JP2679612B2 - 光直接増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光直接増幅装置に係わ
り、例えば光信号に監視信号を重畳して増幅する場合に
好適な光直接増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信では、伝送路の状態を監視するた
めの監視信号を、光信号に重畳して伝送することが行わ
れている。特に伝送路の途中に設けられた中継局では、
光信号を光直接増幅装置で増幅する際に、増幅利得を監
視信号に応じて変化させることによって、増幅後の光に
監視信号成分を重畳している。このように、増幅後の光
に重畳する信号は重畳信号と呼ばれており、以後は重畳
信号として監視信号を例にとって説明する。

【０００３】図６は、このような従来の光直接増幅装置
の概略構成を表わしたものである。光信号入力端子１１
と波長分割多重カプラ１２の間にエルビウムドープファ
イバ１３は接続されている。波長分割多重カプラ１２は
光分岐カプラ１４と接続されている。光分岐カプラ１４
の一方の出力は光信号出力端子１５に導かれている。光
分岐カプラ１４の他方の出力はフォト・ダイオード１６
に導かれている。フォト・ダイオード１６は電流電圧変
換回路１７と接続され、電流電圧変換回路１７は出力光
電力制御回路１８に接続されている。監視情報入力端子
２１と出力光電力制御回路１８の間には、光信号に重畳
する重畳信号を生成する予変調回路２２が接続されてい
る。予変調回路２２は監視情報入力端子２１から入力さ
れる監視情報２３を、周波数偏移キーイングによって変
換した監視信号２４を出力するようになっている。

【０００４】出力光電力制御回路１８の出力する制御信
号２５は半導体レーザ駆動回路２６に入力されている。
半導体レーザ駆動回路２６は半導体レーザ２７と接続さ
れている。半導体レーザ２７が出射する励起光２９は波
長分割多重カプラ１２に導かれている。励起光２９は波
長分割多重カプラ１２を介してエルビウムドープファイ
バ１３に入力されるようになっている。

【０００５】出力光電力制御回路１８は、所定の電圧に
予変調回路２２から入力される監視信号２４の電圧を重
畳した制御信号２５を出力する。半導体レーザ駆動回路
２６からは制御信号２５の振幅に応じた励起電流２８が
出力されようになっている。半導体レーザ２７は励起電
流２８の電流量に応じた強度の励起光２９を発光する。
従って、半導体レーザから出射される励起光２９の強度
は、監視信号２４の振幅に応じて変化する。エルビウム
ドープファイバ１３の増幅利得は、励起光の強度に応じ
て変化するので、増幅後の光信号の強度は、監視信号２
４の振幅に応じて変化する。このように、監視信号によ
って励起電流の電流量を変調することで、増幅後の光信
号に監視信号の信号成分を重畳することができる。

【０００６】また、増幅後の光は、フォト・ダイオード
１６によってその強度が電流信号に変換される。この電
流信号は電流電圧変換回路１７によって電圧信号に変換
されたのち、出力光電力制御回路１８に入力されてい
る。この電圧信号の電圧値は増幅後の光の強度に対応し
ている。そして、出力光電力制御回路１８は、この電圧
信号の振幅のピーク値を検出し、これを基に増幅後の光
の最大強度が所定の値になるように、制御信号２５の大
きさを変化させている。こうして、光信号入力端子１１
から入力される光信号の強度に係わらず、増幅後の光の
最大強度が一定になるように、フィードバックをかけて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７は励起光の強度の
変化に対する増幅後の光の強度の変化の周波数特性を表
わしたものである。励起光の強度を変化させる周波数
が、約１キロヘルツ以下の場合には、励起光の強度の変
化に対して、これに対応した大きさで増幅後の光の強度
は変化している。しかし、励起光の強度が変化する周波
数が高くなるにつれて、増幅後の光の強度の変化量は少
なくなっている。そして、３キロヘツルよりも高い周波
数では、増幅後の光の強度の変化は急激に減少してい
る。このように、励起光の強度の変化に対して増幅後の
光の強度が変化する大きさは、励起光の強度を変化させ
る周波数によって変動している。

【０００８】図６に示した従来の光直接増幅装置では、
出力光電力制御回路１８は、監視信号２４の周波数に係
わらず、一定の変調度で励起電流を変調している。この
ため、監視信号に対応して増幅後の光信号の強度が変化
する大きさは、監視信号の周波数が高くなると小さくな
り、周波数が低くなると大きくなる。すなわち、励起電
流を変調している監視信号の周波数によって変動してし
まう。

【０００９】一方、光通信では光を強度変調することに
よって情報の伝送が行なわれている。したがって、中継
局で重畳する監視信号の変調度が大きくなると光主信号
に対する影響が大きくなり、受信局で復調した場合に情
報の誤り率が増加してしまう。このため、監視信号の変
調度は、ある程度以下に抑える必要がある。また、受信
局で監視信号を抽出するためには、ある程度以上の変調
度が必要である。したがって、監視信号の変調度はこれ
ら両方を満たす範囲で設定しなければならない。

