JP2008166719A - パッシブ光ネットワークにおいて使用される半導体光増幅器を制御する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＯＮ用途の上り方向に利用されるＳＯＡのゲインを制御する効果的で費用重視の装置。
【解決手段】光増幅器の増幅器は入力ポートおよび出力ポートを有し、光増幅器の主信号線に沿って配置される。ダミー・レーザ生成回路は主信号線に結合された出力を有し、ダミー信号を前記増幅器に入力する。第１光学検波器は増幅器へのダミー信号の出力レベルを検出し、第１出力レベル信号を出力する。第２光学検波器は増幅器によって出力されたダミー信号の増幅された出力レベルを検出し、第２出力レベル信号を出力する。記憶装置は増幅器のゲイン特性に関する較正データを記憶する。ゲイン制御回路は第１光学検波器および第２光学検波器からの入力を受信し、増幅器に結合された出力を有する。ゲイン制御回路は第１出力レベル信号、第２出力レベル信号および較正データに基づいて増幅器のゲインを制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、パッシブ光ネットワークにおいて使用される半導体光増幅器を制御する方法および装置に関し、特に、パッシブ光ネットワークの通常動作中に半導体光増幅器のゲインを所定のレベルに維持する方法および装置に関する。

様々な現在の通信システムは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）技術を利用している。ネットワーク・オペレータは現在、データや会員制有料テレビ放送および電話通信のような広帯域通信サービスを家庭および小企業に提供するために、ＰＯＮを利用している。そのようなＰＯＮシステムは、典型的には最大２０ｋｍに達する（つまり、電話局から加入者までの）光ファイバや、１本のフィーダ・ファイバ当たり最大３２加入者の「分割比」をサポートすることができる。これらの範囲は、光送信器の出力と市販の構成要素における光受信器の感度とによる制限に依存している。ＰＯＮの分割比の範囲を拡大し、且つ該分割比を増大する１つの方法は、付加的なファイバおよび光学スプリッタ損失を補うように光増幅器を使用することである。以下に議論される本発明は、ギガビット対応ＰＯＮ（ＧＰＯＮ）やＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４に焦点を当てていることを注記しておく。しかしながら、それは広帯域ＰＯＮ（ＢＰＯＮ，ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３）およびギガビット・イーサネット（登録商標）ＰＯＮ（ＧＥＰＯＮ，ＩＥＥＥ ８０２．３ａｈ）を含む他のＰＯＮ技術にも適用可能であるが、これらに限定されるものではない。

既存のＰＯＮは、典型的には下り方向において約１４９０ｎｍ、および上り方向において約１３１０ｎｍの波長プランで動作する。拡張範囲および／またはより大きな分割比に対して同一の波長域を使用するために、半導体光増幅器（ＳＯＡ）は、現在１４９０ｎｍおよび１３１０ｎｍの波長域において使用するように設計されることができるコスト効率の良い主要技術である。

ＳＯＡは、典型的には約４０ｎｍの使用可能な波長帯を有している。標準化された下りＧＰＯＮ波長帯は、１４８０ｎｍから１５００ｎｍ、または約２０ｎｍ幅の範囲内にある。上り送信について現在のＧＰＯＮ標準は、１２６０ｎｍから１３６０ｎｍ、または約１００ｎｍ幅の波長帯を指定している。典型的な上りレーザは、実際には約２０ｎｍから３０ｎｍ幅である波長帯で、約１３１０ｎｍにおいて動作する。上り信号品質へのＳＯＡの増幅された自然発生（ＡＳＥ）ノイズの寄与を低減するために、上り信号帯は、例えば粗い波長分割多重化（ＣＷＤＭ）レーザを使用して、１３００ｎｍから１３２０ｎｍまでのような約２０ｎｍに制限されるべきである。

図１は、典型的な増幅ＰＯＮシステム１０を示している。図１を参照して本システムは、光ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）１２と、１×Ｎ個の光結合器１４（バリエーションとして２×Ｎ個の光結合器が保護されたＰＯＮ設計において利用される）と、第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）１６と、第２波長分割マルチプレクサ１８とを備えており、それらは第１ＳＯＡ２０および第２ＳＯＡ２２に結合されている。与えられた実施形態において、第１ＳＯＡ２０は下り方向に伝播する信号を増幅し、第２ＳＯＡ２２は上り方向に伝播する信号を増幅する。さらにシステム１０は、光学ライン・ターミネータＯＬＴを備えており、それは電話局に位置している。示されているようにＯＬＴは、送信器２６と受信器２８とＷＤＭ３２とを備えており、それは送信器２６および受信器２８の両方をフィーダ・ファイバに結合している。

