JP3670341B2

JP3670341B2 - Optical transmitter

Info

Publication number: JP3670341B2
Application number: JP13677395A
Authority: JP
Inventors: 弘樹井清; 洋子高松; 満菅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: JPH08331063A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、励起用発光手段で発した光により増幅用光ファイバを励起することにより光信号を増幅する光ファイバ増幅器を複数用いて構成された光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光信号を電気信号に変換すること無く、直接増幅することができる光ファイバ増幅器が開発されている。
光ファイバ増幅器は、例えばＥｒ（エルビウム）などの希土類元素がドープされてなる増幅用光ファイバに、光信号とともに励起光を入射することにより、励起光によって増幅用光ファイバ内で生じる誘導放出によって光信号を増幅するものである。
【０００３】
そしてこのような光ファイバ増幅器は、光送信装置における送信アンプとして用いられるようになってきている。またこのような光送信装置では、高い信頼性が要求される場合が多く、２つの光ファイバ増幅器を用いて冗長構成をとる場合が多い。
【０００４】
２つの光ファイバ増幅器を用いて冗長構成をとる場合、各光ファイバ増幅器の出力は一般に光スイッチにより選択的に伝送路へと出力される。ところが、現在の光スイッチでは２つの入力間のアイソレーションが２０ｄＢ程度と悪く、待機側の光ファイバ増幅器が光出力を行っていると、この待機側の光ファイバ増幅器が出力する光信号が伝送路へと漏れ込み、本来の伝送信号へ悪影響を与えてしまう。
【０００５】
そこで、待機側の光ファイバ増幅器の動作を停止させ、光出力断状態としておかなければならない。しかしそうすると、待機側の光ファイバ増幅器の障害監視が行えず、当該光ファイバ増幅器に障害が発生しても、これを検出することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来は、複数の光ファイバ増幅器を用いて冗長構成をとった場合、待機側の光ファイバ増幅器が出力する光信号が伝送路へと漏れ込むことを防ぐためには待機側の光ファイバ増幅器の動作を停止させ、光出力断状態としておかなければならず、待機側の光ファイバ増幅器の障害監視が行えないという不具合があった。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、複数の光ファイバ増幅器を用いて冗長構成を取っていながら、待機側となっている光ファイバ増幅器に関する障害監視を本来の伝送信号に悪影響を与えることなしに行うことが可能な光送信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本発明は、１つが現用に、その他が予備にそれぞれ設定される複数の光ファイバ増幅器と、前記現用に設定された光ファイバ増幅器から出力される信号光に比べて、前記予備に設定された光ファイバ増幅器から出力される信号光を大きく減衰させつつ、前記複数の光ファイバ増幅器のそれぞれの出力信号光を光ファイバ伝送路へ送出するスイッチ手段と、前記現用に設定された光ファイバ増幅器に第１の基準電圧を、また前記予備に設定された光ファイバ増幅器に第２の基準電圧をそれぞれ割り当てる手段とを備えて光送信装置を構成する。かつ前記複数の光ファイバ増幅器にはそれぞれ、増幅用光ファイバと、この増幅用光ファイバを励起するための励起光を発する励起用発光手段と、前記増幅用光ファイバから出力される信号光の強度を検出し、その強度に応じた電圧の検出信号を出力する検出手段と、この検出手段が出力する検出信号の電圧と前記基準電圧発生手段が発生する基準電圧との差が所定範囲内となるように前記励起用発光手段の発光強度を制御する励起光強度制御手段と、前記第１の基準電圧が割り当てられているときには、前記増幅用光ファイバから出力される信号光の強度を前記光ファイバ伝送路への送出に適した強度とするように定められた大きさの基準電圧を発生し、前記第２の基準電圧が割り当てられているときには、前記増幅用光ファイバから出力される信号光の強度を０ではなく、かつ前記光ファイバ伝送路にて前記現用に設定された前記光ファイバ増幅器から出力される信号光の伝送に悪影響を与えることのない強度とするように定められた大きさの基準電圧を発生する基準電圧発生手段とを備える。
【００１１】
【作用】
これらの手段を講じたことにより、光ファイバ増幅器においては、出力光信号の光強度は、第１の光強度付近と、所定の最低レベル以上、前記第１の光強度に対して所定の割合以下でかつ０ではない第２の光強度付近とで切替可能となる。これにより、この光ファイバ増幅器を複数用いて冗長構成をとり、いずれか１つの光ファイバ増幅器の出力光信号の光強度を第１の光強度付近に、また残りの光ファイバ増幅器の出力光信号の光強度を第２の光強度付近にそれぞれ基準電圧制御手段により制御することにより、全ての光ファイバ増幅器を動作させて各光ファイバ増幅器での障害監視を行うことを可能とした上で、出力光信号の光強度が第１の光強度である主たる光ファイバ増幅器の出力光信号が、他の光ファイバ増幅器の出力光信号により影響されることが防止される。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する。
図１は本実施例に係る光送信装置の構成を示すブロック図である。図中、1-A ，1-B はともに送信部である。この送信部1-A ，1-B は同一構成をなし、それぞれレーザダイオードモジュール（ＬＤモジュール）１１、外部変調器１２および光ファイバ増幅器１３を有する。ＬＤモジュール１１は、送信する光信号の元となる被変調光を発生し、外部変調器１２に与える。外部変調器１２は、多重化部２にて複数の信号を多重化して得られた送信信号を受け、この送信信号を変調信号としてＬＤモジュール１１から与えられる被変調光を外部変調して光信号を生成する。光ファイバ増幅器１３は、外部変調器で生成された光信号を一定レベルまで増幅する。この光ファイバ増幅器１３は、後述するように運用時と待機時とでそれぞれ異なる動作モードを有している。
