JPH11507189A - 光増幅器の故障を決定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、１あるいは複数の伝送チャネルを有する光増幅器モジュールの故障を検出する故障検出システムおよび方法に関するものである。この故障検出システムは、そのモジュールの性能パラメータを測定する手段と、予測性能パラメータを規定する手段と、これら性能パラメータと予測性能パラメータを受信し、性能パラメータが予測性能パラメータより相当ずれている場合、エラー信号を生成するコンパレータ・ユニットを備える。本システムはまた、このエラー信号を受信し、それに応じて上記モジュールの故障を報知するディスプレイ/アラーム・ユニットを含む。性能パラメータは、伝送チャネルに対する出力値と入力値との対応、性能指数（ＦＯＭ^t=t）、全ての伝送チャネルに対する利得（ｇ）の組、増幅器モジュールのダイナミック・レンジといった、モジュールの出力値である。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 光増幅器の故障を決定する方法発明の分野 本発明は、光増幅器の性能を測定する方法および装置に関し、特に、光増幅器 の故障を判定する方法に関するものである。背景技術 最近の光送信システムは、光ファイバの撚線を介して接続された、送信および 受信端末によって構成されている。光信号は、光ファイバに沿って伝搬するにつ れて減衰し、これによって、可能な端末の間隔が制限される。高ライン速度で長 距離伝送を行うため、光伝送リンクに沿った複数の地点に再生器（リピータ）お よび/または光増幅器を設けて、ファイバ上の信号を増幅している。数Ｇｂｐｓ のデータ速度で動作しているシステムには、再生器を設ける場所は、３５〜８０ Ｋｍの範囲内の間隔をおくことができ、それは、伝送するのに選択された波長に 依存する。ライン増幅器の構成において、光増幅器間の距離は、およそ２倍にな り、８０〜１６０Ｋｍが代表的な範囲となる。この距離は、上流側の増幅器によ ってファイバ中に送り込まれた光パワー、この増幅器とそれに最も近い下流側の 増幅器とを相互に接続している光ファイバの損失と分散、および、その下流側増 幅器の感度によって決まる。 長距離システムにファイバ増幅器を使用することが好まれるのは、モジュール 間が比較的長距離であることだけでなく、光増幅器が、そのファイバに沿って伝 搬している光信号を電気信号に変換したり、その逆を行う必要がないという理由 のため、さらには、増幅器を容易にファイバ伝送リンクに継ぐことができる、と いう理由からである。光電子再生器の性能は、再生された電気信号の特性を監視 することによって測定できるが、光増幅器の性能の測定には、特別な監視方法を 必要とする。これは、再生された電気信号を利用できないためである。 光増幅器には、純増幅度（ｎｅｔ ｇａｉｎ）が減少するよりも、むしろ光学 ノイズが増加することで性能を劣化させる故障がいくつかある。受信した光信号 の強さが設計目標に合致していても、光学ノイズの増加によって、伝送システム の端末でビット・エラーが起こる。さらに、増幅器内の光学素子の故障によって 、光学性能が劣化することもあるが、それによって、増幅器が所望の出力パワー を得るのを妨げられることはない。これらの劣化を検出することは、有益である 。というのも、それらが過大なノイズを引き起こしたり、動作機能のマージンを 減らす可能性があり、または、さらなる故障を事前に警告してくれたりするから である。 エルビウム注入型ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）における故障は、電子部品の故 障、ポンプ・レーザの故障、および光学素子の故障に分類される。例えば、温度 制御システムの経年変化あるいは故障によるポンプ・レーザ波長の変化によって 、光学ノイズが増加する。入力信号の多大な損失あるいは全損失は、明確に検出 する必要がある。それは、このような損失が、一般的には、ＥＤＦＡの出力ポー トに対する高増幅度によって補償されてしまうため、最終的には、出力信号の信 号対雑音比が減少するという影響があるからである。 所定の光増幅器が生み出す増幅量は、入力パワーの関数だけでなく、より高い パワーにおいて、その増幅度が飽和することに起因する出力パワーの関数でもあ る。現在、光増幅器の出力パワー・レベルは、ユーザによって規定できるように して、光伝送システムの設計配置構成が柔軟になるようにしている。例えば、伝 送システム構成の設計に計算違いがあれば、増幅器の発生できるパワーよりも高 い出力パワーが、ユーザによって規定できることになる。 光増幅器が、所望の出力パワーを得ることができない場合、それは、増幅器が 劣化しているためか、所望の出力パワーに対して、入力信号が小さすぎるためか 、 あるいは、ユーザが設定した規定パワーが設計パラメータよりも高いからである 。システムのユーザが、これらの事実を正確に区別できることが大切であり、そ うでなければ、伝送リンク中のいずれの増幅器においても、所望の出力パワーが 得られない。 増幅器が、１を越える出力方向あるいはバンドを有していたり、各バンド毎に 別々にパワーを制御できる場合には、別の問題が発生する。増幅器は、設定され た入力信号パワー・レベルに対するダイナミック・レンジの制御を行えなくなり 、また、全ての出力パワー・レベルを、それらの規定値に同時に維持することが できなくなる。例えば、一方のレベルが高すぎ、他のレベルが低すぎたりする。 このダイナミックレンジは、一般的には、入力パワー・レベル、および規定され た出力パワー・レベルの関数である。システムの管理者にとって大切なことは、 増幅器の故障と、その増幅器が満たすようには設計されていない、所定の入力条 件および規定出力条件とを区別することである。 現在では、いくつかの故障が報知される。従って、入力信号のパワーが、所定 の閾値よりも低いときに、信号損失（ＬＯＳ）アラームを発することは、光ファ イバ伝送装置において標準的な技法である。同様に、増幅器が規定の増幅度、あ るいは規定された出力パワーに合致できない場合に、アラームを発することもま た知られている。 米国特許出願０８／２６１，３５０(ロバーツ（Ｒｏｂｅｒｔｓ）らにより、 １９９４年６月１６日に出願され、ノーザン・テレコム社に譲渡された)は、レ ーザ源に適切なディザが存在する場合、増幅器によって生成された光信号対雑音 比を測定する方法を開示している。 しかしながら、従来の技術は、概して、増幅器の光素子の劣化や故障を検出す る方法を開示しておらず、また、装置の故障と入力信号の欠如とを区別する方法 も開示していない。本発明は、このような方法および装置に関するものである。発明の概要 本発明の目的は、光増幅器の動作を監視する方法および装置を開示し、従来技 術に係る監視方法の欠点のいくつか、または全てを軽減、あるいは克服すること である。 本発明の他の目的は、光増幅器内の光素子の劣化や故障を検出する方法および 装置を提供することである。 本発明のさらなる目的は、装置の故障と不適当な入力信号とを区別する方法お よび装置を提供することである。 本発明の一態様によれば、光増幅器モジュール用の故障検出システムにおいて 、上記モジュールの性能パラメータを測定する測定手段と、予測性能パラメータ を規定する規定手段と、上記性能パラメータと予測性能パラメータを受信し、性 能パラメータが予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成する コンパレータ・ユニットとを備える故障検出システムを提供する。 他の態様によれば、本発明は、複数（Ｍ）の伝送チャネルを有するマルチ・チ ャネル光増幅器モジュール用の故障検出システムにおいて、上記モジュールの性 能パラメータを測定する手段と、予測性能パラメータを格納するメモリ手段と、 上記性能パラメータを上記予測性能パラメータと比較して、上記性能パラメータ が上記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパレ ータ・ユニットとを備える故障検出システムを提供する。 本発明の他の態様によれば、光増幅器モジュールの故障を検出する方法におい て、上記モジュールに対して予測性能パラメータを規定する工程と、上記モジュ ールの性能パラメータを測定する工程と、上記性能パラメータを上記予測性能パ ラメータと比較して、上記性能パラメータが上記規定された予測性能パラメータ と異なるとき、エラー信号を生成する工程と、真/偽信号でアラーム/ディスプレ イ・ユニットを起動し、それに従って、上記モジュールの故障を示す工程とを備 える方法が提供される。 増幅器は、設計マージンがあるため、保証レベル以下の入力パワー・レベルで 、長年機能する。１あるいはそれ以上の構成部品の劣化が、そのマージンを減ら す場合だけ、増幅器は、規定された出力パワーを得ることができなくなる。ユー ザは、設計上のマージンを活用する目的で、入力損失（ＬＯＳ閾値）を申し立て るための、保証されたレベルよりも低い閾値を設定する選択を行う。このように 、ユーザの選択、あるいは誤解、または知識不足によって、特定の出力パワー設 定において、特定の増幅器に対してＬＯＳ閾値が低すぎる設定となる。 好適には、本発明の方法は、増幅器が予測性能パラメータを得ることができな いときはいつでも、アラームが常に生成され、さらに、入力損失と光学素子の故 障とを区別する適切なアラームが生成されるようになっている。 本発明に従って決定される性能パラメータは、例えば、出力パワーまたは利得 である。同様に、本発明は、性能指数の使用を提案しており、それは、利得ある いは出力パワーよりも微妙な増幅器性能の測定であり、増幅器の潜在性能を評価 するものである。このようにすることで、より良好な故障の填補ができ、利得あ るいは出力パワーが影響を受ける前に、潜在する問題を検出することができる。 増幅自発放出（ＡＳＥ）レベルの予測量を使用し、それを測定ノイズと比較し 、本発明の方法に従ってゲイン・チルトをも計算することで、付加ノイズおよび 利得の単なる測定よりも精度の良い増幅器性能の評価を提供できる。予測特性と 測定特性との比較によって、増幅器には普通の、ノイズあるいは利得プロフィー ルのかなりの変化が除去され、その結果、いかなる劣化も正確に観測でき、適切 な動作を開始できる。 上記の利点に加えて、本発明による方法により、ユーザは、多数の変数の比較 的複雑な関数となりうる、マルチ・バンド増幅器のダイナミック・レンジを完全 に理解する負担がなくなる。これは、増幅器自体が、ダイナミック・レンジ障害 の状況を評価するからである。図面の簡単な説明 本発明の上述した目的、機能、効果、並びに他の目的、機能、効果は、図示し た、以下の好適な実施の形態についての、より詳細な説明から明らかであろう。 図１Ａは、本発明に係る故障検出システムを備えた単方向増幅器モジュールの ブロック図である。 図１Ｂは、図１Ａの光増幅器モジュールの故障を決定する方法のフローチャー トである。 図２Ａは、故障検出システムを備えた双方向増幅器モジュールのブロック図で ある。 図２Ｂは、図２Ａの光増幅器モジュールの故障を決定する方法のフローチャー トである。 図３は、他の実施の形態に係る故障検出システムのブロック図である。 図４Ａは、図３の故障検出システムを備えた光増幅器モジュールの故障を決定 する方法のフローチャートである。 図４Ｂは、図３の故障検出システムを備えた光増幅器モジュールの故障を決定 するもう１つの方法についてのフローチャートである。 図５Ａは、他の実施の形態に係る故障検出システムのブロック図である。 図５Ｂは、図５Ａの故障検出システムに係る他の実施の形態を備えた光増幅器 モジュールの故障を決定する方法のフローチャートである。 図６Ａは、さらに別の実施の形態に係る故障検出システムのブロック図である 。 図６Ｂは、図６Ａの故障検出システムを備えた光増幅器モジュールの故障を決 定する方法のフローチャートである。 図７Ａは、さらに別の実施の形態に係る故障検出システムのブロックである。 図７Ｂは、図７Ａの故障検出システムを備えた光増幅器モジュールの故障を決 定する方法のフローチャートである。