JP3933514B2 - 光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システム - Google Patents
光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動利得制御（以下、「ＡＧＣ」という）回路または自動出力レベル制御（以下、「ＡＬＣ」という）回路を有し、光信号のパワーを増幅する光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光増幅器では、例えば図１０に示すように、光ファイバ１０上に設けられた光ファイバアンプ（ＯＦＡ）１１の光入力パワーと光出力パワーをそれぞれ光カプラ１２，１３で分岐させた後に、ホトダイオード（ＰＤ）１４，１５で検出し、この検出されたパワーの比が常に所望の値（利得）になるように、ＡＧＣ回路１６によって励起レーザダイオード（ＬＤ）１７の電流を制御することによって、ＯＦＡ１１の利得の一定制御を行っている。
【０００３】
この光増幅器の利得制御は、運用中の波長数を認識させる監視機能がないＯＦＡが用いられた場合にも適用が可能であり、またこの他の制御回路、例えばＡＬＣ回路、自動電流制御回路（以下、「ＡＣＣ」という）を利用するものに比べて、増幅帯域内における利得の平坦度を小さくすることが可能である。
【０００４】
この制御により、図１１に示すＯＦＡ１１の光入力パワーと光出力パワーの関係図のように、光入力パワーに対して光出力パワーは比例関係にあり、光入力パワーがＸ１からＸ４の入力ダイナミックレンジの範囲で、また光出力パワーがＹ３からＹ４の出力ダイナミックレンジの範囲で、図中、右上がりの一定の直線になって、安定した利得制御を行っていた。
【０００５】
この光増幅器は、異なる波長からなる複数の光信号を波長多重する波長分割多重（以下、「ＷＤＭ」という）システムに用いられ、例えば１波の光の運用状態から２波目の光を新たに追加して波長多重した運用状態に変更する場合、光増幅器のＯＦＡは、１波分の光出力パワーＹ３から２波分の光出力パワーＹ２を出力させる必要があった。
【０００６】
また、この光増幅器のＬＤには、例えば半導体レーザが用いられている。この半導体レーザは、図１２の電流−光出力特性に示すように、ＬＤ駆動のために必要な駆動電流の初期閾値があり、この初期閾値付近でＬＤが駆動されると、このＬＤからの光出力がふらついて安定しないという特徴を有している。通常、従来の光増幅器のＬＤでは、この閾値電流より若干高めの駆動電流によって−２０ｄＢｍで動作されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の光増幅器では、例えば図１３に示すように１波のチャネルの時にＯＦＡの出力（図１１に示したＹ３の出力）の光レベルが、この−２０ｄＢｍで運用されているので、チャネル数が２波のチャネルへ増加されると、この増加に伴ってチャネル当たりの光レベルが追従できずに、過渡時間分だけ一時的に３ｄＢｍ減少してしまって、−２０ｄＢｍを下回ってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、このために上記従来例では、ＬＤからの光出力は、駆動電流の初期閾値付近によるものとなってしまって、光出力がふらついて安定しない状態になり、伝送される光信号の品質が劣化してしまうという問題点もあった。
【０００９】
また、レーザ素子の光レベルには、安全規格（Ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ：ＩＥＣ−６０８２５−１，２）が規定されている。例えば光通信方式に用いられる波長が１．５５μｍ帯の場合においては、光レベルが１０ｄＢｍ以下は、クラス１と呼ばれて障害発生時に光出力を一時的に停止するシャットダウン機能などの安全機能が規定されていないが、この光レベルが１７ｄＢｍ以下は、クラス３Ａと呼ばれて上記の安全機能の追加が規定されている。
【００１０】
ＡＧＣ回路では、光入力パワーが増加すると、それに伴って光出力パワーも増加するようにＯＦＡの利得を一定制御している。このため、例えば非常に高いレベルの光入力パワーがＯＦＡに入力した場合には、このＯＦＡでは、励起ＬＤから非常に高い光出力が発射されることになり、上述した安全規格を満足できない場合が生じる。特に、安全規格で既定されるクラス１の条件を超えると、安全機能を追加しなければならなくなるので、装置構成が複雑になるとともに、製作コストも高価になるという問題点があった。
【００１１】
また、この光増幅器では、ＯＦＡによるシャットダウンからの過渡応答を速くしたい場合、一般的にはＬＤの初期電流値を設定する。そして、ＰＤで光入力があることを確認すると、自動復旧制御（ＡＲＣ）機能を用いてこのＬＤに設定した初期電流を流して光パルスを出力させて、迅速に自動復旧を図るものがあった。
【００１２】
例えば、従来例のように入力ダイナミックレンジを大きくとるようなＡＧＣアンプの場合には、上記の初期電流値は、オーバーシュートが生じないように、例えば図１４に示すように、−２０ｄＢｍの光レベルになるように低く抑えなければならない。この時に、高い光入力パワーがＯＦＡに入力されると、初期電流値は目標値となる光パワーを出力させる電流値のレベルよりもかなり低いので、目標の光パワーを出力されるのに時間がかかり、迅速な復旧が図れないという問題点があった。
【００１３】
さらに、このＡＧＣ回路において、入力ダイナミックレンジを大きくとるような制御を行う場合には、ＯＦＡの光入力パワーが低い領域では、ＬＤの駆動電流があまりにも小さいので、ＬＤからの光出力は初期閾値付近になってしまって、光出力が安定しないという問題点もあった。
【００１４】
また、例えば特開平１１−１２１８４８号公報に記載されたもののように、ＡＧＣとＡＬＣを用いて光増幅器の制御を行うものもあるが、この公報に記載のものでは、上述した問題点を解決するための条件設定や具体的な手段が記述されておらず、以下に述べるこの発明の目的を達成することはできない。
【００１５】
この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止できるとともに、安全性を向上できる光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光増幅器は、光信号に対する利得を制御する利得制御手段と、該光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段とを有し、該利得制御手段およびレベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させる制御実行手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、図１のＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、光入力パワーが安全規格に基づく上限の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）においては、光出力パワーがＹ１の一定値になるように、レベル制御手段（ＡＬＣ）の制御を行い、光入力パワーがそれ以外のＸ２〜Ｘ３間では、利得制御手段（ＡＧＣ）に制御を行わせ、光パワーの出力レベルが上限値Ｙ１を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００１７】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、前記上限の閾値とともに、前記入力する光パワーに対して下限の閾値を設定し、前記検出手段で検出された光パワーが前記下限の閾値以下の時および前記上限の閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させることを特徴とする。
