JP4013425B2 - 複数波長帯域光増幅器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
近年、マルチメディアネットワークの進展に伴い情報需要は飛躍的に増大し、情報容量が集約する幹線系光伝送システムにおいてはさらなる大容量化、また柔軟なネットワーク形成が求められている。
【０００２】
波長多重(WDM)伝送方式は、現状ではこのようなシステム需要に対応する最も有効な手段であり、現在すでに北米を中心に商用化が進められている。
【０００３】
このようなWDM伝送システムにおいて、光ファイバ増幅器は必須のキーデバイスであり、本特許はこのような光ファイバ増幅器の広帯域化手段となる複数帯域合波の光増幅器構成において適用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
光ファイバ増幅器を用いた中継器を広帯域化する際の手法として、複数の帯域をそれぞれの帯域専用の光増幅器で増幅し、入出力端に光合分波器を設置して並列増幅する構成がある(図1参照)。
1-1は送信部、1-2は受信部、1はC-band (1.53~1.56 μm)とL-band (1.57~1.60 μm)を分波する分波フィルタ、2はC-bandとL-bandを合波する合波フィルタ、7はC-bandを増幅する光増幅器、8はL-bandを増幅する光増幅器である。
【０００５】
このような複数帯域の並列増幅構成の光増幅中継器では、分波フィルタや合波フィルタにおいてクロストークが存在する。
【０００６】
即ち、分波フィルタ1に於いて、本来C-band 側の光増幅器7側のポートにはC-bandの1.53~1.56 μmのみ出力されるのが理想的であるが、L-bandを遮断するアイソレーション量を高く設定すると分波フィルタの挿入損失が大きくなる傾向にあり、伝送している信号(主信号光)の損失が大きくなり、全体の通信システムの信号対ノイズ比が劣化する。
【０００７】
逆に、主信号系の損失を低く維持するために、分波フィルタのアイソレーションをあまり高く設定しない場合には、本来C-bandの1.53~1.56 μmのみ出力されなければならない分波フィルタ1の光増幅器7側のポートにもL-band (1.57~1.60 μm)の光がクロストーク光(漏れ光)として出力する問題が有る。
【０００８】
同様に分波フィルタ1のL-band側光増幅器8側のポートには幾分のC-bandの漏れ光が入射される。
【０００９】
このようなクロストークが発生すると、C-band側光増幅器7とL-band側光増幅器8内に配置される光入力モニタの検出レベルの誤差要因となり、特にその検出レベルをもとに光増幅器の制御[ゲイン一定制御(AGC制御)や入力断モニタ(シャットダウン検出制御)]を行うような場合に、C-band側にL-bandの光が漏れ、L-band側にはC-bandの側の光が漏れることで制御誤差が生じる。
【００１０】
例えば、ＡＧＣ制御の場合入力と出力の比を検出して利得が一定に成るよう光増幅器の励起光源の光パワ―レベルを制御する。光増幅器の入力光のモニタは、クロストーク光が主成分の波長帯域の光パワーに付加されて入力レベルを検出し、そして光増幅器の出力光のモニタは光増幅器が増幅帯域外の光は増幅しないためクロストーク分の光は無視出来る。
【００１１】
従って、入力モニタと出力モニタでクロストークの光が与える影響が違うため、光増幅器の増幅波長帯域内の光に対して正しい利得の検出、つまりはAGC制御がなされていないことになる。
【００１２】
又、入力光をモニタし、光入力断が生じた時に光増幅器の励起を停止又は特定の値に固定して、復旧時のサージを防止するためのシャットダウン検出を行なう場合、増幅器の帯域の光がダウンしているにも関わらず、クロストーク光の影響により、正常に光がダウンしている状態を検出出来ない場合が生じる。
【００１３】
さらに、この様なクロストークは合波フィルタ2でも生じている。
【００１４】
光増幅器の出力では、+20dBmを超えるパワーが出力される。保守者の安全を確保するため、光増幅器出力及び伝送路等でコネクタが開放されている場合、それを自動的に検出して光増幅器の出力を停止することが必要となる。一般的には、各光増幅器出力で反射光と出力光のレベルを検出して反射量を求め、コネクタ接続時と開放時との反射量の差分を判別して光増幅器の出力を停止する方法が用いられる。
【００１５】
コネクタ開放時には、コネクタでのフレネル反射(-14dB)と合波フィルタの損失の2倍の損失を受けた光が光増幅器へ戻る。合波フィルタの損失は最大の場合を想定し、この反射量以下にコネクタ開放検出閾値を設定する。一方、コネクタ接続時には、コネクタの反射減衰量または伝送路でのレイリー散乱で決まる反射量に合波フィルタの損失の2倍を考慮して,最大の反射量を想定してそれ以上にコネクタ接続検出閾値を設定する。
【００１６】
光合波フィルタでのアイソレーションをあまり大きくとらない場合,他バンドの光がクロストーク光(漏れ光)として光増幅器に戻ってくるため、コネクタ接続時の反射量が見かけ上増加したようになり、コネクタ開放/接続検出閾値間での設定値の差分が小さくなり、閾値の設定が困難になり,正常に動作しないという問題がある。
【００１７】
【問題点を解決するための手段】
第一の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１および第２のモニタ手段と、
第１または第２のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する第１または第２の光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設ける。
【００１８】
第二の手段として、第一手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
第１と第２の光増幅器の出力を合波する合波手段を設ける。
【００１９】
第三の手段として、第二手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３または第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する第１または第２の光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設ける。
