JP4077175B2 - Light source deterioration state detection circuit and optical fiber amplifier - Google Patents

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JP4077175B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムなどに用いられる光ファイバ増幅器と、この光ファイバ増幅器に使用される励起用光源の状態を検出する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
光伝送システムにあっては、入力される光信号を電気信号に変換することなく増幅できる光増幅器がキーデバイスとなる。特に、光ファイバ増幅器は、高利得、高出力、広帯域、低雑音、偏波無依存などの優れた特徴を有し、既に実用化されている。光ファイバ増幅器はエルビウム(Er)などの希土類元素を添加した光ファイバに、入力光とともに励起光源からの励起光を導入することにより、入力光にエネルギーを与えて増幅するものである。
【0003】
光ファイバ増幅器には、励起光源の状態を常時モニタすることで信頼性の向上を図るようにしたものが有る。この種の光ファイバ増幅器では、励起光源からの出力光をフォトダイオードにより光/電変換し、その信号をモニタすることで励起光源の正常性(故障しているか、否か)を確認するようにしている。この技術は例えば特許第2965597号公報で開示された半導体レーザ駆動回路を応用したもので、この公報で言うところの半導体レーザを増幅用の励起光源に置き換えたものである。
【0004】
ところで、光ファイバ増幅器には、入力光レベルに拘わらず増幅後の出力光レベルを一定に保つために自動レベル制御(ALC)機能が備えられていることが多い。しかしながらALCが機能していると、入力光レベルが著しく低下した状態から入力光の入力が復旧した場合に光サージを生じ、後段に接続される光受信機などを損傷する虞が有る。
【0005】
そこで、このような事態を避けるため、増幅すべき入力光の入力レベルが非常に低くなったか、または断となった場合には光増幅器の増幅利得をほぼ0にすることが考えられている。入力光レベルが著しく低下した場合だけでなく、出力側の光伝送路が切断された場合にも光増幅器の増幅利得をほぼ0にすることが行なわれる。このようにすることで、復旧作業者の人体の安全を確保することができる。また、システムの試験や保守を目的として、外部からの制御により増幅利得を下げる場合もある。以下、このように光増幅器の増幅利得をほぼ0とした状態を待機状態と称する。
【0006】
例えば特開平8−037497号公報に記載の光増幅器では、待機状態において励起光源の駆動パワーをゼロまたは非常に小さくするようにし、これにより増幅器の増幅利得を最小限にするようにしている。
【0007】
しかしながらこの公報に記載の発明では、待機状態においては励起光源への駆動電流が停止されることにより励起光源が発光しなくなってしまう。このため励起光源の正常性がモニタできなくなるといった不具合があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の光ファイバ増幅器は、光ファイバ増幅器の増幅利得を低下させた状態では励起光源への駆動電流が停止されるために励起光源の発光が停止し、励起光源の劣化状態をモニタできなくなるという不具合を有していた。
【0009】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、光ファイバ増幅器の増幅利得を低下させた状態で励起光源の劣化状態をモニタすることが可能な光源の劣化状態検出回路および光ファイバ増幅器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる光源の劣化状態検出回路は、入力光と光源から出力される励起光とを希土類ドープ光ファイバ内で合波して前記入力光を増幅する光ファイバ増幅器に用いられ、前記光源の劣化状態を検出する回路であって、前記光ファイバ増幅器の待機状態においてパルス信号を生成するパルス生成回路と、前記光源を前記パルス信号に応じて駆動する駆動回路と、前記光源の出射光の一部を受光して光/電変換信号を出力する光電変換素子と、この光/電変換信号をモニタして前記光源の劣化状態を検出するモニタ手段とを具備し、前記パルス信号のパルス幅を、前記希土類ドープ光ファイバの反転分布の応答速度よりも十分に速いパルス幅とし、当該パルス信号のデューティー比を、前記光ファイバ増幅器の増幅利得が生じない程度に小さいデューティー比としたことを特徴とする。
【0011】
このような手段を講じたことにより、待機状態においては光源はパルス光を発生し、このパルス状の励起光が希土類ドープ光ファイバに導入される。パルス光のパルス幅は、希土類ドープ光ファイバの反転分布の応答速度よりも十分に速く、またそのデューティー比は待機状態における前記光ファイバ増幅器の設定利得に応じたものとなる。好ましくは、待機状態における増幅利得が略0となるデューティー比に設定される。
【0012】
したがって、待機状態においては光ファイバ増幅器の増幅利得はほぼ0となるにも拘わらず、光電変換素子には、断続的ではあるが通常と同じパワーの励起光が入射される。これにより、光ファイバ増幅器の増幅利得を低下させた状態であっても光源の状態を検出することが可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第1の実施形態における構成を示すブロック図である。この回路は、図示しない希土類ドープ光ファイバを有した光ファイバ増幅器に備えられる。
【0014】
図1において光源としての半導体レーザ101は、半導体レーザ駆動回路102から与えられる駆動電流205により駆動される。半導体レーザ101が出力する励起光は希土類ドープ光ファイバに入射され、光信号の増幅に利用される。
【0015】
また半導体レーザ101からの励起光は、その一部がフォトダイオード104で光/電変換され、モニタ回路105からその強度を反映したモニタ信号が出力される。このモニタ信号は劣化検出回路106に与えられ、半導体レーザ101の出力レベルが規定値よりも低くなると、劣化信号が出力される。これにより、例えば経時変化などにより半導体レーザ101が劣化したことが検出される。
【0016】
