JP2015011354A - 自己自動利得制御分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法 - Google Patents

自己自動利得制御分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ターゲットラマン利得とゲインチルトを維持するための自動セルフ制御を行う自己自動利得制御分散型ラマン増幅器を提供する。【解決手段】 伝送ファイバーを通じてポンプ／信号結合器１１０を介してセルフ−ＡＧＣモニター１２０及びＰＤに信号が伝送され、次に、信号はＲＦＡ制御回路１５０、セルフＡＧＣファームウエア１６０、及びＡＳＣＩＩ通信部１７０に伝送され、ラマンポンプレーザーモジュール１４０はＲＦＡ制御回路１５０と通信し、ポンプ／信号結合器１１０に信号を伝送することを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は自己（ｓｅｌｆ）自動利得制御分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法に係り、より詳しくは、ターゲットラマン利得とゲインチルト（ｇａｉｎ ｔｉｌｔ）を制御するために自動セルフ制御を行い、ラマン利得及びチルトの自動セルフ推定を行い、多くの増幅器の重畳により発生したラマン利得及びゲインチルトエラーの自己補償を行う自己自動利得制御分散型ラマン増幅器に関する。
従来の分散型ラマンファイバ増幅器（以下、「分散型ラマン増幅器」またはＤＲＦＡ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）という）の基本構成及び原理を図１乃至図４に示す。図１を参照すると、伝送ファイバー１０にはＷＤＭ２０を通じてラマンポンプレーザーモジュール３０のラマンポンプ光が入射される。入射されたポンプ光はラマン効果（Ｒａｍａｎ ｅｆｆｅｃｔ）を起こし、これを用いて光信号の増幅を行う。
図２を参照して従来のＤＲＦＡの基本的な制御方法を説明する。図２に示すように、ラマンポンプレーザーモジュール３０のレーザー電流または強さが制御装置９０を通じてモニターされ、ＤＲＦＡのユーザーはレーザー電流または強さを目標値に維持するように直接制御する。
従来のＤＲＦＡを制御する他の方法が図３に示されている。図３を参照すると、タップ（ｔａｐ）５０に連結された光受信機（ＰＤ）４０を用いてＤＲＦＡのラマンポンプレーザーモジュール３０がモニターされると共に、制御装置９０に信号が伝送される。ＤＲＦＡユーザーは制御装置９０を用いて、ＤＲＦＡモニター値に基づいてＷＤＭカプラー２０を通じて伝送ファイバー１０に入射するラマンポンプレーザーの強さがラマン利得目標値になるようにする。
従来のＤＲＦＡを制御するもう一つの方法が図４に示されている。図４を参照すると、ラマン増幅制御部８０は、スプリッター６０及び信号モニター７０を介してＤＲＦＡから出力される信号の強さがＤＲＦＡユーザーのラマン利得目標値になるようにラマンポンプレーザーモジュール３０を制御する。
すなわち、ラマン増幅制御部８０はＤＲＦＡからの出力信号をモニターし、出力信号が一定になるようにラマンポンプレーザーモジュール３０を制御する。
しかし、従来の分散型ラマン増幅器は伝送ファイバーの形態によって総ポンプレーザーパワーを調整しなければならない問題がある。（図５参照）
また、従来の分散型ラマン増幅器は伝送ファイバーの長さによって総ポンプレーザーパワーを調整しなければならない問題がある。（図６参照）
なお、従来の分散型ラマン増幅器においては、伝送ファイバー損失が変化することによって、ラマン利得（Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ）が可変する問題がある。（図７参照）
さらに、従来の分散型ラマン増幅器においては、ゲイン平面度（ｇａｉｎ ｆｌａｔｎｅｓｓ）を最小化するために、ラマンポンプレーザーのポンプパワー比率を最適化することが要求される問題がある。（図８参照）
さらに、従来の分散型ラマン増幅器においては、再構成または再構造化、自然災害、ファイバーの老化によってファイバーの損失が発生する問題がある。
（例えば特許文献１参照。）
特開２００７−８１４０５号公報
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ターゲットラマン利得とゲインチルトを維持するための自動セルフ制御を行う自己自動利得制御分散型ラマン増幅器を提供することにある。
