JPH10223963A - 光ファイバ増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】設定の変更が容易に行えると共にデバイスの特
性の誤差による精度低下を改善する。 【解決手段】光ファイバ３１に光源５１からの信号を入
力し、レーザダイオードＬＤ３３で光励起し、出力光を
レベルメータ３９で計測する。このレーザダイオード３
３は、ＣＰＵ２９及び各種データを格納するメモリ４０
により制御される。またＣＰＵ２９は、光源５１及びレ
ベルメータ３９と相互接続された外部制御装置ＰＣ５０
により外部から制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅装
置、特に外部制御装置により自動調節が可能な光ファイ
バ増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを使用する光通信装置は、有
線（ケーブル使用）又は無線（電波使用）の電気通信装
置に比して種々の利点を有する。これら利点の中には、
外部からの電磁波妨害又はノイズの影響を受けにくいこ
と、通信内容が外部に漏れにくいこと（通信の秘密保
持）、多チャンネル信号の多重通信が可能であること、
信号減衰が少なく遠距離通信が容易であること等を含
む。かかる種々の利点のため、光通信が益々広く普及し
つつある。

【０００３】かかる光通信装置等においては、光ファイ
バ増幅装置が不可欠であり、従来種々のものが提案され
ている。光ファイバ増幅装置、光受信系自動利得制御方
式、又は光中継器として、従来、例えば、特開平５−２
３５４５８号、特開平４−３０９０２７号又は特開平４
−３０２８号公報がある。そこで、最初の従来例、即
ち、特開平５−２３５４５８号公報に開示する従来の光
ファイバ増幅装置の例を図３に基づき説明する。

【０００４】この従来の光ファイバ増幅装置１９は、光
ファイバ１４の入力光を、例えば、光分岐モジュールを
介して分岐してフォトダイオード（ＰＤ）１６にて検出
して得た入力光モニタ信号１と同様に光ファイバ１４の
出力光を別のフォトダイオード（ＰＤ）１７にて検出し
て得た光出力モニタ信号２を得る。また、光ファイバ１
４に光信号を入力する励起レーザダイオード（ＬＤ）１
３の一部をフォトダイオード１５にてモニタ検出してレ
ーザダイオード光モニタ信号３を得る。尚、レーザダイ
オード１３とフォトダイオード１５とは同一パッケージ
に収納されてレーザモジュール１８を構成する。

【０００５】上述した３個のフォトダイオード（ＰＤ）
１６、１７及び１５より得たアナログ状の光出力モニタ
信号１、光出力モニタ信号２及びレーザ光モニタ信号３
は、夫々アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）４、５及
び６にてデジタル信号に変換されて中央処理装置（以
下、ＣＰＵという）７に入力される。入力モニタ信号
１、光出力モニタ信号２及びレーザ光モニタ信号３に基
づき、ＣＰＵ７は制御信号９を生成するアルゴリズムを
記憶装置８に格納されているプログラムにより決定され
る。制御信号９は、デジタル・アナログ変換器（Ｄ／
Ａ）１０を介して駆動回路１１を駆動し、その駆動電流
１２により上述したレーザダイオード（ＬＤ）１３を駆
動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ファ
イバ増幅装置にあっては、入力光モニタ信号及び出力光
モニタ信号から制御信号を生成するアルゴリズムは、予
めプログラミングされて記憶装置に格納されている為
に、出力光及び利得値の変更を行うには、記憶装置を交
換する必要があった。また、出力一定制御、利得一定制
御を行う場合、各モニタ出力値から入力光及び出力光を
演算する必要があった。

