JP4794422B2

JP4794422B2 - 光増幅器における利得制御方法および光増幅器

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Publication number: JP4794422B2
Application number: JP2006328462A
Authority: JP
Inventors: 泰彦中西; 謙一鈴木; 陽一深田; 隆中西
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2008141673A

Description

本発明は、光ネットワークに適用される光増幅器における利得制御方法および光増幅器に関するものである。

近年、高度情報化に伴い大量の情報を安価に伝達したいという要望から、高速で大容量の情報が伝達可能な光アクセスシステムであるＴＤＭ−ＰＯＮ(Time Division Multiplexing Passive Optical Network)技術を用いたＢ−ＰＯＮ(Broadband Passive Optical Network)や、ＧＥ−ＰＯＮ(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)等の伝送装置を用いた光アクセスサービスが、都市部を中心に提供されている。これらのサービスを都市部以外の、伝送装置が設置された局舎から離れた地域に安価に提供するためには、光増幅器が必要とされる。この光増幅器を用い安価に広範囲な光アクセスサービスを提供する際の課題の一つとして、光ネットワークごとの特性に依存せずにかつ人手を介すことなく、サービス提供範囲に適した利得を自動的に制御することが挙げられる。

これに対し特許文献１では、伝送装置（端局装置）内に利得制御信号発生器と可変減衰器を具備し、そのレベル変動を光増幅器内で判定することで、ネットワーク構成の変化に自動的に対応して、光増幅器の利得の制御を行っている。

特開平６−６９８９０号公報

しかしながら、特許文献１の方法を用いた場合、伝送装置（端局装置）内に利得制御信号を発生させる利得制御信号発生器や可変減衰器を具備しなければならず、従来装置の改造が必要とされコストアップが避けられない。また、既に装置を設置している地域では、加入者宅に設置してある伝送装置を取り替える必要があり、その回収コストは莫大である。これらは低コストに光アクセスサービスを提供する目的に反する。

さらに、現在、光アクセスシステムで使われているＴＤＭ−ＰＯＮ方式では、各加入者宅に設置される光加入者線ネットワーク装置からの光波は、各局舎に設置される光加入者線終端装置からの指示がなければ信号を発信することがない、伝送制御が非対称な光ネットワークであり、従来の方法では利得を決定することができない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光増幅器内の信号光等のみを用いて光増幅器の利得を制御できるようにし、複雑な構成を要さず、安価に、光アクセスサービスを提供できるようにすることにある。

