(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信器、光受信器、および送信信号光と受信信号光を合分波する光素子を備える一芯双方向光送受信器の入出力側に設けられ、かつ、前記受信信号光とは別の波長で、前記受信信号光と比べ十分大きい強度の利得クランプ光を入力することにより、前記受信信号光の強度によらず一定の利得を提供する利得クランプ型光増幅器において、
前記利得クランプ光として前記送信信号光を用いることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の光増幅器において、
前記一芯双方向光送受信器内の前記光送信器が前記送信信号光の光電力を一定に保つＡＬＣ手段を備え、
かつ前記一芯双方向光送受信器から当該光増幅器に入力される送信信号光の光電力と、当該光増幅器から出力される送信信号光の光電力との比を一定に保つＡＧＣ手段を備えるを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光増幅器において、前記利得クランプ光として用いる前記送信信号光の伝送符号は、
その同符号連続時間が当該光増幅器の利得緩和時定数に比べて十分小さく、かつ、該利得緩和時定数に比べて十分小さい時間内において、符号“１”と符号“０”の発生確率が等しいことを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network：受動光ネットワーク）システムの送受信レベル差を拡大する光増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、光ファイバ伝送路および局装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）をユーザ装置である複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）で共有する費用効率の高いシステムである。
【０００３】
ところで、ＰＯＮシステムに光増幅器を適用する場合、ＯＬＴからＯＮＵへの送信（下り）信号光は連続光であるため、既存技術を用いた光増幅が可能である。一方、ＯＮＵからＯＬＴへの送信（上り）信号光はバースト光であり、ＯＬＴと各ＯＮＵの間の距離が異なるので、ＯＬＴは各ＯＮＵからの異なる光強度を持ったバースト信号光を受信することになる。よって、ＯＬＴ側の光増幅器においてもこれらバースト信号光を増幅できなくてはならない。なお、バースト信号光とは、一定時間にまとまって送出される信号光であり、バースト信号光の前後には情報が伝達されない無信号区間が現れる。
【０００４】
しかしながら、光増幅器によるバースト信号光の増幅においては、その瞬時的な利得特性により光サージが引き起こされる。光サージはＯＬＴにおける正常な信号受信を防げるばかりでなく、光受信器の故障を引き起こす可能性がある。
【０００５】
したがって、光増幅器は、バースト信号光の増幅の際に生じる光サージを抑圧するために、何らかの利得制御を必要とする。その利得制御法の１つとして、光増幅器の増幅帯域内に、受信信号光とは別の波長で、受信信号光と比べ十分大きい強度の光を入力することにより、受信信号光の強度によらず一定の利得を提供することができる利得クランプ（ＧＣ：gain clamping)の手法がある。この利得クランプは、利得クランプ光（受信信号光波長と別波長で高パワーな連続光）入力により、光増幅器の反転分布状態を固定し、バースト信号光の入力時の利得変動を抑圧する利得制御法である。
【０００６】
従来の利得クランプ型の光増幅器の構成例を図５に示す。この光増幅器は、入力ポート側の光アイソレータ３１、出力ポート側の光アイソレータ３２、ＧＣ制御光源３３、ＧＣ制御光と受信信号光を合波するためのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexer：波長多重分離器)３４、希土類添加ファイバからなる利得ブロック３５、利得ブロック３５を励起する励起光源３６、受信信号光およびＧＣ制御光を励起光と合波するためのＷＤＭ３７、受信信号光を励起光から分離するためのＷＤＭ３８、受信信号光を自然放出光雑音およびＧＣ制御光から分離するための光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３９で構成される（類似の技術として、例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
このような構成の光増幅器において、利得クランプを行うためには、ＧＣ制御光の波長を利得ブロック３５の利得帯域内の波長に設定する。そして、受信信号光に比べ十分大きな光強度でＧＣ制御光を利得ブロック３５に入力することにより、信号光強度の変化によらず一定の利得をもった光増幅を実現できる。