【０００７】従って、従来技術の入力光−入力光モニタ
値、出力光−出力光モニタ値の関係特性データを何らか
の方法で入手又は測定し、そのデータをプログラミング
して記憶装置に格納する必要があった。更に、この従来
装置にあっては、同じ機能の機種の場合、同様のものを
使用するが、入力光、出力光のモニタ用フォトダイオー
ドは装置毎に異るので、入力光、出力光モニタ値が同じ
入力光、出力光であっても異ることとなる。その結果、
出力一定制御、利得一定制御の制御結果に誤差が生じ、
精度が低下するという問題があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、外部接続装置の
操作のみで、各種設定の変更を（直接操作することな
く）可能にし、また光入力信号及び光出力信号から得ら
れるモニタ値を外部制御装置の操作のみで簡単に測定
し、データを内部に保存可能にする光ファイバ増幅装置
を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、各モニタ値を用いて
出力一定制御及び利得一定制御が可能な光ファイバ増幅
装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による光ファイバ増幅装置は、光ファイバ、
レーザダイオード、入力光及び出力光モニタ手段を有
し、ＣＰＵ制御下で動作する光ファイバ増幅装置におい
て、前記光ファイバへの入力光を発生する光源及び出力
光を測定するレベルメータと相互接続された外部制御装
置を設け、該外部制御装置を操作して前記ＣＰＵを制御
するよう構成される。

【００１１】ここで、前記外部制御装置は、選択的に出
力一定制御又は利得一定制御を行い、設定された入力低
下リミット、出力低下リミット及び励起電流リミット値
に基づきアラーム発出制御を行う。また、前記ＣＰＵに
接続されるメモリは、入力光レベルと入力光モニタ値及
び出力光レベルと出力光モニタ値を夫々対として記憶す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明による光ファイバ増幅
装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。尚、
かかる実施形態は単に例示にすぎず、本発明の技術的範
囲を制限するものでないこと勿論である。

【００１３】図１は本発明の光ファイバ増幅装置の好適
実施形態の構成（ブロック）図である。図２は本発明の
光ファイバ増幅装置に使用される記憶装置のメモリ格納
図である。

【００１４】先ず、図１を参照して、本発明の光ファイ
バ増幅装置２１の構成を説明する。この光ファイバ増幅
装置２１は、入力端子２２を有し、光源５１からの出力
光が入力される。入力端子２２の出力は、エルビウムド
ープファイバ（ＥＤＦ）３１に入力され、この入力側及
び出力側に夫々光分岐モジュール（ＤＭ）２３、２４と
光波長分割モジュール（ＷＤＭ）３２が接続され、光分
岐モジュール２４の出力は出力端子３８を介して、レベ
ルメータ３９に接続される。光分岐モジュール２３の−
出力はフォトダイオード（ＰＤ）２５及び光入力モニタ
検出器（ＤＥＴ）２６を介してアナログ・デジタル変換
器（Ａ／Ｄ）２７でデジタル信号に 変換後ＣＰＵ２９
に入力される。同様に、光分岐モジュール２４の−出力
は、フォトダイオード３６、光出力モニタ検出器３７及
びＡ／Ｄ変換器２８を介してＣＰＵ２９に入力される。
また、ＣＰＵ２９からの制御信号はデジタル・アナログ
変換器（Ｄ／Ａ）３５、駆動回路３４及びレーザダイオ
ード（ＬＤ）３３を介して前述した光波長分割モジュー
ル３２に入力される。ＣＰＵ２９には、メモリ（記憶装
置）４０が接続されている。

【００１５】ここで、光ファイバ増幅装置２１の外部に
外部制御装置５０が接続され、ＣＰＵ２９と相互接続さ
れている。また、外部制御装置５０とレベルメータ３９
間はＧＰ−ＩＢ（汎用インターフェースパス）等の自動
計測インターフェースで接続される。更に、外部制御装
置５０と光源５１間はＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルデー
タ通信インターフェースで接続されている。また、駆動
回路３４の出力の一部は信号ライン４２を介してＣＰＵ
２９へ供給される。

【００１６】次に、このように構成された本発明の光フ
ァイバ増幅装置２１の動作を説明する。先ず、各制御を
可能にする為の光ファイバ増幅装置２１の初期設定動作
を以下に説明する。

