JP4746951B2 - 光増幅器および光増幅方法 - Google Patents
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Description
光増幅器利得=EDF利得−VOA損失−光部品損失 …(1)
ここで、光部品損失とは、VOA203にて意図的に変化させる部分の損失(光損失)を除いた損失全体を指す。
図1は、本発明の実施の形態1による光増幅器の構成を示す図である。光増幅器10は、希土類添加光ファイバからなる2段のEDF(EDF1,EDF2)1,2と、これらEDF1,2の間に設けられた可変光減衰器(VOA)3を備えており、伝送路上のWDMの主信号(光信号)Lmの入力パワーが変動しても出力パワーが一定になるように制御を行う。
光増幅器利得=EDF利得−全損失 …(2)
EDF利得を一定とし、チルトを一定とするためには、制御部5は、この全損失の値が一定となるように制御する。
AlGaAs/GaAs系の0.8μm帯
AsInAsP/InP系の1.0〜1.7μm帯
InGaAs/GaAs系の0.98μm帯
上記構成では、光部品に損失が発生した場合にVOA3の損失を減らすことで補償し、EDF1,2の利得を変更せず、チルトを一定とした。次に、チルト量を積極的に可変させる場合の制御について説明する。EDF1,2による利得を変更することにより、チルトが平坦となる値からずらすことでチルトを変化させることができる。
チルト制御係数=EDF利得変化量/チルト制御量 …(3)
EDF利得変化量=チルト制御係数×チルト制御量 …(3’)
光増幅器利得=EDF利得−全損失
=(EDF利得+チルト制御係数×チルト制御量)
−(全損失+チルト制御係数×チルト制御量) …(4)
チルト制御係数×チルト制御量 …(5)
の分だけ変化させることでチルトの制御を実行することができる。
次に、VOAによる損失の補償限界時の制御について説明する。図1に記載した光増幅器10の制御部5は、光部品6,7,21,22などに損失が発生した場合、VOA3の損失を減らすことにより損失を補償し、EDF1,2の利得を変化させない制御を行った。このVOA3の損失は最小値が存在するため、光部品6,7,21,22などの損失を補償できる値は有限となる。
1)個別の部品の損失ばらつきによる光増幅器10個体毎の製品出荷時における損失ばらつき
2)光伝送路の損失の変動による入力レベルの変動
3)出力設定値の変更
4)チルト設定値の変更
などが挙げられる。
この場合は、製品出荷時に上記2)〜4)の値をある一定値とした場合のVOA3の設定値を制御部5内部の不揮発メモリなどに保存しておく。そして、実運用状態においては、2)〜4)の変化によりVOA3の設定値が変化するが、不揮発メモリに記憶されている製品出荷時の値に対して、2)〜4)の制御分を加算した値と、現在のVOA3の設定値とを比較して、その差分がある閾値よりも大きくなった場合に警報を発出する。
現在の制御状態から、2)〜4)の制御によりVOA3の損失を減らす方向に最大の制御を行った場合に変動するVOA3の損失量を求め、その値がVOA3が全開放となる設定値からの差分量を下回った場合に警報を発出する。
このパターンでは、2)〜4)の値の変化は見込まずに、現在の動作状態でVOA3が全開放となるまでのマージン量を監視し、これが一定値を下回った場合に警報を発出する。
図6は、複数の光増幅器のタンデム接続を示す図である。WDM光を増幅する光増幅器は、分散補償光ファイバ(DCF)や、利得等化器(GEQ)などの光部品30を使用する場合に、複数の光増幅部31,32を用意し、光部品30を挟んでタンデム接続する場合がある。光増幅部31,32は、それぞれ図1に記載の光増幅器10と同じである。
また、図1を用いて説明した光増幅器10の構成は、監視光用LD24によって出射される監視光源の光出力を監視光用PD25を用いて検出する構成とした。これに限らず、監視光用LD24のバックパワーモニタの出力を利用して検出することもできる。この場合、監視光用PD25と、分岐カプラ23を不要にでき、光部品の点数を削減し、低コスト化を図ることができる。
上記実施の形態1の構成では、光増幅器10の内部だけでロス監視光Loの経路を形成する構成としたが、この発明によるロス監視光Loの経路は、光増幅器10を通過(光増幅器10の外部から入力されて外部に出力)させる構成にも適用することができる。すなわち、一つのロス監視光Loを複数の光増幅器10を備えた中継器などの装置間で伝送させることもできる。
上述した構成におけるロス監視光Loは、伝送路を伝搬するにしたがって減衰する。また、各装置(図7記載の多重化局41、中継局42、分離局43)内部でも減衰する。したがって、実施の形態2によるロス監視光Loの伝送距離は、ロス監視光Loを検出するPD2,3(25,26)の感度に依存することになる。
実施の形態1において説明した警報を通知する機能を、実施の形態2に適用する場合、チルト異常検出を行った装置(中継局42など)では、光部品の損失が発生しているため、ロス監視光Loのパワーが減衰していることになる。伝送路下流の装置でも、このロス監視光Loを用いて異常検出を行っているため、伝送路下流の装置においては、ロス監視光Loの入力レベルが低くなり、所定の検出精度を維持できなくなる。
ロス監視光用PD(図1記載のPD3(26))において、ロス監視光Loを検出する限界レベルを下げることができれば、図9に示した光増幅器50を不要にして伝送距離を伸ばすことができる。
実施の形態3は、ある一つの局舎内において複数の光増幅部を有するとき、警報を発生させた下流の光増幅部は、上流の光増幅部に対して出力パワーなどの制御を要求する構成である。
a)複数段の増幅部における上流の増幅部の場合
b)ラマン増幅器が併用されている場合
c)伝送路の上流のEDFの場合
1.上流の光増幅部1(31)の出力パワー設定値を上昇させる。