この発明によれば、図１のＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、光入力パワーが下限の閾値Ｘ２以下（Ｘ１〜Ｘ２間）においては、光出力パワーがＹ２の一定値になるように、または光入力パワーが上限の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）においては、光出力パワーがＹ１の一定値になるように、レベル制御手段（ＡＬＣ）の制御を行い、光入力パワーがそれ以外のＸ２〜Ｘ３間では、利得制御手段（ＡＧＣ）に制御を行わせ、光パワーの出力レベルが下限値Ｙ２または上限値Ｙ１を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００１８】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、１波の入力時の光パワーに相当するＸ１〜Ｘ２間でも、２波分の光信号が多重された時の光出力パワーを下限のＹ２の一定値に制御し、安全規格で設定される光出力パワーを上限のＹ１として（図１参照）、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジを従来例のＹ３〜Ｙ４間からＹ２〜Ｙ１間のように狭くして、光出力が初期閾値Ｙ３付近になるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００２０】
また、この発明にかかる光増幅器は、光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段を有し、該レベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させるとともに、それ以外の時には、前記光増幅器に入力する前記光信号の光パワーに応じて複数の閾値を設定し、前記検出手段で検出された前記光パワーに基づいて、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーを段階的に一定の出力パワーになるように、前記レベル制御手段による制御を実行させる制御実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、制御実行手段が光増幅器に入力する光入力パワーに応じて複数の閾値を設定し、検出手段で検出された光パワーに基づいて、ＡＬＣが光増幅器に入力する光信号の光パワーを段階的に制御して、一定の出力パワーが得られるようにして、光出力の安定性を向上させる。
【００２２】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、下限の第１の閾値Ｘ２以下の光パワーまたは上限の第２の閾値Ｘ３以上の光入力パワーを含む段階的な閾値を設定し、光出力パワーのレベルが下限値または上限値を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００２４】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、前記光信号が２波の時から安全基準で設定された時の前記光増幅器の出力ダイナミックレンジで制御を実行させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジを狭くなるように制御することで、初期電流値から目標値までの光パワー出力の変化量が小さくなり、結果的に立ち上がりまでの時間が速くなる。
【００２６】
この発明の請求項７では、異なる波長からなる複数の光信号を波長多重して伝送させる光通信システムにおいて、前記光信号のパワーを増幅して出力する請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を備えたことを特徴とする光通信システムが提供される。
【００２７】
この発明によれば、光通信システムに請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を用いて伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、安全性を向上させる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムの好適な実施の形態を説明する。なお、以下の図において、図１０の構成部分と同様な構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。
【００２９】
（実施例１）
図２は、この発明にかかる光増幅器の実施例１の構成を示す構成図である。図において、この実施例では、図１０の従来例のＯＦＡ１１、光カプラ１２，１３、ＰＤ１４，１５、ＡＧＣ回路１６、ＬＤ１７の他に、ＯＦＡ１１からの光出力パワーのレベルを制御するＡＬＣ１８と、制御実行部１９とから構成されている。
【００３０】
制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出されるＯＦＡ１１への光入力パワーのレベル（光入力レベル）を閾値に設定している。この実施例では、図１に示すように、例えば光入力レベルＸ２をこの発明の第１の閾値に、光入力レベルＸ３をこの発明の第２の閾値に設定している。制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出される光入力レベルがＸ２以下（つまり光入力レベルＸ１〜Ｘ２間）の場合および光入力レベルがＸ３以上（つまり光入力レベルＸ３〜Ｘ４間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーが一定値Ｙ２，Ｙ１となるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させる。
【００３１】
また、この制御実行部１９は、図１に示すように、この光入力レベルが上記の光入力レベル以外（つまり光入力レベルＸ２〜Ｘ３間）の場合には、ＡＧＣ回路１６によってＯＦＡ１１の利得が一定値となるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させる。
【００３２】
次に、この光増幅器の制御動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。図において、制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出される光入力レベルをモニタしており（ステップ１０１）、このモニタした光入力レベルが閾値レベルＸ２以下かどうか判断する（ステップ１０２）。
【００３３】
ここで、この光入力レベルが閾値レベルＸ２以下の場合には、制御実行部１９は、光入力レベルがＸ１〜Ｘ２間と判断して（ステップ１０３）、ＡＬＣ回路１８を選択して駆動させる（ステップ１０４）。この選択されたＡＬＣ回路１８は、駆動すると、ＰＤ１５のモニタ情報から光出力が一定値の光出力パワーＹ２になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１０５）。