動作に関して、ＯＮＵ１２は送信すべきデータを有しており、さらにＰＯＮプロトコルに定義されるような送信許可を受信したときに、ＯＮＵ１２は１つの（または、複数の）ＳＯＡ２２を通じて電話局内のＯＬＴへ上り方向にデータのバーストを送信する。増幅ＰＯＮ１０は、Ｎ個ポート光結合器１４によって第１ＳＯＡ２２およびフィーダ・ファイバに結合された複数のＯＮＵ１２を有している。このように、上り方向において結合器１４は、ＯＮＵ１２からの出力信号を組み合わせ、そして組み合わせた信号をＷＤＭフィルタ１６によって第１上りＳＯＡ２２の入力に結合する。上りＳＯＡ２２での受信出力レベルは、ＯＮＵ１２間で例えば分配ファイバの長さの差と、ＯＮＵ送信器の出力とによって変化することがある。このようにＳＯＡ２２での上り入力信号は、１μｓから数１０μｓ以上という単位の時間スケールの広いダイナミック・レンジを有するであろう。

ＳＯＡのような光増幅器は、典型的には一定のゲインまたは一定の出力のいずれかの増幅器であるように設計されている。ＰＯＮの用途において下りＳＯＡ２０は、一定のゲインまたは一定の出力のいずれかであることが可能である。しかしながら、上りＳＯＡ２２については、異なるＯＮＵ１２からの入力信号レベルの差と、上り方向にデータを送信するバースト・モード動作の使用とによって、一定のゲインでの動作が必要である。半導体装置は、時間および使用によってそれらの結晶構造において恒久的な変化（それは、それらの動作に影響する）を被ることは周知である。この経時効果によって、ＳＯＡのゲインは時間とともに横滑りするであろう。このようにゲインの変化を監視し、それを補償する適切な方法が実施されなければならない。しかしながら、経時に対して監視して補償するのに十分な精度を備えた上りＳＯＡ２２のゲインの測定は、上り入力信号のダイナミック・レンジによって困難になる。

従って、ＰＯＮの用途における上り方向に利用されるＳＯＡのゲインを制御する、効果的で費用重視の方法および装置の必要性があり、それは同時に電話局（ＣＯ）とリモート・ノードとの間の通信に対する光監視制御チャネル用として設けることができる。本発明の目的は、これらの目的を達成する方法および装置を提供することにある。

このように本発明は、装置が上り方向におけるバースト・データを処理しているときにでさえ、当該装置の通常動作中における所定のレベルで半導体光増幅器のゲインを維持するシステムおよび方法に関する。

より具体的には本発明は、以下の構成を有する光増幅器に関する。光増幅器は、入力ポートおよび出力ポートを有して前記光増幅器の主信号線に沿って配置された増幅器と、前記主信号線に結合された出力を有してダミー信号を前記増幅器に入力するように動作するダミー・レーザ生成回路と、前記増幅器への前記ダミー信号の出力レベルを検出して第１出力レベル信号を出力する第１光学検波器と、前記増幅器によって出力された前記ダミー信号の増幅された出力レベルを検出して第２出力レベル信号を出力する第２光学検波器と、前記増幅器のゲイン特性に関する較正データを記憶する記憶装置と、前記第１光学検波器および第２光学検波器からの入力を受信して前記増幅器に結合された出力を有するゲイン制御回路とを備えている。前記ゲイン制御回路は、前記第１出力レベル信号と前記第２出力レベル信号と前記較正データとに基づいて、前記増幅器（ＳＯＡ）のゲインを演算する。前記ゲイン制御回路は、例えば前記ＳＯＡへの駆動電流を調整することによって、前記ゲインを所定のレベルに維持するように演算されたゲインで動作するフィードバック・ループをさらに形成する。

さらに本発明は、光増幅器のゲインを制御する方法に関する。本方法は、例えばアセンブリ中に前記増幅器のゲイン特性に関する較正データを記憶装置に記憶することと、ダミー信号を前記光増幅器の主信号線に結合して前記ダミー信号が前記増幅器に入力されるよりも前に上りデータ信号に結合される場合に前記ダミー信号を前記増幅器に入力することと、前記増幅器に入力された前記ダミー信号の出力レベルを検出して第１出力レベル信号を出力することと、前記増幅器によって出力された前記ダミー信号の増幅された出力レベルを検出して第２出力レベル信号を出力することと、および前記増幅器のゲインが前記光増幅器の動作中に所定のレベルに維持されるように前記第１出力レベル信号と前記第２出力レベル信号と前記較正データとに基づいて前記増幅器のゲインを制御することとを含んでいる。