【００１３】
送信部1-A の外部変調器１２と送信部1-B の外部変調器１２とには、多重化部２が出力する送信信号が共通に与えられている。また送信部1-A の光ファイバ増幅器１３が出力する光信号と送信部1-B の光ファイバ増幅器１３が出力する光信号とは、光スイッチ３によりいずれか一方が選択されて光ファイバ伝送路Ｆへと送出される。かくして、送信部1-A をＡ系、送信部1-B をＢ系とした冗長構成がとられている。
【００１４】
さて、４はＡ／Ｂ系切替制御部である。このＡ／Ｂ系切替制御部４は、光スイッチ３を制御して光ファイバ伝送路Ｆへと出力する光信号の切替えを行うとともに、光スイッチ３により光信号が選択される側の送信部の光ファイバ増幅器１３を運用状態、他方の送信部の光ファイバ増幅器１３を待機状態とするように各系の光ファイバ増幅器１３の動作状態を制御する。
【００１５】
図２は光ファイバ増幅器１３の詳細な構成を示すブロック図である。この図に示すように光ファイバ増幅器１３は、光カプラ２１、アイソレータ２２、ＷＤＭカプラ２３、レーザダイオードモジュール（ＬＤモジュール）２４、増幅用光ファイバ２５、アイソレータ２６、光バンドパスフィルタ（光ＢＰＦ）２７、光カプラ２８、フォトダイオードモジュール（ＰＤモジュール）２９、オペアンプ３０、自動出力レベル制御回路（ＡＬＣ回路）３１、レーザダイオード駆動回路（ＬＤ駆動回路）３２、自動温度制御回路（ＡＴＣ回路）３３、入力監視回路３４、出力異常アラーム回路（出力異常ＡＬＭ回路）３５およびレーザダイオード監視回路（ＬＤ監視回路）３６を有している。
【００１６】
このうち、光カプラ２１、アイソレータ２２、ＷＤＭカプラ２３、増幅用光ファイバ２５、アイソレータ２６、光バンドパスフィルタ（光ＢＰＦ）２７および光カプラ２８は、ここでの記載順と同じ順番で直列に接続されており、外部変調器１２から与えられる光信号の主たる伝送経路を形成している。
【００１７】
光カプラ２１は、光信号を分岐し、アイソレータ２２およびＰＤモジュール３４のそれぞれへと与える。アイソレータ２２，２６は、反射による光信号の逆流が生じるのを防止する。ＷＤＭカプラ２３は、ＬＤモジュール２４が発する励起光を光信号に対して合波する。
【００１８】
ＬＤモジュール２４は、所定波長（例えば１．４８μｍ帯）の光を増幅用光ファイバ２５を励起するための励起光として発生する。増幅用光ファイバ２５は、例えばＥｒ（エルビウム）などの希土類元素をドープした石英光ファイバよりなる。
【００１９】
光バンドパスフィルタ２７は、増幅用光ファイバ２５を通過した光のうちから光信号成分のみを透過し、励起光成分を除去する。光カプラ２８は、光バンドパスフィルタ２７から出力される光信号を分岐し、光スイッチ３およびＰＤモジュール２９のそれぞれへと与える。
【００２０】
一方、ＰＤモジュール２９、オペアンプ３０、ＡＬＣ回路３１およびＬＤ駆動回路３２は、ここでの記載順と同じ順番で直列に接続されており、光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルを一定に制御するためのフィードバック系を形成している。
【００２１】
ＰＤモジュール２９は、光カプラ２８より与えられる光信号の強度をモニタし、対応するレベルの検出電圧を発生する。オペアンプ３０は、ＰＤモジュール２９が発生する検出電圧を一定の利得で増幅する。ＡＬＣ回路３１は、オペアンプ３０から与えられる検出電圧と所定の基準電圧とを比較し、そのレベル差に相当する制御電圧を出力する。ＬＤ駆動回路３２は、ＡＬＣ回路３１から与えられる制御電圧が所定の制御目標範囲に入るように、ＬＤモジュール２４が発する励起光の強度を制御する。なおＡＴＣ回路３３は、ペルチェ素子などを用いてＬＤモジュール２４内の温度を一定に制御し、温度変化による励起光の強度変化が生じることを防止する。
【００２２】
ところでＡＬＣ回路３１は、誤差増幅器３１ａ、基準電圧発生回路３１ｂ，３１ｃおよび出力断制御回路３１ｄを有し、オペアンプ３０から与えられる検出電圧が誤差増幅器３１ａの反転入力端子へ、また基準電圧発生回路３１ｂが発生する第１基準電圧Ｖ１および基準電圧発生回路３１ｃが発生する第２基準電圧Ｖ２のいずれかが誤差増幅器３１ａの非反転入力端子へそれぞれ入力されており、誤差増幅器３１ａの出力が制御電圧としてＬＤ駆動回路３２に与えられるものとなっている。また基準電圧発生回路３１ｂ，３１ｃは、Ａ／Ｂ系切替制御部４からの指示に基づく出力断制御回路３１ｄの制御の下に、いずれか一方が動作するものとなっている。ここで基準電圧発生回路３１ｂが発生する第１基準電圧Ｖ１は、光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルを光ファイバ伝送路Ｆへと送出するのに適したレベルとすることができる電圧値に設定される。また基準電圧発生回路３１ｃが発生する第２基準電圧Ｖ２は、
・出力光信号レベルが所定のレベルで安定しているときにＬＤ駆動回路３２がＬＤモジュール２４に供給するＬＤ駆動電流が、光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルが０となる電流値（閾値電流値）Ｉthよりも大きい電流値をＬＤ駆動回路３２がＬＤモジュール２４に供給し続ける。
・出力光信号レベルが所定のレベルで安定しているときにＬＤ駆動回路３２がＬＤモジュール２４に供給するＬＤ駆動電流が、第１基準電圧Ｖ１を誤差増幅器３１ａの非反転入力端子に与えた場合における動作安定状態においてＬＤ駆動回路３２がＬＤモジュール２４に供給するＬＤ駆動電流よりも小さい。
・出力光信号レベルが所定のレベルで安定しているときにおける光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルと、第１基準電圧Ｖ１を誤差増幅器３１ａの非反転入力端子に与えた場合の動作安定状態における光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルとの比が所定値（例えば３０ｄＢ）以上となる。
なる各条件を満たすように設定される。
【００２３】