【００２０】
第四の手段として、第二手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４モニタ手段で検出した値をもとに合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２１】
第五の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１と第２のモニタ手段と、
第１と第２のモニタ手段で検出した値をもとに分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２２】
第六の手段として、第五手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段を設ける。
【００２３】
第七の手段として、第六手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側断手段を設ける。
【００２４】
第八の手段として、第六手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２６】
第九の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段と、
合波手段から第１の光増幅器または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設ける。
【００２７】
第十の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の増幅器出力を波長多重する合波手段と、
合波手段からの戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２８】
第十一の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波し、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器を設け、複数の光増幅器で増幅された光を合波する複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した波長帯域毎の光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段を設け、
各モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設ける。
【００２９】
第十二の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段からそれぞれの光増幅器へ戻る光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段と、
各モニタ手段の前段には対応する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設ける。
第十三の手段として、複数波長帯域光増幅器において、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した波長帯域毎の光をそれぞれ受光する入力側モニタ手段と、
各入力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段と、
合波手段からそれぞれの光増幅器へ戻る光をそれぞれ検出する出力側モニタ手段と、
各出力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設ける。
【００３０】
【作用】
上記の問題を解決するため、複数の帯域の光を分割して増幅する光増幅器の各帯域に於ける光モニタ部にクロストーク光の遮断特性を持たせることで、主信号の損失を増大させることなく、クロストーク光の遮断を実現することが可能になり、光増幅部の制御性を維持し、特性劣化を生じない光増幅中継器構成を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
第一の実施例
図2に本発明の第一の実施例を示す。
【００３２】
1は帯域分波カプラ、2は帯域合波カプラ、7はC-band光増幅器、8はL-band光増幅器、751,851,754,854,755,855は光分岐カプラ、771,772はL-band遮断フィルタ、871,872はC-band遮断フィルタ、791,891,792,892,793,893はモニタ用ホトダイオード、741,742,841,842は波長多重(WDM)カプラ、711はC-band用EDF、811はL-band用EDF、731,732,831,832はレーザ、710はC-band側制御回路、810はL-band側制御回路、76,86は光可変減衰器、78,88は光増幅器である。
【００３３】
伝送路からの光波長多重された信号は帯域分波カプラ1に入力されC-bandの1.53~1.56 μmの帯域とL-bandの1.57~1.60 μmの帯域に分波されC-band光増幅器7およびL-band光増幅器8にそれぞれ入力される。
【００３４】
この時伝送されている主信号成分に、損失が多く出ないように、アイソレーションが低く、帯域間のクロストークが生じてしまう帯域分波フィルタを用いる。
【００３５】
C-band光増幅器7ないの光カプラ751は帯域分波カプラ1のC-band帯域出力の所定量を分岐し、分岐した出力はL-band遮断フィルタ771でフィルタリングされC-band以外の波長成分がカットされる。
【００３６】
モニタ用ホトダイオード791はフィルタ771でフィルタリングされC-bandのみの光パワーを検出し制御回路710に入力する。
【００３７】
制御回路710ではAGC制御を行なう場合はC-band用EDF711出力でレーザ731,732により増幅された光出力を光カプラ754により分離してモニタ用受光素子792により受光を行い、モニタ用受光素子791と792の比が一定の値になるように、レーザ731,732をの出力を調整して、WDMカプラ741,742によりC-band用EDF711に励起光を励起する。
