JP2013523037A

JP2013523037A - 光増幅器のａｓｅ補正

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Publication number: JP2013523037A
Application number: JP2013500583A
Authority: JP
Inventors: イアン・マクリーン; ポール・ジョンソン; スティーヴン・フルト
Original assignee: オクラロテクノロジーリミテッド
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2013-06-13
Also published as: CN102986095A; CN102986095B; US8867914B2; EP2550709A1; US20130058646A1; GB201004697D0; WO2011117613A1

Abstract

本生産光増幅器を動作させる方法は、複数のトレーニング動作条件にわたってトレーニング光増幅器の自然放出増幅光(ASE)値のトレーニングデータセットを決定する段階と、複数の本生産動作条件にわたって本生産光増幅器の本生産ASE値の本生産データセットを決定する段階であり、複数の本生産動作条件が複数のトレーニング動作条件のサブセットに対応する、段階と、調整済みASE値の調整済みデータセットが複数のトレーニング動作条件に対応する複数の動作条件にわたって準備されるように、本生産データセットからの外挿によって生成される調整済みASE値の調整済みデータセットを決定する段階と、複数の動作条件の各々について、トレーニングデータセットとそのように決定された調整済みASEデータセットとから動的ASE傾き係数を決定する段階と、トレーニングデータセットまたは本生産データセットのいずれかよりも、より広い動作条件のセットにわたるASE値の大きいデータセットを調整済みASEデータセットと動的ASE傾き係数とから決定する段階と、好ましくは、トレーニングデータセットまたは本生産データセットのものよりも動作条件の大きいセットである複数の動作条件にわたって本生産データセットと動的ASE傾き係数とから生成されたより大きいASEデータセットに対応して本生産光増幅器の光出力パワーを補正する段階とを含む。有利には、補正ASE値は、先行技術で示されるものと比較して、この方法によってより速くより安価に決定することができる。

Description

本発明は光増幅器に関し、より詳細には、限定はしないが、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)に関する。

光通信ネットワークでは、光増幅器が光データ信号を増幅するのに広く使用される。反転エルビウムドープファイバ(EDFA)を有する光増幅器では、入力光データ信号は誘導放出によって増幅される。典型的には、ユーザは、利得モード増幅として知られる設定利得だけ、またはパワーモード増幅として知られる設定パワーレベルまで光データ信号を増幅しようと努める。増幅のレベルは、一般に、包括的ではないが、光増幅器からの光出力をサンプリングすることと、フィードバック構成におけるデータを使用して制御信号を生成し、EDFAの光反転をポンピングするポンプレーザの出力パワーを制御することとによって決定される。

光データ信号の増幅のみならず、EDFAは自然放出増幅光(ASE)により雑音成分を生成する。光データ信号は、一般に、国際電気通信連合(ITU)によって標準化されたチャネルに対応する1つまたは複数の波長に中心が置かれる。対照的に、ASEは、一般に、増幅器の利得帯域幅領域の実質的部分である非常に広い範囲、例えば、約40nmにわたって生成される。ASEのレベルは、Erファイバ内の光データ信号利得、EDFの反転および温度に依存する。さらに、光増幅器によって生成されるASEのレベルは、さらに、増幅器中の受動損失がエルビウムファイバにおいて必要とされる利得に影響を与えるので光構成要素の損失変動に起因して変化する。

不利には、光増幅器で一般に使用される光パワー検出器(例えば、フォトディテクタ)は比較的波長無依存であり(光増幅器が一連のITUのチャネルで動作するように構成される場合には必ずそうである)、したがって、増幅された光データ信号とASEとの両方を検出するので、光増幅器からの光出力中のASEのレベルは容易には光学的に決定することができない。したがって、不利には、変わりやすい量のASEが存在すると、光データ信号の不正確な増幅がもたらされ、その結果として、関連する光ネットワークでの検出誤りが増加する。

この問題に対処しようとする以下の手法が知られている。

固定の単一チャネル光増幅器では、固定波長弁別フィルタを使用して、光データ信号の帯域幅から離れた波長で発生するASEをフィルタ除去することが知られている。不利には、そのような手法は柔軟性がなく、その結果、光増幅器はフィルタの固定された規定の波長でしか使用することができず、信号チャネルごとに異なる光増幅器を製造する必要があることになる。

