(57)【要約】【課題】システム性能の低下が全く無い状態で、著しく動的なバースト信号の伝送を可能にする、ＰＯＮ設計においてＥＤＦＡを利用するシステムおよび方法。【解決手段】  光増幅器は、データ信号線を介して結合された入力ポートおよび出力ポートと、増幅器回路と、データ信号線に結合し、また、入力ポートにおいて光増幅器へ入力されるバースト信号のパワーレベルを検出するように動作する利得制御回路と、データ信号線に結合した出力および利得制御回路に結合した入力を有するダミーレーザ発生回路とを含み、利得制御回路が、増幅器回路へ入力される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、ダミーレーザ発生回路によって出力されるパワーレベルを制御するように動作する。【選択図】  図４
2008148286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅器であって、
データ信号線を介して結合された入力ポートおよび出力ポートと、
増幅器回路と、
前記データ信号線に結合し、また、前記入力ポートにおいて光増幅器へ入力されるバースト信号のパワーレベルを検出するように動作する利得制御回路と、
前記データ信号線に結合した出力および前記利得制御回路に結合した入力を有するダミーレーザ発生回路と、を備え、
前記利得制御回路は、前記増幅器回路へ入力される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、前記ダミーレーザ発生回路によって出力されるパワーレベルを制御するように動作する光増幅器。
【請求項２】
前記データ信号線に接続され、また、前記入力されるバースト信号の少なくとも一部分を前記利得制御回路に結合するように動作する第１カプラと、
前記データ信号線に接続され、また、前記ダミーレーザ発生回路の出力を前記データ信号線に結合するように動作する第２カプラと、
前記データ信号線に接続され、また、前記第２カプラによって出力される信号の少なくとも一部分を前記利得制御回路に結合するように動作する第３カプラと、をさらに備え、
前記第１カプラによって提供される信号のパワーレベルおよび前記第２カプラによって提供される信号のパワーレベルを利用して、前記ダミーレーザ発生回路によって出力されるパワーレベルを決定する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記増幅器回路が飽和モードで動作するように、前記利得制御回路が、前記ダミーレーザ発生回路の出力パワーレベルを制御する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記ダミーレーザ発生回路の前記出力パワーレベルが、光増幅器へ入力される前記バースト信号のパワーレベルより大きい所定のレベルに設定される請求項３に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記利得制御回路が、前記ダミーレーザ発生回路の出力をパルス幅変調するために、前記ダミーレーザ発生回路を制御する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項６】
バースト信号が前記入力ポートに存在しないとき、前記ダミーレーザ発生回路の出力が、所定の最大変調レベルに設定される請求項５に記載の光増幅器。
【請求項７】
前記バースト信号の前記パワーレベルがゼロより大きいとき、前記ダミーレーザ信号の出力と前記バースト信号の合成が、前記実質的に一定のレベルに等しいパワーレベルを有する信号を形成するように、前記利得制御回路が、前記ダミーレーザ発生回路の前記出力パワーレベルに加えられる変調を制御する請求項５に記載の光増幅器。
【請求項８】
前記第１カプラの出力と前記第２カプラの入力との間に結合する遅延要素をさらに備える請求項２に記載の光増幅器。
【請求項９】
前記増幅器回路は、
前記データ信号線に結合した少なくとも１つのポンプレーザと、
前記少なくとも１つのポンプレーザに結合した増幅器制御ユニットと、を備え、前記増幅器制御ユニットは、光増幅器の出力パワーレベルを所定レベルに維持するために、前記少なくとも１つのポンプレーザの出力パワーを制御するように動作する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記増幅器回路は、エルビウムドープファイバ増幅器を形成する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記増幅器回路は、希土類ドープファイバ増幅器を形成する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項１２】
前記増幅器回路は、プラセオジムドープファイバ増幅器を形成する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項１３】
光増幅器へ入力されるパワーレベルを制御する方法であって、
前記光増幅器の増幅回路に入力されるバースト信号のパワーレベルを検出することであって、前記バースト信号は、前記光増幅器の入力ポートにおいて検出される工程と
ダミーレーザ発生信号を前記光増幅器の前記入力ポートに結合させる工程と、