このような目的を達成するために、請求項１にかかる発明の利得制御方法は、光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信する上り信号光増幅器とからなる光増幅器の利得制御方法であって、前記下り信号光増幅器における利得を、前記上り信号光増幅器に入力する前記上り信号光が無いとき、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力されるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くなるように変化させ、前記上り光信号が前記上り信号光増幅器に入力されるとそのときの利得に設定する手順と、前記上り信号光増幅器における利得を、前記下り信号光増幅器の前記得られた利得に応じて設定する手順とを有することを特徴とする。
請求項２にかかる発明の利得制御方法は、光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信するゲインクランプ型の上り信号光増幅器とからなり、且つ前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力していないときは前記上り信号光増幅器のゲインクランプ利得が特定の値となり、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力したときは前記ゲインクランプ利得が変動する光増幅器の利得制御方法であって、前記下り信号光増幅器における利得を、ゲインクランプ光強度の変動の無いとき該変動が生じるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くするように変化させ、前記ゲインクランプ光強度の前記変動が生じると、そのときの前記下り信号光増幅器の利得を前記下り信号光増幅器の利得として設定する手順を有することを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の利得制御方法において、前記下り信号光増幅器における初期利得を、前記下り信号光増幅器に前記下り信号光が入力していないときの利得とし、これを０以上１以下に設定する手順を有することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１又は２に記載の利得制御方法において、前記光加入者線ネットワーク装置を複数とし、前記下り信号光増幅器の初期利得に、前記光加入者線終端装置に対して最短距離にある前記光加入者線ネットワーク装置と最長距離にある前記光加入者線ネットワーク装置の距離差分の伝送損失相当を利得として補填する手順を有することを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の利得制御方法において、前記下り信号光増幅器に補填される利得の最大値が、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得であることを特徴とする。
請求項６にかかる発明の光増幅器は、光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信する上り信号光増幅器とからなる光増幅器であって、前記下り信号光増幅器は、前記上り信号光増幅器に入力する前記上り信号光の無いとき、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力されるまでの間、利得が前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くなるように変化させ、前記上り光信号が前記上り信号光増幅器に入力されるとそのときの利得に設定する手順と、前記上り信号光増幅器における利得を、前記下り信号光増幅器の前記得られた利得に応じて設定する手順とを有することを特徴とする。
請求項７にかかる発明の光増幅器は、光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信するゲインクランプ型の上り信号光増幅器とからなり、且つ前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力していないときは前記上り信号光増幅器のゲインクランプ利得が特定の値となり、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力した場合は前記ゲインクランプ利得が変動する光増幅器であって、前記下り信号光増幅器は、ゲインクランプ光強度の変動が無いとき、該変動が生じるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて利得を徐々に高くするように変化させ、前記ゲインクランプ光強度の前記変動が生じると、そのときの前記下り信号光増幅器の利得を前記下り信号光増幅器の利得として設定する手順を有することを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項６又は７に記載の光増幅器において、前記下り信号光増幅器の初期利得は、前記下り信号光が入力していないときの利得とし、これが０以上１以下に設定されることを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、請求項６又は７に記載の光増幅において、複数の前記光加入者線ネットワーク装置が設けられ、前記下り信号光増幅器の初期利得に、前記光加入者線終端装置に対して最短距離にある前記光加入者線ネットワーク装置と最長距離にある前記光加入者線ネットワーク装置の距離差分の伝送損失相当を利得として補填することを特徴とする器。
請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の光増幅器において、前記下り信号光増幅器に補填される利得の最大値が、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得であることを特徴とする。

本発明によれば、上り信号光の無いときは該上り信号が上り信号光増幅器に入力されるまでの間、ゲインクランプ光の変動の無いときには該変動が生じるまでの間、下り信号光増幅器の利得が高くなるよう制御されるので、光加入者線ネットワーク装置への下り信号光を高い利得で送出し当該光加入者線ネットワーク装置での受信を確実化することできる。また、複数の光加入者線ネットワーク装置が設けられている場合は、下り信号光増幅器の利得は、最短距離にある光加入者線ネットワーク装置と最長距離にある光加入者線ネットワーク装置の距離差分の伝送損失を利得として補填されるので、全ての加入者線ネットワーク装置での受信を確実化することできる。以上において、その利得はネットワークごとの特性に依存せず、人手を介すことなく、サービス提供範囲に適した利得に制御されることから、光アクセスサービスを広範囲な地域に安価に提供することが可能となる。

＜実施形態１＞
図１に、本発明に係る光増幅器を用いた光アクセスシステムの構成例を示す。この光アクセスシステムは、光加入者線終端装置１００、スプリッタ２００、複数の光加入者線ネットワーク装置３００によって構成されており、局舎から離れた地域に光アクセスサービスを提供するために、光増幅器４００が、光加入者線終端装置１００と光加入者線ネットワーク装置３００との間に設置されている。

現在の光アクセスシステムにおいて、下り信号光Ｓ１は１．４９μｍ帯、上り信号光Ｓ２は１．３μｍ帯と異なる波長帯であることから、光増幅器４００は、それぞれの波長帯に応じた光増幅器である下り信号光増幅器４０１と上り信号光増幅器４０２、下り信号光Ｓ１と上り信号光Ｓ２を合分波する合分波器４０３，４０４によって構成されている。

ここで、合分波器４０３，４０４には、上下信号光Ｓ１，Ｓ２を波長合分波するＷＤＭ（Wave length Division Matiplexing)フィルタか、方向性の違いを利用したサーキュレータを用いる。