発明の実施の形態 図１Ａは、故障検出システムを備えた、単方向/単一チャネルの光増幅器モジ ュールのブロック図である。この光増幅器モジュールは、光増幅器１０を備え、 これは、図１Ａの例では、エルビウム注入型ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である 。その増幅器モジュールは、光ファイバ２２に接続されており、入力ポート１２ で受信した入射光信号を増幅し、出力ポート１４において、出射光信号を得てい る。ＥＤＦＡモジュールは、通常、入力パワー・モニタ１６、出力パワー・モニ タ１８、および、ポンプ・パワー・モニタ２０を備える。出力パワー・モニタ１ ８は、出力電気信号に変換された後の出射光信号の一部を受信して、その出射光 信号中のパワーを測定する。このフィードバック・パワー情報は、制御ユニット ２２によって処理され、この制御ユニット２２は、ポンプ・パワー・モニタ２０ をも制御して、このフィードバック信号に従って、レーザ・ポンプ２１のパワー を調節する。入力パワー・モニタ１６は、入射光信号のパワーを測定し、その後 、この測定値を用いて、増幅器の様々なパラメータを決定する。例えば、上記の 米国特許出願０８／２６１，３５０に開示されているように、入力パワーを用い てノイズ情報を得ることができる。制御ユニット２２は、データ・バス４５を通 って、遠隔またはローカルのコンピュータと情報を交換する。 入力および出力タップは、通常、入力ポート１２および出力ポート１４におい て用いられ、入射光信号および出射光信号の一部を各パワー・モニタへ転送して いる。個々の転送された一部の信号は、ＰＩＮダイオード２３，２４によって電 気信号に変換され、その後、トランスインピーダンス増幅器２５，２６によって 増幅される。そして、その信号は、アナログ／ディジタル変換器２７，２８によ りディジタル信号に変換される。入射光信号および出射光信号のパワーを測定す るこの方法は、この分野では公知技術である。従って、ここでは、これ以上詳細 を説明しない。 一般的に光増幅器モジュールには、入力信号が閾値レベルより小さいときに、 ＬＯＳを宣言するアラームが備えられている。ポンプ・レーザがその限度まで駆 動されているときに、光増幅器が、例えば、出力パワー制御ループによって決定 された、その光増幅器の規定出力パワーを得ることができなければ、内部のアラ ーム状態が宣言される。これでは十分ではない。というのも、出力パワーが得ら れない様々な理由があり、それゆえに、この状態を修正したり、あるいは適切な アラームを宣言する様々な方法があるからである。 本発明によれば、光増幅器モジュールは、そのモジュールの動作パラメータを 測定する手段と、予測動作パラメータを提供する手段と、測定された動作パラメ ータを予測動作パラメータと比較する手段とからなる故障検出システムを備え、 エラー信号を発する。このエラー信号によって、適切なアラームが開始され、エ ラー・タイプの表示も行われる。 図１Ａの実施の形態において、動作パラメータは、好適には、伝送チャネルに 対する出入力パワー間の対応である。入力パワー・モニタ１６は、ライン３７上 に、入射光信号のパワーの関数として、測定入力値（Ｉ）を与え、出力パワー・ モニタ１８は、ライン３１上に、出射光信号のパワーの関数として、測定した出 力値（Ｏ）を与える。予測動作パラメータは、規定出力パワー（Ｐ）であり、個 々の出力（Ｏ）を得るのに必要な入力（Ｉ）に対する閾値（Ｔ）に対応している 。好ましくは、供給手段４は、（Ｐ）と（Ｔ）の対応を格納するメモリ３２であ る。このメモリ３２は、不揮発性タイプのメモリでよく、その場合、予測パラメ ータは製造元で格納され、ユーザは修正できない。 比較手段３は、第１のコンパレータ３４を備え、測定した出力値（Ｏ）を、ラ イン３５上で受信した規定値（Ｐ）と比較し、エラー信号３３を生成して、増幅 器出力が、規定値よりも小さいことを示す。これは、出力パワー制御ループの一 部となる。 モジュールの故障を宣言する前に、システムは、既に供給されたかも知れない ＬＯＳ閾値とは無関係に、規定出力パワーを得るのに十分な入力パワーが供給さ れているかどうかを決定する。従って、信号３３によって、出力パワーが低すぎ るということが示された場合、第２のコンパレータ３６は、測定入力値（Ｉ）を 、ライン３９上の、メモリ３２から取り出した閾値入力値（Ｔ）と比較する。測 定入力値(Ｉ)が閾値よりも小さい場合、「低入力」アラーム４１が発せられ、ユ ーザが、その増幅器から余りに大きな増幅度を予測していることを示す。これは 、入力パワーが小さすぎることに起因するか、または、規定出力パワーが高すぎ ることによる。入力パワーが閾値を超えている場合、「ユニット故障」アラーム ４３が発せられ、増幅器が、その保証された動作レベルで機能していないことを 示す。 故障検出システムはまた、（Ｏ）が（Ｐ）より小さいとき、モジュールの故障 を示し、また、それがモジュール故障か、低入力状況であるかどうかを示すディ スプレイ/アラーム・ユニット３８を備えている。 制御ユニット２２は、入力パワー・モニタ１６，１８、コンパレータ３４，３ ６、およびメモリ３２と制御信号を交換する、ということが分かる。これらの信 号は、図面の簡単化のため示していない。 図１Ｂは、単方向/単一チャネル増幅器モジュールの故障を決定する方法を示 している。初期化ステップ１００において、規定出力（Ｐ）、および、対応する 閾値（Ｔ）が、メモリ３２に格納される。この対応はまた、複数の予測パワー値 を与えるテーブルとすることができ、各値が入力に対する対応閾値と対になって いる。出力信号のパワーは、ステップ１１０で測定され、測定出力値（Ｏ）を与 える。次に、ステップ１２０で、規定パワー（Ｐ）がメモリ３２より取り出され 、コンパレータ３４で、測定出力値（Ｏ）と比較される。出力値（Ｏ）が規定値 （Ｐ）より大きいか、あるいは等しい場合、そのモジュールが、規定パラメータ に従って機能するので、ステップ１１０，１２０が繰り返される。 信号３３が「偽」の場合、ステップ１３０において、入力パワー・モニタ１６ によって、測定入力値(Ｉ)が決定される。ステップ１４０では、メモリ３２から 閾値（Ｔ）が取り出され、第２のコンパレータ３６において、測定入力値(Ｉ)と 比較される。コンパレータ３６が制御信号４１を発すると、制御ユニット２２は 、この場合、入射光信号が低すぎるか、あるいは、規定パワーが高すぎると判定 し、ステップ１５０において、ブロック３８は適切な表示を行う。コンパレータ ３６が制御信号４３を発すると、制御ユニット２２は、それをモジュール故障と 解釈し、それに応じて、アラーム・ブロック３８に指示を出し、ステップ１６０ において、適切なアラームを起動する。 双方向光増幅器、または、マルチ・チャネル増幅器では、上記の方法が、各方 向/チャネルに個別に適用できる。図２Ａは、この方法を、複合動作パラメータ を使用した双方向増幅器モジュールに適用した場合を示している。図２Ａの増幅 器モジュールは、各方向に、個別のパワー・モニタとレーザ源を備えている。図 ２Ａには、簡略化のため、両方の入力パワー・モニタ用のブロック１６が１つ、 出力パワー・モニタ用のブロック１８が１つ、ポンプ・モニタ用のブロックが１ つ、そして、レーザ源ブロックが１つ示されている。 同図において、右から左へ示されている第１の方向Ａに向かう入射光信号は、 入力ポート１２でタップ出しされ、ＰＩＮダイオード２３とトランスインピーダ ンス増幅器２５によって、電気的なアナログ信号に変換される。そして、この信 号は、アナログ／ディジタル変換器２７によってディジタル信号に変換された後 、入力パワー・モニタ・ユニット１６に与えられ、測定入力値（Ｉ₁）を生成す る。第１の方向Ａに向かう出射光信号は、ＰＩＮダイオード２４、トランスイン ピーダンス増幅器２６、アナログ／ディジタル変換器２８、そして、出力パワー ・モニタ・ユニット１８からなる経路に沿って進み、第１の測定出力値（Ｏ₁） を与える。 図２Ａでは左から右へ示す、第２の伝送方向（または、第２チャネル）Ｂへ向 かう入射光信号および出射光信号も測定する。ＰＩＮダイオード１３、トランス インピーダンス増幅器１５、アナログ／ディジタル変換器１９、および入力パワ ー・モニタ・ユニット１６からなる経路に従って、第２の測定入力値（Ｉ₂）が 得られる。対応する測定出力値（Ｏ₂）は、ＰＩＮダイオード１４、トランスイ ンピーダンス増幅器１６、アナログ／ディジタル変換器１７、および、出力パワ ー・モニタ・ユニット１８からなる経路に従って得られる。制御ユニット２２は 、入射光信号および出射光信号のパワーに関する情報を受信し、各ポンプ・パワ ー・モニタ２０を制御して、レーザ源２１のパワーを設定し、各方向（チャネル ）へ所望の増幅が行われる。このモジュールの他のパラメータは、制御ユニット によって監視される。図１Ａに示す実施の形態のように、制御ユニット２２は、 データ・バス４５上でコンピュータと情報を交換する。 第１および第２の出力値（Ｏ₁），（Ｏ₂）は、第１の計算装置４０に与えられ 、この装置は、関数Ｆ（Ｏ₁，Ｏ₂）である複合測定出力信号Ｆ（Ｏ）を計算し、 ライン４５上に出す。第２の計算装置４２は、測定入力値（Ｉ₁），（Ｉ₂）を受 信して、関数Ｊ（Ｉ₁，Ｉ₂）としての複合測定入力信号Ｊ(Ｉ)を計算し、それを ライン４７上に出す。 メモリ３２は、規定複合出力Ｆ(Ｐ)と複合閾値Ｊ(Ｔ)間の直接的な対応を格納 する。この規定複合出力Ｆ(Ｐ)は、２方向（チャネル）へ向かう規定出力パワー の同一関数Ｆであり、複合閾値Ｊ(Ｔ)は、２方向（チャネル）に対する閾値の同 一関数Ｊである。 第１のコンパレータ・ブロック３４は、測定および規定複合出力を受信し、図 １Ａ，１Ｂと関連させて上述したように、出力パワーが低すぎることを示すエラ ー信号３３を生成する。Ｆ（Ｏ₁，Ｏ₂）がＦ（Ｐ）よりも小さければ、第２のコ ンパレータ３６は、複合測定入力Ｊ（Ｉ₁，Ｉ₂）と複合閾値Ｊ(Ｔ)とを比較す る。この複合測定入力が複合閾値Ｊ(Ｔ)よりも大きい場合、「ユニット故障」ア ラーム４３が生成され、ディスプレイ/アラーム３８は、増幅器が、その保証さ れた動作レベルで機能していないことを示す。複合測定入力値が閾値よりも小さ ければ、「低入力」アラーム４１が生成され、ディスプレイ/アラーム・ユニッ ト３８は、ユーザが、増幅器より増幅度を予測しすぎていることを表示する。 図２Ｂは、図２Ａに示す、２チャネル向けのマルチ・チャネル光増幅器モジュ ール用の故障検出システムの動作に係るフローチャートである。ステップ２００ で、関数Ｆ，Ｊを選択し、ステップ２１０において、計算された複合規定出力パ ワーＦ(Ｐ)と複合閾値Ｊ(Ｔ)との対応をメモリ３２に格納する。次に、ステップ ２２０において、Ｍ個の伝送チャネル全てに対する出射光信号の一部が、出力パ ワー・モニタ・ブロック１８に転送、処理され、出力値Ｏ₁，Ｏ₂,.．Ｏ_m,..Ｏ_M が決定される。関数Ｆ（Ｏ₁，Ｏ₂,.．Ｏ_m,.．Ｏ_M）は、ステップ２３０で、第１ の計算装置ブロック４０において計算され、複合測定出力パワーＦ(Ｏ)を得る。 図２Ａに示す２つの伝送チャネルに対しては、計算装置４０が、関数Ｆ(Ｏ₁，Ｏ₂ )を決定する。 ステップ２４０では、複合測定出力Ｆ(Ｏ)が、メモリから取り出された複合規 定出力パワーＦ(Ｐ)と等しいか、あるいは、それよりも大きいかの判断が行われ 、そのモジュールが、規定パラメータの範囲内で動作し、ステップ２２０，２３ ０，２４０が、故障を連続して監視するために繰り返される。複合測定出力Ｆ( Ｏ)が、複合規定出力Ｆ(Ｐ)よりも小さいと判断された場合には、システムは、 入力パワーが規定出力パワーを得るのに十分かどうかをチェックする。ステップ ２５０では、入力パワー・モニタ１６によって、測定入力値が提供される。この 測定入力値は、ステップ２６０で、第２の計算装置４２に与えられ、そこで、関 数Ｊ(Ｉ₁，Ｉ₂,.．Ｉ_m,.．Ｉ_M)が計算されて、複合測定入力値Ｊ(Ｉ)が提供され る。図２Ａに示すように、伝送システムが２つの伝送チャネルを有する場合、第 ２の計算装置のブロック４２が、関数Ｊ(Ｉ₁，Ｉ₂)を計算する。 