(57)【要約】【課題】  ＭＭＰＬＤを使用したクラッドポンプ型光増幅器はＭＭＰＬＤに異常が発生すると多くのポートに接続されている多くの端末への波及範囲が広くなる。【解決手段】  本発明は励起光源としてＭＭＰＬＤを２台以上用意し、通常はそれらＭＭＰＬＤのうち一部のＭＭＰＬＤの作動により光信号を増幅し、他のＭＭＰＬＤの作動は休止させ、動作中のＭＭＰＬＤの異常が検知されると休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えされて冗長運転できるようにした。２台以上のＭＭＰＬＤの夫々は一台でも光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものとし、２台以上のＭＭＰＬＤを最大出力規格内で同時に動作させて光信号を増幅し、使用中にＭＭＰＬＤの異常が検知されると、正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力停止または低減分を補填する並列運転できるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅方法において、励起光源としてマルチモード励起レーザダイオード（Multi Mode Pumping Laser Diode：ＭＭＰＬＤ）を２台以上用意し、通常はそれらＭＭＰＬＤのうち一部のＭＭＰＬＤの作動により光増幅し、他のＭＭＰＬＤの作動は休止させ、動作中のＭＭＰＬＤの出力異常が検知されると休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えることを特徴とする冗長運転による光増幅方法。
【請求項２】
請求項１記載の冗長運転による光増幅方法において、ＭＭＰＬＤの切替え時に、光ファイバ増幅器の光出力値が一定に保持されるように双方のＭＭＰＬＤへの供給電流の立ち上がり／立ち下がりを制御することを特徴とする冗長運転による光増幅方法。
【請求項３】
励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅方法において、励起光源としてＭＭＰＬＤを２台以上用意し、夫々のＭＭＰＬＤは一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものとし、２台以上のＭＭＰＬＤを作動させ、動作中のＭＭＰＬＤの出力異常が検知されると、正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力異常を補填することを特徴とする並列運転による光増幅方法。
【請求項４】
請求項３記載の並列運転による光増幅方法において、同時に作動するＭＭＰＬＤへの供給電流値をモニタしながら双方のＭＭＰＬＤに対して同じ電流を供給して、ＭＭＰＬＤの光出力を一定にすることを特徴とする並列運転による光増幅方法。
【請求項５】
励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅器において、励起光源としてＭＭＰＬＤが２台以上用意され、通常はそれらＭＭＰＬＤ中の一部が作動して他は作動が休止する冗長構成であり、動作中のＭＭＰＬＤの異常が検知回路で検知されると、制御回路により、休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えされるようにしたことを特徴とする冗長型の光増幅器。
【請求項６】
励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅器において、励起光源としてＭＭＰＬＤが２台以上用意され、夫々のＭＭＰＬＤは一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものであり、通常は２台以上のＭＭＰＬＤが作動する並列構成であり、動作中のいずれかのＭＭＰＬＤの出力異常が検知回路で検知されると、制御回路により、正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力異常を補填できるようにしたことを特徴とする並列型の光増幅器。
【請求項７】