光増幅器４０１，４０２は使用される波長帯に依存するため、光ファイバ増幅器を用いた場合、下り信号光Ｓ１にはＴＤＦＡ（Thulium Doped Fiber Amplifier）や１．４９μｍ帯対応ＳＯＡ（Semiconductor Optieal Amplifier）、上り信号光Ｓ２にはＰＤＦＡ（Praseodymium Doped Fiber Amplifier）や１．３μｍ帯対応ＳＯＡを用いるが、本発明は光増幅デバイスの種類に限定されるものではなく、光アクセスシステムに用いられる波長帯が変わった場合、これらの光部品に限らない。

図１においては、光増幅器４００は１台であるが、複数台によって光アクセスシステムを構成してもよい。また複数台の光加入者線ネットワーク装置３００で構成されているが、１台でもよい。

図２(a)、(b)にＴＤＭ−ＰＯＮにおける上下光信号送信のシステムについて示す。ここでは、光ネットワークにＴＤＭ−ＰＯＮシステムを採り上げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一心双方向の光ファイバ伝送であり、一方の伝送装置からの信号送信を受信した際、他方の伝送装置が帯域要求や受信確認などの返信を行う制御プロトコルを用いるシステムにおいて適用可能である。

図２(a)、(b)に示すＴＤＭ−ＰＯＮシステムは光加入者線終端装置１００、スプリッタ２００、３台の光加入者線ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃによって構成されている。下り信号は、複数の加入者へ送信する信号を、時間的に重ならないように多重化して伝送する。

下り信号は、スプリッタ２００によって分岐され、各光加入者ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃに分配されるため、個々の光加入者線ネットワーク装置において自分宛のフレームを抽出できるように、送信するフレームには識別信号が付けられる。一般に、光加入者線ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃは、光加入者線終端装置１００との間の距離が互いに異なるため、光加入者線終端装置１００との距離が最小かつスプリッタ２００による分岐数１のとき、すなわち光加入者線終端装置１００から送信される最大下り信号光強度を受信しても符号誤りなく下り信号光を受信できるよう作られている。

上り信号は、光スプリッタ２００により複数の光加入者ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃからの信号が合波される。このとき各光加入者ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃからの信号が無秩序に送信された場合、伝送線路上で衝突を起こすため、光加入者ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃのデータ送信タイミングと送信量を光加入者終端装置１００から制御することで時間多重を実現し、伝送制御が非対称な光ネットワークとなっている。前記のように、一般に、光加入者線ネットワーク装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃは光加入者線終端装置１００との間の距離が互いに異なるため、光加入者線終端装置１００にて受信される上り信号光の光強度は不連続なバースト信号となる。

図３に、本発明の実施形態１に係る光増幅器４００の構成を示す。下り信号光Ｓ１は合分波器４０３により下り信号光増幅器４０１側に分波される。分波された下り信号光Ｓ１はモニタ４０５を経由して下り信号光増幅器４０１において光増幅され、モニタ４０６を経由した後、合分波器４０４にて合波し、光加入者線ネットワーク装置３００側へ伝送される。

下り信号光増幅器４０１の利得は、利得制御回路４０７にて、モニタ信号Ｍ１を考慮した利得制御信号Ｃ１によって制御される。利得制御信号Ｃ１は、通常では、利得制御回路４０７内の比較回路にて伝送利得Ａ１と、ＡＬＣ（Auto Level Control)動作時に要求されるレベル値やＡＧＣ（Auto Gain Control)動作時に要求されるゲイン値とを比較することで生成され、下り信号光増幅器４０１の励起光強度を制御する。各動作において必要とされるレベル値やゲイン値は利得制御回路４０７に記録されている。光増幅器の利得は利得媒質そのものの特性と励起光強度によって決定されるため、下り信号光増幅器４０１の利得を制御することができる。

ここでＡＬＣ動作とは、増幅後の下り信号光Ｓ１の光強度を自動的に常に一定値にする動作のことである。また、ＡＧＣ動作とは増幅前後の下り信号光Ｓ１の利得を常に一定値にする動作のことである。

伝送中の下り信号光Ｓ１の利得である伝送利得Ａ１は、モニタ４０５，４０６にて測定された増幅前後の光波から生成した信号を利得計算回路４０８において演算することで生成される。

モニタ４０５にて光が観測されないとき、すなわち下り信号光増幅器４０１に光が入っていない場合、利得制御回路４０７では、利得を０以上１以下になるように利得制御信号Ｃ１を設定し、増幅しない。ここでの利得は「下り信号光増幅後の下り信号光強度／下り信号光増幅前の下り信号光強度」とする。

