(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波長分割多重 (ＷＤＭ) 環状ネットワーク内でポンプ源によって光増幅器の増幅率を制御するシステムにおいて、該光増幅器に入力されるＷＤＭ信号における電力過渡現象に対する応答を、ポンプ源を制御することによって、制御する制御装置であって、
該電力過渡現象は、該光増幅器に入力される該ＷＤＭ信号の電力の総和の変化を示しており、
該光ＷＤＭ環状ネットワークでは、該電力過渡現象の後、前記ＷＤＭ環状ネットワークを光信号が周回して伝搬するための周回時間に対応した時間だけ離間した時点において該電力過渡現象のレムナントが発生し、
該制御装置は、該光増幅器に入力される該ＷＤＭ信号の電力の総和を表す信号を入力信号とする可変帯域幅フィルタ回路を含み、該可変帯域幅フィルタ回路からの出力信号によってポンプ源を制御し、
該可変帯域幅フィルタ回路は、前記ＷＤＭ信号における該電力過渡現象を検出する過渡現象検出器と、該過渡現象検出器に接続された回路要素とを含み、
該回路要素は、該過渡現象検出器の出力に応答して、該可変帯域幅フィルタ回路の動作モードを第１のモード及び第２のモードのうちの１つに切り替えるものであり、該電力過渡現象が検出された場合には第１のモードに切り替え、該電力過渡現象がない場合には第２のモードの切り替え、
該第１のモードは、該電力過渡現象の高周波数構成要素及び低周波数構成要素双方を通過させるモードであり、
該第２のモードは、該第１のモードよりも低い帯域幅で通過させ、該レムナントの高周波数構成要素を抑制するモードであることを特徴とする、制御装置。
【請求項２】
前記第２のモードで抑制される高周波数構成要素は、１つまたは複数のレムナントを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可変帯域幅フィルタ回路は、
入力信号を前記低周波数信号構成要素と前記高周波数信号構成要素とに分離する帯域スプリッタと、
前記低周波数信号構成要素を受信する第１の伝送経路において、前記帯域スプリッタに連結された低周波数増幅器と、
前記高周波数信号構成要素を受信する第２の伝送経路において、前記帯域スプリッタに連結された高周波数増幅器と、
前記第２の伝送経路において前記高周波数増幅器に連結されたスイッチであって、前記電力過渡現象の検出に反応して前記高周波数信号構成要素を遮断することができるスイッチを含む前記回路要素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記低周波増幅器及び前記スイッチからの信号構成要素を結合して出力信号を生成する帯域加算器とを更に含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記過渡現象検出器は、
前記入力信号を受信して増幅された出力信号を提供する可変利得増幅器と、
前記入力信号に関連した第１および第２の閾値を生成する信号閾値生成器であって、前記第１の閾値が前記入力信号の上方閾値を表し、前記第２の閾値が前記入力信号の下方閾値を表すように、前記第１の閾値は前記第２の閾値よりも大きい信号閾値生成器と、
前記信号閾値生成器と前記可変利得増幅器とに連結されており、前記増幅された出力信号の値を前記第１および第２の閾値と比較して、その結果得られる論理出力を生成するように動作可能なウィンドウ識別器であって、前記論理出力は前記電力過渡現象の有無を提供するウィンドウ識別器とを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記信号閾値生成器は、
基準電圧源と、
前記基準電圧源に反応して前記第１の閾値を生成する上限制御器と、
前記基準電圧源に反応して前記第２の閾値を生成する下限制御器と、
前記上限制御器と前記下限制御器とに反応して、前記第１および第２の閾値によって電圧抑制された出力信号を生成するレベル制御器とを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記可変帯域幅フィルタ回路は、
入力信号を受信する遅延素子と、
前記入力信号を受信して、前記低周波数信号構成要素を含む前記入力信号のフィルタリングされたものを供給する低域フィルタとを含み、
前記可変帯域幅フィルタ回路に含まれる前記回路要素はスイッチを含み、
前記スイッチは、前記遅延素子と前記低域フィルタとに連結されており、前記電力過渡現象の検出に反応して前記入力信号の遅延されたものを選択し、前記電力過渡現象がない場合には、前記入力信号の前記フィルタリングされたものを選択する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記過渡現象検出器は、
前記入力信号を受信して処理する第１のサンプル・アンド・ホールド回路と、
それぞれが前記第１のサンプル・アンド・ホールド回路の出力に連結されている、前記入力信号と関連づけられた第１の閾値を生成するように動作可能な第１の逓倍増幅器と、前記入力信号と関連づけられた第２の閾値を生成するように動作可能な第２の逓倍増幅器であって、前記第１の閾値が前記入力信号に関する上方閾値を表し、前記第２の閾値が前記入力信号の下方閾値を表すように、前記第１の閾値は前記第２の閾値よりも大きい第１および第２の逓倍増幅器と、
検出回路とを含み、
前記検出回路は、ウインドウ比較器を含み、
前記ウインドウ比較器は、前記第１および第２の逓倍増幅器の各々からの出力と前記入力信号とに連結されており、前記入力信号の値を前記第１および第２の閾値と比較して、その結果得られる論理出力を生成するよう動作し、
前記論理出力は前記電力過渡現象の有無を提供する、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、光学的に増幅された光波通信システムに関し、特に、かかるシステムにおいて過渡反応を制御することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のネットワークにおけるより広い帯域幅やより高いデータ・レートに対する需要の高まりに応えるために、ロングホール光伝送システムにおいて波長分割多重化（ＷＤＭ）が広範に用いられており、都市地域ネットワークなどのショートホールの用途に用いることも考えられている。よく知られているように、ＷＤＭは、同時送信のために多数の光チャネルをそれぞれ異なった波長で単一の光ファイバにおける複合光信号として結合している。
【０００３】
