JP6863623B1 - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の光伝送装置は、光サージを効果的に抑制することが出来ない問題があった。【解決手段】本発明の光伝送装置１は、送信対象の光信号の減衰量を制御電圧の電圧値に応じて変化させる可変光減衰器１２と、可変光減衰器１２から出力される送信光信号の強度に対応したモニタ電流ＩＭを出力するとともに、送信光信号を外部に出力するタップ付光検出器１３と、モニタ電流ＩＭの大きさに基づき制御電圧ＶＣの電圧を増減させる減衰制御部１４と、を有し、減衰制御部１４は、モニタ電流ＩＭの時間に対する変化率に基づき送信光信号に重畳された光サージを検出し、光サージが検出された場合には、光サージ検出前に生成されていた制御電圧ＶＣに予め大きさが決定されたリミット電圧ＶＬを加算した制限値を生成し、制限値を上限値として制御電圧ＶＣの電圧値を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は光伝送装置に関し、特に光サージの検出と光サージの抑制とを行う光伝送装置に関する。

光伝送装置では、起動時等に光源、或いは、光増幅器の動作が安定するまでの期間、或いは、装置内で様々な制御が行われる際に光サージが発生する。この光サージは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）システム等において、他波長の光信号に影響を与える。そこで、光伝送装置では、光サージを抑制するための技術が様々提案されている。そこで、光サージを抑制する技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の光増幅器は、入力光と励起ＬＤからの光とを合波して光増幅器に入力して増幅された光出力を得るとともに、該光増幅器の出力光を分岐して光出力モニタ用ＰＤにおいて電流信号に変換し、該電流信号を電圧信号に変換して基準電圧と比較して得られた誤差信号に応じて前記励起ＬＤの電流源の電流を制御することによって、前記光増幅器の出力光のレベルを一定に保つ光ＡＬＣループにおいて、光入力パワーの変動時、前記基準電圧として、通常動作時の基準電圧に代えて、入力変動時の基準電圧を使用することによって、強制的に励起ＬＤの電流を低下させる。

特開平９−３３１０９５号公報

光伝送装置では、光源、或いは光増幅器から出力される光信号に対して所定の減衰率を与えて光信号の強度を調節した上で伝送路に出力する送信光信号とする。このとき、光伝送装置では、装置の利用条件に基づき光信号に与える減衰率を切り替えることが行われる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光入力パワーの変動時に切り替える基準電圧が固定されており、光信号に与える減衰率の切り替えに対応できない問題がある。また、特許文献１に記載の技術では、入力パワーの変動に際して基準電圧の切り替えを行うが、最終的に出力される光信号において発生している光サージに対応していないため、光サージの抑制効果が限定的になる問題がある。つまり、特許文献１に記載の技術では、光サージの抑制精度が不十分である問題がある。

本発明にかかる光伝送装置の一態様は、送信対象の光信号の減衰量を制御電圧の電圧値に応じて変化させる可変光減衰器と、前記可変光減衰器から出力される送信光信号の強度に対応したモニタ電流を出力するとともに、前記送信光信号を外部に出力するタップ付光検出器と、前記モニタ電流の大きさに基づき前記制御電圧の電圧を増減させる減衰制御部と、を有し、前記減衰制御部は、前記モニタ電流の時間に対する変化率に基づき前記送信光信号に重畳された光サージを検出し、前記光サージが検出された場合には、前記光サージ検出前に生成されていた前記制御電圧に予め大きさが決定されたリミット電圧を加算した制限値を生成し、前記制限値を上限値として前記制御電圧の電圧値を変化させる。

本発明にかかる光伝送装置によれば、高精度に光サージを抑制することができる。

実施の形態１にかかる光伝送装置のブロック図である。 実施の形態１にかかる比較回路の一例を説明するブロック図である。 実施の形態１にかかる光伝送装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態２にかかる光伝送装置のブロック図である。 実施の形態３にかかる光伝送装置のブロック図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に実施の形態１にかかる光伝送装置１のブロック図に示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる光伝送装置１は、光源１０、光増幅器１１、可変光減衰器１２、タップ付光検出器１３、減衰制御部１４を有する。

光源１０は、光信号の発生源である。光増幅器１１は、光源１０で生成された光信号を増幅する。可変光減衰器１２は、光増幅器１１で増幅された送信対象の光信号に与える減衰量を制御電圧ＶＣの電圧値に応じて変化させる。可変光減衰器１２から出力される光信号が送信光信号となる。タップ付光検出器１３は、可変光減衰器１２から出力される送信光信号の強度に対応したモニタ電流ＩＭを出力するとともに、送信光信号を外部に出力する。