固定波長弁別フィルタを使用することのさらなる不利は、1つを超えるチャネルで光を取り扱うシステム、例えば、チューナブルレーザ光源を使用する送信器を含む光ネットワークにおいて光増幅器にこの手法を適用することができないことである。チューナブルフィルタが知られているが、そのような構成要素は、サイズが大きすぎかつ高価すぎるので現時点で市販用に製造される光増幅器の多くの用途に導入するのは商業的には実行できない。

第2の手法は、光増幅器が大きい固有のデータテーブルとともに販売され、それにより、光データ信号を確実に正確に増幅するのに必要とされる補正のレベルを与えることができるために、販売に先立ち広範囲の動作条件にわたって各光増幅器がASEに関して完全に特性決定されることを必要とする。これは、波長および光信号データ入力パワーの多くの固有の動作入力条件ならびに多くの固有の利得または出力パワーの要求条件が存在する単一のチャネル増幅器には特に当てはまる。ASE補正データは光増幅器のオペレーティングシステムに格納されたルックアップテーブルで提供するか、または別個に提供することができる。不利には、生産ラインからのすべての光増幅器を完全に特性決定するには多くの時間を必要とし、高価な特性決定機器のかなりの資源を導入する必要があり、その結果、光増幅器の製造コストが実質的に増加する。

第3の手法は、生成されたASEのレベルを経験的に導出された式を使用することによって評価しようと努め、対応する補正係数を光増幅器の利得に適用し、光データ信号の出力パワーを所望のレベルに調整する。そのような手法が米国特許第6519081号に開示されている。この技法は、入力光信号の既知で一貫した組が存在する場合によく動作するが、不利には、生成されたASEのレベルは入力光信号波長の関数としてのASEレベルの変動に対して簡単な経験式に従わない。

米国特許第6519081号

したがって、所望の利得レベルだけまたは所望の光パワーレベルまで光データ信号をより正確に増幅する、光増幅器を動作させる改善された方法の必要性がある。

本発明の第1の態様は、
(i)複数のトレーニング動作条件にわたってトレーニング光増幅器(training optical amplifier)のトレーニング自然放出増幅光(ASE)値のデータセットを決定する段階と、
(ii)複数の本生産(production)動作条件にわたって本生産光増幅器の本生産ASE値のデータセットを決定する段階であり、複数の本生産動作条件が複数のトレーニング動作条件のサブセットに対応する、段階と、
(iii)調整済みASE値の調整済みデータセットが複数のトレーニング動作条件に対応する複数の動作条件にわたって準備されるように、本生産データセットからの外挿によって生成される調整済みASE値の調整済みデータセットを決定する段階と、
(iv)複数の動作条件の各々について、トレーニングデータセットとそのように決定された調整済みデータセットとから動的ASE傾き係数を決定する段階と、
(v)トレーニングデータセットまたは本生産データセットのいずれかよりも、より広い動作条件のセットにわたるASE値の大きいデータセットを調整済みASEデータセットと動的ASE傾き係数とから決定する段階と、
(vi)好ましくは、トレーニングデータセットまたは本生産データセットのものよりも動作条件の大きいセットである複数の動作条件にわたって本生産データセットと動的ASE傾き係数とから生成されたより大きいASEデータセットに対応して本生産光増幅器の光出力パワーを補正する段階と
を含む本生産光増幅器を動作させる方法を提供する。

本発明の第2の態様は、複数のトレーニング動作条件にわたってトレーニング光増幅器を使用することによってあらかじめ取得されたトレーニング自然放出増幅光(ASE)値のデータセットに依存したASE雑音に対して光出力を補正するように構成された本生産光増幅器を提供し、この増幅器は、
(i)複数の本生産動作条件にわたって本生産光増幅器の本生産ASE値のデータセットを決定するための手段であり、複数の本生産動作条件が複数のトレーニング動作条件のサブセットに対応する、手段と、
(ii)調整済みASE値の調整済みデータセットが複数のトレーニング動作条件に対応する複数の動作条件にわたって準備されるように、本生産データセットからの外挿によって生成される調整済みASE値の調整済みデータセットを決定するための手段と、
(iii)複数の動作条件の各々について、トレーニングデータセットとそのように決定された調整済みデータセットとから動的ASE傾き係数を決定するための手段と、
(iv)トレーニングデータセットまたは本生産データセットのいずれかよりも、より広い動作条件のセットにわたるASE値の大きいデータセットを調整済みASEデータセットと動的ASE傾き係数とから決定するための手段と、
( v)好ましくは、トレーニングデータセットまたは本生産データセットのものよりも動作条件の大きいセットである複数の動作条件にわたって本生産データセットと動的ASE傾き係数とから生成されたより大きいASEデータセットに対応して本生産光増幅器の光出力パワーを補正するための手段と
を備える。

