(57)【要約】  複数の発光素子の内の幾つかが故障しても、中継装置が継続して利用できるようにする。解決手段励起光を発光する発光素子５２（５２ａ〜５２ｄ）と該発光素子５２（５２ａ〜５２ｄ）の励起光をモニタするモニタ素子５３（５３ａ〜５３ｄ）とを含む励起光源モジュール５１（５１ａ〜５１ｄ）を複数含む光源部５０と、複数の励起光源モジュール５１（５１ａ〜５１ｄ）からの励起光を合成分配する分配部４０と、複数の励起モジュール５１（５１ａ〜５１ｄ）における複数の発光素子５２（５２ａ〜５２ｄ）に直列に駆動電流を供給する制御部６０と、を備える。
2013121744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を供給する励起光供給装置であって、
励起光を発光する発光素子と該発光素子の励起光をモニタするモニタ素子とを含む励起光源モジュールを複数含む光源部と、
複数の前記励起光源モジュールからの励起光を合成分配する分配部と、
複数の前記励起モジュールにおける複数の前記発光素子に直列に駆動電流を供給する制御部と、を備えることを特徴とする励起光供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の励起光供給装置であって、
前記制御部は、前記モニタ素子の出力信号を検出して、各出力信号の合計をモニタ信号として求めて、該モニタ信号が予め設定された基準値に一致するように駆動信号を生成して出力する制御回路と、
前記駆動信号に基づき駆動電流を前記光源部に出力する駆動回路と、を備えることを特徴とする励起光供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の励起光供給装置であって、
前記制御回路は、前記モニタ素子からの出力信号にゼロレベルの無信号があるか否かを監視し、無信号が存在する場合にはその数に基づき前記駆動信号を生成することを特徴とする励起光供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の励起光供給装置であって、
１つの前記励起光源モジュールは所定の波長の励起光を発光し、かつ、複数の波長の励起光が前記分配部に供給されるように、複数の前記励起光源モジュールの波長が設定されていることを特徴とする励起光供給装置。
【請求項５】
光通信に用いられる中継装置であって、
光ファイバに設けられた光増幅器と、
該光増幅器に励起光を供給する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の励起光供給装置と、を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項６】
励起光を供給する励起光供給方法であって、
発光素子から励起光を発光させ、そのときの励起光をモニタ素子でモニタする発光モニタ手順と、
前記発光モニタ手順により発光された励起光を合成分配する分配手順と、
前記発光モニタ手順により検出された前記モニタ素子の出力信号の合計をモニタ信号として検出するモニタ信号検出手順と、
前記モニタ信号に基づき直列に接続された複数の前記発光素子に供給する駆動電流を出力する電流供給手順と、を含むことを特徴とする励起光供給方法。
【請求項７】
請求項６に記載の励起光供給方法であって、
前記発光モニタ手順により検出された前記モニタ素子の出力信号にゼロレベルの無信号があるか否かを監視する監視手順を含み、
前記電流供給手順が、前記無信号の数及び前記モニタ信号に基づき駆動電流を出力することを特徴とする励起光供給方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の励起光供給方法であって、
前記発光モニタ手順が異なる波長の励起光を発光することを特徴とする励起光供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置及び、それに用いる励起光供給装置並びに励起光供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底に光通信路を形成して通信を行う海底通信システムでは、減衰した光信号を増幅するための中継装置が設けられている。このような、中継装置においては、交換修理等のメンテナンスが容易に行えないため、高い信頼性が望まれる。しかし、長期使用において故障等が発生することは避けることができない。そこで、一部の部品が故障しても、中継装置が継続して使用できるようにすることが必要となる。【０００３】