減衰制御部１４は、モニタ電流ＩＭの大きさに基づき制御電圧ＶＣの電圧を増減させる。また、減衰制御部１４は、モニタ電流ＩＭの時間に対する変化率に基づき送信光信号に重畳された光サージを検出する。そして、減衰制御部１４は、光サージが検出された場合には、光サージ検出前に生成されていた制御電圧ＶＣに予め大きさが決定されたリミット電圧ＶＬを加算した制限値を生成し、制限値を上限値として制御電圧ＶＣの電圧値を変化させる。

図１では、減衰制御部１４の構成の一例を示した。図１に示す例では、減衰制御部１４は、電流電圧変換回路２１、制御電圧生成回路２２、微分回路２３、警報閾値保持部２４、比較回路２５、リミッタ回路２６を有する。

電流電圧変換回路２１は、モニタ電流ＩＭをモニタ電圧ＶＭに変換する。制御電圧生成回路２２は、モニタ電圧ＶＭの電圧値に基づき制御電圧ＶＣを増減させる。より具体的には、制御電圧生成回路２２は、モニタ電圧ＶＭが内部に保持する制御目標電圧に近づくように制御電圧ＶＣの電圧値を制御する。この制御目標電圧は、光伝送装置１の利用状態に基づき外部から与えられるものである。

微分回路２３は、モニタ電圧ＶＭの時間に対する変化量の大きさに応じて電圧値が変化する微分モニタ電圧ＶＭｄを生成する。減衰制御部１４は、光サージが発生したことを判定する微分モニタ電圧ＶＭｄの大きさを規定する警報閾値Ａｔｈを保持する。比較回路２５は、微分モニタ電圧ＶＭｄが警報閾値Ａｔｈを上回った場合に光サージ警報信号を有効状態に切り替える。リミッタ回路２６は、光サージ警報信号が有効状態である期間に、制御電圧生成回路２２にリミット電圧ＶＬによる制御電圧ＶＣの制限を課す。より具体的には、リミッタ回路２６は、光サージ警報信号が有効状態に切り替わったとこに応じて、リミット電圧ＶＬを出力する。制御電圧生成回路２２は、リミッタ回路２６からリミット電圧ＶＬが入力されたことに応じて、光サージ警報信号が有効状態になる前に出力していた制御電圧ＶＣに入力されたリミット電圧ＶＬを加算して制限値を設定する。そして、制御電圧生成回路２２は、リミット電圧ＶＬが入力されている期間は、制限値を上限値としてモニタ電圧ＶＭを制御目標電圧に近づけるように、制御電圧ＶＣの電圧値を増減させる。

ここで、比較回路２５の一例について説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかる比較回路２５の一例を説明するブロック図を示す。図２に示すように、比較回路２５は、増幅器３０、抵抗Ｒ１、Ｒ２を有する。増幅器３０は、正転入力端子に微分モニタ電圧ＶＭｄが入力され、反転入力端子に抵抗Ｒ１を介して警報閾値Ａｔｈが入力される。また、抵抗Ｒ２は、増幅器３０の反転入力端子と出力端子とを接続するように設けられる。

比較回路２５は、上記構成により、微分モニタ電圧ＶＭｄと警報閾値Ａｔｈとの差分を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより決定される増幅率で増幅して光サージ警報信号の信号レベルを切り替える。そして、光サージ警報信号は、予め決められた判定電圧値以上の電圧値になった状態が有効状態を示し、判定電圧未満の電圧となった状態で無効状態を示すものである。

続いて、実施の形態１にかかる光伝送装置１の動作について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる光伝送装置１の動作を説明するフローチャートを示す。図３に示すように、実施の形態１にかかる光伝送装置１は、動作を開始すると、モニタ電流ＩＭを取得して可変光減衰器１２の減衰率の制御を開始する。この減衰率の制御では、まず、電流電圧変換回路２１がモニタ電流ＩＭをモニタ電圧ＶＭに変換する（ステップＳ１）。そして、微分回路２３により、モニタ電圧ＶＭの微分値である微分モニタ電圧ＶＭｄを生成し、微分モニタ電圧ＶＭｄの電圧レベルが警報閾値Ａｔｈ以下か否かを比較回路２５により判定する（ステップＳ２）。

