JP2010166000A - Optical amplifier and control method, and control program - Google Patents

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Yoshihiko Abe
良彦 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplifier reliably detecting the interruption of input light, and to provide a control method and a control program. <P>SOLUTION: When an input light level is less than a predetermined level, a high-speed response measure is unnecessary and the improvement of detection accuracy is required, since a reverse bias voltage of a photodiode 3 is lowered, a dark current is reduced and also a minimum response frequency required for monitoring a low input is allowed to be a low frequency, so that the monitoring accuracy of input light can be improved while suppressing a reduction in a response speed, and the interruption of input light can be reliably detected. When the input light level is not less than the predetermined level and the high-speed response measure is required, since the reverse bias voltage is increased, the inter-terminal capacitance of the photodiode 3 is reduced and a minimum response frequency required for a high-speed response is also increased, so that the response speed can be improved while suppressing the reduction in the monitoring accuracy of the input light and also the interruption of the input light can be reliably detected. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバ通信に用いられる光増幅装置に係り、特に、入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を制御する制御手段を備えた光増幅装置および制御方法ならびに制御プログラムに関するものである。   The present invention relates to an optical amplifying device used for optical fiber communication, and in particular, an optical amplifying device, a control method, and a control program provided with control means for controlling a reverse bias voltage of a photoelectric conversion element for detecting an input light level. It is about.

光ファイバ通信は、電話回線を通じてコンピュータをネットワークに接続するポイント・ツー・ポイント伝送やメトロ/アクセスネットワークにおける超高速・大容量の通信のために必要不可欠な技術のひとつであり、これに関する多くの技術が開発されてきた。   Optical fiber communication is one of the indispensable technologies for point-to-point transmission that connects a computer to a network through a telephone line and for ultra-high-speed and large-capacity communication in a metro / access network. Has been developed.

現在、光ファイバ通信を支える技術として、光パルスのスペクトルを周波数軸上で直交させて伝送する波長分割多重方式(WDM;Wavelength Division Multiplexing)が知られている。この方式により、伝送容量が飛躍的に増大し、周波数利用効率の改善も期待できるようになった。また、光信号を伝送する光ファイバの損失を補償するため、エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA;Erbium Doped Fiber Amplifier)が実用化され、伝送距離が大幅に伸びることとなった。   Currently, as a technology that supports optical fiber communication, a wavelength division multiplexing (WDM) method is known in which optical pulse spectra are transmitted orthogonally on the frequency axis. With this method, the transmission capacity has been dramatically increased, and improvement in frequency utilization efficiency can be expected. In addition, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) has been put into practical use to compensate for the loss of the optical fiber that transmits the optical signal, and the transmission distance has been greatly increased.

図6は従来の光増幅装置の構成を示すブロック図である。この光増幅装置は、光信号を入力する入力ポート1、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を分岐する光分岐器2、光分岐器2で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード3、フォトダイオード3に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路4、およびフォトダイオード3から出力された電気信号を対数変換するログアンプ5を備えている。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical amplifying device. This optical amplifying device includes an input port 1 for inputting an optical signal, an optical branching device 2 for branching an input optical signal transmitted from the input port 1, and an optical signal partially branched by the optical branching device 2 A photodiode 3 as a photoelectric conversion element that converts the signal into a reverse bias circuit 4 that applies a reverse bias voltage to the photodiode 3, and a log amplifier 5 that logarithmically converts the electrical signal output from the photodiode 3 are provided.

また、この光増幅装置は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を光増幅する光増幅手段としてのEDFA6、EDFA6で光増幅された光信号を分岐する光分岐器7、光分岐器7から送信されてきた光信号を出力する出力ポート8、光分岐器7で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード9、フォトダイオード9に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路10、フォトダイオード9から出力された電気信号を対数変換するログアンプ11、およびログアンプ5から出力された電気信号とログアンプ11から出力された電気信号とによりEDFA6の利得を制御する制御手段としてのDSP(Digital Signal Processor)12を備えている。   The optical amplifying apparatus includes an EDFA 6 as an optical amplifying means for optically amplifying the input optical signal transmitted from the optical splitter 2, an optical splitter 7 for splitting the optical signal amplified by the EDFA 6, and an optical splitter. 7 is an output port 8 that outputs an optical signal transmitted from 7, a photodiode 9 as a photoelectric conversion element that converts an optical signal partially branched by the optical splitter 7 into an electrical signal, and a reverse bias voltage across the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 for providing the log signal, the log amplifier 11 for logarithmically converting the electric signal output from the photodiode 9, and the electric signal output from the log amplifier 5 and the electric signal output from the log amplifier 11 increase the gain of the EDFA 6. A DSP (Digital Signal Processor) 12 is provided as control means for controlling.

次に、この従来の光増幅装置の動作について説明する。図6において、入力ポート1は、この光増幅装置の外部から光信号を入力する。光分岐器2は、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を、EDFA6と、光入力モニタ側のフォトダイオード3とに、所定の分岐比で分岐する。逆バイアス回路4は、所定の逆バイアス電圧をフォトダイオード3に印加する。フォトダイオード3は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器2から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ5は、フォトダイオード3から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号をDSP12に送信する。DSP12は、ログアンプ5からの対数変換信号に従ってEDFA6の利得を制御する。EDFA6は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を、DSP12によって制御された利得の電気信号に従って直接光増幅する。   Next, the operation of this conventional optical amplifying device will be described. In FIG. 6, an input port 1 inputs an optical signal from the outside of the optical amplification device. The optical branching device 2 branches the input optical signal transmitted from the input port 1 to the EDFA 6 and the photodiode 3 on the optical input monitor side with a predetermined branching ratio. The reverse bias circuit 4 applies a predetermined reverse bias voltage to the photodiode 3. The photodiode 3 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 5 performs logarithmic conversion on the electrical signal transmitted from the photodiode 3 and transmits a logarithmic conversion signal to the DSP 12. The DSP 12 controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5. The EDFA 6 directly optically amplifies the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 in accordance with an electric signal with a gain controlled by the DSP 12.