例えば、特許文献１には、図４に示すような中継装置が提案されている。この中継装置は、励起光源１０２を一定の駆動電流により駆動する駆動回路１０１と、励起光源１０３を、入力される可変制御信号１１０に応じた駆動電流によって駆動する駆動回路１０４と、励起光源１０２，１０３により発生された励起光を光合波し、希土類添加光ファイバ１００に供給する光合波器１０５と、光合波器１０５からの合波光を光分波する光分波器１０６と、その分波光が基準値一定となるような可変制御信号１１０を駆動回路１０４に出力する比較器１０７と、を備えている。【０００４】
このような構成により、例えば励起光源１０２が劣化しても、励起光源１０３の駆動電流を可変制御するようにすることで、励起光源１０２の短寿命化に対応できるようにしている。即ち、励起光源１０２における励起光の輝度が低下した場合には、その低下分を補償するように励起光源１０３の輝度を増大するように駆動回路１０４が動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２８３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１にかかる構成では、故障する励起光源は、励起光源１０２であることを前提としている。これは励起光源１０２が通常動作する励起光源であり、この励起光源１０２に対して励起光源１０３が補助光源として設けられるためである。しかし、故障はどのような原因で発生するか不明な場合が多く、少なくとも補助光源である励起光源１０３が主光源である励起光源１０２より長寿命であるとする根拠はない。従って、励起光源１０２における励起光の輝度が低下した際に、この劣化を励起光源１０３の励起光により補償しようとしても、補償できない場合が発生する。この場合は、中継装置の修理又は交換等の作業が必要になる。【０００７】
そこで、本発明の主目的は、複数の光源の内の幾つかが故障しても継続して利用できる中継装置及び、それに用いる励起光供給装置並びに励起光供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明にかかる励起光を供給する励起光供給装置は、励起光を発光する発光素子と該発光素子の励起光をモニタするモニタ素子とを含む励起光源モジュールを複数含む光源部と、複数の励起光源モジュールからの励起光を合成分配する分配部と、複数の励起モジュールにおける複数の発光素子に直列に駆動電流を供給する制御部と、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、光通信に用いられる中継装置は、光ファイバに設けられた光増幅器と、光増幅器に励起光を供給する励起光供給装置と、を備えることを特徴とする。【００１０】
さらに、励起光を供給する励起光供給方法は、発光素子から励起光を発光させ、そのときの励起光をモニタ素子でモニタする発光モニタ手順と、発光モニタ手順により発光された励起光を合成分配する分配手順と、発光モニタ手順により検出されたモニタ素子の出力信号の合計をモニタ信号として検出するモニタ信号検出手順と、モニタ信号に基づき直列に接続された複数の発光素子に供給する駆動電流を出力する電流供給手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の発光素子を直列に接続して駆動電流を供給するので、複数の発光素子の内の幾つかが故障しても継続して励起光が供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる中継装置のブロック図である。
【図２】中継装置における制御部の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】他の構成の中継装置のブロック図である。
【図４】関連技術の説明に適用される中継装置のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明にかかる励起光供給装置４を用いた中継装置２のブロック図である。中継装置２は、光増幅器３（３Ａ，３Ｂ）と励起光供給装置４とを主要構成としている。【００１４】
各光増幅器３は、光ファイバＦ（Ｆａ，Ｆｂ）に接続されたエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）３１（３１ａ〜３１ｄ）と、合波器３２（３２ａ〜３２ｄ）とを含んでいる。なお、図１においては、通信路は光ファイバＦａにより形成される第１通信路と、光ファイバＦｂにより形成される第２通信路との２系統が存在し、各通信路が２重に冗長化された場合が例示されている。【００１５】
励起光供給装置４は、分配部４０、光源部５０、制御部６０を備える。光源部５０は、励起レーザダイオード素子（以下、発光素子）５２（５２ａ〜５２ｄ）と、モニタ用フォトダイオード素子（以下、モニタ素子）５３（５３ａ〜５３ｄ）とを含む励起光源モジュール５１（５１ａ〜５１ｄ）を備えている。【００１６】