光波通信システムにおいては、チャネルにおける損失を補償するために信号レベルを上げるインライン増幅器、送信機電力を上げる電力増幅器、および受信機の前で信号レベルを上げる前置増幅器として、光増幅器が一般的に用いられている。ＷＤＭシステムにおいては、多数の光チャネルを同時に増幅するその能力のために、光増幅器は特に有用である。ＷＤＭシステムにおいては、希土類ドープ型ファイバ光増幅器、たとえばエルビウム・ドープ型ファイバ増幅器が一般的に用いられているが、他のタイプの光増幅器、たとえば半導体光増幅器を用いることもできる。
【０００４】
光学的に増幅されたＷＤＭシステムにおいては、ＷＤＭ信号内の信号電力過渡現象は重要な問題になり得る。信号電力過渡現象は、個々の光チャネルを追加または削除することや、ネットワーク再構成、故障または故障からの回復などの結果として発生する場合がある。たとえば、ＷＤＭ信号の個々のチャネルを追加または削除することは、光増幅器への入力電力の変化を生じさせる場合があり、このことは、残存光チャネル、すなわち、光チャネルの追加や削除が発生した後にもＷＤＭ信号内に依然として存在する光チャネルにおける、利得の変化ならびに電力レベルの変動に帰結する。換言すれば、ＷＤＭシステムにおける光増幅器は通常、飽和状態で操作されるので、光増幅器の出力電力は入力電力の変化に対応するようには必ずしも変化せず、その結果、個々の残存チャネルにおける光電力は好ましくないことに変動してしまう。これらの電力変動は、ネットワーク内の不必要な保護スイッチや、送信の安定性の問題、電力変化が受信機器のダイナミックレンジ内にない場合の妥当でないビット誤り率の上昇、および他の電力に関連した問題に結びつく場合がある。
【０００５】
電力過渡現象の影響を削減するために、いくつかの利得制御スキームが提案されてきた。たとえば、参照することにより本明細書に援用される、「Fast Gain Control for Optical Amplifiers」という名称の米国特許出願第０９／３８２８５３号は、光学的に増幅されたＷＤＭネットワークにおける信号電力過渡現象の影響を削減するための１つのアプローチを説明している。このアプローチにおいては、個々の光チャネルのチャネル毎の利得は、ＷＤＭ信号の個々の光チャネルが追加／削除されたときなどの、光増幅器での入力電力の変化にもかかわらず、比較的一定に保たれる。光増幅器での入力電力の変化にもかかわらず、増幅されたＷＤＭ信号における比較的一定のチャネル毎の利得を維持することにより、電力変動はＷＤＭ信号の残存光チャネルにおいてかなり削減される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、利得制御スキームが採用されているときでも、ネットワーク・トポロジーおよび他の要因に応じて、ネットワークに存続し得る電力過渡現象に関連した問題が依然として存在する場合がある。たとえば、利得制御された光増幅器は大きな電力過渡現象を補償できるが、通常は、低レベル信号の変化の完全な抑制は達成しない。特に、電力過渡現象のいわゆるレムナントが、ネットワーク中に依然として存続している場合がある。本明細書において用いているように、電力過渡現象は、過渡現象の事象に反応することが望ましい場合に、電力に影響された最初の変化に対応すること、たとえば、チャネル数の変化に反応する前述の利得制御を意味している。電力過渡現象のレムナント、または、ときにはアーチファクトと呼ばれているものは、通常、最初の過渡現象の事象に反応するときに行われる不完全な近似、たとえば、必要な利得調節の量の近似の結果である。レムナントは、ネットワーク中でエラー信号として存続する最初の電力過渡現象の振動の形態である場合がある。減衰されなければ、これらのレムナントは不安定化するなどしてネットワークを妨害する場合がある。たとえば、ネットワーク中で継続的に送られるレムナントは、たとえば、それに続く光増幅器が、レムナントを実際の過渡現象の事象によって引き起こされた最初の電力過渡現象から区別することができなければ、不要な影響を生じさせる場合がある。
【０００７】
レムナントは、環状ネットワークなどの特定のネットワーク・トポロジーにおいて特に問題になり得る。ＷＤＭ環状ネットワークは、よく知られているように、通常は複数の相互接続されたノードを含み、それらのノードで、ＷＤＭ光信号を増幅し、個々の光伝送経路を追加または削除することができる。ＷＤＭ環状ネットワークにおいては、レムナントは循環し続けて、後のノードを通過するときに更に増幅される場合がある。その結果、レムナントが環状ネットワークなどのネットワーク・トポロジーにおいて、好ましくない反応を発生させる確率が高まる。更に、増幅中に、よく知られたクロス・サチュレーション効果（たとえば、ある波長での利得が他の波長で存在する電力によって影響されること）は、１つの波長での信号の振幅変化の比較的低い周波数構成要素を、他の波長での信号に刻み込む場合がある。同様に、高電力操作中に、ファイバ内の非直線的な効果が、かかる振幅変化を１つの波長から他の波長に転送する場合もある。そのため、レムナントがあるチャネルが、あるノードで削除されても、元の電力過渡現象の影響は、環状ネットワークにおいて伝搬し続けるチャネルにおいて依然として存続する場合がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
光学的に増幅された波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークにおいては、電力過渡現象に対する反応は、制御回路が、実際の過渡現象の事象によって引き起こされた電力過渡現象にのみ反応し、ネットワーク中を伝搬する電力過渡現象のレムナントには反応しないような方法で、本発明の原理に従って制御される。更に具体的に言えば、本発明の原理による可変帯域幅フィルタ回路は、過渡現象の事象によって引き起こされた信号電力の変化（すなわち、電力過渡現象）を検出するために、第１の時間τ0の間に第１の規定帯域幅で動作し、電力過渡現象のレムナントおよび雑音などの低レベル信号変化を除去するために、第１の時間が経過したのち、たとえば、τ0＋Δτに、第１の規定帯域幅よりも狭い第２の規定帯域幅で動作する。このように、実際の過渡現象の事象に関連した電力過渡現象は、制御回路、たとえば、入力電力変化に基づく増幅器利得制御を起動するために保持され、一方、レムナントは不要な反応、たとえば、実際の過渡現象の事象と誤って解釈されたレムナントを防止するために除去される。
【０００９】
