JP2798582B2 - 光バンドパスフィルタ制御装置 - Google Patents

光バンドパスフィルタ制御装置

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JP2798582B2
JP2798582B2 JP5129593A JP12959393A JP2798582B2 JP 2798582 B2 JP2798582 B2 JP 2798582B2 JP 5129593 A JP5129593 A JP 5129593A JP 12959393 A JP12959393 A JP 12959393A JP 2798582 B2 JP2798582 B2 JP 2798582B2
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勉 田島
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0121Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0123Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops

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  • Lasers (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、中心波長電圧制御型光バンドパ
スフィルタの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ増幅機をプリアンプとして使
用する場合、光ファイバプリアンプの出力端に光バンド
パスフィルタを設けることが一般的である。これは、光
ファイバプリアンプの自然放出光(雑音光)を光バンド
パスフィルタにより抑圧し、信号光だけを抽出するため
である。
【0003】光バンドパスフィルタの帯域幅は、光バン
ドパスフィルタの安定性および信頼性、送信側光源の波
長安定度等を考慮し、比較的広帯域の光バンドパスフィ
ルタを使用している(広帯域とは、信号光源の線幅0.
1nm以下に対して、帯域幅3nm程度のものを使用し
ている。)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように光ファ
イバプリアンプに使用する光バンドパスプィルタは、光
バンドパスフィルタ、送信光源の波長安定性等を考慮
し、信号光源の線幅に対して比較的広帯域のものを使用
している。また、光バンドパスフィルタの帯域幅を狭帯
域化することは、送信側光源の波長安定性、フィルタの
安定性に対して厳しい条件を強いることになり、実現性
が困難である。
【0005】そこで本発明の目的は、光バンドパスフィ
ルタが比較的狭帯域であっても、その中心波長を送信側
光源の波長と一致させることできる光バンドパスフィ
ルタ制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明
は、(イ)受信した光信号を増幅する光ファイバアンプ
と、(ロ)所定の帯域幅の光信号を通過させると共に制
御電圧に比例して帯域幅の中心周波数を変化させる比較
的狭帯域の中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタ
と、(ハ)この中心波長電圧制御型光バンドパスフィル
タを通過した光信号の一部を分配する光カプラと、
(ニ)この光カプラの分配した光信号を電気信号に変換
してモニタ信号とするフォトダイオードと、(ホ)一定
時間間隔で三角波を発生させる三角波発生回路と、
(ヘ)この三角波発生回路の出力する三角波と同一周期
でその波高値の最大位置で第1のトリガ信号を発生させ
る第1のトリガ信号発生回路と、(ト)三角波発生回路
の出力する三角波と同一周期でその波高値の最小位置で
第2のトリガ信号を発生させる第2のトリガ信号発生回
路と、(チ)第1のトリガ信号発生回路が第1のトリガ
信号を発生させたタイミングでモニタ信号をサンプリン
グする第1のサンプリング回路と、(リ)第2のトリガ
信号発生回路が第2のトリガ信号を発生させたタイミン
グでモニタ信号をサンプリングする第2のサンプリング
回路と、(ヌ)これら第1および第2のサンプリング回
路から入力される2つの直流信号の電圧差を検出する電
圧差検出回路と、(ル)三角波発生回路の出力する三角
波に電圧差検出回路の検出した電圧差を加算しこれを制
御電圧として中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタ
に与える加算器とを光バンドパスフィルタ制御装置に具
備させる。
【0007】すなわち請求項1記載の発明では、比較的
狭帯域の中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタを使