【００１０】しかし、従来の光直接増幅装置のように、
監視信号の変調度を一定にしている場合には、その周波
数によって、増幅後の光の変調度が適性な範囲から外れ
てしまうことがあった。たとえば、１キロヘルツに対し
て適性な変調度となるように励起電流の変調度が設定さ
れている場合に、３キロヘルツの監視信号を使用する
と、増幅後の光の強度は監視信号によってほとんど変調
されない。このため、受信局では監視信号を正常に受信
できなくなる。よって、使用する監視信号の周波数を変
えるときには、励起電流の変調度も同時に変えなければ
ならなかった。また、監視情報を周波数偏移キーイング
によって変換した監視信号を使用する場合には、励起電
流は２つの周波数で交互に変調される。この場合、増幅
後の光の変調度は、２つの周波数で異なっている。そし
て、周波数偏移キーイングに使用する２つの周波数の選
び方によっては、２つの周波数での変調度を共に、許容
範囲内に収めることができなくなる場合もあった。

【００１１】そこで、励起光の強度を変調する周波数を
１キロヘルツ近辺の周波数帯域に選び、周波数偏移キー
イングで使用する２つの周波数の増幅後の光における変
調度の差が、許容範囲内に収まるようにしていた。しか
し、変調する周波数が１キロヘルツ程度と低いために、
監視信号として伝送できる情報量が少ないという欠点が
あった。以上監視信号を例にとって説明したが、重畳信
号として他の信号を使用した場合にも、同様の問題が発
生することになる。

【００１２】そこで本発明の第１の目的は、励起電流を
変調している重畳信号の周波数を変更しても、増幅後の
光の強度における重畳信号成分の変調度を一定に保つこ
とのできる光直接増幅装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、光信号に重
畳する重畳信号によって、より多くの情報を伝送できる
ようにすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、アナログ電気信号の振幅に応じて電流値の変化す
る励起電流を生成する励起電流生成手段と、この励起電
流生成手段によって生成された励起電流を入力し電流値
に応じた強度の光を発光する励起光源と、光信号を入力
しこの励起光源が発光する光の強度に応じてこれを増幅
する希土類添加ファイバと、この希土類添加ファイバに
よって増幅された光信号の強度を電気信号に変換する光
電変換手段と、この光電変換手段によって変換された電
気信号からアナログ電気信号の周波数成分を抽出する信
号抽出手段と、光電変換手段によって変換された電気信
号の直流成分を抽出する直流成分抽出手段と、この直流
成分抽出手段によって抽出された直流成分の大きさと信
号抽出手段によって抽出されたアナログ電気信号の周波
数成分の振幅の大きさを比較する比較手段と、この比較
手段の比較結果が所定の値になるように励起電流生成手
段が生成する励起電流の電流値のアナログ電気信号の振
幅に応じて変化する大きさを変更する変更手段とを光直
接増幅装置に具備させている。

【００１５】すなわち請求項１記載の発明では、希土類
添加ファイバによって増幅された光の強度を電気信号に
変換し、この変換された電気信号からアナログ電気信号
の周波数成分と、直流成分を抽出している。そして、こ
れら信号成分の大きさを比較することで、増幅後の光で
のアナログ電気信号成分の変調度を検出し、検出値が所
定の値になるように、励起電流の変調度を変化させてい
る。これにより、アナログ電気信号の周波数に係わら
ず、増幅後の光におけるアナログ電気信号成分の変調度
を一定に保つことができる。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、アナログ電
気信号の振幅に応じて電流値の変化する励起電流を生成
する励起電流生成手段と、この励起電流生成手段によっ
て生成された励起電流を入力し電流値に応じた強度の光
を発光する励起光源と、光信号を入力しこの励起光源が
発光する光の強度に応じてこれを増幅する希土類添加フ
ァイバと、この光電変換手段によって変換された電気信
号からアナログ電気信号の周波数成分を抽出する信号抽
出手段と、光電変換手段によって変換された電気信号の
直流成分を抽出する直流成分抽出手段と、この直流成分
抽出手段によって抽出された直流成分の大きさと信号抽
出手段によって抽出されたアナログ電気信号の周波数成
分の振幅の大きさを比較する比較手段と、この比較手段
の比較結果が予め定められた第１の値になるように励起
電流生成手段が生成する励起電流の電流値のアナログ電
気信号の振幅に応じて変化する大きさを変更する変更手
段と、直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の
大きさが予め定められた第２の値になるように励起電流
生成手段が生成する励起電流の平均の電流値を変更する
平均電流変更手段とを光直接増幅装置に具備させてい
る。