モニタ信号Ｍ１は、上り信号光Ｓ２の上り信号光増幅器４０２への入力を監視しているモニタ４１１により生成される。

上り信号光Ｓ２は合分波器４０４により上り信号光増幅器４０２側に分波される。分波された上り信号光Ｓ２はモニタ４１１を経由し、上り信号光増幅器４０２において光増幅された後、合分波器４０３にて合波し、光加入者線終端装置１００側へ伝送される。

モニタ信号Ｍ１により、モニタ４１１に上り信号Ｓ２がラウンドトリップタイムの間入射していないことが明らかになったとき、利得制御回路４０７では現在の利得より大きな利得になるように利得制御信号Ｃ１を生成し、下り信号光Ｓ１を現在設定している利得より大きく増幅して光加入者線光ネットワーク装置３００に送る。このように下り信号光Ｓ１を大きく増幅するのは、前述のように、光加入者線ネットワーク装置３００は、光加入者線終端装置１００からの下り信号光Ｓ１が届かなければ上り信号光Ｓ２を発信することができないためである。

ここで、ラウンドトリップタイムとは、光増幅器４００によって増幅された下り信号光Ｓ１が光加入者線ネットワーク装置３００にて受光され、それに対し、光加入者線ネットワーク装置３００が応答し、その上り信号光Ｓ２が光増幅器４００に戻ってくるまでの時間である。

モニタ４１１に上り信号Ｓ２が入力されたことがモニタ信号Ｍ１（信号有り）によって利得制御回路４０７に伝わった後は、利得制御回路４０７において、下り信号光増幅器４０１の利得が決定され、この利得に応じた利得制御信号Ｃ１が生成される。

図４に利得制御信号Ｃ１の生成のフローチャートを示す。以下ではフローチャートの説明をする。なお、下記フローチャート中では下り信号光Ｓ１が伝送していることはモニタ４０５において観測されているものとする。

ステップＳＴ１では、下り信号光増幅器４０１は利得制御信号Ｃ１の初期値において運用される。ステップＳＴ２では、ラウンドトリップタイムＴの間現在の利得状態を保つ。ステップＳＴ３では、モニタ４１１での上り信号Ｓ２の光受信時に発生するモニタ信号Ｍ１の有無を判定し、信号無しの場合はステップＳＴ３’に、有りの場合はステップＳＴ４に移行する。ステップＳＴ３’では、利得制御信号Ｃ１が現在下り信号光増幅器４０１に設定している利得より大きな利得を発生するように設定され、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ４において、利得制御信号Ｃ１が決定される。

また、利得制御信号Ｃ１は上り信号利得制御回路４０９に転送され、この上り信号利得制御回路４０９において、上下信号光Ｓ１，Ｓ２の波長差に伴う伝送路損失などの伝送条件の違いが加味されて、上り信号利得制御信号Ｃ２が生成され、利得制御回路４１０に転送される。

上り信号光増幅器４０２の利得は、利得制御回路４１０にて利得制御信号Ｃ３を用い制御される。上り信号利得制御信号Ｃ２は本アクセスシステムにおいて信号光を伝送するのに必要な利得を示していることから、利得制御信号Ｃ３は、利得制御回路４１０において上り信号利得制御信号Ｃ２と伝送利得Ａ２とから生成され、上り信号光増幅器４０２内の励起光強度を制御することで、上り信号光増幅器４０２の利得を制御する。

伝送中の上り信号光Ｓ２の伝送利得Ａ２は、モニタ４１１，４１２にて測定された増幅前後の光強度を元に、利得計算回路４１３において伝送利得Ａ１の場合と同様に演算で生成される。

＜実施形態２＞
図５に、本発明の実施形態２に係る光増幅器４００の構成を示す。図３で説明した実施形態１では、モニタ信号Ｍ１は、上り信号光Ｓ２の強度をモニタ４１１にて測定することで生成されているが、図５に示すように、上り信号光増幅器４０２をゲインクランプ型とし、ゲインクランプ光強度の変動を元にそのモニタ信号Ｍ１の生成を行ってもよい。