【００３４】
また、ステップ１０２において、モニタした光出力パワーがＸ２以下でない場合には、次に制御実行部１９は、このモニタした光入力レベルがＸ３以上かどうか判断する（ステップ１０６）。
【００３５】
ここで、この光入力レベルが閾値レベルＸ３以上でない場合には、このモニタした光入力レベルがＸ２〜Ｘ３間と判断して（ステップ１０７）、ＡＧＣ回路１６を選択して駆動させる（ステップ１０８）。この選択されたＡＧＣ回路１６は、駆動すると、ＰＤ１４とＰＤ１５のモニタ情報から光出力の差を求め、この出力差からＯＦＡ１１の利得が一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１０９）。
【００３６】
また、ステップ１０６において、モニタした光出力パワーがＸ３以上の場合には、このモニタした光入力レベルがＸ３〜Ｘ４間と判断して（ステップ１１０）、ＡＬＣ回路１６を選択して駆動させる（ステップ１１１）。この選択されたＡＬＣ回路１６は、駆動すると、ＰＤ１５のモニタ情報から光出力が一定値の光出力パワーＹ１になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１１２）。
【００３７】
ここで、例えばこの光増幅器を、伝送波長帯域が１．５５μｍ帯の光通信方式に用いる場合の一例を、図４のＯＦＡ１１の光入力パワーと光出力パワーの関係に基づいて説明する。発明が解決しようとする課題でも述べたように、１波から２波のチャネル増設を行う場合、増幅後１波当たりの光パワーは、一時的に３ｄＢｍ減少してしまい光信号の品質を劣化させる要因となる。
【００３８】
この発明では、これを防止するために、図４に示すように１波しか入力されないＸ１（−３０ｄＢｍ）〜Ｘ２（−２７ｄＢｍ）間では、常に２波分の光出力パワーのレベルＹ２を−１７ＤＢｍに設定してＡＬＣ制御によって光信号を出力できるように構成しておく。これにより、図５に示すように、１波から２波へのチャネル増設がなされて、一時的に光出力パワーが−１７ｄＢｍから３ｄＢｍ減少しても、最低レベルの光出力Ｙ３の−２０ｄＢｍは確保されるので、光信号の品質劣化を十分防止することができる。
【００３９】
また、入力ダイナミックレンジの広いＯＦＡでは、シャットダウンからの立ち上がりは、図１４の従来例に示したように、最低レベルの光出力Ｙ３＝−２０ｄＢｍから目標の光レベルに立ち上がるため、立ち上がり時間Ｂは遅くなってしまう。これに対して、この実施例では、図４に示したように、光出力パワーの最低レベルＹ２を−１７ｄＢｍに設定して、最大レベルＹ１を１０ｄＢｍに設定した。なお、最大レベルを１０ｄＢｍとした理由は、安全機能が規定されていない安全規格のクラス１の光出力パワーに適用させるためである。
【００４０】
また、この実施例では、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジが、従来例のＯＦＡの出力ダイナミックレンジより狭くなるので、励起ＬＤにおける初期電流値での光出力−１７ｄＢｍ〜目標値の１０ｄＢｍまでの変化量が小さくなる。従って、この実施例では、図１４に示した従来例の立ち上がり時間Ｂと比べて、図６に示すように、最低の光レベルから目標値の光レベルへの変化に要する時間も短くなり、この結果、立ち上がり時間Ａが短く、かつ立ち上がりが速くなるという効果を奏する。
【００４１】
また、この実施例では、ＯＦＡへの光入力パワーが低い時に、光出力パワーを高く設定してＡＬＣ回路による制御を行うことで、励起ＬＤの駆動電流が多く流れることになり、これによって光出力を安定させて出力させることが可能となった。
【００４２】
また、この実施例では、図４に示すように、ＯＦＡの光入力パワーが０ｄＢｍを超えて入力されても、ＡＬＣ回路の制御が働くため、光出力パワーが最大光出力１０ｄＢｍ以下となるので、安全規格のクラス１で規定された出力以下となって運用上の安全を確保することができる。
【００４３】
（実施例２）
図７は、この発明にかかる光増幅器の実施例２の構成を示す構成図である。図において、実施例１と異なる点は、ＡＧＣ回路１６を用いずにＡＬＣ回路１８のみを用いて光出力パワーを制御する点であり、制御実行部１９がＯＦＡ１１に入力する光入力パワーに応じて複数の閾値を設定しており、ＰＤ１４で検出された光入力パワーに基づいて、ＯＦＡ１１から出力される光出力パワーを段階的に一定の出力パワーになるように、ＡＬＣ回路１８によって励起ＬＤ１７の駆動電流を制御している。
【００４４】
すなわち、この実施例では、図８のＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、制御実行部１９は、光入力パワーが下限の第１の閾値Ｘ２以下（Ｘ１〜Ｘ２間）の場合には、実施例１と同様に、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ２の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。また、制御実行部１９は、光入力パワーが閾値Ｘ５以下（Ｘ２〜Ｘ５間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ５の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。また、制御実行部１９は、光入力パワーが閾値Ｘ６以下（Ｘ５〜Ｘ６間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ６の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。さらに、制御実行部１９は、光入力パワーが上限の第２の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）の場合には、実施例１と同様に、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ１の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。
【００４５】
このように、この実施例では、制御実行部が光入力パワーに応じて複数の閾値を設定しており、ＰＤで検出された光入力パワーに基づいて、ＡＬＣ回路が光出力パワーを段階的に一定の出力パワーになるように制御するので、実施例１と同様の効果を得るとともに、実施例１で用いられたＡＧＣ回路が不必要となるので、光増幅器の部品点数が少なくなって回路構成が簡単になり、製作コストを削減することが可能となる。
【００４６】
（実施例３）
図９は、この発明にかかる光増幅器を用いた光通信システムの一実施例の構成を示す構成図である。図において、光通信システムは、光ファイバ１０と、この光ファイバ１０の両端に接続された送信局２０および受信局３０と、この光ファイバ１０上の任意の位置に設けられたこの発明にかかる光増幅器４０，４１とから構築されている。
【００４７】
この送信局２０は、異なる波長の光信号を出力する光送信器２１，２２と、この光信号を波長多重してＷＤＭ信号光を光ファイバ１０に送出するＷＤＭ装置２３とから構成されている。この受信局３０は、光ファイバ１０から入力するＷＤＭ信号光を波長分割して波長の異なる光信号を出力するＷＤＭ装置３１と、これら光信号を受光する光受信器３２，３３とから構成されている。
【００４８】