例示的な一実施形態によれば、可変帯域幅フィルタ回路は、入力信号をその低周波数信号構成要素と高周波数信号構成要素とに分割する帯域スプリッタを含む。低周波数信号構成要素は、低周波数増幅器を有する第１の伝送経路で送信され、一方、高周波数信号構成要素は、高周波数増幅器を有する第２の伝送経路で送信される。電力過渡現象が過渡現象検出器によって検出されたかどうかに応じて、入力信号の高周波数構成要素の送信を通すか遮断するために、第２の伝送経路にスイッチが採用される。以後の過渡現象制御処理、たとえば、光増幅器利得制御に用いることができる出力信号を形成するために、帯域加算器が第１および第２の伝送経路からの信号構成要素を結合する。過渡現象の事象が検出されたときに、入力信号の高周波数構成要素および低周波数構成要素の両方を通すことにより、帯域幅は、入力信号内の電力過渡現象の高周波数信号構成要素および低周波数信号構成要素の両方を捕らえるために効果的に「開かれる」。電力過渡現象が検出されなかったときには、入力信号の低周波数構成要素のみを通すことにより、帯域幅は、入力信号の遅い変化のみが通されるように効果的に「閉じられる」か削減される。
【００１０】
【発明実施の形態】
本発明は、以下の発明の詳細な説明を図面を参照しながら検討することにより、更に完全に理解されるであろう。図面中で、同様の要素は同様の参照番号で示してある。
【００１１】
本明細書において説明する例示的実施形態は、ＷＤＭ光チャネルを増幅および追加／削除できる複数のノードを有する波長分割多重（ＷＤＭ）環状ネットワークに特に好適であり、この例示的な文章中においてはそれについて説明するが、当業者は、本明細書中の教示から、本発明の原理は他のタイプの光通信システムおよびネットワークと共に採用してもよいことを理解するであろう。たとえば、本発明の原理は、環状ネットワーク、星形ネットワーク、ポイント・トゥ・ポイントネットワーク、メッシュ型ネットワークなどを接続するために用いられる、相互接続部または他の切換構成を含むことができるネットワーク・トポロジーにおいて採用してもよい。したがって、本明細書において図示し説明する実施形態は、例示的であることのみを意図しており、限定的であることは意図していない。
【００１２】
図１は、光ファイバ１０１によって相互に接続された複数の環状ノード１０２〜１０７を含む、典型的な環状ネットワーク１００を示している。環状ネットワーク１００は、ＷＤＭ技術を採用した単一波長の光通信または多重波長の光通信を支援できる。説明を簡単にするために、本発明の実施形態をＷＤＭ送信について説明する。環状ネットワーク１００の光ファイバ１０１は、異なった波長の複数の個々の光チャネルを含む、複合ＷＤＭ光信号を搬送する。
【００１３】
よく知られているように、環状ノード１０２〜１０７は、たとえば、光信号の追加および削除、追加、削除されたか環状ノードを通過する光信号の増幅などの、１つまたは複数の異なった機能を遂行するように構成できる。その結果、環状ノード１０２〜１０７のそれぞれは、機能または構成において必ずしも均等ではない場合がある。本発明の原理を説明する目的で、環状ノード１０２〜１０７の少なくとも１つは、ＷＤＭ光信号の個々の光チャネルを追加および／または削除すること、ならびにＷＤＭ光信号を増幅することができるものとする。
【００１４】
たとえば、図２は、ネットワーク１００の環状ノード１０２の略機能ブロック図を示している。簡単に言えば、環状ノード１０２は入力ＷＤＭ信号２０１を受信し、光デマルチプレクサ・ユニット２１０を介して１つまたは複数の選択された光チャネル２０２を削除し、光マルチプレクサ・ユニット２１１を介して１つまたは複数の選択された光チャネル２０３を追加し、光増幅器２１２を介してＷＤＭ信号の更なる伝搬光チャネルを増幅し、ネットワーク１００の次の環状ノード用の出力ＷＤＭ信号２０４を送信する。当業者には、削除および追加されるチャネルの数が必ずしも等しくないことが明らかになるであろう。したがって、出力ＷＤＭ信号２０４は、入力ＷＤＭ信号２０１の全ての光チャネルから、削除された光チャネル２０２を引いて追加された光チャネル２０３を加えた数の光チャネルを含む。
【００１５】
たとえば、導波管格子ルータ、薄膜フィルタ、光サーキュレータまたは指向性カプラと共に用いるファイバ・ブラッグ格子など、様々なよく知られたデバイスを、光デマルチプレクサ・ユニット２１０および光マルチプレクサ・ユニット２１１に用いることができる。そのため、光デマルチプレクサ・ユニット２１０および光マルチプレクサ・ユニット２１１の詳細な構成および動作は、本明細書において詳細には説明しない。同様に、当業者は、環状ノード１０２において用いるのに適した様々な増幅スキームをも認識するであろう。例を挙げれば、エルビウム・ドープ型増幅器などの希土類ドープ型ファイバ光増幅器が、既存のＷＤＭシステムにおいて広範に用いられている。
【００１６】
本発明によって解決される問題は、環状ネットワーク中を伝送されるＷＤＭ光信号で発生する電力過渡現象に関連している。更に具体的に言えば、本発明の原理は、利得制御スキームなどの過渡現象制御スキームが、最初の電力過渡現象を解決するようにＷＤＭ信号を処理した後に、ＷＤＭ信号内に残存する電力過渡現象のレムナントまたは他の低レベル信号変化、たとえばノイズを扱うことに関する。前述のように、信号電力過渡現象は、１つまたは複数の個々の光チャネルが追加または削除されたときなどの過渡現象の事象中や、故障または故障からの回復に対応したネットワーク再構成中などに発生する場合がある。
【００１７】
本発明の原理をよりよく理解するために、ＷＤＭシステムにおいて電力過渡現象を利得制御スキームによってどのように扱うかについて、まず概略を説明する。特に、エルビウム・ドープ型ファイバ増幅器などの光増幅器は通常、ＷＤＭシステムにおいて飽和状態で操作されることがよく知られている。そのため、光増幅器の出力電力は、入力電力の変化（たとえば、電力過渡現象）に応じては変化せず、その結果、個々の残存チャネルにおける光電力は好ましくなく変動する。たとえば、ＷＤＭ信号の８個のチャネル中の４個が削除されると、各残存チャネルにおける電力は、飽和された増幅器出力電力を保持するために、その元のチャネル電力の２倍まで増加する。かかる信号電力過渡現象に対する光増幅器の反応を制御するために、多数の異なった利得制御スキームが提案されてきた。
【００１８】
