変換して前記スイッチ回路に与えるDAコンバータと、前記第２の制御状態で、前記タイミング信号を無効にする回路とを備えることを特徴とする光伝送装置。
（付記４）
付記１記載の光伝送装置であって、
前記光増幅部の特性に関連付けられた期間経過後に前記第２の制御状態より前記第１の制御状態へ移行することを特徴とする光伝送装置。
（付記５）
付記１記載の光伝送装置であって、前記閾値は、前記光増幅部の特性と、前記入力光のビットレートに関連付けられて設定されることを特徴とする光伝送装置。
（付記６）
入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、
前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
前記入力光を減衰する光減衰部と、
前記光減衰部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、
前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記減衰部を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた直前の出力光強度に基づき前記減衰部を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率検出部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。
（付記７）
付記６記載の光伝送装置であって、
前記サンプル部は、前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度をパラレルデータに変換するADコンバータと、タイミング信号を発生するタイミング発生部と、前記タイミング信号により前記パラレルデータをラッチするレジスタと、前記レジスタにラッチされたパラレルデータをアナログ信号に変換して前記スイッチ回路に与えるDAコンバータと、前記第２の制御状態で、前記タイミング信号を無効にする回路とを備えることを特徴とする光伝送装置。
（付記８）
付記６記載の光伝送装置であって、
前記減衰部の特性に関連付けられた期間経過後に前記第２の制御状態より前記第１の制御状態へ移行することを特徴とする光伝送装置。
（付記９）
付記６記載の光伝送装置であって、前記閾値は、前記光減衰器の特性と、前記入力光のビットレートに関連付けられて設定されることを特徴とする光伝送装置。
（付記１０）
入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
光増幅部を励起する励起光を出力する励起光源と、
前記光増幅部の出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記光増幅部の出力光強度に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。

本発明に係る光伝送装置の実施例[1]を示したブロック図である。図1に示した実施例[1]の動作波形図である。本発明に係る光伝送装置の実施例［2］を示したブロック図である。図3に示した実施例[2]の動作波形図である。本発明に係る光伝送装置の実施例で用いられるサンプル・ホールド回路の実施例を示した回路図である。図5に示したサンプル・ホールド回路の実施例の動作タイムチャート図である。光伝送装置の従来例[1]を示したブロック図である。光伝送装置の従来例[2]を示したブロック図である。図7に示した従来例[1]の動作波形図である。図8に示した従来例[2]の動作波形図である。信号ビットレートと入力変動許容範囲との関係を説明する図である。

符号の説明

1, 3 光カプラ
2 増幅用光ファイバ
4, 9 フォトダイオード
5 出力モニタ回路
6 誤差増幅器
7 LD駆動回路
8 励起用レーザダイオード(LD)
10 入力モニタ回路
11 光可変減衰器
12 光可変減衰器駆動回路
21 変化率検出回路
22 電圧コンパレータ
23 切替信号発生回路
24 アナログスイッチ（スイッチ回路）
25 サンプル・ホールド回路
26 切替信号
31 ADコンバータ
32 レジスタ
32_1〜32_n Dフリップフロップ
33 DAコンバータ
34 インバータ
35 ANDゲート
36 タイミング発生回路
101 入力光強度モニタ部
102 制御部
103 出力光強度モニタ部
104 制御部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、
前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
励起光を出力する励起光源と、
前記励起光により前記入力光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、
前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。
請求項１記載の光伝送装置であって、
前記入力光強度モニタ部により検出される前記入力光強度が所定の値以下となったときに前記励起光源の出力を抑制する第３の制御状態を有することを特徴とする光伝送装置。
入力光を分岐し、前記入力光の強度をモニタする入力光強度モニタ部と、
前記入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
前記入力光を減衰する光減衰部と、
前記光減衰部の出力光を分岐し、前記出力光の強度をモニタする出力光強度モニタ部と、
前記出力光強度モニタ部でモニタされた前記出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記出力光強度モニタ部の出力に基づき前記減衰部を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた出力光強度に基づき前記減衰部を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光伝送装置であって、
前記光増幅部または前記減衰部の特性に関連付けられた期間経過後に前記第２の制御状態より前記第１の制御状態へ移行することを特徴とする光伝送装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光伝送装置であって、前記閾値は、前記光増幅部または前記光減衰器の特性と、前記入力光のビットレートに関連付けられて設定されることを特徴とする光伝送装置。
入力光強度の変化率をモニタする変化率モニタ部と、
光増幅部を励起する励起光を出力する励起光源と、
前記光増幅部の出力光強度を定期的にモニタするサンプル部とを備え、
前記光増幅部の出力光強度に基づき前記励起光源を制御し前記出力光強度を制御する第１の制御状態と、
前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき前記励起光源を制御する第２の制御状態を有し、
前記変化率モニタ部で検出された前記変化率が閾値を越えたときは、前記閾値を超える直前に前記サンプル部でモニタされた前記出力光強度に基づき、前記第２の制御状態で動作することを特徴とする光伝送装置。