JP5957857B2 - Optical transmitter - Google Patents
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Description
本発明は、例えば光送信システムに用いられる光送信器に関する。 The present invention relates to an optical transmitter used in, for example, an optical transmission system.
特許文献1には、複数のレーザ素子と光マルチプレクサを有する光送信システムが開示されている。この光送信システムは、各波長の光信号の損失がばらつくことにより当該光信号の強度がばらつくのを防ぐものである。具体的には、光信号をモニタリングする制御回路が、光信号の強度を一定に保つように複数のレーザ素子を制御する。
ところで、光送信器により多重化された光信号は、光ファイバアンプで増幅されてから受信器へ伝送される。光ファイバアンプによる光信号の信号増幅率は波長ごとに異なる。つまりある波長の光信号は大きな信号増幅率で増幅され、別の波長の光信号は小さな信号増幅率で増幅される。従って、受信器へ伝送される各波長の光信号の強度を均一化できない問題があった。また、受信器へ伝送される光信号の強度を均一化するためにアッテネータなどを用いると光送信システムが大型になる問題があった。 By the way, the optical signal multiplexed by the optical transmitter is amplified by the optical fiber amplifier and then transmitted to the receiver. The signal amplification factor of the optical signal by the optical fiber amplifier is different for each wavelength. That is, an optical signal with a certain wavelength is amplified with a large signal amplification factor, and an optical signal with another wavelength is amplified with a small signal amplification factor. Therefore, there is a problem that the intensity of the optical signal of each wavelength transmitted to the receiver cannot be made uniform. Further, when an attenuator or the like is used to make the intensity of the optical signal transmitted to the receiver uniform, there is a problem that the optical transmission system becomes large.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、光送信システムを大型にすることなく、受信器へ伝送される各波長の光信号の強度を均一化できる光送信器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An optical transmitter capable of equalizing the intensity of an optical signal of each wavelength transmitted to a receiver without increasing the size of the optical transmission system. The purpose is to provide.
本願の発明に係る光送信器は、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射し、該レーザ光の強度が可変である複数のレーザ素子と、該レーザ光を変調して光信号とする変調器と、該光信号を多重化した多重化光信号を光ファイバアンプへ出力する合波器と、該光ファイバアンプにより増幅された多重化光信号である増幅後光信号の強度の波長依存をなくすように該複数のレーザ素子の該レーザ光の強度を変化させるコントローラと、を備え、該コントローラは、該多重化光信号を構成する光信号の数に応じた該光ファイバアンプの信号増幅率の変化を反映させて、該複数のレーザ素子の該レーザ光の強度を変化させることを特徴とする。
An optical transmitter according to the invention of the present application emits laser light having different wavelengths, a plurality of laser elements whose intensity of the laser light is variable, a modulator that modulates the laser light into an optical signal, A multiplexer that outputs the multiplexed optical signal multiplexed to the optical fiber amplifier, and the wavelength dependence of the intensity of the amplified optical signal that is the multiplexed optical signal amplified by the optical fiber amplifier is eliminated. A controller that changes the intensity of the laser light of the plurality of laser elements , and the controller changes the signal amplification factor of the optical fiber amplifier according to the number of optical signals constituting the multiplexed optical signal. Reflecting this, the intensity of the laser beam of the plurality of laser elements is changed .