本発明は、従来技術のシステムに対して顕著な優位性を与えるものである。最も重要なことは本発明が、上りバースト・データ信号の処理を提供するＳＯＡを利用したＰＯＮネットワークを提供する一方、単純でコスト効率の良い回路を利用して装置の経時にも拘わらずＳＯＡのゲインを所定のレベルに維持することである。

本発明の付加的な利点は、本発明の典型的な実施形態の次の詳細な記述から、当業者にとっては明白になるであろう。
本発明はそれ自身、さらなる目的および利点と共に次の詳細な記述および添付の図面への参照によってより理解されることができる。

本発明について議論する前に、ＳＯＡおよびエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のような光増幅器を制御する従来技術についての簡単な説明が、本発明についての理解を容易にするために提供される。図２は、典型的なファイバ通信の用途において光増幅器を制御する典型的な従来技術の方法を示している。図２を参照して、入力における光検出器（ＰＤ１）３１は、結合器３３を介して入力光信号レベルを測定し、光増幅器（ＳＯＡ）２５の出力における光検出器（ＰＤ２）３２は、結合器３４を介して出力光信号を測定する。増幅器制御回路３５は、光増幅器２５のゲインを判断するために測定された光信号レベルを利用する。さらに増幅器制御回路３５は、一定のゲインまたは一定の出力のいずれかを維持することを試みるために、光増幅器を制御するようにフィードバック制御回路を利用する。従来技術のシステムにおいて光増幅器は、ＳＯＮＥＴまたはイーサネット（登録商標）のようなポイント・ツー・ポイント伝送システムによって生じるような、ほぼ一定の平均の光信号に対処するように設計されている。光増幅器２５への平均光入力信号レベルはほぼ一定であるので、比較的遅い光学検波器３１および３２は、光信号の平均出力を測定するために利用されることができる。しかしながら、ＰＯＮの上り光信号の信号レベルは、ＯＮＵが信号を送信したかに依存してバーストからバーストへと変化する。したがって、光増幅器を制御するために使用される図２に示された従来の制御手法は、ＰＯＮの用途における上り増幅器を制御するのには適していない。

図３は、上りＳＯＡ２５の入力における広い動的な信号レベルと、上りバーストの変化継続期間の例を示している。入力信号レベルにおけるこれらの変化は、入力信号を出力信号と正確に比較するための制御回路を設計することを困難にし、ＳＯＡのゲインの不正確な測定値に帰着する。そういうものとして、上で注記されまた図２に示されるように、フィードバック・ループは、ゲインを測定して駆動電流を所定のレベルに維持するための調整を可能にするように、ＳＯＡの入出力レベルを監視する必要がある。さらにＳＯＡの経時と共に、該ＳＯＡは、典型的にはその所定のゲイン設定を維持するために、より大きい駆動電流を必要とする。ＳＯＡが寿命末期に近いことを示すために、駆動電流が所定の閾値を超えるときにアラームを発生することが可能であることを注記しておく。このように、ＳＯＡへの入出力光信号の出力レベルは、ＳＯＡへの入力における光バーストのダイナミック・レンジおよび変化継続時間に拘わらず、正確に測定されなければならない。

下に詳細に説明されるように本発明は、例えばＳＯＡおよびＯＮＵの構成要素のような様々な構成要素のバースト・モード動作および経時による入力信号レベルの変化にも拘わらず、ＳＯＡのゲインおよび出力レベルを所望のレベルに維持することができる方法および装置に関する。本発明は、上り動作モードがバースト・モードを可能にするので（下り信号は典型的には連続的であり、単一源からのものである）、ＰＯＮの上り信号経路に特に適用可能であることを注記しておく。

