JP2755147B2 - 光増幅器の光出力自動低下回路 - Google Patents

光増幅器の光出力自動低下回路

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JP2755147B2
JP2755147B2 JP5332653A JP33265393A JP2755147B2 JP 2755147 B2 JP2755147 B2 JP 2755147B2 JP 5332653 A JP5332653 A JP 5332653A JP 33265393 A JP33265393 A JP 33265393A JP 2755147 B2 JP2755147 B2 JP 2755147B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅器の光出力自動低
下回路に係り、光通信システムを構成する光ファイバ増
幅器から出力される光出力に対して、特に人間の眼など
を保護する機能がある光増幅器の出力端開放時の光増幅
器の光出力自動低下回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に光増幅器には、半導体光増幅器、
希土類添加ファイバ光増幅器及びラマン光増幅器の3つ
の光増幅器がある。半導体光増幅器はレーザダイオード
と同様に、電流注入による半導体活性層の利得機構を利
用し、デバイスを発振しきい値以下で動作させて、外部
からの注入光に対する光増幅作用を得るものである。ま
た希土類添加ファイバ光増幅器は、ファイバのコア部に
エルビウムの元素から3個の電子が欠如したEr 3+ など
土類元素を添加した光ファイバを増幅媒質として用い
るもので、特にEr 3+ 添加光ファイバ波長1.55μm 帯に
レーザ遷移周波数を有しており、その波長域での光増幅
ができるから、光通信システムへの適用が期待できる。
さらに、ラマン光増幅器では非線形光学効果である誘導
ラマン散乱現象を利用して励起光から信号光への光パワ
ー変換過程によって増幅作用を得るものである。これら
の光増幅器の光通信システムへの適用形態としては、光
増幅中継器、光前置増幅器及び光ブースタ増幅器などに
適用される。
【0003】ところで、これらの光増幅器を用いて光送
信器の出力を増幅しながら出力する場合には、光増幅器
出力に数10〜数100mWの高出力光が出射されるこ
とになるため、人間の目を傷つけるおそれがあり、何ら
かの手段を用いて目等を保護する必要がある。そこで、
従来から光増幅器の光出力を自動的に低下させるための
光出力自動低下回路が用いられていた。
【0004】 図2および図3は、従来の光出力自動低
下回路の例を示すブロック図である。これらの図ではと
もに光送信器1の送信端に光ブースタアンプ2が接続さ
れ、この光ブースタアンプ2の出力ポートに光伝送路
(図示省略)が接続されている。
【0005】光ブースタアンプ2は、光送信器1から出
力される信号光と励起光源8から出力される励起光を入
力する波長多重(WDM)カプラ21、Er 3+ 添加ファ
イバ22および光カプラ23から構成されている。
【0006】まず図2の光出力自動低下回路は、光ブー
スタアンプ2から出力される信号光の大きさをモニタす
る光出力モニタ回路3と、光ブースタアンプ2の出力端
からの反射戻り光の大きさをモニタする反射光モニタ回
路4と、光出力モニタ回路3 および反射光モニタ回路4
で検出した受光電力を対数変換する対数増幅器101、
102と、これら対数増幅器101、102から出力さ
れた光出力の大きさと反射光の大きさの差分を求める演
算回路100と、所定の基準電圧を出力する基準電圧発
生回路52と、演算回路100で求めた差分値と所定の
基準電圧とを比較する演算回路51と、演算回路51の
出力により励起光源に供給する電流を制御する駆動回路
7から構成されていた。
【0007】また図3の光出力自動低下回路は、光ブー
スタアンプ2の励起光源8の状態をモニタする励起光源
モニタ回路9と、光ブースタアンプ2の出力端からの反
射戻り光の大きさをモニタする反射光モニタ回路4と、
励起光源モニタ回路9でモニタされた励起光源8の光出
力レベル、つまり光ブースタアンプ2の光出力レベルに
応じた大きさの基準値を発生する基準値発生回路52
と、反射光モニタ回路4で検出された反射光の大きさを
基準値発生回路52からの基準値と比較する演算回路5
1と、この演算回路51の出力により励起光源8に供給
する電流を制御する駆動回路7から構成されていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図2に示した従来の光
増幅器の光出力自動低下回路では、光ブースタアンプ2
の出力端の接続や解放の状態を判定するために光出力モ
ニタ回路3でモニタした信号光の大きさと反射光モニタ
回路4でモニタした反射戻り光の大きさとの差分を求
め、接続や解放それぞれの状態における差分出力のほぼ
中間に基準電圧を設定し、この2つの信号を比較するこ
とで接続や解放の状態判定を行う必要がある。
【0009】つまり光出力モニタ回路3で受光した信号
光の大きさと反射光モニタ回路4で受光した反射戻り光