本発明によれば、光送信器に配置されたコントローラがレーザ素子の出力を調整することで、増幅後の光信号の強度における波長依存を解消することができる。 According to the present invention, the controller arranged in the optical transmitter adjusts the output of the laser element, so that the wavelength dependence in the intensity of the amplified optical signal can be eliminated.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る光送信器などを示すブロック図である。本発明の実施の形態1に係る光送信器10は、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射するレーザ素子12a、及びレーザ素子12bを備えている。レーザ素子12aのレーザ光の波長はλ1であり、レーザ素子12bのレーザ光の波長はλ2である。レーザ素子12a、12bは、レーザ光の強度及び波長が可変である。レーザ素子12aは変調器14aに接続されている。変調器14aはレーザ光を変調して光信号とするものである。レーザ素子12bは変調器14bに接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an optical transmitter and the like according to
変調器14aは光強度モニタ16aに接続されている。変調器14bは光強度モニタ16bに接続されている。光強度モニタ16a、16bは光信号の強度を検出するものである。光強度モニタ16a、16bは合波器18に接続されている。合波器18は、波長の異なる光信号を多重化するものである。合波器18で多重化された光信号を「多重化光信号」と称する。合波器18は光ファイバアンプ20に接続されている。合波器18は多重化光信号を光ファイバアンプ20へ出力する。光ファイバアンプ20は多重化光信号の伝送距離を伸ばすために、多重化光信号を増幅する。光ファイバアンプ20により増幅された多重化光信号は「増幅後光信号」と称する。
The
光送信器10は、コントローラ17を備えている。コントローラ17は、機能的に言えば、増幅後光信号の強度の波長依存をなくすようにレーザ素子12a、12bのレーザ光の強度を変化させるものである。コントローラ17の具体的構成について説明する。コントローラ17はメモリ17a、取得手段17b、演算手段17c、及び調整手段17dを有している。
The
メモリ17aは、光ファイバアンプ20の信号増幅率の波長依存を記憶している。図2は、コントローラ17が備えるメモリ17aの記憶内容を示す図である。メモリ17aは、レーザ素子12a、12bのとり得る波長ごとに、信号増幅率をデジタル情報化して保存したものである。
The
取得手段17bは、光強度モニタ16a、16bの検出結果を取得する手段である。演算手段17cは、波長ごとに信号増幅率と強度モニタの検出結果を乗算して、増幅後光信号の強度の予測値を求める手段である。調整手段17dは、当該予測値における増幅後光信号の強度の波長依存がなくなるようにレーザ素子12a、12bのレーザ光の強度を変化させる手段である。取得手段17b、演算手段17c、及び調整手段17dは例えばマイコンで構成される。
The
図3は、コントローラによるレーザ素子の制御を示すフローチャートである。図3に沿って、本発明の実施の形態1に係る光送信器10の動作を説明する。まず、このコントローラ17が、光ファイバアンプ20による波長λ1とλ2の光信号の信号増幅率を、メモリ17aから読み出す(ステップ21)。波長λ1の光信号に対する信号増幅率はA1であり、波長λ2の光信号に対する信号増幅率はA2である。次いで、取得手段17bによって光強度モニタ16a、16bの検出した光信号の強度を取得する(ステップ22)。波長λ1の光信号の光強度はS1であり、波長λ2の光信号の強度はS2である。
FIG. 3 is a flowchart showing control of the laser element by the controller. The operation of the
次いで演算手段17cにより、増幅後光信号の強度の予測値を演算する(ステップ23)。演算結果は「予測値」と称する。予測値は、波長毎に演算する。波長λ1の予測値(P1)は、A1とS1を乗算して求める。波長λ2の予測値(P2)は、A2とS2を乗算して求める。
Next, the predicted value of the intensity of the amplified optical signal is calculated by the calculating
ここで、光ファイバアンプ20による信号増幅率は波長依存性があるので、P1とP2は異なった値となる。そこで、調整手段17dが、P1とP2が同等になるようにレーザ素子12a、12bのレーザ光の強度を変化させる(ステップ24)。具体的には、調整手段17dは、P1とP2が同等となるためのレーザ素子12aのレーザ光の強度(最適レーザ光強度O1)とレーザ素子12bのレーザ光の強度(最適レーザ光強度O2)を演算する。そして、レーザ素子12aのレーザ光の強度がO1となり、レーザ素子12bのレーザ光の強度がO2となるようにレーザ素子12a、12bを制御する。
Here, since the signal amplification factor by the
図4は、コントローラによってレーザ素子のレーザ光の強度が変更される前後の光ファイバアンプの出力を示す図である。図4Aは、コントローラ17によるレーザ素子12a、12bの制御後の光ファイバアンプ20の出力を示す。図4Bは、コントローラ17による当該制御前の光ファイバアンプ20の出力を示す。コントローラ17によって、レーザ素子12a、12bのレーザ光の強度を変えた結果、増幅後光信号の強度を各波長間で均一化できた。なお、図4の破線は、λ1、λ2以外の波長の光信号の強度も均一化できることを示す。