【００１７】すなわち請求項２記載の発明によれば、増
幅後の光の強度を変換した電気信号から抽出される直流
成分の大きさをもとに、増幅後の光の平均出力光電力を
検出している。この直流成分の大きさが所定の値になる
ように、励起光源に供給する励起電流の平均値を変化さ
せることで、増幅後の平均出力光電力を一定にしてい
る。さらに、アナログ電気信号成分の変調度の制御を同
時に行っているので、平均出力光電力とアナログ電気信
号成分の変調度を共に、所定の大きさに保つことができ
る。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、所定のデジ
タル情報を周波数偏移キーイングを用いてアナログ電気
信号に変換する変換手段と、この変換手段が出力するア
ナログ電気信号の振幅に応じて電流値が変化する励起電
流を生成する励起電流生成手段と、この励起電流生成手
段によって生成された励起電流を入力し電流値に応じた
強度の光を発光する励起光源と、光信号を入力しこの励
起光源が発光する光の強度に応じてこれを増幅する希土
類添加ファイバと、この希土類添加ファイバによって増
幅された光信号の強度を電気信号に変換する光電変換手
段と、この光電変換手段によって変換された電気信号か
らアナログ電気信号の周波数成分を抽出する信号抽出手
段と、光電変換手段によって変換された電気信号の直流
成分を抽出する直流成分抽出手段と、この直流成分抽出
手段によって抽出された直流成分の大きさと信号抽出手
段によって抽出されたアナログ電気信号の周波数成分の
振幅の大きさを比較する比較手段と、この比較手段の比
較結果が予め定められた第１の値になるように励起電流
生成手段が生成する励起電流の電流値のアナログ電気信
号の振幅に応じて変化する大きさを変更する変更手段
と、直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
きさが予め定められた第２の値になるように励起電流生
成手段が生成する励起電流の平均の電流値を変更する平
均電流変更手段とを光直接増幅装置に具備させている。

【００１９】すなわち請求項３記載の発明によれば、所
定のデジタル情報を周波数偏移キーイングによって変換
したアナログ電気信号で励起電流を変調している。励起
電流を変調する周波数が変化しても、増幅後の光の強度
のアナログ電気信号成分の変調度を一定にすることがで
きるので、比較的高い周波数を使用して、周波数偏移キ
ーイングを行うことができる。このため、光信号に重畳
するアナログ電気信号成分によって多くの情報を伝送す
ることができる。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、所定のデジ
タル情報を周波数偏移キーイングを用いてアナログ電圧
信号に変換する変換手段と、この変換手段が出力するア
ナログ電圧信号を増幅する増幅手段と、所定の電圧の電
圧信号を生成する電圧生成手段と、この電圧生成手段が
生成する電圧信号に増幅手段によって増幅されたアナロ
グ電圧信号を重畳する重畳手段と、この重畳手段が出力
する電圧信号の電圧値に応じた強度の光を発光する励起
光源と、光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強
度に応じてこれを増幅する希土類添加ファイバと、この
希土類添加ファイバによって増幅された光信号の強度を
電気信号に変換する光電変換手段と、低域遮断周波数が
アナログ電圧信号の最低の周波数よりも低周波数の低域
遮断フィルタと、光電変換手段によって変換された電気
信号を入力しこの低域遮断フィルタを通過させた後の電
気信号の振幅の大きさが予め定められた第１の値になる
ように増幅手段の増幅利得を変更する利得変更手段と、
高域遮断周波数がアナログ電圧信号の最低の周波数より
も低周波数の高域遮断フィルタと、光電変換手段によっ
て変換された電気信号を入力しこの高域遮断フィルタを
通過させた後の電気信号の大きさが予め定められた第２
の値になるように電圧生成手段が生成する電圧の値を変
更する電圧変更手段とを光直接増幅装置に具備させてい
る。

【００２１】すなわち請求項４記載の発明によれば、増
幅後の光の強度を変換した電気信号から、低域遮断フィ
ルタを使用してアナログ電気信号の周波数成分を抽出
し、高域遮断フィルタを使用して直流成分を抽出してい
る。これらのフィルタは比較的簡易な回路によって構成
できるので、光直接増幅装置の簡略化を図ることができ
る。低域遮断フィルタによって抽出したアナログ電気信
号の周波数成分の振幅の大きさが予め定められた第１の
値になるように、アナログ電気信号を増幅する利得を変
化させている。また、電圧生成手段が生成する電圧値
は、高域遮断フィルタによって抽出した直流成分の大き
さが予め定められた第２の値になるように変化させてい
る。そして、この電圧に増幅後のアナログ信号を重畳し
ている。この結果、平均出力光電力は、第２の値の大き
さによって設定でき、増幅後の光の強度のアナログ電気
信号成分の変調度は、第１の値と第２の値の比によって
定めることができる。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、所定のデジ
タル情報を周波数偏移キーイングを用いてアナログ電圧
信号に変換する変換手段と、この変換手段が出力するア
ナログ電圧信号を増幅する第１の増幅手段と、所定の電
圧の電圧信号を生成する電圧生成手段と、この電圧生成
手段が生成する電圧信号に第１の増幅手段によって増幅
された電圧信号を重畳する重畳手段と、この重畳手段が
出力する電圧信号を増幅する第２の増幅手段と、この第
２の増幅手段によって増幅された電圧信号の電圧値に応
じた強度の光を発光する励起光源と、光信号を入力しこ
の励起光源が発光する光の強度に応じてこれを増幅する
希土類添加ファイバと、この希土類添加ファイバによっ
て増幅された光信号の強度を電気信号に変換する光電変
換手段と、低域遮断周波数がアナログ電圧信号の最低の
周波数よりも低周波数の低域遮断フィルタと、高域遮断
周波数がアナログ電圧信号の最低の周波数よりも低周波
数の高域遮断フィルタと、光電変換手段によって変換さ
れた電気信号をこの高域遮断フィルタおよび低域遮断フ
ィルタに入力しこれらを通過させた後の電気信号の大き
さを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果が予
め定められた第１の値になるように第１の増幅手段の増
幅利得を変更する第１の利得変更手段と、高域遮断フィ
ルタを通過させた後の電気信号の大きさが予め定められ
た第２の値になるように第２の増幅手段の増幅利得を変
更する第２の利得変更手段とを光直接増幅装置に具備さ
せている。