用し、光ファイバアンプを通過した光信号を通過させる
と共に、その後に配置した光カプラによって出力光の一
部を分岐してフォトダイオードで電気信号に変換する。
そして、これを第1および第2のサンプリング回路でそ
れぞれサンプリングした結果得られた電圧の差を電圧差
検出回路で検出するようにしている。ここで、これらの
サンプリング回路は三角波発生回路の出力する三角波の
波高値がそれぞれ最大のときと最小のときにサンプリン
グを行うようになっており、この三角波は電圧差検出回
路で検出した電圧の差と加算回路で加算されて中心波長
電圧制御型光バンドパスフィルタに制御電圧として印加
されるようになっている。これにより、長波長側のサン
プリング電圧が高いときには長波長側に、短波長側のサ
ンプリング電圧が高いときには短波長側に直流電圧の制
御が行われ、光源の波長に常に中心波長電圧制御型光バ
ンドパスフィルタの中心周波数を合わせることができ
る。このため、比較的狭帯域の中心波長電圧制御型光バ
ンドパスフィルタを使用することが可能になり、受信感
度の改善を図ることがでると共に、安定した受信回路を
実現することができる。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の光バンドパスフィルタ制
御方法を実現する制御装置の構成例を示すブロック図で
ある。この図に示す光ファイバプリアンプは、大別し
て、光ファイバアンプ1と、中心波長電圧制御型光バン
ドパスフィルタ(以下、「光バンドパスフィルタ」と略
称する)3と、フィルタ制御回路5と、光カプラ7とか
ら構成されている。
【0014】入力光信号は、光ファイバ2を介して光フ
ァイバアンプ1に入力されるようになっている。光ファ
イバアンプ1は、光信号を増幅した後、その光信号を光
ファイバ4を介して光バンドパスフィルタ3に供給でき
るようになっている。光バンドパスフィルタ3で不要な
光成分が除去された光信号は、光ファイバ6、光カプラ
7、光ファイバ8を介して出力されるようになってい
る。
【0015】ここで、光バンドパスフィルタ3は、フィ
ルタ制御回路5からの三角波信号104に直流電圧が重
畳されている制御電圧100により、その中心波長が微
小振幅で振動するような機能を有している。この光バン
ドパスフィルタ3から出力された光信号の一部は、光カ
プラ7で分配されるようになっている。光カプラ7で分
配された光は、光ファイバ10を介してフィルタ制御回
路5のPINフォトダイオード51に供給されるように
なっている。
【0016】フィルタ制御回路5は、大別して、PIN
フォトダイオード51および抵抗52と、第1のサンプ
リング回路53と、第2のサンプリング回路54と、第
1および第2のトリガ信号発生回路55,56と、三角
波発生回路57と、コンデンサ58と、加算器59と、
負帰還回路60とを備えており、次のように構成されて
いる。すなわち、PINフォトダイオード51と抵抗5
2とからなる直列体は電源とアースとの間に接続されて
いる。PINフォトダイオード51は、光信号を、その
光のレベルに応じた電気信号に変換し、PINフォトダ
イオード51と抵抗52とからモニタ信号101として
出力される。このPINフォトダイオード51と抵抗5
2の接続点は、第1、第2のサンプリング回路53,5
4にそれぞれ接続されており、モニタ信号101を第
1、第2のサンプリング回路53,54に供給できるよ
うになっている。
【0017】一方、第1、第2のサンプリング回路5
3,54には、第1,第2のトリガ信号発生回路55,
56から第1と第2のトリガ信号102,103がそれ
ぞれ供給されている。第1と第2のトリガ信号発生回路
55,56は、互いに180度の位相差を有する第1と
第2のトリガ信号102,103を形成できるようにな
っている。第1のサンプリング回路6は最長波長点での
モニタ信号101をサンプリングして直流電圧とし、ま
た第2のサンプリング回路7は最短波長点でのモニタ信
号101をサンプリングして直流電圧とするように回路
構成されている。これら第1、第2のサンプリング回路
53,54の出力は負帰還回路60の入力端子に接続さ
れており、両回路53,54からの出力信号を負帰還回
路60に供給できるようになっている。
【0018】負帰還回路60は、与えられた二つの直流
信号の電圧差を検出し、長波長我帆のサンプリング電圧
が高いときには長波長側に、短波長側のサンプリング電
圧が高いときは短波長側に重畳される直流電圧を制御で
きるようになっている。三角波発生回路57は、一定時
間ごとに電圧値が交番する三角波を発生できる回路であ
り、その出力端子が第1,第2のトリガ信号発生回路5
5,56の入力端子に接続されると共に、コンデンサ5
8を介して加算器59に接続されている。
【0019】これにより、三角波発生回路57からの三