【００３８】
本発明ではAGC制御の場合でも入力側のモニタにクロストーク分の光が入射しないので、光増幅器の増幅波長帯域内の光に対して正しいAGC制御がなされることになる。
【００３９】
シャットダウン検出の場合はモニタ用受光素子791で受信した出力をもとに制御回路710でレーザ731,732の出力を制御する。
【００４０】
光カプラ755は帯域合波カプラからの反射光を分岐し、L-band遮断フィルタ772でフィルタリングされモニタ用受光素子793に入力される。
【００４１】
制御回路710はモニタ用受光素子793の出力とカプラ755から帯域合波カプラ2への出力との比を基に、後段の伝送路や中継器からの反射量を検出し、C-band光増幅器の光出力を制御する。カプラ755から帯域合波カプラ2への出力は、モニタ受光素子792の値からしることができる。
【００４２】
このような構成にすることによって、帯域合波カプラ2のクロストークはL-band遮断フィルタ772で遮断されるため、帯域合波カプラでクロストークが発生しても、モニタ用受光素子にはC-bandの光のみが入射され、クロストークの影響を受けることはない。
【００４３】
78の第2のC-band光増幅器と76の可変減衰器は必要に応じて設けることが出来る。
【００４４】
複数帯域光増幅器の出力が出力一定制御(ALC)で波長に対する利得を調整する(一定にする)制御を行なう場合に用いられる。
【００４５】
第2のC-band光増幅器78は通常はAGC動作を行なっており、この第2のC-band光増幅器78の出力が常に一定の値に成るように第2のC-band光増幅器78に入力される光を可変減衰器76により制御する。
【００４６】
Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器８内でＣ−ｂａｎｄ光増幅器と対応する素子は上１桁以外は同じ番号が付してあり、同様の動作を行なう。（ただし、帯域遮断フィルタはＣ−ｂａｎｄの光を遮断する）
上記の説明において、レーザ７３１，７３２，８３１，８３２は０．９８μｍ又は１．４８μｍの波長のレーザ光を用いることが出来る。
【００４７】
又、レーザ731,831の前方励起のみ、又は732,832の後方励起のみでも動作可能である。
【００４８】
制御回路710,810はAGC制御,シャットダウン検出,後方モニタについて説明したが、入力モニタの値を用いたALC制御にも適用可能である。
【００４９】
本発明では図3に示すように771,871,772,872の帯域遮断フィルタは両帯域の一方を透過し、他方を遮断する特性を持つ。
【００５０】
この遮断特性が十分である場合に分波フィルタ1の帯域間クロストークの特性仕様を緩和し、主信号系損失などの低減を図ることができる。
【００５１】
特に、各帯域を2段の光増幅器により増幅を行なう場合は前段で利得を正しく補正しないと、後段で出力レベルが大きく成ってからゲインチルトが出ると、出力偏差が大きくなるため、光増幅器で増幅を行なう帯域の光を正しくモニタする必要が有り、本発明は必須である。
【００５２】
帯域分波カプラで一方のアイソレーションを無視した場合、帯域遮断フィルタは一方の帯域のみで良い。
【００５３】
例えば、帯域分波カプラのC-band側のアイソレーションを上げたとするとC-band側の帯域遮断フィルタ771は不要になり、L-band側の帯域遮断フィルタ871のみが必要となる。
【００５４】
また、帯域合波カプラのC-band側のアイソレーションを上げたとするとC-band側の帯域遮断フィルタ772は不要になり、L-band側の帯域遮断フィルタ872のみが必要となる。
【００５５】
ただし、アイソレーションをあげると、大きく損失を受けるので、増幅時にその分を考慮して増幅を行なう必要がある。
【００５６】
図2は,インラインアンプに適用した構成であるが、ポストアンプに適用する場合は,分波フィルタ1、フィルタ771、871がない構成となり、プリアンプに適用する場合は,合波フィルタ2及びフィルタ772,872がない構成を用いる。実施例二から実施例四についても同様である。
【００５７】
第二の実施例
図4に本発明の第二の実施例を示す。
【００５８】
図４の図２と異なる点は帯域遮断フィルタの機能を光カプラ側に設け、個別の帯域遮断フィルタを削除したことであり、他の構成の機能は図２と同様であり、同一部材を同一番号で記載した。
【００５９】
第二の実施例では帯域分波カプラ1のC-band側出力にC-band波長の一部のみを分岐するWDMカプラ743を設ける。
【００６０】
同様に、帯域合波フィルタ2のC-band側の発射光をモニタする手段にもC-band波長の一部のみを分岐するWDMカプラ744を設ける。
【００６１】
この様な光増幅器の増幅帯域と異なる波長を遮断してモニタ出来るWDMカプラを用いることで、帯域分波フィルタ1の特性仕様を緩和することができ、個別に帯域遮断フィルタをも削減できるメリットがある。
第三の実施例
第三の実施例は帯域遮断フィルタの特性について着目した構成である。
【００６２】
帯域遮断フィルタのクロストーク光遮断量は、所定の帯域を完全遮断する必要はなく、トータルパワーで所要量遮断するだけで効果がある。
【００６３】
つまり、図3のような帯域遮断型フィルタではなく、図5のようななめらかなフィルタ設計でも所定帯域のトータルパワーを所要量遮断していれば十分機能する。
第四の実施例
図6に本発明の第四の実施例を示す。
【００６４】
図6において図2と同じ部材は同一番号で示す。
【００６５】
第4の実施例はモニタ用受光素子791,891及び793,893のホトダイオードにおいて、それぞれの受光レベルを検出した後、帯域分波フィルタと帯域合波フィルタ2で見積もられるクロストーク及び他帯域の受光レベルから入射クロストーク光レベルを算出し、それを差し引いた受光レベルを光入力レベルとする演算機能を有し、電気的に補正することを目的とした構成である。
【００６６】