このシステムにおいて、光送信器２２と光受信器３３は、増設された機器であり、このシステム構成は、１波の光の運用状態から２波目の光を新たに追加運用させる場合を示している。従来の光増幅器を４０，４１の光増幅器に用いた場合には、増設した光送信器２２を起動させると、送出される光信号の光パワーが同じであり、光増幅器４０，４１は１波分の駆動電流によって駆動するので、一時的に光出力パワーが３ｄＢｍ低下してしまい、光信号の伝送品質の劣化につながってしまう。
【００４９】
そこで、この発明の実施例１および２に示した光増幅器をこのシステムに用いる場合には、１波の光の運用時に光出力パワーを予め２波分の光出力パワーに設定しておき、２波目の光送信器２２が増設された時には、光出力パワーが３ｄＢｍ減少するが、最低レベルの光出力−２０ｄＢｍは確保されるので、光信号の品質劣化を十分防止することができる。
【００５０】
このように、この発明にかかる光増幅器を光通信システムに用いれば、光送信器が増設され、チャネル数が追加されても最低レベルの光出力は確保されるので、光信号の品質劣化が防止され、良好な光通信を行うことができる。
【００５１】
この発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、この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。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１、２では、下限の第１の閾値以下の光パワーまたは上限の第２の閾値以上の光パワーが光増幅器に入力される時には、レベル制御手段によって光信号の出力レベルを一定制御し、光パワーがそれ以外の第１と第２の閾値間では、利得制御手段によって光信号の光パワーに対する利得を制御して、光出力が初期閾値付近になるのを防いで、光出力を安定状態にするので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、安全性を向上させることができる。
【００５３】
また、この発明の請求項３では、少なくとも２波の光信号が多重された時の光入力パワーを第１の閾値として設定し、レベル制御手段は、下限の制御においては、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うので、出力が初期閾値付近になるのを防いで、光出力を安定状態にして、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止する。また、上限の制御においては、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うので、光出力の安全性を向上させることができる。
【００５４】
また、この発明の請求項４では、光入力パワーに応じて複数の閾値を設定し、検出された光入力パワーに基づいて、ＡＬＣが光増幅器に入力する光信号の光出力パワーを段階的に制御して、一定の出力パワーが得られので、光出力が初期閾値Ｙ３付近になるのを防いで、光出力の安定性を確保、向上させることができる。
【００５５】
また、この発明の請求項５では、下限の第１の閾値以下の光パワーまたは上限の第２の閾値以上の光入力パワーを含む段階的な閾値を設定し、光出力パワーのレベルが下限値または上限値を超えるようになるのを防ぐので、チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、光出力の安全性を向上させることができる。
【００５６】
また、この発明の請求項６では、光増幅器の出力ダイナミックレンジを狭くなるように制御することで、初期電流値から目標値までの光パワー出力の変化量が小さくなり、この結果、シャットダウン時などに光パワーの立ち上がりまでの時間が速くなる。
【００５７】
また、この発明の請求項７では、光通信システムに請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を備えたので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、光出力の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を概略的に示す図である。
【図２】この発明にかかる光増幅器の実施例１の構成を示す構成図である。
【図３】図２に示した光増幅器の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示したＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を示す図である。
【図５】チャネル数が増加した場合の実施例の光増幅器から出力される光レベルの状態変化を示す状態変化図である。
【図６】図２に示した光増幅器のシャットダウン解除時からの立ち上がり時間を示す光レベルの図である。
【図７】この発明にかかる光増幅器の実施例２の構成を示す構成図である。
【図８】図７に示したＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を示す図である。
【図９】この発明にかかる光増幅器を用いた光通信システムの一実施例の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の光増幅器の構成を示す構成図である。
【図１１】図１０に示したＯＦＡの光出力パワーと光入力パワーの関係を示す図である。
【図１２】半導体レーザの電流−光出力特性を示す特性図である。
【図１３】チャネル数が増加した場合の従来の光増幅器から出力される光レベルの状態変化を示す状態変化図である。
【図１４】図１０に示した光増幅器のシャットダウン解除時からの立ち上がり時間を示す光レベルの図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ
１２，１３ 光カプラ
１４，１５ ＰＤ
１６ ＡＧＣ回路
１７ ＬＤ
１８ ＡＬＣ回路
１９ 制御実行部
２０ 送信局
２１，２２ 光送信器
２３，３１ ＷＤＭ装置
３０ 受信局
３２，３３ 光受信器
４０，４１ 光増幅器
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動利得制御（以下、「ＡＧＣ」という）回路または自動出力レベル制御（以下、「ＡＬＣ」という）回路を有し、光信号のパワーを増幅する光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光増幅器では、例えば図１０に示すように、光ファイバ１０上に設けられた光ファイバアンプ（ＯＦＡ）１１の光入力パワーと光出力パワーをそれぞれ光カプラ１２，１３で分岐させた後に、ホトダイオード（ＰＤ）１４，１５で検出し、この検出されたパワーの比が常に所望の値（利得）になるように、ＡＧＣ回路１６によって励起レーザダイオード（ＬＤ）１７の電流を制御することによって、ＯＦＡ１１の利得の一定制御を行っている。
【０００３】
この光増幅器の利得制御は、運用中の波長数を認識させる監視機能がないＯＦＡが用いられた場合にも適用が可能であり、またこの他の制御回路、例えばＡＬＣ回路、自動電流制御回路（以下、「ＡＣＣ」という）を利用するものに比べて、増幅帯域内における利得の平坦度を小さくすることが可能である。
【０００４】
この制御により、図１１に示すＯＦＡ１１の光入力パワーと光出力パワーの関係図のように、光入力パワーに対して光出力パワーは比例関係にあり、光入力パワーがＸ１からＸ４の入力ダイナミックレンジの範囲で、また光出力パワーがＹ３からＹ４の出力ダイナミックレンジの範囲で、図中、右上がりの一定の直線になって、安定した利得制御を行っていた。