ところで図1に示される光源の劣化状態検出回路は、パルス生成回路103を備えている。パルス生成回路103は半導体レーザ101が待機状態になったときに、半導体レーザ駆動回路102にパルス信号を与えるものである。よって待機状態においては、半導体レーザ駆動回路102はパルス生成回路103から与えられるパルス信号によりパルス駆動され、半導体レーザ101は断続的に発光することになる。
【0017】
上記構成においてパルス生成回路103は、光ファイバ増幅器が応答できない程度にパルス幅が短く、かつ光ファイバ増幅器の増幅利得が生じない程度にデューティー比の小さいパルスを生成する。
【0018】
一般に光ファイバ増幅器の励起光に対する増幅利得の周波数特性は、遮断周波数が2kHz程度(ステップ応答時間0.5msec程度)である。よって、パルス幅が例えば数μs程度のパルス状の励起光で増幅用ファイバを励起すると、希土類ドープ光ファイバの反転分布の時間応答が遅いために、光ファイバ増幅器の利得が励起光の変化に追従できない。
【0019】
半導体レーザ101の励起光パルス幅を光ファイバ増幅器の応答時間に対して十分短く、かつ小さいデューティー比のパルスで駆動した場合には、光ファイバ増幅器の瞬間増幅利得は時間平均利得に等しくなる。このため光ファイバ増幅器の時間平均利得は、同じ電流で連続発振駆動した場合のデューティー比分に抑圧される。したがって、短いパルス幅、かつ小さなデューティー比で半導体レーザ101をパルス駆動することにより、半導体レーザ101を通常のパワーで発光させつつも光ファイバ増幅器の利得を略0にすることが可能になる。すなわち半導体レーザ101は、待機状態にあっても、断続的にではあるが通常のパワーで発光するため、その強度をモニタすることで半導体レーザ101の劣化状態を検出することが可能になる。
【0020】
このように本実施形態では、パルス生成回路103を備え、半導体レーザ101を駆動する半導体レーザ駆動回路102にパルス信号を与えるようにする。これにより待機状態においては半導体レーザ101をパルス状に発光させる。そうして、半導体レーザ101からの励起光により動作する光ファイバ増幅器が応答できない程度にパルス幅が短く、かつ光ファイバ増幅器の増幅利得が生じない程度にデューティー比の小さいパルスを、パルス生成回路103において生成する。このようにすることで増幅利得を略0に抑圧しつつも、半導体レーザ101を通常のレベルで発光させるようにし、その強度をモニタすることで半導体レーザ101の劣化状態を検出できるようにしている。以上のことから、待機状態においても半導体レーザ101の劣化状態をモニタすることが可能となる。
【0021】
(第2の実施形態)
図2は、本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第2の実施形態における構成を示すブロック図である。なお図2において図1と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【0022】
図2において、モニタ回路105から出力されるモニタ信号206は、コンパレータ209に与えられて劣化基準電圧208と比較される。その結果に応じたコンパレータ出力210はパルス検出回路211に入力され、モニタ信号206の状態に応じて劣化信号211が出力される。
【0023】
図3を参照して、上記構成における作用につき説明する。図3に示されるように、パルス生成回路103で発生されるパルス信号により、レーザ駆動電流205はパルス状となる。よってモニタ信号206も、レーザ駆動波形に応じたパルス状となる。
【0024】
半導体レーザ101が劣化する前では、モニタ信号206のレベルは劣化基準電圧208よりも高く、よってコンパレータ209からはパルス状の出力210が出力され続ける。この状態から半導体レーザ101が劣化すると、モニタ信号206が劣化基準電圧208を下回る。そうすると、コンパレータ209からのパルスが途絶える。
【0025】
コンパレータ出力210はパルス検出回路211に入力される。コンパレータ出力210のパルスが継続している間はパルス検出回路211の出力がローレベル(Low)となり、パルスが途絶えるとハイレベル(High)になる。すなわち、半導体レーザ101が劣化していない間はコンパレータ209の出力210はパルス状態であるのでパルス検出回路211の出力212は連続的にLowとなる。半導体レーザ101が劣化するとコンパレータ209の出力からパルスが途絶えるため、パルス検出回路211の出力は連続的にHighとなり、劣化信号212として出力される。
以上のような構成によっても、待機状態における半導体レーザ101の状態を検出することが可能になる。
【0026】
(第3の実施形態)
図4は、本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第3の実施形態における構成を示すブロック図である。なお図4において図1および図2と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【0027】
図4において、モニタ回路105から出力されるパルス状のモニタ信号206は、ピーク検出回路306に入力される。ピーク検出回路306はモニタ信号206のピーク値を検出し、そのピーク値を出力する。ピーク検出回路306から出力されるピーク信号307はコンパレータ309に入力され、劣化基準電圧208と比較される。
【0028】
ピーク信号307が劣化基準電圧208を上回っている間は、コンパレータ309からの出力はLowとなる。一方、半導体レーザ101が劣化しピーク信号が劣化基準電圧208を下回ると、コンパレータ309の出力はHighとなって、劣化信号212として出力される。
以上のような構成によっても、待機状態における半導体レーザ101の状態を検出することが可能になる。
【0029】
(第4の実施形態)
図5は、本発明に係わる光源の劣化状態検出回路を用いた光ファイバ増幅器の実施の形態を示すブロック図である。なお図5において図1、2、4と共通する部分には同一の符号を付して示す。この光ファイバ増幅器は、希土類ドープ光ファイバ425に半導体レーザ101からの励起光を入力し、ポンプ作用により入力光(Opt.In)を増幅して出力するものである。半導体レーザ101は、定常状態においては出力駆動回路403により駆動され、また待機状態においてはパルス駆動回路404により駆動される。
【0030】