光分岐器7は、EDFA6で光増幅された光信号を、出力ポート8と、光出力モニタ側のフォトダイオード9とに、所定の分岐比で分岐する。分岐された光信号の殆どは出力ポート8から送信され、一部の光信号はフォトダイオード9に送信される。逆バイアス回路10は、所定の逆バイアス電圧をフォトダイオード9に印加する。フォトダイオード9は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器7から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ11は、フォトダイオード9から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号をDSP12に送信する。DSP12は、ログアンプ11からの対数変換信号をも参照してEDFA6の利得を制御する。即ち、DSP12は、ログアンプ5からの対数変換信号とログアンプ11からの対数変換信号とに従ってEDFA6の利得を制御する。EDFA6は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を、DSP12によって制御された利得の電気信号に従って直接光増幅する。   The optical branching device 7 branches the optical signal optically amplified by the EDFA 6 to the output port 8 and the photodiode 9 on the optical output monitor side at a predetermined branching ratio. Most of the branched optical signal is transmitted from the output port 8, and a part of the optical signal is transmitted to the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 applies a predetermined reverse bias voltage to the photodiode 9. The photodiode 9 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 7 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 11 performs logarithmic conversion on the electrical signal transmitted from the photodiode 9 and transmits a logarithmic conversion signal to the DSP 12. The DSP 12 also controls the gain of the EDFA 6 with reference to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11. That is, the DSP 12 controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5 and the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11. The EDFA 6 directly optically amplifies the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 in accordance with an electric signal with a gain controlled by the DSP 12.

特開平9−260719号公報JP-A-9-260719 特開2008−227411号公報JP 2008-227411 A

しかしながら、上述した構成の従来の光増幅装置においては、入力光レベルが所定レベル未満のとき、光入力モニタ側のフォトダイオード3の入力光モニタ精度が劣化するので、入力光モニタ精度を向上させるためにはフォトダイオード3の逆バイアス電圧を低くする必要があるが、逆バイアス電圧を低くすると、フォトダイオード3の特性により、その端子間容量が増加して充放電の時定数が大きくなり、応答速度が低下するという課題が生じる。   However, in the conventional optical amplifying device having the above-described configuration, when the input light level is less than a predetermined level, the input light monitoring accuracy of the photodiode 3 on the optical input monitor side is deteriorated, so that the input light monitoring accuracy is improved. However, the reverse bias voltage of the photodiode 3 needs to be lowered. However, if the reverse bias voltage is lowered, the capacitance between the terminals increases due to the characteristics of the photodiode 3 and the time constant of charge / discharge increases, and the response speed There arises a problem of lowering.

また、従来の光増幅装置においては、入力光レベルが所定レベル以上のとき、フォトダイオード3に流れる電流も大きく、端子間容量も影響して充放電の時定数が大きくなり、応答速度が低下するので、高速応答を実現させるためにはフォトダイオード3の逆バイアス電圧を高くし、端子間容量を小さくする必要があるが、逆バイアス電圧を高くすると、フォトダイオード3の特性により、フォトダイオード3の暗電流が増加し、入力光モニタ精度が劣化し、正常な入力光断検出ができないという課題が生じる。   Further, in the conventional optical amplifying device, when the input light level is equal to or higher than a predetermined level, the current flowing through the photodiode 3 is large, and the charge / discharge time constant is increased due to the inter-terminal capacitance, and the response speed is lowered. Therefore, in order to realize a high-speed response, it is necessary to increase the reverse bias voltage of the photodiode 3 and reduce the capacitance between the terminals. However, if the reverse bias voltage is increased, the characteristics of the photodiode 3 are increased due to the characteristics of the photodiode 3. Dark current increases, input light monitoring accuracy deteriorates, and there is a problem that normal input light break detection cannot be performed.

ところで、特許文献1に示される先行技術は、過大な光信号が入力した瞬間には過大な光電流が流れて光電変換素子を破損したり、電圧降下用抵抗による過渡応答のために通常の光入力信号に必要とされる逆バイアス電圧に復帰するまでに時間遅れが生じたりするのを防ぐため、光入力信号のレベルに応じた受信信号を検出する検出手段と、この検出信号が前記受信信号の信号終了を検出したとき、前記逆バイアス電圧を、前記電圧降下用抵抗を介さないで前記光電変換素子に印加する制御手段を備えている。   By the way, in the prior art disclosed in Patent Document 1, an excessive photocurrent flows at the moment when an excessive optical signal is input, and the photoelectric conversion element is damaged, or because of a transient response due to a voltage drop resistor, In order to prevent a time delay from occurring until the reverse bias voltage required for the input signal is restored, detection means for detecting a reception signal corresponding to the level of the optical input signal, and the detection signal is the reception signal. Control means for applying the reverse bias voltage to the photoelectric conversion element without passing through the voltage drop resistor when the end of the signal is detected.

しかしながら、この先行技術は、光電変換素子に過大な光信号が入力された場合に発生する光電変換素子の特性劣化に関し、特性劣化の改善のために光入力信号が無い期間に高い逆バイアス電圧を光電変換素子に印加しているが、逆バイアス電圧を連続的に変化させて光電変換素子の特性を改善しているものではないので、上述した従来の光増幅装置における課題を解決できるものではない。   However, this prior art relates to the characteristic deterioration of the photoelectric conversion element that occurs when an excessive optical signal is input to the photoelectric conversion element, and in order to improve the characteristic deterioration, a high reverse bias voltage is applied during a period when there is no optical input signal. Although it is applied to the photoelectric conversion element, it does not improve the characteristics of the photoelectric conversion element by continuously changing the reverse bias voltage. .

また、特許文献2に示される先行技術は、多段光増幅器において、初段の光増幅器の利得を他段の光増幅器の利得よりも大きくすることにより、自然放出光によって減少した信号成分を初段の光増幅器で増加させて相対的に雑音を減少させ、これにより、得られた高いSN比の信号が他段の光増幅器で維持され、高いSN比の光出力信号を得るようにしたものであって、逆バイアス電圧を連続的に変化させて、受光素子(光電変換素子)の特性を改善しているものではないので、上述した従来の光増幅装置における課題を解決できるものではない。   In the prior art disclosed in Patent Document 2, in the multistage optical amplifier, the gain of the first-stage optical amplifier is made larger than the gain of the other-stage optical amplifier, thereby reducing the signal component reduced by the spontaneous emission light in the first-stage optical amplifier. The noise is increased by the amplifier to relatively reduce the noise, whereby the obtained signal with a high signal-to-noise ratio is maintained by an optical amplifier at another stage, and an optical output signal with a high signal-to-noise ratio is obtained. However, since the characteristics of the light receiving element (photoelectric conversion element) are not improved by continuously changing the reverse bias voltage, the above-described problems in the conventional optical amplifying apparatus cannot be solved.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、入力光レベルが低い場合は、応答速度の低下を抑制しつつ入力光モニタ精度を向上させ、入力光レベルが高い場合は、入力光モニタ精度の低下を抑制しつつ応答速度を向上させ、これにより、入力光断検出を確実に行うことができる光増幅装置および制御方法ならびに制御プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When the input light level is low, the input light monitor accuracy is improved while suppressing a decrease in response speed, and when the input light level is high. An object of the present invention is to provide an optical amplifying device, a control method, and a control program capable of improving the response speed while suppressing the deterioration of the input light monitoring accuracy, and thereby reliably detecting the input light break.