例えば、L-band側の受光レベルがPinL、C-band側の受光レベルがPinC、分波フィルタ1においてC-band側へのL-band光のクロストークがLxt、Ｌ-band側へのC-band光のクロストークがCxt、真のL-band値がPL、真のC-band値がPc、帯域分波カプラでのＬbandの分岐損をLL、帯域分波カプラでのＣbandの分岐損をLc、Ｃ-bandに対するアイソレーションをICL、L-bandに対するアイソレーションをILCとする場合に、以下の（１）（２）式が成り立つ。
【００６７】
ここでLL，LC，ICL，ILCは帯域分波フィルタ，帯域合波フィルタにより一義的に決まるため、PinLとPinCを検出し、その値を（１）（２）式を満たすように演算を行なうことで、真のL-band値とPLと真のC-band値PCが演算により求めることができる。
【００６８】
具体的には上記の式を満たす演算回路９１を設け、モニタ用受光素子７９１と８９１の出力を基に演算を行い、帯域分波フィルタ１のクロストークによる誤差を電気的に補正した真の真のL-band値とPLと真のC-band値PCを制御回路710及び810に入力することで、制御回路710及び810は第1実施例で上げた所定の制御を行なうことが可能になる。
【００６９】
又、上記の式を満たす演算回路９２を設け、モニタ用受光素子７９３と８９３の出力を演算することで、帯域合波フィルタ２のクロストークによる誤差も同様に電気的に補正した真のＣ−band値とＬ−band値を各帯域の制御回路７１０と８１０にそれぞれ入力することで、各制御回路７１０，８１０は、第１の実施例で上げた所定の制御を行なうことが出来る。
【００７０】
【発明の効果】
本発明により、複数帯域光ファイバ増幅器で課題となるバンド間クロストークによる制御誤差について主信号系特性を劣化することなくこれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】並列増幅構成による複数帯域伝送構成例
【図２】第一の実施例を示す図
【図３】フィルタ771,871,772,872の波長特性を示す図
【図４】第二の実施例を示す図
【図５】第三の実施例の波長特性を示す図
【図６】第四の実施例を示す図
【符号の説明】
1.帯域分波カプラ
2.帯域合波カプラ
7.C-band光増幅器
8.L-band光増幅器
751,851,754,854,755,855.光分岐カプラ
771,772.Lband遮断フィルタ
871,872.C-band遮断フィルタ
791,891,792,892,793,893.モニタ用ホトダイオード
741,742,841,842.波長多重(WDM)カプラ
711.C-band用EDF
811.L-band用EDF
731,732,831,832.レーザ
710.C-band側制御回路
810.L-band側制御回路
76,86は光可変減衰器
78,88は光増幅器
【産業上の利用分野】
近年、マルチメディアネットワークの進展に伴い情報需要は飛躍的に増大し、情報容量が集約する幹線系光伝送システムにおいてはさらなる大容量化、また柔軟なネットワーク形成が求められている。
【０００２】
波長多重(WDM)伝送方式は、現状ではこのようなシステム需要に対応する最も有効な手段であり、現在すでに北米を中心に商用化が進められている。
【０００３】
このようなWDM伝送システムにおいて、光ファイバ増幅器は必須のキーデバイスであり、本特許はこのような光ファイバ増幅器の広帯域化手段となる複数帯域合波の光増幅器構成において適用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
光ファイバ増幅器を用いた中継器を広帯域化する際の手法として、複数の帯域をそれぞれの帯域専用の光増幅器で増幅し、入出力端に光合分波器を設置して並列増幅する構成がある(図1参照)。
1-1は送信部、1-2は受信部、1はC-band (1.53~1.56 μm)とL-band (1.57~1.60 μm)を分波する分波フィルタ、2はC-bandとL-bandを合波する合波フィルタ、7はC-bandを増幅する光増幅器、8はL-bandを増幅する光増幅器である。
【０００５】
このような複数帯域の並列増幅構成の光増幅中継器では、分波フィルタや合波フィルタにおいてクロストークが存在する。
【０００６】
即ち、分波フィルタ1に於いて、本来C-band 側の光増幅器7側のポートにはC-bandの1.53~1.56 μmのみ出力されるのが理想的であるが、L-bandを遮断するアイソレーション量を高く設定すると分波フィルタの挿入損失が大きくなる傾向にあり、伝送している信号(主信号光)の損失が大きくなり、全体の通信システムの信号対ノイズ比が劣化する。
【０００７】
逆に、主信号系の損失を低く維持するために、分波フィルタのアイソレーションをあまり高く設定しない場合には、本来C-bandの1.53~1.56 μmのみ出力されなければならない分波フィルタ1の光増幅器7側のポートにもL-band (1.57~1.60 μm)の光がクロストーク光(漏れ光)として出力する問題が有る。
【０００８】
同様に分波フィルタ1のL-band側光増幅器8側のポートには幾分のC-bandの漏れ光が入射される。
【０００９】
このようなクロストークが発生すると、C-band側光増幅器7とL-band側光増幅器8内に配置される光入力モニタの検出レベルの誤差要因となり、特にその検出レベルをもとに光増幅器の制御[ゲイン一定制御(AGC制御)や入力断モニタ(シャットダウン検出制御)]を行うような場合に、C-band側にL-bandの光が漏れ、L-band側にはC-bandの側の光が漏れることで制御誤差が生じる。
【００１０】
例えば、ＡＧＣ制御の場合入力と出力の比を検出して利得が一定に成るよう光増幅器の励起光源の光パワ―レベルを制御する。光増幅器の入力光のモニタは、クロストーク光が主成分の波長帯域の光パワーに付加されて入力レベルを検出し、そして光増幅器の出力光のモニタは光増幅器が増幅帯域外の光は増幅しないためクロストーク分の光は無視出来る。
【００１１】
従って、入力モニタと出力モニタでクロストークの光が与える影響が違うため、光増幅器の増幅波長帯域内の光に対して正しい利得の検出、つまりはAGC制御がなされていないことになる。
【００１２】
