JP2723067B2 - 光増幅装置 - Google Patents
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Description
たとえば、光通信システムで用いられる、波長多重され
た光信号の直接増幅を行う光増幅装置に関する。
ァイバ内を、波長の異なる複数の光信号を、同時に伝送
させるものが存在しており、波長多重された光信号を、
予め定められたレベルまで増幅するために、以下に記す
ような光増幅装置が用いられている。
す。以下、この図を用いて、従来の光増幅装置の動作の
概要を説明する。図示してあるように、光増幅装置は、
光直接増幅器11と光分岐回路12と光・電気変換回路
14と利得制御回路15とから構成される。光直接増幅
器11は、光信号を直接(光信号のまま)増幅する増幅
器であり、光増幅装置に入力された光信号は、ここで増
幅され、光分岐回路12に導入される。
方向に分岐する光回路であり、光直接増幅器11が出力
する光信号の一部が、この光分岐回路12によって分岐
されて、光・電気変換回路14に入力され、電気信号に
変換される。光・電気変換回路14が出力する、電気信
号は、利得制御回路15に入力され、利得制御回路15
は、その電気信号のレベルが所定レベルとなるように、
光直接増幅器11の利得を制御する。
増幅装置は、波長多重された光信号のトータルの光出力
レベルが一定となるように、光直接増幅器の利得制御が
行われているため、増幅を行い光信号の数が変化しない
場合には、正確な光出力レベル制御が行われることにな
るが、光信号の数を変えることができないといった問題
があった。
た場合、従来の光増幅装置では、光増幅装置から出力さ
れる光出力のレベルが一定に制御されるので、個々の光
信号の出力レベルは低下してしまう。このため、システ
ムの送受間レベル差がとれなくなってしまい、光増幅装
置としての機能を果たさなくなってしまう。
ム運用開始後に、光信号の数量変更による伝送容量変更
が困難な装置となっており、従来の光増幅装置を用いた
システムは、拡張性が悪いシステムになっている。
わらず、各光信号の光出力レベルを一定に制御できる光
増幅装置を提供することにある。
は、(イ)波長多重された光信号の直接増幅を行う光直
接増幅器と、(ロ)この光直接増幅器が増幅した光信号
を2方向に分岐する光分岐回路と、(ハ)この光分岐回
路によって分岐された一方の光信号が入射される、制御
信号に応じて透過波長範囲が変化する波長可変フィルタ
と、(ニ)この波長可変フィルタに対して、その透過波
長範囲をある基準波長を中心とした所定の波長範囲内で
周期的に変化させる制御信号を供給する制御信号供給手
段と、(ホ)波長可変フィルタを透過した光信号のレベ
ルに応じた電気信号を出力する光・電気変換手段と、
(へ)この光・電気変換手段が出力する電気信号のレベ
ルが、所定レベルとなるように光直接増幅器の利得を制
御する利得制御手段と、(ト)光・電気変換手段が出力
する電気信号の時間変化プロファイルが、制御信号の時
間変化パターンに応じて定まる所定のプロファイルにな
るように、制御信号供給手段において制御に用いられて
いる基準波長を変更することによって、基準波長を、光
・電気変換手段に入力されている光信号の波長と一致さ
せる基準波長変更手段と、(チ)光・電気変換手段の出
力する電気信号のレベルが基準レベル以下となったとき
に、透過波長範囲の中心波長が、光直接増幅器に入力さ
れることがある光信号の波長範囲内で変化するように波
長可変光フィルタを制御するとともに、光・電気変換手
段の出力する電気信号のレベルを監視することによっ
て、電気信号のレベルが基準レベル以上であり、かつ、
ピークを示す中心波長を特定し、制御信号供給手段に特
定した中心波長を基準波長とした制御信号の供給を開始
させる基準波長切換手段とを光増幅装置に具備させる。
後の多重化光信号から分離されたモニタ用の光信号を、
波長可変光フィルタを介して、光・電気変換手段に導入
する構成とすることによって、光・電気変換手段が、多
重化光信号に含まれる1つの光信号の増幅後のレベルを
検出できるようにするとともに、そのレベルによって、
光直接増幅器の利得が制御されるようにする。そして、
制御信号供給手段と基準波長変更手段とを設けることに
よって、利得制御と並行して、波長可変光フィルタの透
過波長範囲の中心波長を、波長可変光フィルタが透過し
ている光信号の波長に一致させる処理が行われるように
している。また、光・電気変換手段の出力する電気信号
のレベルが基準レベル以下となったときに、透過波長範
囲の中心波長が、光直接増幅器に入力されることがある
光信号の波長範囲内で変化するように波長可変光フィル
タを制御するとともに、光・電気変換手段の出力する電
気信号のレベルを監視することによって、電気信号のレ
ベルが基準レベル以上であり、かつ、ピークを示す中心