ゲインクランプ型の光増幅器では、その光増幅器に常にゲインクランプ光を入射することで、利得が平坦な帯域の拡大や光サージの抑制を行うことができる。ここで、利得が平坦な帯域とは、入力する信号光強度にかかわらず光増幅器の利得が平坦な信号光強度幅を示す。

上り信号光Ｓ２と波長が異なるゲインクランプレーザーダイオード４１４より発振したゲインクランプ光Ｓ３は、合分波器４１６を経由して上り信号光Ｓ２と合波した後、上り信号光増幅器４０２に入力される。上り信号光増幅器４０２にて増幅されたゲインクランプ光Ｓ３は、合分波器４１７において分波され、モニタ４１８に入力される。モニタ４１５では、ゲインクランプレーザーダイオード４１４の後発光Ｓ４をモニタし、モニタ４１５，４１８にて測定された増幅前後のゲインクランプ光強度より利得計算回路４１３においてゲインクランプ利得Ａ３が得られる。

上り信号Ｓ２が上り信号光増幅器４０２に入力していない場合、ゲインクランプ利得Ａ３は特定の値になる。上り信号Ｓ２が上り信号光増幅器４０２に入力した場合、ゲインクランプ利得Ａ３は変動し、利得計算回路４１３においてモニタ信号Ｍ１が発生（有り）し、利得制御回路４０７に伝わり、図４のフローチャートで示す処理によって、利得制御信号Ｃ１が決定する。

利得制御信号Ｃ１は上り信号利得制御回路４０９に転送され、上下信号光Ｓ１，Ｓ２の波長差に伴う伝送路損失などの伝送条件の違いがここで加味され、これにより、上り信号利得制御信号Ｃ２が生成され、利得制御回路４１０に転送される。

ゲインクランプ利得Ａ３と上り信号光増幅器４０２の利得の関係はあらかじめ測定され、利得制御回路４１０内に利得テーブルとして記録されている。上り信号利得制御信号Ｃ２は本アクセスシステムにおいて信号光を伝送するのに必要な利得を示していることから、要求する利得を満たす利得制御信号Ｃ３，Ｃ４が生成される。利得制御信号Ｃ４によりゲインクランプレーザーダイオード４１４の光強度を、利得制御信号Ｃ３により上り信号光増幅器４０２内の励起光強度を制御する。

上り信号光増幅器４０２における利得は、上り信号光Ｓ２の強度と励起光強度とゲインクランプ光強度によって決定される。信号光強度が弱いとき利得は大きくなり、強いとき利得は小さくなる。ゲインクランプ光強度が強い場合、利得は小さくなるが、利得が平坦な帯域は拡大する。すなわち、光アクセスシステムの要求する最大利得および利得平坦帯域によって、利得制御回路４１０によって生成される利得制御信号Ｃ３，Ｃ４は変化する。

なお、図５において、モニタ４１５はゲインクランプレーザーダイオード４１４の後方に位置しているが、ゲインクランプレーザーダイオード４１４の前方におき、ゲインクランプ光強度を観測してもよい。さらに、ゲインクランプ光Ｓ３は上り信号光増幅器４０２の前方入力型であるが、本発明はそれに限定されず、図６に示す後方入力型や双方向入力型にも適用できる。また、図５において、利得制御信号Ｃ３，Ｃ４により上り信号光増幅器４０２の利得を制御しているが、双方の利得制御信号を必ずしも用いる必要はなく、必要に応じて片方、または双方の信号を用い利得の制御をおこなえばよい。

すなわち、実施形態２では、モニタ信号Ｍ１の生成（有り）に、ゲインクランプ光強度の変動を用いているので、上り信号光Ｓ２がバースト信号であった場合でも、正確に上り信号光Ｓ２の観測を安価なパワーモニタによって実現することが可能となる。

＜実施形態３＞
図７に、本発明の実施形態３に係る光増幅器４００の構成を示す。図５，６で説明した実施形態２では、ゲインクランプ光Ｓ３として専用のゲインクランプレーザーダイオード４１４を用いているが、図７に示すように、増幅した上り信号Ｓ２の一部を可変光減衰器４１９に通し、再び上り信号光増幅器４０２に入力するループバック式ゲインクランプ型光増幅器としてもよい。

