(57)【要約】【課題】制御回路が簡単でかつ安定度が高く、部品の高集積化が可能な光増幅器を提供する。【解決手段】フィードバック制御装置８は、ＰＤ７からの電気信号を元に、励起光源１ａ，１ｂを合わせた全体の出力を一定に保つフィードバック制御をフィードバック信号１１ａｂによって行なう。一方、シャットダウン制御装置９は、励起光源１ａ，１ｂの異常を示す警報信号１２ａ，１２ｂを常に監視し、警報信号を受け取ると、フィードバック信号１１ａｂにかかわらず、当該励起光源に対してシャットダウン信号１３ａまたは１３ｂを出力する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号光を増幅する光増幅器であって、
独立に励起する複数の励起光源と、
前記複数の励起光源からの励起光を一度合波した後、少なくとも１つのポートに出力する合分波器と、
前記励起光によって前記入力信号光を増幅する少なくとも１つの増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバからの出力光の一部を用いて、前記出力光レベルが一定となるよう前記複数の励起光源に制御信号を出力するフィードバック制御部と、
前記複数の励起光源のいずれかに異常を検出した場合には、前記フィードバック制御部の制御信号にかかわらず、前記異常な励起光源への電力供給を停止させる励起光源監視制御部とを備えた、光増幅器。
【請求項２】
前記励起光源監視制御部は、前記複数の励起光源のいずれかに異常を検出した場合には、前記出力光レベルが実質一定となる程度に緩やかな速度で前記異常な励起光源への電力供給を停止させる、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記複数の励起光源は、前記光増幅器の他の構成要素と同じ基板の上に実装され、前記基板から各々独立して着脱することが可能である、請求項１に記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光増幅器に関し、より特定的には、複数の励起光源を備えた光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の光増幅器の一例を模式的に表わした図である。
【０００３】
図３に示す従来の光増幅器は、励起光源１Ａが基板１０Ａ上に、励起光源１Ｂが基板１０Ｂ上に、光アイソレータ３−１，３−２、合波器４、増幅用光ファイバ（たとえばＥｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：以下、ＥＤＦ）５、および光スイッチ２０が基板１０Ｃ上にそれぞれ実装されている。
【０００４】
励起光源１Ａまたは１Ｂから出力された励起光は、光スイッチ２０を通って合波器４からＥＤＦ５に送られる。光スイッチ２０は通常、現用系励起光源である励起光源１Ａを選択しており、励起光源１Ａに不具合が発生した場合には、予備系励起光源である励起光源１Ｂに切り替える。
【０００５】
基板１０Ｃの主信号入力ポートから入力された入力信号光（主信号）は、光アイソレータ３−１を通過した後、ＥＤＦ５において合波器４からの励起光により増幅される。増幅された入力信号光は、合波器４、光アイソレータ３−２を通って、主信号出力ポートから出力される。
【０００６】
図３に示す従来の光増幅器は、励起光源１Ａが実装された基板１０Ａ、励起光源１Ｂが実装された基板１０Ｂ、およびＥＤＦ５等が実装された基板１０Ｃの３基板が完全に独立している。このように３基板を独立させることによって、たとえば励起光源に不具合が発生した場合、光増幅器全体を交換することなく、不具合を起こした励起光源を有する基板を交換することができる。
【０００７】
一方、特開平６−３２６３８３号公報には、従来の光増幅器の他の例（光ファイバ増幅器）が開示されている。
【０００８】
特開平６−３２６３８３号公報に開示された光ファイバ増幅器は、図３に示す従来の光増幅器の光スイッチ２０を光合分波器に置き換え、自動電力制御回路，自動温度制御回路，光電変換素子，中央制御ユニット等を付加した構成となっている。
【０００９】
中央制御ユニットは、励起光源，自動電力制御回路，自動温度制御回路，および光電変換素子との間でやりとりされる各種制御信号を元に、励起光源の制御等を一括して行なう。また、現用系励起光源に異常が発生した場合には、現用系励起光源を徐々に遮断しつつ、常時微弱発光させておいた予備系励起光源の出力を徐々に上げることによって、全体の光出力を一定に保つ。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す従来の光増幅器は、励起光源１Ａ，１Ｂからの励起光を光スイッチ２０によって切り替えるため、励起光源切替時に主信号が瞬断し、光出力が一時的に不安定になるという問題があった。また、基板が３つに分離していて、しかも光スイッチ２０は一般に大きな体積容量を占めるため部品の集積化が十分に行なえず、実装容量が大きくなる。