制御部406は、入力断検出信号、出力オープン検出信号および外部制御信号に基づいて出力駆動回路403またはパルス駆動回路404を動作させる。
【0031】
出力駆動回路403は光ファイバ増幅器が定常状態の時に動作し、パルス駆動回路404は光ファイバ増幅器が待機状態の時に動作する。なお光ファイバ増幅器の定常状態とは、光増幅利得が通常値である通常の動作モードを示す。
【0032】
増幅すべき入力光は光分岐器407で一部分岐されてフォトダイオード408で光/電変換され、入力光モニタ回路409から入力光の強度に応じた入力光パワー信号が出力される。入力光パワー信号は入力断検出回路410に入力され、入力断基準電圧と比較される。入力光パワー信号が入力断基準電圧を下回った場合、入力断検出回路410は入力断検出信号を制御部406に出力する。これにより制御部406は入力光が断となったことを検知し、光ファイバ増幅器を待機状態とする。
【0033】
光分岐器407を透過した入力光は光合波器424において励起光と合波され、希土類ドープ光ファイバ425において増幅される。この増幅光は光分岐器427および出力反射光分岐器415を介して出力される。
【0034】
このうち出力反射光分岐器415の出力光はフォトダイオード416で光/電変換されたのちモニタ回路417に与えられ、反射光強度に応じた出力反射光パワー信号が出力される。この出力反射光パワー信号は出力オープン検出回路418に入力され、出力オープン基準信号と比較される。
【0035】
出力反射光パワー信号が出力オープン基準信号を上回ると、出力オープン検出回路418は出力オープン検出信号を制御部406に出力する。これにより制御部406は出力側の光伝送路が切断されたことを検知し、光ファイバ増幅器を待機状態とする。
【0036】
光ファイバ増幅器が定常状態であれば、半導体レーザ101は出力駆動回路403により駆動される。希土類ドープ光ファイバ425を通過した増幅光は光分岐器427で分岐され、出力フォトダイオード428から出力パワーに応じた光電流が出力される。この光電流はモニタ回路429に入力され、その出力電圧は出力駆動回路403に与えられる。そうして、出力設定電圧に基づいて半導体レーザ101への駆動電流が制御される。
【0037】
半導体レーザ駆動電流は半導体駆動電流モニタ432に与えられ、その出力電圧と劣化基準電圧434とが半導体レーザ電流劣化検出部435で比較されて半導体レーザ101の劣化が検出される。すなわち、半導体レーザ101が劣化すると、発光量の低下によって駆動電流が増大するように制御ループが機能することを利用し、半導体レーザ電流劣化検出部435は、半導体レーザ101の駆動電流が劣化基準電圧434を上回った場合に、半導体レーザ101が故障劣化と判断して劣化信号を出力する。
【0038】
一方、光ファイバ増幅器が待機状態であれば、パルス駆動回路404がパルス生成回路103の出力信号に基づいてパルス駆動される。このとき、パルス駆動回路404は光ファイバ増幅器が応答できないほど短いパルス幅で、かつ光ファイバ増幅器の利得が生じない程の小さいデューティー比で半導体レーザ101をパルス駆動する。
【0039】
このとき、光増幅器の増幅利得は最小限に抑えられつつも、半導体レーザ101はその劣化状態に応じた強度のパルス光を出力する。このパルス光はフォトダイオード104で光/電変換されてモニタ回路105に与えられる。この光/電変換信号のレベルが規定値より低くなると、劣化検出回路106において半導体レーザ101の劣化故障が判定され、劣化信号が出力される。
【0040】
以上の構成により、光ファイバ増幅器の増幅利得を低下させた状態においても励起光源の劣化状態をモニタすることが可能な光ファイバ増幅器を提供することが可能になる。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、待機状態において、光増幅器が応答しない程度に短かいパルス幅で、かつ利得が生じない程度に小さいデューティー比のパルスで半導体レーザをパルス駆動することにより、増幅利得を略0としつつも半導体レーザの劣化を検出するのに十分な励起光出力を得られるようにしている。これにより、光ファイバ増幅器の増幅利得を低下させた状態においても、励起光源の劣化状態をモニタすることが可能な光源の劣化状態検出回路および光ファイバ増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第1の実施形態における構成を示すブロック図。
【図2】 本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第2の実施形態における構成を示すブロック図。
【図3】 図2に示される光源の劣化状態検出回路における作用を説明するための図。
【図4】 本発明に係わる光源の劣化状態検出回路の第3の実施形態における構成を示すブロック図。
【図5】 本発明に係わる光源の劣化状態検出回路を用いた光ファイバ増幅器の実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
101…半導体レーザ
102…半導体レーザ駆動回路
103…パルス生成回路
104…フォトダイオード
105…モニタ回路
106…劣化検出回路
205…レーザ駆動電流
206…モニタ信号
208…劣化基準電圧
209…コンパレータ
210…コンパレータ出力
211…パルス検出回路
212…劣化信号
306…ピーク検出回路
307…ピーク信号
309…コンパレータ
403…出力駆動回路
404…パルス駆動回路
405…パルス生成回路
406…制御部
407…光分岐器
408…入力光フォトダイオード
409…入力光モニタ回路
410…入力断検出回路
415…出力反射光分岐器
416…フォトダイオード
417…モニタ回路
418…出力オープン検出回路
424…光合波器
425…希土類ドープ光ファイバ
427…光分岐器
428…出力フォトダイオード
429…モニタ回路
432…半導体駆動電流モニタ
434…劣化基準電圧
435…半導体レーザ電流劣化検出部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber amplifier used in an optical communication system and the like, and a circuit for detecting the state of a pumping light source used in the optical fiber amplifier.