励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅器において、励起光源としてＭＭＰＬＤが２台以上用意され、夫々のＭＭＰＬＤは一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものであり、それらＭＭＰＬＤを冗長構成と並列構成に切替える切替部を備えたことを特徴とする切替え式の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチモード励起レーザダイオード（Multi Mode Pumping Laser Diode：ＭＭＰＬＤ）を使用した光増幅方法と光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＭＰＬＤを使用したクラッドポンプ型光増幅器は高出力レベルが得られることから、ＣＡＴＶシステムにおけるＦＴＴＨ（Fiber To The Home）システムの信号分配用として使用されることが多い。クラッドポンプ型光増幅器では出力分配することによって比較的容易に多ポート出力の光増幅器を実現することができるため、出力分配方式はシステムコスト低減のための解決策として注目されている。しかしＣＡＴＶシステムでは高出力レベルのままでは扱いにくいため、出力を多ポート化し、それらポートに出力分配して扱い易いレベルにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＭＰＬＤを使用したクラッドポンプ型光増幅器は次のような課題があった。
１．ＭＭＰＬＤに出力異常が発生すると光増幅器としての機能が低下或いは停止する。
２．多ポート化した夫々のポートに端末を接続して、多くの端末に光信号を送ることができる利点があるが、異常発生時にはそれが裏目に出て多くの端末への波及範囲が広くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のＭＭＰＬＤを使用した光増幅方法及び光増幅器は前記課題を解決できる方法であり、その光増幅方法の一つは、励起光源からの励起光と光増幅ファイバとで光信号を増幅する光増幅方法において、励起光源としてマルチモード励起レーザダイオード（ＭＭＰＬＤ）を２台以上用意し、通常はそれらＭＭＰＬＤのうち一部のＭＭＰＬＤの作動により光信号を増幅し、他のＭＭＰＬＤの作動は休止させ、動作中のＭＭＰＬＤの出力異常が検知されると休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えするようにした冗長運転による光増幅方法である。この場合、ＭＭＰＬＤの切替え時に光ファイバ増幅器からの光出力値が一定に保持されるように双方のＭＭＰＬＤへの供給電流の立ち上がり／立ち下がりを制御することができる。
【０００５】
本発明の他の光増幅方法は、ＭＭＰＬＤを２台以上用意し、それらＭＭＰＬＤは一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものとし、それら２台以上のＭＭＰＬＤを同時に作動させて光信号を増幅し、動作中にＭＭＰＬＤの出力異常が検知されると、正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力異常を補填するようにした並列運転による光増幅方法である。この場合、光増幅器の出力レベルと、同時に作動する２台以上のＭＭＰＬＤへの供給電流値をモニタしながらそれらＭＭＰＬＤに対して同じ電流を供給してＭＭＰＬＤの光出力を常時一定にすることができる。
【０００６】
本発明の冗長型の光増幅器は、励起光源としてＭＭＰＬＤが２台以上用意され、通常はそれらＭＭＰＬＤ中の一部が作動して他は動作が休止する冗長構成であり、動作中のＭＭＰＬＤの出力異常が検知回路で検知されると、制御回路により休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えされるようにしてある。
【０００７】
本発明の並列型の光増幅器は、励起光源としてＭＭＰＬＤが２台以上用意され、夫々のＭＭＰＬＤは一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものであり、通常は２台以上のＭＭＰＬＤが作動する並列構成であり、作動中のいずれかのＭＭＰＬＤの出力異常が検知回路で検知されると、制御回路により、正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力異常を補填できるようにしてある。
【０００８】
本発明の切替え式の光増幅器は、前記２以上のＭＭＰＬＤを冗長構成と並列構成に切替え可能な切替え部を備えた切替え式の光増幅器である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冗長運転による光増幅方法は次のような効果がある。