FIG. 4 is a diagram illustrating the output of the optical fiber amplifier before and after the controller changes the intensity of the laser light of the laser element. FIG. 4A shows the output of the
このように、本発明の実施の形態1に係る光送信器10によれば、レーザ素子12a、12bのレーザ光の強度を調整することにより、受信器へ伝送される増幅後光信号を波長依存なく均一化することができる。また、上述したレーザ素子12a、12bの制御のために必要となるコントローラ17及び光強度モニタ16a、16bは、光送信器10の内部に形成したため、光送信器10、及び光ファイバアンプ20を含む光送信システムの構成を簡素にできる。光送信器10内部で上述の効果を得るための全ての処理が完結するので、光送信器10の光出力を測定するスペクトルモニタ等の測定手段を光送信システムに組み込む必要がなくなり、光送信システムを廉価に製造できる。
As described above, according to the
本発明の実施の形態1に係る光送信器10では、レーザ素子の数を2つとしたが本発明はこれに限定されない。本発明は複数のレーザ素子がそれぞれ異なる波長のレーザ光を出射する場合において、増幅後光信号の強度の波長依存を解消するものである。従って、レーザ素子の数は複数であれば特に限定されない。ところで、レーザ素子の総数すなわち、光ファイバアンプへの入力数を変化させると、光ファイバアンプの信号増幅率が変化する。従って、メモリ17aには、光ファイバアンプへの入力数(レーザ素子の総数)ごとに区別された信号増幅率のテーブルを記憶することが望ましい。そして、光ファイバアンプへの入力数に応じたテーブルを用いてレーザ素子を制御すれば、さらに精度の高い制御ができる。なお、メモリに前述のテーブルを記憶せずに、コントローラ内で光ファイバへの入力数を変数として当該入力数に応じた信号増幅率を演算してもよい。このようにすると、入力数の変化に対応するために光通過帯域フィルタやピーク値検出手段を光送信システム内に組み込む必要がなくなるので、光送信システムの構成を簡素にできる。
In the
本発明の実施の形態1のメモリ17aには、信号増幅率の波長依存をデジタル情報化したテーブルを記憶したが、信号増幅率の波長依存をデジタル信号処理可能な近似式及びその係数としてメモリに記憶してもよい。
The
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る送信器は前述した実施の形態1に係る送信器との相違点を中心に説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る光送信器などを示すブロック図である。光送信器30は、メインコントローラ32とサブコントローラ34、35を備えている。サブコントローラ34、35は、メインコントローラ32と接続され、かつレーザ素子12a、12bのそれぞれに接続されている。サブコントローラ34、レーザ素子12a、変調器14a、及び光強度モニタ16aがアセンブリ36aを構成している。サブコントローラ35、レーザ素子12b、変調器14b、及び光強度モニタ16bがアセンブリ36bを構成している。
The transmitter according to
メインコントローラ32は、光ファイバアンプ20の信号増幅率の波長依存を記憶したメモリ32aを有している。そして、メモリ32aの記憶を読み出し、増幅後光信号の強度の波長依存をなくすために必要な光信号の強度の補正量を演算する補正量演算手段32bを有している。さらに、この補正量をサブコントローラ34、35へ通知する通知手段32cを有している。
The main controller 32 has a
サブコントローラ34は、光強度モニタ16aの検出結果を取得する取得手段34aを有している。そして、検出結果と補正量を乗算して、レーザ素子12aのレーザ光の目標強度を演算する目標強度演算手段34bを有している。目標強度とは、増幅後光信号の強度の波長依存を解消できるレーザ光の強度である。さらに、レーザ素子12aのレーザ光の強度が目標強度となるようにレーザ光の強度を変化させる調整手段34cを有している。サブコントローラ35もサブコントローラ34と同様に、光強度モニタ16bの検出結果を取得する取得手段35a、その検出結果と補正量を乗算して、レーザ素子12bのレーザ光の目標強度を演算する目標強度演算手段35bと、レーザ素子12bのレーザ光の強度が目標強度となるようにレーザ光の強度を変化させる調整手段35cを有している。なお、調整手段34c、35cはレーザ光の強度だけでなく波長も変更も可能である。このように、波長ごとに目標強度を演算する。
The sub-controller 34 has an
図6は、送信器の動作を示すフローチャートである。図6に沿って、本発明の実施の形態2に係る光送信器30の動作を説明する。まず、補正量演算手段32bにより、メモリ32aの記憶を読み出し、増幅後光信号の強度の波長依存をなくすために必要な光信号の強度の補正量を演算する(ステップ41)。補正量は波長ごとに演算する。つまり、波長λ1の光信号の強度の補正量と、波長λ2の光信号の強度の補正量を求める。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the transmitter. The operation of the
次いで、通知手段32cにより、補正量をサブコントローラ34、35へ通知する(ステップ42)。サブコントローラ34へ通知される補正量と、サブコントローラ35へ通知される補正量は異なる。次いで、サブコントローラ34の取得手段34aが変調器14aから出力された光信号の強度の情報を取得する。また、サブコントローラ35の取得手段35aが変調器14bから出力された光信号の強度の情報を取得する(ステップ43)。
Next, the
次いで、目標強度演算手段34bにより、検出結果と補正量を乗算して、レーザ素子12aのレーザ光の目標強度を演算する。同様に、目標強度演算手段35bにより、レーザ素子12bのレーザ光の目標強度を演算する(ステップ44)。次いで、調整手段34cにより、レーザ素子12aのレーザ光の強度が目標強度となるように当該レーザ光の強度を変化させる。同様に調整手段35cにより、レーザ素子12bのレーザ光の強度が目標強度となるように当該レーザ光の強度を変化させる(ステップ45)。