具体的には、図３に示すようなＬＤ駆動電流と光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルとの関係に基づき、第１基準電圧Ｖ１は動作安定状態においてＬＤ駆動電流が１８０ｍＡとなるように、また第２基準電圧Ｖ２は動作安定状態においてＬＤ駆動電流が３０ｍＡとなるようにそれぞれ設定する。
【００２４】
さて、入力監視回路３４、出力異常ＡＬＭ回路３５およびＬＤ監視回路３６は、光ファイバ増幅器１３およびこの光ファイバ増幅器１３を含む送信部１の動作状態の監視を行うものである。
【００２５】
入力監視回路３４は、フォトダイオードモジュール（ＰＤモジュール）３４ａおよび入力断アラーム回路（入力断ＡＬＭ回路）３４ｂを有する。ＰＤモジュール３４ａは、光カプラ２１より与えられる光信号の強度に対応するレベルの検出電圧を発生し、入力断ＡＬＭ回路３４ｂに与える。入力断ＡＬＭ回路３４ｂは、るＰＤモジュール３４ａから与えられる検出電圧のレベルに基づいて入力断の検出を行い、入力断発生時にはその旨をＡ／Ｂ系切替部５に通知するとともに、警報処理を行う。
【００２６】
出力異常ＡＬＭ回路３５は、ＡＬＣ回路３１からＬＤ駆動回路３２へと与えられる制御電圧に基づいて光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルの異常の検出を行い、異常発生時にはその旨をＡ／Ｂ系切替部５に通知するとともに、警報処理を行う。
【００２７】
ＬＤ監視回路３６は、ＬＤ出力検出回路３６ａ、比較回路３６ｂおよびレーザダイオード異常アラーム回路（ＬＤ異常アラーム回路）３６ｃを有する。ＬＤ出力検出回路３６ａは、ＬＤモジュール２４が発生する励起光を光電変換して比較回路３６ｂに与える。比較回路３６ｂは、ＬＤ出力検出回路３６ａから与えられる電気信号の電流レベルとＬＤ駆動回路３２がＬＤモジュール２４に与える駆動電流のレベルとを比較し、その差に相当するレベルの電圧をＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃへと与える。ＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃは、比較回路３６ｂから与えられる電圧に基づいて、ＬＤモジュール２４が駆動電流に対応したレベルの励起光を正常に発生しているか否かを監視し、異常発生時にはその旨をＡ／Ｂ系切替部５に通知するとともに、警報処理を行う。
【００２８】
次に以上のように構成された光送信装置の動作を説明する。まず、多重化部２にて得られた送信信号は、送信部1-A ，1-B のそれぞれの外部変調器１２へと与えられる。そうすると送信部1-A ，1-B ではそれぞれ、ＬＤモジュール１１が発生して外部変調器１２に与えられる被変調光を、多重化部２から与えられる送信信号を変調信号として外部変調して光信号が生成され、光ファイバ増幅器１３に与えられる。
【００２９】
送信部1-A ，1-B のそれぞれの光ファイバ増幅器１３では、次のようにして光信号の増幅がなされる。すなわち外部変調器１２から与えられた光信号は、光カプラ２１、アイソレータ２２およびＷＤＭカプラ２３を介して増幅用光ファイバ２５に入射する。この際、光信号にはＬＤモジュール２４にて発せられた励起光がＷＤＭカプラ２３にて合波され、増幅用光ファイバ２５には励起光も入射する。増幅用光ファイバ２５は励起光が入射すると、ドープされている希土類元素のイオンが励起されて誘導放出が発生し、これにより光信号が増幅される。
【００３０】
このようにして増幅された光信号は、アイソレータ２６を介して光ＢＰＦ２７に入力される。そして光ＢＰＦ２７では、励起光成分が除去されて光信号成分のみが取り出され、この光信号が光カプラ２８を介して光スイッチ３へと出力される。
【００３１】
ところで、光スイッチ３へと出力される光信号は、光カプラ２８によって分岐されてＰＤモジュール２９へと与えられ、その強度がモニタされる。そして、ＰＤモジュール２９では出力光信号レベルに対応するレベルの検出電圧が発生され、オペアンプ３０で増幅されたのち、ＡＬＣ回路３１に与えられる。ＡＬＣ回路３１では、オペアンプ３０から与えられる検出電圧を差動増幅器３１ａの反転入力端子に入力し、基準電圧発生回路３１ｂ，３１ｃのいずれかから出力されて非反転入力端子に入力されている基準電圧とのレベル差が求められ、そのレベル差に相当する制御電圧が生成される。この制御電圧はＬＤ駆動回路３２に与えられ、この制御電圧が所定の制御目標範囲に入るように、ＬＤモジュール２４が発する励起光の強度がＬＤ駆動回路３２により制御される。かくして、オペアンプ３０から出力される検出電圧と基準電圧発生回路３１ｂ，３１ｃのいずれかから出力される基準電圧とが所定の関係となるよう、すなわち出力光信号レベルが基準電圧にて示された所定のレベルに一定となるようにＬＤモジュール２４が発光する励起光の強度がフィードバック制御される。
【００３２】
ところで、以上のような動作は送信部1-A ，1-B の双方で同時に行われるが、Ａ／Ｂ系切替制御部４により現用に指定された側の光ファイバ増幅器１３では、出力断制御回路３１ｄが基準電圧発生回路３１ｃの出力を断とし、誤差増幅器３１ａへは基準電圧発生回路３１ｂが出力する第１基準電圧Ｖ１を基準電圧として与えている。この第１基準電圧Ｖ１は、光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルを光ファイバ伝送路Ｆへと送出するのに適したレベルとすることができる電圧値に設定してあるので、現用に指定された送信部１からは、光ファイバ伝送路Ｆへと送出するのに適したレベルに制御された光信号が出力される。
【００３３】
これに対して待機に指定された側の光ファイバ増幅器１３では、出力断制御回路３１ｄが基準電圧発生回路３１ｂの出力を断とし、誤差増幅器３１ａへは基準電圧発生回路３１ｃが出力する第２基準電圧Ｖ２を基準電圧として与えている。この第２基準電圧Ｖ２は、前述の各条件を満たすように設定されているので、待機に指定された送信部１からは、現用に指定された送信部１から出力される光信号よりは十分にレベルが低い（例えばレベル比３０ｄＢ以上）光信号が出力され、かつこの光信号が断となることはない。
【００３４】