本発明は、入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置であって、入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し前記入力光レベルが低いときの前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光増幅装置である。   The present invention is an optical amplifying device having optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level, wherein a reverse bias voltage of a photoelectric conversion element for detecting the input light level is applied to the input light. When the input light level is low by controlling the reverse bias voltage so as to achieve both improvement in input light monitoring accuracy when the input light level is low and high-speed response when the input light level is high An optical amplifying apparatus comprising control means for controlling the gain of the optical amplifying means based on an electric signal from the photoelectric conversion element.

また、本発明は、入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置の制御方法であって、入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御することを特徴とする光増幅装置の制御方法である。   The present invention also relates to a method for controlling an optical amplifying apparatus having an optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level, wherein a reverse bias of a photoelectric conversion element for detecting the input light level is provided. Changing the voltage according to the input light level, controlling the reverse bias voltage so as to achieve both improvement of input light monitor accuracy when the input light level is low and high-speed response when the input light level is high, A control method for an optical amplifying device, wherein the gain of the optical amplifying means is controlled based on an electrical signal from a photoelectric conversion element.

また、本発明は、入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置を制御するための制御プログラムであって、入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御するためにコンピュータに実行させるための制御プログラムである。   The present invention also provides a control program for controlling an optical amplifying device having an optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level, and photoelectric conversion for detecting the input light level The reverse bias voltage of the element is changed according to the input light level, and the reverse bias voltage is set so as to achieve both improvement in input light monitoring accuracy when the input light level is low and high-speed response when the input light level is high. A control program for controlling and causing a computer to execute control in order to control the gain of the optical amplification means based on an electric signal from the photoelectric conversion element.

本発明によれば、入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように光電変換素子の逆バイアス電圧を制御することによって、入力光レベルが低い場合は、応答速度の低下を抑制しつつ入力光モニタ精度を向上させることができ、入力光レベルが高い場合は、入力光モニタ精度の低下を抑制しつつ応答速度を向上させることができ、これにより、入力光断検出を確実に行うことができるという効果が得られる。   According to the present invention, the input light is controlled by controlling the reverse bias voltage of the photoelectric conversion element so as to achieve both improvement in input light monitoring accuracy when the input light level is low and high-speed response when the input light level is high. When the level is low, the input light monitor accuracy can be improved while suppressing a decrease in response speed, and when the input light level is high, the response speed can be improved while suppressing a decrease in input light monitor accuracy. In this way, the effect of reliably detecting the input light break can be obtained.

本発明の一実施形態による光増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical amplifier by one Embodiment of this invention. 実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス電圧と暗電流と端子間容量との関係をグラフで示した説明図である。It is explanatory drawing which showed in a graph the relationship between the reverse bias voltage of a photodiode, dark current, and the capacity | capacitance between terminals. 実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス電圧毎の入力光レベルと入力光モニタとの関係をグラフで示した説明図である。It is explanatory drawing which showed in a graph the relationship between the input light level for every reverse bias voltage of a photodiode, and an input light monitor. 実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス毎の応答周波数と利得(光電変換電流)との関係をグラフで示した説明図である。It is explanatory drawing which showed in a graph the relationship between the response frequency for every reverse bias of a photodiode, and a gain (photoelectric conversion current). 他の実施形態による光増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical amplifier by other embodiment. 従来の光増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional optical amplifier.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図1は本実施形態による光増幅装置の構成を示すブロック図である。図1において、図6に示す構成要素に対応するものには、同一の符号を付す。この光増幅装置は、入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記入力光レベルが低いときの前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical amplifying device according to the present embodiment. In FIG. 1, components corresponding to those shown in FIG. This optical amplifying device changes the reverse bias voltage of the photoelectric conversion element for detecting the input light level according to the input light level, and improves the input light monitoring accuracy when the input light level is low, and the input light level is Control means for controlling the reverse bias voltage so as to achieve both high-speed response when high and controlling the gain of the optical amplification means based on an electric signal from the photoelectric conversion element when the input light level is low It is characterized by having.

図1において、この光増幅装置は、光信号を入力する入力ポート1、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を分岐する光分岐器2、光分岐器2で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード3、フォトダイオード3に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路4a、およびフォトダイオード3から出力された電気信号を対数変換するログアンプ5を備えている。   In FIG. 1, this optical amplifying device includes an input port 1 for inputting an optical signal, an optical branching device 2 for branching an input optical signal transmitted from the input port 1, and light partially branched by an optical branching device 2. A photodiode 3 as a photoelectric conversion element that converts a signal into an electric signal, a reverse bias circuit 4a that applies a reverse bias voltage to the photodiode 3, and a log amplifier 5 that performs logarithmic conversion of the electric signal output from the photodiode 3 are provided. Yes.

また、この光増幅装置は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を光増幅する光増幅手段としてのEDFA6、EDFA6で光増幅された光信号を分岐する光分岐器7、光分岐器7から送信されてきた光信号を出力する出力ポート8、光分岐器7で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード9、フォトダイオード9に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路10、フォトダイオード9から出力された電気信号を対数変換するログアンプ11、およびログアンプ5から出力された電気信号とログアンプ11から出力された電気信号とによりEDFA6の利得を制御する制御手段としてのDSP(Digital Signal Processor)12aを備えている。   The optical amplifying apparatus includes an EDFA 6 as an optical amplifying means for optically amplifying the input optical signal transmitted from the optical splitter 2, an optical splitter 7 for splitting the optical signal amplified by the EDFA 6, and an optical splitter. 7 is an output port 8 that outputs an optical signal transmitted from 7, a photodiode 9 as a photoelectric conversion element that converts an optical signal partially branched by the optical splitter 7 into an electrical signal, and a reverse bias voltage across the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 for providing the log signal, the log amplifier 11 for logarithmically converting the electric signal output from the photodiode 9, and the electric signal output from the log amplifier 5 and the electric signal output from the log amplifier 11 increase the gain of the EDFA 6. A DSP (Digital Signal Processor) 12a is provided as control means for controlling.