図４は、本発明のＳＯＡ回路４０の典型的な実施形態を示している。ＳＯＡ回路４０は、図２に示されたＳＯＡ回路と同一の基本構成を備えているが（それらは同一の参照符号によって示されている）、次の付加的な構成要素を備えている。図４を参照して、付加的な構成要素は、ダミー・レーザ４６に結合されたレーザ制御回路４７を備えている。ダミー・レーザ４６は、結合器４４によって主信号線に結合されている。さらにＷＤＭフィルタ４３は、結合器３３と第１光学検波器（ＰＤ１）３１との間に結合されている。さらに第１光学検波器３１の出力は、レーザ制御回路４７に結合されている。続けて不揮発性メモリ４５は、ＳＯＡゲイン制御回路３６に結合されている。最後にＷＤＭフィルタ３７は、結合器３４と光学検波器（ＰＤ２）３２との間に結合され、別のＷＤＭフィルタ４９は当該装置の出力において主信号線に配置されている。

図４に示される典型的な実施形態の動作に関して、ダミー・レーザ４６からの信号は、第１光結合器４４を利用することによって、上り光入力信号を伴ってＳＯＡ２５の入力ポートに結合されている。第１光結合器４４は、例えば出力結合器または波長分割多重化（ＷＤＭ）フィルタであることが可能であるであることを注記しておく。ダミー・レーザ４６は、上りＰＯＮ波長帯外である波長λｄを有しているが、ＳＯＡ２５のゲインの範囲内である。第２光結合器３３は、組み合わせられた光信号の一部を盗聴し、その後、盗聴された信号はＷＤＭ光信号フィルタ４３を通過し、それはλｄで信号を通すように動作する一方、上りバースト光信号を拒絶する。ＷＤＭ光信号フィルタ４３の出力は、第１光学検波器３１に結合されている。第１光学検波器３１は、ダミー信号を測定するように動作する。下にさらに詳細に説明されるように、第１光学検波器３１によって測定されるようなダミー信号は、ＳＯＡ２５の入力レベルの基準として利用される。

ＳＯＡ２５の出力ポートでは第３光結合器３４は、組み合わせられた増幅光信号の小さい部分を盗聴するために利用される。第２光ＷＤＭフィルタ３７は、上りバーストＰＯＮ信号をブロックするために利用される一方で、増幅されたダミー信号を通す。第２光学検波器３２は、増幅されたダミー信号を検出するように動作し、第２光学検波器３２の信号レベルはＳＯＡ出力の基準として利用される。第３光結合器３４の出力は、付加的な光ＷＤＭフィルタ４９に結合されることが可能であり、それは増幅されたダミー・レーザ信号をブロックし、増幅された上りバーストＰＯＮ光信号のみをＯＬＴに通させる。

回路構成における減衰ＷＤＭフィルタ４９の包含は、随意であることを注記しておく。例えば、複数のＳＯＡが増幅ＰＯＮ設計において必要である場合には、ダミー信号を次のＳＯＡへのバースト信号と共に伝播することを可能にすることができ、それはそれ自身のダミー・レーザを有する必要がない。下にさらに記述されるようにダミー・レーザは、片方向通信チャンネルにおいて使用するために変調されることも可能である。

図４を再び参照して、与えられた実施形態においてダミー・レーザ４６は、未変調の連続波（ＣＷ）信号を生成する。そのため、第１光学検波器３１および第２光学検波器３２で測定されるような信号は高度に安定しており、ＳＯＡ２５のゲイン設定を較正するために使用されることができる。ＳＯＡ２５を較正するための標準的な較正手順を、利用することができることを注記しておく。一旦較正処理が完了すると、第１光学検波器３１および第２光学検波器３２で測定された相対的な信号レベルは、次のようにＳＯＡのゲイン値を演算するために利用されることができる。第１光学検波器３１に入射する光が光電流Ｉ_ｌに帰着し、第２光学検波器３２に入射する光が光電流Ｉ_２に帰着する場合には、ＳＯＡ２５の総ゲインＧ（上りＰＯＮ信号を含む）は（１）式によって定義される。

Ｇ＝ａ（Ｉ_２／Ｉ_１） …（１）
ここで、ａは較正値である（それは定数であり、ＳＯＡのゲインと共に変化しない）。較正定数ａは、一旦較正処理が完了すれば不揮発性メモリ４５に記憶される。その後、動作中に第１光学検波器３１および第２光学検波器３２および不揮発性メモリ４５に結合されたＳＯＡゲイン制御回路３６は、（１）式によって定義された関係に従って本装置の動作中のＳＯＡ２５の一定のゲインを維持するように、ＳＯＡ２５に印加されるバイアスを制御するように動作する。