調整済みASE値は、トレーニングデータセットのトレーニングASE値に対応するように本生産ASE値をオフセットおよび傾き調整することによって本生産ASE値のデータセットから決定することができる。オフセットおよび傾き調整は、トレーニングデータセットと本生産データセットとの間の対応するASE値の差の二乗平均平方根を最小にするように決定することができる。

本生産光増幅器が動作状態に入るとき、そのように決定されたASE値を使用して、全出力パワー読取り値を補正し、信号出力パワー読取り値を生成する。これは、例えば、8個の固定動作条件に対応する8個の測定されたASE値から始めることと、次に、一連の動作条件でASEを決定するのに使用することができる、傾き調整およびオフセットによりトレーニング値に対応させたより多くのASE値を生成することとによって行うことができる。

さらに、調整済みASE値を使用して、一連の波長および/または外部動作利得におけるASE値を決定することができる。このようにして、(限定されたデータセットだけでなく)任意の動作条件でのASEを決定することができる、傾き調整およびオフセットによりトレーニング値に対応させたASE値の大きいマトリクスを生成することが可能である。

複数のトレーニング動作条件は複数の動作波長を含むことができる。

複数の本生産動作条件はトレーニング動作条件に対応しない動作条件を含むことができる。

複数のトレーニング動作条件は複数の利得または出力パワーレベルを含むことができる。調整済みASE値はトレーニングデータセットのトレーニングASE値をオフセットおよび傾き調整するによって決定することができ、利得または出力パワーレベルごとの調整済みASE値は別々にオフセットおよび傾き調整することができる。

複数のトレーニング動作条件は、トレーニング光増幅器と本生産光増幅器との一部に関連する複数の温度を含むことができる。

トレーニング光増幅器と本生産光増幅器とはエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)を含むことができる。

トレーニングASE値は複数のトレーニング光増幅器からの平均のトレーニングASE値とすることができる。

好ましくは、本生産光増幅器を動作させる方法は、ASE値を調整して利得または信号パワーの精度を改善するのに、光チャネルモニタ(OCM)もしくは光パワーモニタ(OPM)またはユーザ入力により与えられるチャネル波長情報を使用する段階をさらに含む。

チャネル波長情報は、ASE値を調整して利得または信号パワーの精度を改善するのに、ユーザ入力によって与えられる、外部光チャネルモニタ(OCM)もしくは光パワーモニタ(OPM)によって与えられる、またはチャネル波長の先験的知見を有することによって与えられ得る。

好都合には、OCMまたはOPMからの測定が、増幅に先行して、または増幅の後で行われる。

本発明をより良く理解するために、および本発明がどのように実施されるかを示すために、次に、単なる例として添付図面を参照する。

トレーニング光増幅器を概略的に示すである図。トレーニングデータセットのグラフである。さらなる説明のグラフである。本生産光増幅器を概略的に示す図である。

図1は例示的なトレーニング光増幅器100を示す。トレーニング光増幅器100は、入力光カプラ102、エルビウムドープファイバ(EDF)104、出力光カプラ106、ポンプレーザ108、光検出器110、および制御エレクトロニクス112を含む。

入力光データ信号120がトレーニング光増幅器100で受け取られる。入力光データ信号120は入力光カプラ132に送出される。入力光カプラ132は、増幅器の光データ信号120を増幅されるべき光データ信号134とサンプル光136とに分割する光スプリッタである。光検出器138(例えば、フォトディテクタ)は、受け取ったサンプル光136の光パワーに対応する電気検出器信号140を生成する。光データ信号134は後続の光カプラ102を通してEDF104に送出される。光データ信号134はEDF104によって増幅され、増幅された光データ信号とASE雑音122との両方が生成され、出力光カプラ106を通して送出される。出力光カプラ106は光スプリッタであり、それは増幅された光データ信号122を光増幅器出力124とサンプル光126とに分割する。光検出器110(例えば、フォトディテクタ)は、受け取ったサンプル光126の光パワーに対応する電気検出器信号128を生成する。制御エレクトロニクス112からの電気制御信号130はフィードバックルーチンに従ってポンプレーザ108の出力パワーを設定する。フィードバックルーチンは電気検出器信号140および128に従って動作し、トレーニング光増幅器100の光利得を所定のレベルに設定する。代替の手法は、フィードバックルーチンが電気検出器信号128に従ってポンプレーザ108を設定し、トレーニング光増幅器100の光出力パワーを所定のレベルに設定するものである。