本発明の他の目的はラマン利得及びチルトの自動セルフ推定を行う自己自動利得制御分散型ラマン増幅器を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は増幅器の重畳により発生したラマン利得及びゲインチルトエラーの自己補償を行う自己自動利得制御分散型ラマン増幅器を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器の自動利得制御方法を提供することにある。
このような目的を達成するための、本発明の好ましい実施形態に係る自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器は、伝送ファイバーで発生する信号損失を補償するためにポンプ光を発生するラマンポンプレーザーモジュールと、ポンプ光を伝送ファイバーに入力するポンプ／信号結合器と、セルフ−ＡＧＣ状態をモニターして光信号を電気信号に変換して出力するセルフ−ＡＧＣモニターと、前記セルフ−ＡＧＣモニターで出力された電気信号を用いてラマンポンプレーザーモジュールを制御するための電気信号を発生するＲＦＡ制御回路と、前記ＲＦＡ制御回路を通じて受信したモニター信号を用いてターゲットポンプレーザー値を発生し、ＲＦＡ制御回路に制御信号を伝送するセルフＡＧＣファームウエアと、外部ユーザーにモニター及び制御情報を送受信するＡＳＣＩＩ通信部と、を含むことを特徴とする。
前記セルフ−ＡＧＣモニターは第１フィルターと第２フィルター、及びタップカプラーと、から構成され、前記第１フィルターと第２フィルター、及びタップカプラーはＢＰＤ、ＲＰＤ、及びＯＰＤにそれぞれ連結され、前記ラマンポンプレーザーモジュールはＢ−ポンプ、Ｒ−ポンプ、及びポンプ結合器と、から構成され、前記ＲＦＡ制御回路はポンプＬＤバイアス、ＴＥＣ制御回路、低パワーモニター回路部、及び広ダイナミックレンジモニター回路と、から構成され、前記セルフＡＧＣファームウエアはポンプＬＤ ＡＰＣアルゴリズム、ＥＤＦＡ ＡＳＥ補償アルゴリズム、及び総パワー変換ソフトウェアを含むことを特徴とする。
前記第１フィルターは信号光波長と重ならない短波長帯域のうち、一部の波長をフィルターし、前記第１フィルターでフィルターする前記一部の波長は、１５１５〜１５２５ｎｍの波長帯域であることを特徴とする。
前記第２フィルターは信号光波長と重ならない長波長帯域のうち、一部の波長をフィルターし、前記第１フィルターでフィルターする前記一部の波長は、１５６７〜１５７５ｎｍの波長帯域であることを特徴とする。
本発明の他の実施形態に係る自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器の自動利得制御方法は、ユーザーのラマン利得をセットする段階と、入力アラーム、反射アラームの安全度チェックを行う段階と、ポンプ用ＬＤによりファイバーの形態の分析を行う段階と、ファイバーの形態及びＥＤＦＡ ＡＳＥの決定を行う段階と、基準ＲＰＤ及びＢＰＤ値を計算する段階と、基準ＲＰＤ及びＢＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＢＰＤ、ＲＰＤ、ＯＰＤの値を比較する段階と、Ｂ−ポンプを制御し、基準ＢＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＢＰＤの値を比較して同一であるか否かを判断する段階と、Ｒ−ポンプを制御し、前記基準ＲＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＲＰＤの値を比較して同一であるか否かを判断する段階と、を含むことを特徴とする。
前記ファイバーの形態及びＥＤＦＡ ＡＳＥを決定する段階は、初期バイアスの印加を開始する段階と、ｎ種類の目標ＯＰＤ読み取り値と現在ＯＰＤ読み取り値の比較をｎ回行ってｎ個のファイバー形態を決定する段階と、ファイバー形態の決定及び基準ＲＰＤと基準ＢＰＤの計算を完了する段階と、を含むことを特徴とする。
前述した構成を有する本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法によれば、ターゲットラマン利得とチルトを維持するための自動セルフ制御が行える効果がある。
また、ラマン利得及びチルトの自動セルフ推定を行える効果がある。