【００２３】すなわち請求項５記載の発明によれば、低
域遮断フィルタによって抽出したアナログ電気信号の周
波数成分の大きさと、高域遮断フィルタによって抽出し
た直流成分の大きさを比算出手段によって比較してい
る。この比較結果が予め定められた第１の値になるよう
に、アナログ電気信号を増幅する第１の増幅手段の増幅
利得を変化させている。増幅後のアナログ電気信号を電
圧生成手段が生成する一定の電圧に重畳しているので、
増幅後の光の変調度は第１の増幅器の利得を変化させる
ことで所定の値に保つことができる。また、高域遮断フ
ィルタによって抽出した直流成分の大きさが予め定めら
れた第２の値になるように第２の増幅器の利得を変化さ
せている。この第２の増幅器は、重畳手段によってアナ
ログ電気信号が重畳された後の電圧信号を増幅してい
る。よって、第２の増幅器の利得を変化させることで平
均出力光電力を一定にすることができる。

【００２４】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例における光直接
増幅装置の概略構成を表わしたものである。図６と同一
の部分には同一の番号を付し、その説明を適宜省略す
る。図６に示した従来の光直接増幅装置と異なるところ
は、電流電圧変換回路１７と出力光電力制御回路１８の
間に、低域遮断フィルタ３１と高域遮断フィルタ３２が
並列に接続されている点である。このほか、出力光電力
制御回路１８の内部の回路構成が異なる。出力光電力制
御回路１８については後で詳しく説明する。なお、以後
は光信号に重畳する重畳信号として、伝送路の状態を監
視するための監視信号を例にとって説明する。

【００２６】図２は予変調回路の出力する監視信号の波
形を表わしたものである。予変調回路２２は、入力され
る監視情報２３を周波数偏移キーイングによって変換し
た電圧信号を出力する。ここでは、入力される監視情報
の論理値が“１”のときには、周波数が３．１キロヘル
ツの正弦波信号３３を出力し、監視情報の論理値が
“０”のときには、２．９キロヘルツの正弦波信号３４
を出力するようになっている。

【００２７】低域遮断フィルタ３１の低域遮断周波数は
２キロヘルツに設定してある。また、高域遮断フィルタ
３２の高域遮断周波数も２キロヘルツに設定してある。
監視信号の周波数は２．９キロヘルツと３．１キロヘル
ツなので、低域遮断フィルタ３１は監視信号２４の周波
数成分を通過させ、高域遮断フィルタ３２は通過させな
い。これらは、オペアンプ、抵抗器およびコンデンサに
よって構成されるアクティブフィルタを使用している。

【００２８】図３は、図１で示した出力光電力制御回路
の概略構成を表わしたものである。低域遮断フィルタ３
１の出力は端子４１から入力されている。高域遮断フィ
ルタ３２の出力は端子４２から入力されている。予変調
回路２２は端子４３と接続されている。端子４１は振幅
検出回路４４に接続されている。振幅検出回路４４は、
振幅の正のピーク値を検出する図示しない第１のピーク
検出回路と、振幅の負のピーク値を検出する図示しない
第２のピーク検出回路と、これら第１および第２のピー
ク検出回路の出力するピーク値の差の電圧を出力する図
示しない差動増幅器から構成されている。そして、入力
される電圧信号の振幅の最大値と最小値の差に相当する
電圧を出力するようになっている。

【００２９】振幅検出回路４４の出力する電圧信号４５
は第１の比較器４６に入力されている。また、第１の比
較器４６には第１の基準電圧源４７が発生する第１の基
準電圧４８が入力されている。第１の比較器４６の比較
結果４９は増幅器５１に入力されている。増幅器５１は
比較結果４９に応じて増幅利得が変化するようになって
いる。第２の比較器５２は端子４２と第２の基準電圧源
５３に接続されている。第２の比較器５２の比較結果５
３は電圧源５４に入力されている。電圧源５４は、出力
する電圧信号５５の電圧値が比較結果５３に応じて変化
するようになっている。重畳回路５６は電圧源５４と増
幅器５１に接続されている。重畳回路５６は電圧源５４
から入力される電圧信号５５に、増幅器５１から入力さ
れる増幅後の監視信号５７を重畳した電圧信号５８を出
力するようになっている。重畳回路５６は端子５９に接
続されている。端子５９は出力光電力制御回路１８の出
力端子になっている。

【００３０】図４は、フォト・ダイオードによって増幅
後の光の強度が変換された電流信号を電流電圧変換回路
によって変換した後の波形を表わしている。低域遮断フ
ィルタ３１は、監視信号の信号成分８１の部分を抽出す
るようになっている。また、高域遮断フィルタ３２は、
直流成分８２の部分を抽出するようになっている。