前記バースト信号と前記ダミーレーザ発生信号の合成によって形成される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、前記ダミーレーザ発生回路によって出力される信号のパワーレベルを制御する工程と、を含み、
前記合成信号は、前記増幅器回路に入力される方法。
【請求項１４】
前記ダミーレーザ発生回路によって出力される前記信号のパワーレベルを制御するように動作する利得制御回路に前記バースト信号の少なくとも一部分を結合させる工程と、
前記合成信号を形成するために、前記ダミーレーザ発生回路の前記出力を前記バースト信号に結合させる工程と、
前記合成信号の少なくとも一部分を前記利得制御回路に結合させる工程と、をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記利得制御回路が、前記増幅器回路が飽和モードで動作するように、前記ダミーレーザ発生回路の前記出力パワーレベルを制御する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ダミーレーザ発生回路の前記出力パワーレベルが、前記光増幅器へ入力される前記バースト信号のパワーレベルより大きい所定のレベルに設定される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記利得制御回路が、前記ダミーレーザ発生回路の出力をパルス幅変調するために、前記ダミーレーザ発生回路を制御する請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記バースト信号が前記入力ポートに存在しないとき、前記ダミーレーザ発生回路の前記出力が、所定の最大変調レベルに設定される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記バースト信号の前記パワーレベルがゼロより大きいとき、前記合成信号が、前記実質的に一定のレベルに等しいパワーレベルを有するように、前記利得制御回路が変調を制御する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記バースト信号と前記ダミーレーザ発生回路の前記出力とを合成する前に、前記バースト信号を所定量だけ遅延させる遅延要素を設ける工程、をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動光ネットワークで使用するための光増幅器を制御する方法および装置に関し、より具体的には、受動光ネットワークがバースト信号を処理しているときに、光増幅器への入力パワーレベルを実質的に一定のレベルに維持する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の種々の通信システムは、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）技術を利用する。ネットワークオペレータは、現在、ＰＯＮを利用して、家庭または小規模ビジネスに、データ、有料テレビ、および電話通信などの広帯域通信サービスを提供する。こうしたＰＯＮシステムは、通常、２０ｋｍの最大光ファイバ到達距離（すなわち、中央オフィスから加入者まで）、および、分配ファイバ当たり３２の加入者の最大「スプリット比」をサポートすることができる。これらの制限は、光送信機パワー出力と光受信機感度の制限による。ＰＯＮの到達距離を伸ばし、かつ、スプリット比を増加させる一方法は、ファイバ損失および光スプリッタ損失を補償するための光増幅器を使用することである。
【０００３】
エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、たとえば、長距離およびメトロ光搬送システムにおいて、たとえば、光ファイバの損失による、光パワー損失を補償するのに広く使用される。ＥＤＦＡは、当技術分野で「Ｃ帯域」として知られる、１５３０ｎｍ〜１５６１ｎｍの光信号のための光増幅を提供する。ＥＤＦＡに広い商用利用可能性があるならば、到達距離を伸ばし、かつ／または、大きなスプリット比をサポートする費用効果的な方法として、ＰＯＮへの利用を調査することが望ましい。
【０００４】
既存のＰＯＮは、通常、上流方向にほぼ１４９０ｎｍおよび下流方向に１３１０ｎｍの波長に関して動作する。ＥＤＦＡをＰＯＮに使用するためには、波長修正が必要とされる。考えられる波長修正は、下流チャネルとして、１００ＧＨｚ間隔内で１５３０ｎｍ〜１５３６ｎｍの、いわゆる高密度波長分割多重 「ＤＷＤＭ」チャネルを利用する。上流チャネルの場合、１５５０ｎｍを中心とする、１つの、いわゆる低密度波長分割多重「ＣＷＤＭ」チャネルが利用される。ＣＷＤＭチャネルは、温度などの環境条件に応じて１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍまで変化する可能性があることが留意される。ＤＷＤＭおよびＣＷＤＭチャネルは、その帯域幅、そのため、チャネル間間隔が異なる。ＣＷＤＭチャネルは広いため、性能の低いレーザによって駆動されてもよい。下流光信号と上流光信号は、共に、ＥＤＦＡ増幅帯域に入るため、ＰＯＮ設計のＥＤＦＡによって増幅されることができる。