また、増幅器の重畳により発生したラマン利得及びチルトエラーの自己補償を行える効果がある。
従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の基本構成を示す図面である。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の基本構成を示す図面である。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の基本構成を示す図面である。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の基本構成を示す図面である。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の問題を示すグラフである。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の問題を示すグラフである。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の問題を示すグラフである。 従来の分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の問題を示すグラフである。 本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器（ＤＲＦＡ）の構成を示す図面である。 本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器の構成を具体的に示す図面である。 本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器を用いた自動利得制御エラー補償過程を示す図面である。 図１１の過程を数式で示す模式図である。 本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器の補償アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。 本発明に係る自己自動利得制御分散型ラマン増幅器のファイバー形態の決定過程を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明に係る自己自動利得制御（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＡＧＣ）分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法について添付図面を参照して詳細に説明する。
図９を参照すると、伝送ファイバー１０を通じてポンプ／信号結合器１１０を介してセルフ−ＡＧＣモニター１２０に信号が伝送され、次に、信号はＲＦＡ制御回路１５０、セルフＡＧＣファームウエア１６０を介してＡＳＣＩＩ通信部１７０に伝送される。
ラマンポンプレーザーモジュール１４０はＲＦＡ制御回路１５０と通信し、ポンプ／信号結合器１１０に信号を伝送する。
より詳細に説明すると、本発明の自己自動利得制御分散型ラマン増幅器は、伝送ファイバーで発生する信号損失を補償するためにポンプ光を発生させるラマンポンプレーザーモジュール１４０と、ポンプ光を伝送ファイバーに入射させるためのポンプ／信号結合器１１０と、セルフ−ＡＧＣ状態をモニターして光信号を電気信号に変換して出力するためのセルフ−ＡＧＣモニター１２０と、セルフ−ＡＧＣモニター１２０で出力された電気信号を用いてラマンポンプレーザーモジュールを制御するために電気信号を発生するＲＦＡ制御回路１５０と、ＲＦＡ制御回路１５０を通じて受信するモニター信号を用いてターゲットポンプレーザー値を発生し、ＲＦＡ制御回路に制御信号を伝送するセルフＡＧＣファームウエア１６０と、外部ユーザーにモニター及び制御情報を送受信するためのＡＳＣＩＩ通信部１７０と、から構成される。
図９に比べて、図１０は本発明に係る自己自動利得制御（ＡＧＣ）分散型ラマン増幅器の具体的な構成をブロック図形態に示す。
図１０を参照すると、セルフＡＧＣモニター１２０は、ＢＰＤ１２３に連結される第１フィルター１２２、ＲＰＤ１２５に連結される第２フィルター１２４、及びセルフ−ＡＧＣモニター１２０の後段部のタップカプラー１２６に連結されるＯＰＤ１２７を備える。