トレーニング光増幅器100のASE性能に影響を与えるパラメータには、増幅されている光データ信号の波長、光データ信号の利得レベルまたは出力パワーレベル、およびEDFの温度が含まれる。光増幅器出力124は光スペクトルアナライザ114に光学的に結合され、光スペクトルアナライザ114はデータプロセッサ116を介して光を分析し、増幅された入力光データ信号とASE雑音との光パワーが決定される。

トレーニング光増幅器100のASE性能は、一連の波長にわたる入力光データ信号120を供給することによってトレーニングの波長範囲にわたって特性決定され、対応するASE値が決定される。ASE性能は、同様に、異なる利得レベルまたはパワー出力で特性決定される。さらに、ASE性能は異なるEDF温度で特性決定することができる。

有利には、ASE性能は、高い光利得条件および低い光利得条件で特性決定される。有利には、ASE性能は、高い光利得条件および低い光利得条件で同じ波長λに対して特性決定される。利得および波長の条件に対応するASE値はトレーニングデータセット118内で照合される。

有利には、いくつかの光増幅器100が同一の動作条件について特性決定され、製造プロセスからの代表サンプルのデバイスからASE値の平均値が決定される。

好ましいトレーニングサイクルにおいて、所与の入力信号波長で所与の外部利得の場合に存在するASEの量を含む基準ASE/λ/利得データセットが一度だけ生成され、データセットは、特定の増幅器の動作波長帯域幅にわたる高い利得条件および低い利得条件でのデータ点200_Aおよび200_Bを含む(図2)。1つの特定の用途では、ASE/λの特定の仕様を満たすための予測精度を得るのに、11個の波長が帯域にわたって選択された(22点)が、一般には、選択される波長が多いほど製造で得られる精度が高くなる。さらに、より多くのデータ点を得るために、11個の波長点間の補間が実施された。データセットを生成するために使用された方法は、10個の増幅器についてASE/λ/利得データセットの測定を達成し、次に、そのような測定によって得られたデータを平均化することであった。これは、増幅器間の受動損失の変動を除去し、平均受動損失を得るために行われた。測定される増幅器が多いほど、得られる平均データは良好になる。

トレーニングデータセット200_Aおよび200_Bが図2Aのグラフに示される。トレーニングデータセットは、一連の波長にわたり高い利得200_Aおよび低い利得200_Bの両方で同じEDF温度において測定されたASE値を含む。

代替の方法では、インエルビウム性能(in-erbium performance)を決定するために単一の増幅器およびその受動損失を詳細に特性決定し、次に、得られたデータを使用し、各増幅器の固有受動損失をさらに利用することによって増幅器当たりの性能を予測した。そのような方法は製造時に余分な段階を必要とするが、より正確なものにすることができる。別の代替の方法では、増幅器動作モデルを使用してデータセット200_Aおよび200_Bを生成した。データセット200_Aおよび200_Bを生成するために多数の技法を使用することができるが、どの方法を使用しても、必要な特性決定の段階はいかなる光増幅器設計でも一度しか実行する必要がない。

トレーニング光増幅器100のASE性能の特性決定に続いて、(トレーニング光増幅器と)実質的に同一の構成の本生産(production)光増幅器300(図3に示した)のASE性能が、動作パラメータ、例えば、波長、利得レベル、パワー出力、温度のかなり減らした本生産の範囲に対して特性決定される。特性決定された性能に対応するASE値は、トレーニングデータセット200_Aおよび200_Bよりもかなり少ない数のデータ点を含む予備的データセット202_Aおよび202_B(図2A)内で照合される。予備的データセット202_Aおよび202_Bはトレーニングデータセット200_Aおよび200_Bのデータ点のサブセットに対応するデータ点を含み、トレーニングデータセットのデータ点と実質的に同じパラメータ値を有する。本生産データセットは、トレーニングデータセット200_Aおよび200_Bのデータ点のパラメータ値に対応しない(例えば、トレーニングデータセット200_Aおよび200_Bの利得レベルと異なる利得レベルにおける)データ点202_Cおよび202_Dをさらに含むことができる。