さて、Ａ／Ｂ系切替制御部４は、送信部1-A ，1-B のそれぞれに対して現用／待機のいずれかを設定するとともに、現用に設定された側の送信部１を選択するよう光スイッチ３を制御している。かくして現用に設定された側の送信部１から出力された光信号、すなわち光ファイバ伝送路Ｆへと送出するのに適したレベルに制御された光信号は、光スイッチ３にてほとんど減衰を受けることなく光ファイバ伝送路Ｆへと送出される。ただし、光スイッチ３のアイソレーションは２０ｄＢ程度と悪く、待機に設定された側の送信部１が出力する光信号が光ファイバ伝送路Ｆへと漏れ込む。しかし、待機に設定された側の送信部１が出力する光信号は現用に設定された側の送信部１から出力された光信号に対して十分に小さく、かつ光スイッチ３において大幅に減衰するため、現用に設定された側の送信部１から出力された光信号に対しての影響はほとんど生じない。
【００３５】
ところでＡ／Ｂ系切替制御部４は、送信部1-A ，1-B のいずれを現用に設定するかは、入力断ＡＬＭ回路３４ｂ、出力異常ＡＬＭ回路３５およびＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃのそれぞれの監視結果や、他の制御部やオペレータによる切替指示に基づいて決定する。すなわち、送信部1-A ，1-B がともに正常である場合には、他の制御部やオペレータにより指定された側を現用に設定するが、この状態から、現用に設定された側の入力断ＡＬＭ回路３４ｂ、出力異常ＡＬＭ回路３５およびＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃのいずれかで異常が検出されれば、Ａ／Ｂ系切替制御部４は現用／待機を切替える。また、待機に設定された側の入力断ＡＬＭ回路３４ｂ、出力異常ＡＬＭ回路３５およびＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃのいずれかで異常が検出されれば、Ａ／Ｂ系切替制御部４はその系を現用に設定することを禁止する。なお、待機に設定された側であっても、ＬＤモジュール２４は励起光の発光を続け、光信号の出力を停止しないので、出力異常ＡＬＭ回路３５およびＬＤ異常ＡＬＭ回路３６ｃは異常監視を行うことができ、待機に設定された側の送信部１でも障害監視を行うことが可能となっている。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、光ファイバ増幅器１３を、現用時と待機時とで出力光信号レベルを可変とし、かつ待機時には出力光信号レベルが現用側の出力光信号レベルに対して−３０ｄＢ以下となる範囲でＬＤモジュール２４による励起光の発光を継続するので、光スイッチ３のアイソレーションが悪くても待機側の出力光信号が現用側の出力光信号に影響することを防止した上で、待機側の光ファイバ増幅器１３における障害監視も行うことができる。
【００３７】
また本実施例によれば、系の切替えを行うための素子としてはアイソレーション性が要求されないため、光スイッチ３に代えて光カプラなどのより信頼性の高い素子を用いることが可能となる。
【００３８】
なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例では、２つの光ファイバ増幅器１３を用いた二重化構成の光送信装置をしているが、３つ以上の光ファイバ増幅器１３を用いたより多重化された光送信装置としても良い。なおこの場合には、１つの光ファイバ増幅器１３のみを現用に設定し、他の全てを待機に設定する。
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、冗長構成を取っていながら、待機側となっている光ファイバ増幅器に関する障害監視を本来の伝送信号に悪影響を与えることなしに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る光送信装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１中の光ファイバ増幅器１３の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】図１中のＬＤモジュール２４に供給されるＬＤ駆動電流と光ファイバ増幅器１３の出力光信号レベルとの関係の一例を示す図。
【符号の説明】
１（1-A ，1-B ）…送信部
２…多重化部
３…光スイッチ
４…Ａ／Ｂ系切替制御部
１１…レーザダイオードモジュール（ＬＤモジュール）
１２…外部変調器
１３…光ファイバ増幅器
２１…光カプラ
２２…アイソレータ
２３…ＷＤＭカプラ
２４…レーザダイオードモジュール（ＬＤモジュール）
２５…増幅用光ファイバ
２６…アイソレータ
２７…光バンドパスフィルタ（光ＢＰＦ）
２８…光カプラ
２９…フォトダイオードモジュール（ＰＤモジュール）
３０…オペアンプ
３１…自動出力レベル制御回路（ＡＬＣ回路）
３１ａ…誤差増幅器
３１ｂ，３１ｃ…基準電圧発生回路
３１ｄ…出力断制御回路
３２…レーザダイオード駆動回路（ＬＤ駆動回路）
３３…自動温度制御回路（ＡＴＣ回路）
３４…入力監視回路
３５…出力異常アラーム回路（出力異常ＡＬＭ回路）
３６…レーザダイオード監視回路（ＬＤ監視回路）[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an optical transmitter configured using a plurality of optical fiber amplifiers that amplify an optical signal by exciting an amplification optical fiber with light emitted from a pumping light emitting means.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical fiber amplifiers have been developed that can directly amplify optical signals without converting them into electrical signals.