【０００５】
しかし、ＥＤＦＡ利得の動的応答の緩和時間が比較的遅いために問題が生じる。長距離および／またはメトロ光搬送システムで使用されるＥＤＦＡは、通常、一定信号パワーを処理するように作製されている。こうしたＥＤＦＡは、ＰＯＮ下流光信号を増幅するのに使用することができる。しかし、上流方向の場合、ＥＤＦＡへの入力信号パワーレベルは、時分割多重アクセス「ＴＤＭＡ」ＰＯＮプロトコルのバーストの性質、差動到達距離、および送信機許容誤差範囲により、著しく（たとえば、２０ｄＢ範囲にわたって）かつ動的に（すなわち、ｎｓ時間スケールにわたって）変動する。既存のＥＤＦＡ設計は、バーストモード動作に適さない。そのため、上流バースト信号についてＥＤＦＡの過渡的動的応答を克服するために改良を必要とする。
【０００６】
ＥＤＦＡの制御のための従来技法は、ＤＷＤＭ長距離および／またはメトロ光搬送システムで使用されるＥＤＦＡを主に扱う。こうしたシステムは、一定ビットレート、パワーが一定な光信号、通常ＯＣ−４８またはＯＣ−１９２として当技術分野で知られているものを伝送する。周知のＥＤＦＡ利得制御システムは、ネットワークが、１つまたは複数のアド−ドロップ多重化器（ＡＤＭ）を含むときに生じる状況を扱う。特に、ＡＤＭが、こうしたネットワークに対して信号を廃棄し、または、追加するとき、総合光パワーレベルが変化する。したがって、ＥＤＦＡ利得は、これらの変化を補償するために、安定化されなければならず、従来技法は、こうする方法を提供する。しかし、これらの従来技術の補償方式は、上述した著しく動的なバースト動作に伴う問題に対処しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、ＰＯＮシステムのＥＤＦＡによって、著しく動的なバースト信号を処理することに伴う問題を解決する方法およびシステムについての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、システム性能の低下が全く無い状態で、著しく動的なバースト信号の伝送を可能にする、ＰＯＮ設計においてＥＤＦＡを利用するシステムおよび方法に関する。
【０００９】
より具体的には、本発明は、光増幅器に関し、光増幅は、主信号線を介して結合された入力ポートおよび出力ポートと、増幅器回路と、主信号線に結合し、また、入力ポートにおいて光増幅器へ入力されるバースト信号のパワーレベルを検出するように動作する利得制御回路と、主信号線に結合した出力および利得制御回路に結合した入力を有するダミーレーザ発生回路とを含む。本発明の動作によれば、利得制御回路が増幅器回路へ入力される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、ダミーレーザ発生回路によって出力されるパワーレベルを制御するように動作する。
【００１０】
本発明は、また、光増幅器に入力されるパワーレベルを制御する方法に関する。その方法は、光増幅器の増幅回路に入力されるバースト信号のパワーレベルを検出するステップであって、バースト信号は、光増幅器の入力ポートにおいて検出される、検出するステップと、ダミーレーザ発生信号を光増幅器の入力ポートに結合させるステップと、バースト信号とダミーレーザ発生信号の合成によって形成される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、ダミーレーザ発生回路によって出力される信号のパワーレベルを制御するステップとを含む。実質的に一定のレベルを示すこの合成信号は、その後、増幅器回路に入力される。
【００１１】
本発明は、従来技術のシステムに比べてかなりの利点を提供する。最も重要なことには、本発明は、ＰＯＮ設計に含まれるＥＤＦＡに対して一定の入力パワーレベルを維持しながら、上流バーストデータ信号の処理を実現するＰＯＮ設計を提供する。本システムはまた、ＥＤＦＡにおける大きな動的過渡的応答を防止し、過渡的応答によって導入される歪を実質的になくす。本発明の別の利点は、従来技術のシステムと比較すると、許容可能なＰＯＮスプリット比の増加を実現することである。
【００１２】
本発明のさらなる利点は、本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。
本発明自体は、さらなる目的および利点と共に、以下の詳細な説明および添付図面を参照することによってよりよく理解されることができる。
【００１３】
以下の図面は、本発明の原理を示すのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を説明する前に、本発明の理解を容易にするために、ＰＯＮ設計およびＥＤＦＡ制御回路について短い説明をする。図１は、典型的な増幅式ＰＯＮシステム１０を示す。図１を参照すると、システムは、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）１２、１×Ｎ光カプラ１４（変形として、２×Ｎ光カプラが、保護式ＰＯＮ設計で利用される）、第１ＥＤＦＡ２０および第２ＥＤＦＡ２２に結合される、第１波長分割多重化器（ＷＤＭ）１６および第２波長分割多重化器（ＷＤＭ）１８を含む。所与の実施形態では、第１ＥＤＦＡ２０は、下流方向に伝播する信号を増幅し、第２ＥＤＦＡ２２は、上流方向に伝播する信号を増幅する。システム１０は、さらに、中央オフィスに位置する光回線終端器ＯＬＴ２４を含む。図示するように、ＯＬＴは、送信機２６、受信機２８、受信信号を増幅するＥＤＦＡ３０、および、送信機２６と受信機２８を共にフィーダファイバに結合させるＷＤＭ３２を含む。