【００３１】図２の振幅検出回路４４は低域遮断フィル
タ３１によって抽出された監視信号の信号成分８１の振
幅の大きさに相当する電圧の電圧信号４５を出力する。
電圧信号４５の電圧値と第１の基準電圧源４７が生成す
る第１の基準電圧４８とが第１の比較器４６によって比
較される。第１の比較器４６は差動増幅器であり、その
出力電圧が“０”になるように、増幅器５１の増幅利得
は変更されるようになっている。すなわち、電圧信号４
５の電圧が第１の基準電圧４８よりも大きい場合には、
増幅利得を下げ、小さい場合には増幅利得を上げるよう
になっている。

【００３２】高域遮断フィルタ３２を通過した直流成分
８２の電圧は、第２の基準電圧６１と第２の比較器５２
によって比較される。第２の比較器５２も差動増幅器を
用いている。第２の比較器５２からは、これらの差の電
圧５３が出力される。電圧源５４は電圧５３が“０”に
なるように、発生する電圧信号５５の電圧値を変更する
ようになっている。すなわち、第２の基準電圧６１より
も直流成分８２の電圧が大きい場合には、発生する電圧
を下げ、小さい場合には発生する電圧を上げるようにな
っている。

【００３３】重畳回路５６は電圧源５４が発生する電圧
５５と増幅器５１によって増幅された監視信号５７とを
重畳する。重畳された電圧信号５８の電圧値に応じた励
起電流２８が半導体レーザ駆動回路２６から出力され
る。励起電流２８の電流値の変化に応じて、エルビウム
ドープファイバ１３で増幅された後の光の強度は変調さ
れる。

【００３４】増幅器５１の増幅利得は、第１の比較器４
６の出力電圧が“０”になるように変更されるので、図
４の監視信号成分８１の振幅の大きさは第１の基準電圧
４７の電圧値４８と等しくなる。また、電圧源５４の発
生する電圧５５は、第２の比較器５２の出力電圧５３が
“０”になるように変更されるので、直流成分の大きさ
８２は第２の基準電圧５３の電圧値６１と等しくなる。
したがって、監視信号の周波数成分の大きさ８１と直流
成分の大きさ８２の比は、第１の基準電圧４８と第２の
基準電圧６１の比に対応している。これら第１の基準電
圧４８の値と第２の基準電圧６１の値を適当に選ぶこと
によって、増幅後の光の強度における監視信号の変調度
を設定することができる。また、第２の基準電圧６１は
直流成分８２の電圧と等しいので、第２の基準電圧６１
によって、増幅後の光の平均出力光電力を設定すること
ができる。

【００３５】まず、変調度を一定にする動作について説
明する。監視情報の論理値が“０”から“１”に変化
し、監視信号２４の周波数が２．９キロヘルツから３．
１キロヘルツに変化したものとする。このとき、増幅後
の光における変調度は約３ｄＢ（デシベル）小さくな
る。（図７の８３参照）このため、振幅検出回路４４の
出力する電圧４５は低くくなり、第１の基準電圧４８と
の差の電圧４９が第１の比較器４６から出力される。電
圧４９に基づき、増幅器５１の増幅利得は大きくなるよ
うに変更される。こうして、出力光電力制御回路１８か
ら出力される制御信号２５の監視信号による変調度は大
きくなる。その結果、増幅後の光における監視信号成分
の変調度も増し、振幅検出回路４４の出力する電圧が上
昇し、第１の比較器４６の出力電圧が“０”となる所で
安定する。

【００３６】次に、平均出力光電力を一定にする動作に
ついて説明する。いま、エルビウムドープファイバ１３
に入力される光信号の平均強度が弱くなったものとす
る。これに伴い増幅後の光信号の平均強度は弱くなる。
このため、直流成分８２の電圧値が小さくなる。したが
って、第２の基準電圧６１と直流成分８２の大きさの間
に差が生じ、第２の比較器５２からはこの差に相当する
電圧５３が出力され、電圧源５４の発生する電圧５５が
高められる。こうして、出力光電力制御回路１８から出
力される制御信号２５の平均電圧が高くなる。従って、
半導体レーザ２７から出力される励起光２９の強度が増
加し、エルビウムドープファイバ１３での増幅利得が大
きくなる。そして、直流成分８２の電圧が上昇し、第２
の基準電圧６１と一致するところで安定する。

【００３７】変形例

【００３８】図５は、図２に示した出力光電力制御回路
と異なる回路構成の出力光電力制御回路の概略構成を示
したものである。図３と同一の部分には同一の番号を付
しその説明を適宜省略する。図３の出力光電力制御回路
と相違するところは、比算出回路６２を備えおり、比算
出回路６２には振幅検出回路４４と端子４２が接続され
ている。また、比算出回路６２の出力６３は第１の比較
器４６に入力されている。さらに、第２の増幅器６４を
備えており、第２の増幅器６４には重畳回路５６と第２
の比較器５２が接続されている。