第１フィルター１２２は信号光波長と重ならない短波長帯域のうち、一部の波長をフィルターすることを特徴とし、具体的には１５１５〜１５２５ｎｍの波長帯域の一部の波長をフィルターすることを特徴とする。
第２フィルター１２４は信号光波長と重ならない長波長帯域のうち、一部の波長をフィルターすることを特徴とし、具体的には１５６７〜１５７５ｎｍの波長帯域の一部の波長をフィルターすることを特徴とする。
ラマンポンプレーザーモジュール１４０はＢ−ポンプ１４２と、Ｒ−ポンプ１４４と、ポンプ結合器１４１と、から構成される。
ＲＦＡ制御回路１５０はポンプＬＤバイアス及びＴＥＣ制御回路１５２と、低パワーモニター回路部１５４と、広ダイナミックレンジモニター回路部１５６を含む。
セルフＡＧＣファームウエア部１６０はポンプＬＤ ＡＰＣアルゴリズム１６２と、ＥＤＦＡ ＡＳＥ補償アルゴリズム１６４と、総パワー変換ソフトウェア１６６を含む。
図１１を参照すると、重畳した増幅器リンク内におけるセルフＡＧＣのラマン利得エラー補償アルゴリズムにより、第１ないし第Ｎチャンネルの信号は、第１ないし第Ｎチャンネルの信号を増幅する第１増幅器１００−１と、第１伝送ファイバー１０を介して受信した信号を増幅して第２伝送ファイバー２０に出力する第２増幅器１００−２と、第２伝送ファイバー２０を介して受信した信号を増幅する第３増幅器１００−３を通じて第３伝送ファイバー３０に出力される。
この過程で用いるそれぞれの数式及び総ＡＳＥの数式を、図１２に示す。
すなわち、セルフ自動利得ＲＦＡはラマンポンプパワーを開始する前にＡＳＥレベルを検知する。したがって、新しいセルフＡＧＣ ＲＦＡは重畳した増幅器のエラーを除外することによって、伝送リンク内で要求される基準ゲイン（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｇａｉｎ）を維持する。
図１３はセルフＡＧＣにおけるＥＤＦＡ ＡＳＥ補償アルゴリズムのフローチャートである。
図１３を参照して、本発明の自動利得制御方法を説明する。まず、ユーザーのラマン利得をセットする（Ｓ２）。
次に、入力アラーム、反射アラーム等の安全度チェックを行う（Ｓ４）。
次に、ポンプ用ＬＤによりファイバーの形態の分析を行う（Ｓ６）。
続いて、ファイバーの形態及びＥＤＦＡ ＡＳＥの決定を行い（Ｓ８）、目標ラマン利得のための基準（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）ＲＦＤ及びＢＰＤ値を計算する（Ｓ１０）。
基準ＢＰＤ及びＲＰＤ値とセルフＡＧＣモニター読み取り値（ＢＰＤ、ＲＰＤ、ＯＰＤ）とを比較して、同一であるか否かを判断する過程を行う（Ｓ１２）。
次に、Ｂ−ポンプを制御し（Ｓ１４）、基準ＢＰＤ値とセルフＡＧＣモニター読み取り値（ＢＰＤ）が同一であるか否かを判断する過程を行う（Ｓ１６）。続いて、Ｒ−ポンプを制御し（Ｓ１８）、基準ＲＰＤ値とセルフＡＧＣモニター読み取り値（ＲＰＤ）が同一であるか否かを判断する過程を行う（Ｓ２０）。
図１４を参照して、ポンプＬＤによるファイバーの形態の分析を通じて基準ＲＰＤ及びＢＰＤを計算する過程を述べる。
まず、セルフＡＧＣ ＲＦＡに設定されたバイアスの印加を開始する（Ｓ２２）。
次に、基準データとＯＰＤ読み取り値の比較を行う（Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８）。その結果に基づいて、ファイバーの形態に対してＡ、Ｂ、Ｃを決定し、基準ＲＰＤ及びＢＰＤを計算する（Ｓ３０）。
以上、本発明によれば、ターゲットラマン利得とゲインチルトを維持するための自動セルフ制御を行う。
また、ラマン利得及びチルトの自動セルフ推定を行う。
さらに、増幅器の重畳により発生したラマン利得及びチルトエラーの自己補償を行う。
本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態により記述したが、当業者ならば、特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正が可能なことが理解できるであろう。
本発明は、自己自動利得制御分散型ラマン増幅器及び自動利得制御方法に係り、ラマン利得及びチルトの自動セルフ推定を行い、増幅器の重畳により発生したラマン利得及びチルトエラーの自己補償を行う分野に適用できる。
１１０ ポンプ／信号結合器
１２０ セルフ−ＡＧＣモニター
１４０ ラマンポンプレーザーモジュール