図２を参照すると、光チャネルが光デマルチプレクサ・ユニット２１０および光マルチプレクサ・ユニット２１１によって、それぞれ削除および／または追加された結果生ずる場合がある電力過渡現象の存在下で、光増幅器２１２の反応を制御するために、利得制御スキームを採用することができる。光増幅器２１２への入力電力は、環状ノード１０２における追加／削除機能の結果、チャネル負荷（たとえば、入力ＷＤＭ信号２０１の光チャネルの数）の変化に反応して変化する場合がある。光学的に増幅されたＷＤＭネットワークにおける信号電力過渡現象の影響を削減する１つのアプローチは、参照することにより全体的に本明細書に援用される、本願の出願人に譲渡された「Fast Gain Control for Optical Amplifiers」という名称の米国特許出願第０９／３８２８５３号において説明されている。簡単に言えば、このアプローチにおいては、光増幅器の利得は、フィードフォワード・モニタリング・パスにおいて計測された、光増幅器への光入力電力の変化の関数として、光増幅器に供給されたポンプ電力の量を制御することにより、フィードフォワード・ベースの制御スキームにおいて制御される。利得制御を有効にするポンプ電力の量は、光増幅器の計測された入力電力に対するスケーリングされた関係に応じて調節される。光増幅器での入力電力の変化（すなわち、電力過渡現象）にもかかわらず、増幅されたＷＤＭ信号において比較的一定のチャネル毎の利得を維持することにより、ＷＤＭ信号の存続光チャネルにおける電力変動はかなり削減される。過渡現象の事象に対する光増幅器の反応を制御する他の適切なスキームが当業者には明らかになり、これらは、本発明の原理と共に用いることも考えられる。
【００１９】
前述のように、利得制御スキームが採用されているときであっても、ネットワーク・トポロジーまたは他の要因に応じてネットワーク内に存続し得る電力過渡現象に関連した問題が、依然として存在する場合がある。たとえば、実際の過渡現象の事象からの電力過渡現象のレムナントは、利得制御回路が過渡現象を完全に抑制しないときには、ネットワーク内で存続しうる。レムナントは、環状ネットワークを循環するときに増幅される場合があるので、環状ネットワーク１００（図１）などの環状ネットワークにおいて特に問題となる。そのため、これらのレムナントに対する不適切または望ましくない反応の潜在性はより大きくなる。たとえば、以前の電力過渡現象のレムナントが、利得制御反応を引き起こす場合がある。実際の事象に関連した電力過渡現象、たとえば、追加／削除されたチャネルに基づく入力電力の変化に反応して、利得修正が既に達成されているので、この反応は望ましくない。レムナントが環状ネットワーク中を引き続き伝搬する場合には、この問題が悪化する可能性がある。その結果、環状ネットワークを循環するレムナントは、環状ネットワークにおける送信性能を急速に不安定にすることがあり得る。
【００２０】
図３は、特定の事象または状態、たとえば、チャネルを追加／削除することによって引き起こされた電力過渡現象に対する光増幅器の反応を制御するために用いられるもののような、典型的な制御構成によって処理される信号の例示的プロットを示している。更に具体的に言えば、時間τ０での電力過渡現象が、時間τ０での特定の過渡現象の事象または状態に反応して、信号が第１の電力レベル３１５から第２の電力レベル３１６に下降するときに発生するものとして示されている。したがって、この電力過渡現象は、制御構成による動作を引き起こす最初の事象に対応している。しかし、時間τ０での電力過渡現象３１６に反応して制御構成によって実施される補正にもかかわらず、レムナント３１７および３１８が生成される。特に、元の電力過渡現象３１６のレムナント３１７および３１８、環状ネットワーク中を伝搬するときにΔτによって分割された時間、ここではτ０＋Δτ、τ０＋２Δτなどと示された時間に現れる。ＷＤＭ環状ネットワークについては、Δτはレムナントが環状ネットワーク中を伝搬する周回時間を表している。例を挙げれば、Δτは、数個のノードと約８０キロメートルのファイバ長とを有する典型的なＷＤＭ環状構成について、約４００μ秒程度とすることができる。レムナント３１７および３１８の特定の形態は大きく変化する場合があることにも留意されたい。たとえば、レムナント３１７および３１８は、元の電力過渡現象３１６の振動の形態である場合があり、それらの形態および振幅は、追加／削除された波長間のノードの数、増幅器飽和の程度、過渡現象制御スキーム（たとえば、利得制御スキーム）の正確さ、システムチャネル負荷、相対的電力変化などを含むが、これらには限定されない、多数の要因に左右されるであろう。
【００２１】
その結果、本発明は、過渡現象制御構成、たとえば、利得制御スキームが最初の電力過渡現象３１６に反応した後に残存するレムナント３１７および３１８を扱うことの問題に関するものである。換言すれば、本発明は、最初の電力過渡現象に対するあらゆる不完全な反応から生ずるレムナントが、望ましくない反応をダウンストリームで生じさせる、たとえば、不必要な保護スイッチを設けることや、不適切な利得制御反応（すなわち、利得制御の誤った起動）などを引き起こすようには、環状ネットワーク中を循環しないことを確実にする。要約すれば、元の過渡現象の事象、たとえば、チャネル数の変化のみに反応して、その後に環状ネットワーク内を循環するレムナントには反応しないようにすることが望ましい。すなわち、本発明の一実施形態は、不十分な利得制御反応からのこれらのレムナントをほぼ抑制するか削減する。
【００２２】
図４は、上記で参照した米国特許出願第０９／３８２８５３号に開示されているような利得制御構成と共に実施される、本発明の一実施形態の略ブロック図を示している。簡単に言えば、入力光信号４０１は、その第１の部分が光増幅器４２５に送信され、その第２の部分が信号モニタ４２６に送信されるように、光タップ４１０でタップされる。たとえば、光タップ４１０はいわゆる「９８／２」タップを含むことができ、その場合に、光信号電力の９８％が光増幅器４２５に供給され、２％が光モニタ４２６に供給される。信号モニタ４２６は、信号電力、すなわち、光増幅器への入力電力の変化を計測するために、従来の回路および技術を採用しており、この信号は次に、ポンプ制御部４２７およびポンプ源４２８を介して利得制御を達成するポンプ電力の量を制御するために用いられる。例を挙げれば、信号モニタ４２６は、光信号エネルギーを対応する電気信号に変換する光検出器または他のあらゆるよく知られた適切な構成要素を含むことができる。図４に示した実施形態において、信号モニタ４２６はタップされた光信号を光タップ４１０から受け取り、電気信号を可変帯域幅フィルタ回路５００に供給する。したがって、信号モニタ４２６から出力された電気信号は、光増幅器４２５への入力として供給されている、対応するＷＤＭ光信号における、信号電力の検出および計測を容易にするために用いられる。本発明の原理によれば、入光信号に存在する場合があるあらゆるレムナントを扱うために、信号モニタ４２６とポンプ制御部４２７との間に可変帯域幅フィルタ回路５００を設けることができる。
【００２３】