【００１５】
動作に関して、ＯＮＵ１２が、送出すべきデータを有し、さらに、ＰＯＮプロトコルで規定される送信許可を受信するとき、ＯＮＵ１２は、１つの（または複数の）ＥＤＦＡ光増幅器２２を通して、中央オフィスのＯＬＴ２４に、上流方向にデータのバーストを送出する。増幅式ＰＯＮ１０は、Ｎポート光カプラ１４によって第１ＥＤＦＡ２２およびフィーダファイバに結合された複数のＯＮＵ１２を有する。したがって、ＥＤＦＡへの入力における信号は、たとえば、高速オン−オフキーイング（ＯＯＫ）変調信号からなる一連のバーストである。これらのデータバーストは、制限された、通常、数μｓｅｃ〜数十μｓｅｃのオーダの継続時間を有する。
【００１６】
より具体的には、データが上流方向に送信されると、カプラ１４は、ＯＮＵ１２からの出力信号を合成し、合成信号を、ＷＤＭフィルタ１６によって、第１の上流ＥＤＦＡ２２に結合させる。第１の上流ＥＤＦＡ  ２２における受信パワーレベルは、たとえば、分配ファイバの長さの差、ＯＮＵ送信機パワー仕様の許容誤差、およびＯＮＵコンポーネントの経時変化によって、ＯＮＵごとに変わる場合がある。そのため、ＥＤＦＡ２２における上流入力信号は、１μｓｅｃ〜１００μｓｅｃ以上のオーダの時間スケールにわたって広いダイナミックレンジを有するであろう。こうした広いダイナミックレンジは、既存のＥＤＦＡが制御することは難しく、ＥＤＦＡ出力における増幅信号の高い歪をもたらす。
【００１７】
図２ａおよび図２ｂは、それぞれ、ＯＮＵ１２によって生成される例示的なバースト信号および上流バースト信号に対するＥＤＦＡ２２の例示的な応答を示す。特に、図２ａは、異なるＯＮＵからのバースト入力信号の典型的なシーケンスを示し、図２ｂは、ＥＤＦＡ２２によって出力された歪んだ信号を示す。図２ａおよび図２ｂには、平均パワーだけが示されることが留意される。ＥＤＦＡが、一定利得制御回路（すなわち、ＡＧＣ）または一定パワー制御回路を組み込むかどうかに関わらず、出力歪は、既存のＥＤＦＡ設計で起こる。この歪はまた、ＥＤＦＡの動作点、すなわち、動作点が線形範囲内にあるか、飽和範囲内にあるかに関わらず起こる。典型的な場合、１５ｄＢ入力バーストパワー範囲は、図２ｂに示すように、ＥＤＦＡの出力において、バーストの前縁から後縁までの約１５ｄＢパワー差をもたらす場合がある。ＯＬＴ２４に含まれる上流受信機２８において、バースト中の受信パワーレベルのこうした変化は、ＯＯＫ信号を識別するために受信機閾値を設定することを難しくする。
【００１８】
既存の設計では、ＥＤＦＡは、一定利得（ＡＧＣ）動作か、一定パワー（ＡＰＣ）動作のいずれかを維持するために、そのポンプレーザをバースト信号の変化する入力レベルに調整することができるだけである。しかし、エルビウムドープファイバの応答が遅いため、ポンプパワーが、変化する信号レベルに追従するのに十分に迅速に制御されることができるとしても、エルビウムドープファイバのキャリアポピュレーションレベルは、長過ぎて、システムが信号に追従できない緩和時間を有する。たとえば図２ｂに示す前縁から後縁までの結果得られる信号差は、６ｄＢ以上の大きさである可能性がある。
【００１９】
図３は、光ファイバ通信の種々の適用で使用されるＥＤＦＡの典型的な構成（ＥＤＦＡ増幅器回路とも呼ばれる）を示す。図３を参照すると、入力および出力の信号パワーレベルは、光パワーカプラ３３および３４によって、それぞれ、入力信号および出力信号の一部分を受信する光検出器ＰＤ１  ３１およびＰＤ２  ３２によって検出される。ＥＤＦＡは、ＥＤＦＡ制御回路３５によって所定の利得または出力パワーレベルに設定され、ＥＤＦＡ制御回路３５は、入力と出力の検出信号パワーレベルを比較し、フィードバック制御ループの差を使用して、ポンプレーザ３６および３７の出力パワーを増減させる。ポンプレーザ３６および３７は、第１および第２ＷＤＭ  ３９および３８を介してＥＤＦＡのデータ信号線に結合する。
【００２０】
図３に示すＥＤＦＡの典型的な応答時間は、約０．１ｍｓｅｃである。上述したように、高ビットレート連続信号の場合、ＥＤＦＡ応答は、平均入力パワーによってだけ影響を受け、ＯＯＫ変調データによっては受けない。ＰＯＮ適用では、信号は、バーストモードにあり、パワーレベルが異なり、バースト間のアイドル期間が長く、バースト継続時間が、数μｓｅｃ〜１００μｓｅｃより多少短い値の範囲にある。そのため、ＥＤＦＡの動的応答の遅さは、図２ｂに示すバースト信号の歪をもたらし、バーストエンベロープ内にパワー変動をもたらすであろう。結果得られる信号劣化は、受信機ダイナミックレンジを減少させ、高いビットエラーレートをもたらす。さらに、長いバースト間アイドル時間は、ＥＤＦＡ利得および／またはパワーを制御するために、制御回路が、ポンプ出力パワーを増加し、次に、減少させるようにさせてもよい。こうしたアクションは、ＥＤＦＡの応答が遅いため、バースト信号に対する過渡的歪をさらに導入する。
【００２１】