[0002]
[Prior art]
In an optical transmission system, an optical amplifier that can amplify an input optical signal without converting it into an electrical signal is a key device. In particular, the optical fiber amplifier has excellent features such as high gain, high output, wide band, low noise, and polarization independence, and has already been put into practical use. In the optical fiber amplifier, pumping light from a pumping light source is introduced together with input light into an optical fiber to which a rare earth element such as erbium (Er) is added, thereby amplifying the input light with energy.
[0003]
Some optical fiber amplifiers are designed to improve reliability by constantly monitoring the state of the excitation light source. In this type of optical fiber amplifier, the output light from the pumping light source is photoelectrically / electrically converted by a photodiode and the signal is monitored to check the normality of the pumping light source (whether it is faulty or not). ing. This technique applies a semiconductor laser driving circuit disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2965597, and replaces the semiconductor laser referred to in this publication with an excitation light source for amplification.
[0004]
Incidentally, optical fiber amplifiers are often provided with an automatic level control (ALC) function in order to keep the output light level after amplification constant regardless of the input light level. However, if the ALC is functioning, an optical surge may occur when the input light is restored from a state where the input light level is significantly lowered, and there is a risk of damaging an optical receiver or the like connected in the subsequent stage.
[0005]
Therefore, in order to avoid such a situation, it is considered that when the input level of the input light to be amplified becomes very low or is cut off, the amplification gain of the optical amplifier is made almost zero. The amplification gain of the optical amplifier is reduced to almost zero not only when the input light level is significantly reduced but also when the optical transmission line on the output side is disconnected. By doing in this way, the safety | security of a recovery operator's human body can be ensured. In addition, for the purpose of system testing and maintenance, the amplification gain may be lowered by external control. Hereinafter, a state in which the amplification gain of the optical amplifier is almost zero is referred to as a standby state.
[0006]
For example, in the optical amplifier described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-037497, the driving power of the pumping light source is made zero or very small in the standby state, thereby minimizing the amplification gain of the amplifier.