上り信号光Ｓ２は、合分波器４２０を経由して上り信号光増幅器４０２において光増幅され、合分波器４２１を経由して光加入者線終端装置１００側へ伝送される。合分波器４２０において、上り信号光増幅器４０２から発生するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission)光Ｓ５を合分波する。ＡＳＥ光Ｓ５はモニタ４２２を経由し、合分波器４２１において上り信号光増幅器４０２側にループバックされる。その際、ループバックするファイバおよび合分波器と上り信号光増幅器４０２はリングレーザとなり、ループバックされた光を増幅し、増幅された光はゲインクランプ光として働く。

ループバックするファイバ中に設置された可変光減衰器４０９は、ゲインクランプ光の強度を調整することで、リングレーザによって増幅される利得を制御することができる。

ＡＳＥ光は前方、後方の双方に発振される。そこで、ループバックされるＡＳＥ光Ｓ５を制御し易くするため、ＡＳＥ光Ｓ５の方向を一方向にするように、光アイソレータ４２３，４２４を設置する。

モニタ４２２にて測定されたＡＳＥ光Ｓ５の光強度より、利得計算回路４１３においてＡＳＥ光強度Ｐ１が得られる。上り信号Ｓ２が上り信号光増幅器４０２に入力していない場合、ＡＳＥ光強度Ｐ１は特定の値になる。上り信号Ｐ１が上り信号光増幅器４０２に入力した場合、ＡＳＥ光強度Ｐ１は変動し、利得計算回路４１３においてモニタ信号Ｍ１が発生（有り）し、利得制御回路４０７に伝わり、図４のフローチャートで示す処理によって、利得制御信号Ｃ１が決定される。

利得制御信号Ｃ１は上り信号利得制御回路４０９に転送され、上下信号光Ｓ１，Ｓ２の波長差に伴う伝送路損失などの伝送条件の違いが加味され、上り信号利得制御信号Ｃ２が生成され、利得制御回路４１０に転送される。

ＡＳＥ光強度Ｐ１と上り信号光増幅器４０２の利得との関係はあらかじめ測定され利得制御回路４１０内に利得テーブルとして記録されている。上り信号利得制御信号Ｃ２は本アクセスシステムにおいて信号光を伝送するのに必要な利得を示していることから、要求する利得を満たす利得制御信号Ｃ３，Ｃ５が生成される。利得制御信号Ｃ５によって可変光減衰器４１９が、利得制御信号Ｃ３によって上り信号光増幅器４０２内の励起光魂度が制御される。

上り信号光増幅器４０２における利得は、上り信号光Ｓ２の強度と励起光強度とゲインクランプ光強度によって決定される。信号光強度が弱いとき利得は大きくなり、強いとき利得は小さくなる。ゲインクランプ光強度が強い場合、利得は小さくなるが、利得が平坦な帯域は拡大する。すなわち、光アクセスシステムの要求する最大利得および利得平坦帯域によって、利得制御回路４１０によって生成される利得制御信号は変化する。

なお、図７において、ＡＳＥ光Ｓ５は光アイソレータ４２３，４２４によって上り信号光Ｓ２の進行方向と逆方向に上り信号光増幅器４０２に入力されているが、順方向に伝送するようにループバック式ゲインクランプ型光増幅器としてもよい。

すなわち、実施形態３では、ゲインクランプ型の光増幅器を実現するゲインクランプ光として、上り信号光増幅器４０２において発生するＡＳＥ光Ｓ５を用いているため、部品点数を削減でき、低コストで光増幅器を構成することができ望ましい。

＜実施形態４＞
実施形態１における光アクセスシステムは、１台もしくは距離差がほぼ等しいほどに小さい複数の光加入者線ネットワーク装置３００によって構成されているが、光アクセスシステムの構成によっては、距離差が大きい複数の光加入者線ネットワーク装置３００によって構成される。このとき実施形態１における利得制御信号生成のフローチャート（図４）では、下り信号光増幅器４０１の利得が十分とならず、すべての光加入者線ネットワーク装置３００からは上り信号光Ｓ２が発信されない場合がある。