2.上流の光増幅部1(31)におけるEDF1,2の利得は変化させないため、VOA3の損失量を減らし、ALCの目標値を高くすることで出力パワーを変化させる。
3.したがって、VOA3の損失量に余裕がある範囲内で実行される。
前記希土類添加光ファイバが吸収および利得を生じない波長に設定されたロス監視光を出力する監視光出力手段と、
前記監視光出力手段が出力する前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波手段と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波する分波手段と、
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波手段により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出手段と、
前記監視光検出手段によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御して多波長の前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅器。
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度を検出する前記監視光検出手段は前記レーザダイオードのバックパワーを検出することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の光増幅器。
前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波手段と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波手段と、
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波手段により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出手段と、
前記監視光検出手段によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御して多波長の前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅器。
監視光検出手段は、前記入力された前記ロス監視光から前記特定の周波数を取り出して検出することを特徴とする付記6または7に記載の光増幅器。
当該多重化手段は、多重化前の前記光信号のパワーを前記波長毎に調整する減衰手段を有し、
前記制御手段は、装置内部に設けられる光部品の損失の値が過大となった場合に、前記減衰手段によって各波長毎のパワーをそれぞれ調整する際の制御目標値を変更して、下流の光増幅器への入力パワーを高くすることを特徴とする付記6〜10のいずれか一つに記載の光増幅器。
前記希土類添加光ファイバが増幅する前記光信号の波長に対して吸収および利得を生じない波長にロス監視光を設定し出力させる監視光出力工程と、
前記監視光出力工程によって出力される前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波工程と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波工程と、
前記合波工程により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波工程により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出工程と、
前記監視光検出工程によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御して多波長の前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。
前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波工程と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波工程と、
前記合波工程により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波工程により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出工程と、
前記監視光検出工程によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御して多波長の前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。
3 可変光減衰器(VOA)
5 制御部
6,7 分岐カプラ(光部品)
10 光増幅器
11,14 光検出器(PD)
21,22 WDMカプラ
23 分岐カプラ
24 監視光用レーザダイオード(LD)
25,26 光検出器(監視光用PD)
Lm 光信号
Lo ロス監視光
Claims (10)
- 波長多重された光信号の伝送路上に増幅用の複数の希土類添加光ファイバと、可変光減衰器とを配置してなる光増幅器において、
前記複数の希土類添加光ファイバが吸収および利得を生じない波長に設定されたロス監視光を出力する監視光出力手段と、
前記監視光出力手段が出力する前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波手段と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波する分波手段と、
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波手段により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出手段と、