１．本発明では、光増幅器のキーデバイスであるＭＭＰＬＤを２台搭載し、通常はそのうちの一部を使用し、異常発生時に休止中の他のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えする冗長運転方式であるため、ＭＭＰＬＤの出力異常発生に迅速に対応でき、異常発生による悪影響を最小エリアに抑えることができ、信頼性向上に繋がる。
２．ＭＭＰＬＤの作動切替え時に、光出力モニタ値が常に一定になるように双方のＭＭＰＬＤ供給電流の立ち上がり／立ち下がりを制御するため、切替え時の光出力の遮断がほとんどゼロになり、異常発生時の加入者への送信が途絶えることは殆どない。
【００１０】
本発明の並列運転による光増幅方法は次のような効果がある。
１．作動中のいずれかのＭＭＰＬＤの出力停止または低減の異常が検知されると、正常作動中のＭＭＰＬＤの出力を高くして異常発生したＭＭＰＬＤの出力異常分を補填するので、２台以上のＭＭＰＬＤのいずれかに異常が発生しても出力が安定し、加入者への悪影響が殆どなく、信頼性向上に繋がる。
２．一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するＭＭＰＬＤを使用するので、異常発生時に一台を２台分以上の出力にして作動させても動作及び出力が安定する。
３．光増幅器の光出力レベルは光増幅ファイバとＭＭＰＬＤ出力レベルによって決まるため、光増幅ファイバをフィックスして一台のＭＭＰＬＤで高いパワーを出力すれば光増幅器の所望出力レベルは得られる。そのためにはＭＭＰＬＤに大きなバイアス電流を流す必要があるが、バイアス電流が大きければ大きいほどＭＭＰＬＤ単体の信頼度は悪化する。これに対して、本発明では一台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するＭＭＰＬＤを２台以上使用して共に作動させるのでＭＭＰＬＤ一台あたりの負担が軽減し、ＭＭＰＬＤの動作に余裕ができ、出力が安定し、信頼性が向上し、ＭＭＰＬＤの寿命も延びる。
４．ＭＭＰＬＤへの供給電流値を常にモニタしながら、２台以上のＭＭＰＬＤに対して同じ電流を供給して光出力モニタ値が常に一定になるように２台以上のＭＭＰＬＤへの供給電流を制御して並列運転するので、２台以上のＭＭＰＬＤが同じ状態で作動し、出力が安定する。
【００１１】
本発明の冗長型の光増幅器は次のような効果がある。
１．光増幅器のキーデバイスであるＭＭＰＬＤを２台以上使用するので出力が安定し、信頼性が向上する
２．励起光源として用意した２台以上のＭＭＰＬＤを、通常は一部が作動して他は作動休止する冗長構成とし、動作中のＭＭＰＬＤの異常が検知回路で検知されると、制御回路で、休止中のＭＭＰＬＤの作動に自動切替えできるので、出力が安定し、異常発生時の加入者への悪影響が少ない。
【００１２】
本発明の並列型の光増幅器は次のような効果がある。
１．光増幅器のキーデバイスであるＭＭＰＬＤを２台以上使用するので出力が安定し、信頼性が向上する
２．励起光源として用意した２台以上のＭＭＰＬＤの夫々は１台の動作で光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するものとし、通常は２台以上のＭＭＰＬＤが作動する並列構成としたので、ＭＭＰＬＤ一台あたりの負担が軽減し、ＭＭＰＬＤの動作に余裕ができ、出力が安定し、信頼性が向上し、ＭＭＰＬＤの寿命も延びる。
３．作動中のいずれかのＭＭＰＬＤの出力停止または出力低減の異常が検知されると、制御回路により正常動作中のＭＭＰＬＤの出力を高くして、異常発生したＭＭＰＬＤの出力停止または低減分を補充できるので、異常発生しても出力が安定し、加入者への影響がほとんどない。
【００１３】
本発明の切替え式の光増幅器は次のような効果がある。
１．光増幅器のキーデバイスであるＭＭＰＬＤを２台以上使用するので出力が安定し、信頼性が向上する
２．２台以上のＭＭＰＬＤを冗長構成又は並列構成に切替え可能であるため、ＭＭＰＬＤをＣＡＴＶシステムの運転環境に合わせて冗長運転又は並列運転に切替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（光増幅器）
本件発明の光増幅器の一例を図1に示す。この光増幅器は励起光源１ａ、１ｂからの励起光と、光増幅ファイバ２とで光信号を増幅する光増幅器であり、励起光源１ａ、１ｂにＭＭＰＬＤが使用され、光増幅ファイバ２にダブルクラッド型光増幅器（YEDF：Ytterbium Erbium-Doped Fiber）が使用されている。図１の３ａは入力側カプラ（分岐器）、３ｂは出力側カプラ（分岐器）、４ａは入力側アイソレータ、４ｂは出力側アイソレータ、５ａは入力側フォトダイオード（ＰＤ）、５ｂは出力側フォトダイオード（ＰＤ）、６は制御部、７ａは入力側増幅器、７ｂは出力側増幅器、８ａ、８ｂは電流検知器（Current Monitor）、９a、９ｂは駆動回路、１０は制御回路、１１は外部信号源（Ｅxternal Signal）である。