DSP12aは、入力光レベルを検出するためのフォトダイオード3の逆バイアス電圧を入力光レベルに従って変化させ、フォトダイオード3からの電気信号に基づいてEDFA6の利得を制御するために内部に備える図示しないコンピュータに実行させるための制御プログラムを図示しないメモリに記憶しており、入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて低くし、入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて高くする制御をコンピュータに実行させるものである。   The DSP 12a changes the reverse bias voltage of the photodiode 3 for detecting the input light level in accordance with the input light level, and controls the gain of the EDFA 6 based on the electrical signal from the photodiode 3 (not shown) Is stored in a memory (not shown), the input light level is less than a predetermined level, no fast response measures are required, and the detection accuracy needs to be improved, the reverse bias voltage If the input light level is equal to or higher than the predetermined light level and high-speed response measures are required, the computer is caused to execute control to increase the reverse bias voltage according to the input light level. Is.

次に、この光増幅装置の動作について説明する。図1において、入力ポート1は、この光増幅装置の外部から光信号を入力する。光分岐器2は、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を、EDFA6と、光入力モニタ側のフォトダイオード3とに、所定の分岐比で分岐する。逆バイアス回路4aは、DSP12aからの逆バイアス制御信号に基づいて設定された逆バイアス電圧をフォトダイオード3に印加する。フォトダイオード3は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器2から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ5は、フォトダイオード3から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号をDSP12aに送信する。DSP12aは、ログアンプ5からの対数変換信号に従ってEDFA6の利得を制御する。EDFA6は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を、DSP12aによって制御された利得の電気信号に従って直接光増幅する。   Next, the operation of this optical amplifying device will be described. In FIG. 1, an input port 1 inputs an optical signal from the outside of the optical amplification device. The optical branching device 2 branches the input optical signal transmitted from the input port 1 to the EDFA 6 and the photodiode 3 on the optical input monitor side with a predetermined branching ratio. The reverse bias circuit 4a applies a reverse bias voltage set based on the reverse bias control signal from the DSP 12a to the photodiode 3. The photodiode 3 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 5 performs logarithmic conversion on the electrical signal transmitted from the photodiode 3, and transmits a logarithmic conversion signal to the DSP 12a. The DSP 12 a controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5. The EDFA 6 directly amplifies the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 in accordance with an electric signal having a gain controlled by the DSP 12a.

光分岐器7は、EDFA6で光増幅された光信号を、出力ポート8と、光出力モニタ側のフォトダイオード9とに、所定の分岐比で分岐する。分岐された光信号の殆どは出力ポート8から送信され、一部の光信号はフォトダイオード9に送信される。逆バイアス回路10は、所定の逆バイアス電圧をフォトダイオード9に印加する。フォトダイオード9は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器7から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ11は、フォトダイオード9から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号をDSP12aに送信する。DSP12aは、ログアンプ11からの対数変換信号をも参照してEDFA6の利得を制御する。即ち、DSP12aは、ログアンプ5からの対数変換信号とログアンプ11からの対数変換信号とに従ってEDFA6の利得を制御する。   The optical branching device 7 branches the optical signal optically amplified by the EDFA 6 to the output port 8 and the photodiode 9 on the optical output monitor side at a predetermined branching ratio. Most of the branched optical signal is transmitted from the output port 8, and a part of the optical signal is transmitted to the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 applies a predetermined reverse bias voltage to the photodiode 9. The photodiode 9 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 7 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 11 performs logarithmic conversion on the electrical signal transmitted from the photodiode 9, and transmits a logarithmic conversion signal to the DSP 12a. The DSP 12 a controls the gain of the EDFA 6 with reference to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11. That is, the DSP 12 a controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5 and the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11.

詳しくは、DSP12aは、入力光レベル(入力モニタレベル)を監視し、入力光レベルが所定レベル未満のとき、このときの入力光レベルに応じてフォトダイオード3の逆バイアス電圧を低くし、入力光レベルが所定レベル以上のとき、このときの入力光レベルに応じてフォトダイオード3の逆バイアス電圧を高くする逆バイアス制御信号を計算して逆バイアス回路4aに送信し、または予め取得して図示しないメモリに格納した入力光レベルと逆バイアス電圧との相関関係により決定される逆バイアス制御信号を逆バイアス回路4aに送信する。即ち、DSP12aは、入力光レベルを検出するためのフォトダイオード3の逆バイアス電圧を入力光レベルに従って変化させ、フォトダイオード3からの電気信号に基づいてEDFA6の利得を制御するものであり、入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には(入力光モニタ精度が重要な範囲では)、逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて低くし、入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には(高速な応答が重要な範囲では)、逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて高くすることを特徴としている。   Specifically, the DSP 12a monitors the input light level (input monitor level), and when the input light level is less than a predetermined level, the reverse bias voltage of the photodiode 3 is lowered according to the input light level at this time, and the input light When the level is equal to or higher than a predetermined level, a reverse bias control signal for increasing the reverse bias voltage of the photodiode 3 according to the input light level at this time is calculated and transmitted to the reverse bias circuit 4a, or obtained in advance and not shown. A reverse bias control signal determined by the correlation between the input light level stored in the memory and the reverse bias voltage is transmitted to the reverse bias circuit 4a. That is, the DSP 12a changes the reverse bias voltage of the photodiode 3 for detecting the input light level according to the input light level, and controls the gain of the EDFA 6 based on the electric signal from the photodiode 3. If the level is less than the specified level, fast response measures are not required, and detection accuracy needs to be improved (in the range where input light monitoring accuracy is important), the reverse bias voltage should be lowered according to the input light level. When the input light level is equal to or higher than a predetermined level and a high-speed response measure is necessary (in a range where high-speed response is important), the reverse bias voltage is increased according to the input light level.