上で議論したように上りＰＯＮ光信号は、２０ｎｍから３０ｎｍの光波長範囲を有するべきである。ＳＯＡは、典型的にはこのゲイン帯域幅に亘る比較的平坦なゲイン（つまり、約３ｄＢのバラツキ）を持つ約４５ｎｍのゲイン帯域幅を有している。さらにＳＯＡのゲイン・プロファイルは、典型的には動作中にあまり変化しない。したがって、ダミー・レーザ波長λｄで一定のＳＯＡのゲインを維持することは、上り信号のＰＯＮ波長でのゲインをも一定に維持することを確実にするであろう。

与えられた実施形態において、ダミー・レーザ４６は測定の目的のみに使用されるので、ダミー・レーザは、光増幅器２５への入力で予想される最低の出力レベルの上りＰＯＮ光信号よりも低い出力レベル（例えば、数ｄＢ低い）であることが好ましい。その結果、ダミー・レーザ信号は、ＳＯＡ２５の動作に対して無視できる効果を有することになるであろう。図５は、ＳＯＡのゲイン・プロファイルと共に、ゲイン・プロファイルに関する上りＰＯＮ光信号およびダミー・レーザ信号の可能性のある波長を示している。図５は、上りＰＯＮ信号範囲から分離されなければならないが、さらにＳＯＡのゲイン範囲内になければならないダミー・レーザ波長λｄを示している。

このように先の実施形態の構成の結果、上りバーストＰＯＮ光信号ではなく、むしろダミー・レーザ信号がＳＯＡのゲインを制御するために使用されるので、ＳＯＡのゲインは比較的単純な制御回路によって正確に設定されることが可能である。

市販のＳＯＡは、すべての増幅ＰＯＮの用途に十分なゲインを提供しないことがあることを注記しておく。より大きいゲインが必要な場合には、複数のＳＯＡのカスケードを組み込んだ２ステージ増幅器を利用することができる。そのような場合には、本発明の典型的な第２実施形態が、単一のダミー・レーザを備えたＳＯＡの両方のステージを制御するために利用されることができる。図６は、本発明の第２実施形態の典型的な回路構成を示している。図６を参照して、第１実施形態に含まれた構成要素に加えて本回路は、結合器３４の出力を受信する第２ＳＯＡ６１と、第２ＳＯＡ６１の出力の一部を盗聴する光結合器６２とを備えている。この信号は光ＷＤＭフィルタ６３に結合され、それは上りバースト信号をブロックし、増幅されたダミー・レーザ信号を通す。ＷＤＭフィルタ６３の出力は光学検波器（ＰＤ３）６４に与えられ、それは増幅されたダミー・レーザ信号を測定する。その後、第１増幅ステージ（ＳＯＡ）２５に関して第１実施形態と共に議論したのと同一の方法で光学検波器（ＰＤ２）３２および光学検波器６４によって測定された相対的な信号レベルは、最初の測定の後、次の方法で第２ステージＳＯＡ６１のゲインを演算するために使用されることができる。光学検波器３２に入射する光が光電流Ｉ_２に帰着し、光学検波器６４に入射する光が光電流Ｉ_３に帰着する場合、第２ステージＳＯＡ６１のための総ゲインＧ’（上りＰＯＮ信号を含む）は（２）式によって定義される。

Ｇ'＝ａ'（Ｉ_３／Ｉ_２） …（２）
ここで、ａ'は第２ＳＯＡ６１のための較正値であり、それは典型的にはａ（第１ＳＯＡ２５のための較正値）とは等しくない。較正値ａ’もまた、較正処理の完了時に不揮発性メモリ４５に記憶される。動作中に光学検波器３２および６４ならびに不揮発性メモリ４５に結合されたＳＯＡゲイン制御回路３６は、（２）式において記述された関係によって定義される第２ＳＯＡ６１の一定のゲインを維持するように、第２ＳＯＡ６１に印加されるバイアスを制御する。勿論この実施形態において、ＳＯＡゲイン制御回路３６もまた、第１実施形態でのように第１ＳＯＡ２５のフィードバック制御を与える。このように第１および第２両方のステージのＳＯＡゲインは、同一のダミー・レーザ信号を使用して独立して制御されることができる。

図７は、その入力をダミー・レーザ４６に、またその出力を複数のＷＤＭフィルタまたは光結合器に結合された典型的な光出力スプリッタ６９を示している。これらは、代わりにＷＤＭフィルタまたは結合器を介して主信号線に結合され、図４に示された第１実施形態におけるようなものと同一の方法でＳＯＡ増幅器に供給される。図７は、単一のダミー・レーザ信号がどのように複数のＳＯＡに結合されることができるかを示している。