図８に距離差が大きな複数の光加入者線ネットワーク装置３００によって構成される光アクセスシステムにおける、利得制御信号Ｃ１生成のフローチャートを示す。以下ではフローチャートの説明をする。なお、下記フローチャート中では下り信号光Ｓ１が伝送していることはモニタ４０５において観測されているものとする。

ステップＳＴ１１では、下り信号光増幅器４０１は利得制御信号Ｃ１の初期値において運用される。ステップＳＴ１２では、ラウンドトリップタイムＴの間現在の利得状態を保つ。ステップＳＴ１３では、モニタ４１１での上り信号光Ｓ２の受信時に発生するモニタ信号Ｍ１の有無を判定し、無しの場合はステップＳＴ１３’に、有りの場合はステップＳＴ１４に移行する。ステップＳＴ１３’では、利得制御信号Ｃ１は現在下り信号光増幅器４０１に設定している利得より大きな利得を発生するように設定し、ステップＳＴ１２に移行する。ステップＳＴ１４では、伝送利得Ａ１に応じて利得制御回路４０７で生成する利得制御信号Ｃ１に設定値（利得値）Ｇを加算する。ステップＳＴ１５において、利得制御信号Ｃ１の値が決定する。

この設定値Ｇは、光加入者線終端装置１００に接続している複数の光加入者線ネットワーク装置３００のうち、最短距離のものと最長距離のものの距離差に相当する伝送損失を補填する下り信号光増幅器４０１の利得値である。この設定値Ｇの最大値は、光加入者線ネットワーク装置３００の最小受信感度と最大受信感度の差となるように設定する。この図８のフローチャートの処理における利得制御信号Ｃ１の決定（ステップＳＴ１５）は、下り信号光Ｓ１に対して最も早く上り信号Ｓ２を発信する最も近くの光加入者線ネットワーク装置３００からの上り信号Ｓ２が入力され、これによりモニタ信号Ｍ１が生成（有り）されたとき行われることになる。

実施形態４の図８に記載されているフローチャートは、モニタ信号Ｍ１によって制御されていることから、実施形態１乃至３におけるネットワーク構成においても適用可能である。実施形態４では、複数の光加入者線ネットワーク装置３００が一つの光加入者線終端装置１００に接続されている光アクセスシステムにおいて、それぞれの光加入者線ネットワーク装置１００間に大きな距離差があった場合でも、その差を補償できる下り信号光増幅器４０１の利得制御信号Ｃ１を決定することができるので、ネットワーク構成に依存しない自動利得制御システムを有した光増幅器を実現することができる。

本発明に係る光増幅器を用いた光アクセスシステムの構成図である。ＴＤＭ−ＰＯＮにおける上下信号光送信システムの構成図である。本発明の実施形態１に係る光増幅器の構成図である。本発明の実施形態１に係る光増幅器の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態２に係る光増幅器の構成図である。本発明の実施形態２に係る光増幅器の変形例の構成図である。本発明の実施形娃３に係る光増幅器の構成図である。本発明の実施形態４に係る光増幅器の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００：光加入者線終端装置
２００：スプリッタ
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ：光加入者線ネットワーク装置
４００：光増幅器
４０１：下り信号光増幅器
４０２：上り信号光増幅器
４０３，４０４：合分波器
４０５，４０６：モニタ
４０７：利得制御回路
４０８：利得計算回路
４０９：上り信号利得制御回路
４１０：利得制御回路
４１１，４１２：モニタ
４１３：利得計算回路
４１４：：ゲインクランプレーザダイオード
４１５：モニタ
４１６，４１７：合分波器
４１８：モニタ
４１９：可変光減衰器
４２０，４２１：合分波器
４２２：モニタ
４２３，４２４：光アイソレータ
Ｓ１：下り信号光
Ｓ２：上り信号光
Ｓ３：ゲインクランプ光
Ｓ４：後発光
Ｓ５：ＡＳＥ光
Ｃ１：利得制御信号
Ｃ２：上り信号利得制御信号
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５：利得制御信号
Ａ１，Ａ２：伝送利得
Ａ３：ゲインクランプ利得
Ｍ１：モニタ信号
Ｐ１：ＡＳＥ光強度