角波信号104は、第1および第2のトリガ信号発生回
路55,56に供給されると共に、コンデンサ58を介
して加算器59にも供給できるようになっている。ま
た、加算器59の他の入力端子には負帰還回路60から
の出力信号(直流電圧)が供給されるようになってい
る。そして、加算器59の出力端子は、光バンドパスフ
ィルタ3の制御端子に接続されており、加算器59から
出力される三角波信号104に直流電圧を重畳した制御
電圧100を光バンドパスフィルタ3に供給できるよう
になっている。
【0020】このような実施例の装置の動作を図1を基
に図2を参照して説明する。
【0021】図2は本発明の実施例の作用を説明するた
めのタイミング図であり、横軸に時刻t〔秒〕を、縦軸
にフィルタ制御回路の点(a)〜(d)の信号波形をそ
れぞれ示している。
【0022】光入力信号は、光ファイバ2を介して光フ
ィイバアンプ1に供給される。光フィイバアンプ1で
は、光入力信号を増幅する。光フィイバアンプ1から出
力された光信号は、光ファイバ4を介して光バンドパス
フイルタ3に供給される。光バンドパスフイルタ3に供
給された光信号は、光バンドパスフィルタ3において不
要の周波数成分が除去される。光バンドパスフィルタ3
から出力され光信号は、光ファイバ6、光カプラ7、光
ファイバ8を介してほとんど出力されるが、その一部が
光カプラ7で分配されて光ファイバ10を介してフィル
タ制御回路5のPINフォトダイオード51に供給され
る。
【0023】三角波発生回路57は、図2(a)に示す
ような一定時間間隔の三角波信号104を発生してい
る。この三角波信号104は、第1,第2のトリガ信号
発生回路55,56の入力端子に入力されると共に、コ
ンデンサ58を介して加算器59に供給されている。
【0024】第1および第2のトリガ信号発生回路5
5,56は、入力された三角波信号104を基に、図2
(c),(d)に示すように、三角波信号104(図2
(a)参照)に同期して互いに180度の位相差を有し
た第1と第2のトリガ信号102,103を発生する。
第1,第2のトリガ信号102,103は、二つの第
1、第2のサンプリング回路53,54に入力される。
【0025】第1のサンプリング回路6は、第1のトリ
ガ信号102により、光バンドパスフィルタ3の通過域
が最長波長点となった時の光出力レベルをモニタ信号1
01としてサンプリングする(図2(c),時刻t2
4,t6,…)。これにより、第1のサンプリング回路
6は、サンプリング結果に応じた第1の直流電圧信号を
出力される。
【0026】一方、第2のサンプリング回路7は、光バ
ンドパスフィルタ3の通過域を最短波長点となった時の
光出力レベルのモニタ信号101としてサンプリングす
る(図2(c),時刻t1,t3,t5,t7,…)。これ
により、第2のサンプリング回路7は、そのサンプリン
グ結果に応じた第2の直流電圧信号を出力する。
【0027】第1、第2のサンプリング回路53,54
からの各直流電圧信号は、負帰還回路60に入力され
る。負帰還回路60は、入力された2つの直流信号の電
圧差を検出する。このとき、負帰還回路60は、第1の
サンプリング回路6(長波長)側のサンプリング電圧が
高い時は長波長側へ、第2のサンプリング回路7(短波
長)側のサンプリング電圧が高いときは短波長側へ移行
するような直流電圧を形成する。負帰還回路60から出
力される直流電圧は、加算器59において、三角波発生
回路57からの三角波信号104に重畳されて制御電圧
100とされた後、光バンドパスフィルタ3に供給され
る。
【0028】これにより、光バンドパスフィルタ3は、
三角波信号104に直流電圧が重畳されてなる制御電圧
100に応じて、その中心波長が送信側の光源の波長に
同調させることができる。
【0029】上述した実施例は、次のようである。
【0030】(1)光バンドパスフィルタ3の通過帯域
を狭帯域幅として信号光のみを取り出すようにすること
は雑音光の影響を少なくでき、受信感度の向上に極めて
有効である。にもかかわらず、従来、光バンドパスフィ
ルタ3の帯域幅を狭帯域化することは、送信側光源の波
長安定性、フィルタの安定性に対して厳しい条件を強い
ることになって、実現困難であった。
【0031】(2)そこで、本実施例では、光バンドパ
スフィルタ3をフィルタ制御回路5からの三角波信号1
04に直流電圧が重畳されてなる制御電圧100で微小
振動する機能を持つものを使用し、かつ光バンドパスフ
ィルタ3の出力光の一部をフィルタ制御回路5のPIN
フォトダイオード51に導き、光信号を電気信号に変換
してモニタ信号として二つの第1、第2のサンプリング
回路53,54に入力し、かつ互いに180度の位相差
を有する第1、第2のサンプリング信号102,103
で最長波長点、最短波長点でのモニタ信号101をそれ
ぞれサンプリングして各々電圧信号とし、これら電圧信
号を負帰還回路60に入力して、負帰還回路60により