図８は、遠隔測定の目的のためにダミー・レーザ信号の使用を可能にする典型的な構成を示している。具体的には図８は、先の機能を可能にする付加的な構成要素を示しており、それは先の実施形態のうちのいずれにも追加することができる。この実施形態の実施についての理解を容易にするのに必要な先の構成の構成要素と、必要な付加的な構成要素とだけが図８に示されていることを注記しておく。図８を参照して本装置は、ＳＯＡの動作パラメータの値を監視するように動作する一または複数のセンサ７１と、マイクロコントローラを利用して実施されることが可能でありデータをセンサ７１から収集してこの受信データをメッセージにフォーマットするように動作する要素管理エージェント装置７２と、該要素管理エージェント７２によって形成されたメッセージを所定のフォーマットのデータ・パケット（例えばイーサネット（登録商標）・フレームであるが、これには限定されない）に配置してメッセージを連続化し、そのメッセージをビットストリームとして所定のクロック速度で送信するように動作する送信器７３と、該送信器７３が作動しているときにダミー・レーザ４６のゲインが変調されるように送信器７３によって出力されたメッセージ・データをレーザ制御回路４７の出力と組み合わせるように動作する結合器装置７４とを備えている。ＯＬＴでは監視システムは、ダミー・レーザからの変調信号を全体の上り信号から抽出するように動作するＷＤＭフィルタ７５をさらに備えている。その後、変調信号は光検出器７６によって検出され、受信器７７によってデータ・パケットに回復およびフォーマットされる。要素マネージャ・ユニット７８は、ＰＯＮと同様にＳＯＡおよびその動作を管理するのにさらに使用されるデータ・パケット中のメッセージを処理する。受信器７７および要素マネージャ７８は、データ通信網（例えば、ローカル・エリア・ネットワーク）によって結合されることが可能であり、それは単純化の目的のために例示されていない。

図４〜図８に関して記述された処理は、ハードウェア装置、プロセッサ中で実行するファームウェア、またはソフトウェアにおいて実施されることが可能である。ソフトウェアまたはファームウェアの実施のための処理ユニットは、レーザ制御回路４７、または部分的にＳＯＡゲイン制御回路３６にも含まれているのが好ましい。これらの処理のうちのいずれも、レーザ制御回路４７、または部分的にＳＯＡゲイン制御回路３６によっても読まれることが可能なコンピュータ読取り可能な媒体上に含まれることが可能である。コンピュータ読取り可能な媒体はＣＤディスク、ＤＶＤディスク、磁気または光ディスク、テープ、シリコン・ベースのリムーバブルまたは非リムーバブル・メモリ、パケット化もしくは非パケット化した有線または無線の伝送信号を含む、マイクロプロセッサによって実行される指示を担持することができる任意の媒体であることが可能である。

当業者は、コンピュータ読取り可能な媒体が、光増幅器への出力レベルの入力を制御する方法を行なうためのコンピュータへの指示を担持することが可能であることを認識するであろう。ここで本方法は、光増幅器の増幅器回路に入力されて光増幅器の入力ポートで検出されるバースト信号の出力レベルを検出するステップと、ダミー・レーザ生成信号を光増幅器の入力ポートに結合するステップと、および、バースト信号およびダミー・レーザ生成信号の組合せによって形成された信号の出力レベルを実質的に一定のレベルに維持するようにダミー・レーザ生成回路によって出力された信号の出力レベルを制御するステップとを少なくとも含み、組合せ信号は増幅器回路に入力される。上記指示は、ダミー・レーザ生成回路によって出力された信号の出力レベルを制御するように動作するゲイン制御回路にバースト信号の少なくとも一部を結合することと、組合せ信号を形成するようにダミー・レーザ生成回路の出力をバースト信号と結合することと、および、組合せ信号の少なくとも一部をゲイン制御回路に結合することとをさらに含むことが可能である。

本発明は、従来技術のシステムに対して顕著な利点を備えている。重要なことは本発明が、上りバースト・データ信号の処理を提供するＰＯＮネットワークを提供する一方で、ＳＯＡのゲインを単純でコスト効率の良い回路を利用して所定のレベルに維持することである。