An optical fiber amplifier emits light by stimulated emission generated in the optical fiber for amplification by the pumping light by entering the pumping light together with the optical signal into the optical fiber for amplification formed by doping a rare earth element such as Er (erbium). It amplifies the signal.
[0003]
Such an optical fiber amplifier has come to be used as a transmission amplifier in an optical transmission apparatus. Such an optical transmission apparatus often requires high reliability, and often has a redundant configuration using two optical fiber amplifiers.
[0004]
When a redundant configuration is made using two optical fiber amplifiers, the output of each optical fiber amplifier is generally selectively output to a transmission line by an optical switch. However, in the current optical switch, the isolation between the two inputs is as poor as about 20 dB, and when the standby optical fiber amplifier performs optical output, the optical signal output from the standby optical fiber amplifier is transmitted through the transmission line. Leaks into the device and adversely affects the original transmission signal.
[0005]
Therefore, the operation of the optical fiber amplifier on the standby side must be stopped to keep the light output off. However, if this is done, failure monitoring of the optical fiber amplifier on the standby side cannot be performed, and even if a failure occurs in the optical fiber amplifier, this cannot be detected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, when a redundant configuration is used by using a plurality of optical fiber amplifiers, in order to prevent the optical signal output from the optical fiber amplifier on the standby side from leaking into the transmission line, the optical fiber on the standby side is used. There was a problem that the operation of the amplifier had to be stopped and the optical output was cut off, and the failure of the standby optical fiber amplifier could not be monitored.
[0007]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object of the present invention is to provide a fault related to an optical fiber amplifier on the standby side while taking a redundant configuration using a plurality of optical fiber amplifiers. An object of the present invention is to provide an optical transmission apparatus capable of performing monitoring without adversely affecting an original transmission signal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is compared with a plurality of optical fiber amplifiers in which one is set as active and the other is set as backup, and signal light output from the optical fiber amplifier set as active. A switch means for sending the output signal light of each of the plurality of optical fiber amplifiers to the optical fiber transmission line while largely attenuating the signal light output from the optical fiber amplifier set as the standby, and set as the current use An optical transmitter is provided with means for allocating a first reference voltage to the optical fiber amplifier and a second reference voltage to the spare optical fiber amplifier. Each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an amplification optical fiber, excitation light emitting means for emitting excitation light for exciting the amplification optical fiber, and intensity of signal light output from the amplification optical fiber. And a difference between a voltage of the detection signal output from the detection means and a reference voltage generated by the reference voltage generation means falls within a predetermined range. When the first reference voltage is assigned to the excitation light intensity control means for controlling the emission intensity of the excitation light emitting means, the intensity of the signal light output from the amplification optical fiber is set to the optical fiber. A reference voltage having a magnitude determined so as to have a strength suitable for transmission to the transmission line is generated, and when the second reference voltage is assigned, an output from the amplification optical fiber is generated. The intensity of the signal light to be transmitted is not 0 and is determined to be an intensity that does not adversely affect the transmission of the signal light output from the optical fiber amplifier set for the current use in the optical fiber transmission line. And a reference voltage generating means for generating a reference voltage of a certain magnitude.
[0011]
[Action]
By taking these measures, in the optical fiber amplifier, the light intensity of the output optical signal is in the vicinity of the first light intensity, above a predetermined minimum level, and below a predetermined ratio with respect to the first light intensity. And can be switched between near the second light intensity which is not zero. As a result, a redundant configuration is formed by using a plurality of optical fiber amplifiers, and the optical intensity of the output optical signal of any one optical fiber amplifier is set near the first optical intensity, and the output optical signals of the remaining optical fiber amplifiers By controlling the optical intensity in the vicinity of the second optical intensity by the reference voltage control means, it becomes possible to operate all the optical fiber amplifiers and monitor the faults in the respective optical fiber amplifiers. The output optical signal of the main optical fiber amplifier whose signal light intensity is the first light intensity is prevented from being influenced by the output optical signals of other optical fiber amplifiers.
[0012]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission apparatus according to the present embodiment. In the figure, 1-A and 1-B are transmitters. The transmitters 1-A and 1-B have the same configuration, and have a laser diode module (LD module) 11, an external modulator 12, and an optical fiber amplifier 13, respectively. The LD module 11 generates modulated light that is a source of an optical signal to be transmitted and supplies the modulated light to the external modulator 12. The external modulator 12 receives a transmission signal obtained by multiplexing a plurality of signals in the multiplexing unit 2, and externally modulates the modulated light provided from the LD module 11 using the transmission signal as a modulation signal. Is generated. The optical fiber amplifier 13 amplifies the optical signal generated by the external modulator to a certain level. As will be described later, the optical fiber amplifier 13 has different operation modes for operation and standby.