【００１７】光ファイバ増幅装置２１の初期設定を行う
為、外部制御装置（以下、単にＰＣと言う）５０の操作
で、光ファイバ制御装置２１の最低入力光レベル及び最
高入力光レベル並びに測定ステップ間隔、測定点数を入
力する。

【００１８】この設定が完了すると、ＰＣ５０は入力用
光源５１に制御信号を送り最低入力光を出力するように
する。この制御又は指示は、ＰＣ５０内で自動計測制御
用フォーマットに変換されて光源５１に送られる。これ
を受信した光源５１は、指定された光出力を出す。光源
５１が出力した光信号は、入力端子２２に入力され、光
分岐モジュール２３で分岐されフォトダイオード２５と
エルビウムドープファイバ３１とに入力される。

【００１９】光分岐モジュール２３で分岐された光信号
の１つはフォトダイオード２５で検出されて対応する電
気信号に変換される。この変換された電気信号をモニタ
検出器２６で更にレベル変換してＡ／Ｄ変換器２７に入
力する。このＡ／Ｄ変換器２７は、入力アナログ信号を
対応するデジタル信号に変換してＣＰＵ２９に入力す
る。

【００２０】一方、ＰＣ５０は、ＣＰＵ２９に対して入
力用光源５１が現在出力している光レベル値及び入力光
をＡ／Ｄ変換器２７によりデジタル信号に変換したモニ
タ値をサンプリングする指示を行う。この指示は、ＰＣ
５０内でシリアルデータ通信用フォーマットに変換され
て転送される。これを受信したＣＰＵ２９は、受信した
入力光レベルとＡ／Ｄ変換器２７が変換した入力モニタ
デジタル信号値をセット（組）として、電気的消去可能
メモリ４０に格納する。この時の入力光レベルは、ＰＣ
５０が入力用光源５１に対して設定した値をＣＰＵ２９
に転送する。

【００２１】ＣＰＵ２９は、電気的消去可能メモリ４０
に前述のデータの格納を終了すると、ＰＣ５０に対して
終了を通知する。この終了を受信したＰＣ５０は、入力
用光源５１に対して光レベルを設定したステップ間隔分
だけ１ステップ変化させるよう指示を出す。

【００２２】上述の動作を最低入力光レベルから最高入
力光レベルの間で、設定した測定点（テストポイント）
数分だけサンプリングを行い、入力光レベルに対する各
モニタ値のデータ採取を行い、順次電気的消去可能メモ
リ４０に格納してゆく。

【００２３】次に、ＰＣ５０を操作して、入力用光源５
１に対してある一定値を出力するよう指示する。同時
に、ＰＣ５０の操作で励起光が最高値になる時の電流
値、一定にしたい出力光値、一定にしたい利得値、アラ
ームスレッショールド値、ステップ間隔値、測定点数を
ＣＰＵ２９に対して転送する。ＣＰＵ２９では、受信し
たこれらのデータを全て電気的消去可能メモリ４０内に
格納する。更に、ＰＣ５０はＣＰＵ２９に対して出力先
を変化させるよう指示する。

【００２４】これを受信したＣＰＵ２９は、Ｄ／Ａ変換
器３５に対してレーザダイオード３３への駆動又は励起
光を最低値とするデジタル信号を出力する。このデジタ
ル信号をＤ／Ａ変換器３５はアナログ信号をアナログ信
号に変換してレーザダイオード３３の駆動回路３４に送
る。この駆動回路３４は、入力されたＤ／Ａ変換器３５
からのアナログ信号に応じた駆動電流をレーザダイオー
ド３３に供給し、レーザダイオード３３は対応する励起
光を発生する。この励起光は光波長分割モジュール１２
を介してエルビウムドープファイバ３１に注入され、入
力光を増幅した出力光を得る。