各電圧信号の電圧差を検出し、長波長側のサンプリング
電圧が高いときには長波長側に、短波長側のサンプリン
グ電圧が高いときには短波長側に直流電圧を制御し、三
角波信号104に重畳して制御電圧100を形成する。
【0032】(3)本実施例では、上述したように、送
信側光源の波長に常に光バンドパスフィルタ3の中心波
長を合わせることができるので、光バンドパスフィルタ
3を狭帯域化することが可能となり、受信感度の改善が
図れると共に、安定した受信回路が実現できる。さら
に、送信側光源に対する条件が緩和される。
【0033】なお、上記した実施例では、三角波発生回
路57の三角波信号104に直流電圧を印加して制御電
圧100を得るようにしているが、三角波でなくても、
例えば鋸歯状波信号であってもよい。
【0034】
【発明の効果】このように請求項1記載の発明によれ
ば、中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタの後段に
配置した光カプラによって出力光の一部を分岐して、こ
れを用いて三角波の波高値がそれぞれ最大のときと最小
のときにサンプリングを行い、その差を三角波発生回路
の出力と加算して中心波長電圧制御型光バンドパスフィ
ルタの制御電圧として使用するようにしたので、光源の
波長に常に中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタの
中心周波数を合わせることができる。このため、比較的
狭帯域の中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタを使
用することが可能になり、受信感度の改善を図ることが
できると共に、安定した受信回路を実現することができ
る。
【0035】
【0036】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光バンドパスフィルタ制御装置の実施
例を示すブロック図である。
【図2】同実施例の作用を説明するためのタイミング図
である。
【符号の説明】
1 光フィイバアンプ 3 中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタ 5 フィルタ制御回路 7 光カプラ 51 PINフォトダイオード 53 第1のサンプリング回路 54 第2のサンプリング回路 55 第1のトリガ信号発生回路 56 第2のトリガ信号発生回路 57 三角波発生回路(発振回路) 58 コンデンサ 59 加算器 60 負帰還回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信した光信号を増幅する光ファイバア
    ンプと、 所定の帯域幅の光信号を通過させると共に制御
    電圧に比例して前記帯域幅の中心周波数を変化させる比
    較的狭帯域の中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタ
    と、 この中心波長電圧制御型光バンドパスフィルタを通
    過した光信号の一部を分配する光カプラと、 この光カプ
    ラの分配した光信号を電気信号に変換してモニタ信号と
    するフォトダイオードと、 一定時間間隔で三角波を発生
    させる三角波発生回路と、 この三角波発生回路の出力す
    る三角波と同一周期でその波高値の最大位置で第1のト
    リガ信号を発生させる第1のトリガ信号発生回路と、
    記三角波発生回路の出力する三角波と同一周期でその波
    高値の最小位置で第2のトリガ信号を発生させる第2の
    トリガ信号発生回路と、 前記第1のトリガ信号発生回路
    が第1のトリガ信号を発生させたタイミングで前記モニ
    タ信号をサンプリングする第1のサンプリング回路と、
    前記第2のトリガ信号発生回路が第2のトリガ信号を発
    生させたタイミングで前記モニタ信号をサンプリングす
    る第2のサンプリング回路と、 これら第1および第2の
    サンプリング回路から入力される2つの直流信号の電圧
    差を検出する電圧差検出回路と、 前記三角波発生回路の
    出力する三角波に電圧差検出回路の検出した電圧差を加
    算しこれを前記制御電圧として前記中心波長電圧制御型
    光バンドパスフィルタに与える加算器とを具備すること
    を特徴とする光バンドパスフィルタ制御装置。
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JP3063724B2 (ja) * 1998-01-16 2000-07-12 日本電気株式会社 Wdm光直接増幅器

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Effective date: 19960625