次に、ステップ２７０では、メモリ３２からＪ(Ｔ)が取り出され、Ｊ(Ｉ)と比 較して、出射信号に対して規定パワーが得られる程、入射信号が閾値より大きい かどうかを確認する。Ｊ(Ｉ)がＪ(Ｔ)より小さい場合、ステップ２８０に示すよ うに、システムは、入力パワーが低すぎる、あるいは、規定パワーが高すぎると いうことをユーザに通知する。ブロック３６は信号４１を生成し、制御ユニット ２２は、アラーム/ディスプレイ・ブロック３８上に、適切な情報を表示する。 他方、Ｊ(Ｉ)がＪ(Ｔ)より大きいか、等しい場合、ステップ２９０で、制御ユニ ット２２は、アラーム・ブロック３８を起動して、ユーザにモジュール故障を知 らせる。 関数Ｆ，Ｊは、２つの入力または出力値の和である。最大値のような、他の数 学的な関数もまた、この和の代わりに使用することができる。例えば、１デシベ ルのヒステリシスを設けて、アラーム状態の過度なトグル動作を防ぐことができ る。内挿を使用して、テーブルのステップ・サイズとして選択した分解能よりも 良い分解能（例えば、２デシベル）を与えることができる。テーブルの代わりに 、多項式フィット（ｆｉｔ）、またはデータを間引きする他の方法を使うことで 、処理が多くなるという代償を払っても、格納場所をより少なくすることができ る。同様に、メモリ３２に、各チャネルの入力に対する規定出力を有するテーブ ルを格納し、かつ、計算装置を有することで、実際に使用するチャネル数に従っ て、関数Ｆ(Ｐ)，Ｊ(Ｉ)を決定することが可能である。好適な実施の形態は、ア プリケーションに依存する。 図３および図４Ａは、以下に説明する光増幅器モジュール用の故障検出システ ムを示している。 例えば、米国特許出願０８／２６１，３５０（ロバーツら）に開示された方法 により、入出力信号パワーが測定され、信号の波長が認識される。これらのパワ ーの値は、制御ユニット２２によって、それぞれ、波長λ₁〜λ_Mにおける入力お よび出力信号に対する光子流量値ＦＳＩＧＩ₁〜ＦＳＩＧＩ_MとＦＳＩＧＯ₁ 〜ＦＳＩＧＯ_Mとに変換される。同様に、適切な方法、例えば、上記の米国特許 出願に開示された方法により測定された増幅自発放出（ＡＳＥ）のパワー値は、 制御ユニットにより、流量ＦＡＳＥｉｎおよびＦＡＳＥｏｕｔに変換される。さ らに、ポンプ・バック・フェーセット監視電流値（Ｌ）は、制御ユニット２２に よって、ポンプ光子流量値ＦＰＵＭＰｉｎに変換される。 上記の変換係数は全て最悪値であり、全ての増幅器ユニットに共通するととも に、増幅器設計についての従来の知識より得られるものである。耐用年数の始ま りにおいて得られる流量を用いて、ゆっくりと変化する単調関数ＦＯＭ１が評価 され、各増幅器ユニットに付随する不揮発性フラッシュ・メモリ３２に格納され る。特に、 である。 この予測性能指数は、その増幅器が詳細な光学的テストに合格すると、工場に おいて決定でき、その後、この性能指数、および試験結果のいくつかを、各増幅 器の不揮発性メモリ３２に格納することができる。この性能指数は、ユーザ、あ るいは工場の修理担当者に通知できる。耐用年数が始まる時（ｔ＝０）に評価さ れる関数ＦＯＭ１に適用される合格/不合格の基準は、ポンプ性能として許容で きない疑いのあるモジュールを識別するか、あるいは、許容できない性能を有す るモジュールを決定するのに用いることができる。 耐用年数の開始値ＦＯＭ１^t=0と、その増幅器の「イン・サービス寿命」の間 に測定される対応値ＦＯＭ１^t=tとの差から得られるエラー信号を使用して、ポ ンプ・レーザ効率の劣化を測定できる。特に、 ｅｐｕｍｐ＝ＦＯＭ１^t=0−ＦＯＭ１^t=t （式２） である。 このため、最新の性能指数が、コンパレータ３４において、メモリ３２から取 り出された規定（開始）値と比較される。ポンプ効率の劣化は、ｅｐｕｍｐ値の 増加として測定される。アラームは、このエラー信号を使用して発することがで きる。同様に、ｅｐｕｍｐは、特定のチャネルｎに対して評価でき、あるいは、 ｎ個の値を結合させたものとすることができる。 ポンプ効率は、ポンプ波長の変化、光学経路またはアラインメントの変化、お よび、素子の損失のようなもので劣化することがある。増幅器の光学的な性能が 、内部損失の増加、カップリングの変化、あるいはポンプ波長の変化によって低 下した場合、この性能指数は減少する。すなわち、測定ＦＯＭが規定値より小さ くなる。この場合、エラー信号３３が制御ユニット２２に通知し、次に、このユ ニットが適切なアラームを起動し、および／または、対応メッセージを表示する 。 図４Ａは、図３の故障検出システムの動作に係るフローチャートを示す。ステ ップ３００では、性能指数ＦＯＭ１の規定が確立され、ステップ３１０，３２０ において、開始値である予測ＦＯＭ１^t=0が決定され、それがメモリ３２に格納 される。ステップ３３０では、ＡＳＥパワー値とともに、入出力パワーが測定さ れる。これらの測定値から、制御ユニット２２によって、値ＦＳＩＧＩ_nおよび ＦＳＩＧＯ_nが決定される。最新のＦＯＭ１は、ステップ３４０で、ブロック４ ４において計算され、ステップ３５０で、コンパレータ３４において開始値ＦＯ Ｍ１^t=0と比較され、ｅｐｕｍｐ信号３３を生成する。予測されたＦＯＭ１^t=0が 測定値より小さい場合、制御ユニット２２は、アラーム・ブロック３８を起動し て、モジュールの性能およびサービスが低下し、あるいは、交換が必要である旨 を指示し、表示する。 光増幅器モジュールの性能を決定するために測定される、もう１つのパラメー タは、増幅自発放出（ＡＳＥ）である。このパラメータに基づいてモジュール故 障を検出する基本的な実施の形態を、図３に示す。図４Ｂは、この実施の形態の 動作に係るブロック図である。 ＡＳＥの予測量は、入力パワー・モニタ１６およびポンプ・パワー・モニタ２ ０からの入力パワーおよびポンプ・パワーを使用して、計算ユニット４４におい て計算できる。関数ＦＯＭ２_nによって、光増幅器の有効入力損失、あるいは、 等価的に増幅自発放出量が決まる。有効入力損失を知ることは、所定の増幅器設 計に係る増幅自発放出量を知ることに等しい。それは、有効入力損失は、直接、 その増幅器のノイズ指数に加算されるからである。特に、 ＦＯＭ２_n ＝｛（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in）・ＦＳＩＧＩ_n｝／ＦＳＩＧＯ_n （式３） である。 ＦＯＭ２_nは、耐用年数の始まりにおいて評価され、不揮発性フラッシュ・メ モリ３２に格納される。ＦＯＭ２の高い値は、所定の増幅器設計に対する、高い 入力損失に対応する。 コンパレータ３４によって出力されるエラー信号３３は、耐用年数の開始値Ｆ ＯＭ２_n ^t=0と、その増幅器のイン・サービス寿命の間に測定される対応値ＦＯＭ ２_n ^t=tとの差より得られる。エラー信号３３は、入力損失の劣化を測定するのに 使用できる。特に、 ｅｌｏｓｓ ＝ＦＯＭ２_n ^t=t・（ＦＳＩＧＯ_n／ＦＳＩＧＩ_n）−ＦＯＭ２_n ^t=0・（ＦＳＩＧ Ｏ_n／ＦＳＩＧＩ_n） （式４） である。 入力損失の劣化は、ｅｌｏｓｓ_n値の増加として測定される。アラームは、特 定のｎ、あるいは、ｎ個の値の組み合わせで評価される信号３３より発すること ができる。 図４Ｂは、図４Ａに係る実施の形態の動作ブロック図を示す。まず、ステップ ４００で、関数ＦＯＭ２が選択され、開始値ＦＯＭ２^t=0（ｔ＝０における）が 、ステップ４１０で決定される。この値は、入力パワー・モニタ１６からの入力 (Ｉ)、出力パワー・モニタ１８からの出力ＡＳＥ値、および、ポンプ・パワー・ モニタ２０からの入力ＡＳＥ値を用いて決定される。ステップ４２０では、メモ リ３２に開始値が格納される。次に、ステップ４３０において、そのモジュール が、入力(Ｉ)、出力(Ｏ)、およびポンプ（Ｌ）パワーを測定し、計算ユニット４ ４は、ステップ４４０で、ＦＯＭ２_nに対する最新の値を決定する。時間ｔにお ける性能指数の測定値は、ステップ４５０で、コンパレータ３４において開始値 と比較され、制御ユニット２２へのエラー信号３３を生成する。現在の性能指数 ＦＯＭ２_nが、開始値ＦＯＭ２_n ^t=0よりも小さいか、あるいは等しいことを、信 号３３が示していれば、ステップ４３０〜４５０が繰り返される。つまり、その 増幅器が、規定パラメータの範囲内で動作する。ノイズが予測ＡＳＥより大きく なった場合、ステップ４６０で、アラーム/ディスプレイ・ユニット３８によっ て、モジュールの故障が宣言される。 ゲイン・チルトもまた、図５Ａの実施の形態に示すように、増幅器の性能を測 定するための増幅器のパラメータとして使われる。このゲイン・チルト計算の好 適な実行を、以下に説明する。 所定の増幅器ユニットが動作する所定の波長の組、つまり、波長λ₁〜λ_Mがあ る。工場では、例えば、１５５７ｎｍにおいて２３ｄＢという公称利得条件にお いて、各波長λ₁〜λ_Mにおける利得Ｇ₁〜Ｇ_M（デシベル）を測定する。これらの 利得は、その後、その増幅器モジュール上の不揮発性フラッシュ・メモリ３２に 格納される。 増幅器の反転条件が、供給された入力パワーまたはポンプ・パワーの変化によ って、公称条件からずれるような変化をした場合、各波長における利得は様々に 変化するが、その相対量は予測できる。所定の増幅器設計に対して、固定された 、チルト係数Ｃ₁〜Ｃ_M（デシベル）の組があり、それらが、通常の利得の相対変 化を規定する。これらの係数はまた、各増幅器モジュール内のフラッシュ・メモ リ３２に格納されるため、それらを用いて、通常の利得変化を異常なリップルか ら区別できる。さらに、製造者より供給される所定のエラー閾値（Ｔ）もまた、 メモリ３２に格納される。 ゲイン・チルト・エラーは、以下のように計算される。 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_n−Ｇ_n）×（Ｃ_m／Ｃ_n） （式５） ここで、ｍは整数でｍ∈[１，Ｍ]、ｎは、存在する内の最小波長の数、ｇ_mは、 チャネル（ｍ）に対する現在の利得、そして、Ｇ_mは、チャネル（ｍ）に対する 予測利得である。 図５Ａは、式５の関係に従って計算されたゲイン・チルト・エラーを使用して 、増幅器の故障を判定するための実施の形態に係るブロック図である。定期的に 、あるいは、動作中に要求を受けて、増幅器より供給された最新の利得ｇ₁〜ｇ_m が、存在する波長に対して、利得検出器５０で測定される。そして、システムは 、最小検出器４８を用いて、存在する中で、どれが最も小さい波長の数であるか を決定する。このチャネルの数は「ｎ」で示され、測定が実行されるチャネルは 「ｍ」で示される。（ｎ）チャネルＧ_nの予測利得は、メモリ３２よりライン４ ９上に、各ゲイン・チルト係数Ｃ_n，Ｃ_mとともに取り出され、第１の計算装置４ ４に与えられる。そして、第１項（ｇ_n−Ｇ_n）Ｃ_m／Ｃ_nが、装置４４によって決 定される。同時に、第２の計算装置４６が、メモリ３２より、考慮しているチャ ネルに対する予測利得Ｇ_mを受信し、制御ユニットからは、測定利得ｇ_mを受信す る。第２の計算装置は、第２項（ｇ_m−Ｇ_m）を決定する。第１項および第２項は 、それぞれライン４７，５１上において、コンパレータ３４に与えられ る。 いかなるエラー、あるいは絶対値の和のようなエラーの関数が、ライン５５上 で受信した閾値（Ｔ）を越えている場合、エラー信号３３は、利得リップル・ア ラームを起動する。このアラームは、その増幅器の利得内のリップルが、光フィ ルタのような構成部品の故障のために過大になっているということ、また、その 増幅器を交換する必要があるということを示している。 この方法を改善するには、信号ゲインｇ_nの１つを使用するよりも、最小２乗 最適プロフィールを用いて、利得に対する性能パラメータｇ_oを決定することで ある。この最適計算は、エラーの２乗和の最小値を求めるという、周知のもので ある。この方法は、単一点から増大させるよりも、複数の測定値に最適となるよ うにすることで、より測定エラーを起こしにくいものとなる。信号波長ではない 、１５４５ｎｍのような任意の基準点として、例えば、波長Ｏを選択できる。配 列のスケーリングを行うことによって、Ｃ_oを１．０に設定する。