図５Ａは、本発明の原理による可変帯域幅フィルタ回路５００の例示的な一実施形態を示している。図示したように、可変帯域幅フィルタ回路５００は、入力信号５０１を、低域部５１１における送信用のその低周波数構成要素と、高域部５１２における送信用の高周波数構成要素とに分割する帯域スプリッタ５１０を含む。この実施形態において、入力信号５０１は、信号モニタ４２６（図４）によって供給される電気信号である。入力信号５０１は、光増幅器４２５（図４）の上流の位置でタップされた光信号に対応する、計測された信号電力に関する情報を提供する。低域部５１１は、低周波数増幅器５２０を含み、一方、高域部５１２は高周波数増幅器５２５およびスイッチ５３０を含む。以下でより詳細に説明しているように、高域部５１２は、過渡現象検出器６００を介した電力過渡現象の検出に対応する過渡現象処理についてのみ「スイッチを入れられる」。帯域加算器５３５は、出力信号５０５を形成するために、低域部５１１および高域部５１２からの信号構成要素を結合する。当業者には、帯域スプリッタ５１０、帯域加算器５３５、スイッチ５３０、ならびに低周波数増幅器５２０および高周波数増幅器５２５を、それぞれ、従来のよく知られた回路構成要素であって、操作もよく知られている回路構成要素を用いて実施できることが明らかになるであろう。
【００２４】
帯域スプリッタ５１０は、入力信号５０１をその高速信号構成要素と低速信号構成要素とに分割するために、従来のよく知られた方法で動作する。例を挙げれば、帯域スプリッタ５１０は、低域部５１１を介して低速信号構成要素、たとえば、低周波数構成要素を検出する低域フィルタ、および高域部５１２を介して高速信号構成要素、たとえば、高周波数構成要素を検出する高域フィルタとしての役割を果たす、あらゆるよく知られたフィルタリング構成とすることができる。低域部５１１の低速信号構成要素は低周波数増幅器５２０によって増幅され、一方、高域部５１２の高速信号構成要素は高周波数増幅器５２５によって増幅される。スイッチ５３０はアナログ・スイッチとすることができ、過渡現象検出器６００の出力に応じて、高周波数増幅器５２５の出力を遮断できる。一般的に、スイッチ５３０は、開いた位置または閉じた位置の何れかで動作し、閉じた位置は、回路パスが高速（高周波数）信号構成要素を帯域加算器５３５に渡すことを完了させる。開いた位置において、スイッチ５３０は高速（高周波数）信号構成要素が帯域加算器５３５に達することを防止する。
【００２５】
更に具体的に言えば、ＷＤＭ信号で光チャネルが追加／削除されたときなど、過渡現象検出器６００が、許容可能な閾値外の電力過渡現象、たとえば、実際の過渡現象の事象によって引き起こされた大きい電力過渡現象を検出したときに、スイッチ５３０は閉じた位置で作動される。このように、高域部５１２および低域部５１１それぞれからの高周波数構成要素および低周波数構成要素の両方が帯域加算器５３５に通されて、帯域加算器５３５は出力信号５０５を生成するためにこれらを結合する。スイッチ５３０は、過渡現象検出器６００が許容可能な閾値外の電力過渡現象を検出しなかったときには、開いた位置で作動され、それによって、入力信号５０１の高周波数信号構成要素を遮断する。その結果、出力信号５０５を生成するために、帯域加算器５３５が低域部５１１からの低周波数信号構成要素のみを受信するように、高周波数信号構成要素が入力信号５０１から除去される。したがって、このときの出力信号５０５は、入力信号５０１のフィルタリングされたものであるとみなされるであろう。高周波数増幅器５２５については直流が遮断されるので、スイッチ５３０が開いているか閉じているときに、直流（ＤＣ）オフセットは最小化されることが有利である。次に、光増幅器の適切な制御を達成するために、帯域加算器５３５からの出力信号５０５を、後の利得制御回路（たとえば、図４のポンプ制御部４２７）に提供することができる。
【００２６】
図６Ａを参照して以下で更に詳細に説明しているように、実際の過渡現象の事象によって引き起こされる電力過渡現象と、電力過渡現象に関連するレムナントなどの低レベル信号変化とを区別するために、過渡現象検出器６００が用いられ、そのため、可変帯域幅フィルタ回路５００によって適切なフィルタリングを行うことができる。一般的に、可変帯域幅フィルタ回路５００のフィルタリングの態様は、後の光増幅器制御機構を適切に制御できるように、実際の過渡現象の事象によって引き起こされる電力過渡現象を「捕らえ」、電力過渡現象のレムナントまたは信号振幅が小さい他の不要な信号変化を「無視する」、帯域幅制御を提供する。帯域幅制御は、第１のモードにおいて高帯域幅で（たとえば、過渡現象の事象が検出されたときに）、かつ、第２のモードにおいて低帯域幅で（たとえば、過渡現象の事象が検出されなかったときに）、可変帯域幅フィルタ回路５００を操作することにより達成される。
【００２７】
特に、入力信号５０１の高周波数構成要素および低周波数構成要素の両方を通すことにより、過渡現象検出器６００によって過渡現象の事象が検出されたときに、電力過渡現象の高周波数信号構成要素および低周波数信号構成要素の両方を捕らえるために、帯域幅は効果的に「開かれる」。後の制御判断、たとえば、光増幅器利得制御を正確に行うことができるように、電力過渡現象の形状および特性を信号において保持する必要があるので、この場合に十分な帯域幅が重要である。対照的に、過渡現象検出器６００によって電力過渡現象が検出されなかったときには、入力信号５０１の低速に変化する低周波数構成要素のみを通すことにより、入力信号５０１の低速変化のみが通されるように、帯域幅は効果的に「閉じられる」か削減される。後者の場合に、入力信号５０１の高周波数構成要素を遮断することにより、以前に発生した電力過渡現象のあらゆるレムナント、または他の低レベル信号変化、たとえば、雑音信号は、ネットワークを妨害しないように、たとえば、望ましくない利得制御反応を引き起こさないように、十分な規模でかなり減少される。たとえば、システム設計のパラメータに応じて、レムナントを約１０％から約１％に「ノックダウン」することが望ましい場合がある。両方の場合に、高周波数構成要素が通されても遮断されても、低周波数利得をほぼ同じに維持することは、様々な出力の間で切り換えたときに、オフセットが最小に維持されることを確実にする。
【００２８】
図７は、本発明の原理によるこれらの帯域幅制御の態様を更に説明している。斜線部７２０で示された広帯域幅が続く時間は、電力過渡現象７１６（たとえば、高周波数信号構成要素と低周波数信号構成要素との両方）を完全に捕らえるために、時間τ0の周囲で発生する。しかし、それに続く時間Δτで発生するレムナント７１７および７１８が過渡現象の事象として捕らえられないように、広帯域幅の継続時間は制限されている。その結果、ポンプ制御部４２７（図４）または他の過渡制御回路は、電力過渡現象のレムナント７１７、７１８によってそれほど影響されずに、実際の過渡現象の事象から生じた電力過渡現象７１６に反応するであろう。フィルタリングしなければ環状ネットワーク中を移動するであろうレムナントは、後のノードによって増幅され、最終的には利得制御回路、保護切換回路などにおいて望ましくない反応を引き起こし得るので、レムナントのフィルタリングは本発明の重要な利点である。