【００１５】
前記２つのＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂは、通常は一方のＭＭＰＬＤを作動させ、異常発生時に他方のＭＭＰＬＤの作動に切替える冗長運転にすることも、２つのＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂを同時に作動させ、いずれかのＭＭＰＬＤに異常が発生すると、他の正常運転中のＭＭＰＬＤの出力を高めて異常発生したＭＭＰＬＤの機能を補填する並列運転にすることもできる。並列運転にするときは一台でも光増幅器としての規定出力を満足させることができる最大出力を有するＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂを使用する。
【００１６】
図１の光増幅器は切替え部で冗長運転と並列運転に切替え運転することができる。切替え部は外部信号源１１と制御回路１０で構成される。切替えは例えば次のようにして行うことができる。
【００１７】
冗長型にするには、外部信号源１１から切替え信号（例えばデジタル信号「０」）を出力して制御回路１０に入力する。これにより制御回路１０から一方の駆動回路９ａに駆動指令が送られ、その駆動指令に基づいて駆動回路９ａがオンとなり駆動電流が流せるようになりＭＭＰＬＤ１ａが作動し、制御回路１０から他方の駆動回路９ｂには遮断指令が送られ、その遮断指令に基づいて駆動回路９ｂがオフとなり駆動電流が流れない状態となりＭＭＰＬＤ１ｂの作動が休止して冗長型になる。
【００１８】
並列型にするには、外部信号源１１から切替え信号（例えばデジタル信号「１」）を出力して制御回路１０に入力する。これにより制御回路１０から双方の駆動回路９ａ、９ｂに駆動指令が送られ、その指令に基づいて両駆動回路９ａ、９ｂはオンとなり駆動電流が流せるようになりＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂが共に作動する並列型になる。
【００１９】
（冗長運転による光増幅方法）
図１の光増幅器を冗長運転させて光増幅する場合の一例を次に説明する。図１の外部信号源１１から制御回路１０に切替え信号を入力し、制御回路１０からの指令に基づいて一方の駆動回路９ａをオンにし駆動電流が流せるようになり、それを一方の電流検知器８ａを通して一方のＭＭＰＬＤ１ａに供給して当該ＭＭＰＬＤ１ａを作動させる。このとき、制御回路１０からの指令信号（Shutdown信号）に基づいて駆動回路９ｂはオフとなり駆動電流を流せなくし、他方のＭＭＰＬＤ１ｂは休止させる。一方のＭＭＰＬＤ１ａの作動中、常時、そのＭＭＰＬＤ１ａへの供給電流を電流検知器８ａで検知してＭＭＰＬＤ１ａの動作を確認し、ＭＭＰＬＤ１ａの動作を一定（安定）させる。この運転中、常に、ＹＥＤＦ２から出力されて出力端ＯＵＴから出力する光信号の一部を出力側カプラ３ｂで分岐し、その分岐光をフォトダイオード５ｂで光／電気変換し、その電気信号を入力側増幅器７ｂで増幅し、制御回路１０で出力電圧値を検知する。出力電圧値が予め設定してある値よりも低くなると、直ちに、制御回路１０から指令信号が出力され、その指令信号に基づいて、それまで休止していた駆動回路９ｂをオンにし駆動電流を流せるようにし、それを他方の電流検知器８ｂを通して他方のＭＭＰＬＤ１ｂに供給して、それまで休止していたＭＭＰＬＤ１ｂを直ちに作動させて冗長運転する。このとき、異常の発生したＭＭＰＬＤ１ａは異常状態に応じて休止させたり出力レベルを落として作動させたりする。
【００２０】
前記冗長運転において、ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂの切替え時に、立ち上げ／立ち下げを急峻に行うと光出力が一瞬断の状態になってしまう可能性があるため、本発明では電流供給状態にあるＭＭＰＬＤ電流の立ち下げ（オフ）と、電流供給されずに休止状態にあるＭＭＰＬＤ電流の立ち上げ（オン）は、フォトダイオード５ｂでのモニタ電圧値が常時一定になるように制御回路１０に時定数を持たせて、ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂに必要な電流を流し、所定時間後に光出力が一瞬でも切れることなくＭＭＰＬＤの切替えが実現できるようにしてある。
【００２１】
（並列運転による光増幅方法）