【００３９】比算出回路６２は、電圧信号４５と直流成
分の大きさ８２の比に対応する電圧６３が出力されるよ
うになっている。第１の比較器は電圧６３と第１の基準
電圧４８の差の電圧４９を出力する。電圧４９が“０”
になるように増幅器５１の利得は変更される。第１の増
幅器５１によって増幅された電圧５７は重畳回路５６に
よって電圧源５４が生成する電圧５５に重畳される。こ
こで、電圧源５４が発生する電圧５５は固定されてい
る。したがって、第１の増幅器５１の利得を変更するこ
とによって、重畳後の電圧信号５８の電圧５５に対する
電圧５７の比を変更することができる。すなわち、電圧
信号５８における監視信号２４の変調度を変更すること
ができる。重畳回路５６の出力する電圧信号５８は第２
の増幅器６４で増幅される。この増幅利得を変化させる
ことによって、出力光電力制御回路１８が出力する制御
信号２５の平均電圧を変化させることができる。すなわ
ち、増幅後の光の平均出力光電力を変化させることがで
きる。

【００４０】この出力光電力制御回路では第１の増幅器
５１の利得によって増幅後の光の監視信号成分の変調度
を変化させることができる。また、第２の増幅器６４の
利得によって増幅後の光の平均出力光電力を変更するこ
とができる。これら増幅器の利得は、第１および第２の
比較器の出力電圧が“０”になるようにそれぞれ変更さ
れるようになっている。したがって、第１の基準電圧４
８によって、変調度を設定でき、第２の基準電圧６１に
よって平均出力光電力を設定することができる。このよ
うに、図５に示した出力光電力制御回路では、変調度と
平均出力光電力をそれぞれ独立して設定することができ
る。

【００４１】以上説明した実施例および変形例では、エ
ルビウムドープファイバを使用して光信号を増幅した
が、これに限るものではなく、光信号を増幅できれば、
他の希土類元素がドープされたファイバであってもよ
い。また、監視信号を抽出するために低域遮断フィルタ
を使用したが、帯域通過フィルタを使用することも可能
である。

【００４２】さらに、実施例および変形例では、監視信
号を例にとって説明したが、重畳信号としては監視信号
以外の他のアナログ信号であっても良い。たとえば、伝
送路での光信号の減衰の程度を情報として伝えるため
に、光直接増幅装置の増幅利得をデジタル情報化し、こ
れを周波数偏移キーイングによって変換したアナログ信
号などがある。また、重畳信号としては、周波数偏移キ
ーイングされた信号に限られるものではなく、単一の周
波数の正弦波信号や、所定の情報を周波数変調したアナ
ログ信号であってもよい。

【００４３】ただし、重畳信号として使用する周波数
は、励起電流の変調度によって補正できる範囲でなけれ
ばならない。数十キロヘルツを上限とするのが適当であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、励起電流を変調するアナログ電気信号の周波
数に係わらず、増幅後の光におけるアナログ電気信号成
分の変調度を一定に保つことができる。したがって、重
畳信号として使用できる周波数帯域を広く取ることがで
き、単一の周波数の信号に限らず、周波数変調された信
号や周波数偏移キーイングされた信号など様々な信号を
光信号に重畳することができる。これにより、監視信号
以外に情報量のより多い他の信号、たとえば、伝送路に
おける光信号の減衰量を伝えるために、光直接増幅装置
での増幅利得を表わした信号を、光信号に重畳すること
も可能となる。

【００４５】また、使用する重畳信号の周波数に対応し
て、励起電流の変調度を設定する必要がない。したがっ
て、中継局ごとに、異なる周波数の監視信号を使用する
ような場合でも、光直接増幅装置の変調度の設定を各中
継局毎に行う必要がない。さらに、比較手段の比較結果
が増幅後の光における変調度を表わしているので、変調
度の初期設定を容易に行うことができる。また、増幅後
の光の強度を基にフィードバッフ制御を行っているの
で、入力される重畳信号の振幅の大きさが変動しても、
増幅後の光の変調度を一定にするこができる。

【００４６】さらに、請求項２記載の発明によれば、増
幅後の光の強度を変換した電気信号から抽出される直流
成分の大きさをもとに、増幅後の光の平均出力光電力を
検出している。この直流成分の大きさが所定の値になる
ように、励起光源に供給する励起電流の平均値を変化さ
せている。これにより、増幅後の光の平均出力光電力を
一定にできる。また、抽出した直流成分の大きさを、変
調度と平均出力光電力の制御の双方に使用しているの
で、抽出回路を兼用でき、光直接増幅装置の構成を簡略
化することができる。

【００４７】さらに、請求項３記載の発明によれば、所
定のデジタル情報を周波数偏移キーイングによって変換
したアナログ電気信号で励起電流を変調している。励起
電流を変調する周波数が変化しても、増幅後の光の強度
のアナログ電気信号成分の変調度を一定にすることがで
きるので、比較的高い周波数を使用して、周波数偏移キ
ーイングを行うことができる。この結果、光信号に重畳
するアナログ電気信号成分によって多くの情報を伝送す
ることができる。