図2は実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス電圧と暗電流と端子間容量との関係をグラフで示した説明図である。図2において、横軸はフォトダイオードの逆バイアス電圧を示し、縦軸はフォトダイオードの端子間容量と暗電流を示す。図2によれば、逆バイアス電圧が増加するほど、暗電流がラインL1で示すように増加し、一方、端子間容量がラインL2で示すように減少する。例えば、暗電流は、逆バイアス電圧Vra印加時に比べて逆バイアス電圧Vrb印加時の方が増加しており、また、端子間容量は、逆バイアス電圧Vra印加時に比べて逆バイアス電圧Vrb印加時の方が減少している。これから分かるように、フォトダイオードは、暗電流が増加すると、入力光モニタ精度が劣化し、端子間容量が増加すると、応答周波数が低下するという特性がある。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the relationship among the reverse bias voltage, dark current, and inter-terminal capacitance of the photodiode in the embodiment. In FIG. 2, the horizontal axis represents the reverse bias voltage of the photodiode, and the vertical axis represents the inter-terminal capacitance and dark current of the photodiode. According to FIG. 2, as the reverse bias voltage increases, the dark current increases as indicated by line L1, while the inter-terminal capacitance decreases as indicated by line L2. For example, the dark current increases when the reverse bias voltage Vrb is applied compared to when the reverse bias voltage Vra is applied, and the inter-terminal capacitance is greater when the reverse bias voltage Vrb is applied than when the reverse bias voltage Vra is applied. The direction is decreasing. As can be seen from the above, the photodiode has a characteristic that when the dark current increases, the input light monitoring accuracy deteriorates, and when the inter-terminal capacitance increases, the response frequency decreases.

図3は実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス電圧毎の入力光レベルと入力光モニタとの関係をグラフで示した説明図である。図3において、必要なモニタ精度の破線L3は光増幅装置として必要な入力光モニタ精度の限界を示す。例えば、逆バイアス電圧がVrbに固定されている場合、入力光レベルが低下しX1に達すると、入力光モニタ精度の限界に達する。   FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the input light level and the input light monitor for each reverse bias voltage of the photodiode in the embodiment. In FIG. 3, a broken line L3 of necessary monitor accuracy indicates a limit of input light monitor accuracy necessary as an optical amplifying apparatus. For example, when the reverse bias voltage is fixed at Vrb, when the input light level decreases and reaches X1, the limit of the input light monitoring accuracy is reached.

一方、逆バイアス電圧をVra(<Vrb)に設定した場合、入力光モニタ範囲がX2まで拡張される。したがって、入力モニタ精度が重要な範囲(入力光レベルがX1未満の範囲)まで、入力光レベルが低下した場合、逆バイアス電圧を段階的または連続的にVrbからVraへ変化させることで、入力光レベルに対する入力光モニタを示すラインL4が入力光レベルX0付近からラインL5からラインL6に変わり、拡張されるモニタ範囲においては、ラインL6はラインL3で示す必要なモニタ精度の下側に入り、入力光モニタの精度を向上させることができる。   On the other hand, when the reverse bias voltage is set to Vra (<Vrb), the input light monitor range is extended to X2. Therefore, when the input light level is reduced to a range where the input monitor accuracy is important (a range where the input light level is less than X1), the reverse bias voltage is changed stepwise or continuously from Vrb to Vra, so that the input light The line L4 indicating the input light monitor with respect to the level changes from the vicinity of the input light level X0 from the line L5 to the line L6, and in the extended monitor range, the line L6 falls below the required monitor accuracy indicated by the line L3. The accuracy of the optical monitor can be improved.

図4は実施形態においてフォトダイオードの逆バイアス毎の応答周波数と利得(光電変換電流)との関係をグラフで示した説明図である。図4において、ラインL7は、フォトダイオードの逆バイアス電圧がVrbであるときの応答周波数と利得との関係を示す。ラインL8は、フォトダイオードの逆バイアス電圧がVraであるときの応答周波数と利得との関係を示す。fcaは、入力光レベルが例えば図3に示すように入力光レベルX1未満の時である低入力モニタ時に最低限必要な応答周波数である。fcbは、入力光レベルが例えば図3に示すように入力光レベルX1以上の時で高速な応答として最低限必要な応答周波数である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing, in a graph, the relationship between the response frequency and gain (photoelectric conversion current) for each reverse bias of the photodiode in the embodiment. In FIG. 4, a line L7 shows the relationship between the response frequency and the gain when the reverse bias voltage of the photodiode is Vrb. Line L8 shows the relationship between the response frequency and the gain when the reverse bias voltage of the photodiode is Vra. fca is a minimum response frequency necessary for low input monitoring when the input light level is lower than the input light level X1, for example, as shown in FIG. fcb is a response frequency that is at least required as a high-speed response when the input light level is equal to or higher than the input light level X1 as shown in FIG. 3, for example.

高速な応答が重要な範囲(図3参照)の入力光レベルでは、fcb以上のカットオフ周波数を必要とする。また、入力モニタ精度が重要な範囲(図3参照)では、fca以上のカットオフ周波数があれば良い。したがって、高速な応答が重要な範囲まで入力レベルが上昇した場合、逆バイアスを段階的または連続的にVraからVrbへ変化させることで高速な応答が実現できる。   A cut-off frequency equal to or higher than fcb is required at an input light level where a high-speed response is important (see FIG. 3). Further, in the range where the input monitor accuracy is important (see FIG. 3), it is only necessary to have a cutoff frequency equal to or higher than fca. Therefore, when the input level rises to a range where a high-speed response is important, a high-speed response can be realized by changing the reverse bias stepwise or continuously from Vra to Vrb.

次に、図1に示す光増幅装置の動作について図2〜図4を参照して説明する。入力ポート1から入力された入力光信号は、光分岐器2により、EDFA6の方向とフォトダイオード3の方向とに所定の分岐比で分岐される。逆バイアス回路4aは、DSP12aからの逆バイアス制御信号に基づいて設定された逆バイアス電圧をフォトダイオード3に印加する。例えば、逆バイアス電圧がVrbに設定されている状態で、入力光レベルがX1未満(図3参照)であることを、DSP12aが検出すると、DSP12aは、逆バイアス回路4aを制御してフォトダイオード3の逆バイアス電圧を例えばVraに設定する(図2参照)。   Next, the operation of the optical amplifying device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The input optical signal input from the input port 1 is branched by the optical branching device 2 into the direction of the EDFA 6 and the direction of the photodiode 3 at a predetermined branching ratio. The reverse bias circuit 4a applies a reverse bias voltage set based on the reverse bias control signal from the DSP 12a to the photodiode 3. For example, when the DSP 12a detects that the input light level is less than X1 (see FIG. 3) with the reverse bias voltage set to Vrb, the DSP 12a controls the reverse bias circuit 4a to control the photodiode 3 Is set to Vra, for example (see FIG. 2).