Next, the target intensity calculation means 34b multiplies the detection result and the correction amount to calculate the target intensity of the laser beam of the
本発明の実施の形態2に係る光送信器30によれば、実施の形態1に係る送信器と同様に増幅後光信号の強度を波長依存なく均一化できる。実施の形態1に係る送信器の場合、演算手段により増幅後光信号の強度の予測値を演算し、その後増幅後光信号の強度の波長依存をなくす最適レーザ光強度を演算した。しかしながら、実施の形態2に係る光送信器30では、増幅後光信号の強度の波長依存をなくすために必要なレーザ光の強度の補正量を演算する。そして、この補正量に基づいて、増幅後光信号の強度の波長依存をなくすための目標強度を演算する。
According to the
このように、実施の形態1に係る光送信器10とは異なる送信器の構成でも、実施の形態1に係る光送信器10と同様の機能を持たせることができる。本発明は、光ファイバアンプ20による信号増幅率が波長依存することを前提に、増幅後光信号の強度を波長依存なく均一化するように送信器の出力を調整するものである。従って、本発明の特徴を逸脱しない範囲において、実施の形態1、2で示した態様以外にも様々な変形を成しうる。
As described above, the configuration of the transmitter different from that of the
なお、本発明の実施の形態2に係る光送信器30は少なくとも実施の形態1に係る光送信器10と同等の変形が可能である。そして、サブコントローラはレーザ素子と同数供給されるので、レーザ素子の数に応じてサブコントローラの数が変わる。
The
10 光送信器、 12a,12b レーザ素子、 14a,14b 変調器、 16a,16b 光強度モニタ、 17 コントローラ、 17a メモリ、 17b 取得手段、 17c 演算手段、 17d 調整手段、 18 合波器、 20 光ファイバアンプ、 30 光送信器、 32 メインコントローラ、 32a メモリ、 32b 補正量演算手段、 32c 通知手段、 34,35 サブコントローラ、 34a,35a 取得手段、 34b,35b 目標強度演算手段、 34c,35c 調整手段、 36a,36b アセンブリ 10 optical transmitter, 12a, 12b laser element, 14a, 14b modulator, 16a, 16b light intensity monitor, 17 controller, 17a memory, 17b acquisition means, 17c calculation means, 17d adjustment means, 18 multiplexer, 20 optical fiber Amplifier, 30 optical transmitter, 32 main controller, 32a memory, 32b correction amount calculation means, 32c notification means, 34,35 sub-controller, 34a, 35a acquisition means, 34b, 35b target intensity calculation means, 34c, 35c adjustment means, 36a, 36b assembly
Claims (4)
前記レーザ光を変調して光信号とする変調器と、
前記光信号を多重化した多重化光信号を光ファイバアンプへ出力する合波器と、
前記光ファイバアンプにより増幅された多重化光信号である増幅後光信号の強度の波長依存をなくすように前記複数のレーザ素子の前記レーザ光の強度を変化させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記多重化光信号を構成する光信号の数に応じた前記光ファイバアンプの信号増幅率の変化を反映させて、前記複数のレーザ素子の前記レーザ光の強度を変化させることを特徴とする光送信器。 A plurality of laser elements each emitting laser light having different wavelengths, and the intensity of the laser light being variable;
A modulator that modulates the laser light into an optical signal;
A multiplexer that outputs a multiplexed optical signal obtained by multiplexing the optical signal to an optical fiber amplifier;
A controller that changes the intensity of the laser light of the plurality of laser elements so as to eliminate the wavelength dependence of the intensity of the amplified optical signal that is the multiplexed optical signal amplified by the optical fiber amplifier ,
The controller reflects the change of the signal amplification factor of the optical fiber amplifier according to the number of optical signals constituting the multiplexed optical signal, and changes the intensity of the laser light of the plurality of laser elements. A featured optical transmitter.