【００４８】また、請求項４記載の発明によれば、増幅
後の光の強度を変換した電気信号から、低域遮断フィル
タを使用してアナログ電気信号の周波数成分を抽出し、
高域遮断フィルタを使用して直流成分を抽出している。
これらのフィルタは比較的簡易な回路によって構成でき
るので、光直接増幅装置の簡略化を図ることができる。
さらに、低域遮断フィルタによって抽出したアナログ電
気信号の周波数成分の振幅の大きさが予め定められた第
１の値になるように、アナログ電気信号を増幅する利得
を変化させている。また、電圧生成手段が生成する電圧
値を高域遮断フィルタによって抽出した直流成分の大き
さが予め定められた第２の値になるように変化させてい
る。そして、この電圧に増幅後のアナログ信号を重畳し
ている。この結果、平均出力光電力は、第２の値の大き
さによって設定することができ、増幅後の光の変調度
は、第１の値と第２の値の比によって定めることができ
る。このように、増幅器の利得と電圧発生手段が発生す
る電圧を変化させることで、平均出力光電力と変調度を
所定の値にすることができるので、出力光電力制御手段
の回路構成が簡単になり、光直接増幅装置のコストダウ
ンを図ることができる。

【００４９】また、請求項５記載の発明によれば、比較
手段の比較の基準となる予め定められた第１の値によっ
て変調度を、直流成分の大きさの比較の基準となる予め
定められた第２の値によって平均出力光電力を、それぞ
れ独立に設定することができる。このため、これらの値
の初期設定を容易に行うことができる。さらに、変調度
または平均出力光電力の一方だけの変更を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光直接増幅装置の概
略構成を表わしたブロック図である。

【図２】予変調回路が出力する周波数偏移キーイングに
よって変換された監視信号の波形の一例を表わした波形
図である。

【図３】図１に示した光直接増幅装置における出力光電
力制御回路の概略構成を表わしたブロック図である。

【図４】増幅後の光の強度をフォト・ダイオードによっ
て変換した電気信号の波形の一例を表わした波形図であ
る。

【図５】図３と異なる構成の出力光電力制御回路の概略
構成を表わしたブロック図である。

【図６】従来使用されていた光直接増幅装置の概略構成
を表わしたブロック図である。

【図７】励起光強度の変調周波数に対する増幅後の光の
相対変調度を表わした特性図である。

【符号の説明】

１１ 光信号入力端子 １２ 波長分割多重カプラ １３ エルビウムドープファイバ １４ 光分岐カプラ １５ 光信号出力端子 １６ フォト・ダイオード １７ 電流電圧変換回路 １８ 出力光電力制御回路 ２１ 監視情報入力端子 ２２ 予変調回路 ２３ 監視情報 ２４ 監視信号 ２５ 制御信号 ２６ 半導体レーザ駆動回路 ２７ 半導体レーザ ２８ 励起電流 ２９ 励起光 ３１ 低域遮断フィルタ ３２ 高域遮断フィルタ ３３、３４ 予変調回路の出力波形 ４１、４２、４３、５９ 端子 ４４ 振幅検出回路 ４５、５５、５７、６３ 電圧信号 ４６、５２ 比較器 ４７、５３ 基準電圧発生回路 ４８、６１ 基準電圧信号 ４９、５３ 比較結果 ５１、６４ 増幅器 ５４ 電圧源 ５６ 重畳回路 ６２ 比算出回路 ８１ 監視信号成分 ８２ 直流成分 ８３ 変調度の差