前記監視光検出手段によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御するとともに、前記複数の希土類添加光ファイバをそれぞれ利得一定制御することによって、波長多重された前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 前記制御手段は、前記ロス監視光を用いて得た前記損失に基づいて、前記可変光減衰器の減衰量を制御し、所望のチルト量を得ることを特徴とする請求項1に記載の光増幅器。
- 前記制御手段は、装置内部に設けられる光部品の損失の値が過大となった場合、装置の故障を外部に通知することを特徴とする請求項1または2に記載の光増幅器。
- 前記ロス監視光を出力する前記監視光出力手段はレーザダイオードであり、
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度を検出する前記監視光検出手段は前記レーザダイオードのバックパワーを検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光増幅器。 - 波長多重された光信号の伝送路上に増幅用の複数の希土類添加光ファイバと、可変光減衰器とを配置してなり、前記波長多重された光信号に、前記複数の希土類添加光ファイバにより吸収および利得を生じない波長に設定されたロス監視光が重畳されて入力される光増幅器において、
前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波手段と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波手段と、
前記合波手段により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波手段により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出手段と、
前記監視光検出手段によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御するとともに、前記複数の希土類添加光ファイバをそれぞれ利得一定制御することによって、波長多重された前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 前記制御手段は、装置内部に設けられる光部品の損失の値が過大となった場合、前記伝送路の下流の他の装置に対する警報としてAIS(Alarm Indication Signal)を送信し、当該AISを受けた下流の装置では、自装置で発生した警報をマスクし、前記AISを下流の装置に送信することを特徴とする請求項5に記載の光増幅器。
- 前記ロス監視光は、特定の周波数で変調されて入力されるものであり、
監視光検出手段は、前記入力された前記ロス監視光から前記特定の周波数を取り出して検出することを特徴とする請求項5に記載の光増幅器。 - 前記制御手段は、装置内部に設けられる光部品の損失の値が過大となった場合に、警報の情報を上流の他の装置に通知し、入力される前記光信号のパワー増加を要求することを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の光増幅器。
- 波長多重された光信号の伝送路上に増幅用の複数の希土類添加光ファイバと、可変光減衰器とを配置してなる光増幅器の光増幅方法において、
前記複数の希土類添加光ファイバが増幅する前記光信号の波長に対して吸収および利得を生じない波長にロス監視光を設定し出力させる監視光出力工程と、
前記監視光出力工程によって出力される前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波工程と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波工程と、
前記合波工程により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波工程により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出工程と、
前記監視光検出工程によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御するとともに、前記複数の希土類添加光ファイバをそれぞれ利得一定制御することによって、波長多重された前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。 - 波長多重された光信号の伝送路上に増幅用の複数の希土類添加光ファイバと、可変光減衰器とを配置してなり、前記波長多重された光信号に、前記複数の希土類添加光ファイバにより増幅する前記光信号の波長に対して吸収および利得を生じない波長に設定されたロス監視光が重畳されて入力される光増幅器の光増幅方法であって、
前記ロス監視光を装置の入力段にて前記光信号に合波させる合波工程と、
装置の出力段にて前記光信号から前記ロス監視光を分波させる分波工程と、
前記合波工程により合波される入力段における前記ロス監視光の強度と、前記分波工程により分波された出力段における前記ロス監視光の強度をそれぞれ検出する監視光検出工程と、
前記監視光検出工程によりそれぞれ検出された前記ロス監視光の強度により、装置の入力段から出力段に至る経路における前記ロス監視光の損失を求め、当該損失の値に対応して前記可変光減衰器の減衰量を制御するとともに、前記複数の希土類添加光ファイバをそれぞれ利得一定制御することによって、波長多重された前記光信号の各波長における増幅利得を平坦にする制御工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。
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