さらに本発明は、従来技術の装置に対して付加的な利点を備えている。より具体的には、既に上で注記したことに加えて本発明は、ＯＬＴが上り光強度の低減または上り光信号の損失を被った場合に、障害区間化を支援することが可能である。ダミー・レーザ信号を利用してダミー・レーザがＰＯＮネットワークのパッシブ・スプリッタ、分配ファイバおよびドロップ・ファイバから分離されているので、ＳＯＡが該ＳＯＡのゲインの測定によって機能するか否かを容易に判断することができる。ＳＯＡが機能する場合には、その問題は光増幅器と加入者との間のファイバ設備にあるに違いない。他方、ＳＯＡのゲインがその公称範囲にない場合にはその問題がＳＯＡにあると確認することができ、専門家がそれを交換するために派遣されることはない。本発明によって開示される方法でＳＯＡを制御するためのダミー・レーザ信号無しに、そのような障害を識別する方法はない。

本発明の或る特定の実施形態が開示されているが、本発明がその精神または本質的な特性から逸脱せずに他の形態で具体化されることが可能であることを注記しておく。このように本実施形態は、したがって実例であって限定的でないものとしてすべての態様において考慮され、本発明の範囲は添付の請求の範囲によって示され、したがって請求の範囲の均等の意味および範囲内に含まれるすべての変更は、それに包含されるように意図されている。

次の図面は、本発明の原理を例示する役目をしている。

典型的な従来技術のＰＯＮ設計を示している。 従来技術のＳＯＡの構成を示している。 ＳＯＡに入力された典型的なバースト・データ信号を示している。 本発明にかかるＳＯＡ制御回路の典型的な実施形態を示している。 ＳＯＡの典型的なゲイン・プロファイルを示している。 本発明の別の典型的な実施形態を示している。 複数のＳＯＡと関連して単一のダミー・レーザの使用に関する典型的な実施形態を示している。 本発明の別の典型的な実施形態を示しており、それは監視目的に対してダミー・レーザ信号の使用を可能にする。

Claims (20)