以下で詳細に説明するように、本発明は、ＰＯＮ設計の上流方向において広いダイナミックレンジにわたるバーストモード動作を補償することが可能なＥＤＦＡ回路およびこうしたＥＤＦＡ回路を制御する方法に関する。
【００２２】
図４は、本発明のＥＤＦＡ回路４０の例示的な実施形態を示す。ＥＤＦＡ回路４０は、図３に示すＥＤＦＡ回路（同じ参照数字で示される）と同じ基本構成を含むが、以下の付加的なコンポーネントを含む。図４を参照すると、付加的なコンポーネントは、ＥＤＦＡ回路の入力において主信号線に沿って配設された利得制御ユニット４２、および、ＥＤＦＡ回路の出力において主信号線に沿って配設されたＷＤＭフィルタ４９を含む。利得制御ユニット４２は、主信号線に沿って配設されたカプラ１  ４３およびカプラ２  ４４、入力信号としてカプラ１  ４３の出力を受信する光検出器ＰＤ３  ４５、カプラ２  ４４に結合される出力を有する「ダミー」レーザ４６、および、光検出器ＰＤ３  ４５および光検出器ＰＤ１  ３１から入力信号を受信し、制御信号をダミーレーザ４６へ提供する利得制御回路４７を備える。ダミーレーザ４６は、上流信号窓の外側にあるが、依然としてＥＤＦＡ増幅範囲内にある波長λｄで動作する。たとえば、一実施形態では、上流信号は、１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍ窓内にあり、ダミーレーザ４６の波長は、１５２９ｎｍ〜１５３９ｎｍである。
【００２３】
動作時、光検出器ＰＤ３  ４５は、カプラ１  ４３を通してＰＯＮ上流データ信号を検出する。ダミーレーザ４６によって生成される信号は、入力データ信号（すなわち、上流信号）と合成され、カプラ２  ４４によってＥＤＦＡの主信号線上に乗せられる。この合成信号は、カプラ３  ３３を通して光検出器ＰＤ１  ３１によって検出され、本明細書で説明されるように、利得制御回路４７とＥＤＦＡ制御回路３５の両方によって利用される。さらに、ＥＤＦＡの出力において、ＷＤＭフィルタ４９は、ダミーレーザ信号が、ＥＤＦＡ４０の増幅された出力から「減衰させられる」、すなわち、除去されることを可能にする。
【００２４】
回路構成に減衰用ＷＤＭフィルタ４９を含むことは任意選択であることが留意される。たとえば、複数のＥＤＦＡが、増幅式ＰＯＮ設計に必要とされる場合、ダミー信号は、それ自体のダミーレーザを持つ必要がない次のＥＤＦＡに、バースト信号と共に伝播することを許可されることができる。さらに、ダミーレーザはまた、以下でさらに述べるように、単信通信チャネルで使用するために変調されてもよい。
【００２５】
ＰＯＮ設計では、ＰＤ３  ４５によって検出される入力データ信号が、その時間に存在しないある期間の間、アイドル状態である場合がある。こうした期間中に、ダミーレーザ４６は、カプラ２  ４４を介してＥＤＦＡ増幅器回路に入力信号だけを提供する。入力検出器ＰＤ１  ３１および出力検出器ＰＤ２  ３２によって検出される信号を使用する、ＥＤＦＡ制御回路３５は、その入力として、ダミーレーザ入力信号パワーレベルを使用して、所定の利得またはパワーを確立する。光検出器ＰＤ３およびＰＤ１からの入力パワー信号を利用する利得制御回路４７は、ＥＤＦＡ増幅器回路に入力されるパワー信号レベルを監視し、制御信号を生成し、制御信号は、ダミーレーザ４６に結合し、ＥＤＦＡ増幅器回路への入力が、所定の利得またはパワーレベルになるようなレベルにダミーレーザ出力パワーを設定する。動作中、利得制御回路４７は、入力パワーレベルを所定レベルに維持するために、ダミーレーザ４６の出力パワーレベルを調整し続けるであろう。先の動作を実施することによって、上流信号がバースト動作モードを示すときでも、ＥＤＦＡ増幅器回路への入力パワーレベルが維持され、結果として、従来技術のデバイスで起こるバーストモード入力信号から生じる信号劣化が存在しない。最後に、ＷＤＭフィルタ４９は、ＥＤＦＡの出力信号からダミーレーザ信号を除去するように動作する。
【００２６】
ダミーレ−ザを制御して、先の目標物を得る種々の方法が存在する。好ましい方法が、以下で説明される。
第１の実施形態では、最も大きい予想バースト入力信号レベルより大きい所定のパワーレベルで動作するように、ダミーレーザ４６が、利得制御回路４７によって制御される。ＥＤＦＡは、利得がダミーレーザ４６によってクランプされ、ＥＤＦＡが、その飽和出力パワーレベルに達する深い飽和モードで動作する。こうして、ＥＤＦＡは、入力信号のダイナミックレンジが大きいにも関わらず、実質的に一定の利得を達成するであろう。そのため、ＥＤＦＡの動作点は、ダミーレーザ信号によって主として決定され、上流信号は、その動作にとって比較的小さな擾乱となる。
【００２７】
例として、任意のＯＮＵ１２からの増幅信号の所望の光パワーが、６ｄＢまたはそれよりわずかに小さい場合、ダミーレーザ４６の出力パワーは、その増幅パワーレベルが、１２ｄＢｍであるような所定のレベルに設定されてもよい。ＥＤＦＡの出力における総合パワーは、１３ｄＢｍ（すなわち、６ｄＢｍ＝４ｍＷ、１２ｄＢｍ＝１６ｍＷ、４ｍＷ＋１６ｍＷ＝２０ｍＷ＝１３ｄＢｍ）である。ＥＤＦＡは、ＡＰＣモードか、ＡＧＣモードのいずれかで動作することができる。これらのパラメータを用いると、バーストが任意の時間にＰＯＮ上に送信されるかどうかに関わらず、ＥＤＦＡへの入力パワーは、わずか１ｄＢだけ変わる可能性がある。したがって、ＥＤＦＡの出力において、バーストの前縁の光パワーは、後縁の光パワーと１ｄＢ未満だけ異なる。