[0013]
The transmission signal output from the multiplexing unit 2 is commonly supplied to the external modulator 12 of the transmission unit 1-A and the external modulation unit 12 of the transmission unit 1-B. One of the optical signal output from the optical fiber amplifier 13 of the transmission unit 1-A and the optical signal output from the optical fiber amplifier 13 of the transmission unit 1-B is selected by the optical switch 3, and the optical fiber transmission line is selected. Sent to F. Thus, a redundant configuration is adopted in which the transmission unit 1-A is an A system and the transmission unit 1-B is a B system.
[0014]
Reference numeral 4 denotes an A / B system switching control unit. The A / B system switching control unit 4 controls the optical switch 3 to switch the optical signal output to the optical fiber transmission line F, and at the same time the transmission unit on the side where the optical signal is selected by the optical switch 3 The operation state of the optical fiber amplifiers 13 of each system is controlled so that the optical fiber amplifier 13 is in the operating state and the optical fiber amplifier 13 of the other transmission unit is in the standby state.
[0015]
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the optical fiber amplifier 13. As shown in this figure, the optical fiber amplifier 13 includes an optical coupler 21, an isolator 22, a WDM coupler 23, a laser diode module (LD module) 24, an amplification optical fiber 25, an isolator 26, and an optical bandpass filter (optical BPF) 27. , Optical coupler 28, photodiode module (PD module) 29, operational amplifier 30, automatic output level control circuit (ALC circuit) 31, laser diode drive circuit (LD drive circuit) 32, automatic temperature control circuit (ATC circuit) 33, input A monitoring circuit 34, an output abnormality alarm circuit (output abnormality ALM circuit) 35, and a laser diode monitoring circuit (LD monitoring circuit) 36 are provided.
[0016]
Of these, the optical coupler 21, the isolator 22, the WDM coupler 23, the amplification optical fiber 25, the isolator 26, the optical bandpass filter (optical BPF) 27, and the optical coupler 28 are connected in series in the same order as described here. Thus, the main transmission path of the optical signal supplied from the external modulator 12 is formed.
[0017]
The optical coupler 21 branches the optical signal and applies it to each of the isolator 22 and the PD module 34. Isolators 22 and 26 prevent the backflow of the optical signal due to reflection. The WDM coupler 23 combines the excitation light emitted from the LD module 24 with the optical signal.
[0018]
The LD module 24 generates light having a predetermined wavelength (for example, 1.48 μm band) as excitation light for exciting the amplification optical fiber 25. The amplification optical fiber 25 is made of a quartz optical fiber doped with a rare earth element such as Er (erbium).
[0019]
The optical bandpass filter 27 transmits only the optical signal component from the light passing through the amplification optical fiber 25 and removes the excitation light component. The optical coupler 28 branches the optical signal output from the optical bandpass filter 27 and applies it to each of the optical switch 3 and the PD module 29.
[0020]
On the other hand, the PD module 29, the operational amplifier 30, the ALC circuit 31, and the LD drive circuit 32 are connected in series in the same order as described here, so that the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 is controlled to be constant. The feedback system is formed.
[0021]
The PD module 29 monitors the intensity of the optical signal supplied from the optical coupler 28 and generates a detection voltage of a corresponding level. The operational amplifier 30 amplifies the detection voltage generated by the PD module 29 with a constant gain. The ALC circuit 31 compares the detection voltage supplied from the operational amplifier 30 with a predetermined reference voltage, and outputs a control voltage corresponding to the level difference. The LD drive circuit 32 controls the intensity of the excitation light emitted from the LD module 24 so that the control voltage supplied from the ALC circuit 31 falls within a predetermined control target range. The ATC circuit 33 controls the temperature in the LD module 24 to be constant by using a Peltier element or the like, and prevents the intensity change of the excitation light due to the temperature change.
[0022]
The ALC circuit 31 includes an error amplifier 31a, reference voltage generation circuits 31b and 31c, and an output cutoff control circuit 31d, and a detection voltage supplied from the operational amplifier 30 is supplied to the inverting input terminal of the error amplifier 31a, and the reference voltage generation circuit 31b. Either the first reference voltage V1 generated by the reference voltage V2 or the second reference voltage V2 generated by the reference voltage generation circuit 31c is input to the non-inverting input terminal of the error amplifier 31a, and the output of the error amplifier 31a is used as the control voltage. This is given to the LD drive circuit 32. One of the reference voltage generating circuits 31b and 31c operates under the control of the output cutoff control circuit 31d based on an instruction from the A / B system switching control unit 4. Here, the first reference voltage V1 generated by the reference voltage generation circuit 31b is set to a voltage value capable of setting the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 to a level suitable for transmission to the optical fiber transmission line F. Is done. The second reference voltage V2 generated by the reference voltage generation circuit 31c is
The LD drive current that the LD drive circuit 32 supplies to the LD module 24 when the output optical signal level is stable at a predetermined level is a current value (threshold current) at which the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 becomes 0 Value) The LD drive circuit 32 continues to supply a current value larger than Ith to the LD module 24.
When the LD drive current supplied to the LD module 24 by the LD drive circuit 32 when the output optical signal level is stable at a predetermined level gives the first reference voltage V1 to the non-inverting input terminal of the error amplifier 31a In the stable operation state, the LD drive current supplied by the LD drive circuit 32 to the LD module 24 is smaller.
In an operation stable state when the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 when the output optical signal level is stable at a predetermined level and the first reference voltage V1 is applied to the non-inverting input terminal of the error amplifier 31a The ratio with the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 becomes a predetermined value (for example, 30 dB) or more.
Is set so as to satisfy each condition.
[0023]
Specifically, based on the relationship between the LD drive current as shown in FIG. 3 and the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13, the first reference voltage V1 is set so that the LD drive current is 180 mA in the stable operation state. The second reference voltage V2 is set so that the LD drive current is 30 mA in the stable operation state.