【００２９】
図５Ａには示していないが、入力信号５０１の高周波数信号構成要素および低周波数信号構成要素の並行処理を容易にするために、低周波数増幅器５２０に、あるいは低域部５１１内に適切な遅延を組み入れてもよい。たとえば、低周波数増幅器５１０を通る遅延を、高周波数増幅器５２０およびスイッチ５３０を通る遅延の合計とほぼ同じになるように調整できるであろう。
【００３０】
図５Ｂは、本発明の原理による可変帯域幅フィルタ回路の別の例示的な実施形態を示しており、図中では５００´でこれを示した。図示したように、可変帯域幅フィルタ回路５００´は、遅延素子５６０、信号処理素子５７０、過渡現象検出器９００、およびアナログ・スイッチ５８０を含む。一実施形態において、遅延素子５６０はアナログ遅延素子であり、信号処理素子５７０は低域フィルタであり、これらは両方とも、当業者にはよく知られた従来の回路を用いて実施できる。本明細書において図示して説明している実施形態は例示的であることを意図しており、如何なる場合にも限定的であることを意図してはいないことに留意されたい。したがって、当業者には他の適切でよく知られた装置および技術が明らかになり、それらを本発明の教示に沿って置き換えてもよい。
【００３１】
入力信号５０１は、遅延素子５６０、信号処理素子５７０（この実施形態においては以下低域フィルタ５７０と呼ぶ）、および過渡現象検出器９００への入力として提供される。過渡現象検出器９００の詳細な操作は、図６Ｂを参照して以下で詳細に説明する。一般的に、過渡現象検出器９００の機能は、過渡現象検出器６００（図５Ａ）について説明したものと同様であり、すなわち、実際の過渡現象の事象によって引き起こされた電力過渡現象を、レムナントまたは他の不要な信号変化と区別することである。図５Ｂに示した実施形態においては、過渡現象検出器９００は、電力過渡現象が実際の過渡現象の事象によっていつ引き起こされて、スイッチ５８０による適切な動作をいつ引き起こすかを判断する。図示したように、アナログ・スイッチ５８０は、ここでは信号５６１と示してある、入力信号５０１の遅延されたものと、ここでは信号５７１と示してある、入力信号５０１の処理またはフィルタリングされたものを受信する。このパスにおいてはフィルタリングは発生しないので、入力信号５０１の遅延されたもの５６１は、高周波数構成要素と低周波数構成要素との両方を含む。対照的に、低域フィルタ５７０によるフィルタリングのために、入力信号５０１のフィルタリングされたもの５７１は低周波数構成要素のみを含む。
【００３２】
過渡現象検出器９００の出力に基づいて、アナログ・スイッチ５８０は、過渡現象検出器９００が実際の過渡現象の事象を検出したかどうかに応じて、入力信号５０１の遅延されたもの５６１または入力信号５０１のフィルタリングされたもの５７１の何れかを選択する。前述の実施形態と同様に、電力過渡現象が検出されると、アナログ・スイッチ５８０は、電力過渡現象の完全な規模および特性を捉えることができるように、より高い帯域幅にある、入力信号５０１の遅延されたもの５６１を選択する。対照的に、電力過渡現象が検出されないと、アナログ・スイッチ５８０は、より低い帯域幅にある、入力信号５０１のフィルタリングされたもの５７１を選択する。アナログ・スイッチ５８０によって選択された信号は次に、光増幅器の適切な制御を達成するために、利得制御回路（たとえば、図４のポンプ制御部４２７）によってその後に処理される出力信号５０５として提供される。
【００３３】
前述の実施形態において、アナログ・スイッチ５３０または５８０の何れかは、別の制御信号を受信する付加的な制御入力部（図示せず）を含むように構成できる。例を挙げるだけであるが、制御入力部は、例示的一実施形態においてシステムのソフトウエア制御を規定するために用いてもよい。かかるソフトウエア制御は、起動処理中および試験中などにおける特定の状態でアナログ・スイッチ５３０または５８０を操作するのに役立つ場合がある。前述の実施形態においては、可変帯域幅フィルタ回路５００および５００´における処理の遅延、たとえば、過渡現象検出器６００および９００（図５Ａおよび５Ｂ）に関連した遅延を補償するように、遅延の付加的な所定の量を提供するために、光遅延素子（図示せず）を光タップ４１０と光増幅器４２５（図４）との間に組み込んでもよい。
【００３４】
図６Ａは、本発明の原理による過渡現象検出器６００の例示的実施形態を示している。簡単に言えば、過渡現象検出器６００は、入力信号５０１を受信する可変利得増幅器６１０、可変利得増幅器６１０に連結された利得制御器６１１、および可変利得増幅器６１０によって供給された増幅出力信号６０１を１つの入力として受信するウィンドウ識別器６１５を含む。過渡現象検出器６００は、入力信号５０１の過渡現象の検出を容易にするために上限および下限を設定する、基準電圧源６２０、上限制御器６２１、下限制御器６２３、およびレベル制御器６２５からなる信号閾値生成器を更に含む。
【００３５】
フリップフロップ素子６３０および遅延素子６３１は、スイッチ５３０（図５Ａ参照）による信号の選択に関する適切な制御を達成するために、ウィンドウ識別器６１５と共に動作する。可変利得増幅器、利得制御器（たとえば、動作増幅器ベースの回路）、ウィンドウ識別器、電圧限界制御器、およびフリップフロップの動作に関する基本原理は、当業者によく知られているので、簡潔を期すために、ここでは詳細に説明はしない。その代わり、これらのよく知られた回路構成要素の使用を、本発明を実施することに関連したそれらの機能の点から説明する。この実施形態は例示のみを意図しており、限定することは意図していないことにも留意されたい。そのため、多様な変更および代替が当業者には明らかになり、それらは本明細書中の教示によって考えられる。
【００３６】