【００２８】
ダミーレーザは、（別のオプションとして以下で述べられる、調整されるのではなく）所定のパワーレベルで動作するため、この実施形態は、実施するのが比較的容易で、可能性のある故障モードが比較的少数であり、より頑強なモードをもたらす。この実施形態では、光検出器ＰＤ１およびカプラ１が、回路設計から省略されてもよいことが留意される。
【００２９】
本発明の第２、第３、および第４の実施形態の、先の制御方法に対する変形では、ダミーレーザ４６は、ＥＤＦＡに対する総合入力が一定になるよう、平均入力信号レベルの差を補償するように調整される。
【００３０】
第２の実施形態では、ダミーレーザ４６の平均出力パワーは、利得制御回路４７によって、パルス幅変調を使用して調整される（すなわち、利得制御回路４７によって出力される制御信号は、所定のレートで印加される、可変デューティサイクルでかつ所定の振幅の一連のオン／オフパルスを含む）。パルスレートは、ＥＤＦＡ応答時間、たとえば、１０ＭＨｚより大きくあるべきである。この実施形態では、上流データ信号が存在しないとき、パルス幅（すなわち、デューティサイクルの「オン」部分）は、所定の最大値である。たとえば、１０ＭＨｚレートの場合、パルス幅は、１００ｎｓになるであろう。光検出器ＰＤ３  ４３が、上流データ信号を検出すると、利得制御回路４７は、ダミーレーザ４６に結合した制御信号のパルス幅を短縮し、それにより、ＥＤＦＡ増幅器回路に対する総合平均入力パワーが一定になるように、ダミーレーザ４６がオンである時間量を短縮する。たとえば、ＰＤ３における上流データ信号が、所定の最大値の５０％である場合、ダミーレーザパルス幅は、５０ｎｓに設定される。したがって、合成された上流データ信号とダミーレーザは、ＥＤＦＡ増幅器回路への入力において同じ平均パワーを有し、増幅された上流信号は、ＥＤＦＡ過渡的応答による歪を受けないであろう。
【００３１】
第３の実施形態では、ダミーレーザ４６のパワーレベルは、アナログ制御回路要素を使用して連続範囲にわたって調整される。ＥＤＦＡ増幅器回路への入力が一定に保持されるように、光検出器ＰＤ３  ４５で測定される、連続バーストの受信パワーレベル間の差を補償するように調整が行われる。光検出器ＰＤ３  ４５の応答は、ＥＤＦＡの応答より速くあるべきである。たとえば、その帯域幅は、少なくとも１ＭＨｚでなければならない。光検出器ＰＤ３  ４５で測定されるパワーレベルに基づいて、利得制御回路４７は、ダミーレーザ４６に結合した制御信号を、ある変調深さで反転変調して、測定されたバースト受信パワーレベルと変調されたダミーレーザ出力パワーの和が、ＥＤＦＡ増幅器回路への入力において一定になるように、ダミーレーザ４６の出力を制御する。第３の実施形態は、ダミーレーザの変調深さが小さく、かつ、その最小出力パワーが、最大バースト受信パワーレベルより著しく大きい場合、第１の実施形態に対する改良型であると考えてもよいことが留意される。
【００３２】
図５ａは、ＥＤＦＡに入力されてもよい上流バーストデータ信号の例を示す。図５ｂは、所与の実施形態による本発明によって生成される、対応する調整されたダミーレーザ信号を示す。図示するように、調整された信号は、上流バースト信号のパワーレベルの反転である。したがって、ＥＤＦＡ増幅器回路入力における平均の合成光信号は、実質的に一定である。応答時間が遅いため、ＥＤＦＡが、平均パワーを処理するだけになることに留意することが重要である。したがって、上流信号は、ＥＤＦＡ増幅による大きな信号歪を受けないであろう。同様に、ＥＤＦＡポンプ３６、３７は、上流バーストデータ信号のレベルが異なるため、高速に変化する必要はないであろう。ポンプコントロールは、出力において一定の利得またはパワーレベルを維持するために、わずかにかつゆっくりと調整される必要があるだけである。最後に、経年変化によるダミーレーザ平均パワーの任意のゆっくりしたドリフトを相殺するために、光検出器ＰＤ１  ３１の出力が、ダミーレーザ４６のバイアスを制御するのにも使用されること、および、こうした制御は、長期のレーザパワードリフトを調整するのに使用されるため、変調速度より著しく遅くあるべきであることが留意される。
【００３３】
第１の実施形態に関連して先に述べた例に関してさらに詳しく述べると、ＥＤＦＡの出力における所望の増幅バースト信号レベルが４ｍＷ（６ｄＢｍ）であり、かつ、ダミーレーザ出力パワーレベルが、その信号がＥＤＦＡの出力において１６ｍＷ（１２ｄＢ）で現れるようなレベルに設定されている場合、ＥＤＦＡの出力における合成信号レベルは、２０ｍＷ（１３ｄＢｍ）である。上流バースト信号が存在しないときに、この１３ｄＢｍ合成信号レベルを維持するために、ダミーレーザ４６の出力信号レベルは、約１１．１％の変調深さを用いて増加されなければならない。そうすることによって、ＥＤＦＡは、入力と出力のいずれのパワーレベルの変動も受けないことになり、結果として、上流バースト信号を歪ませないであろう。
【００３４】