このステップＳ２において、微分モニタ電圧ＶＭｄが判定閾値Ａｔｈ以下である場合、モニタ電圧ＶＭに大きな電圧変動がない、つまり光サージは発生していないと判定できる。このとき、比較回路２５は、光サージ警報信号の電圧レベルを低くして光サージ警報信号を無効状態とする（ステップＳ３）。これにより、リミッタ回路２６は、リミット電圧ＶＬを出力しない（例えば、出力する電圧を０Ｖとする）ため、制御電圧生成回路２２は、モニタ電圧ＶＭを制御目標電圧に一致させるように可変光減衰器１２に与える制御電圧ＶＣの電圧値を増減させる（ステップＳ４）。

一方、ステップＳ２において、微分モニタ電圧ＶＭｄが判定閾値Ａｔｈよりも大きいと判定された場合、モニタ電圧ＶＭに大きな電圧変動が生じた、つまり光サージが発生していると判定できる。このとき、比較回路２５は、光サージ警報信号の電圧レベルを高くして光サージ警報信号を有効状態とする（ステップＳ５）。これにより、リミッタ回路２６は、リミット電圧ＶＬを出力する（例えば、出力する電圧をリミット電圧ＶＬとする）ため、制御電圧生成回路２２は、光サージ警報発生前の制御電圧ＶＣにリミット電圧ＶＬを加算した値を制限値に設定する（ステップＳ６）。そして、制御電圧生成回路２２は、制御電圧ＶＣの上限値をステップＳ６で設定した制限値とした状態で、モニタ電圧ＶＭを制御目標電圧に一致させるように可変光減衰器１２に与える制御電圧ＶＣの電圧値を増減させる（ステップＳ７）。

実施の形態１にかかる光伝送装置１では、上記ステップＳ１〜Ｓ７の処理を所定の周期で繰り返し実行する。

上記説明より、実施の形態１にかかる光伝送装置１では、減衰制御部１４が送信光信号に光サージが発生したことを検出した場合、制御電圧ＶＣを、それ以前に生成されていた制御電圧ＶＣにリミット電圧ＶＬを加えた制限値を上限値として増減させる。これにより、実施の形態１にかかる光伝送装置１は、光サージが発生したときのみ、制御電圧生成回路２２の時定数を低下させることができるため、光サージを効果的に抑制することができる。

また、実施の形態１にかかる光伝送装置１では、光サージ発生前に生成されていた制御電圧ＶＣにリミット電圧ＶＬを加えた制限値を上限値に設定する。これにより、制御電圧生成回路２２の制御目標電圧の大きさにかかわらず、光サージを効果的に抑制することができる。

また、実施の形態１にかかる光伝送装置１では、微分回路２３を用いて、モニタ電圧ＶＭの変化率の大きさに基づく光サージの発生の有無判断を瞬時に行うことができる。

また、減衰制御部１４を利用しない場合、光サージ発生の有無を確認するためには、実際の光波形をオシロスコープで確認しなければならず、光サージ発生を簡単に確認することが難しいという課題があった。しかし、実施の形態１にかかる光伝送装置１では、微分モニタ電圧ＶＭｄに基づき瞬時に判定された光サージの発生を光サージ警報信号により外部に通知することができる。

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる減衰制御部１４の別の形態となる減衰制御部１４ａを有する光伝送装置２について説明する。なお、実施の形態２の説明では、実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図４に実施の形態２にかかる光伝送装置２のブロック図を示す。図４に示すように、減衰制御部１４ａは、微分回路２３に代えてピーク検出回路２７を有する。ピーク検出回路２７は、モニタ電圧ＶＭのピーク値の変動に応じて電圧値が変化するピークモニタ電圧ＶＭｐを生成する。そして、比較回路２５は、ピークモニタ電圧ＶＭｐと警報閾値Ａｔｈとの大小関係を比較して光サージ警報信号の電圧レベルを切り替える。

実施の形態２では、モニタ電圧ＶＭの変動を検出する回路としては微分回路２２以外にもピーク検出回路２７を用いることができることを説明した。つまり、減衰制御部では、モニタ電圧ＶＭの絶対値によらず、変動率に基づき光サージの発生を検出することが出来れば、制御電圧生成回路２２をピーク検出回路２７或いは他の回路により代替することができる。

実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１にかかる減衰制御部１４の別の形態となる減衰制御部１４ｂを有する光伝送装置３について説明する。なお、実施の形態３の説明では、実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図５に実施の形態３にかかる光伝送装置３のブロック図を示す。図３に示すように、減衰制御部１４ｂは、リミッタ回路２６をリミッタ回路２８に置き換えたものである。リミッタ回路２８は、微分モニタ信号ＶＭｐが予め設定した警報閾値Ａｔｈを上回った場合に、制御電圧生成回路２２にリミット電圧ＶＬによる制御電圧ＶＣの制限を課す。より具体的には、リミッタ回路２８は、微分モニタ信号ＶＭｐが予め設定した警報閾値Ａｔｈを上回った場合に、リミット電圧ＶＬを制御電圧生成回路２２に出力する。この減衰制御部１４ｂでは、光サージ警報信号を外部に出力する必要がないときは、警報閾値保持部２４及び比較回路２５を省略することができる。