これにより、入力ポート1への入力光信号の入力光レベルが低い場合には、即ち、入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、入力光検出精度の向上が必要な場合には(入力モニタ精度が重要な範囲(図3参照)では)、逆バイアス電圧を低くするので、暗電流が低下し(図2参照)、また、低入力モニタ時に最低限必要な応答周波数も低くて済むので(図4参照)、応答速度の低下を抑制しつつ入力光モニタ精度を向上させることができ、したがって、入力光断検出を確実に行うことができる。なお、逆バイアス電圧をVrbからVraに下げると、フォトダイオード3の端子間容量が増加するが(図2参照)、入力光レベルが低く、光電変換の電流も少ないので、充放電の時定数は大きくはならす、これにより、応答速度の低下も抑制されるので、入力光モニタ精度と応答性には問題はない。   As a result, when the input light level of the input optical signal to the input port 1 is low, that is, the input light level is less than a predetermined level, no high-speed response measure is required, and the input light detection accuracy needs to be improved. In some cases (in the range where input monitor accuracy is important (see Fig. 3)), the reverse bias voltage is lowered, so the dark current decreases (see Fig. 2), and the minimum response frequency required for low input monitoring Therefore, the input light monitoring accuracy can be improved while suppressing a decrease in the response speed, and therefore the input light breakage detection can be reliably performed. When the reverse bias voltage is lowered from Vrb to Vra, the capacitance between the terminals of the photodiode 3 increases (see FIG. 2), but the input light level is low and the photoelectric conversion current is small, so the charge / discharge time constant is As a result, a decrease in response speed is also suppressed, so that there is no problem in input light monitoring accuracy and responsiveness.

次に、例えば、逆バイアス電圧がVraに設定されている状態で、入力光レベルがX1以上(図3参照)であることを、DSP12aが検出すると、DSP12aは、逆バイアス回路4aを制御してフォトダイオード3の逆バイアス電圧を例えばVrbに設定する(図2参照)。   Next, for example, when the DSP 12a detects that the input light level is X1 or more (see FIG. 3) with the reverse bias voltage set to Vra, the DSP 12a controls the reverse bias circuit 4a. The reverse bias voltage of the photodiode 3 is set to, for example, Vrb (see FIG. 2).

これにより、入力ポート1への入力光信号の入力光レベルが高い場合には、即ち、入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には(高速な応答が重要な範囲(図3参照)では)、逆バイアス電圧を高くするので、フォトダイオード3の端子間容量が低下し、また、高速な応答として最低限必要な応答周波数も高くなるので(図4参照)、入力光モニタ精度の低下を抑制しつつ応答速度を向上させることができ、これにより、入力光断検出を確実に行うことができる。なお、逆バイアス電圧をVraからVrbに上げると、フォトダイオード3の暗電流が増加するが(図2参照)、入力光レベルが高く、光電変換の電流も大きいが、端子間容量が小さいので、充放電の時定数は大きくはならす、これにより、応答速度の低下も抑制されるので、入力光モニタ精度と応答性には問題はない。   As a result, when the input light level of the input optical signal to the input port 1 is high, that is, when the input light level is equal to or higher than a predetermined level and a high-speed response measure is required (high-speed response is important). In the range (see FIG. 3), since the reverse bias voltage is increased, the capacitance between the terminals of the photodiode 3 is reduced, and the minimum response frequency required for high-speed response is also increased (see FIG. 4). The response speed can be improved while suppressing the deterioration of the input light monitoring accuracy, and the input light break detection can be reliably performed. When the reverse bias voltage is increased from Vra to Vrb, the dark current of the photodiode 3 increases (see FIG. 2), but the input light level is high and the photoelectric conversion current is large, but the capacitance between the terminals is small. The charging / discharging time constant is greatly increased, thereby suppressing a decrease in response speed, so that there is no problem in input light monitoring accuracy and responsiveness.

図5は他の実施形態による光増幅装置の構成を示すブロック図である。図5において、図1に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付す。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical amplifying device according to another embodiment. In FIG. 5, components corresponding to those shown in FIG.

図5において、この光増幅装置は、光信号を入力する入力ポート1、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を分岐する光分岐器2、光分岐器2で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード3、フォトダイオード3に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路4a、およびフォトダイオード3から出力された電気信号を対数変換するログアンプ5を備えている。   In FIG. 5, this optical amplifying device includes an input port 1 for inputting an optical signal, an optical branching device 2 for branching an input optical signal transmitted from the input port 1, and light partially branched by the optical branching device 2. A photodiode 3 as a photoelectric conversion element that converts a signal into an electric signal, a reverse bias circuit 4a that applies a reverse bias voltage to the photodiode 3, and a log amplifier 5 that performs logarithmic conversion of the electric signal output from the photodiode 3 are provided. Yes.

また、この光増幅装置は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を光増幅する光増幅手段としてのEDFA6、EDFA6で光増幅された光信号を分岐する光分岐器7、光分岐器7から送信されてきた光信号を出力する出力ポート8、光分岐器7で一部が分岐された光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード9、フォトダイオード9に逆バイアス電圧を与える逆バイアス回路10、フォトダイオード9から出力された電気信号を対数変換するログアンプ11、ログアンプ5から出力された電気信号とログアンプ11から出力された電気信号とによりEDFA6の利得を制御する制御手段としての制御回路13、およびログアンプ5から出力された電気信号を演算して逆バイアス回路4aへ送信し逆バイアス電圧を制御するアナログ制御回路14を備えている。   The optical amplifying apparatus includes an EDFA 6 as an optical amplifying means for optically amplifying the input optical signal transmitted from the optical splitter 2, an optical splitter 7 for splitting the optical signal amplified by the EDFA 6, and an optical splitter. 7 is an output port 8 that outputs an optical signal transmitted from 7, a photodiode 9 as a photoelectric conversion element that converts an optical signal partially branched by the optical splitter 7 into an electrical signal, and a reverse bias voltage across the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 for supplying the signal, the log amplifier 11 for logarithmically converting the electrical signal output from the photodiode 9, the electrical signal output from the log amplifier 5 and the electrical signal output from the log amplifier 11 are used to control the gain of the EDFA 6. The control circuit 13 serving as the control means for performing the calculation and the electric signal output from the log amplifier 5 are calculated and transmitted to the reverse bias circuit 4a to transmit the reverse bias voltage. And a analog control circuit 14 for controlling.