本発明の第４の実施形態では、ＥＤＦＡへの入力信号は、光検出器ＰＤ３  ４５による検出後に遅延されて、ダミーレーザ４６の振幅を調整するための付加的な時間を利得制御回路４７に提供する。図６は、本発明の第４の実施形態の例示的な実施形態を示す。図６を参照すると、第４の実施形態は、遅延要素５１が、カプラ１  ４３とカプラ２  ４４との間の主信号線に付加されたことを除いて、第１の実施形態と実質的に同じである。所与の実施形態では、遅延要素５１は、カプラ４３と４４との間への光ファイバの挿入によって形成され、ファイバの長さは、所望の遅延およびファイバの伝播速度によって決まる。
【００３５】
第４の実施形態に従って付加的な遅延要素を挿入することによって、ダミーレーザ出力の振幅、傾斜、およびタイミング特性をより正確に処理するのに十分な時間を利得制御回路４７に提供することが可能である。そのため、これは、ＥＤＦＡの利得セクションに極めて一定の平均光パワーレベルを提供することによって、増幅されたＥＤＦＡ出力の変動（すなわち、歪）の最小化を可能にする。
【００３６】
図７は、図６に示すデバイスの動作を示す。特に、図７は、ＥＤＦＡの利得段の入力への一定の平均光パワーレベルをもたらす、元の遅延された入力信号と最適化された変調されたダミーレーザ信号との合成を示す。ＥＤＦＡによって出力される結果得られる信号は、事実上、先に述べたバーストモード上流ＴＤＭＡ信号によって生じる歪の無い、元の入力信号の増幅されたコピーである。
【００３７】
先に説明し、また、先の実施形態のそれぞれに示すように、ダミーレーザ信号は、第２ＥＤＦＡが使用するのに必要とされない場合、ＷＤＭフィルタ４９を利用することによって、ＥＤＦＡの出力において「減衰」してもよい。しかし、先の実施形態に対する変形では、ダミーレーザ信号は、２回目の使用法があり、したがって、減衰される必要はない。ダミーレーザ信の２回目の使用法が、ここで述べられる。
【００３８】
離れた場所における遠隔通信デバイスは、適切な動作のために中央で監視されなければならないことが知られている。監視されるべきＥＤＦＡ動作パラメータの例は、信号入力パワーレベル、出力パワーレベル、ポンプ出力パワーレベル、ポンプ電流、ポンプ温度、格納器温度、および格納器ドア開口度を含むがそれに限定されない。ＯＮＵは、各ＥＤＦＡを監視するのに専用であることができる。こうした手法は可能であるが、送出される必要があるデータ量にとって不釣合いであり、また、ＰＯＮの使用可能なスプリット比を減少させ、両方とも望ましくない。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、ダミーレーザ信号は、監視プロセスで利用されることができる。より具体的には、ダミーレーザ信号は、ＥＤＦＡについてステータス監視メッセージを伝送することが可能な単信通信チャネルを作り出すために、データ信号によって変調されることができる。ダミーレーザ信号が、ＥＤＦＡにとって一定であるように見えるようにするために、変調が、比較的高いレート、たとえば、１０Ｍｂ／ｓまたは１００Ｍｂ／ｓで実施されなければならない。こうした変調が可能である安い送受信機が、この機能を実施するために市販されている。中央オフィスＯＬＴにおいて、ダミーレーザ信号は、たとえば、市販の受信機を使用して復調され、ＷＤＭフィルタを使用して上流信号から分割され、処理され、オペレーションズおよびメンテナンスセンタに転送されてもよい。上述した第１または第３の実施形態に適用されると、変調は、ダミーレーザの平均出力パワーにわずかに影響を及ぼすだけであるため、ＥＤＦＡにとって重大な意味を持たない。第２の好ましい実施形態に適用されると、データ変調の推定されたデューティサイクルは、一定の平均入力パワーを維持するのに必要とされる所定のデューティサイクルに分解されることができる、または、データ変調は、各シンボルが、所定のデューティサイクルを維持するように実施されることができる。
【００４０】
図８は、監視のためにダミーレーザ信号の使用を可能にする例示的な構成を示す。特に、図８は、先の機能を可能にし、先の実施形態のいずれにも付加することができる付加的なコンポーネントを示す。この実施形態の動作の理解を容易にするのに必要なＥＤＦＡの先の構成のコンポーネントだけ、および必要とされる付加的なコンポーネントが、図８に示されることが留意される。図８を参照すると、デバイスは、ＥＤＦＡの動作パラメータの値を監視するように動作する１つまたは複数のセンサ７１、マイクロコントローラを利用して実施されてもよく、また、センサ７１からのデータを収集し、この受信したデータをメッセージにフォーマットするように動作する要素管理エージェントデバイス７２、要素管理エージェントデバイス７２によって形成されたメッセージを、所定のフォーマットのデータパケット、たとえば、限定はしないが、イーサネット（登録商標）フレームに乗せ、メッセージをシリアル化し、ＥＤＦＡの応答時間より速い所定のクロックレートのビットストリームとしてメッセージを送信するように動作する送信機７３、および、ダミーレーザ４６の利得が、送信機７３がアクティブであるときに変調されるように、送信機７３によって出力されたメッセージデータを利得制御回路４７の出力と合成するように動作するカプラデバイス７４を含む。ＯＬＴにおいて、監視システムは、さらに、総合上流信号から、ダミーレーザからの変調された信号を抽出するように動作するＷＤＭフィルタ７５を含む。変調された信号は、その後、光検出器７６によって検出され、受信機７７によって回収され、データパケットにフォーマットされる。要素管理ユニット７８は、ＥＤＦＡおよびＥＤＦＡの動作ならびにＰＯＮを管理するときにさらに使用するためにデータパケット内のメッセージを処理する。受信機７７および要素マネジャ７８は、簡単にするために図示しないデータ通信ネットワーク、たとえば、ローカルエリアネットワークによって結合されてもよい。