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ電気信号の振幅に応じて電流値
   の変化する励起電流を生成する励起電流生成手段と、 この励起電流生成手段によって生成された励起電流を入
   力し電流値に応じた強度の光を発光する励起光源と、 光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強度に応じ
   てこれを増幅する希土類添加ファイバと、 この希土類添加ファイバによって増幅された光信号の強
   度を電気信号に変換する光電変換手段と、 この光電変換手段によって変換された電気信号から前記
   アナログ電気信号の周波数成分を抽出する信号抽出手段
   と、 前記光電変換手段によって変換された電気信号の直流成
   分を抽出する直流成分抽出手段と、 この直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
   きさと前記信号抽出手段によって抽出されたアナログ電
   気信号の周波数成分の振幅の大きさを比較する比較手段
   と、 この比較手段の比較結果が所定の値になるように前記励
   起電流生成手段が生成する励起電流の電流値の前記アナ
   ログ電気信号の振幅に応じて変化する大きさを変更する
   変更手段とを具備することを特徴とする光直接増幅装
   置。
2. 【請求項２】 アナログ電気信号の振幅に応じて電流値
   の変化する励起電流を生成する励起電流生成手段と、 この励起電流生成手段によって生成された励起電流を入
   力し電流値に応じた強度の光を発光する励起光源と、 光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強度に応じ
   てこれを増幅する希土類添加ファイバと、 この光電変換手段によって変換された電気信号から前記
   アナログ電気信号の周波数成分を抽出する信号抽出手段
   と、 前記光電変換手段によって変換された電気信号の直流成
   分を抽出する直流成分抽出手段と、 この直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
   きさと前記信号抽出手段によって抽出されたアナログ電
   気信号の周波数成分の振幅の大きさを比較する比較手段
   と、 この比較手段の比較結果が予め定められた第１の値にな
   るように前記励起電流生成手段が生成する励起電流の電
   流値の前記アナログ電気信号の振幅に応じて変化する大
   きさを変更する変更手段と、 前記直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
   きさが予め定められた第２の値になるように前記励起電
   流生成手段が生成する励起電流の平均の電流値を変更す
   る平均電流変更手段とを具備することを特徴とする光直
   接増幅装置。
3. 【請求項３】 所定のデジタル情報を周波数偏移キーイ
   ングを用いてアナログ電気信号に変換する変換手段と、 この変換手段が出力するアナログ電気信号の振幅に応じ
   て電流値が変化する励起電流を生成する励起電流生成手
   段と、 この励起電流生成手段によって生成された励起電流を入
   力し電流値に応じた強度の光を発光する励起光源と、 光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強度に応じ
   てこれを増幅する希土類添加ファイバと、 この希土類添加ファイバによって増幅された光信号の強
   度を電気信号に変換する光電変換手段と、 この光電変換手段によって変換された電気信号から前記
   アナログ電気信号の周波数成分を抽出する信号抽出手段
   と、 前記光電変換手段によって変換された電気信号の直流成
   分を抽出する直流成分抽出手段と、 この直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
   きさと前記信号抽出手段によって抽出されたアナログ電
   気信号の周波数成分の振幅の大きさを比較する比較手段
   と、 この比較手段の比較結果が予め定められた第１の値にな
   るように前記励起電流生成手段が生成する励起電流の電
   流値の前記アナログ電気信号の振幅に応じて変化する大
   きさを変更する変更手段と、 前記直流成分抽出手段によって抽出された直流成分の大
   きさが予め定められた第２の値になるように前記励起電
   流生成手段が生成する励起電流の平均の電流値を変更す
   る平均電流変更手段とを具備することを特徴とする光直
   接増幅装置。
4. 【請求項４】 所定のデジタル情報を周波数偏移キーイ
   ングを用いてアナログ電圧信号に変換する変換手段と、 この変換手段が出力するアナログ電圧信号を増幅する増
   幅手段と、 所定の電圧の電圧信号を生成する電圧生成手段と、 この電圧生成手段が生成する電圧信号に前記増幅手段に
   よって増幅されたアナログ電圧信号を重畳する重畳手段
   と、 この重畳手段が出力する電圧信号の電圧値に応じた強度
   の光を発光する励起光源と、 光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強度に応じ
   てこれを増幅する希土類添加ファイバと、 この希土類添加ファイバによって増幅された光信号の強
   度を電気信号に変換する光電変換手段と、 低域遮断周波数が前記アナログ電圧信号の最低の周波数
   よりも低周波数の低域遮断フィルタと、 前記光電変換手段によって変換された電気信号を入力し
   この低域遮断フィルタを通過させた後の電気信号の振幅
   の大きさが予め定められた第１の値になるように前記増
   幅手段の増幅利得を変更する利得変更手段と、 高域遮断周波数が前記アナログ電圧信号の最低の周波数
   よりも低周波数の高域遮断フィルタと、 前記光電変換手段によって変換された電気信号を入力し
   この高域遮断フィルタを通過させた後の電気信号の大き
   さが予め定められた第２の値になるように前記電圧生成
   手段が生成する電圧の値を変更する電圧変更手段とを具
   備することを特徴とする光直接増幅装置。
5. 【請求項５】 所定のデジタル情報を周波数偏移キーイ
   ングを用いてアナログ電圧信号に変換する変換手段と、 この変換手段が出力するアナログ電圧信号を増幅する第
   １の増幅手段と、 所定の電圧の電圧信号を生成する電圧生成手段と、 この電圧生成手段が生成する電圧信号に前記第１の増幅
   手段によって増幅された電圧信号を重畳する重畳手段
   と、 この重畳手段が出力する電圧信号を増幅する第２の増幅
   手段と、 この第２の増幅手段によって増幅された電圧信号の電圧
   値に応じた強度の光を発光する励起光源と、 光信号を入力しこの励起光源が発光する光の強度に応じ
   てこれを増幅する希土類添加ファイバと、 この希土類添加ファイバによって増幅された光信号の強
   度を電気信号に変換する光電変換手段と、 低域遮断周波数が前記アナログ電圧信号の最低の周波数
   よりも低周波数の低域遮断フィルタと、 高域遮断周波数が前記アナログ電圧信号の最低の周波数
   よりも低周波数の高域遮断フィルタと、 前記光電変換手段によって変換された電気信号をこの高
   域遮断フィルタおよび前記低域遮断フィルタに入力しこ
   れらを通過させた後の電気信号の大きさを比較する比較
   手段と、 この比較手段の比較結果が予め定められた第１の値にな
   るように前記第１の増幅手段の増幅利得を変更する第１
   の利得変更手段と、 前記高域遮断フィルタを通過させた後の電気信号の大き
   さが予め定められた第２の値になるように前記第２の増
   幅手段の増幅利得を変更する第２の利得変更手段とを具
   備することを特徴とする光直接増幅装置。