【００１１】
一方、特開平６−３２６３８３号公報に開示された光ファイバ増幅器は、励起光源，自動電力制御回路，自動温度制御回路，および光電変換素子との間でやりとりされる各種制御信号を中央制御ユニットが一括して取り扱うため、励起光源切替等のソフトウェア制御が複雑になるという問題があった。
【００１２】
それゆえに、この発明の目的は、制御回路が簡単でかつ安定度が高く、高集積化が可能な光増幅器を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、入力信号光を増幅する光増幅器であって、独立に励起する複数の励起光源と、複数の励起光源からの励起光を一度合波した後、少なくとも１つのポートに出力する合分波器と、励起光によって入力信号光を増幅する少なくとも１つの増幅用光ファイバと、増幅用光ファイバからの出力光の一部を用いて、出力光レベルが一定となるよう複数の励起光源に制御信号を出力するフィードバック制御部と、複数の励起光源のいずれかに異常を検出した場合には、フィードバック制御部の制御信号にかかわらず、異常な励起光源への電力供給を停止させる励起光源監視制御部とを備える。
【００１４】
好ましくは、励起光源監視制御部は、複数の励起光源のいずれかに異常を検出した場合には、出力光レベルが実質一定となる程度に緩やかな速度で異常な励起光源への電力供給を停止させる。
【００１５】
より好ましくは、複数の励起光源は、光増幅器の他の構成要素と同じ基板の上に実装され、基板から各々独立して着脱することが可能である。
【００１６】
したがって、この発明によれば、フィードバック制御部と励起光源監視制御部とを独立させることによってソフトウェアによる複雑な制御が不要となるため、制御回路が簡単になる。また、異常な励起光源への電力供給遮断を増幅用光ファイバの出力光変化が実質一定となる程度に緩やかな速度で行なうことで、出力光の高安定性が確保される。さらに、光増幅器の構成要素をすべて同じ基板上に実装することによって、光増幅器の高集積化が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１８】
図１は、この発明の光増幅器の一例を模式的に表わした図である。
図１に示すこの発明の光増幅器は、励起光源１ａ，１ｂ、合分波器２、光アイソレータ３−１，３−２、合波器４−１，４−２、ＥＤＦ５、カプラ６、光電変換素子（たとえばＰｈｏｔｏ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＰＤ）７、フィードバック制御装置８、およびシャットダウン制御装置９が、一つの基板１０上に実装されている。なお、励起光源１ａおよび１ｂは、基板１０から各々独立して着脱することが可能である。
【００１９】
したがって、高集積化のため光増幅器全体を一つの基板上に実装しても、たとえば励起光源に不具合が発生した場合、光増幅器全体を交換することなく、不具合を起こした励起光源を個別に交換することができる。さらに、図３の従来の光増幅器において一般に大きな体積容量を占める光スイッチ２０に代えて、図１の合分波器２のような他の部品を使用することにより、光増幅器のさらなる高集積化が可能となる。
【００２０】
次に、詳細動作を説明する。励起光源１ａ，１ｂは現用系，予備系の区別なく等価で、共に常時発光している。励起光源１ａおよび１ｂから出力された励起光は、合分波器２で一旦合波した後、合波器４−１および４−２に分波される。
【００２１】
一方、主信号入力ポートから入力された入力信号光（主信号）は、光アイソレータ３−１を通過した後、合波器４−１に分波された励起光（前方励起光）と合波してＥＤＦ５に出力される。合波器４−２に分波された励起光（後方励起光）もまたＥＤＦ５に出力され、入力信号光はＥＤＦ５において前方励起光および後方励起光により増幅される。増幅された入力信号光は、合波器４−２、光アイソレータ３−２、カプラ６を通って、主信号出力ポートから出力される。
【００２２】
入力信号光は、カプラ６を通過する際、入力信号光のパワーに比例した一部のパワーが分岐され、ＰＤ７に送られる。ＰＤ７に送られた入力信号光は光電変換され、フィードバック制御装置８に送られる。フィードバック制御装置８は、ＰＤ７からの電気信号を元に、励起光源１ａ，１ｂを合わせた全体の出力を一定に保つフィードバック制御を行なう。このフィードバック制御は、励起光源１ａ，１ｂを共通に制御する１種類のアナログフィードバック信号１１ａｂを励起光源１ａ，１ｂに分岐して出力することによって行なわれる。