【０００５】
この光増幅器は、異なる波長からなる複数の光信号を波長多重する波長分割多重（以下、「ＷＤＭ」という）システムに用いられ、例えば１波の光の運用状態から２波目の光を新たに追加して波長多重した運用状態に変更する場合、光増幅器のＯＦＡは、１波分の光出力パワーＹ３から２波分の光出力パワーＹ２を出力させる必要があった。
【０００６】
また、この光増幅器のＬＤには、例えば半導体レーザが用いられている。この半導体レーザは、図１２の電流−光出力特性に示すように、ＬＤ駆動のために必要な駆動電流の初期閾値があり、この初期閾値付近でＬＤが駆動されると、このＬＤからの光出力がふらついて安定しないという特徴を有している。通常、従来の光増幅器のＬＤでは、この閾値電流より若干高めの駆動電流によって−２０ｄＢｍで動作されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の光増幅器では、例えば図１３に示すように１波のチャネルの時にＯＦＡの出力（図１１に示したＹ３の出力）の光レベルが、この−２０ｄＢｍで運用されているので、チャネル数が２波のチャネルへ増加されると、この増加に伴ってチャネル当たりの光レベルが追従できずに、過渡時間分だけ一時的に３ｄＢｍ減少してしまって、−２０ｄＢｍを下回ってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、このために上記従来例では、ＬＤからの光出力は、駆動電流の初期閾値付近によるものとなってしまって、光出力がふらついて安定しない状態になり、伝送される光信号の品質が劣化してしまうという問題点もあった。
【０００９】
また、レーザ素子の光レベルには、安全規格（Ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ：ＩＥＣ−６０８２５−１，２）が規定されている。例えば光通信方式に用いられる波長が１．５５μｍ帯の場合においては、光レベルが１０ｄＢｍ以下は、クラス１と呼ばれて障害発生時に光出力を一時的に停止するシャットダウン機能などの安全機能が規定されていないが、この光レベルが１７ｄＢｍ以下は、クラス３Ａと呼ばれて上記の安全機能の追加が規定されている。
【００１０】
ＡＧＣ回路では、光入力パワーが増加すると、それに伴って光出力パワーも増加するようにＯＦＡの利得を一定制御している。このため、例えば非常に高いレベルの光入力パワーがＯＦＡに入力した場合には、このＯＦＡでは、励起ＬＤから非常に高い光出力が発射されることになり、上述した安全規格を満足できない場合が生じる。特に、安全規格で既定されるクラス１の条件を超えると、安全機能を追加しなければならなくなるので、装置構成が複雑になるとともに、製作コストも高価になるという問題点があった。
【００１１】
また、この光増幅器では、ＯＦＡによるシャットダウンからの過渡応答を速くしたい場合、一般的にはＬＤの初期電流値を設定する。そして、ＰＤで光入力があることを確認すると、自動復旧制御（ＡＲＣ）機能を用いてこのＬＤに設定した初期電流を流して光パルスを出力させて、迅速に自動復旧を図るものがあった。
【００１２】
例えば、従来例のように入力ダイナミックレンジを大きくとるようなＡＧＣアンプの場合には、上記の初期電流値は、オーバーシュートが生じないように、例えば図１４に示すように、−２０ｄＢｍの光レベルになるように低く抑えなければならない。この時に、高い光入力パワーがＯＦＡに入力されると、初期電流値は目標値となる光パワーを出力させる電流値のレベルよりもかなり低いので、目標の光パワーを出力されるのに時間がかかり、迅速な復旧が図れないという問題点があった。
【００１３】
さらに、このＡＧＣ回路において、入力ダイナミックレンジを大きくとるような制御を行う場合には、ＯＦＡの光入力パワーが低い領域では、ＬＤの駆動電流があまりにも小さいので、ＬＤからの光出力は初期閾値付近になってしまって、光出力が安定しないという問題点もあった。
【００１４】
また、例えば特開平１１−１２１８４８号公報に記載されたもののように、ＡＧＣとＡＬＣを用いて光増幅器の制御を行うものもあるが、この公報に記載のものでは、上述した問題点を解決するための条件設定や具体的な手段が記述されておらず、以下に述べるこの発明の目的を達成することはできない。
【００１５】
この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止できるとともに、安全性を向上できる光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光増幅器は、光信号に対する利得を制御する利得制御手段と、該光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段とを有し、該利得制御手段およびレベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させる制御実行手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、図１のＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、光入力パワーが安全規格に基づく上限の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）においては、光出力パワーがＹ１の一定値になるように、レベル制御手段（ＡＬＣ）の制御を行い、光入力パワーがそれ以外のＸ２〜Ｘ３間では、利得制御手段（ＡＧＣ）に制御を行わせ、光パワーの出力レベルが上限値Ｙ１を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００１７】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、前記上限の閾値とともに、前記入力する光パワーに対して下限の閾値を設定し、前記検出手段で検出された光パワーが前記下限の閾値以下の時および前記上限の閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させることを特徴とする。
この発明によれば、図１のＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、光入力パワーが下限の閾値Ｘ２以下（Ｘ１〜Ｘ２間）においては、光出力パワーがＹ２の一定値になるように、または光入力パワーが上限の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）においては、光出力パワーがＹ１の一定値になるように、レベル制御手段（ＡＬＣ）の制御を行い、光入力パワーがそれ以外のＸ２〜Ｘ３間では、利得制御手段（ＡＧＣ）に制御を行わせ、光パワーの出力レベルが下限値Ｙ２または上限値Ｙ１を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００１８】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、１波の入力時の光パワーに相当するＸ１〜Ｘ２間でも、２波分の光信号が多重された時の光出力パワーを下限のＹ２の一定値に制御し、安全規格で設定される光出力パワーを上限のＹ１として（図１参照）、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジを従来例のＹ３〜Ｙ４間からＹ２〜Ｙ１間のように狭くして、光出力が初期閾値Ｙ３付近になるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００２０】