【０００８】
【非特許文献１】鈴木謙一、深田陽一、斎藤幸一、前田洋一、著、「光増幅器を用いたＰＯＮシステムの伝送距離拡大法、−利得クランプＰＤＦＡを用いた１．３μｍ帯バースト光増幅器の検討−」、信学技報、ＣＳ２００４−２５２、２００５年３月。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような利得クランプ型光増幅器を、ＯＬＴの光送受信器の前置光増幅器として用いると、通常の光増幅器に比べて、ＧＣ制御光源を追加した分、光増幅器のサイズや消費電力が大きくなる欠点があった。
【００１０】
本発明の目的は、ＧＣ制御光源を不要にした利得クランプ型光増幅器を提供することでである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の光増幅器は、光送信器、光受信器、および送信信号光と受信信号光を合分波する光素子を備える一芯双方向光送受信器の入出力側に設けられ、かつ、前記受信信号光とは別の波長で、前記受信信号光と比べ十分大きい強度の利得クランプ光を入力することにより、前記受信信号光の強度によらず一定の利得を提供する利得クランプ型光増幅器において、前記利得クランプ光として前記送信信号光を用いることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光増幅器において、前記一芯双方向光送受信器内の前記光送信器が前記送信信号光の光電力を一定に保つＡＬＣ（Automatic Level Control）手段を備え、かつ前記一芯双方向光送受信器から当該光増幅器に入力される送信信号光の光電力と、当該光増幅器から出力される送信信号光の光電力との比を一定に保つＡＧＣ（Automatic Gain Control）手段を備えるを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光増幅器において、前記利得クランプ光として用いる前記送信信号光の伝送符号が、その同符号連続時間が当該光増幅器の利得緩和時定数に比べて十分小さく、かつ、該利得緩和時定数に比べて十分小さい時間内において、符号“１”と符号“０”の発生確率が等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＧＣ制御光として送信信号光を用いるので、受信信号光の利得を一定にするためのＧＣ制御光源を不要にでき、ＰＯＮ前置光増幅器等の光増幅器のサイズや消費電力を低減できる。また、送信信号光をＧＣ制御光として用いる際、その送信信号光が光増幅されるので、送信信号光の高出力化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[第１の実施例]
図１に第１の実施例の利得クランプ型光増幅器１０Ａの構成を示す。この光増幅器１０Ａは、希土類添加ファイバからなる利得ブロック１１、利得ブロックを励起するＬＤ（レーザダイオード）からなる励起光源１２、受信信号光（上り信号光）を励起光と合波するためのＷＤＭ１３、励起光を受信信号光から分離するためのＷＤＭ１４で構成される。そして、この光増幅器１０を利得クランプするためのＧＣ制御光として、一芯双方向光受信器２０Ａの送信信号光（下り信号）を用いる。この一芯双方向光受信器２０Ａは、送信信号光を送信光送信器、受信信号光を受信する光受信器、および送信信号光と受信信号光を合分波する光素子等を備える。
【００１４】
各ＯＮＵからの受信信号光は光ファイバ伝送路やスプリッタによる損失を受け、光増幅器１０Ａへ入力される際には非常に微弱になっているのに対して、一芯双方向光送受信器２０Ａから出力する送信信号光は損失を受けていないので、受信信号光に対して十分大きい。また、送信信号光は平均光パワーが変化しない連続光である。そこで、本実施例では、この送信信号光を光増幅器１０ＡのＧＣ制御光として用いる。
【００１５】
希土類添加ファイバからなる利得ブロック１１を使用した光増幅器としては、１．３μｍ帯のプラセオジウム添加ファイバ光増幅器（ＰＤＦＡ）、１．４９μｍ帯のツリウム添加ファイバ光増幅器（ＴＤＦＡ）、１．５５μｍ帯のエルビウム添加ファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）があるが、その他に半導体光増幅器を用いることができる。
【００１６】
[第２の実施例]
