JP5759437B2 - 光増幅器システム及び光増幅方法 - Google Patents
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本発明はかかる課題を解決したものであり、互いに異なる波長の入力光信号の数(波長数)が変動した際の出力光信号のレベル変動幅を抑えることを目的とする。
図2に本発明の第1の実施形態を示す。本実施形態に係る光ファイバ増幅器システムは、非特許文献1と同様に複数のEDF11を分岐比可変のスプリッタ19(光分岐回路)で励起光を共有化することにより集積した構成となっている。入力光をモニタして励起光パワーをフィードフォワード制御する点が、構成上異なる。複数のEDF11の励起光を共有化するため、各エルビウム添加ファイバ:EDF11(#1〜#n)への励起光パワーは、励起半導体レーザ14と分岐比可変光スプリッタ19を併用して調整する。なお、分岐比可変光スプリッタ19は、PLC上に集積化されたものを想定しているので、動作速度は数ミリ秒程度であり、励起半導体レーザ14より遅い制御となる。
設定手順では、光信号の波長数に変動があった際に、FF(Feedforward)制御部17が、励起光源の出力レベルを設定する。このとき、FF制御部17は、変動後の波長数と各EDF11に供給する励起光の分岐比の値を基に、実際に各EDF11へ分配される励起光のパワーと所望の利得が得られる励起光のパワーとの偏差の値の集合のうちの最大値と最小値の中間値が事前に設定した値より小さくなるように、励起光源の出力レベルを設定する。
光増幅手順では、設定した出力レベルの励起光を励起半導体レーザ14で発生し、当該励起光を各EDF11に分岐し、分岐した励起光を用いて各光信号を増幅する。
実際の励起光パワーを制御する際には、利得一定条件での入力光パワーと励起光パワーの関係から、励起光パワーを決定すればよいが、以下の説明では、利得一定の条件においては、入力光パワーと励起光パワーは比例することを仮定する。すなわち、励起光一定で、入力光パワー(=入力波長数)が変化した場合には、1波長あたりの利得が変化することになる。
EDF#1の入力波長数が1に減少した瞬間は、励起光パワーは変化がないので、EDF#1の生き残り1チャネルの利得が過剰になる。
その後入力モニタ13で入力波長数減少を検出すると、FF制御部17が全体の波長数に比例して励起光パワーを減らす制御をする。このときFF制御部17は励起半導体レーザ14の励起光パワーと同時に分岐比可変光スプリッタ19の分岐比も変更するが、分岐比可変光スプリッタ19の動作が遅いため、EDF#2〜#nへの励起光が一旦減少することになる。
その後分岐比可変光スプリッタ19の分岐比が変化し、EDF#2〜#nへ本来供給されるべき励起光パワーが分配される。そのため、EDF#2〜#nは出力レベルが一旦減少し、その後分岐比可変光スプリッタ19の時定数程度の時間で(分岐比可変光スプリッタ19の動作速度で)、もとのレベルにもどることになる。
PD13を用いて波長数を検出し(S101)、波長数変動量から仮励起光パワー制御量を算出する(S102)。分岐比可変光スプリッタ19の分岐比は波長数変動前と同じで、励起光パワーを変更した場合に、各EDF11におけるレベル偏差量を算出する(S103〜S108)。ここでレベル誤差は、各EDF#i(i=1〜n)の入力波長数から算出される必要励起光パワーよりも供給される励起光パワーが大きい場合には、正の値の誤差として算出し、供給される励起光パワーが小さい場合には、負の値の誤差と算出する。
次に各EDF11のレベル誤差の最大値と最小値を算出し(S104)、その最大値と最小値の中間値が0となるように励起光パワーの制御量を決定する(S105〜S107)。
図10に本発明の第2の実施形態を示す。本実施形態に係る光増幅器システムは、実施形態1の構成に加えて、各励起光のパワーを調整する可変光減衰器23と、各EDF11通過後の光信号パワーを測定するPD22と、FB(Feedback)制御部18と、をさらに備える。
図11には本発明の第3の実施形態を示す。本実施形態に係る光増幅器システムは、実施形態1の構成に加えて、各励起光のパワーを調整する可変光減衰器23と、各EDF11通過後の光信号パワーを測定するPD22と、FB制御部18と、をさらに備える。
図12には本発明の第4の実施形態を示す。本実施形態では、可変カプラ24を分岐ごとに片方の分岐方向のみ用いてカスケードに連結することにより分岐比可変光スプリッタ19を構成している。本構成を採用することにより、光スプリッタ単体で、どのEDF11にも励起光を入射させないという選択ができる(オフポートからだけ励起光を出射させる選択)。