の大きさの差分を求めるために対数演算増幅器が必要で
あり、さらに接続と解放いずれかの状態であるかを判定
するための基準電圧を発生させる基準値発生回路が必要
であり、回路が複雑になるという問題点があった。
【0010】また図3に示した光増幅器の光出力自動低
下回路では、光ブースタアンプ2の出力端での接続や解
放の状態を、反射戻り光をモニタする反射光モニタ回路
4からの反射戻り光の大きさと基準電圧発生回路52か
ら出力される基準電圧とを比較することで判定してい
る。
【0011】この基準電圧発生回路52は、光ブースタ
アンプ2の光出力と励起光源8の光出力との相関関係を
利用して励起光源9の光出力の大きさをモニタする励起
光源モニタ回路9の出力信号に基づいて基準電圧を発生
させている。
【0012】つまり基準電圧は光ブースタアンプ2の光
出力レベルに応じた出力端での接続および解放での反射
戻り光レベルの中間に設定している。
【0013】このように光ブースタアンプ2の光出力を
励起光源8の光出力をモニタすることで相関関係により
求めているため、波長多重(WDM)カプラ21などの
温度特性や励起光源8の劣化により基準電圧がずれ、出
力端の接続や解放の状態を誤判定するという問題点があ
った。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器の光出
力自動低下回路は、光送信器から供給される光信号を光
のまま増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号およ
び出力端からの反射戻り光を一定の割合で分岐する光分
岐と、分岐した光増幅器の光信号を光−電気信号変換す
る光出力モニタ回路と、分岐した出力端からの反射戻り
光を光−電気信号変換する反射光モニタ回路と、この光
出力モニタ回路で検出した光信号の大きさと反射光モニ
タ回路で検出した反射戻り光の大きさとを比較する比較
器と、この比較器の出力信号レベルに基づいて光増幅器
の光信号の出力レベルを制御する光出力制御回路とから
構成される。
【0015】ここで光出力制御回路は、光増幅器の光信
号出力レベルに応じた基準電圧を発生する第1および第
2の基準電圧発生回路と、比較器の出力信号レベルに基
づい て第1基準電圧もしくは第2基準電圧のいずれかを
基準電圧として選択するスイッチと、このスイッチによ
り選択された基準電圧に基づいて光増幅器の増幅度を制
御する光増幅器駆動回路から構成される。
【0016】
【実施例】本発明の光増幅器の光出力自動低下回路につ
いて図1を参照して説明する。図1は、本発明の光増幅
器の光出力自動低下回路の一実施例を示すブロック図で
ある。本実施例では、光増幅器にEr 3+ 添加ファイバを
用いた光ファイバ増幅器を光ブースタアンプに適用した
場合について説明する。
【0017】図1において、光送信器1の送信端に光ブ
ースタアンプ2が接続され、この光ブースタアンプ2の
出力端には、伝送路が接続されている。この光ブースタ
アンプ2は、波長多重(WDM)カプラ21、Er 3+
加ファイバ22、励起光源(励起レーザ)8および光カ
プラ23から構成される。
【0018】この光カプラ23には4つのポートが設け
られており、ポート「1」はEr 3+ 添加ファイバに接続
されており、ポート「2」は出力端に接続されており、
ポート「3」は光出力モニタ回路3に接続されており、
ポート「4」は反射光モニタ回路4に接続されている。
ここでポート「1」から入射される光信号は、一定の割
合でポート「2」,ポート「3」に分岐される。ここで
はポート「2」に90、ポート「3」に10の割合で分
岐するものとする。またポート「2」から入射される反
射戻り光は、同様に一定の割合でポート「1」,ポート
「4」に分岐される。ここでは、ポート「1」に10、
ポート「4」には90の割合で分岐するものとする。な
お光カプラの分岐比は、光出力モニタ回路3および反射
光モニタ回路内4の光−電気変換効率により決定するた
め、本実施例の分岐に限らない。
【0019】いま光送信器1から入力された信号光は光
ファイバ増幅器により出力端で+15dBmを出力する
ものとする。また光ファイバ増幅器の出力端である光コ
ネクタが伝送路に接続されている場合には、出力端から
の反射戻り光は−30dB( 約0.1%の戻り光)、解
放されている場合には−14dB(約4%の戻り光)と
なるものとして説明を行い、光ファイバの接続損失およ
び光カプラの挿入損失は簡単のため無視する。
【0020】光ファイバ増幅器から出力される信号光お
よび反射戻り光は、受光素子で光−電気変換され、さら
に各電流−電圧変換増幅器にて光出力モニタ電圧および
反射光モニタ電圧として出力される。2つのモニタ電圧
は比較器5に入力され大小を比較することで光コネクタ
の解放あるいは接続状態を判定する。
【0021】光モニタ回路3、4内の受光素子の光−電
気変換効率は、ともに1A/Wであるものとし、2つの
光モニタ回路3、4の出力は光コネクタの解放と接続状
態により、大小関係が逆転するように2つの電流−電圧
変換増幅器32、42のトランスインピーダンス利得を
光出力モニタ用は1.27kΩ、反射光モニタ用は4.