図２に第２の実施例の利得クランプ型光増幅器の構成を示す。図１の第１の実施例との違いは、一芯双方向光送受信器２０Ｂとして、送信信号光の光電力を一定に保つＡＬＣ機能を備えていること、および、光増幅器１０Ｂとして、入力される受信信号光の光電力と出力される送信信号光の光電力との比を一定に保つＡＧＣ機能を備えていることである。後者のために、光増幅器１０Ｂでは、ＷＤＭ１３と利得ブロック１１の間に光スプリッタ１５を、利得ブロック１１とＷＤＭ１４の間に光スプリッタ１６を備え、さらに光スプリッタ１５と光スブリツタ１６で得られた光電力を比較する比較器１７、比較器１７で得られた比較信号を用いてその比較信号が一定となるよう励起光源１２を制御するためのＬＤドライバ１８を備えている。これにより、光増幅器１０Ｂの利得をより正確に一定にし、光増幅器１０Ｂから出力する送信信号光の光電力を一定に保つことができる。
【００１７】
[第３の実施例]
図３に第３の実施例の光増幅器の構成を示す。図１の第１の実施例との違いは、一芯双方向光送受信器２０Ｃが、連続光ではないが連続光と見なせる送信信号光を送信する場合である。すなわち、送信信号光の伝送符号の同符号連続時間が、光増幅器１０Ａの利得緩和時定数に比べて十分（２桁ないし６桁以上）小さく、かつその利得緩和時定数に比べて十分（２桁ないし６桁以上）小さい時間内において、符号“１”と符号“０”の発生確率が等しい送信信号光を出力する点である。なお、利得緩和時定数は、希土類添加ファイバからなる利得ブロックを使う光増幅器で１００μｓ〜１ｍｓ、バルク半導体を使う光増幅器で１ｎｓオーダ、ＭＱＷ型で１００ｐｓ程度である。
【００１８】
これらの条件を満たす伝送符号として、符号“１”を“１０”に、符号“０”を“０１”に符号化するマンチェスタ符号や、同符号連続が５ビット以下でかつＲＤ（ランニングディスパリティー）による“１”と“０”の発生頻度の平衡化を行う８Ｂ／１０Ｂ符号を用いることができる。
【００１９】
例えば、ＰＤＦＡ（プラセオジウム添加ファイバを利得ブロックとした光増幅器）を用いる場合、１Ｇｂｉｔ／ｓのマンチェスタ符号では、同符号連続は１ｎｓ以下、８Ｂ／１０Ｂ符号では５ｎｓ以下となり、ＰＤＦＡの利得緩和時間１００μｓに比べて６桁以上小さいので、これらの変調符号はＰＤＦＡに対して連続光として振舞う。また、スクランブルドＮＲＺであっても、同符号連続は７２ビット程度となるように設計されており、同符号連続時間は高々７２ｎｓであり、ＰＤＦＡの利得緩和時間に比べ４桁以上小さいので、これも連続光とみなせる。
【００２０】
[第４の実施例]
図４に第４の実施例の光増幅器の構成を示す。図２の第２の実施例との違いは、ＡＬＣ機能付きの一芯双方向光送受信器２０Ｄが、連続光ではないが連続光と見なせる送信信号光を送信する場合である。すなわち、送信信号光の伝送符号の同符号連続時間が、ＡＧＣ機能付きの光増幅器１０Ｂの利得緩和時定数に比べて十分（２桁ないし６桁以上）小さく、かつその利得緩和時定数に比べて十分（２桁ないし６桁以上）小さい時間内において、符号“１”と符号“０”の発生確率が等しい送信信号光を出力する点である。これらの条件を満たす伝送符号として、第３の実施例と同様に、マンチェスタ符号や８Ｂ／１０Ｂ符号を用いることができる。
【００２１】
例えば、ＰＤＦＡ（プラセオジウム添加ファイバを利得ブロックとした光増幅器）を用いる場合、１Ｇｂｉｔ／ｓのマンチェスタ符号では、同符号連続は１ｎｓ以下、８Ｂ／１０Ｂ符号では５ｎｓ以下となり、ＰＤＦＡの利得緩和時間１００μｓに比べて６桁以上小さいので、これらの変調符号はＰＤＦＡに対して連続光として振舞う。また、スクランブルドＮＲＺであっても、同符号連続は７２ビット程度となるように設計されており、同符号連続時間は高々７２ｎｓであり、ＰＤＦＡの利得緩和時間に比べ４桁以上小さいので、これも連続光とみなせる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施例の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施例の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】第３の実施例の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図４】第４の実施例の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：利得クランプ型光増幅器
１１：利得ブロック、１２：励起光源、１３，１４：ＷＤＭ、１５，１６：光スプリッタ、１７：比較器、１８：ＬＤドライバ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ：一芯双方向光送受信器
３１，３２：光アイソレータ、３３：ＧＣ制御光源、３４：ＷＤＭ、３５：利得ブロック、３６：励起光源、３７，３８：ＷＤＭ、３９：光バンドパスフィルタ
【図１】
0004606369.tif 000002
【図２】
0004606369.tif 000003
【図３】
0004606369.tif 000004
【図４】
0004606369.tif 000005
【図５】
0004606369.tif 000006