以下の説明においては、各励起光源モジュール５１は同一仕様（少なくとも、同じ波長の励起光を発光する）であるとして説明する。しかし、後述するように、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送に対応して、異なる仕様（異なる波長の励起光を発光する）にしてもよい。【００１７】
制御部６０は、制御回路６１と駆動回路６２とを備える。制御回路６１には、各モニタ素子５３の出力信号が入力している。そして、制御回路６１は、各モニタ素子５３の出力信号の信号レベルを検出すると共に、全てのモニタ素子５３の出力信号を合計したモニタ信号Ｇ１を求める。なお、例えば、発光素子５２ｂが故障した場合には、モニタ素子５３ｂの出力信号の信号レベルは「ゼロ」になるので、この信号レベルから発光素子が故障したか否かが判断できる。制御回路６１は、信号レベルの判断結果及びモニタ信号Ｇ１の値に基づき、予め設定された輝度値に一致するように、駆動信号Ｇ２を出力する。【００１８】
駆動回路６２は、駆動信号Ｇ２に基づき駆動電流Ｇ３を設定して出力する。この駆動電流Ｇ３は、各発光素子５２に流れる。従って、各発光素子５２が同一仕様の場合は、各発光素子５２は、同一波長の励起光を同一輝度で発光する。無論、同一仕様であっても各発光素子５２等には個体差が存在する。従って、同じ駆動電流Ｇ３で駆動されても、波長や輝度は完全に一致しない場合がある。しかし、少なくとも波長が、許容誤差内で実質的に同一波長と見なせる範囲であれば、輝度が同じである必要はない。この理由に付いては、分配部４０の説明において述べる。【００１９】
分配部４０は、分配器４１（４１ａ，４１ｂ）、合成分配器４２、合成器４３（４３ａ，４３ｂ）を備える。合成器４３ａには励起光源モジュール５１ａ，５１ｂからの励起光が入力して、これらを合成して合成分配器４２に出力する。また、合成器４３ｂには励起光源モジュール５１ｃ，５１ｄからの励起光が入力して、これらを合成して合成分配器４２に出力する。従って、合成分配器４２には、合成器４３ａ，４３ｂからの励起光が入力する。即ち、励起光源モジュール５１ａ〜５１ｄが発光した励起光は、合成分配器４２に集められて分配器４１に分配される。【００２０】
駆動回路６２からの駆動電流Ｇ３は直列接続された発光素子５２に供給されるため、原則として各発光素子からの励起光の波長や輝度は同じであると期待されるが、個体差等によるばらつきが存在する場合があることを述べた。しかし、この場合でも、波長が許容誤差内で実質的に同一波長と見なすことができれば、輝度のばらつきについては問わないこととした。この理由は、全ての発光素子からの励起光が合成分配器４２に集められて、再分配されるため、個体差による輝度のばらつきが除去されるためである。【００２１】
制御回路６１の動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。【００２２】
ステップＳ１，Ｓ２：  制御回路６１は、各モニタ素子５３の出力信号を検出し、その合計をモニタ信号Ｇ１とする。【００２３】
ステップＳ３，Ｓ４：  そして、制御回路６１は、検出した各モニタ素子５３の出力信号に無信号（ゼロレベル）が存在するか否かを監視し、無信号の出力信号の数Ｎをカウントする。この無信号の出力信号は、モニタ素子５３に対応した発光素子５２が故障して、発光していないことを意味する。そして、無信号数Ｎ＝０の場合にはステップＳ５に進み、Ｎ≧１の場合にはステップＳ８に進む。【００２４】
ステップＳ５：  無信号の出力信号が存在しないので（Ｎ＝０）、制御回路６１は、モニタ信号Ｇ１が基準値より大きいか否かを判断する。【００２５】
ステップＳ６，Ｓ７：  モニタ信号Ｇ１が基準値より大きい場合には駆動信号Ｇ２を小さくし、基準値より小さい場合には駆動信号Ｇ２を大きくする。なお、モニタ信号Ｇ１は、各発光素子５２の出力信号の合計値であるので、合成分配器４２における輝度値はモニタ信号Ｇ１のレベル値に対応する。従って、各発光素子５２に個体差があっても、制御回路６１は、モニタ信号Ｇ１が基準値に一致するように駆動信号Ｇ２を生成することで、合成分配器４２における輝度値を常に一定値に保つことが可能になる。【００２６】
ステップＳ８，Ｓ９：  一方、ステップＳ４で、無信号数がＮ≧１であった場合には、検出された無信号数Ｎに応じて駆動信号Ｇ２の増減幅を設定する。一般に、発光素子５２が故障すると、当該発光素子５２はショート状態となる。このような場合には、駆動電流Ｇ３を大幅に増大させなければ、合成分配器４２に集められた励起光の輝度値は目標輝度値に一致させることができない。そこで、制御回路６１は、無信号数Ｎに応じた駆動信号Ｇ２の増減幅を設定する。【００２７】