[0024]
The input monitoring circuit 34, the output abnormality ALM circuit 35, and the LD monitoring circuit 36 monitor the operation state of the optical fiber amplifier 13 and the transmitter 1 including the optical fiber amplifier 13.
[0025]
The input monitoring circuit 34 includes a photodiode module (PD module) 34a and an input disconnection alarm circuit (input disconnection ALM circuit) 34b. The PD module 34a generates a detection voltage at a level corresponding to the intensity of the optical signal supplied from the optical coupler 21, and supplies the detection voltage to the input disconnection ALM circuit 34b. The input disconnection ALM circuit 34b detects the input disconnection based on the level of the detection voltage supplied from the PD module 34a, and notifies the A / B system switching unit 5 when the input disconnection occurs, and performs an alarm process. Do.
[0026]
The output abnormality ALM circuit 35 detects an abnormality in the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 based on the control voltage supplied from the ALC circuit 31 to the LD driving circuit 32, and notifies the A / B system when the abnormality occurs. Notify the switching unit 5 and perform alarm processing.
[0027]
The LD monitoring circuit 36 includes an LD output detection circuit 36a, a comparison circuit 36b, and a laser diode abnormality alarm circuit (LD abnormality alarm circuit) 36c. The LD output detection circuit 36a photoelectrically converts the excitation light generated by the LD module 24 and provides it to the comparison circuit 36b. The comparison circuit 36b compares the current level of the electric signal given from the LD output detection circuit 36a with the level of the drive current given to the LD module 24 by the LD drive circuit 32, and determines the voltage corresponding to the difference between the current level of the LD abnormality ALM. This is applied to the circuit 36c. Based on the voltage supplied from the comparison circuit 36b, the LD abnormality ALM circuit 36c monitors whether or not the LD module 24 normally generates excitation light at a level corresponding to the drive current. Notify the A / B system switching unit 5 and perform alarm processing.
[0028]
Next, the operation of the optical transmission apparatus configured as described above will be described. First, the transmission signal obtained by the multiplexing unit 2 is given to the external modulators 12 of the transmission units 1-A and 1-B. Then, in each of the transmission units 1-A and 1-B, the modulated light generated by the LD module 11 and given to the external modulator 12 is externally modulated using the transmission signal given from the multiplexing unit 2 as a modulation signal and optically modulated. A signal is generated and applied to the optical fiber amplifier 13.
[0029]
In each of the optical fiber amplifiers 13 of the transmission units 1-A and 1-B, an optical signal is amplified as follows. That is, the optical signal given from the external modulator 12 enters the amplification optical fiber 25 through the optical coupler 21, the isolator 22, and the WDM coupler 23. At this time, pumping light emitted from the LD module 24 is multiplexed into the optical signal by the WDM coupler 23, and the pumping light also enters the amplification optical fiber 25. When excitation light enters the amplification optical fiber 25, the doped rare earth element ions are excited to generate stimulated emission, thereby amplifying the optical signal.
[0030]
The optical signal thus amplified is input to the optical BPF 27 via the isolator 26. In the optical BPF 27, the excitation light component is removed and only the optical signal component is extracted, and this optical signal is output to the optical switch 3 via the optical coupler 28.
[0031]
Incidentally, the optical signal output to the optical switch 3 is branched by the optical coupler 28 and given to the PD module 29, and the intensity thereof is monitored. In the PD module 29, a detection voltage having a level corresponding to the output optical signal level is generated, amplified by the operational amplifier 30, and then supplied to the ALC circuit 31. In the ALC circuit 31, the detection voltage supplied from the operational amplifier 30 is input to the inverting input terminal of the differential amplifier 31a, output from one of the reference voltage generation circuits 31b and 31c, and input to the non-inverting input terminal. And a control voltage corresponding to the level difference is generated. This control voltage is supplied to the LD drive circuit 32, and the intensity of the excitation light emitted from the LD module 24 is controlled by the LD drive circuit 32 so that the control voltage falls within a predetermined control target range. Thus, the detection voltage output from the operational amplifier 30 and the reference voltage output from one of the reference voltage generation circuits 31b and 31c have a predetermined relationship, that is, a predetermined value in which the output optical signal level is indicated by the reference voltage. The intensity of the excitation light emitted from the LD module 24 is feedback-controlled so that the level becomes constant.
[0032]
By the way, the operation as described above is simultaneously performed in both the transmission units 1-A and 1-B. However, in the optical fiber amplifier 13 on the side designated by the A / B system switching control unit 4, the output cutoff control is performed. The circuit 31d cuts off the output of the reference voltage generating circuit 31c, and the error amplifier 31a is supplied with the first reference voltage V1 output from the reference voltage generating circuit 31b as a reference voltage. The first reference voltage V1 is set to a voltage value that can set the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 to a level suitable for being sent out to the optical fiber transmission line F. The transmission unit 1 outputs an optical signal controlled to a level suitable for transmission to the optical fiber transmission line F.
[0033]
On the other hand, in the optical fiber amplifier 13 on the side designated as standby, the output cutoff control circuit 31d cuts off the output of the reference voltage generation circuit 31b and the second reference output from the reference voltage generation circuit 31c to the error amplifier 31a. The voltage V2 is given as a reference voltage. Since the second reference voltage V2 is set so as to satisfy the above-mentioned conditions, the second reference voltage V2 is sufficiently larger than the optical signal output from the transmission unit 1 designated for standby from the transmission unit 1 designated for standby. An optical signal having a low level (for example, a level ratio of 30 dB or more) is output, and the optical signal is not interrupted.