エラーの式は 、以下のようになる。 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_o−Ｇ_o）×Ｃ_m （式６） 図５Ｂは、本実施の形態の動作を示す。例えば、ステップ５００では、各波長 についての利得Ｇ₁〜Ｇ_Mが、１５７７ｎｍにおいて２３ｄＢの公称利得条件で、 各モジュールに対して決定される。この利得は、ステップ５１０で、予測性能パ ラメータとして、不揮発性フラッシュ・メモリ３２に格納される。利得の通常の 相対的な変化を規定するチルト係数Ｃ₁〜Ｃ_Mもまた、許容エラー閾値とともに格 納される。ステップ５２０では、入力、出力、およびポンプ・パワーが測定され 、それらから、現在の利得ｇ₁〜ｇ_Mを決定する。ここでも、ゲイン・チルト係数 を使用する。ステップ５３０では、例えば、式５または式６に従って、エラーが 計算される。ステップ５４０で、エラーが閾値を越えていると判定された場合、 制御ユニット２２は、モジュール内の故障を宣言し、ステップ５５０で、アラー ム・ブロック３８を起動する。 マルチ・バンド増幅器の機能についての情報を得るための、もう１つの性能パ ラメータは、制御ダイナミック・レンジである。図６Ａには、２バンド増幅器に 対する、このような測定に用いる実施の形態が示されており、図６Ｂには、マル チ・バンド増幅器に対する動作モードが示されている。 いく分か独立したパワー制御を有する２バンドの光増幅器が、その制御がダイ ナミック・レンジを外れたために、その両方のバンド内で規定出力パワーを同時 に得ることができなければ、故障検出システムはまず、出力パワーを代表する２ つの測定出力値を、２つの規定出力パワーと比較する。不挿発性メモリ３２は、 第１の規定出力パワーＰ₁、第２の規定出力パワーＰ₂、および第１の入力値Ｉ₁ という大きさを有する、３次元のテーブルを含んでいる。そのテーブルの各ロケ ーションに記録されているのは、第２の入力Ｉ₂に対する最大および最小パワー 、すなわち、これらの条件下では、Ｉ_2Min，Ｉ_2Maxである。 以下にテーブルの例を示すが、簡単のため、Ｉ₁について２つの値のみを示す 。 本システムは、第１および第２の伝送チャネルに対する出力パワーを測定し、 その測定出力値Ｏ₁，Ｏ₂を提供する。第１のコンパレータ３４は、その入力端で 、これら測定出力値Ｏ₁，Ｏ₂を受信し、それらを、メモリ３２よりライン３５上 で受信した規定値Ｐ₁，Ｐ₂と比較する。 出力パワーが、その増幅器の設計範囲外にある場合、第１のコンパレータ３４ は、その入力の確認を行うため、制御ユニット２２にエラー信号３３を発する。 そして、第１および第２のチャネルに対する入力パワーが測定され、その測定入 力値Ｉ₁，Ｉ₂が与えられる。値Ｉ₁，Ｏ₁，Ｏ₂に対応する範囲Ｉ_2Min−Ｉ_2Maxは 、メモリ３２に格納されたテーブルより検索される。この記録は、第２のコンパ レータ３６へ入力される。第２のコンパレータ３６はまた、第２の入力パワー・ モニタより測定入力値Ｉ₂を受信し、それを、Ｉ_2Min，Ｉ_2Maxと比較する。第２ の入力上で測定されるパワーが、表にされた範囲内にある場合、信号４１で、増 幅器は故障したと宣言する。この信号４１は、増幅器モジュールが、その保証さ れた性能レベルで機能していないことを示している。測定されたパワーが、表に された範囲外にある場合、制御ユニットは、信号４３を受信すると、「制御ダイ ナミック・レンジ」アラームの宣言が行われる。 例えば、１ｄＢのヒステリシスを施すことで、アラーム状態の過大なトグルを 防ぐことができる。三次元の内挿を使用すると、テーブル・ステップサイズに対 して選択された分解能、例えば、２ｄＢ、よりも良好な分解能を提供できる。テ ーブルの代わりに、多項式フィット、あるいは、データを間引きする他の方法を 使用することで、処理が多くなるという代償を払っても、格納場所をより少なく することができる。 Ｍ個のバンドを有する増幅器によって、２*Ｍ−１次元のテーブルを用いて、 この方法を一般化することができる。この場合、入力Ｉ₁と記す入力の１つは、 他の全ての機能として表にされた範囲を有する。図６Ｂのステップ６００に示す ように、テーブルＴＡＢ^2M-1は、メモリ３２に格納される。このテーブルは、Ｉ_1Min −Ｉ_1Max形式の記録を有する。ステップ６１０では、出力パワー・モニ タは、制御ユニット２２からの指示を受けて、Ｍ個の伝送チャネル全てに対する 測定出力値を与える。次に、ステップ６２０で、測定出力値が、第１のコンパレ ータ３４において規定パワーと比較され、エラー信号３３を得る。全ての出力に ついて、出力パワーが規定範囲にある場合、ステップ６１０，６２０が繰り返さ れる。信号３３が「偽」を示す場合、ステップ６３０で入力が測定され、全ての チャネルに対する測定入力値Ｉ₁,．．Ｉ_Mを得る。ステップ６４０では、メモリ がアクセスされて、測定されたＯ₁,.．Ｏ_M，Ｉ₂,.．Ｉ_Mに対応する記録Ｉ_1Min− Ｉ_1Maxが、テーブルＴＡＢ^2M-1より検索される。ステップ６５０で、コンパレー タ３６は、測定入力値Ｉ₁がＩ_1Min−Ｉ_1Maxの範囲にあるか否かを決定する。Ｉ₁ が、その範囲内にある場合、ステップ６６０に示すように、モジュールが故障し たと宣言する。その入力が、上記の範囲外にある場合には、ステップ６７０で、 適切なアラームが表示される。 場合によっては、これは、有効な動作の広がり（スペース）を十分に観測する ことにはならず、そのようなテーブルのいくつかは、選択した別の変数を用いて 参照される。他の場合、テーブルの大きさを減らし、いくつかの変数が表にされ る。これらのケースは、特定増幅器の制御規定、および所望の精度によって決ま る。 増幅器モジュールの故障を決定する、さらなる他の性能パラメータは、出力損 失である。この出力損失は、利得値を使って、上記の方法と同じ方法で計算でき る。この方法によれば、２つの波長λ₁，λ₂におけるモジュールの利得ｇ₁，ｇ₂ は、測定した利得より選択されるので、最高の精度を得るために、各ゲイン・チ ルト係数Ｃ₁‐Ｃ₂間の最大の差分を有することになる。そこで、平均反転（ａｖ ｅｒａｇｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）は、以下の関係に従って決定される。 ＩＮＶ₂＝｛（ｇ₁−ｇ₂）・α＋β｝／（Ｃ₁−Ｃ₂） （式７） ここで、α，βは、所定の増幅器設計に対する定数である。 予測加算ＡＳＥ光子束は、 ＦＡＳＥ_calc＝（ｅ^A・INV2−１）・γ （式８） によって計算できる。ここで、Ａ，γは、所定の設計に対する定数である。 出力損失は、 ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓ＝ＦＡＳＥ_calc／（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in） （式９） の比に等しい。 図７Ａは、このパラメータを使用した故障検出システムのブロック図である。 Ｍ個の伝送チャネル全てに対する、較正されたゲイン・チルト係数Ｃ₁〜Ｃ_Mは、 工場で決定され、メモリ３２に格納される。最大検出器４８は、所定の間隔で、 どの伝送チャネルが作動中かを判定し、ゲイン・チルト係数間の最大の差分を有 するチャネル「ｎ」および「ｍ」を決定する。増幅器によって与えられる現在の 利得ｇ_n，ｇ_mは、ゲイン検出器ユニット５０内で、λ_n，λ_mに対して計測される 。第１の計算装置４４は、これらのチャネルに対するゲイン・チルト係数Ｃ_n， Ｃ_mと、測定されたｇ_n，ｇ_Mを受信して、ＦＡＳＥ_calcを計算する。第２の計算 装置４６は、ＦＡＳＥ_calcと、測定したＦＡＳＥ_in，ＦＡＳＥ_outとを受信し、 式９に従って、ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓs信号を計算する。 このｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓsは、工場で不揮発性フラッシュ・メモリ３２に格 納された出力損失の較正値と比較される。そして、その差が所定の閾値を越えて いれば、出力損失アラームの宣言が行われる。 図７Ｂは、図７Ａの実施の形態に係る増幅器モジュールの故障を検出するため に、システムによって実行される動作のフローチャートである。ステップ７００ では、ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓに対する、較正されたＣ₁〜Ｃ_M、および較正値Ｔ が、メモリ３２に格納される。検出器４８は、ステップ７１０において、動作中 の伝送チャネル全ての中から、ゲイン・チルト係数間の最大差分を示すチャネル (ｎ)，（ｍ）を決定する。次に、検出器４８によって選択されたチャネルに対 して、第１の計算装置４４において、ＦＡＳＥ_calcが計算される。ステップ７３ ０では、入出力に対するＡＳＥが、増幅器モジュールによって測定され、ステッ プ７４０で、これらの値を使用して、ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓを計算する。次に 、このｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓは、ステップ７５０で、較正値Ｔと比較され、ｏ ｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓが較正値より高い場合、ステップ７６０で、アラーム・ブ ロック３８がエラー信号によって起動される。 さらに、増幅器のモデルが、マイクロ・プロセッサ内で演算され、その増幅器 の性能は、そのモデル結果と比較される。これは、増幅器モデルを一組の多項式 に集約することによって、計算上、効率的なものにできる。増幅器パラメータは 、別個の、あるいは中央のコンピュータに伝送でき、そこで、それらのパラメー タの評価が行われる。増幅器モジュールは、最小の構成部品とソフトウェアを付 加することによって、上記実施の形態のいくつか、あるいは全てを備えることが できる。 本発明は、特定の実施の形態を例として参照し説明したが、本発明のより広い 態様において、本発明の範囲から逸脱することなく、添付の請求の範囲内で、当 業者が考えつくであろう、さらなる修正および改良を行うことができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年４月９日 【補正内容】 （３４条補正 明細書の差し替え頁 第３頁） 条約３４条に基づく明細書の補正は、以下の通りです。なお、補正部分は、下 線を引いて示してあります。 （第３頁） あるいは、ユーザが設定した規定パワーが設計パラメータよりも高いからである 。システムのユーザが、これらの事実を正確に区別できることが大切であり、そ うでなければ、伝送リンク中のいずれの増幅器においても、所望の出力パワーが 得られない。 増幅器が、１を越える出力方向あるいはバンドを有していたり、各バンド毎に 別々にパワーを制御できる場合には、別の問題が発生する。増幅器は、設定され た入力信号パワー・レベルに対するダイナミック・レンジの制御を行えなくなり 、また、全ての出力パワー・レベルを、それらの規定値に同時に維持することが できなくなる。例えば、一方のレベルが高すぎ、他のレベルが低すぎたりする。 このダイナミックレンジは、一般的には、入力パワー・レベル、および規定され た出力パワー・レベルの関数である。システムの管理者にとって大切なことは、 増幅器の故障と、その増幅器が満たすようには設計されていない、所定の入力条 件および規定出力条件とを区別することである。 現在では、いくつかの故障が報知される。従って、入力信号のパワーが、所定 の閾値よりも低いときに、信号損失（ＬＯＳ）アラームを発することは、光ファ イバ伝送装置において標準的な技法である。同様に、増幅器が規定の増幅度、あ るいは規定された出力パワーに合致できない場合に、アラームを発することもま た知られている。 