【００２５】この動作が終了すると、ＣＰＵ２９はＰＣ
５０に対してレベルメータ３９の読み（測定値）を転送
するよう指示する。ＰＣ５０は、この読みを受信し、Ｃ
ＰＵ２９に転送する。

【００２６】また、増幅された出力光は、光分岐モジュ
ール２４に入力されて分岐される。分岐された光出力の
一方は出力端子３８を介してレベルメータ３９へ送ら
れ、他方はフォトダイオード３６に入力されて出力光に
対応する電気信号を検出する。この電気信号はモニタ検
出器３７でレベル変換され、Ａ／Ｄ変換器２８に出力さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２８は、入力されたアナログ信号をデ
ジタル信号に変換してＣＰＵ２９へ出力する。このＣＰ
Ｕ２９は、Ａ／Ｄ変換器２８で変換されたデジタル信号
を出力モニタ値としてサンプリングする。その結果、電
気的消去可能メモリ４０に対して、このサンプリングし
た値をＰＣ５０から転送されてきた値と組として書き込
む。

【００２７】上記動作をＣＰＵ２９は、Ｄ／Ａ変換器３
５に対する励起光が最高値となる迄、予め設定したステ
ップ間隔でデータを変化させ、その時の出力光レベルと
デジタル信号に変換されたモニタ値を順次サンプリング
し、出力光レベルと出力モニタ値の関係のデータを反復
的にサンプリングする。

【００２８】励起光が最高値となる値の判断は、レーザ
ダイオード３３の駆動回路３４の出力、即ち駆動電流を
信号路４２を介してＣＰＵ２９へ送ってモニタし、予め
設定した最大値と比較することにより行う。また、ＣＰ
Ｕ２９は、サンプリングした入力光−入力光モニタ出力
値、出力光−出力光モニタ値データから、各比例定数を
算出して一次関数式に変換する。

【００２９】次に、出力を一定に維持する出力一定制御
について説明する。上述した初期設定が全て完了してい
るものとする。入力端子２２に一定レベルの入力光が入
力されると、この光入力信号は光分岐モジュール２３で
分岐して、一方をエルビウムドープファイバ３１に、他
方をフォトダイオード２５に出力する。フォトダイオー
ド２５では、入力光を検出して対応する電気信号に変換
する。この変換された電気信号は、モニタ検出器２６で
更にレベル変換され、Ａ／Ｄ変換器２７に入力され、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２９に出力
する。ＣＰＵ２９では、デジタル信号を、入力光−入力
光モニタ出力の関係を示す上述した一次関数式に当ては
めて演算して、現在の入力光レベルを算出する。

【００３０】一方、エルビウムドープファイバ３１に出
力された光信号は、光波長分割モジュール３２に入力さ
れた励起光により、ある値に増幅されて光分岐モジュー
ル２４に出力される。この光分岐モジュール２４は入力
された光信号を分岐して、一方を出力端子３８に、他方
をフォトダイオード３６に出力される。フォトダイオー
ド３６では、出力光を検出して電気信号に変換し、モニ
タ検出器３７で更にレベル変換され、Ａ／Ｄ変換器２８
でアナログ信号を対応するデジタル信号に変換し、ＣＰ
Ｕ２９に出力される。ＣＰＵ２９では、このデジタル信
号と設定された出力光値を出力光−出力光モニタ出力関
係を示す一次式に当てはめ演算し、設定された出力光値
のモニタ値を算出する。

【００３１】この算出された値とＡ／Ｄ変換器２８によ
り変換された値とを比較して、Ａ／Ｄ変換器２８により
変換された値が、設定値より低い場合は、Ｄ／Ａ変換器
３５に出力する値を大きくする。これにより、レーザダ
イオード３３の駆動回路３４に対する出力値が大きくな
るため、レーザダイオード３３に流す電流も増加し、励
起光を大きくすることができる。