Claims

光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信する上り信号光増幅器とからなる光増幅器の利得制御方法であって、
前記下り信号光増幅器における利得を、前記上り信号光増幅器に入力する前記上り信号光が無いとき、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力されるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くなるように変化させ、前記上り光信号が前記上り信号光増幅器に入力されるとそのときの利得に設定する手順と、前記上り信号光増幅器における利得を、前記下り信号光増幅器の前記得られた利得に応じて設定する手順とを有することを特徴とする利得制御方法。
光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信するゲインクランプ型の上り信号光増幅器とからなり、且つ前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力していないときは前記上り信号光増幅器のゲインクランプ利得が特定の値となり、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力したときは前記ゲインクランプ利得が変動する光増幅器の利得制御方法であって、
前記下り信号光増幅器における利得を、ゲインクランプ光強度の変動の無いとき該変動が生じるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くするように変化させ、前記ゲインクランプ光強度の前記変動が生じると、そのときの前記下り信号光増幅器の利得を前記下り信号光増幅器の利得として設定する手順を有することを特徴とする利得制御方法。
前記下り信号光増幅器における初期利得を、前記下り信号光増幅器に前記下り信号光が入力していないときの利得とし、これを０以上１以下に設定する手順を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の利得制御方法。
前記光加入者線ネットワーク装置を複数とし、前記下り信号光増幅器の初期利得に、前記光加入者線終端装置に対して最短距離にある前記光加入者線ネットワーク装置と最長距離にある前記光加入者線ネットワーク装置の距離差分の伝送損失相当を利得として補填する手順を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の利得制御方法。
前記下り信号光増幅器に補填される利得の最大値が、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得であることを特徴とする請求項４に記載の利得制御方法。
光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信する上り信号光増幅器とからなる光増幅器であって、
前記下り信号光増幅器は、前記上り信号光増幅器に入力する前記上り信号光の無いとき、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力されるまでの間、利得が前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて徐々に高くなるように変化させ、前記上り光信号が前記上り信号光増幅器に入力されるとそのときの利得に設定する手順と、前記上り信号光増幅器における利得を、前記下り信号光増幅器の前記得られた利得に応じて設定する手順とを有することを特徴とする光増幅器。
光加入者線終端装置と該光加入者線終端装置から送信された下り信号光を受信して、該下り信号光に応答し上り信号光を出力する光加入者線ネットワーク装置との間に設置され、前記光加入者線終端装置から入力する前記下り信号光を増幅して前記光加入者線ネットワーク装置に送信する下り信号光増幅器と、前記光加入者線ネットワーク装置から入力する前記上り信号光を増幅して前記光加入者線終端装置に送信するゲインクランプ型の上り信号光増幅器とからなり、且つ前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力していないときは前記上り信号光増幅器のゲインクランプ利得が特定の値となり、前記上り信号光が前記上り信号光増幅器に入力した場合は前記ゲインクランプ利得が変動する光増幅器であって、
前記下り信号光増幅器は、ゲインクランプ光強度の変動が無いとき、該変動が生じるまでの間、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得に向けて利得を徐々に高くするように変化させ、前記ゲインクランプ光強度の前記変動が生じると、そのときの前記下り信号光増幅器の利得を前記下り信号光増幅器の利得として設定する手順を有することを特徴とする光増幅器。
前記下り信号光増幅器の初期利得は、前記下り信号光が入力していないときの利得とし、これが０以上１以下に設定されることを特徴とする請求項６又は７に記載の光増幅器。
複数の前記光加入者線ネットワーク装置が設けられ、前記下り信号光増幅器の初期利得に、前記光加入者線終端装置に対して最短距離にある前記光加入者線ネットワーク装置と最長距離にある前記光加入者線ネットワーク装置の距離差分の伝送損失相当を利得として補填することを特徴とする請求項６又は７に記載の光増幅器。
前記下り信号光増幅器に補填される利得の最大値が、前記光加入者線ネットワーク装置の最小受信感度と最大受信感度の差に相当する利得であることを特徴とする請求項９に記載の光増幅器。