本生産データセット内のデータ点のパラメータ値とトレーニングデータセットのそれとの間で一致すると、それらのASE値の直接比較が容易になる。しかし、代替として、トレーニングデータセットのデータ点からの外挿を使用して、本生産データセットのデータ点に対応するパラメータ値に対する外挿されたデータ点を生成することができ、その外挿されたデータ点はトレーニングデータセットからの対応するデータと比較するのに使用することができる。

実質的に同じパラメータ値を有するトレーニングデータセットと本生産データセットとからの対応するデータ点を比較して、同じ動作条件での差が決定される。利得レベル(またはパワー出力)ごとに、およびEDFA温度ごとに、波長に関する線形調整がトレーニングデータセットのデータ点に対して決定され、それにより、二乗平均平方根法によって対応する対のデータ点のASE値の差が最小化される。代替として、他の既知の差最小化アルゴリズムを使用することができる。線形調整はオフセットおよび傾き係数を含む。

これを行うために、トレーニングデータセットの全体がデータ点の利得レベル(温度など)に対応する線形調整によって調整され、調整済みデータセット204_Aおよび204_Bが生成される。例えば、トレーニングデータセット200_Aのデータ点の高利得の群のASE値の各々は以下の式に従って調整され、調整済みASE値(AAV_A)が決定され、
AAV_A=ASE_A+オフセット_A+{(λ-λ₀)×傾き計数_A}
ここで、λは当該のデータ点での光データ信号の波長であり、λ₀は基準波長(例えば、本生産データセットの波長範囲の中間点)である。同じ手順がトレーニングデータセット200_Bのデータ点の低利得の群のASE値に対して同じオフセットおよび傾き係数で続けられて調整済みASE値(AAV_B)のさらなる群が決定され、次に、以下で説明するように、これらのAAVデータセットを使用して任意の利得および波長のASE値が決定される。最終的なオフセットおよび傾き係数は、データの両方のセット202_Aと202_Bとの間の誤差が調整済みトレーニングセット204_Aおよび204_Bまで最小化されるときに得られることになる。

好ましい生産サイクルにおいて、各増幅器のASEが、3つの波長および2つの利得でのみ(6個の点、202_A(外部利得g1)および202_B(外部利得g2))測定された。次に、線形アルゴリズムを使用して、基準データを6個の点への最近接一致までシフトすることによって測定した6個の点をより完全な基準データ(トレーニングデータセット)に対応させた(新しいデータセット204_Aおよび204_B)。最近接一致ルーチンには二乗和平方根法を使用したが、任意の最適適合アルゴリズムを使用することもできた。次に、動的ASE傾き(DAT)が次式から波長ごとに計算され、
DAT_λ=(ASE_xg1-ASE_xg2)/(ASE_nomg1-ASE_nomg2)
ここで、
DAT_λは入力信号波長λでのDATであり、
ASE_abは波長aおよび利得bでのASE値であり、
nomは公称(固定基準)波長(一般に中間点であるが、そうである必要はない)であり、
g1は外部利得1であり、
g2は外部利得2である。

動的ASE傾き(DAT)は増幅器設計に特有の特性であり、その特性は調整済みASE値データセットから決定され、次に所要のアルゴリズムで使用される。それは、波長によるDATの変動を示す曲線によって特性決定され得る。

さらなる線形調整項は他の利得レベル(または他のパラメータ、例えば温度)に関して決定することができる。

好ましい生産サイクルでは、次に、各増幅器は、単一(公称)波長λ₀においてさらなる2つの利得202_Cおよび202_Dで測定されたASE値を有する(図2B)。この特定の例では、これらのさらなる利得は、6個のデータ点202_Aおよび202_Bが測定されている利得g1およびg2よりも低いが、代替として、これらの利得は利得g1およびg2よりも高いことが可能である。次に、曲線がデータ点202_Aから202_Dまで適合され、その結果、公称波長での利得に対するASE値を予測することが可能になる。