米国特許出願０８／２６１，３５０(ロバーツ（Ｒｏｂｅｒｔｓ）らにより、 １９９４年６月１６日に出願され、ノーザン・テレコム社に譲渡された)は、レ ーザ源に適切なディザが存在する場合、増幅器によって生成された光信号対雑音 比を測定する方法を開示している。 英国特許出願ＧＢ２２６８８５２Ａ（沖電気株式会社）は、個別のチャネルを 伝搬する監視信号の測定を開示する。このようなチャネルを備えることは、例え ば、生成器、逆多重化器、多重化器のようなＨＷを付加することを意味する。監 視情報は、特定形式を有するが、この解決方法では、ハードウエアの追加が必要 で、測定値が直接、情報チャネルに影響を及ぼすことがない。 欧州特許出願ＥＰ０６１８６９１Ａ１（アルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）ＣＩＴ ）は、増幅器モジュールの入力側で信号を逆方向に、出力側で信号を順方向に測 定し、測定した値を比較して、そのモジュールのチャネルに対するＳＮ比を得る 方法を開示する。しかし、ＳＮ比単独では、その増幅器の性能を完全に規定でき ない。 欧州特許出願ＥＰ０７０３６７８Ａ２（ＡＴ＆Ｔ）は、各チャネル送信機にお いて、情報信号に低周波音（ディザ）を重畳し、廉価なモニタを用いて、その音 のパワー、および光増幅器の各段後の出力信号のパワーを測定する方法を開示す る。この音パワーと、１段目の光増幅後の光増幅器出力パワーとの比を、その後 の各段における音パワー／出力パワー比と比較する。第１の音パワー／出力パワ ー比と、その後の音パワー／出力パワー比間の変化が、ネットワーク性能の変化 を反映している。 欧州特許出願ＥＰ０６５２６１３Ａ２（三菱電機）もまた、送信機において情 報信号に第１のサブキャリア（ディザ）を重畳し、ポンプ・レーザを調整して、 このサブキャリアのレベルとは無関係に、受信信号のレベルを一定に維持してい る。この調整は、エラー信号を使用して行い、それは、参照信号と受信信号との 差分として決定されるものである。増幅器はまた、出力信号に第２のサブキャリ アを印加し、この第２のサブキャリアは、第１のサブキャリアより得られる。 しかしながら、従来の技術は、概して、増幅器の光素子の劣化や故障を検出す る方法を開示しておらず、また、装置の故障と入力信号の欠如とを区別する方法 も開示していない。本発明は、このような方法および装置に関するものである。 （請求の範囲の差し替え頁 第２５頁〜第３３頁） 条約３４条に基づき、以下に示す請求の範囲の補正を行いました。なお、補正 箇所には下線を引いてあります。また、補正後の請求項１８は、補正前の請求項 １９に、補正後の請求項１９は、補正前の請求項１８に対応します。 請求の範囲 １． 光増幅器モジュール用の故障検出システムにおいて、 ユーザ情報の伝送チャネルに対する、入射光信号および出射光信号を測定し、 前記モジュールの性能パラメータを決定する測定手段と、 予測性能パラメータを規定する規定手段と、 前記性能パラメータと前記予測性能パラメータを受信し、前記性能パラメータ が前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパレ ータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ２． 前記規定手段は、前記予測性能パラメータを格納するためのメモリ・ユニ ットを備えることを特徴とする請求項１記載の故障検出システム。 ３． さらに、前記エラー信号を受信し、それに応じて、前記モジュールの故障 を報知するディスプレイ/アラーム・ユニットを備えることを特徴とする請求項 １記載の故障検出システム。 ４． 前記測定手段は、 前記入射光信号のパワーの関数として入力値を得る手段と、 前記出射光信号のパワーの関数として出力値を得る手段とを備えることを特徴 とする請求項２記載の故障検出システム。 ５． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記出力値を、前記メモリ・ユニットに格納された規定出力値と比較して、前 記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値を、前記メモリ・ユニットに格納された 閾値と比較し、モジュール故障アラーム信号および低入力アラーム信号の１つを 生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項４記載の故障検 出システム。 ６． 前記測定手段は、さらに、 増幅自発放出（ＡＳＥ）値を推定する手段と、 前記伝送チャネル上で前記増幅器モジュールのレーザ・ポンプによって注入さ れたパワーの関数としてポンプ・パワー値を提供する手段と、 前記入力値、前記出力値、前記ＡＳＥ値、および、前記ポンプ・パワー値を受 信し、前記規定された性能パラメータとしての性能指数を決定する計算ユニット とを備えることを特徴とする請求項２記載の故障検出システム。 ７． 複数（Ｍ）の伝送チャネルを有するマルチ・チャネル光増幅器モジュール 用の故障検出システムにおいて、 各ユーザ情報の伝送チャネル（ｍ）（ｍは整数で、ｍ∈[１，Ｍ]）に対する、 入射光信号および出射光信号を測定し、 前記モジュールの性能パラメータを決定 する手段と、 予測性能パラメータを格納するメモリ手段と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパ レータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ８． さらに、前記エラー信号を受信し、それに応じて、前記モジュールの故障 を示すディスプレイ/アラーム・ユニットを備えることを特徴とする請求項７記 載の故障検出システム。 ９． 前記測定手段は、 伝送チャネル（ｍ）（ｍは整数で、ｍ∈［１，Ｍ］）上で前記増幅器モジュー ルが受信した前記入射光信号のパワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各 々に対する入力値（Ｉ_m）を得る手段と、 前記伝送チャネル（ｍ）上で前記増幅器モジュールが送信した前記出射光信号 のパワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各々に対する出力値（Ｏ_m）を得る 手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の故障検出システム。 １０． 前記測定手段は、さらに、 前記（Ｍ）の出力値を受信し、複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を決定する第１の計算装 置と、 前記（Ｍ）の入力値を受信し、複合測定入力値Ｊ(Ｉ)を決定するの第２の計算 装置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出システム。 １１． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を、前記メモリ・ユニットに格納された複合規定出 力値と比較して、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記複合測定入力値を、前記メモリ・ユニットに格 納された閾値（Ｔ）と比較し、モジュール故障アラーム信号および低入力アラー ム信号の１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項 １０記載の故障検出システム。 １２． 前記測定手段は、 最小波長を有する第１の伝送チャネル（ｎ）を判定する最小検出器と、 第１の利得（ｇ_m）と第２の利得（ｇ_n）を決定する手段であって、前記第１お よび第２の利得は、前記伝送チャネル（ｍ），（ｎ）各々に対する前記出力値と 入力値との比の関数として計算される、当該手段と、 前記第２の利得ｇ_nを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正され た利得Ｇ_nと、前記伝送チャネル（ｎ），（ｍ）各々に対する較正されたゲイン ・チルト係数Ｃ_n，Ｃ_mとを受信し、差分（ｇ_n−Ｇ_n）として第１項を計算し、そ して、比Ｃ_n／Ｃ_mに従って、前記差分を調整する第１の計算装置と、 前記利得ｇ_mを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正された利得 Ｇ_mを受信し、そして、差分（ｇ_m−Ｇ_m）として第２項を計算する第２の計算装 置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出システム。 １３． 前記コンパレータ・ユニットは、前記調整された第１項を前記第２項と 比較することを特徴とする請求項１２記載の故障検出システム。 １４． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記測定出力値(Ｏ_m)を受信し、各出力値を、対応する規定出力値（Ｐ_m）と比 較し、それに応じて、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値Ｉ₁を、前記メモリ手段より抽出された 記録Ｉ_1Max，Ｉ_1Minと比較し、モジュール故障アラーム信号および障害アラーム 信号の１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項９ 記載の故障検出システム。 １５． 前記測定手段は、 複数の利得値（ｇ_m）を検出する手段であって、これら利得値の各々が、各伝 送チャネル（ｍ）に対して、出射光信号のパワーと、対応する入射光信号のパワ ーとの比を示す、当該手段と、 前記メモリより、前記伝送チャネル全てに対する複数（Ｍ）の較正されたゲイ ン・チルト係数を抽出する手段と、 各ゲイン・チルト係数間の最大差分を有するチャネル（ｎ）と（ｍ）の組を識 別する最大検出器と、 前記利得値（ｇ_n），（ｇ_m）を受信し、ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）を計算する 第１の計算装置と、 前記ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）と、前記入射光信号中で測定された入力ＡＳＥ 値と、前記出射光信号中で測定された出力ＡＳＥ値とを受信し、出力損失信号を 生成する第２の計算装置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出シ ステム。 １６． 前記コンパレータ・ユニットは、前記出力損失信号と、前記メモリ手段 からの目標出力損失信号とを受信し、それに応じて、前記エラー信号を生成する コンパレータを備えることを特徴とする請求項１５記載の故障検出システム。 １７． 光増幅器モジュールの故障を検出する方法において、 出力値を使用して、前記モジュールに対して予測性能パラメータを規定する工 程と、 複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の出射光信号の パワーを表す出力値を測定する工程と、 前記モジュールの性能パラメータを決定する工程と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記規定された予測性能パラメータと異なるとき、エラー信号を生成する工 程と、 真/偽信号でアラーム/ディスプレイ・ユニットを起動し、それに従って、前記 モジュールの故障を示す工程とを備えることを特徴とする方法。１８ ． 前記予測性能パラメータは、前記伝送チャネル（ｍ）に対する規定され た出力値であることを特徴とする請求項１７記載の方法。１９ ． さらに、複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上 の入射光信号のパワーを表す入力値Ｉ_mを測定する工程と、 複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の出射光信号の パワーを表す出力値を測定する工程とを備えることを特徴とする請求項１７記載 の方法。 ２０． 