【００３２】これにより、入力光を更に増幅し、より大
きい出力光値を得る。逆に、出力設定値より高い場合に
は、上述と逆の動作を行う。この動作を反復して、現在
の出力値と設定出力値との差がなくなるまで行う。その
結果、出力光値を一定に制御することが可能となる。但
し、光ファイバ増幅装置２１が起動直後の場合には、励
起光が必ず最低値となるようにＣＰＵ２９は出力し装置
の保護を行う。

【００３３】次に、光ファイバ増幅装置２１の利得を一
定に制御する利得一定制御について説明する。上述の動
作と同様に、現在入力されている入力光モニタ信号から
算出した入力光と、出力光のモニタ信号から算出した出
力光から、出力光／入力光の演算をＣＰＵ２９により行
い、現在の利得を求め、設定利得と比較する。設定利得
より低い場合には出力光を大きくするよう制御する。逆
に、設定利得より高い場合には、出力光を低くするよう
制御を行う。

【００３４】また、アラーム発出制御の場合には、アラ
ームスレッシュホールド設定値から各モニタ値を算出
し、現在のモニタ値と比較してアラーム発出を行う。ま
た、光ファイバ増幅装置２１は、初期設定時のみＰＣ５
０を接続し、出力一定制御、利得一定制御、アラーム発
出制御の各制御はＰＣ５０を取り外しても制御可能であ
る。

【００３５】次に、図２を参照して本発明の光ファイバ
増幅装置２１のメモリ格納図を示す。ＰＣ５０から与え
られた各制御設定値及びアラームスレッシュホールド値
は固定アドレスに格納する。入力光−入力光モニタ値及
び出力光−出力光モニタ値は、図２に示す如く、入力光
と入力光モニタ値及び出力光−出力光モニタ値が夫々連
続アドレスになるように格納する。この時のメモリアド
レスは、各先頭アドレスのみを固定値（図２の特定例で
は入力光関連データが８１００Ｈ〜、出力光関連データ
が８２００Ｈ〜）とする。最終アドレスはサンプル数に
応じて可変値とし、ＣＰＵ２９がサンプル値から最終ア
ドレスを算出する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ増幅装置によると、外部制御装置（）ＰＣを接続する
のみで、光ファイバ増幅装置を直接操作することなく各
種設定の変更が可能である。また、光入力信号及び光出
力信号から得られるモニタ値を光ファイバ増幅装置毎
に、外部制御装置の操作のみにより簡単に測定できるた
め、使用するデバイスの誤差に依らず精度を改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ増幅装置の好適実施形態の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の光ファイバ増幅装置に使用するメモリ内
のメモリ格納図である。

【図３】従来の光ファイバ増幅装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

２１ 光ファイバ増幅装置 ３１ 光ファイバ ３３ レーザダイオード ２９ ＣＰＵ ４０ メモリ ３９ レベルメータ ５０ 外部制御装置 ５１ 入力用光源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ、レーザダイオード、入力光及
   び出力光モニタ手段を有し、ＣＰＵ制御下で動作する光
   ファイバ増幅装置において、 前記光ファイバへの入力光を発生する光源及び出力光を
   測定するレベルメータと相互接続された外部制御装置を
   設け、該外部制御装置を操作して前記ＣＰＵを制御する
   よう構成したことを特徴とする光ファイバ増幅装置。
2. 【請求項２】前記外部制御装置は、選択的に出力一定制
   御又は利得一定制御を行う請求項１に記載の光ファイバ
   増幅装置。
3. 【請求項３】前記外部制御装置は、設定された入力低下
   リミット、出力低下リミット及び励起電流リミット値に
   基づきアラーム発出制御を行う請求項１に記載の光ファ
   イバ増幅装置。
4. 【請求項４】前記ＣＰＵに接続されるメモリは、入力光
   レベルと入力光モニタ値及び出力光レベルと出力光モニ
   タ値を夫々対として記憶する請求項１に記載の光ファイ
   バ増幅装置。