JP2006165298A - 光増幅器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の光増幅器は、励起光源11で生成する励起光の出力を制御する励起光源制御・検出部2と、光信号を入力して前記励起光により前記光信号を増幅させる光ファイバー3と、前記励起光を入力して光ファイバー3に合波させるパワーコンバイナー4と、光ファイバー3で増幅された光信号出力を分岐する光分岐器5と、光分岐器5で分岐された光信号を入力して光ファイバー3で増幅された前記光信号出力を算出するための光出力検出信号を生成する光出力検出回路部7と、光出力検出回路部7から光出力検出信号を入力して励起光源制御・検出部2を制御する制御回路部8とを備えている。
【選択図】 図1
Description
放送用では、パワーが0〜10dBm程度の比較的高い光信号を光増幅器に入力し、これを1出力当り20dBm程度に増幅して送信している。光増幅器1台で前記入力光を20dBm程度に増幅できるものとすると、1入力の光信号を例えば16出力に分配して送信するためには、従来は16台の前記光増幅器が必要となった。このように1入力1出力の光増幅器を用いた場合には、出力数に応じた数だけの光増幅器が必要となり、光増幅器の設置スペースが膨大になるといった課題があった。
さらに本発明によれば、効率のよい励起光源への駆動電流を増加させることで全体の駆動電流が低減されるため、低消費電力化が図れるという効果も得られる。
図1は、第一の実施形態に係るマルチポート光増幅器の励起光源駆動方式を説明するブロック図である。
なお本実施形態では、励起光源素子11aとしてマルチモードレーザダイオードを用いている。
励起光源素子11aの劣化度合いをβとすると、劣化度合いβは次式で表せる。
β ∝ If・exp(-Ea/(k・Tj)) (1)
ここで、
If:励起光源素子11aの駆動電流
Ea:活性化エネルギー
K :ボルツマン定数
Tj:ジャンクション温度
である。
Tj = Rth・Vf・If+Ta (2)
ここで、
Rth:熱抵抗
Vf :励起光源素子11aの順方向電圧
Ta :周囲温度
である。
本実施形態のマルチポート光増幅器1を使用開始した初期に、4組の励起光源素子11aは図2に示したI−L特性をそれぞれ持っていたとする。このとき、4組の励起光源素子11aに同じ大きさの駆動電流を供給する場合には、11A、11B、11C、11Dで表記した各励起光源素子11aへの駆動電流および励起光出力は表1に示すような値となる。本実施形態では、表1の励起光出力の値を前記基準励起光出力とする。
駆動電流個別目標値算出手段28では、11iと表記された励起光源素子11aの駆動電流目標値を以下の重み付けに基づいて算出する。
11iの駆動電流目標値 = (全駆動電流目標値)×(11iの重み) (4)
(i=A,B,C,D)
ここで、
MA、MB、MC、MD : それぞれ11A,11B,11C,11Dの励起光出力検出値
である。
第一の実施形態では、劣化が小さく効率の良い励起光源素子11aに大きな重みをおいて駆動電流目標値を分配したが、劣化の小さい励起光源素子11aの駆動電流を大きくすることは当該励起光源素子11aの劣化度合いβを大きくすることになり、劣化を加速させることになる。
劣化判定手段25において一部の励起光源素子11aの劣化を検出すると、本実施形態では劣化したと判定された励起光源素子11aの情報を温度目標値調整手段29に出力する。また、本実施形態では駆動電流個別目標値算出手段28は用いず、劣化判定手段25で劣化した励起光源素子11aが検出された後も、駆動電流共通目標値算出手段27を用いて各励起光源素子11aへ供給する駆動電流の目標値を各励起光源素子11aで同一とする。
第一の実施形態から第三の実施形態では、劣化判定手段25において劣化した励起光源素子11aを判定するのに、励起光出力検出回路15から入力した前記励起光出力を用いていた。本実施形態では、前記励起光出力の代わりに温度測定回路14から励起光源素子11aの温度を入力して劣化判定に用いる。
本発明の第一の実施形態及び第二の実施形態では、劣化判定手段25で劣化した励起光源素子11aが検出された後は、駆動電流個別目標値算出手段28からの駆動電流の目標値の設定によって、劣化の小さい励起光源素子11aほど大きな駆動電流が供給される。そのため、当初劣化が小さかった励起光源素子11aの劣化が進んでI−L特性上劣化が大きいと判定された励起光源素子11aと前記特性が同程度となる可能性がある。