又、入力光をモニタし、光入力断が生じた時に光増幅器の励起を停止又は特定の値に固定して、復旧時のサージを防止するためのシャットダウン検出を行なう場合、増幅器の帯域の光がダウンしているにも関わらず、クロストーク光の影響により、正常に光がダウンしている状態を検出出来ない場合が生じる。
【００１３】
さらに、この様なクロストークは合波フィルタ2でも生じている。
【００１４】
光増幅器の出力では、+20dBmを超えるパワーが出力される。保守者の安全を確保するため、光増幅器出力及び伝送路等でコネクタが開放されている場合、それを自動的に検出して光増幅器の出力を停止することが必要となる。一般的には、各光増幅器出力で反射光と出力光のレベルを検出して反射量を求め、コネクタ接続時と開放時との反射量の差分を判別して光増幅器の出力を停止する方法が用いられる。
【００１５】
コネクタ開放時には、コネクタでのフレネル反射(-14dB)と合波フィルタの損失の2倍の損失を受けた光が光増幅器へ戻る。合波フィルタの損失は最大の場合を想定し、この反射量以下にコネクタ開放検出閾値を設定する。一方、コネクタ接続時には、コネクタの反射減衰量または伝送路でのレイリー散乱で決まる反射量に合波フィルタの損失の2倍を考慮して,最大の反射量を想定してそれ以上にコネクタ接続検出閾値を設定する。
【００１６】
光合波フィルタでのアイソレーションをあまり大きくとらない場合,他バンドの光がクロストーク光(漏れ光)として光増幅器に戻ってくるため、コネクタ接続時の反射量が見かけ上増加したようになり、コネクタ開放/接続検出閾値間での設定値の差分が小さくなり、閾値の設定が困難になり,正常に動作しないという問題がある。
【００１７】
【問題点を解決するための手段】
第一の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１および第２のモニタ手段と、
第１または第２のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する第１または第２の光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設ける。
【００１８】
第二の手段として、第一手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
第１と第２の光増幅器の出力を合波する合波手段を設ける。
【００１９】
第三の手段として、第二手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３または第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する第１または第２の光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設ける。
【００２０】
第四の手段として、第二手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４モニタ手段で検出した値をもとに合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２１】
第五の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１と第２のモニタ手段と、
第１と第２のモニタ手段で検出した値をもとに分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２２】
第六の手段として、第五手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段を設ける。
【００２３】
第七の手段として、第六手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側断手段を設ける。
【００２４】
第八の手段として、第六手段の複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段から第１または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２６】
第九の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段と、
合波手段から第１の光増幅器または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設ける。
【００２７】
第十の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
第１と第２の増幅器出力を波長多重する合波手段と、
合波手段からの戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設ける。
【００２８】
第十一の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波し、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器を設け、複数の光増幅器で増幅された光を合波する複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した波長帯域毎の光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段を設け、
各モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設ける。
【００２９】
第十二の手段として、複数波長帯域光増幅器に於いて、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
合波手段からそれぞれの光増幅器へ戻る光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段と、
各モニタ手段の前段には対応する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設ける。
第十三の手段として、複数波長帯域光増幅器において、