[0034]
Now, the A / B system switching control unit 4 sets either working / standby for each of the transmitting units 1-A and 1-B, and selects the transmitting unit 1 on the side set to the working side. The optical switch 3 is controlled. Thus, the optical signal output from the transmission unit 1 on the currently set side, that is, the optical signal controlled to a level suitable for transmission to the optical fiber transmission line F, is almost attenuated by the optical switch 3. Without being transmitted to the optical fiber transmission line F. However, the isolation of the optical switch 3 is as poor as about 20 dB, and the optical signal output from the transmission unit 1 on the side set to standby leaks into the optical fiber transmission line F. However, the optical signal output from the transmission unit 1 on the side set to standby is sufficiently smaller than the optical signal output from the transmission unit 1 on the active side, and is significantly attenuated in the optical switch 3. For this reason, there is almost no influence on the optical signal output from the transmission unit 1 on the side set for the current use.
[0035]
By the way, the A / B system switching control unit 4 determines which of the transmission units 1-A and 1-B is set as the current one of the input disconnection ALM circuit 34b, the output abnormality ALM circuit 35, and the LD abnormality ALM circuit 36c. This is determined based on the monitoring result and a switching instruction from another control unit or an operator. That is, when both the transmission units 1-A and 1-B are normal, the side designated by the other control unit or the operator is set as active, but from this state, the input of the side set as active is set. If an abnormality is detected in any of the disconnection ALM circuit 34b, the output abnormality ALM circuit 35, and the LD abnormality ALM circuit 36c, the A / B system switching control unit 4 switches between active / standby. If an abnormality is detected in any of the input disconnection ALM circuit 34b, the output abnormality ALM circuit 35, and the LD abnormality ALM circuit 36c on the side set to standby, the A / B system switching control unit 4 uses the system. It is prohibited to set to. Even on the side set to standby, the LD module 24 continues to emit the excitation light and does not stop the output of the optical signal, so that the output abnormality ALM circuit 35 and the LD abnormality ALM circuit 36c perform abnormality monitoring. Therefore, the transmitter 1 on the side set to stand-by can also perform fault monitoring.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, the output optical signal level of the optical fiber amplifier 13 is variable between the active time and the standby time, and the output optical signal level at the standby time is different from the output optical signal level on the active side. Since the emission of the excitation light by the LD module 24 is continued within the range of −30 dB or less, it is possible to prevent the output light signal on the standby side from affecting the output light signal on the active side even if the isolation of the optical switch 3 is poor. In the above, failure monitoring in the optical fiber amplifier 13 on the standby side can also be performed.
[0037]
Further, according to the present embodiment, since isolation is not required as an element for switching the system, it is possible to use a more reliable element such as an optical coupler instead of the optical switch 3.
[0038]
In addition, this invention is not limited to the said Example. For example, in the above-described embodiment, a duplexed optical transmission device using two optical fiber amplifiers 13 is used, but a multiplexed optical transmission device using three or more optical fiber amplifiers 13 may be used. In this case, only one optical fiber amplifier 13 is set as active and all others are set as standby.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to perform failure monitoring on an optical fiber amplifier on the standby side without adversely affecting an original transmission signal while taking a redundant configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the optical fiber amplifier 13 in FIG.
3 is a diagram showing an example of a relationship between an LD drive current supplied to the LD module 24 in FIG. 1 and an output optical signal level of the optical fiber amplifier 13. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (1-A, 1-B) ... Transmission part 2 ... Multiplexing part 3 ... Optical switch 4 ... A / B system switching control part 11 ... Laser diode module (LD module)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... External modulator 13 ... Optical fiber amplifier 21 ... Optical coupler 22 ... Isolator 23 ... WDM coupler 24 ... Laser diode module (LD module)
25 ... Amplifying optical fiber 26 ... Isolator 27 ... Optical bandpass filter (optical BPF)
28 ... Optical coupler 29 ... Photodiode module (PD module)
30 ... operational amplifier 31 ... automatic output level control circuit (ALC circuit)
31a ... Error amplifiers 31b, 31c ... Reference voltage generation circuit 31d ... Output disconnection control circuit 32 ... Laser diode drive circuit (LD drive circuit)
33 ... Automatic temperature control circuit (ATC circuit)
34 ... Input monitoring circuit 35 ... Output abnormality alarm circuit (output abnormality ALM circuit)
36 ... Laser diode monitoring circuit (LD monitoring circuit)

Claims

A plurality of optical fiber amplifiers, one set as active and the other set as backup;
Compared with the signal light output from the currently set optical fiber amplifier, the output of each of the plurality of optical fiber amplifiers is greatly attenuated by the signal light output from the standby optical fiber amplifier. Switch means for sending signal light to the optical fiber transmission line;
Means for allocating a first reference voltage to the currently set optical fiber amplifier and assigning a second reference voltage to the backup optical fiber amplifier,
And each of the plurality of optical fiber amplifiers includes:
An optical fiber for amplification;
Excitation light emitting means for emitting excitation light for exciting the amplification optical fiber;
Detecting means for detecting the intensity of the signal light output from the amplification optical fiber, and outputting a detection signal of a voltage corresponding to the intensity;
Excitation light intensity control means for controlling the emission intensity of the excitation light emitting means so that the difference between the voltage of the detection signal output by the detection means and the reference voltage generated by the reference voltage generation means is within a predetermined range;
When the first reference voltage is assigned, a reference of a magnitude determined so that the intensity of the signal light output from the amplification optical fiber is suitable for transmission to the optical fiber transmission line When the voltage is generated and the second reference voltage is assigned, the intensity of the signal light output from the amplification optical fiber is not set to 0 and is set to the current value in the optical fiber transmission line And a reference voltage generating means for generating a reference voltage having a magnitude determined so as not to adversely affect transmission of the signal light output from the optical fiber amplifier. apparatus.