アナログ制御回路14は、入力光レベルを検出するためのフォトダイオード3の逆バイアス電圧を入力光レベルに従って変化させるものであり、入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて低くし、入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を入力光レベルに応じて高くする制御を行うものである。   The analog control circuit 14 changes the reverse bias voltage of the photodiode 3 for detecting the input light level according to the input light level, the input light level is less than a predetermined level, and no fast response measures are required. When the detection accuracy needs to be improved, the reverse bias voltage is lowered according to the input light level. When the input light level is equal to or higher than the predetermined level and a fast response measure is required, the reverse bias voltage is reduced. Is controlled in accordance with the input light level.

次に、この光増幅装置の動作について説明する。図5において、入力ポート1は、この光増幅装置の外部から光信号を入力する。光分岐器2は、入力ポート1から送信されてきた入力光信号を、EDFA6と、光入力モニタ側のフォトダイオード3とに、所定の分岐比で分岐する。逆バイアス回路4aは、アナログ制御回路14からの逆バイアス制御信号に基づいて設定された逆バイアス電圧をフォトダイオード3に印加する。フォトダイオード3は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器2から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ5は、フォトダイオード3から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号を制御回路13およびアナログ制御回路14に送信する。制御回路13は、ログアンプ5からの対数変換信号に従ってEDFA6の利得を制御する。EDFA6は、光分岐器2から送信されてきた入力光信号を、DSP12aによって制御された利得の電気信号に従って直接光増幅する。アナログ制御回路14は、ログアンプ5からの対数変換信号を演算して逆バイアス回路4aへ送信し、フォトダイオード3の逆バイアス電圧を制御する。   Next, the operation of this optical amplifying device will be described. In FIG. 5, an input port 1 inputs an optical signal from the outside of the optical amplification device. The optical branching device 2 branches the input optical signal transmitted from the input port 1 to the EDFA 6 and the photodiode 3 on the optical input monitor side with a predetermined branching ratio. The reverse bias circuit 4 a applies a reverse bias voltage set based on the reverse bias control signal from the analog control circuit 14 to the photodiode 3. The photodiode 3 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 5 logarithmically converts the electrical signal transmitted from the photodiode 3 and transmits the logarithmic conversion signal to the control circuit 13 and the analog control circuit 14. The control circuit 13 controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5. The EDFA 6 directly amplifies the input optical signal transmitted from the optical branching device 2 in accordance with an electric signal having a gain controlled by the DSP 12a. The analog control circuit 14 calculates a logarithmic conversion signal from the log amplifier 5 and transmits it to the reverse bias circuit 4 a to control the reverse bias voltage of the photodiode 3.

光分岐器7は、EDFA6で光増幅された光信号を、出力ポート8と、光出力モニタ側のフォトダイオード9とに、所定の分岐比で分岐する。分岐された光信号の殆どは出力ポート8から送信され、一部の光信号はフォトダイオード9に送信される。逆バイアス回路10は、所定の逆バイアス電圧をフォトダイオード9に印加する。フォトダイオード9は、印加された逆バイアス電圧に従って光分岐器7から送信されてきた一部の入力光信号を電気信号に変換する。ログアンプ11は、フォトダイオード9から送信されてきた電気信号を対数変換し、対数変換信号を制御回路13に送信する。制御回路13は、ログアンプ11からの対数変換信号をも参照してEDFA6の利得を制御する。即ち、制御回路13は、ログアンプ5からの対数変換信号とログアンプ11からの対数変換信号とに従ってEDFA6の利得を制御する。   The optical branching device 7 branches the optical signal optically amplified by the EDFA 6 to the output port 8 and the photodiode 9 on the optical output monitor side at a predetermined branching ratio. Most of the branched optical signal is transmitted from the output port 8, and a part of the optical signal is transmitted to the photodiode 9. The reverse bias circuit 10 applies a predetermined reverse bias voltage to the photodiode 9. The photodiode 9 converts a part of the input optical signal transmitted from the optical branching device 7 into an electric signal according to the applied reverse bias voltage. The log amplifier 11 performs logarithmic conversion on the electrical signal transmitted from the photodiode 9 and transmits a logarithmic conversion signal to the control circuit 13. The control circuit 13 also controls the gain of the EDFA 6 with reference to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11. That is, the control circuit 13 controls the gain of the EDFA 6 according to the logarithmic conversion signal from the log amplifier 5 and the logarithmic conversion signal from the log amplifier 11.

次に、図5に示す光増幅装置の動作について図2〜図4を参照して説明する。入力ポート1から入力された入力光信号は、光分岐器2により、EDFA6の方向とフォトダイオード3の方向とに所定の分岐比で分岐される。逆バイアス回路4aは、アナログ制御回路14からの逆バイアス制御信号に基づいて設定された逆バイアス電圧をフォトダイオード3に印加する。例えば、逆バイアス電圧がVrbに設定されている状態で、入力光レベルがX1未満(図3参照)であることを、アナログ制御回路14が検出すると、アナログ制御回路14は、逆バイアス回路4aを制御してフォトダイオード3の逆バイアス電圧を例えばVraに設定する(図2参照)。   Next, the operation of the optical amplifying device shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS. The input optical signal input from the input port 1 is branched by the optical branching device 2 into the direction of the EDFA 6 and the direction of the photodiode 3 at a predetermined branching ratio. The reverse bias circuit 4 a applies a reverse bias voltage set based on the reverse bias control signal from the analog control circuit 14 to the photodiode 3. For example, when the analog control circuit 14 detects that the input light level is less than X1 (see FIG. 3) while the reverse bias voltage is set to Vrb, the analog control circuit 14 causes the reverse bias circuit 4a to operate. By controlling, the reverse bias voltage of the photodiode 3 is set to Vra, for example (see FIG. 2).

これにより、入力ポート1への入力光信号の入力光レベルが低い場合には、即ち、入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、光信号検出精度の向上が必要な場合には(入力モニタ精度が重要な範囲(図3参照)では)、逆バイアス電圧を低くするので、暗電流が低下し(図2参照)、また、低入力モニタ時に最低限必要な応答周波数も低くて済むので(図4参照)、応答速度の低下を抑制しつつ入力光モニタ精度を向上させることができ、したがって、入力光断検出を確実に行うことができる。   As a result, when the input light level of the input optical signal to the input port 1 is low, that is, the input light level is less than a predetermined level, no high-speed response measures are required, and the optical signal detection accuracy needs to be improved. In some cases (in the range where input monitor accuracy is important (see Fig. 3)), the reverse bias voltage is lowered, so the dark current decreases (see Fig. 2), and the minimum response frequency required for low input monitoring Therefore, the input light monitoring accuracy can be improved while suppressing a decrease in the response speed, and therefore the input light breakage detection can be reliably performed.