図１の光増幅器を並列運転させて光増幅する場合の一例を次に説明する。図１の外部信号源１１から制御回路１０に切替え信号を入力し、制御回路１０からの指令に基づいて双方の駆動回路９ａ、９ｂから駆動電流を出力させ、それらを夫々の電流検知器８ａ、８ｂを通して夫々のＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂに供給して両ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂを並列運転させる。このとき、夫々のＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂへの供給電流値を監視（Forward current）し、その値を制御部にフィードバックして、ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂへの供給電流が常に等しくなるように制御しながら電流を立ち上げて並列運転させる。この並列運転中に、常に、
ＹＥＤＦから出力されて出力端ＯＵＴから出力する光信号の一部を出力側カプラ３ｂで分岐し、その分岐光をフォトダイオード５ｂで光／電気変換し、その電気信号を出力側増幅器７ｂで増幅し、制御回路１０で出力電圧値を検知する。出力電圧値が予め設定してある値よりも低くなると、直ちに、制御回路１０から指令信号が出力され、その指令信号に基づいて、駆動電流を多くして、正常動作しているＭＭＰＬＤの出力を増大させる。このとき、異常の発生したＭＭＰＬＤは異常状態に応じて休止させるのがよい。
【００２２】
前記ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂは多少の個体差はあるものの特性についてはほぼ同一であるため、同じ電流をＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂに供給すれば励起出力もほぼ等しくなる。従って所望光出力レベルに対して２台のＭＭＰＬＤによって励起することで、ＭＭＰＬＤ一台で励起させた場合に比して一台当たりの必要励起出力は少なくてすむことになるのでＭＭＰＬＤ単体の信頼性は向上する。
【００２３】
前記冗長運転中も並列運転中も、図１の入力端ＩＮから入力する光信号の一部を入力側カプラ３ａで分岐し、その分岐光をフォトダイオード５ａで光／電気変換し、その電気信号を入力側増幅器７ａで増幅し、制御回路１０で入力電圧レベルを検知し、予め設定してある所定値よりも低いときは制御回路１０から駆動回路９ａ、９ｂに遮断信号を送って駆動回路をオフにしＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂへの駆動電流の供給を停止してＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂの作動を停止させ、ＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂの過剰動作を防止してＭＭＰＬＤ１ａ、１ｂの毀損を防止する。
【００２４】
前記冗長運転の例ではＭＭＰＬＤ１ａを先に運転させて異常発生時にＭＭＰＬＤ１ｂの運転に切替わるようにしてあるが、逆にすることも当然可能である。図１はＭＭＰＬＤが２個の場合であるが、ＭＭＰＬＤの数は３個以上でもよい。その場合は、冗長運転ではどのＭＭＰＬＤをどの順番で作動させるか、或いはＭＭＰＬＤを幾つずつ作動させるかは用途に合わせて選択することができる。
【００２５】
本発明では、前記したように、冗長運転方式と並列運転方式を外部信号の入力によって切替え可能である。この場合、外部信号を入力するのではなく、機械式スイッチの操作で切替えできるようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明はＣＡＴＶ以外の光伝送分野でも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のクラッドポンプ型光増幅器の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ、１ｂ  励起光源（ＭＭＰＬＤ）
２  光増幅ファイバ（ＹＥＤＦ）
３ａ、３ｂ  カプラ
４ａ、４ｂ  アイソレータ
５ａ、５ｂ  フォトダイオード
６  制御部
７ａ、７ｂ  増幅器
８ａ、８ｂ  電流検知器
９ａ、９ｂ  駆動回路
１０  制御回路
１１  外部信号源
【図１】
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