図６Ａに示した実施形態において、上限制御器６２１および下限制御器６２３は、基準電圧源６２０から派生した電圧源としての役割を果たす。特に、基準電圧源６２０の出力は、上限制御器６２１および下限制御器６２３の両方への入力として提供されている。基準電圧源６２０に反応して、上限制御器６２１は、入力信号５０１に関する上限または上方閾値６２２を表す電圧レベルを出力し、一方、下限制御器６２３は、入力信号５０１に関する下限または下方閾値６２４を表す電圧レベルを出力する。上方閾値６２２および下方閾値６２４に関する規定値はそれぞれ、設計上の選択事項である点に留意されたい。たとえば、より少ない数のチャネルを有するシステムにおいてチャネルを追加／削除することは、より多い数のチャネルを有するシステムにおける場合よりも大きい影響を与え得るので（たとえば、４チャネルのシステムに１チャネルを追加またはそれから１チャネルを削除することと、８０チャネルのシステムから１チャネルを追加またはそれから１チャネルを削除することの違い）、適切な値の選択に影響する１つの要因は、ＷＤＭシステムにおける光チャネルの数であり得る。原則的に、適切な上方限界値６２２および下方限界値６２４の選択は、変化する規模の過渡現象の事象を検出するために、妥当な閾値が正しい場所に置かれることを確実にする。
【００３７】
以下で更に詳細に説明しているように、上方および下方の閾値６２２および６２４はそれぞれ、ウィンドウ識別器６１５への入力として提供される。上方および下方の閾値６２２および６２４はそれぞれ、レベル制御器６２５への入力としても提供され、レベル制御器６２５は、上限および下限制御器６２１および６２３の出力それぞれの間で電圧抑制された出力信号６２６を供給する。出力信号６２６は利得制御器６１１に連結されており、利得制御器６１１は可変利得増幅器６１０を制御するために用いられる。
【００３８】
入力信号５０１が変化していないときには、可変利得増幅器６１０は利得制御器６１１に反応して、その出力信号６０１が、上方および下方閾値６２２および６２４それぞれの間で電圧抑制された出力信号６２６に等しくなるような利得で動作する。例示的な一実施形態においては、利得制御器６１１は、レベル制御器６２５と可変利得増幅器６１０との間で、適切な抵抗素子によって連結された動作増幅器を含んでもよい。他の利得制御の実施形態も当業者には明らかになるであろう。
【００３９】
図６Ａに示したように、ウィンドウ識別器６１５は３つの入力、すなわち、上方閾値電圧レベル６２２である入力、下方閾値電圧レベル６２４である入力、および可変利得増幅器出力信号６０１である入力を受信する。動作のよく知られた原理によれば、ウィンドウ識別器６１５は、出力信号６０１が上方および下方の閾値電圧レベル６２２および６２４内に残存しているかどうかを判断し、その結果としてフリップフロップ素子６３０への論理出力を生成する。入力信号５０１が変化していないときには、この場合に出力信号６０１はレベル制御器６２５からの出力信号６２６に等しいであろうから、ウィンドウ識別器６１５は出力信号６０１が上方および下方の閾値６２２および６２４内にある（たとえば、過渡現象の事象がない）ことを示すであろう。入力信号５０１が変化しているときには、過渡現象検出器６００の動作は、以下の２つの実施例に鑑みればよりよく理解されるであろう。
【００４０】
実施例１
入力信号５０１に不意に大きな変化があったときには、可変利得増幅器の典型的な動作特性を所与とすると、可変利得増幅器６１０の出力信号６０１は、入力信号５０１に追随するように変化する。そのため、出力信号６０１は、よく知られた動作の原理に従ってウィンドウ識別器６１５によって判断されるように、上方および下方の閾値６２２および６２４によって定められた限界外に、すなわち、上方閾値６２２を超えるか下方閾値６２４未満に落ちるかの何れかになる。出力信号６０１が上方および下方の閾値６２２および６２４によって設定された限界外になる、すなわち、過渡現象の事象を示すと、ウィンドウ識別器６１５の論理出力は、フリップフロップ素子６３０の動作を駆動し、フリップフロップ素子６３０はスイッチ５３０の動作を駆動する。前述のように、入力信号５０１の高周波数構成要素および低周波数構成要素の両方が帯域加算器５３５（図５Ａ）に渡されることを許容するように動作するであろう。このように、入力信号５０１における電力過渡現象の完全な規模や形状などを、その後の利得制御処理のために捉えることができるように、帯域幅は効果的に「開かれる」。
【００４１】
図示したように、ウィンドウ識別器６１５からの出力は遅延素子６３１にも提供され、遅延素子６３１は更にフリップフロップ素子６３０に連結されている。したがって、フリップフロップ素子６３０は、遅延素子６３１によって提供される遅延の後に自動的にリセットされる。遅延の後にフリップフロップ素子６３０をリセットすることは、スイッチ５３０に状態を変化させることになり、図５Ａについて上記で説明したように、帯域幅を効果的に「閉じて」、高周波数構成要素を遮断する。遅延素子６３１によって提供される遅延の量は、設計上の選択事項であり、たとえば、ＷＤＭ環状ネットワーク中での一往復よりも少ないことが理想的である。
【００４２】
利得制御器６１１は、可変利得増幅器６１０の利得を時定数τで調節する。数個の時定数の後に、出力信号６０１は再び出力信号６２６（レベル制御器６２５によって供給される）に等しくなり、このことはウィンドウ識別器６１５によって記録される。この時定数は、遅延素子６３１と関連する遅延の量よりも遥かに短いことに留意されたい。
【００４３】
実施例２
この実施例においては、可変利得増幅器６１０からの出力信号６０１が、上方および下方の閾値６２２および６２４それぞれを超えたり、それら未満に落ちたりしないように、入力信号５０１の変化は幾分小さいものと仮定する。この場合に、ウィンドウ識別器６１５の論理出力は、フリップフロップ素子６３０を起動しない。他の全ての回路は、前述の実施例で説明したように動作するであろう。
【００４４】
図６Ｂは、ここでは過渡現象検出器９００として示した、本発明の原理による過渡現象検出器の別の例示的な実施形態を示している。簡単に言えば、過渡現象検出器９００は２つの平行な回路パスを含み、各パスはサンプル・アンド・ホールド回路９３０および９３５のうちの１つ、逓倍増幅器９４０、９４５、９５０および９５５のうちの２つ、およびウィンドウ比較器９６０および９６５のうちの１つを含んでいる。以下で更に詳細に説明しているように、２つの平行な回路パスは、これらの回路パスのうちの一方が他方に比べて遅延されていることを除いて、同じ処理機能を支援する。サンプル生成器９１０およびサンプル遅延素子９２０は、よく知られた動作の原理に従って、パルスおよび遅延パルスを適切なサンプル・アンド・ホールド回路９３０および９３５に供給する。過渡現象検出器９００は、ウィンドウ比較器９６０および９６５からの論理入力を受け取る論理和素子９７０、論理和素子９７０からの出力を受け取るフリップフロップ論理素子９７５、および以下で詳細に動作を説明する遅延素子９８０を更に含む。サンプル・アンド・ホールド回路、逓倍増幅器、ウィンドウ比較器、論理和素子、並びにフリップフロップの回路および動作は当業者によく知られているので、簡潔を期すために、ここで詳細には説明しない。この実施形態は例示のみを意図しており、限定的であることは全く意図していないことに留意されたい。