また、この発明にかかる光増幅器は、光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段を有し、該レベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させるとともに、それ以外の時には、前記光増幅器に入力する前記光信号の光パワーに応じて複数の閾値を設定し、前記検出手段で検出された前記光パワーに基づいて、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーを段階的に一定の出力パワーになるように、前記レベル制御手段による制御を実行させる制御実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、制御実行手段が光増幅器に入力する光入力パワーに応じて複数の閾値を設定し、検出手段で検出された光パワーに基づいて、ＡＬＣが光増幅器に入力する光信号の光パワーを段階的に制御して、一定の出力パワーが得られるようにして、光出力の安定性を向上させる。
【００２２】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、下限の第１の閾値Ｘ２以下の光パワーまたは上限の第２の閾値Ｘ３以上の光入力パワーを含む段階的な閾値を設定し、光出力パワーのレベルが下限値または上限値を超えるようになるのを防いで、光出力を安定状態にする。
【００２４】
また、この発明にかかる光増幅器は、上記発明において、前記制御実行手段は、前記光信号が２波の時から安全基準で設定された時の前記光増幅器の出力ダイナミックレンジで制御を実行させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジを狭くなるように制御することで、初期電流値から目標値までの光パワー出力の変化量が小さくなり、結果的に立ち上がりまでの時間が速くなる。
【００２６】
この発明の請求項７では、異なる波長からなる複数の光信号を波長多重して伝送させる光通信システムにおいて、前記光信号のパワーを増幅して出力する請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を備えたことを特徴とする光通信システムが提供される。
【００２７】
この発明によれば、光通信システムに請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を用いて伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、安全性を向上させる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅器およびその光増幅器を用いた光通信システムの好適な実施の形態を説明する。なお、以下の図において、図１０の構成部分と同様な構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。
【００２９】
（実施例１）
図２は、この発明にかかる光増幅器の実施例１の構成を示す構成図である。図において、この実施例では、図１０の従来例のＯＦＡ１１、光カプラ１２，１３、ＰＤ１４，１５、ＡＧＣ回路１６、ＬＤ１７の他に、ＯＦＡ１１からの光出力パワーのレベルを制御するＡＬＣ１８と、制御実行部１９とから構成されている。
【００３０】
制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出されるＯＦＡ１１への光入力パワーのレベル（光入力レベル）を閾値に設定している。この実施例では、図１に示すように、例えば光入力レベルＸ２をこの発明の第１の閾値に、光入力レベルＸ３をこの発明の第２の閾値に設定している。制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出される光入力レベルがＸ２以下（つまり光入力レベルＸ１〜Ｘ２間）の場合および光入力レベルがＸ３以上（つまり光入力レベルＸ３〜Ｘ４間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーが一定値Ｙ２，Ｙ１となるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させる。
【００３１】
また、この制御実行部１９は、図１に示すように、この光入力レベルが上記の光入力レベル以外（つまり光入力レベルＸ２〜Ｘ３間）の場合には、ＡＧＣ回路１６によってＯＦＡ１１の利得が一定値となるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させる。
【００３２】
次に、この光増幅器の制御動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。図において、制御実行部１９は、ＰＤ１４で検出される光入力レベルをモニタしており（ステップ１０１）、このモニタした光入力レベルが閾値レベルＸ２以下かどうか判断する（ステップ１０２）。
【００３３】
ここで、この光入力レベルが閾値レベルＸ２以下の場合には、制御実行部１９は、光入力レベルがＸ１〜Ｘ２間と判断して（ステップ１０３）、ＡＬＣ回路１８を選択して駆動させる（ステップ１０４）。この選択されたＡＬＣ回路１８は、駆動すると、ＰＤ１５のモニタ情報から光出力が一定値の光出力パワーＹ２になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１０５）。
【００３４】
また、ステップ１０２において、モニタした光出力パワーがＸ２以下でない場合には、次に制御実行部１９は、このモニタした光入力レベルがＸ３以上かどうか判断する（ステップ１０６）。
【００３５】
ここで、この光入力レベルが閾値レベルＸ３以上でない場合には、このモニタした光入力レベルがＸ２〜Ｘ３間と判断して（ステップ１０７）、ＡＧＣ回路１６を選択して駆動させる（ステップ１０８）。この選択されたＡＧＣ回路１６は、駆動すると、ＰＤ１４とＰＤ１５のモニタ情報から光出力の差を求め、この出力差からＯＦＡ１１の利得が一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１０９）。
【００３６】
また、ステップ１０６において、モニタした光出力パワーがＸ３以上の場合には、このモニタした光入力レベルがＸ３〜Ｘ４間と判断して（ステップ１１０）、ＡＬＣ回路１６を選択して駆動させる（ステップ１１１）。この選択されたＡＬＣ回路１６は、駆動すると、ＰＤ１５のモニタ情報から光出力が一定値の光出力パワーＹ１になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御する（ステップ１１２）。
【００３７】
ここで、例えばこの光増幅器を、伝送波長帯域が１．５５μｍ帯の光通信方式に用いる場合の一例を、図４のＯＦＡ１１の光入力パワーと光出力パワーの関係に基づいて説明する。発明が解決しようとする課題でも述べたように、１波から２波のチャネル増設を行う場合、増幅後１波当たりの光パワーは、一時的に３ｄＢｍ減少してしまい光信号の品質を劣化させる要因となる。
【００３８】