例えば、全ての発光素子５２が同一波長の励起光を発光する場合に（光信号が単一波長の場合）、モニタ素子５３ｂの出力信号が無信号であったとする。この場合、制御回路６１は発光素子５２ｂがショートしたと判断して、駆動電流Ｇ３を５／４倍にする。また、例えば、発光素子５２ａ，５２ｃと発光素子５２ｂ，５２ｄが同一波長の励起光を発光する場合に（光信号が多重波長のＷＤＭ伝送の場合）、モニタ素子５３ｂの出力信号が無信号であったとする。この場合、制御回路６１は発光素子５２ｂがショートしたと判断して、駆動電流Ｇ３を３／２倍にする。このように発光素子が故障したか否かに応じて駆動電流を制御することにより、合成分配器４２に集められた励起光の輝度値を常に一定値に保つことが可能になる。【００２８】
分配器４１の出力は、合波器３２（３２ａ〜３２ｄ）に分配される。合波器３２ａ，３２ｃは、冗長構成された第１通信路の光ファイバＦａに設けられ、合波器３２ｂ，３２ｄは、冗長構成された第２通信路の光ファイバＦｂに設けられている。これにより、各光ファイバＦには合波器３２を介して、発光素子５２が発光した波長の励起光が供給される。【００２９】
一方、光ファイバＦには、光信号がエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）３１を介して伝送されている。ＥＤＦ３１は、周知のように、入射光を増幅して出力する機能を持つ。その際に要するエネルギーは合波器３２から供給された励起光が担っている。これにより、光ファイバＦを伝送する光信号は、ＥＤＦ３１で増幅されることになる。【００３０】
なお、これまでの説明では、光信号は単一波長であることを前提として、発光素子５２は全て同一仕様の励起レーザダイオード素子であるとしたが、本実施形態はかかる条件に限定されない。即ち、通信方式がＷＤＭ伝送の場合でも、本実施形態は適用可能である。通信方式がＷＤＭ伝送の場合には、光信号に異なる波長が含まれる。【００３１】
例えば、光信号が波長９７４ｎｍと波長９７６ｎｍとの２つの波長を含み、発光素子５２ａと発光素子５２ｃとは同一波長の励起光を発光し、発光素子５２ｂと発光素子５２ｄとは同一波長の励起光を発光すると仮定する。この場合、発光素子５２ａ，５２ｃにより発光された励起光と発光素子５２ｂ，５２ｄにより発光された励起光とは、合成器４３を介して合成分配器４２で合成され、分配されるため、合波器３２には２つの波長を含む励起光が入力される。従って、光信号が２つの波長を含む場合であっても、光増幅することが可能になる。無論、この例は、光信号が２つの波長を含む場合であり、より多くの波長を含む場合には、波長の数に対応して仕様の異なる励起レーザダイオード素子を設ける。【００３２】
なお、上述した中継装置においては、通信経路が２重に冗長化された場合について説明したが、本発明はかかる冗長化数に限定されない。例えば、図３に示すように３重に冗長化することも可能である。図３においては、冗長数に応じて５０％分岐の分配器４４（４４ａ〜４４ｃ）が追加されている。【００３３】
以上説明したように、全ての発光素子を直列接続し、これらの発光素子に駆動電流を直列に供給するので、全ての発光素子が故障するまで、中継装置を利用することが可能になる。特に、複数の発光素子への電流が、１つの制御回路及び駆動回路で行えるので、制御部は簡単な構成で形成できるため、この制御部は安価になると共に、故障頻度も低減できる。さらに、複数の発光素子は、主光源、補助光源のように役割分担されず、全てが同等の役割を持つので、各発光素子の動作マージンを大きくとれる利点がある。従って、中継装置の信頼性が向上して、メンテナンス等に要する費用の削減が可能になる。【００３４】
この出願は、２０１２年２月１４日に出願された日本出願特願２０１２−０２９６０１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００３５】
２    中継装置
４    励起光供給装置
３２（３２ａ〜３２ｄ）    合波器
３（３Ａ，３Ｂ）    光増幅器
４０    分配部
４１    分配器
４２    合成分配器
４３（４３ａ，４３ｂ）    合成器
５０    光源部
５１（５１ａ〜５１ｄ）    励起光源モジュール
５２（５２ａ〜５２ｄ）    発光素子
５３（５３ａ〜５３ｄ）    モニタ素子
６０    制御部
６１    制御回路
６２    駆動回路
【図１】
2013121744.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013121744.tif 000006
【国際調査報告】
2013121744.tif 000007
2013121744.tif 000008
2013121744.tif 000009
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