1. 光増幅器であって、前記光増幅器は、
   入力ポートおよび出力ポートを有する増幅器であって、前記増幅器は前記光増幅器の主信号線に沿って配置されることと、
   前記主信号線に結合された出力を有するダミー・レーザ生成回路であって、前記ダミー・レーザ生成回路はダミー信号を前記増幅器に入力するように動作することと、
   前記増幅器に入力された前記ダミー信号の出力レベルを検出して第１出力レベル信号を出力する第１光学検波器と、
   前記増幅器によって出力された前記ダミー信号の増幅された出力レベルを検出して第２出力レベル信号を出力する第２光学検波器と、
   前記増幅器のゲイン特性に関する較正データを記憶する記憶装置と、
   前記第１光学検波器および第２光学検波器からの入力を受信して、前記増幅器に結合された出力を有するゲイン制御回路と
   を備え、
   前記ゲイン制御回路は、前記第１出力レベル信号と前記第２出力レベル信号と前記較正データとに基づいて、前記増幅器の前記ゲインを制御するように動作する、光増幅器。
2. 前記光増幅器は更に、
   前記主信号線に接続される第１結合器であって、前記第１結合器は前記主信号線に前記ダミー信号を結合するように動作することと、
   前記主信号線に接続される第２結合器であって、前記第２結合器は、前記第１結合器によって出力された信号の少なくとも一部を前記第１光学検波器に結合するように動作することと、
   前記主信号線に接続される第３結合器であって、前記第３結合器は、前記増幅器によって出力された信号の少なくとも一部を前記第２光学検波器に結合するように動作することと
   を備える請求項１記載の光増幅器。
3. 前記光増幅器は更に、
   前記第１結合器の出力と前記第１光学検波器の入力との間に配置される第１フィルタであって、前記ダミー信号のみが前記第１光学検波器によって受信されるように、前記第１フィルタは前記ダミー信号以外の信号をフィルタリングするように動作することと、
   前記第２結合器の出力と前記第２光学検波器の入力との間に配置される第２フィルタであって、前記ダミー信号のみが前記第２光学検波器によって受信されるように、前記第２フィルタは前記ダミー信号以外の信号をフィルタリングするように動作することと
   を備える請求項２記載の光増幅器。
4. 前記記憶装置は不揮発性メモリを備え、該メモリは前記ゲイン制御回路に結合されている請求項１記載の光増幅器。
5. 前記光増幅器は更に、前記ダミー・レーザ生成回路に結合されるレーザ制御回路を備え、
   前記レーザ制御回路は前記第１光学検波器からの出力信号を受信し、前記ダミー信号の振幅を制御するための制御信号を生成するように前記レーザ制御回路は動作する、請求項１記載の光増幅器。
6. 前記ダミー信号の周波数は、前記光増幅器によって処理される上りデータ信号の周波数とは異なり、
   前記ダミー信号の周波数は、前記増幅器の動作帯域幅内である請求項１記載の光増幅器。
7. 前記光増幅器の通常動作中に前記ゲインが所定のレベルに維持されるように、前記ゲイン制御回路は前記増幅器のゲインを制御する請求項１記載の光増幅器。
8. 前記光増幅器によって処理される上りデータ信号は、バースト・データ信号を含んでいる請求項７記載の光増幅器。
9. 前記増幅器は半導体光増幅器を備えている、請求項１記載の光増幅器。
10. 光増幅器のゲインを制御する方法であって、
    ダミー信号を前記光増幅器の主信号線に結合し、そして前記ダミー信号を前記増幅器に入力することであって、前記ダミー信号は前記増幅器に入力されるよりも前に上りデータ信号に結合されることと、
    前記増幅器に入力された前記ダミー信号の出力レベルを検出し、そして第１出力レベル信号を出力することと、
    前記増幅器によって出力された前記ダミー信号の増幅された出力レベルを検出し、そして第２出力レベル信号を出力することと、
    前記増幅器のゲイン特性に関する較正データを記憶装置に記憶することと、および、
    前記増幅器のゲインが前記光増幅器の動作中に所定のレベルに維持されるように、前記第１出力レベル信号と前記第２出力レベル信号と前記較正データとに基づいて、前記増幅器のゲインを制御することと
    を含む方法。
11. 前記主信号線への前記ダミー信号の結合は、第１結合器を利用してなされる請求項１０記載の光増幅器制御方法。
12. 前記方法は更に、前記第１結合器によって出力された信号の少なくとも一部を前記第１光学検波器に結合することを含む、請求項１１記載の光増幅器制御方法。
13. 前記増幅器によって出力された信号の少なくとも一部を前記第２光学検波器に結合することは、第３結合器を利用してなされる請求項１２記載の光増幅器制御方法。
14. 前記方法は更に、
    前記第１結合器の出力と前記第１光学検波器の入力との間に第１フィルタの配置することであって、前記ダミー信号のみが前記第１光学検波器によって受信されるように、前記第１フィルタは前記ダミー信号以外の信号をフィルタリングするように動作することと、
    前記第２結合器の出力と前記第２光学検波器の入力との間に第２フィルタを配置することであって、前記ダミー信号のみが前記第２光学検波器によって受信されるように、前記第２フィルタは前記ダミー信号以外の信号をフィルタリングするように動作することと
    を含む請求項１３記載の光増幅器制御方法。
15. 前記較正データは不揮発性メモリに記憶される、請求項１０記載の光増幅器制御方法。
16. 前記ダミー信号の周波数は、前記光増幅器によって処理される上りデータ信号の周波数とは異なり、
    前記ダミー信号の周波数は、前記増幅器の動作帯域幅内である請求項１０記載の光増幅器制御方法。
17. 前記光増幅器によって処理される上りデータ信号は、バースト・データ信号を含んでいる請求項１０記載の光増幅器制御方法。
18. 前記増幅器は半導体光増幅器を備えている、請求項１０記載の光増幅器制御方法。
19. 光増幅器を有する通信システムであって、前記通信システムは、
    入力ポートおよび出力ポートを有する増幅器であって、前記増幅器は前記光増幅器の主信号線に沿って配置されることと、
    前記主信号線に結合された出力を有するダミー・レーザ生成回路と、
    出力信号を生成するように動作するレーザ制御回路であって、前記レーザ制御回路は前記ダミー・レーザ生成回路に結合され、そして前記ダミー・レーザ生成回路の出力を制御することと、
    前記増幅器の動作パラメータを監視するセンサと、
    前記センサに結合されるプロセッサであって、前記プロセッサは前記センサからデータを受信し、そして前記データを送信フォーマットにフォーマットするように動作することと、
    前記プロセッサによって受信された前記データによって前記出力信号を変調するように動作する変調装置と
    を備え、
    前記ダミー・レーザ生成回路によって出力された前記信号は、前記プロセッサによって受信されたデータを含む変調信号である、通信システム。
20. 前記通信システムは更に、復調装置を有する受信器を備え、
    前記復調装置は、前記プロセッサによって受信された前記データを抽出すべく、前記ダミー・レーザ生成回路によって出力された前記信号を復調する、請求項１９記載の通信システム。

Images