入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、分波した波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した波長帯域毎の光をそれぞれ受光する入力側モニタ手段と、
各入力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段と、
合波手段からそれぞれの光増幅器へ戻る光をそれぞれ検出する出力側モニタ手段と、
各出力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設ける。
【００３０】
【作用】
上記の問題を解決するため、複数の帯域の光を分割して増幅する光増幅器の各帯域に於ける光モニタ部にクロストーク光の遮断特性を持たせることで、主信号の損失を増大させることなく、クロストーク光の遮断を実現することが可能になり、光増幅部の制御性を維持し、特性劣化を生じない光増幅中継器構成を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
第一の実施例
図2に本発明の第一の実施例を示す。
【００３２】
1は帯域分波カプラ、2は帯域合波カプラ、7はC-band光増幅器、8はL-band光増幅器、751,851,754,854,755,855は光分岐カプラ、771,772はL-band遮断フィルタ、871,872はC-band遮断フィルタ、791,891,792,892,793,893はモニタ用ホトダイオード、741,742,841,842は波長多重(WDM)カプラ、711はC-band用EDF、811はL-band用EDF、731,732,831,832はレーザ、710はC-band側制御回路、810はL-band側制御回路、76,86は光可変減衰器、78,88は光増幅器である。
【００３３】
伝送路からの光波長多重された信号は帯域分波カプラ1に入力されC-bandの1.53~1.56 μmの帯域とL-bandの1.57~1.60 μmの帯域に分波されC-band光増幅器7およびL-band光増幅器8にそれぞれ入力される。
【００３４】
この時伝送されている主信号成分に、損失が多く出ないように、アイソレーションが低く、帯域間のクロストークが生じてしまう帯域分波フィルタを用いる。
【００３５】
C-band光増幅器7ないの光カプラ751は帯域分波カプラ1のC-band帯域出力の所定量を分岐し、分岐した出力はL-band遮断フィルタ771でフィルタリングされC-band以外の波長成分がカットされる。
【００３６】
モニタ用ホトダイオード791はフィルタ771でフィルタリングされC-bandのみの光パワーを検出し制御回路710に入力する。
【００３７】
制御回路710ではAGC制御を行なう場合はC-band用EDF711出力でレーザ731,732により増幅された光出力を光カプラ754により分離してモニタ用受光素子792により受光を行い、モニタ用受光素子791と792の比が一定の値になるように、レーザ731,732をの出力を調整して、WDMカプラ741,742によりC-band用EDF711に励起光を励起する。
【００３８】
本発明ではAGC制御の場合でも入力側のモニタにクロストーク分の光が入射しないので、光増幅器の増幅波長帯域内の光に対して正しいAGC制御がなされることになる。
【００３９】
シャットダウン検出の場合はモニタ用受光素子791で受信した出力をもとに制御回路710でレーザ731,732の出力を制御する。
【００４０】
光カプラ755は帯域合波カプラからの反射光を分岐し、L-band遮断フィルタ772でフィルタリングされモニタ用受光素子793に入力される。
【００４１】
制御回路710はモニタ用受光素子793の出力とカプラ755から帯域合波カプラ2への出力との比を基に、後段の伝送路や中継器からの反射量を検出し、C-band光増幅器の光出力を制御する。カプラ755から帯域合波カプラ2への出力は、モニタ受光素子792の値からしることができる。
【００４２】
このような構成にすることによって、帯域合波カプラ2のクロストークはL-band遮断フィルタ772で遮断されるため、帯域合波カプラでクロストークが発生しても、モニタ用受光素子にはC-bandの光のみが入射され、クロストークの影響を受けることはない。
【００４３】
78の第2のC-band光増幅器と76の可変減衰器は必要に応じて設けることが出来る。
【００４４】
複数帯域光増幅器の出力が出力一定制御(ALC)で波長に対する利得を調整する(一定にする)制御を行なう場合に用いられる。
【００４５】
第2のC-band光増幅器78は通常はAGC動作を行なっており、この第2のC-band光増幅器78の出力が常に一定の値に成るように第2のC-band光増幅器78に入力される光を可変減衰器76により制御する。
【００４６】
Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器８内でＣ−ｂａｎｄ光増幅器と対応する素子は上１桁以外は同じ番号が付してあり、同様の動作を行なう。（ただし、帯域遮断フィルタはＣ−ｂａｎｄの光を遮断する）
上記の説明において、レーザ７３１，７３２，８３１，８３２は０．９８μｍ又は１．４８μｍの波長のレーザ光を用いることが出来る。
【００４７】
又、レーザ731,831の前方励起のみ、又は732,832の後方励起のみでも動作可能である。
【００４８】
制御回路710,810はAGC制御,シャットダウン検出,後方モニタについて説明したが、入力モニタの値を用いたALC制御にも適用可能である。
【００４９】
本発明では図3に示すように771,871,772,872の帯域遮断フィルタは両帯域の一方を透過し、他方を遮断する特性を持つ。
【００５０】
この遮断特性が十分である場合に分波フィルタ1の帯域間クロストークの特性仕様を緩和し、主信号系損失などの低減を図ることができる。
【００５１】
特に、各帯域を2段の光増幅器により増幅を行なう場合は前段で利得を正しく補正しないと、後段で出力レベルが大きく成ってからゲインチルトが出ると、出力偏差が大きくなるため、光増幅器で増幅を行なう帯域の光を正しくモニタする必要が有り、本発明は必須である。
【００５２】
帯域分波カプラで一方のアイソレーションを無視した場合、帯域遮断フィルタは一方の帯域のみで良い。
【００５３】