[0007]
However, in the invention described in this publication, the excitation light source does not emit light when the drive current to the excitation light source is stopped in the standby state. Therefore, there is a problem that the normality of the excitation light source cannot be monitored.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional optical fiber amplifier, the driving current to the pumping light source is stopped in a state where the amplification gain of the optical fiber amplifier is lowered. There was a problem of being unable to monitor.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a deterioration state detection circuit for a light source and an optical fiber amplifier capable of monitoring the deterioration state of a pumping light source in a state where the amplification gain of the optical fiber amplifier is lowered. It is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a deterioration state detection circuit for a light source according to the present invention includes an optical fiber amplifier for amplifying the input light by combining the input light and the pump light output from the light source in a rare earth doped optical fiber. A circuit for detecting a deterioration state of the light source, a pulse generation circuit for generating a pulse signal in a standby state of the optical fiber amplifier, and a drive circuit for driving the light source according to the pulse signal; A photoelectric conversion element that receives a part of the light emitted from the light source and outputs an optical / electrical conversion signal; and a monitoring unit that monitors the optical / electrical conversion signal and detects a deterioration state of the light source, The pulse width of the pulse signal is set to a pulse width sufficiently faster than the response speed of the inversion distribution of the rare earth-doped optical fiber, and the duty ratio of the pulse signal is increased by the optical fiber amplifier. Wherein the gain has a small duty ratio to a degree that does not cause.
[0011]
By taking such means, the light source generates pulsed light in the standby state, and this pulsed excitation light is introduced into the rare earth-doped optical fiber. The pulse width of the pulsed light is sufficiently faster than the response speed of the inversion distribution of the rare earth-doped optical fiber, and the duty ratio depends on the set gain of the optical fiber amplifier in the standby state. Preferably, the duty ratio is set such that the amplification gain in the standby state is substantially zero.
[0012]
Therefore, in the standby state, although the amplification gain of the optical fiber amplifier is almost zero, the pump light having the same power as that of normal light is incident on the photoelectric conversion element. This makes it possible to detect the state of the light source even when the amplification gain of the optical fiber amplifier is lowered.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source deterioration state detection circuit according to a first embodiment of the present invention. This circuit is provided in an optical fiber amplifier having a rare earth doped optical fiber (not shown).
[0014]
In FIG. 1, a semiconductor laser 101 as a light source is driven by a drive current 205 supplied from a semiconductor laser drive circuit 102. The pumping light output from the semiconductor laser 101 enters the rare earth-doped optical fiber and is used for amplification of the optical signal.
[0015]
Part of the excitation light from the semiconductor laser 101 is photoelectrically / electrically converted by the photodiode 104, and a monitor signal reflecting the intensity is output from the monitor circuit 105. This monitor signal is given to the deterioration detection circuit 106, and when the output level of the semiconductor laser 101 becomes lower than a specified value, a deterioration signal is output. Thereby, it is detected that the semiconductor laser 101 has deteriorated due to a change with time, for example.
[0016]
Incidentally, the degradation state detection circuit of the light source shown in FIG. The pulse generation circuit 103 gives a pulse signal to the semiconductor laser driving circuit 102 when the semiconductor laser 101 enters a standby state. Therefore, in the standby state, the semiconductor laser drive circuit 102 is pulse-driven by the pulse signal supplied from the pulse generation circuit 103, and the semiconductor laser 101 emits light intermittently.
[0017]
In the above configuration, the pulse generation circuit 103 generates a pulse having a pulse width that is short enough that the optical fiber amplifier cannot respond and that has a small duty ratio such that the amplification gain of the optical fiber amplifier does not occur.
[0018]
Generally, the frequency characteristic of amplification gain with respect to pumping light of an optical fiber amplifier has a cutoff frequency of about 2 kHz (step response time of about 0.5 msec). Therefore, when the amplification fiber is pumped with pulsed pumping light having a pulse width of, for example, several μs, the time response of the inversion distribution of the rare-earth doped optical fiber is slow, so the gain of the optical fiber amplifier follows the change of the pumping light. Can not.
[0019]
When the excitation light pulse width of the semiconductor laser 101 is sufficiently short with respect to the response time of the optical fiber amplifier and is driven by a pulse with a small duty ratio, the instantaneous amplification gain of the optical fiber amplifier becomes equal to the time average gain. For this reason, the time average gain of the optical fiber amplifier is suppressed to the duty ratio in the case of continuous oscillation driving with the same current. Therefore, by driving the semiconductor laser 101 with a short pulse width and a small duty ratio, the gain of the optical fiber amplifier can be made substantially zero while the semiconductor laser 101 emits light with normal power. That is, even when the semiconductor laser 101 is in a standby state, the semiconductor laser 101 emits light with a normal power although it is intermittent. Therefore, it is possible to detect the deterioration state of the semiconductor laser 101 by monitoring the intensity.