【００２３】
励起光源１ａ，１ｂは、自身の異常を検知すると、それぞれ警報信号１２ａ，１２ｂをシャットダウン制御装置９に出力する。シャットダウン制御装置９は、警報信号１２ａ，１２ｂを常に監視し、警報信号を受け取ると、当該励起光源に対してシャットダウン信号１３ａまたは１３ｂを出力する。
【００２４】
図２は、異常励起光源の発生前後における各種出力変化を示した図である。
図２の上段は、異常励起光源発生前後における光増幅器の出力を表わしている。光増幅器の出力は、励起光源の異常時にも変動しないように、フィードバック信号によって一定に保たれている。
【００２５】
図２の中段は、異常励起光源発生前後のフィードバック信号の遷移を表わしている。異常励起光源発生時には当該異常励起光源のシャットダウンが行なわれるが、このとき光増幅器出力が変動しないようフィードバック信号出力が上昇し、結果として正常励起光源の出力を上昇させる。
【００２６】
図２の下段は、異常励起光源発生前後の異常励起光源の出力遷移を表わしている。励起光源に異常が発生すると、シャットダウン制御装置９からのシャットダウン信号によって、当該異常励起光源の出力がシャットダウンされる。
【００２７】
次に、詳細動作を説明する。図２の正常時は、複数の励起光源すべてが正常に動作している状態で、光増幅器出力が一定になるように励起光源出力制御フィードバック信号によって、全励起光源が一定の出力で動作している。
【００２８】
複数の励起光源のいずれかに異常が発生した場合、当該異常励起光源はシャットダウン制御装置９に対して警報信号を出力し、シャットダウン制御装置９は当該異常励起光源に対してシャットダウン信号を出力する。シャットダウン信号により異常励起光源の出力は、異常励起光源出力遮断期間を経て、出力断レベルまで遷移する。
【００２９】
遷移中の各信号動作を説明する。異常励起光源にシャットダウン信号が入力されると、異常励起光源が所定の時定数で出力減少を開始する。異常励起光源の出力減少により光増幅器出力も減少することになるが、ＰＤ７がこの減少分を検出し、フィードバック制御装置８に送る。フィードバック制御装置８は、光増幅器出力減少分を補償するために、励起光源の出力が上昇するよう励起光源出力制御フィードバック信号を制御する。このフィードバック信号により正常な励起光源の出力が上昇し、光増幅器出力が正常時の出力まで回復する。なお、異常な励起光源はシャットダウン信号を受けたので、フィードバック信号にかかわらず出力断レベルへ遷移する。
【００３０】
伝送品質に影響が発生しない程度の時定数で異常励起光源出力を減少させることで、図２に示すように、光増幅器出力は、異常励起光源出力遮断期間中も実質変動がないようにできる。異常励起光源への電力供給遮断は、光増幅器出力の一時変動が起こらない程度に緩やかな速度で行なえばよく、ここでのシャットダウン速度は、たとえばＥＤＦ５のエルビウムイオンの緩和時定数（最大１０ミリ秒程度）より長い速度としている。
【００３１】
なお、これまでの実施の形態の説明では、励起光源が２つ、合分波器の出力ポートが２つ、ＥＤＦが１つの構成であったが、本発明の構成はこの一例には限られない。
【００３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、フィードバック制御装置とシャットダウン制御装置とを独立させることによってソフトウェアによる複雑な制御が不要となるため、制御回路が簡単になる。また、異常励起光源への電力供給遮断速度が光増幅器出力の一時的変動が起こらない程度に緩やかなので、出力光の高安定性が確保される。さらに、光増幅器の構成要素をすべて同じ基板上に実装することによって、光増幅器の高集積化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光増幅器の一例を模式的に表わした図である。
【図２】異常励起光源の発生前後における各種出力変化を示した図である。
【図３】従来の光増幅器の一例を模式的に表わした図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１Ａ，１Ｂ　励起光源、２　合分波器、３−１，３−２　光アイソレータ、４，４−１，４−２　合波器、５　ＥＤＦ、６　カプラ、７　ＰＤ、８　フィードバック制御装置、９　シャットダウン制御装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　基板。
【図１】
2004014760.tif 000003
【図２】
2004014760.tif 000004
【図３】
2004014760.tif 000005