例えば、帯域分波カプラのC-band側のアイソレーションを上げたとするとC-band側の帯域遮断フィルタ771は不要になり、L-band側の帯域遮断フィルタ871のみが必要となる。
【００５４】
また、帯域合波カプラのC-band側のアイソレーションを上げたとするとC-band側の帯域遮断フィルタ772は不要になり、L-band側の帯域遮断フィルタ872のみが必要となる。
【００５５】
ただし、アイソレーションをあげると、大きく損失を受けるので、増幅時にその分を考慮して増幅を行なう必要がある。
【００５６】
図2は,インラインアンプに適用した構成であるが、ポストアンプに適用する場合は,分波フィルタ1、フィルタ771、871がない構成となり、プリアンプに適用する場合は,合波フィルタ2及びフィルタ772,872がない構成を用いる。実施例二から実施例四についても同様である。
【００５７】
第二の実施例
図4に本発明の第二の実施例を示す。
【００５８】
図４の図２と異なる点は帯域遮断フィルタの機能を光カプラ側に設け、個別の帯域遮断フィルタを削除したことであり、他の構成の機能は図２と同様であり、同一部材を同一番号で記載した。
【００５９】
第二の実施例では帯域分波カプラ1のC-band側出力にC-band波長の一部のみを分岐するWDMカプラ743を設ける。
【００６０】
同様に、帯域合波フィルタ2のC-band側の発射光をモニタする手段にもC-band波長の一部のみを分岐するWDMカプラ744を設ける。
【００６１】
この様な光増幅器の増幅帯域と異なる波長を遮断してモニタ出来るWDMカプラを用いることで、帯域分波フィルタ1の特性仕様を緩和することができ、個別に帯域遮断フィルタをも削減できるメリットがある。
第三の実施例
第三の実施例は帯域遮断フィルタの特性について着目した構成である。
【００６２】
帯域遮断フィルタのクロストーク光遮断量は、所定の帯域を完全遮断する必要はなく、トータルパワーで所要量遮断するだけで効果がある。
【００６３】
つまり、図3のような帯域遮断型フィルタではなく、図5のようななめらかなフィルタ設計でも所定帯域のトータルパワーを所要量遮断していれば十分機能する。
第四の実施例
図6に本発明の第四の実施例を示す。
【００６４】
図6において図2と同じ部材は同一番号で示す。
【００６５】
第4の実施例はモニタ用受光素子791,891及び793,893のホトダイオードにおいて、それぞれの受光レベルを検出した後、帯域分波フィルタと帯域合波フィルタ2で見積もられるクロストーク及び他帯域の受光レベルから入射クロストーク光レベルを算出し、それを差し引いた受光レベルを光入力レベルとする演算機能を有し、電気的に補正することを目的とした構成である。
【００６６】
例えば、L-band側の受光レベルがPinL、C-band側の受光レベルがPinC、分波フィルタ1においてC-band側へのL-band光のクロストークがLxt、Ｌ-band側へのC-band光のクロストークがCxt、真のL-band値がPL、真のC-band値がPc、帯域分波カプラでのＬbandの分岐損をLL、帯域分波カプラでのＣbandの分岐損をLc、Ｃ-bandに対するアイソレーションをICL、L-bandに対するアイソレーションをILCとする場合に、以下の（１）（２）式が成り立つ。
【００６７】
【００６８】
具体的には上記の式を満たす演算回路９１を設け、モニタ用受光素子７９１と８９１の出力を基に演算を行い、帯域分波フィルタ１のクロストークによる誤差を電気的に補正した真の真のL-band値とPLと真のC-band値PCを制御回路710及び810に入力することで、制御回路710及び810は第1実施例で上げた所定の制御を行なうことが可能になる。
【００６９】
又、上記の式を満たす演算回路９２を設け、モニタ用受光素子７９３と８９３の出力を演算することで、帯域合波フィルタ２のクロストークによる誤差も同様に電気的に補正した真のＣ−band値とＬ−band値を各帯域の制御回路７１０と８１０にそれぞれ入力することで、各制御回路７１０，８１０は、第１の実施例で上げた所定の制御を行なうことが出来る。
【００７０】
【発明の効果】
本発明により、複数帯域光ファイバ増幅器で課題となるバンド間クロストークによる制御誤差について主信号系特性を劣化することなくこれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】並列増幅構成による複数帯域伝送構成例
【図２】第一の実施例を示す図
【図３】フィルタ771,871,772,872の波長特性を示す図
【図４】第二の実施例を示す図
【図５】第三の実施例の波長特性を示す図
【図６】第四の実施例を示す図
【符号の説明】
1.帯域分波カプラ
2.帯域合波カプラ
7.C-band光増幅器
8.L-band光増幅器
751,851,754,854,755,855.光分岐カプラ
771,772.Lband遮断フィルタ
871,872.C-band遮断フィルタ
791,891,792,892,793,893.モニタ用ホトダイオード
741,742,841,842.波長多重(WDM)カプラ
711.C-band用EDF
811.L-band用EDF
731,732,831,832.レーザ
710.C-band側制御回路
810.L-band側制御回路
76,86は光可変減衰器
78,88は光増幅器
Claims (13)
- 入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
該第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
該第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
該第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１と第２のモニタ手段と、
該第１または第２のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する第１または第２の該光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設けることを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 該第１と第２の光増幅器の出力を合波する合波手段を設けることを特徴とする請求項１記載の複数波長帯域光増幅器。