図13には本発明の第5の実施形態を示す。可変カプラ24を分岐ごとにどちらの分岐方向にも用いて分岐比可変光スプリッタ19を構成している。本構成を採用することにより、1×2分岐比可変カプラの数が少なくて済む。
12、15、21:光カプラ
13、22:PD
14:励起半導体レーザ
15:励起光結合部
17:FF制御部
18:FB制御部
19:分岐比可変光スプリッタ
20:分岐比固定スプリッタ
23:可変光減衰器
24:可変カプラ
51、66:WDM用光増幅器
52、64:カプラ
53、65:WSS
54、63:CDC用光アンプ
55、62:CDC−less用光スイッチ
56:受信機
61:送信機
Claims (8)
- 複数の光信号を増幅する光増幅システムであって、
各光信号を増幅する複数の光増幅器と、
光増幅器を通過前の各光信号の波長数を測定する複数の波長測定部と、
各光増幅器において光信号を増幅するための励起光を発生する励起光源と、
励起光源からの励起光を各光増幅器へ分岐する光スプリッタと、
光信号の波長数に変動があった際に、変動後の波長数と変動前の光スプリッタの分岐比の値を基に、実際に各光増幅器へ分配される励起光のパワーと所望の利得が得られる励起光のパワーとの偏差の値の集合のうちの最大値と最小値の中間値が事前に設定した値より小さくなるような励起光源の出力レベルを計算し、励起光源の出力レベルを当該計算値に設定するフィードフォワード制御を行う励起光制御部と、
を備える光増幅器システム。 - 前記光スプリッタの分岐比が可変であって、
前記励起光制御部は、前記変動後の各光増幅器への入射信号の波長数の比から光スプリッタの分岐比の値を計算し、光スプリッタの分岐比の値を当該計算値に設定するフィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の光増幅器システム。 - 前記励起光制御部は、各光増幅器へ供給される励起光のパワーが前記所望の利得が得られる値に到達するまで励起光源の出力レベルを光スプリッタの動作速度と同程度で変化させることを特徴とする請求項2に記載の光増幅器システム。
- 前記光スプリッタで分岐された各励起光のパワーを調整する可変光減衰器を有し、
前記励起光制御部は、各光増幅器に入射する光信号のパワーと各光増幅器から出射する光信号のパワーをモニタすることにより、各光増幅器の利得の前記所望の利得からの偏差を検出し、その偏差が小さくなるように、前記可変光減衰器の減衰量を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光増幅器システム。 - 複数の光信号を個別の光増幅器を用いて増幅する光増幅方法であって、
各光信号の波長数を測定する測定手順と、
光信号の波長数に変動があった際に、変動後の波長数と各光増幅器に供給する励起光の分岐比の値を基に、実際に各光増幅器へ分配される励起光のパワーと所望の利得が得られる励起光のパワーとの偏差の値の集合のうちの最大値と最小値の中間値が事前に設定した値より小さくなるように、励起光源の出力レベルを設定する設定手順と、
設定した出力レベルの励起光を励起光源で発生し、当該励起光を各光増幅器に分岐し、分岐した励起光を用いて各光信号を増幅する光増幅手順と、
を有する光増幅方法。 - 前記設定手順において、前記変動後の各光増幅器への入射信号の波長数の比から前記分岐比の値を計算し、励起光を分岐する光スプリッタの分岐比の値を当該計算値に設定し、
前記光増幅手順において、設定した分岐比の光スプリッタで励起光を分岐する
ことを特徴とする請求項5に記載の光増幅方法。 - 前記設定手順において、各光増幅器へ供給される励起光のパワーが前記所望の利得が得られる値に到達するまで励起光源の出力レベルを光スプリッタの動作速度と同程度で変化させる
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の光増幅方法。 - 前記測定手順において、各光増幅器に入射する光信号のパワーと各光増幅器から出射する光信号のパワーを測定し、
前記設定手順において、各光増幅器の利得の前記所望の利得からの偏差を検出し、その偏差が小さくなるように、各励起光の減衰量を設定し、
前記光増幅手順において、各光増幅器に入射する励起光のパワーを、設定した減衰量だけ減衰させる
ことを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の光増幅方法。
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