【００４１】
図５ａ〜８に関連して述べるプロセスは、実配線されたデバイス、プロセッサで実行されるファームウェアまたはソフトウェアにおいて実施されてもよい。ソフトウェアまたはファームウェアの実施態様についての処理ユニットは、好ましくは、利得制御回路４７内または、同様に部分的にＥＤＦＡ制御回路３５内に含まれる。これらのプロセスはいずれも、利得制御回路４７または、同様に部分的にＥＤＦＡ制御回路３５によって読み取られることができるコンピュータ読み取り可能媒体に含まれてもよい。コンピュータ読み取り可能媒体は、マイクロプロセッサによって実施される命令を運ぶことが可能な、ＣＤディスク、ＤＶＤディスク、磁気または光ディスク、テープ、シリコンベースの取り外し可能な、または、取り外しできないメモリ、パケット化式または非パケット化式の有線または無線伝送信号を含む任意の媒体であってよい。
【００４２】
コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータが、光増幅器に入力されるパワーレベルを制御する方法を実施するための命令を運ぶことができ、方法は、少なくとも、光増幅器の増幅回路に入力されるバースト信号のパワーレベルを検出するステップであって、バースト信号は、前記光増幅器の入力ポートにおいて検出される、検出するステップと、ダミーレーザ発生信号を光増幅器の入力ポートに結合させるステップと、前記バースト信号とダミーレーザ発生信号の合成によって形成される信号のパワーレベルを実質的に一定のレベルに維持するために、ダミーレーザ発生回路によって出力される信号のパワーレベルを制御するステップとを含み、合成信号は、増幅器回路に入力されることを当業者は理解するであろう。命令は、さらに、前記ダミーレーザ発生回路によって出力される信号のパワーレベルを制御するように動作する利得制御回路に前記バースト信号の少なくとも一部分を結合させること、合成信号を形成するために、ダミーレーザ発生回路の出力をバースト信号に結合させること、および、合成信号の少なくとも一部分を利得制御回路に結合させることを含んでもよい。
【００４３】
本発明は、従来技術のシステムに比べてかなりの利点を提供する。最も重要なことには、本発明は、ＰＯＮ設計に含まれるＥＤＦＡに対して一定の入力パワーレベルを維持しながら、上流バーストデータ信号の処理を実現するＰＯＮ設計を提供する。システムはまた、ＥＤＦＡにおける大きな動的過渡的応答を防止し、過渡的応答によって導入される歪を実質的になくす。本発明は、上流信号の増幅を可能にするため、従来技術のシステムと比較すると、許容可能なＰＯＮスプリット比の増加を実現する。
【００４４】
本発明のある特定の実施形態が開示されたが、本発明は、本発明の精神または必須の特徴から逸脱することなく、他の形態で具現化されてもよいことが留意される。たとえば、希土類元素エルビウムは、特別仕様の光ファイバの製造でドーパントとして使用されるとき、Ｃ帯域における増幅刺激発光（ＡＳＥ）に整合する物理的特性を示すことが留意されるべきである。他の希土類ドーパントは、他の帯域で動作する光増幅器を構築するのに使用される。１３００ｎｍを中心とする光窓内で動作する増幅器を構築するのに使用することができる元素プラエソジミウムをドープされたファイバが、特に興味深い。プラエソジミウムドープファイバ増幅器（ＰＤＦＡ）は、ＥＤＦＡと同じ過渡的動的応答に関する問題にさらされ、本発明が、同様に適用される。
【００４５】
そのため、本発明は、したがって、全ての点で、例示であり、制限的でないとして考えられ、本発明の範囲は、添付特許請求項によって指示され、したがって、特許請求項の等価の意味および範囲内に入る全ての変更は、本明細書に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】例示的な従来技術のＰＯＮ設計を示す図である。
【図２ａ】図１のＰＯＮ設計に含まれるＥＤＦＡに入力される例示的なバーストデータ信号を示す図。
【図２ｂ】図２ａの入力信号に応答して、図１のＰＯＮ設計に含まれるＥＤＦＡによって生成される歪んだ出力信号を示す図。
【図３】従来技術のＥＤＦＡ構成を示す図。
【図４】本発明によるＥＤＦＡ回路の例示的な実施形態を示す図である。
【図５ａ】上流バーストデータ信号の例を示す図。
【図５ｂ】本発明の一実施形態による、本発明によって生成される変調されたダミーレーザ信号を示す図。
【図６】本発明の別の例示的な実施形態を示す図。
【図７】図６に示す本発明の実施形態の動作を示す図。
【図８】監視のためにダミーレーザ信号の使用を可能にする、本発明の別の例示的な実施形態を示す図。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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