曲線204_Aおよび204_B、DAT_λ値、および202_Aから202_Dに適合させた曲線を使用して、任意の入力信号波長で任意の外部利得でのASE値を次式を用いて予測することが可能であり、
ASE_xλ=ASE_g1λ-DAT_λ×(ASE_g1nom-ASE_xnom)+Off(g)
ここで、
ASE_Xλは入力信号波長λおよび外部光利得xでの予測されるASE値であり、
ASE_g1λは入力信号波長λおよび外部光利得g1でのASE値であり、
DAT_λは入力信号波長λでの動的ASE傾きである。
本生産光増幅器で測定されるASE値が多いほど増幅器に適用されるASE補正の精度が良くなることになる。しかし、測定するのに必要とされるASE値の最少数は2つであり、利得ごとに1つである。次に、傾き調整およびオフセットを行った後、これらの測定値から適合されたASE_nom(g)を計算し、これらの測定値のみを使用してASEマトリクスを決定することが可能であり、ASEマトリクスにより、やはり、ASE補正が適用されなかった場合よりも良好に動作する増幅器が生成されることになる。

図2Aおよび2Bのデータ点はすべて熱的に安定化されたEDFAの場合に必要とされるのと同じ温度で決定された。しかし、本生産光増幅器内のEDFの温度が熱的に安定化されない(例えば、ヒータまたはペルチェ冷却器などの熱電冷却器によって)場合、トレーニング光増幅器の特性決定を使用して、様々な温度での補正係数を決定することができる。したがって、図2Aまたは図2Bのいずれかに示された外挿と類似の方法によって、EDF温度変動への補正を含む補正値の調整済みデータセットを決定することができる。EDFが熱的に安定化されない場合には、一般に、モニタを設けて、EDF温度に関する信号を制御エレクトロニクスにフィードバックすることになる。

図3は、本生産光増幅器300を概略的に示す。便宜上、図1に示したトレーニング光増幅器100の対応する部分と事実上等価である本生産光増幅器300の構成要素部分は、200だけ増やした同様の参照番号で識別される。したがって、図3に示されたEDFは、図1のEDF104と比較して参照番号304で表わされる。ASE値AAVのルックアップテーブル340を設けて、ポンプレーザ308に与えられるASE値を制御エレクトロニクス312によって管理する。

したがって、本発明の方法に関しては、先行技術の場合におけるように動作パラメータに関して本生産光増幅器300のASE性能を完全に特性決定することは必要とされない。対照的に、本生産光増幅器300では、はるかに少ない予備的データセットを生成するために簡単な特性決定を行うことしか必要がなく、予備的データセットからASE値AAVの調整済みデータセットが決定される。所与の動作波長、利得レベルまたはパワーレベル、および温度の場合、動作ASE値はその波長の(またはその近くの)調整済みASE値AAV_AおよびAAV_Bから外挿することができる。このために、利得および/または出力パワーの情報を与えるのに、光検出器338は光入力パワーを示す電気信号を制御エレクトロニクス312に供給し、光検出器310は光出力パワーを示す電気信号を制御エレクトロニクス312に供給し、光信号の波長は、システム制御部に由来するか、または光チャネルモニタ(OCM)などのシステム中の別の光構成要素から渡された情報によるかのいずれかによって制御エレクトロニクス312で決定され、次に、これにより、所要の調整を制御エレクトロニクス312でポンプレーザ308に適用することができる。

有利には、ASE(利得、波長、温度)テーブルは、先行技術の方法によるよりも本発明の方法により速く安価に決定することができる。

有利には、この補正技法は、信号チャネルを既存のシステム構成に挿入するかまたはそれから分岐する必要がある高密度波長分割多重(DWDM)伝送システムなどの多くの信号チャネルをもつシステムに適用することができる。信号波長およびASEについての知見により、該当しない信号チャネルへの影響をより速くより正確に決定することができることになる。

上述のASE補正法は、ASE補正を調整して利得または信号パワーの精度を改善するのに、光チャネルモニタ(OCM)もしくは光パワーモニタ(OPM)またはユーザ入力により与えられるチャネル波長情報を使用することによって実施することができることが理解されよう。平坦でない利得をもつ増幅器では、正確な利得または信号精度のための所要のASEは波長に依存する。増幅器に存在するチャネル波長についての簡単な知見により、利得または信号パワーの精度の実質的な改善を行うのに十分な情報が与えられる。増幅の前後のOCMからの詳細なチャネル利得またはパワー値は必要とされないことがあるが、多くの情報を使用するほど誤差を減少させることができる。