- 該合波手段から該第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３または第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に対応する該第１または第２の光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設けることを特徴とする請求項２記載の複数波長帯域光増幅器。 - 該合波手段から該第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３と第４モニタ手段で検出した値をもとに該合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設けたことを特徴とする請求項２記載の複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
該第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
該第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
該第１と第２の光増幅器のそれぞれに入力される光をモニタする第１と第２のモニタ手段と、
該第１と第２のモニタ手段で検出した値をもとに該分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設けたことを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 該第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の複数波長帯域光増幅器。
- 該合波手段から該第１または第２の光増幅器へ戻る光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に該光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する出力側断手段を設けることを特徴とする請求項６記載の複数波長帯域光増幅器。 - 該合波手段から該第１または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに該合波手段のクロストーク量を検出する手段とを設けたことを特徴とする請求項６記載の複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
該第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
該第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
該第１と第２の光増幅器出力を合波する合波手段と、
該合波手段から該第１光増幅器または第２の光増幅器への戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３と第４のモニタ手段の少なくとも一方の前段に該光増幅器の増幅波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段を設けることを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を第１の波長帯域の光と第２の波長帯域の光に分波する分波手段と、
該第１の波長帯域の光を増幅する第１の光増幅器と、
該第２の波長帯域の光を増幅する第２の光増幅器と、
該第１と第２の増幅器出力を波長多重する合波手段と、
該合波手段からの戻り光を検出する第３と第４のモニタ手段と、
該第３と第４のモニタ手段で検出した値をもとに該分波手段のクロストーク量を検出する手段とを設けたことを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を複数の波長帯域毎の光に分波し、該分波した該波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器を設け、該複数の光増幅器で増幅された光を合波する複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した該波長帯域毎の光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段を設け、
該各モニタ手段の前段には該各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、該分波した該波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、該複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
該合波手段からそれぞれの該光増幅器へ戻る光をそれぞれ受光する複数のモニタ手段と、
該各モニタ手段の前段には対応する波長帯域以外の光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする複数波長帯域光増幅器。 - 入力光を複数の波長帯域毎の光に分波する分波手段と、該分波した該波長帯域毎の光を増幅する複数の光増幅器と、該複数の光増幅器で増幅された光を合波する合波手段を設けた複数波長帯域光増幅器に於いて、
分波した該波長帯域毎の光をそれぞれ受光する入力側モニタ手段と、
該各入力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する入力側遮断手段と、
該合波手段からそれぞれの該光増幅器へ戻る光をそれぞれ検出する出力側モニタ手段と、
該各出力側モニタ手段の前段には各光増幅器で増幅する波長帯域以外の光を遮断する出力側遮断手段を設けたことを特徴とする複数波長帯域光増幅器。
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