波長を特定し、制御信号供給手段に特定した中心波長を
基準波長とした制御信号の供給を開始させる基準波長切
換手段を付加することによって、利得制御のための監視
対象となっている光信号が断となっても、連続的に利得
制御が行われるようにする。
る。
す。図中、光直接増幅器11と光分岐回路12と波長可
変フィルタ13と光・電気変換回路14と利得制御回路
15によって構成されているブロックが、光直接増幅器
11の利得の制御を行っている部分である。まず、この
部分の動作を説明する。
幅が可能なエルビウム(Er3+)添加光ファイバと励起
用半導体レーザとで構成された増幅器であり、光コネク
タ211 を介して入力された光信号は、この光直接増幅
器11において光のまま増幅され、光分岐回路12によ
って2方向に分岐される。実施例の光増幅装置では、こ
の光分岐回路12として、入力光を、90:10に分岐
するものを用いており、入力光の90%は光コネクタ2
12 方向に、10%は波長可変光フィルタ13側に分岐
されている。
いた、透過波長範囲を変えることができる光フィルタで
あり、透過する波長範囲の大きさ(幅)は変わらず、そ
の中心波長だけが移動するといった形で、透過波長範囲
が変化するものである。また、透過波長範囲は、光増幅
装置に入力される波長多重光信号から、いずれか1つの
光信号だけを抽出できる幅となっており、通常、ある1
つの光信号だけが抽出される状態に制御されている。こ
の波長可変光フィルタ13の制御手順の詳細については
後述する。
光・電気変換回路14に入力され、光・電気変換回路1
4は、入力光レベルに応じた電気信号を出力する。光・
電気変換回路14の出力する電気信号は、利得制御回路
15に入力されており、利得制御回路15は、その電気
信号のレベルが所定レベルとなるように、光直接増幅器
11の利得制御を行う。なお、利得制御回路15による
光直接増幅器11の利得の制御は、光直接増幅器11を
構成する励起用半導体レーザへの注入電流を制御するこ
とにより行われている。
幅後の多重化光信号から、ある1つの光信号だけを取り
出して、その光信号のレベルが一定となるように、光直
接増幅器の利得が制御される。このため、実施例の光増
幅装置では、多重化された信号数に依らず、各光信号の
レベルは一定に制御されることになる。
長λ1 を中心とした波長の光を透過する状態になってお
り、光・電気変換回路14に入力される光のレベルを+
2.45dBmに制御するよう設定されている状態を考
える。
れ、λ1 、λ2 (λ1 ≠λ2 )であり、信号レベルが共
に0dBmである、第1光信号と第2光信号とが入力さ
れた場合には、光・電気変換回路14に入力される第1
光信号のレベルが+2.45dBmに制御されるのであ
るから、光コネクタ212 から、+12dBm(光・電
気変換回路14に入力される光の9倍のレベル)に増幅
された第1光信号が出力されることになる。また、第2
光信号も同利得で増幅されるので、外部に対しては、共
に、+12dBmの第1光信号と第2光信号(2波長多
重光信号のレベルは、+15dBm)が出力されること
になる。
あり、信号レベルが共に0dBmである第3光信号と第
4光信号が入力されるようになり、光直接増幅器11に
入力される多重化光信号のレベルが、+3dBmから+
6dBmに変化した場合にも、第1光信号のレベルで利
得制御が行われるので、光コネクタ212 から出力され
る第1光信号と第2光信号は、第3、第4光信号の増幅
が行われるようになった後も、それぞれ、2波長多重時
と等しい+12dBmのレベルを持つことになり、+1
8dBmのレベルの4波長多重光信号が出力されること
になる。
重する信号数にかかわらず、各光信号のレベルを一定に
制御することができる。
変光フィルタの制御手順を説明する。なお、波長可変光
フィルタの制御は、入力される光信号の波長の変動を、
レベルに変動と見なして、誤った利得制御が行われてし
まうことを防止するために行なっているものであり、そ
のために設けられている回路が、光フィルタ制御回路1
6と発振器17とローパスフィルタ18と同期検波器1
9である。
ルタ13には、その透過波長範囲を制御するための信号
として、光フィルタ制御回路16が出力する信号に、発
振器17が発振する低周波信号(実施例では、100H
z)を、重畳した信号が入力されている。
は、波長可変光フィルタ13の透過波長範囲の中心波長
の時間平均を規定する信号となっており、この光フィル
タ制御回路16と発振機17からの信号によって、波長
可変光フィルタ13は、その透過波長範囲が、ある波長
を中心として、微少に(透過している光の波長が、透過
波長範囲からはずれないように)変動するように制御さ
れる。
過波長範囲の中心において最大値をとるので、光・電気
変換回路14に入力される光信号も、波長可変光フィル
タ13の透過波長範囲変動に応じて、そのレベルが変動
することになり、光・電気変換回路14が出力する電気