高い出力信号パワー(一般に、高チャネル数および完全搭載チャネル計画)では、ASEの量は、一般に信号パワーに比べて少なく、したがって、利得精度への影響もせいぜいほんのわずかである。低い信号パワー(少数のチャネルまたは低密度搭載チャネル計画)では、ASEは信号パワーを容易に超えることがあり、したがって、利得またはパワー設定精度への影響が著しい。

EDFの所与の平均反転ではASEパワーがほとんど一定であるということを述べるのは価値がある。その結果、平坦な増幅器の全ASEパワーは、同じ平均反転がすべての波長に対して同じ利得を与えるので存在する正確なチャネル波長と出力信号パワーとの両方にほとんど無関係である。

増幅器(具体的にはEDFA)がいくつかの理由で平坦でない利得スペクトルを有することがあることを述べるのはさらに価値がある。平坦でないのは、利得媒体からの基本利得変動を補正するための利得平滑化フィルタ(GFF)がないこと、または傾き状態での動作に起因することがある。

前述のように、平坦でない増幅器では、特定の利得に必要とされる平均反転は波長依存である。これは、所与の入力波長で目標利得を正確に達成するには、ASE補正が同様に波長依存である必要があることになることを意味する。ASEの波長依存は、製造時に特性評価を行い、増幅器にプログラムすることができる。

そのため、OCM/OPMまたは顧客は、増幅器に存在するチャネルの波長を用意するだけでよく、次に制御部は、利得設定と存在する波長との組合せで必要とされる適切なASE補正を計算することができる。存在するチャネルのすべての相対パワーの測定値(増幅の前またはその後のいずれか)を使用して、ASE補正のために効果的な平均波長を計算することができる。

チャネルの各々の相対パワーに関するOCM/OPMまたは顧客からの情報を用いて、ASE補正をさらに改善するために適切な重み付けを適用することができる。

100 トレーニング光増幅器
102、132 入力光カプラ
104 エルビウムドープファイバ(EDF)
106 出力光カプラ
108 ポンプレーザ
110、138 光検出器
112 制御エレクトロニクス
114 光スペクトルアナライザ
116 データプロセッサ
118 トレーニングデータセット
120 入力光データ信号
122 増幅された光データ信号
124 光増幅器出力
126、136 サンプル光
128、140 電気検出器信号
130 電気制御信号
134 光データ信号
300 本生産光増幅器
304 EDF
308 ポンプレーザ
310、338 光検出器
312 制御エレクトロニクス
340 ルックアップテーブル