前記性能パラメータは、前記出力値と前記入力値との対応であり、前記 予測性能パラメータは、伝送チャネル（ｍ）に対する規定された出力値と閾値と の対応であることを特徴とする請求項１９記載の方法。 ２１． 前記性能パラメータは、前記伝送チャネル（Ｍ）全てに対する複合出力 値と複合入力値との対応であり、前記予測性能パラメータは、閾値と複合規定出 力値との対応であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ２２． 前記性能パラメータは性能指数（ＦＯＭ^t=t）であり、前記予測性能パ ラメータは規定された性能指数（ＦＯＭ^t=0）であることを特徴とする請求項１ ９ 記載の方法。 ２３． 前記測定する工程は、 前記入力値より、伝送チャネル（n）に対する入力光子流量ＦＳＩＧＩｎを決 定する工程と、 前記出力値より、前記伝送チャネル（ｎ）に対する出力光子流量ＦＳＩＧＯｎ を決定する工程と、 レーザ・ポンプのパワーを示すポンプ値を測定し、値ＦＰＵＭＰ_inを決定する 工程と、 入射光信号中に検出されたＡＳＥ値を測定し、値ＦＡＳＥ_inを決定する工程と 、 出射光信号中に検出されたＡＳＥを測定し、値ＦＡＳＥ_outを決定する工程と を備えることを特徴とする請求項２２記載の方法。 ２４． 前記測定する工程は、さらに、式 を用いて前記性能指数を計算する工程を備えることを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ２５． 前記測定する工程は、さらに、式 ＦＯＭ２_n ＝｛（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in）・ＦＳＩＧＩ_n｝／ＦＳＩＧＯ_n を用いて前記性能指数を計算する工程を備えることを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ２６． 前記性能パラメータはゲイン・チルト・エラー（ｅ_m）であり、前記予 測性能パラメータはエラー閾値であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ２７． 前記測定する工程は、 各伝送チャネルに対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送チャネル （ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 最小の波長を有する伝送チャネル（n）を決定する工程とを備えることを特徴 とする請求項２６記載の方法。 ２８． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 し、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 前記予測利得、前記ゲイン・チルト係数、および前記エラー閾値をメモリ・ユ ニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ２９． 前記測定する工程は、さらに、式 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_n−Ｇ_n）×（Ｃ_m／Ｃ_n） に従って前記ゲイン・チルト・エラーを計算する工程を備えることを特徴とする 請求項２８記載の方法。 ３０． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 し、最小２乗最適フィット法を用いて予測利得Ｇ_oを決定する工程と、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 伝送チャネル全てに対する前記予測利得および前記ゲイン・チルト係数をメモ リ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項２７記載の方法 。 ３１． 前記測定する工程は、さらに、 最小２乗最適フィット法を用いて性能利得ｇ_oを決定する工程と、 式 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_o−Ｇ_o）×Ｃ_m に従って前記ゲイン・チルト・エラーを計算する工程とを備えることを特徴とす る請求項３０記載の方法。 ３２． 前記性能パラメータはダイナミック・レンジ値であり、前記予測性能パ ラメータは予測ダイナミック・レンジ値であることを特徴とする請求項１９記載 の方法。 ３３． 前記性能パラメータを規定する工程は、 ２（Ｍ−１）次元のテーブルを構成する工程であって、第１の次元（Ｐ_m）は 規定された出力値を示し、第２の次元（Ｔ_m）は閾値を示し、記録(Ｉ_1Max，Ｉ_{1M in} )は、伝送チャネル（１）に対する前記入力値の範囲を示し、（ｍ）は、伝送 チャネルm∈［２，Ｍ］を示す、当該工程と、 前記テーブルをメモリ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする 請求項３２記載の方法。 ３４． 前記比較する工程は、 伝送チャネル（ｎ）（ｎ∈［２，Ｍ］）に対する前記入力値全てに対応すると ともに、伝送チャネル（ｍ）（ｍ∈［１，Ｍ］）に対する前記出力値全てに対応 する前記記録を前記メモリ・ユニットより抽出する工程と、 前記伝送チャネル（１）に対する前記入力値を前記記録と比較する工程とを備 えることを特徴とする請求項３３記載の方法。 ３５． 前記性能パラメータは出力損失であり、前記予測性能パラメータは較正 された出力損失であることを特徴とする請求項１９記載の方法。 ３６． 前記測定する工程は、 較正された測定によって予測利得Ｇ_mを設定し、各伝送チャネル（ｍ）に対す る前記予測利得Ｇ_mの予測相対変化を規定するゲイン・チルト係数Ｃ_mを計算する 工程と、 伝送チャネル全てに対する前記ゲイン・チルト係数をメモリ・ユニットに格納 する工程とを備えることを特徴とする請求項３５記載の方法。 ３７． 前記測定する工程は、 伝送チャネル全て（Ｍ）に対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送 チャネル（ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 前記ゲイン・チルト係数各々の間の最大差分を有する伝送チャネル（ｎ，ｍ） の組を決定する工程と、 式 ＦＡＳＥ_calc＝（ｅ^A・INV2−１）・γ （ＩＮＶ₂＝｛（ｇ₁−ｇ₂）・α＋β｝／（Ｃ₁−Ｃ₂）であり、α，β，Ａ，γ は、前記増幅器モジュールを特徴づける定数である） に従って予測付加ＡＳＥ光子束を計算する工程とを備えることを特徴とする請求 項３６記載の方法。 ３８． 前記測定する工程は、さらに、式 ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓ＝ＦＡＳＥ_calc／（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in） に従って前記出力損失を計算する工程を備えることを特徴とする請求項３７記載 の方法。 （図面の差し替え） 条約３４条に基づく図面の補正をしたため、図１Ａを添付図面に差し替えます 。 【図１】 【手続補正書】 【提出日】１９９８年９月２９日 【補正内容】 特許請求の範囲の補正 １． 光増幅器モジュール用の故障検出システムにおいて、 ユーザ情報の伝送チャネルに対する、入射光信号および出射光信号を測定し、 前記モジュールの性能パラメータを決定する測定手段と、 予測性能パラメータを規定する規定手段と、 前記性能パラメータと前記予測性能パラメータを受信し、前記性能パラメータ が前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパレ ータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ２． 前記測定手段は、 前記入射光信号のパワーの関数として入力値を得る手段と、 前記出射光信号のパワーの関数として出力値を得る手段とを備えることを特徴 とする請求項１記載の故障検出システム。 ３． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記出力値を規定出力値と比較して、前記エラー信号を生成する第１のコンパ レータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値を閾値と比較し、モジュール故障アラー ム信号および低入力アラーム信号のいずれか１つを生成する第２のコンパレータ とを備えることを特徴とする請求項２記載の故障検出システム。 ４． 前記測定手段は、さらに、 増幅自発放出（ＡＳＥ）値を推定する手段と、 前記伝送チャネル上で前記増幅器モジュールのレーザ・ポンプによって注入さ れたパワーの関数としてポンプ・パワー値を提供する手段と、 前記入力値、前記出力値、前記ＡＳＥ値、および前記ポンプ・パワー値を受信 し、前記規定された性能パラメータとしての性能指数を決定する計算ユニットと を備えることを特徴とする請求項２記載の故障検出システム。 ５． 複数（Ｍ）の伝送チャネルを有するマルチ・チャネル光増幅器モジュール 用の故障検出システムにおいて、 各ユーザ情報の伝送チャネル（ｍ）（ｍは整数で、ｍ∈[１，Ｍ]）に対する、 入射光信号および出射光信号を測定し、前記モジュールの性能パラメータを決定 する手段と、 予測性能パラメータを格納するメモリ手段と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパ レータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ６． 前記測定手段は、 伝送チャネル（ｍ）（ｍは整数で、ｍ∈[１，Ｍ]）上で前記増幅器モジュール が受信した前記入射光信号のパワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各々 に対する入力値（Ｉ_m）を得る手段と、 前記伝送チャネル（ｍ）上で前記増幅器モジュールが送信した前記出射光信号 のパワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各々に対する出力値（Ｏ_m）を 得る手段とを備えることを特徴とする請求項５記載の故障検出システム。 ７． 前記測定手段は、さらに、 前記（Ｍ）の出力値を受信し、複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を決定する第１の計算装 置と、 前記（Ｍ）の入力値を受信し、複合測定入力値Ｊ(Ｉ)を決定するの第２の計算 装置とを備えることを特徴とする請求項６記載の故障検出システム。 ８． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を、前記メモリ・ユニットに格納された複合規定出 力値と比較して、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記複合測定入力値を、前記メモリ・ユニットに格 納された閾値（Ｔ）と比較し、モジュール故障アラーム信号および低入力アラー ム信号のいずれか１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とす る請求項７記載の故障検出システム。 ９． 前記測定手段は、 最小波長を有する第１の伝送チャネル（ｎ）を判定する最小検出器と、 第１の利得（ｇ_m）と第２の利得（ｇ_n）を決定する手段であって、前記第１お よび第２の利得は、前記伝送チャネル（ｍ）と（ｎ）各々に対する前記出力値と 入力値との比の関数として計算される、当該手段と、 前記第２の利得ｇ_nを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正され た利得Ｇ_nと、前記伝送チャネル（ｎ）と（ｍ）各々に対する較正されたゲイン ・チルト係数Ｃ_n，Ｃ_mとを受信し、差分（ｇ_n−Ｇ_n）として第１項を計算し、そ して、比Ｃ_n／Ｃ_mに従って、前記差分を調整する第１の計算装置と、 前記第１の利得ｇ_mを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正され た利得Ｇ_mを受信し、そして、差分（ｇ_m−Ｇ_m）として第２項を計算する第２の 計算装置とを備えることを特徴とする請求項６記載の故障検出システム。 １０． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記出力値(Ｏ_m)を受信し、各出力値を、対応する規定出力値（Ｐ_m）と比較し 、それに応じて、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値Ｉ₁を、前記メモリ手段より抽出された 記録Ｉ_1Max，Ｉ_1Minと比較し、モジュール故障アラーム信号および障害アラーム 信号のいずれか１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする 請求項６記載の故障検出システム。 １１． 前記測定手段は、 複数の利得値（ｇ_m）を検出する手段であって、これら利得値の各々が、各伝 送チャネル（ｍ）に対して、出射光信号のパワーと、対応する入射光信号のパワ ーとの比を示す、当該手段と、 前記メモリ手段より、前記伝送チャネル全てに対する複数（Ｍ）の較正された ゲイン・チルト係数を抽出する手段と、 各ゲイン・チルト係数間の最大差分を有するチャネル（ｎ）と（ｍ）の組を識 別する最大検出器と、 前記利得値（ｇ_n）と（ｇ_m）を受信し、ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）を計算する 第１の計算装置と、 前記ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）と、前記入射光信号中で測定された入力ＡＳＥ 値と、前記出射光信号中で測定された出力ＡＳＥ値とを受信し、出力損失信号を 生成する第２の計算装置とを備えることを特徴とする請求項６記載の故障検出シ ステム。 １２． 光増幅器モジュールの故障を検出する方法において、 出力値を使用して、前記モジュールに対して予測性能パラメータを規定する工 程と、 複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の出射光信号の パワーを表す出力値を測定する工程と、 前記モジュールの性能パラメータを決定する工程と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記規定された予測性能パラメータと異なるとき、エラー信号を生成する工 程と、 真/偽信号でアラーム/ディスプレイ・ユニットを起動し、それに従って、前記 モジュールの故障を示す工程とを備えることを特徴とする方法。 １３． 前記予測性能パラメータは、前記伝送チャネル（ｍ）に対する規定され た出力値であって、閾値と複合規定出力値との対応であり、また、前記性能パラ メータは、前記伝送チャネル（Ｍ）全てに対する複合出力値と複合入力値との対 応であることを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４． さらに、複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上 の入射光信号のパワーを表す入力値Ｉ_mを測定する工程と、 複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の出射光信号の パワーを表す出力値を測定する工程とを備えることを特徴とする請求項１２記載 の方法。 １５． 前記性能パラメータは性能指数（ＦＯＭ^t=t）であり、前記予測性能パ ラメータは規定された性能指数（ＦＯＭ^t=0）であることを特徴とする請求項１ ４記載の方法。 １６． 前記測定する工程は、 前記入力値より、伝送チャネル（ｎ）に対する入力光子流量ＦＳＩＧＩｎを決 定する工程と、 前記出力値より、前記伝送チャネル（ｎ）に対する出力光子流量ＦＳＩＧＯｎ を決定する工程と、 レーザ・ポンプのパワーを示すポンプ値を測定し、値ＦＰＵＭＰ_inを決定する 工程と、 入射光信号中に検出されたＡＳＥ値を測定し、値ＦＡＳＥ_inを決定する工程と 、 出射光信号中に検出されたＡＳＥを測定し、値ＦＡＳＥ_outを決定する工程と を備えることを特徴とする請求項１５記載の方法。 １７． 前記測定する工程は、さらに、式 を用いて前記性能指数を計算する工程を備えることを特徴とする請求項１６記載 の方法。 １８． 前記性能パラメータはゲイン・チルト・エラー（ｅ_m）であり、前記予 測性能パラメータはエラー閾値であることを特徴とする請求項１２記載の方法。 １９． 前記測定する工程は、 各伝送チャネルに対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送チャネル （ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 最小の波長を有する伝送チャネル（ｎ）を決定する工程とを備えることを特徴 とする請求項１４記載の方法。 ２０． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 する工程と、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 前記予測利得、前記ゲイン・チルト係数、および前記エラー閾値をメモリ・ユ ニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項１９記載の方法。 ２１． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 し、最小２乗最適フィット法を用いて予測利得Ｇ_oを決定する工程と、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 伝送チャネル全てに対する前記予測利得および前記ゲイン・チルト係数をメモ リ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項１９記載の方法 。 ２２． 前記性能パラメータはダイナミック・レンジ値であり、前記予測性能パ ラメータは予測ダイナミック・レンジ値であることを特徴とする請求項１４記載 の方法。 ２３． 前記性能パラメータを規定する工程は、 ２（Ｍ−１）次元のテーブルを構成する工程であって、第１の次元（Ｐ_m）は 規定された出力値を示し、第２の次元（Ｔ_m）は閾値を示し、記録(Ｉ_1Max，Ｉ_{1M in} )は、伝送チャネル（１）に対する前記入力値の範囲を示し、（ｍ）は、伝送 チャネルｍ∈［２，Ｍ］を示す、当該工程と、 前記テーブルをメモリ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする 請求項２２記載の方法。 ２４． 前記性能パラメータは出力損失であり、前記予測性能パラメータは較正 された出力損失であることを特徴とする請求項１４記載の方法。 ２５． 前記測定する工程は、 較正された測定によって予測利得Ｇ_mを設定し、各伝送チャネル（ｍ）に対す る前記予測利得Ｇ_mの予測相対変化を規定するゲイン・チルト係数Ｃ_mを計算する 工程と、 伝送チャネル全てに対する前記ゲイン・チルト係数をメモリ・ユニットに格納 する工程とを備えることを特徴とする請求項２４記載の方法。 ２６． 前記測定する工程は、 伝送チャネル全て（Ｍ）に対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送 チャネル（ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 前記ゲイン・チルト係数各々の間の最大差分を有する伝送チャネル（ｎ，ｍ） の組を決定する工程と、 式 （ここで、 であり、α，β，Ａ，γは、前記増幅器モジュールを特徴づける定数である） に従って予測付加ＡＳＥ光子束を計算する工程とを備えることを特徴とする請求 項２５記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスリバン・モーリス・ステファン カナダ国，ケイ１ワイ ０ティ９，オンタ リオ，オタワ ハーマー アベニュー 84 (72)発明者 ハベル・リチャード・エイ カナダ国，ケイ１エヌ ７ジェイ１，オン タリオ，オタワ クンバーランドストリー ト ピーエイチ ＃４―309 (72)発明者 ケネディ・クリストファー・ブレンダン カナダ国，ケイ２エイチ ９エム５，オン タリオ，ネピーン，ティンバービュー ウ エイ ＃３―７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 光増幅器モジュール用の故障検出システムにおいて、 前記モジュールの性能パラメータを測定する測定手段と、 予測性能パラメータを規定する規定手段と、 前記性能パラメータと前記予測性能パラメータを受信し、前記性能パラメータ が前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパレ ータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ２． 前記規定手段は、前記予測性能パラメータを格納するためのメモリ・ユニ ットを備えることを特徴とする請求項１記載の故障検出システム。 ３． さらに、前記エラー信号を受信し、それに応じて、前記モジュールの故障 を報知するディスプレイ/アラーム・ユニットを備えることを特徴とする請求項 １記載の故障検出システム。 ４． 前記測定手段は、 伝送チャネル上で前記増幅器モジュールが受信した入射光信号のパワーの関数 として入力値を提供する手段と、 前記伝送チャネル上で前記増幅器モジュールが送信した出射光信号のパワーの 関数として出力値を提供する手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の故 障検出システム。 ５． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記出力値を、前記メモリ・ユニットに格納された規定出力値と比較して、前 記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値を、前記メモリ・ユニットに格納された 閾値と比較し、モジュール故障アラーム信号および低入力アラーム信号の１つを 生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項４記載の故障検 出システム。 ６． 前記測定手段は、さらに、 増幅自発放出（ＡＳＥ）値を推定する手段と、 前記伝送チャネル上で前記増幅器モジュールのレーザ・ポンプによって注入さ れたパワーの関数としてポンプ・パワー値を提供する手段と、 前記入力値、前記出力値、前記ＡＳＥ値、および、前記ポンプ・パワー値を受 信し、前記規定された性能パラメータとしての性能指数を決定する計算ユニット とを備えることを特徴とする請求項２記載の故障検出システム。 ７． 複数（Ｍ）の伝送チャネルを有するマルチ・チャネル光増幅器モジュール 用の故障検出システムにおいて、 前記モジュールの性能パラメータを測定する手段と、 予測性能パラメータを格納するメモリ手段と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記予測性能パラメータよりずれている場合、エラー信号を生成するコンパ レータ・ユニットとを備えることを特徴とする故障検出システム。 ８． さらに、前記エラー信号を受信し、それに応じて、前記モジュールの故障 を示すディスプレイ/アラーム・ユニットを備えることを特徴とする請求項７記 載の故障検出システム。 ９． 前記測定手段は、 伝送チャネル（ｍ）（ｍは整数で、ｍ∈[１，Ｍ]）上で前記増幅器モジュール が受信した入射光信号のパワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各々に対 する入力値（Ｉ_m）を提供する手段と、 前記伝送チャネル（ｍ）上で前記増幅器モジュールが送信した出射光信号のパ ワーの関数として、前記伝送チャネル（ｍ）各々に対する出力値（Ｏ_m）を提供 する手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の故障検出システム。 １０． 前記測定手段は、さらに、 前記（Ｍ）の出力値を受信し、複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を決定する第１の計算装 置と、 前記（Ｍ）の入力値を受信し、複合測定入力値Ｊ(Ｉ)を決定するの第２の計算 装置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出システム。 １１． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記複合測定出力値Ｆ(Ｏ)を、前記メモリ・ユニットに格納された複合規定出 力値と比較して、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記複合測定入力値を、前記メモリ・ユニットに格 納された閾値（Ｔ）と比較し、モジュール故障アラーム信号および低入力アラー ム信号の１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項 １０記載の故障検出システム。 １２． 前記測定手段は、 最小波長を有する第１の伝送チャネル（ｎ）を判定する最小検出器と、 第１の利得（ｇ_m）と第２の利得（ｇ_n）を決定する手段であって、前記第１お よび第２の利得は、前記伝送チャネル(ｍ)，（ｎ）各々に対する前記出力値と入 力値との比の関数として計算される、当該手段と、 前記第２の利得ｇ_nを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正され た利得Ｇ_nと、前記伝送チャネル(ｎ)，（ｍ）各々に対する較正されたゲイン・ チルト係数Ｃ_n，Ｃ_mとを受信し、差分（ｇ_n−Ｇ_n）として第１項を計算し、そし て、比Ｃ_n／Ｃ_mに従って、前記差分を調整する第１の計算装置と、 前記利得ｇ_mを受信し、前記メモリ・ユニットより、対応する較正された利得 Ｇ_mを受信し、そして、差分（ｇ_m−Ｇ_m）として第２項を計算する第２の計算装 置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出システム。 １３． 前記コンパレータ・ユニットは、前記調整された第１項を前記第２項と 比較することを特徴とする請求項１２記載の故障検出システム。 １４． 前記コンパレータ・ユニットは、 前記測定出力値(Ｏ_m)を受信し、各出力値を、対応する規定出力値（Ｐ_m）と比 較し、それに応じて、前記エラー信号を生成する第１のコンパレータと、 前記エラー信号に応じて、前記入力値Ｉ₁を、前記メモリ手段より抽出された 記録Ｉ_1Max，Ｉ_1Minと比較し、モジュール故障アラーム信号および障害アラーム 信号の１つを生成する第２のコンパレータとを備えることを特徴とする請求項９ 記載の故障検出システム。 １５． 前記測定手段は、 複数の利得値（ｇ_m）を検出する手段であって、これら利得値の各々が、各伝 送チャネル（ｍ）に対して、出射光信号のパワーと、対応する入射光信号のパワ ーとの比を示す、当該手段と、 前記メモリより、前記伝送チャネル全てに対する複数（Ｍ）の較正されたゲイ ン・チルト係数を抽出する手段と、 各ゲイン・チルト係数間の最大差分を有するチャネル（ｎ）と（ｍ）の組を識 別する最大検出器と、 前記利得値(ｇ_n)，（ｇ_m）を受信し、ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）を計算する第 １の計算装置と、 前記ＡＳＥ値（ＦＡＳＥ_calc）と、前記入射光信号中で測定された入力ＡＳＥ 値と、前記出射光信号中で測定された出力ＡＳＥ値とを受信し、出力損失信号を 生成する第２の計算装置とを備えることを特徴とする請求項９記載の故障検出シ ステム。 １６． 前記コンパレータ・ユニットは、前記出力損失信号と、前記メモリ手段 からの目標出力損失信号とを受信し、それに応じて、前記エラー信号を生成する コンパレータを備えることを特徴とする請求項１５記載の故障検出システム。 １７． 光増幅器モジュールの故障を検出する方法において、 前記モジュールに対して予測性能パラメータを規定する工程と、 前記モジュールの性能パラメータを測定する工程と、 前記性能パラメータを前記予測性能パラメータと比較して、前記性能パラメー タが前記規定された予測性能パラメータと異なるとき、エラー信号を生成する工 程と、 真/偽信号でアラーム/ディスプレイ・ユニットを起動し、それに従って、前記 モジュールの故障を示す工程とを備えることを特徴とする方法。 １８． 前記測定する工程は、 複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の入射光信号の パワーを表す入力値Ｉ_mを測定する工程と、 前記複数（Ｍ）の伝送チャネルに対して、各伝送チャネル（ｍ）上の出射光信 号のパワーを表す出力値を測定する工程とを備えることを特徴とする請求項１７ 記載の方法。 １９． 前記性能パラメータは前記出力値であり、前記予測性能パラメータは、 前記伝送チャネル（ｍ）に対する規定された出力値であることを特徴とする請求 項１８記載の方法。 ２０． 前記性能パラメータは、前記出力値と前記入力値との対応であり、前記 予測性能パラメータは、伝送チャネル（ｍ）に対する規定された出力値と閾値と の対応であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ２１． 前記性能パラメータは、前記伝送チャネル（Ｍ）全てに対する複合出力 値と複合入力値との対応であり、前記予測性能パラメータは、閾値と複合規定出 力値との対応であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ２２． 前記性能パラメータは性能指数（ＦＯＭ^t=t）であり、前記予測性能パ ラメータは規定された性能指数（ＦＯＭ^t=0）であることを特徴とする請求項１ ８記載の方法。 ２３． 前記測定する工程は、 前記入力値より、伝送チャネル（n）に対する入力光子流量ＦＳＩＧＩｎを決 定する工程と、 前記出力値より、前記伝送チャネル（ｎ）に対する出力光子流量ＦＳＩＧＯｎ を決定する工程と、 レーザ・ポンプのパワーを示すポンプ値を測定し、値ＦＰＵＭＰ_inを決定する 工程と、 入射光信号中に検出されたＡＳＥ値を測定し、値ＦＡＳＥ_inを決定する工程と 、 出射光信号中に検出されたＡＳＥを測定し、値ＦＡＳＥ_outを決定する工程と を備えることを特徴とする請求項２２記載の方法。 ２４． 前記測定する工程は、さらに、式 を用いて前記性能指数を計算する工程を備えることを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ２５． 前記測定する工程は、さらに、式 ＦＯＭ２_n ＝｛（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in）・ＦＳＩＧＩ_n｝／ＦＳＩＧＯ_n を用いて前記性能指数を計算する工程を備えることを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ２６． 前記性能パラメータはゲイン・チルト・エラー（ｅ_m）であり、前記予 測性能パラメータはエラー閾値であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ２７． 前記測定する工程は、 各伝送チャネルに対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送チャネル （ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 最小の波長を有する伝送チャネル（n）を決定する工程とを備えることを特徴 とする請求項２６記載の方法。 ２８． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 し、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 前記予測利得、前記ゲイン・チルト係数、および前記エラー閾値をメモリ・ユ ニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ２９． 前記測定する工程は、さらに、式 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_n−Ｇ_n）×（Ｃ_m／Ｃ_n） に従って前記ゲイン・チルト・エラーを計算する工程を備えることを特徴とする 請求項２８記載の方法。 ３０． 前記予測性能パラメータを規定する工程は、 較正された測定によって、各伝送チャネル（ｍ）に対する予測利得Ｇ_mを設定 し、最小２乗最適フィット法を用いて予測利得Ｇ_oを決定する工程と、 前記利得Ｇ_mの予測相対変化を規定する、ゲイン・チルト係数Ｃ_mを測定する工 程と、 伝送チャネル全てに対する前記予測利得および前記ゲイン・チルト係数をメモ リ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする請求項２７記載の方法 。 ３１． 前記測定する工程は、さらに、 最小２乗最適フィット法を用いて性能利得ｇ_oを決定する工程と、 式 ｅ_m＝（ｇ_m−Ｇ_m）−（ｇ_o−Ｇ_o）×Ｃ_m に従って前記ゲイン・チルト・エラーを計算する工程とを備えることを特徴とす る請求項３０記載の方法。 ３２． 前記性能パラメータはダイナミック・レンジ値であり、前記予測性能パ ラメータは予測ダイナミック・レンジ値であることを特徴とする請求項１８記載 の方法。 ３３． 前記性能パラメータを規定する工程は、 ２（Ｍ−１）次元のテーブルを構成する工程であって、第１の次元（Ｐ_m）は 規定された出力値を示し、第２の次元（Ｔ_m）は閾値を示し、記録（Ｉ_1Max，Ｉ_{1 Min} ）は、伝送チャネル（１）に対する前記入力値の範囲を示し、（ｍ）は、伝 送チャネルｍ∈［２，Ｍ］を示す、当該工程と、 前記テーブルをメモリ・ユニットに格納する工程とを備えることを特徴とする 請求項３２記載の方法。 ３４． 前記比較する工程は、 伝送チャネル（ｎ）（ｎ∈[２，Ｍ]）に対する前記入力値全てに対応するとと もに、伝送チャネル（ｍ）（ｍ∈[１，Ｍ]）に対する前記出力値全てに対応する 前記記録を前記メモリ・ユニットより抽出する工程と、 前記伝送チャネル（１）に対する前記入力値を前記記録と比較する工程とを備 えることを特徴とする請求項３３記載の方法。 ３５． 前記性能パラメータは出力損失であり、前記予測性能パラメータは較正 された出力損失であることを特徴とする請求項１８記載の方法。 ３６． 前記測定する工程は、 較正された測定によって予測利得Ｇ_mを設定し、各伝送チャネル（ｍ）に対す る前記予測利得Ｇ_mの予測相対変化を規定するゲイン・チルト係数Ｃ_mを計算する 工程と、 伝送チャネル全てに対する前記ゲイン・チルト係数をメモリ・ユニットに格納 する工程とを備えることを特徴とする請求項３５記載の方法。 ３７． 前記測定する工程は、 伝送チャネル全て（Ｍ）に対する前記出力値と前記入力値との比として、伝送 チャネル（ｍ）に対する利得（ｇ_m）を決定する工程と、 前記ゲイン・チルト係数各々の間の最大差分を有する伝送チャネル（ｎ，ｍ） の組を決定する工程と、 式 ＦＡＳＥ_calc＝（ｅ^A・INV2−１）・γ （ＩＮＶ₂＝｛（ｇ₁−ｇ₂）・α＋β｝／（Ｃ₁−Ｃ₂）であり、α，β，Ａ，γ は、前記増幅器モジュールを特徴づける定数である） に従って予測付加ＡＳＥ光子束を計算する工程とを備えることを特徴とする請求 項３６記載の方法。 ３８． 前記測定する工程は、さらに、式 ｏｕｔｐｕｔ ｌｏｓｓ＝ＦＡＳＥ_calc／（ＦＡＳＥ_out−ＦＡＳＥ_in） に従って前記出力損失を計算する工程を備えることを特徴とする請求項３７記載 の方法。