この発明では、これを防止するために、図４に示すように１波しか入力されないＸ１（−３０ｄＢｍ）〜Ｘ２（−２７ｄＢｍ）間では、常に２波分の光出力パワーのレベルＹ２を−１７ＤＢｍに設定してＡＬＣ制御によって光信号を出力できるように構成しておく。これにより、図５に示すように、１波から２波へのチャネル増設がなされて、一時的に光出力パワーが−１７ｄＢｍから３ｄＢｍ減少しても、最低レベルの光出力Ｙ３の−２０ｄＢｍは確保されるので、光信号の品質劣化を十分防止することができる。
【００３９】
また、入力ダイナミックレンジの広いＯＦＡでは、シャットダウンからの立ち上がりは、図１４の従来例に示したように、最低レベルの光出力Ｙ３＝−２０ｄＢｍから目標の光レベルに立ち上がるため、立ち上がり時間Ｂは遅くなってしまう。これに対して、この実施例では、図４に示したように、光出力パワーの最低レベルＹ２を−１７ｄＢｍに設定して、最大レベルＹ１を１０ｄＢｍに設定した。なお、最大レベルを１０ｄＢｍとした理由は、安全機能が規定されていない安全規格のクラス１の光出力パワーに適用させるためである。
【００４０】
また、この実施例では、ＯＦＡの出力ダイナミックレンジが、従来例のＯＦＡの出力ダイナミックレンジより狭くなるので、励起ＬＤにおける初期電流値での光出力−１７ｄＢｍ〜目標値の１０ｄＢｍまでの変化量が小さくなる。従って、この実施例では、図１４に示した従来例の立ち上がり時間Ｂと比べて、図６に示すように、最低の光レベルから目標値の光レベルへの変化に要する時間も短くなり、この結果、立ち上がり時間Ａが短く、かつ立ち上がりが速くなるという効果を奏する。
【００４１】
また、この実施例では、ＯＦＡへの光入力パワーが低い時に、光出力パワーを高く設定してＡＬＣ回路による制御を行うことで、励起ＬＤの駆動電流が多く流れることになり、これによって光出力を安定させて出力させることが可能となった。
【００４２】
また、この実施例では、図４に示すように、ＯＦＡの光入力パワーが０ｄＢｍを超えて入力されても、ＡＬＣ回路の制御が働くため、光出力パワーが最大光出力１０ｄＢｍ以下となるので、安全規格のクラス１で規定された出力以下となって運用上の安全を確保することができる。
【００４３】
（実施例２）
図７は、この発明にかかる光増幅器の実施例２の構成を示す構成図である。図において、実施例１と異なる点は、ＡＧＣ回路１６を用いずにＡＬＣ回路１８のみを用いて光出力パワーを制御する点であり、制御実行部１９がＯＦＡ１１に入力する光入力パワーに応じて複数の閾値を設定しており、ＰＤ１４で検出された光入力パワーに基づいて、ＯＦＡ１１から出力される光出力パワーを段階的に一定の出力パワーになるように、ＡＬＣ回路１８によって励起ＬＤ１７の駆動電流を制御している。
【００４４】
すなわち、この実施例では、図８のＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係の図に示すように、制御実行部１９は、光入力パワーが下限の第１の閾値Ｘ２以下（Ｘ１〜Ｘ２間）の場合には、実施例１と同様に、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ２の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。また、制御実行部１９は、光入力パワーが閾値Ｘ５以下（Ｘ２〜Ｘ５間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ５の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。また、制御実行部１９は、光入力パワーが閾値Ｘ６以下（Ｘ５〜Ｘ６間）の場合には、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ６の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。さらに、制御実行部１９は、光入力パワーが上限の第２の閾値Ｘ３以上（Ｘ３〜Ｘ４間）の場合には、実施例１と同様に、ＡＬＣ回路１８によって光出力パワーがＹ１の一定値になるように、励起ＬＤ１７の駆動電流を制御させている。
【００４５】
このように、この実施例では、制御実行部が光入力パワーに応じて複数の閾値を設定しており、ＰＤで検出された光入力パワーに基づいて、ＡＬＣ回路が光出力パワーを段階的に一定の出力パワーになるように制御するので、実施例１と同様の効果を得るとともに、実施例１で用いられたＡＧＣ回路が不必要となるので、光増幅器の部品点数が少なくなって回路構成が簡単になり、製作コストを削減することが可能となる。
【００４６】
（実施例３）
図９は、この発明にかかる光増幅器を用いた光通信システムの一実施例の構成を示す構成図である。図において、光通信システムは、光ファイバ１０と、この光ファイバ１０の両端に接続された送信局２０および受信局３０と、この光ファイバ１０上の任意の位置に設けられたこの発明にかかる光増幅器４０，４１とから構築されている。
【００４７】
この送信局２０は、異なる波長の光信号を出力する光送信器２１，２２と、この光信号を波長多重してＷＤＭ信号光を光ファイバ１０に送出するＷＤＭ装置２３とから構成されている。この受信局３０は、光ファイバ１０から入力するＷＤＭ信号光を波長分割して波長の異なる光信号を出力するＷＤＭ装置３１と、これら光信号を受光する光受信器３２，３３とから構成されている。
【００４８】
このシステムにおいて、光送信器２２と光受信器３３は、増設された機器であり、このシステム構成は、１波の光の運用状態から２波目の光を新たに追加運用させる場合を示している。従来の光増幅器を４０，４１の光増幅器に用いた場合には、増設した光送信器２２を起動させると、送出される光信号の光パワーが同じであり、光増幅器４０，４１は１波分の駆動電流によって駆動するので、一時的に光出力パワーが３ｄＢｍ低下してしまい、光信号の伝送品質の劣化につながってしまう。
【００４９】
そこで、この発明の実施例１および２に示した光増幅器をこのシステムに用いる場合には、１波の光の運用時に光出力パワーを予め２波分の光出力パワーに設定しておき、２波目の光送信器２２が増設された時には、光出力パワーが３ｄＢｍ減少するが、最低レベルの光出力−２０ｄＢｍは確保されるので、光信号の品質劣化を十分防止することができる。
【００５０】
このように、この発明にかかる光増幅器を光通信システムに用いれば、光送信器が増設され、チャネル数が追加されても最低レベルの光出力は確保されるので、光信号の品質劣化が防止され、良好な光通信を行うことができる。
【００５１】
この発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、この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。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１、２では、下限の第１の閾値以下の光パワーまたは上限の第２の閾値以上の光パワーが光増幅器に入力される時には、レベル制御手段によって光信号の出力レベルを一定制御し、光パワーがそれ以外の第１と第２の閾値間では、利得制御手段によって光信号の光パワーに対する利得を制御して、光出力が初期閾値付近になるのを防いで、光出力を安定状態にするので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、安全性を向上させることができる。
【００５３】