Claims

本生産光増幅器を動作させる方法であって、
(i)複数のトレーニング動作条件にわたってトレーニング光増幅器のトレーニング自然放出増幅光(ASE)値のデータセットを決定する段階と、
(ii)複数の本生産動作条件にわたって前記本生産光増幅器の本生産ASE値のデータセットを決定する段階であり、前記複数の本生産動作条件が前記複数のトレーニング動作条件のサブセットに対応する、段階と、
(iii)調整済みASE値の調整済みデータセットが前記複数のトレーニング動作条件に対応する複数の動作条件にわたって準備されるように、前記本生産データセットからの外挿によって生成される前記調整済みASE値の調整済みデータセットを決定する段階と、
(iv)複数の動作条件の各々について、前記トレーニングデータセットとそのように決定された前記調整済みデータセットとから動的ASE傾き係数を決定する段階と、
(v)前記トレーニングデータセットまたは前記本生産データセットのいずれかよりも、より広い動作条件のセットにわたるASE値の大きいデータセットを前記調整済みASEデータセットと前記動的ASE傾き係数とから決定する段階と、
(vi)好ましくは、前記トレーニングデータセットまたは前記本生産データセットのものよりも動作条件の大きいセットである前記複数の動作条件にわたって前記本生産データセットと前記動的ASE傾き係数とから生成された前記より大きいASEデータセットに対応して前記本生産光増幅器の光出力パワーを補正する段階と
を含む、方法。
前記調整済みASE値を使用して、一連の波長および/または外部動作利得におけるASE値を決定する、請求項1に記載の方法。
前記調整済みASE値の調整済みデータセットが、前記トレーニングデータセットの前記トレーニングASE値に対応するように前記本生産ASE値をオフセットおよび傾き調整することによって前記本生産ASE値のデータセットから決定される、請求項1または2に記載の方法。
前記オフセットおよび傾き調整が、前記トレーニングデータセットと前記本生産データセットとの間の対応するASE値の差の二乗平均平方根を最小にするように決定される、請求項3に記載の方法。
前記調整済みデータセットが、前記トレーニングデータセットの前記トレーニングASE値の各々に対応する調整済みASE値を含む、請求項4に記載の方法。
前記複数のトレーニング動作条件が複数の動作波長を含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
前記複数の本生産動作条件が前記トレーニング動作条件に一致しない動作条件を含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
前記複数のトレーニング動作条件が複数の利得または出力パワーレベルを含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
前記調整済みASE値が前記トレーニングデータセットの前記トレーニングASE値をオフセットおよび傾き調整することによって決定され、利得または出力パワーレベルごとの前記調整済みASE値が別々にオフセットおよび傾き調整される、請求項8に記載の方法。
前記動的ASE傾き(DAT)係数が、
DAT_λ=(ASE_xg1-ASE_xg2)/(ASE_nomg1-ASE_nomg2)
から決定され、
ここで、
DAT_λは入力信号波長λでのDATであり、
ASE_abは波長aおよび利得bでのASE値であり、
nomは公称(固定基準)波長であり、
g1は外部利得1であり、
g2は外部利得2である、
請求項1から9のいずれかに記載の方法。
前記調整済みASE値を使用して、一連の波長および/または外部動作利得におけるASE値を以下の関係を用いて決定し、
ASE_xλ=ASE_g1λ-DAT_λ×(ASE_g1nom-ASE_xnom)+Off(g)
ここで、
ASE_xλは入力信号波長λおよび外部光利得xでの予測されるASE値であり、
ASE_g1λは入力信号波長λおよび外部光利得g1でのASE値であり、
DAT_λは入力信号波長λでの動的ASE傾きである、
請求項1から10のいずれかに記載の方法。
前記複数のトレーニング動作条件が、前記トレーニング光増幅器と前記本生産光増幅器との一部に関連する複数の温度を含む、請求項1から11のいずれかに記載の方法。
前記トレーニング光増幅器と前記本生産光増幅器とがエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)を含む、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
前記トレーニングASE値が複数のトレーニング光増幅器の平均のトレーニングASE値である、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
前記ASE値を調整して前記利得または信号パワーの精度を改善するのに、光チャネルモニタ(OCM)もしくは光パワーモニタ(OPM)またはユーザ入力により与えられるチャネル波長情報を使用する段階をさらに含む、請求項1から14のいずれかに記載の方法。
前記ASE値を調整して前記利得または信号パワーの精度を改善するのに、ユーザ入力によって与えられる、外部光チャネルモニタ(OCM)もしくは光パワーモニタ(OPM)によって与えられる、または前記チャネル波長の先験的知見を有することによって与えられるチャネル波長情報を使用する段階をさらに含む、請求項1から15のいずれかに記載の方法。
前記OCMまたは前記OPMからの測定が先行または後続する増幅のいずれかで行われる、請求項15または16に記載の方法。
複数のトレーニング動作条件にわたってトレーニング光増幅器を使用することによってあらかじめ取得されたトレーニング自然放出増幅光(ASE)値のデータセットに依存したASE雑音に対して光出力を補正するように構成された本生産光増幅器であって、
(i)複数の本生産動作条件にわたって前記本生産光増幅器の本生産ASE値のデータセットを決定するための手段であり、前記複数の本生産動作条件が前記複数のトレーニング動作条件のサブセットに対応する、手段と、
(ii)調整済みASE値の調整済みデータセットが前記複数のトレーニング動作条件に対応する複数の動作条件にわたって準備されるように、前記本生産データセットからの外挿によって生成される前記調整済みASE値の調整済みデータセットを決定するための手段と、
(iii)複数の動作条件の各々について、前記トレーニングデータセットとそのように決定された前記調整済みデータセットとから動的ASE傾き係数を決定するための手段と、
(iv)前記トレーニングデータセットまたは前記本生産データセットのいずれかよりも、より広い動作条件のセットにわたるASE値の大きいデータセットを前記調整済みASEデータセットと前記動的ASE傾き係数とから決定するための手段と、
(v)好ましくは、前記トレーニングデータセットまたは前記本生産データセットのものよりも動作条件の大きいセットである前記複数の動作条件にわたって前記本生産データセットと前記動的ASE傾き係数とから生成された前記より大きいASEデータセットに対応して前記本生産光増幅器の光出力パワーを補正するための手段と
を備える増幅器。
請求項18による本生産光増幅器を備える光ネットワーク。