次に、例えば、逆バイアス電圧がVraに設定されている状態で、入力光レベルがX1以上(図3参照)であることを、アナログ制御回路14が検出すると、アナログ制御回路14は、逆バイアス回路4aを制御してフォトダイオード3の逆バイアス電圧を例えばVrbに設定する(図2参照)。   Next, for example, when the analog control circuit 14 detects that the input light level is X1 or more (see FIG. 3) in a state where the reverse bias voltage is set to Vra, the analog control circuit 14 The circuit 4a is controlled to set the reverse bias voltage of the photodiode 3 to, for example, Vrb (see FIG. 2).

これにより、入力ポート1への入力光信号の入力光レベルが高い場合には、即ち、入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には(高速な応答が重要な範囲(図3参照)では)、逆バイアス電圧を高くするので、フォトダイオード3の端子間容量が低下し、また、高速な応答として最低限必要な応答周波数も高くなるので(図4参照)、入力光モニタ精度の低下を抑制しつつ応答速度を向上させることができ、これにより、入力光断検出を確実に行うことができる。   As a result, when the input light level of the input optical signal to the input port 1 is high, that is, when the input light level is equal to or higher than a predetermined level and a high-speed response measure is required (high-speed response is important). In the range (see FIG. 3), since the reverse bias voltage is increased, the capacitance between the terminals of the photodiode 3 is reduced, and the minimum response frequency required for high-speed response is also increased (see FIG. 4). The response speed can be improved while suppressing the deterioration of the input light monitoring accuracy, and the input light break detection can be reliably performed.

本発明は、光ファイバ通信において光信号を増幅する光増幅装置に適用できる。   The present invention can be applied to an optical amplifying apparatus that amplifies an optical signal in optical fiber communication.

3 フォトダイオード(光電変換素子)
6 EDFA(光増幅手段)
12a DSP(制御手段)
13 制御回路(制御手段)
14 アナグロ制御回路(制御手段)
3 Photodiode (photoelectric conversion element)
6 EDFA (light amplification means)
12a DSP (control means)
13 Control circuit (control means)
14 Anagro control circuit (control means)

Claims (8)

入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置であって、
入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光増幅装置。
An optical amplifying device having optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level,
The reverse bias voltage of the photoelectric conversion element for detecting the input light level is changed according to the input light level, the input light monitor accuracy is improved when the input light level is low, and the high-speed response when the input light level is high An optical amplifying apparatus comprising: control means for controlling the reverse bias voltage so as to satisfy both requirements and controlling the gain of the optical amplifying means based on an electric signal from the photoelectric conversion element.
前記制御手段は、前記入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて低くし、前記入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて高くすることを特徴とする請求項1に記載の光増幅装置。   The control means, when the input light level is less than a predetermined level, fast response measures are unnecessary, and when improvement in detection accuracy is required, the reverse bias voltage is lowered according to the input light level, 2. The optical amplifying apparatus according to claim 1, wherein the reverse bias voltage is increased according to the input light level when the input light level is equal to or higher than a predetermined level and high-speed response measures are required. . 前記光増幅手段としては、希土類添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項1に記載の光増幅装置。  2. The optical amplification device according to claim 1, wherein a rare earth-doped optical fiber amplifier is used as the optical amplification means. 前記希土類添加光ファイバ増幅器としては、エルビウム添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項3に記載の光増幅装置。   4. The optical amplifying apparatus according to claim 3, wherein an erbium-doped optical fiber amplifier is used as the rare earth-doped optical fiber amplifier. 入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置の制御方法であって、
入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御することを特徴とする光増幅装置の制御方法。
A method for controlling an optical amplifying apparatus having optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level,
The reverse bias voltage of the photoelectric conversion element for detecting the input light level is changed according to the input light level, the input light monitor accuracy is improved when the input light level is low, and the high-speed response when the input light level is high A control method of the optical amplifying device, wherein the reverse bias voltage is controlled so as to satisfy both requirements and the gain of the optical amplifying means is controlled based on an electric signal from the photoelectric conversion element.
前記入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて低くし、前記入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて高くする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の光増幅装置の制御方法。   When the input light level is less than a predetermined level, fast response measures are unnecessary, and improvement in detection accuracy is required, the reverse bias voltage is lowered according to the input light level, and the input light level is 6. The control of an optical amplifying apparatus according to claim 5, wherein when the response level is equal to or higher than a predetermined level and a high-speed response measure is required, the reverse bias voltage is controlled to be increased according to the input light level. Method. 入力された光を増幅して所望レベルの光を出力する光増幅手段を有する光増幅装置を制御するための制御プログラムであって、
入力光レベルを検出するための光電変換素子の逆バイアス電圧を前記入力光レベルに従って変化させ、前記入力光レベルが低いときの入力光モニタ精度の向上と前記入力光レベルが高いときの高速な応答を両立させるように前記逆バイアス電圧を制御し、前記光電変換素子からの電気信号に基づいて前記光増幅手段の利得を制御するためにコンピュータに実行させるための制御プログラム。
A control program for controlling an optical amplifying device having optical amplifying means for amplifying input light and outputting light of a desired level,
The reverse bias voltage of the photoelectric conversion element for detecting the input light level is changed according to the input light level, the input light monitor accuracy is improved when the input light level is low, and the high-speed response when the input light level is high A control program for causing a computer to execute the control so as to control the reverse bias voltage so as to satisfy both requirements and to control the gain of the optical amplifying means based on an electric signal from the photoelectric conversion element.
前記入力光レベルが所定レベル未満であり、高速な応答対策が不要で、検出精度の向上が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて低くし、前記入力光レベルが所定レベル以上であり、高速な応答対策が必要な場合には、前記逆バイアス電圧を前記入力光レベルに応じて高くする制御をコンピュータに実行させるための請求項7に記載の制御プログラム。   When the input light level is less than a predetermined level, fast response measures are unnecessary, and improvement in detection accuracy is required, the reverse bias voltage is lowered according to the input light level, and the input light level is 8. The control program according to claim 7, which causes a computer to execute control to increase the reverse bias voltage according to the input light level when a response level is higher than a predetermined level and a high-speed response measure is necessary.
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