上記説明より、実施の形態１にかかる光伝送装置１のリミッタ回路２６は、光サージ警報信号とは異なる信号ではあるが光サージの発生に伴い変動する信号に基づきリミット電圧ＶＬを出力することができる回路であれば良いことがわかる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１〜３ 光伝送装置
１０ 光源
１１ 光増幅器
１２ 可変光減衰器
１３ タップ付光検出器
１４ 減衰制御部
２１ 電流電圧変換回路
２２ 制御電圧生成回路
２３ 微分回路
２４ 警報閾値保持部
２５ 比較回路
２６、２８ リミッタ回路
２７ ピーク検出回路
３０ 増幅器
ＩＭ モニタ電流
ＶＭ モニタ電圧
ＶＭｄ 微分モニタ電圧
ＶＭｐ ピークモニタ電圧
Ａｔｈ 警報閾値
ＶＬ リミット電圧
ＶＣ 制御電圧

Claims (5)

1. 送信対象の光信号の減衰量を制御電圧の電圧値に応じて変化させる可変光減衰器と、
   前記可変光減衰器から出力される送信光信号の強度に対応したモニタ電流を出力するとともに、前記送信光信号を外部に出力するタップ付光検出器と、
   前記モニタ電流の大きさに基づき前記制御電圧の電圧を増減させる減衰制御部と、を有し、
   前記減衰制御部は、
   前記モニタ電流の時間に対する変化率に基づき前記送信光信号に重畳された光サージを検出し、
   前記光サージが検出された場合には、前記光サージ検出前に生成されていた前記制御電圧に予め大きさが決定されたリミット電圧を加算した制限値を生成し、
   前記制限値を上限値として前記制御電圧の電圧値を変化させる光伝送装置。
2. 前記減衰制御部は、
   前記モニタ電流をモニタ電圧に変換する電流電圧変換器と、
   前記モニタ電圧の電圧値に基づき前記制御電圧を増減させる制御電圧生成回路と、
   前記モニタ電圧の時間に対する変化量の大きさに応じて電圧値が変化する微分モニタ電圧を生成する微分回路と、
   光サージが発生したことを判定する前記微分モニタ電圧の大きさを規定する警報閾値を保持する警報閾値保持部と、
   前記微分モニタ電圧が前記警報閾値を上回った場合に光サージ警報信号を有効状態に切り替える比較回路と、
   前記光サージ警報信号が有効状態である期間に、前記制御電圧生成回路に前記リミット電圧による制御電圧の制限を課すリミッタ回路と、
   を有する請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記減衰制御部は、
   前記モニタ電流をモニタ電圧に変換する電流電圧変換器と、
   前記モニタ電圧の電圧値に基づき前記制御電圧を増減させる制御電圧生成回路と、
   前記モニタ電圧のピーク値の変動に応じて電圧値が変化するピークモニタ電圧を生成するピーク検出回路と、
   光サージが発生したことを判定する前記ピークモニタ電圧の大きさを規定する警報閾値を保持する警報閾値保持部と、
   前記ピークモニタ電圧が前記警報閾値を上回った場合に光サージ警報信号を有効状態に切り替える比較回路と、
   前記光サージ警報信号が有効状態である期間に、前記制御電圧生成回路に前記リミット電圧による制御電圧の制限を課すリミッタ回路と、
   を有する請求項１に記載の光伝送装置。
4. 前記減衰制御部は、
   前記モニタ電流をモニタ電圧に変換する電流電圧変換器と、
   前記モニタ電圧の電圧値に基づき前記制御電圧を増減させる制御電圧生成回路と、
   前記モニタ電圧の時間に対する変化量の大きさに応じて電圧値が変化する微分モニタ電圧を生成する微分回路と、
   前記微分モニタ電圧が予め設定した警報閾値を上回った場合に、前記制御電圧生成回路に前記リミット電圧による制御電圧の制限を課すリミッタ回路と、
   を有する請求項１に記載の光伝送装置。
5. 光サージが発生したことを判定する前記微分モニタ電圧の大きさを規定する警報閾値を保持する警報閾値保持部と、
   前記微分モニタ電圧が前記警報閾値を上回った場合に光サージ警報信号を有効状態に切り替える比較回路と、
   をさらに有する請求項４に記載の光伝送装置。

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