第一の実施形態から第三の実施形態及び第五の実施形態では、劣化判定手段25において劣化した励起光源素子11aを判定するのに基準出力記憶手段24から入力した特定時点の励起光出力を基準値に用いていた。
また、上記の効果によりマルチポート光増幅器1の信頼性を高め、コストダウンを図ることができるというすぐれた効果がある。
2・・・励起光源制御・検出部
3・・・希土類元素添加光ファイバー
4・・・パワーコンバイナー
5、6・・・光分岐器
7・・・光出力検出回路部
8・・・制御回路部
11・・・励起光源
11a・・・励起光源素子
11b・・・冷却素子
12・・・駆動回路
13・・・温調回路
14・・・温度測定回路
15・・・励起光出力検出回路
21・・・光出力算出手段
22・・・出力差算出手段
23・・・全駆動電流目標値算出手段
24・・・基準出力記憶手段
25・・・劣化判定手段
26・・・切換手段
27・・・駆動電流共通目標値算出手段
28・・・駆動電流個別目標値算出手段
29・・・温度目標値調整手段
30・・・復帰判定手段
Claims (8)
- 光信号を増幅させるための励起光を生成する励起光源を複数持ち、前記各励起光源を制御する励起光源制御・検出部と、前記光信号を入力して前記励起光により増幅させる光ファイバーと、前記励起光を前記光ファイバーに合波させるためのパワーコンバイナーと、増幅された光信号出力を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された光信号を入力して前記光信号出力を算出するための光出力検出信号を生成する光出力検出回路部と、前記光出力検出信号を入力して前記励起光源制御・検出部を制御する制御回路部とからなる光増幅器であって、
前記制御回路部は、
前記光出力検出信号を入力して前記光信号出力を算出する光出力算出手段と、
前記光出力算出手段で算出された前記光信号出力を所定の光出力目標値と比較して出力差を算出する出力差算出手段と、
前記出力差を入力して前記励起光源に供給する全駆動電流の目標値を算出する全駆動電流目標値算出手段と、
前記励起光源制御・検出部で検出された励起光出力を要求により入力して記憶する基準出力記憶手段と、
前記励起光源制御・検出部及び前記基準出力記憶手段からそれぞれ前記励起光出力及び記憶された前記励起光出力を入力して劣化の進んだ前記励起光源を判定する劣化判定手段と、
前記全駆動電流目標値を全ての前記励起光源制御・検出部に均等に分配して出力する駆動電流共通目標値算出手段と、
前記劣化判定手段から前記励起光出力を入力して重み付けを算出し前記全駆動電流目標値を当該重み付けで分配して前記各励起光源制御・検出部に出力する駆動電流個別目標値算出手段と、
前記全駆動電流目標値を前記全駆動電流目標値算出手段から入力して通常は前記駆動電流共通目標値算出手段に出力する一方前記劣化判定手段で劣化した励起光源素子が判定されると前記全駆動電流目標値の出力先を前記駆動電流個別目標値算出手段に切換える切換手段と
からなることを特徴とする光増幅器。 - 前記制御回路部に、
前記切換部が前記駆動電流共通目標値算出手段から前記駆動電流個別目標値算出手段側に切換えられた場合に、
前記駆動電流個別目標値算出手段から駆動電流の目標値が増加された前記励起光源の情報を入力して当該励起光源の前記励起光源制御・検出部に温度目標値を出力する温度目標値調整手段を追加した
ことを特徴とする請求項1に記載の光増幅器。 - 光信号を増幅させるための励起光を生成する励起光源を複数持ち、前記各励起光源を制御する励起光源制御・検出部と、前記光信号を入力して前記励起光により増幅させる光ファイバーと、前記励起光を前記光ファイバーに合波させるためのパワーコンバイナーと、増幅された光信号出力を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された光信号を入力して前記光信号出力を算出するための光出力検出信号を生成する光出力検出回路部と、前記光出力検出信号を入力して前記励起光源制御・検出部を制御する制御回路部とからなる光増幅器であって、
前記制御回路部は、
前記光出力検出信号を入力して前記光信号出力を算出する光出力算出手段と、
前記光出力算出手段で算出された前記光信号出力を所定の光出力目標値と比較して出力差を算出する出力差算出手段と、
前記出力差を入力して前記励起光源に供給する全駆動電流の目標値を算出する全駆動電流目標値算出手段と、
前記励起光源制御・検出部で検出された励起光出力を要求により入力して記憶する基準出力記憶手段と、
前記励起光源制御・検出部及び前記基準出力記憶手段からそれぞれ前記励起光出力及び記憶された前記励起光出力を入力して劣化の進んだ前記励起光源を判定する劣化判定手段と、