[0020]
As described above, in this embodiment, the pulse generation circuit 103 is provided, and a pulse signal is given to the semiconductor laser driving circuit 102 that drives the semiconductor laser 101. Thereby, in the standby state, the semiconductor laser 101 emits pulses. Thus, the pulse generation circuit 103 generates a pulse having a pulse width that is short enough that the optical fiber amplifier that operates by the pumping light from the semiconductor laser 101 cannot respond and that has a small duty ratio such that the amplification gain of the optical fiber amplifier does not occur. Generate in In this way, the semiconductor laser 101 emits light at a normal level while suppressing the amplification gain to substantially zero, and the degradation state of the semiconductor laser 101 can be detected by monitoring the intensity. . From the above, it is possible to monitor the deterioration state of the semiconductor laser 101 even in the standby state.
[0021]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the light source deterioration state detection circuit according to the present invention. 2 that are the same as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described here.
[0022]
In FIG. 2, the monitor signal 206 output from the monitor circuit 105 is supplied to the comparator 209 and compared with the deterioration reference voltage 208. The comparator output 210 corresponding to the result is input to the pulse detection circuit 211, and the deterioration signal 211 is output according to the state of the monitor signal 206.
[0023]
With reference to FIG. 3, it demonstrates per effect | action in the said structure. As shown in FIG. 3, the laser drive current 205 is pulsed by the pulse signal generated by the pulse generation circuit 103. Therefore, the monitor signal 206 also has a pulse shape corresponding to the laser drive waveform.
[0024]
Before the semiconductor laser 101 deteriorates, the level of the monitor signal 206 is higher than the deterioration reference voltage 208, so that the pulse-like output 210 is continuously output from the comparator 209. When the semiconductor laser 101 deteriorates from this state, the monitor signal 206 falls below the deterioration reference voltage 208. Then, the pulse from the comparator 209 is interrupted.
[0025]
The comparator output 210 is input to the pulse detection circuit 211. While the pulse of the comparator output 210 continues, the output of the pulse detection circuit 211 becomes low level (Low), and when the pulse stops, it becomes high level (High). That is, since the output 210 of the comparator 209 is in a pulse state while the semiconductor laser 101 is not deteriorated, the output 212 of the pulse detection circuit 211 is continuously low. When the semiconductor laser 101 deteriorates, the pulse is interrupted from the output of the comparator 209, so that the output of the pulse detection circuit 211 continuously becomes High and is output as the deterioration signal 212.
Even with the configuration as described above, the state of the semiconductor laser 101 in the standby state can be detected.
[0026]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the third embodiment of the light source deterioration state detection circuit according to the present invention. In FIG. 4, parts common to those in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here.
[0027]
In FIG. 4, a pulsed monitor signal 206 output from the monitor circuit 105 is input to the peak detection circuit 306. The peak detection circuit 306 detects the peak value of the monitor signal 206 and outputs the peak value. A peak signal 307 output from the peak detection circuit 306 is input to the comparator 309 and compared with the deterioration reference voltage 208.
[0028]
While the peak signal 307 exceeds the deterioration reference voltage 208, the output from the comparator 309 is low. On the other hand, when the semiconductor laser 101 deteriorates and the peak signal falls below the deterioration reference voltage 208, the output of the comparator 309 becomes High and is output as the deterioration signal 212.
Even with the configuration as described above, the state of the semiconductor laser 101 in the standby state can be detected.
[0029]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of an optical fiber amplifier using a light source deterioration state detection circuit according to the present invention. In FIG. 5, parts common to those in FIGS. This optical fiber amplifier inputs pumping light from the semiconductor laser 101 to the rare earth doped optical fiber 425, amplifies the input light (Opt. In) by a pump action, and outputs it. The semiconductor laser 101 is driven by the output drive circuit 403 in the steady state, and is driven by the pulse drive circuit 404 in the standby state.
[0030]
The control unit 406 operates the output drive circuit 403 or the pulse drive circuit 404 based on the input disconnection detection signal, the output open detection signal, and the external control signal.
[0031]
The output drive circuit 403 operates when the optical fiber amplifier is in a steady state, and the pulse drive circuit 404 operates when the optical fiber amplifier is in a standby state. The steady state of the optical fiber amplifier indicates a normal operation mode in which the optical amplification gain is a normal value.
[0032]
The input light to be amplified is partly branched by the optical branching unit 407 and optical / electrically converted by the photodiode 408, and an input optical power signal corresponding to the intensity of the input light is output from the input optical monitor circuit 409. The input optical power signal is input to the input break detection circuit 410 and compared with the input break reference voltage. When the input optical power signal falls below the input cutoff reference voltage, the input cutoff detection circuit 410 outputs an input cutoff detection signal to the control unit 406. As a result, the control unit 406 detects that the input light has been cut off, and places the optical fiber amplifier in a standby state.