信号のレベルも、波長可変光フィルタ13の透過波長範
囲変動に応じた時間変化を示すものとなる。このため、
この時間変化パターンの形状を評価することによって、
抽出対象となっている光信号の波長と、波長可変光フィ
ルタの透過波長範囲の中心値との隔たりが検出でき、ま
た、透過波長範囲の中心値を、光信号の波長に追従させ
ることができることになる。
路14の出力から、時間変化成分だけを抽出するローパ
スフィルタ18と、ローパスフィルタ18によって抽出
された信号を、発振器17が出力する低周波信号で同期
検波する同期検波器19を設け、同期検波器19によっ
て検出される光信号と透過波長範囲の中心値との隔たり
量に応じた誤差信号を、光フィルタ制御回路16に供給
し、光フィルタ制御回路16に、誤差信号がゼロとなる
ような信号を出力させることによって、透過波長範囲の
中心値を、光信号の波長に追従させている。
光増幅装置には、初期の波長選択、あるいは、波長可変
光フィルタの抽出対象となっている光信号が断したとき
などに、各部を統合的に制御するCPUも設けられてお
り、CPUは、以下のような制御を行うようにプログラ
ムされている。
可変光フィルタ14の透過波長範囲の中心値が、予め、
設定されている波長範囲内で、短波長側から長波長側に
連続掃引されるように、光フィルタ制御回路16に所定
のコマンドを送出する。そして、連続掃引が行われてい
るときの、光・電気変換回路14の出力の時間変化を監
視することによって、ピークが現われる透過波長範囲を
特定し、その透過波長範囲を初期値として、既に説明し
た手順で、利得制御および透過波長範囲制御が行われる
ようにする。
っている光信号が断したとき、すなわち、光・電気変換
回路14の出力が急変した場合には、利得制御回路15
による利得制御を停止させてから、初期波長選択時と同
様の手順で、ピークが現われる透過波長範囲を特定し、
その透過波長範囲を初期値として、利得制御および透過
波長範囲制御が行われるようにしている。
幅器として、エルビウム添加光ファイバを用いた増幅器
を使用しているが、他の希土類添加光ファイバを用いて
も良く、また、半導体レーザ増幅器を用いても良い。
明によれば、増幅後の波長多重光信号に含まれる1つの
光信号のレベルによって、光直接増幅器の利得が制御さ
れるので、増幅を行うべき光信号の数が変化しても、個
々の光信号の出力レベルを一定に制御することができ
る。このため、本発明の光増幅装置を用いてシステムを
構成した場合には、光信号の増減が容易な、極めて拡張
性の高いシステムが得られることになる。
光信号が断となった場合にも、利得制御を続行させるこ
とができることになる。
すブロック図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 波長多重された光信号の直接増幅を行う
光直接増幅器と、 この光直接増幅器が増幅した光信号を2方向に分岐する
光分岐回路と、この光分岐回路によって分岐された一方の光信号が入射
される、制御信号に応じて透過波長範囲が変化する波長
可変フィルタと、 この波長可変フィルタに対して、その透過波長範囲をあ
る基準波長を中心とした所定の波長範囲内で周期的に変
化させる制御信号を供給する制御信号供給手段と、 前記波長可変フィルタを透過した光信号のレベルに応じ
た電気信号を出力する光・電気変換手段と、 この光・電気変換手段が出力する電気信号のレベルが、
所定レベルとなるように前記光直接増幅器の利得を制御
する利得制御手段と、 前記光・電気変換手段が出力する電気信号の時間変化プ
ロファイルが、前記制御信号の時間変化パターンに応じ
て定まる所定のプロファイルになるように、前記制御信
号供給手段において制御に用いられている前記基準波長
を変更することによって、基準波長を、前記光・電気変
換手段に入力されている光信号の波長と一致させる基準
波長変更手段と、 前記光・電気変換手段の出力する電気信号のレベルが基
準レベル以下となったときに、前記透過波長範囲の中心
波長が、前記光直接増幅器に入力されることがある光信
号の波長範囲内で変化するように前記波長可変光フィル
タを制御するとともに、前記光・電気変換手段の出力す
る電気信号のレベルを監視することによって、電気信号
のレベルが前記基準レベル以上であり、かつ、ピークを
示す中心波長を特定し、前記制御信号供給手段に特定し
た中心波長を基準波長とした制御信号の供給を開始させ
る基準波長切換手段 とを具備することを特徴とする光増
幅装置。 - 【請求項2】 前記光直接増幅器が、エルビウム添加光
ファイバを用いた増幅器であることを特徴とする請求項
1記載の光増幅装置。 - 【請求項3】 前記波長可変光フィルタが、干渉光膜を
用いたものであることを特徴とする請求項2記載の光増
幅装置。
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