前記全駆動電流目標値を全ての前記励起光源制御・検出部に均等に分配して出力する駆動電流共通目標値算出手段と、
前記劣化判定手段から前記劣化の進んだ励起光源の情報を入力して当該劣化の進んだ励起光源の前記励起光源制御・検出部に前記温度目標値を出力する温度目標値調整手段と
からなることを特徴とする光増幅器。 - 光信号を増幅させるための励起光を生成する励起光源を複数持ち、前記各励起光源を制御する励起光源制御・検出部と、前記光信号を入力して前記励起光により増幅させる光ファイバーと、前記励起光を前記光ファイバーに合波させるためのパワーコンバイナーと、増幅された光信号出力を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された光信号を入力して前記光信号出力を算出するための光出力検出信号を生成する光出力検出回路部と、前記光出力検出信号を入力して前記励起光源制御・検出部を制御する制御回路部とからなる光増幅器であって、
前記制御回路部は、
前記光出力検出信号を入力して前記光信号出力を算出する光出力算出手段と、
前記光出力算出手段で算出された前記光信号出力を所定の光出力目標値と比較して出力差を算出する出力差算出手段と、
前記出力差を入力して前記励起光源に供給する全駆動電流の目標値を算出する全駆動電流目標値算出手段と、
前記励起光源制御・検出部から前記各励起光源の測定温度を入力して特に温度が高い励起光源を判定する劣化判定手段と、
前記全駆動電流目標値を全ての前記励起光源制御・検出部に均等に分配して出力する駆動電流共通目標値算出手段と、
前記劣化判定手段から前記温度が高い励起光源の情報を入力して当該励起光源の前記励起光源制御・検出部に前記温度目標値を出力する温度目標値調整手段と
からなることを特徴とする光増幅器。 - 光信号を増幅させるための励起光を生成する励起光源を複数持ち、前記各励起光源を制御する励起光源制御・検出部と、前記光信号を入力して前記励起光により増幅させる光ファイバーと、前記励起光を前記光ファイバーに合波させるためのパワーコンバイナーと、増幅された光信号出力を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された光信号を入力して前記光信号出力を算出するための光出力検出信号を生成する光出力検出回路部と、前記光出力検出信号を入力して前記励起光源制御・検出部を制御する制御回路部とからなる光増幅器であって、
前記制御回路部は、
前記光出力検出信号を入力して前記光信号出力を算出する光出力算出手段と、
前記光出力算出手段で算出された前記光信号出力を所定の光出力目標値と比較して出力差を算出する出力差算出手段と、
前記出力差を入力して前記励起光源に供給する全駆動電流の目標値を算出する全駆動電流目標値算出手段と、
前記励起光源制御・検出部から前記励起光出力を入力して重み付けを算出し前記全駆動電流目標値を当該重み付けで分配して前記各励起光源制御・検出部に出力する駆動電流個別目標値算出手段と、
からなることを特徴とする光増幅器。 - 前記制御回路部に、
前記駆動電流個別目標値算出手段から駆動電流の目標値が増加された前記励起光源の情報を入力して当該励起光源の前記励起光源制御・検出部に温度目標値を出力する温度目標値調整手段を追加した
ことを特徴とする請求項5に記載の光増幅器。 - 前記制御回路部に、
前記駆動電流個別目標値算出手段及び前記励起光源制御・検出部乃至は前記劣化判定手段からそれぞれ個別駆動電流目標値及び前記励起光出力を入力し、前記個別駆動電流目標値から最大の駆動電流が供給されている前記励起光源を特定し、特定された前記励起光源のI−L特性を推定し、残りの前記励起光源の前記個別駆動電流目標値及び前記励起光出力が推定された前記I−L特性上にあると判定した場合には前記切換手段に対し再び前記駆動電流共通目標値算出手段側に切換えるよう指令する復帰判定手段を追加した
ことを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項5又は請求項6に記載の光増幅器。 - 前記劣化判定手段は、
前記励起光源制御・検出部から前記励起光出力を入力して前記励起光出力の最大値との差が所定値以上となる前記励起光源を劣化していると判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項3又は請求項7のいずれか1項に記載の光増幅器。
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