前記コントローラは、
前記光ファイバアンプの信号増幅率の波長依存を、前記多重化光信号を構成する光信号の数ごとに記憶したメモリと、
前記光強度モニタの検出結果を取得する取得手段と、
波長ごとに前記信号増幅率と前記検出結果を乗算して、前記増幅後光信号の強度の予測値を演算する演算手段と、
前記予測値における波長依存がなくなるように前記複数のレーザ素子の前記レーザ光の強度を変化させる調整手段と、を有したことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 A light intensity monitor for detecting the intensity of the optical signal;
The controller is
A memory storing the wavelength dependence of the signal amplification factor of the optical fiber amplifier for each number of optical signals constituting the multiplexed optical signal ;
Obtaining means for obtaining a detection result of the light intensity monitor;
Multiplying the signal amplification factor and the detection result for each wavelength to calculate a predicted value of the intensity of the amplified optical signal;
The optical transmitter according to claim 1, further comprising: an adjusting unit that changes the intensity of the laser light of the plurality of laser elements so that the wavelength dependence in the predicted value is eliminated.
前記コントローラは、メインコントローラと、前記メインコントローラと接続され、かつ前記複数のレーザ素子のそれぞれに接続された複数のサブコントローラと、を有し、
前記メインコントローラは、前記光ファイバアンプの信号増幅率の波長依存を、前記多重化光信号を構成する光信号の数ごとに記憶したメモリと、前記メモリの記憶を読み出し、前記増幅後光信号の強度の波長依存をなくすために必要な前記光信号の強度の補正量を演算する補正量演算手段と、前記補正量を前記複数のサブコントローラへ通知する通知手段と、を有し、
前記複数のサブコントローラは、前記光強度モニタの検出結果を取得する取得手段と、波長ごとに前記検出結果と前記補正量を乗算して、前記レーザ素子の前記レーザ光の目標強度を演算する目標強度演算手段と、前記複数のレーザ素子の前記レーザ光の強度が前記目標強度となるように前記レーザ光の強度を変化させる調整手段と、を有したことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 A light intensity monitor for detecting the intensity of the optical signal;
The controller includes a main controller and a plurality of sub-controllers connected to the main controller and connected to each of the plurality of laser elements,
The main controller reads out the wavelength dependence of the signal amplification factor of the optical fiber amplifier for each number of optical signals constituting the multiplexed optical signal , reads out the memory, and stores the memory of the amplified optical signal. Correction amount calculation means for calculating the correction amount of the intensity of the optical signal necessary for eliminating the wavelength dependence of intensity, and notification means for notifying the correction amounts to the plurality of sub-controllers,
A plurality of sub-controllers for obtaining a detection result of the light intensity monitor; a target for calculating a target intensity of the laser light of the laser element by multiplying the detection result and the correction amount for each wavelength; 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: an intensity calculating unit; and an adjusting unit that changes the intensity of the laser beam so that the intensity of the laser beam of the plurality of laser elements becomes the target intensity. Optical transmitter.
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