また、この発明の請求項３では、少なくとも２波の光信号が多重された時の光入力パワーを第１の閾値として設定し、レベル制御手段は、下限の制御においては、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うので、出力が初期閾値付近になるのを防いで、光出力を安定状態にして、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止する。また、上限の制御においては、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うので、光出力の安全性を向上させることができる。
【００５４】
また、この発明の請求項４では、光入力パワーに応じて複数の閾値を設定し、検出された光入力パワーに基づいて、ＡＬＣが光増幅器に入力する光信号の光出力パワーを段階的に制御して、一定の出力パワーが得られので、光出力が初期閾値Ｙ３付近になるのを防いで、光出力の安定性を確保、向上させることができる。
【００５５】
また、この発明の請求項５では、下限の第１の閾値以下の光パワーまたは上限の第２の閾値以上の光入力パワーを含む段階的な閾値を設定し、光出力パワーのレベルが下限値または上限値を超えるようになるのを防ぐので、チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、光出力の安全性を向上させることができる。
【００５６】
また、この発明の請求項６では、光増幅器の出力ダイナミックレンジを狭くなるように制御することで、初期電流値から目標値までの光パワー出力の変化量が小さくなり、この結果、シャットダウン時などに光パワーの立ち上がりまでの時間が速くなる。
【００５７】
また、この発明の請求項７では、光通信システムに請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を備えたので、伝送チャネルの増減に伴う光信号の伝送品質の劣化を防止するとともに、光出力の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＡの制御を説明するためのＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を概略的に示す図である。
【図２】この発明にかかる光増幅器の実施例１の構成を示す構成図である。
【図３】図２に示した光増幅器の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示したＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を示す図である。
【図５】チャネル数が増加した場合の実施例の光増幅器から出力される光レベルの状態変化を示す状態変化図である。
【図６】図２に示した光増幅器のシャットダウン解除時からの立ち上がり時間を示す光レベルの図である。
【図７】この発明にかかる光増幅器の実施例２の構成を示す構成図である。
【図８】図７に示したＯＦＡの光入力パワーと光出力パワーの関係を示す図である。
【図９】この発明にかかる光増幅器を用いた光通信システムの一実施例の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の光増幅器の構成を示す構成図である。
【図１１】図１０に示したＯＦＡの光出力パワーと光入力パワーの関係を示す図である。
【図１２】半導体レーザの電流−光出力特性を示す特性図である。
【図１３】チャネル数が増加した場合の従来の光増幅器から出力される光レベルの状態変化を示す状態変化図である。
【図１４】図１０に示した光増幅器のシャットダウン解除時からの立ち上がり時間を示す光レベルの図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ
１２，１３ 光カプラ
１４，１５ ＰＤ
１６ ＡＧＣ回路
１７ ＬＤ
１８ ＡＬＣ回路
１９ 制御実行部
２０ 送信局
２１，２２ 光送信器
２３，３１ ＷＤＭ装置
３０ 受信局
３２，３３ 光受信器
４０，４１ 光増幅器
Claims (7)
- 光信号に対する利得を制御する利得制御手段と、該光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段とを有し、該利得制御手段およびレベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、
前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、
前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させる制御実行手段を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 前記制御実行手段は、前記上限の閾値とともに、前記入力する光パワーに対して下限の閾値を設定し、前記検出手段で検出された光パワーが前記下限の閾値以下の時および前記上限の閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させ、それ以外の時には、前記利得制御手段による制御を実行させることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
- 前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅器。
- 光信号の出力レベルを制御するレベル制御手段を有し、該レベル制御手段の制御によって波長多重された光信号の光パワーを増幅して出力する光増幅器において、
前記光増幅器に入力する光パワーを検出する検出手段と、
前記入力する光パワーに対して安全規格に基づく上限の閾値が設定され、前記検出手段で検出された光パワーが前記閾値以上の時に前記レベル制御手段による制御を実行させるとともに、それ以外の時には、前記光増幅器に入力する前記光信号の光パワーに応じて複数の閾値を設定し、前記検出手段で検出された前記光パワーに基づいて、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーを段階的に一定の出力パワーになるように、前記レベル制御手段による制御を実行させる制御実行手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 前記制御実行手段は、少なくとも２波の前記光信号が多重された時の前記入力する光パワーを前記下限の閾値として設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが２波分の一定出力レベルになるようにレベル制御を行い、また前記制御実行手段は、安全規格に基づいて前記上限の閾値を設定し、前記レベル制御手段は、前記光増幅器から出力される光信号の光パワーが前記安全規格で設定される光パワーの上限値以下の一定出力レベルになるようにレベル制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の光増幅器。
- 前記制御実行手段は、前記光信号が２波の時から安全基準で設定された時の前記光増幅器の出力ダイナミックレンジで制御を実行させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光増幅器。
- 異なる波長からなる複数の光信号を波長多重して伝送させる光通信システムにおいて、
前記光信号のパワーを増幅して出力する請求項１〜６の少なくとも一つの光増幅器を備えたことを特徴とする光通信システム。
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