[0033]
The input light that has passed through the optical splitter 407 is combined with the pumping light in the optical multiplexer 424 and amplified in the rare earth doped optical fiber 425. This amplified light is output via the optical branching device 427 and the output reflected light branching device 415.
[0034]
Among these, the output light of the output reflected light splitter 415 is optical / electrically converted by the photodiode 416 and then given to the monitor circuit 417, and an output reflected light power signal corresponding to the reflected light intensity is output. This output reflected light power signal is input to the output open detection circuit 418 and compared with the output open reference signal.
[0035]
When the output reflected light power signal exceeds the output open reference signal, the output open detection circuit 418 outputs the output open detection signal to the control unit 406. As a result, the control unit 406 detects that the optical transmission line on the output side has been disconnected, and puts the optical fiber amplifier in a standby state.
[0036]
If the optical fiber amplifier is in a steady state, the semiconductor laser 101 is driven by the output drive circuit 403. The amplified light that has passed through the rare earth-doped optical fiber 425 is branched by the optical branching device 427, and a photocurrent corresponding to the output power is output from the output photodiode 428. This photocurrent is input to the monitor circuit 429, and the output voltage is applied to the output drive circuit 403. Thus, the drive current to the semiconductor laser 101 is controlled based on the output setting voltage.
[0037]
The semiconductor laser drive current is supplied to the semiconductor drive current monitor 432, and the output voltage and the deterioration reference voltage 434 are compared by the semiconductor laser current deterioration detector 435 to detect the deterioration of the semiconductor laser 101. That is, when the semiconductor laser 101 deteriorates, the semiconductor laser current deterioration detection unit 435 uses the function of the control loop so that the drive current increases due to the decrease in the light emission amount. When the value exceeds 434, the semiconductor laser 101 determines that the failure has deteriorated and outputs a deterioration signal.
[0038]
On the other hand, if the optical fiber amplifier is in a standby state, the pulse driving circuit 404 is pulse-driven based on the output signal of the pulse generating circuit 103. At this time, the pulse driving circuit 404 pulses the semiconductor laser 101 with a pulse width that is so short that the optical fiber amplifier cannot respond, and with a duty ratio that is so small that the gain of the optical fiber amplifier does not occur.
[0039]
At this time, while the amplification gain of the optical amplifier is suppressed to the minimum, the semiconductor laser 101 outputs pulsed light having an intensity corresponding to the deterioration state. This pulsed light is photo / electrically converted by the photodiode 104 and supplied to the monitor circuit 105. When the level of the optical / electrical conversion signal becomes lower than the specified value, the deterioration detection circuit 106 determines that the semiconductor laser 101 has deteriorated and outputs a deterioration signal.
[0040]
With the above configuration, it is possible to provide an optical fiber amplifier that can monitor the deterioration state of the pumping light source even when the amplification gain of the optical fiber amplifier is lowered.
[0041]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, in the standby state, the semiconductor laser is pulse-driven with a pulse width that is short enough that the optical amplifier does not respond and has a duty ratio that is so small that no gain is generated. The pumping light output sufficient to detect the deterioration of the semiconductor laser can be obtained while the gain is substantially zero. As a result, it is possible to provide a light source deterioration state detection circuit and an optical fiber amplifier that can monitor the deterioration state of the pumping light source even when the amplification gain of the optical fiber amplifier is lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source deterioration state detection circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of a light source deterioration state detection circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the light source deterioration state detection circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of a light source deterioration state detection circuit according to the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of an optical fiber amplifier using a degradation state detection circuit for a light source according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Semiconductor laser 102 ... Semiconductor laser drive circuit 103 ... Pulse generation