１５０ ＲＦＡ制御回路
１６０ セルフＡＧＣファームウエア
１７０ ＡＳＣＩＩ通信部

Claims (6)

  1. 伝送ファイバーで発生する信号損失を補償するためにポンプ光を発生するラマンポンプレーザーモジュールと、
    前記ポンプ光を伝送ファイバーに入力するポンプ／信号結合器と、
    セルフ−ＡＧＣ状態をモニターして光信号を電気信号に変換して出力するセルフ−ＡＧＣモニターと、
    前記セルフ−ＡＧＣモニターで出力された電気信号を用いて前記ラマンポンプレーザーモジュールを制御するための電気信号を発生するＲＦＡ制御回路と、
    前記ＲＦＡ制御回路を通じて受信したモニター信号を用いてターゲットポンプレーザー値を発生し、前記ＲＦＡ制御回路に制御信号を伝送するセルフＡＧＣファームウエアと、
    外部ユーザーにモニター及び制御情報を送受信するＡＳＣＩＩ通信部と、を含むことを特徴とする自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器。
  2. 前記セルフ−ＡＧＣモニターは第１フィルターと第２フィルター、及びタップカプラーと、から構成され、前記第１フィルターと第２フィルター、及びタップカプラーはＢＰＤ、ＲＰＤ、及びＯＰＤにそれぞれ連結され、
    前記ラマンポンプレーザーモジュールはＢ−ポンプ、Ｒ−ポンプ、及びポンプ結合器と、から構成され、
    前記ＲＦＡ制御回路はポンプＬＤバイアス、ＴＥＣ制御回路、低パワーモニター回路部、及び広ダイナミックレンジモニター回路と、から構成され、
    前記セルフＡＧＣファームウエアはポンプＬＤ ＡＰＣアルゴリズム、ＥＤＦＡ ＡＳＥ補償アルゴリズム、及び総パワー変換ソフトウェアを含むことを特徴とする請求項１に記載の自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器。
  3. 前記第１フィルターは信号光波長と重ならない短波長帯域のうち、一部の波長をフィルターし、前記第１フィルターでフィルターする前記一部の波長は、１５１５〜１５２５ｎｍの波長帯域であることを特徴とする請求項２に記載の自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器。
  4. 前記第２フィルターは信号光波長と重ならない長波長帯域のうち、一部の波長をフィルターし、前記第１フィルターでフィルターする前記一部の波長は、１５６７〜１５７５ｎｍの波長帯域であることを特徴とする請求項２に記載の自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器。
  5. ユーザーのラマン利得をセットする段階と、
    入力アラーム、反射アラームの安全度チェックを行う段階と、
    ポンプ用ＬＤによりファイバーの形態の分析を行う段階と、
    ファイバーの形態及びＥＤＦＡ ＡＳＥの決定を行う段階と、
    基準ＲＰＤ及びＢＰＤ値を計算する段階と、
    前記基準ＲＰＤ及びＢＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＢＰＤ、ＲＰＤ、ＯＰＤの値を比較する段階と、
    Ｂ−ポンプを制御し、前記基準ＢＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＢＰＤの値を比較して同一であるか否かを判断する段階と、
    Ｒ−ポンプを制御し、前記基準ＲＰＤとセルフＡＧＣモニターにより読み取られた現在動作中のＲＰＤの値を比較して同一であるか否かを判断する段階と、を含む自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器の自動利得制御方法。
  6. 前記ファイバーの形態及びＥＤＦＡ ＡＳＥを決定する段階は、
    初期バイアスの印加を開始する段階と、
    ｎ種類の目標ＯＰＤ読み取り値と現在ＯＰＤ読み取り値の比較をｎ回行ってｎ個のファイバー形態を決定する段階と、
    ファイバー形態の決定及び前記基準ＲＰＤと基準ＢＰＤの計算を完了する段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の自己自動利得制御分散型ラマン光増幅器の自動利得制御方法。
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