39kΩとした。
【0022】以下、本実施例の光ブースタアンプの各状
態での動作について述べる。
【0023】はじめに光コネクタ出力が+15dBmの
とき、出力端が伝送路に接続された状態であれば光出力
モニタ電圧は−4V、反射光モニタ電圧は−0.1Vと
なり、光出力モニタ電圧に比べ反射光モニタ電圧の方が
大きくなる。
【0024】このとき比較器5の出力制御信号から光出
力一定制御回路は基準電圧1を選択するものとし、光コ
ネクタ出力として+15dBm一定出力するように励起
レーザダイオードの駆動電流を制御する。
【0025】つぎに光コネクタが解放状態となった瞬
間、反射戻り光が増加することで反射光モニタ電圧は−
0.5Vとなり、光出力モニタ電圧と反射光モニタ電圧
の大小関係は逆転する。これにより比較器5の出力制御
信号が変化し、光出力一定制御回路は基準電圧2を選択
するものとし、光ファイバ増幅器より出力される出力レ
ベルを低下させるように励起レーザダイオードの駆動電
流を制御する。ここでは+5dBmの出力に一定制御す
るものとする。
【0026】この時、光出力モニタ電圧は−0.4V、
反射光モニタ電圧は−0.5Vとなり、+5dBmの出
力一定制御は持続される。
【0027】つぎにこの時の光出力レベルは、人体に影
響を与えないレベルに制御するものであり、+5dBm
に限らない。
【0028】つぎに再度、光コネクタが伝送路に接続さ
れた瞬間、反射戻り光は減少することで反射光モニタ電
圧は−0.01V、光出力モニタ電圧は−0.4Vとな
り、光出力モニタ電圧と反射光モニタ電圧の大小関係は
再度逆転する。これにより光出力一定制御回路は再度、
光コネクタ出力として+15dBm一定出力するように
励起レーザダイオードの駆動電流を制御する。
【0029】上述したように、光出力モニタ電圧と反射
光モニタ電圧は、常時大小比較しており、関係が逆転す
ることで比較器の出力制御信号が変化する。この信号に
より光出力一定制御回路は通常レベルと低出力レベルの
2つの出力レベルのどちらかを選択して出力する。
【0030】本実施例の光出力一定制御回路の基準電圧
は、光出力一定制御の光ファイバ増幅器としたため、一
つの基準電圧を用いたが、光送信器のデータ信号“1”
と“0”の割合であるマーク率を補償する場合には、マ
ーク率情報を持った電圧を基準電圧として用いること
で、マーク率補償出力一定制御の光ファイバ増幅器にも
適用可能である。
【0031】
【発明の効果】このように本発明の光ファイバ増幅器の
光出力一定制御回路は、光ファイバ増幅器の出力端であ
る光コネクタが解放状態になった時、光出力レベルを自
動的に 低下させるため、光コネクタの取り付けおよび取
り外し等の作業で誤って高レベルなレーザを直視すると
いった危険を回避でき、さらに再び伝送路へ接続するこ
とで自動的に通常光出力レベルに復帰するため、装置電
源の切入が不要となり非常に取り扱い易くなるという効
果がある。また光コネクタの解放/接続状態の判定に対
数増幅器および基準電圧発生回路が不要となり、回路構
成が簡単になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ増幅器の光出力自動低下回
路の一実施例ののブロック図である。
【図2】従来の光ファイバ増幅器の光出力自動低下回路
の一例を示すブロック図である。
【図3】従来の光ファイバ増幅器の光出力自動低下回路
の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 光送信器 2 光ブースタアンプ 3 光出力モニタ回路 4 反射光モニタ回路 5 比較器 6 光出力制御回路 7 駆動回路 8 励起レーザダイオード 10 光受信器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光送信器から供給される光信号を光のま
    ま増幅する光増幅器と、 該光増幅器からの光信号および出力端からの反射戻り光
    を一定の割合で分岐する光分岐と、 該光分岐にて分岐した前記光増幅器の光信号を光−電気
    信号変換する光出力モニタ回路と、 前記光分岐にて分岐した前記出力端からの反射戻り光を
    光−電気信号変換する反射光モニタ回路と、 前記光出力モニタ回路で検出した光信号の大きさと前記
    反射光モニタ回路で検出した反射戻り光の大きさとを比
    較する比較器と、前記光増幅器の光信号出力レベルに応じた基準電圧を発
    生する第1および第2の基準電圧発生回路と、前記比較
    器の出力信号レベルに基づいて第1基準電圧もしくは第
    2基準電圧のいずれかを基準電圧として選択するスイッ
    チと、該スイッチにより選択された基準電圧に基づいて
    光増幅器の増幅度を制御する光増幅器駆動回路とを備
    え、 前記光増幅器の光信号の出力レベルを制御する光出
    力制御回路とを具備することを特徴とする光増幅器の光
    出力自動低下回路。
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