circuit 104 ... Photo diode 105 ... Monitor circuit 106 ... Degradation detection circuit 205 ... Laser drive current 206 ... Monitor signal 208 ... Degradation reference voltage 209 ... Comparator 210 ... Comparator output 211 ... Pulse detection circuit 212 ... Degradation signal 306 ... Peak detection circuit 307 ... Peak signal 309 ... Comparator 403 ... Output drive circuit 404 ... Pulse drive circuit 405 ... Pulse generation circuit 406 ... Control unit 407 ... Optical splitter 408 ... Input optical photodiode 409 ... Input light monitor circuit 410 ... Input disconnection detection circuit 415 ... Output reflected light splitter 416 ... Photodiode 417 ... Monitor circuit 418 ... Output open detector circuit 424 ... Optical multiplexer 425 ... Rare earth doped optical fiber 427 ... Optical splitter 428 Output photodiode 429 ... monitor circuit 432 ... semiconductor driving current monitor 434 ... degradation reference voltage 435 ... semiconductor laser current degradation detecting unit

Claims (4)

入力光と光源から出力される励起光とを希土類ドープ光ファイバ内で合波して前記入力光を増幅する光ファイバ増幅器に用いられ、前記光源の劣化状態を検出する回路であって、
前記光ファイバ増幅器の待機状態においてパルス信号を生成するパルス生成回路と、
前記光源を前記パルス信号に応じて駆動する駆動回路と、
前記光源の出射光の一部を受光して光/電変換信号を出力する光電変換素子と、
この光/電変換信号をモニタして前記光源の劣化状態を検出するモニタ手段とを具備し、
前記パルス生成回路は、前記希土類ドープ光ファイバの反転分布の応答速度よりも十分に速いパルス幅で、かつ前記光ファイバ増幅器の増幅利得が生じない程度にデューティー比の小さい前記パルス信号を生成することを特徴とする光源の劣化状態検出回路。
A circuit for detecting a deterioration state of the light source, used in an optical fiber amplifier for amplifying the input light by combining input light and pumping light output from the light source in a rare earth-doped optical fiber,
A pulse generation circuit for generating a pulse signal in a standby state of the optical fiber amplifier;
A drive circuit for driving the light source in accordance with the pulse signal;
A photoelectric conversion element that receives a part of the light emitted from the light source and outputs a photoelectric conversion signal;
Monitoring means for monitoring the light / electricity conversion signal and detecting the deterioration state of the light source,
The pulse generation circuit generates the pulse signal having a pulse width sufficiently faster than the response speed of the inversion distribution of the rare earth-doped optical fiber and a small duty ratio so that the amplification gain of the optical fiber amplifier does not occur. A circuit for detecting a deterioration state of a light source.
前記モニタ手段は、
前記光/電変換信号と所定の基準電圧とを比較してその結果を出力するコンパレータと、
このコンパレータの出力レベルに応じて前記光源の劣化状態を検出する劣化検出回路とを備えることを特徴とする請求項1に記載の光源の劣化状態検出回路。
The monitoring means includes
A comparator that compares the photoelectric conversion signal with a predetermined reference voltage and outputs the result;
The deterioration state detection circuit for a light source according to claim 1, further comprising a deterioration detection circuit for detecting a deterioration state of the light source in accordance with an output level of the comparator.
前記モニタ手段は、
前記光/電変換信号のピークを検出して出力するピーク検出回路と、
このピーク検出回路と所定の基準電圧とを比較してその結果に応じて前記光源の劣化状態を検出するコンパレータとを備えることを特徴とする請求項1に記載の光源の劣化状態検出回路。
The monitoring means includes
A peak detection circuit for detecting and outputting a peak of the photoelectric conversion signal;
2. The light source deterioration state detection circuit according to claim 1, further comprising: a comparator that compares the peak detection circuit with a predetermined reference voltage and detects a deterioration state of the light source according to a result of the comparison.
定常状態と、この定常状態よりも増幅利得を低下させた待機状態の2つの動作状態を有する光ファイバ増幅器において、
希土類ドープ光ファイバと、
励起光を発生出力する光源と、
増幅すべき入力光と前記励起光とを前記希土類ドープ光ファイバ内で合波する光合波器と、
前記待機状態においてパルス信号を生成するパルス生成回路と、
前記光源を前記パルス信号に応じて駆動する駆動回路と、
前記光源の出射光を受光して光/電変換信号を出力する光電変換素子と、
この光/電変換信号をモニタして前記光源の劣化状態を検出するモニタ手段とを具備し、
前記パルス生成回路は、前記希土類ドープ光ファイバの反転分布の応答速度よりも十分に速いパルス幅で、かつ当該光ファイバ増幅器の増幅利得が生じない程度にデューティー比の小さい前記パルス信号を生成することを特徴とする光ファイバ増幅器。
In an optical fiber amplifier having two operating states, a steady state and a standby state in which the amplification gain is lower than the steady state,
A rare earth doped optical fiber;
A light source that generates and outputs excitation light;
An optical multiplexer for combining the input light to be amplified and the pumping light in the rare earth-doped optical fiber;
A pulse generation circuit for generating a pulse signal in the standby state;
A drive circuit for driving the light source in accordance with the pulse signal;
A photoelectric conversion element that receives light emitted from the light source and outputs a photoelectric conversion signal;
Monitoring means for monitoring the light / electricity conversion signal and detecting the deterioration state of the light source,
The pulse generation circuit generates the pulse signal having a pulse width sufficiently faster than a response speed of the inversion distribution of the rare earth-doped optical fiber and a small duty ratio so that an amplification gain of the optical fiber amplifier does not occur. An optical fiber amplifier.
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