【００４５】
動作に際して、サンプル生成器９１０は連続的な一連のパルスをサンプル・アンド・ホールド回路９３０に対して生成する。それらのパルスの１つがサンプル・アンド・ホールド回路９３０に到達すると、入力信号５０１の現在値は次のサンプル・パルスまで一定に保持されて、逓倍増幅器９４０および９５０のそれぞれに渡される。逓倍増幅器９４０は、入力信号５０１の現在値に所定の乗算値（Ａ）９４２を掛けて、上方閾値９４１を生成する。この上方閾値９４１は入力信号５０１の変化に関する上方閾値を表す。一実施形態においては、乗算値（Ａ）９４２は１よりも大きい値を有する。同様に、逓倍増幅器９５０は、入力信号５０１の現在値に所定の乗算値（Ｂ）９５２を掛けて、下方閾値９５１を生成する。そのため、この下方閾値９５１は、入力信号５０１の変化に関する下方閾値を表す。一実施形態においては、乗算値（Ｂ）９５２は１未満の値を有する。
【００４６】
図６Ａに図示して説明した実施形態と同様に、乗算値（ＡおよびＢ）９４２および９５２の所定値は設計上の選択の問題であり、前述の要因、たとえば、ＷＤＭシステムにおける光チャネルの数などに左右されることに留意されたい。
【００４７】
図６Ｂに示した実施形態に関する説明を続けると、ウィンドウ比較器９６０は３つの入力、すなわち、入力信号５０１である入力、上方閾値９４１である入力、および下方閾値９５１である入力を受信する。入力信号５０１が一定して変化できるときには、上方閾値９４１および下方閾値９５１は、新たなサンプル・パルスがサンプル・アンド・ホールド回路９３０に到達したときにのみ変化する。入力信号５０１の値が上方閾値９４１および下方閾値９５１によって定められた限界外に出ると、ウィンドウ比較器９６０の出力はその情報を論理入力として論理和素子９７０に伝える。そのため、入力信号５０１が、上方閾値９４１および下方閾値９５１によって設定された限界外にある、すなわち、過渡現象の事象を示しているときには、論理和素子９７０の出力はフリップフロップ素子９７５を起動する。フリップフロップ素子９７５の出力はアナログ・スイッチ５８０（図５Ｂ）を起動し、それによって最初の過渡現象の継続時間をカバーする時間であるが、環状ネットワーク中をレムナントが移動する時間、たとえば、Δτ（図３および図７参照）よりは短い時間にわたって帯域幅を開く。
【００４８】
図示したように、フリップフロップ素子９７５は論理和素子９７０および遅延素子９８０からの入力を受け取り、出力をアナログ・スイッチ５８０（図５Ｂ）に提供する。フリップフロップ素子９７５は、遅延素子９８０によって決定された遅延の後にリセットされる。やはり、遅延素子９８０によって提供される遅延の量は設計上の選択の問題であり、たとえば、ＷＤＭ環状ネットワーク中を１周回する時間よりも短いことが理想的である。
【００４９】
本発明の別の態様によれば、サンプル・アンド・ホールド回路９３５を含む平行回路パス、逓倍増幅器９４５および９５５、ならびにウィンドウ比較器９６５は、過渡現象の事象が見逃されないことを確実にするために用いられる。たとえば、サンプル・パルスが新たな上方閾値９４１および下方閾値９５１を選択したまさにそのときに入力信号５０１が変化する（すなわち、過渡現象の事象）のであれば、過渡現象の事象は見逃される場合がある。動作に際しては、サンプル・アンド・ホールド回路９３５、逓倍増幅器９４５および９５５、乗算値（ＣおよびＤ）９４７および９５７、上方閾値９４６および下方閾値９５６、ならびにウィンドウ比較器９６５は、上記の機能と同じ機能を遂行するので、簡潔を期してここでは繰り返さない。この平行回路パスのサンプル・パルスはサンプル遅延素子９２０によって遅延されるので、ウィンドウ比較器９６５について上方閾値９４６および下方閾値９５６によって設定された限界は、ウィンドウ比較器９６０について上方閾値９４１および下方閾値９５１によって設定された限界とは異なる時間に変化する。その結果、第２の平行回路パスを付加して各パスの出力の論路和演算を行うことにより、上方閾値９４１および下方閾値９５１は上方閾値９４６および下方閾値９５６と同じ時間には変化しないので、全ての過渡現象の事象は時間に関係なく検出される。
【００５０】
図７は、本発明の原理により、帯域幅フィルタ回路５００（図５Ａ）または５００´（図５Ｂ）の何れかによって処理された後の信号の特性を示している（図３における未処理の信号と比較して）。図７に示したように、時間τ0での電力過渡現象は、特定の事象または状態に反応して信号が第１の電力レベル７１５から第２の電力レベル７１６に降下したときに発生するものとして示されている。したがって、この電力過渡現象は最初の過渡現象の事象に対応する。最大帯域幅の継続時間（斜線部７２０）は、過渡現象の事象が発生したときに時間τ0の周囲のみで生ずるので、レムナント７１７および７１８は、本発明の原理に従ってほぼ除去される。
【００５１】
前述のように、本発明の原理に従って行われるフィルタリングは、電力過渡現象の完全な規模や形状などを捉えるために、帯域幅が時間τ0で「開かれる」が、レムナント７１７および７１８が環状ネットワークにおける送信を妨害しないのに十分なほどに、それらが除去、「ノックダウン」、または規模がほぼ抑制されるように、時間τ0の後に「閉じられる」ことを確実にする。実際に、レムナント７１７および７１８は、後のノードで過渡現象の事象を引き起こすのに十分なほどにはもはや強くないので、環状ネットワーク中を伝搬するうちに次第に弱くなる。もし強いままであれば、レムナントの望ましくない増幅につながるであろう。したがって、ポンプ制御部４２７（図４）は、図７に示した特性、すなわち、電力過渡現象および「ノックダウンされた」レムナントを保持する特性を有する信号を受信する。すると、電力過渡現象に反応して、光増幅器４２５について適切な利得制御を達成することができ、一方、信号のレムナントまたは他の雑音に対する不要なまたは望ましくない反応はほぼ削除される。
【００５２】
本明細書において図示して説明する、これらの実施形態に対する他の変更や修正は、本発明の教示に従って当業者には明らかになるであろう。たとえば、アナログ・スイッチ５８０や低域フィルタ５７０（図５Ｂ）によって行われる帯域幅の制御（すなわち、開閉）は、サンプル・アンド・ホールド回路（図示せず）によって行うことができるであろう。たとえば、サンプル・アンド・ホールド回路は斜線部の時間７２０（図７参照）中に追跡し、その時間の後にホールド・パターンになるであろう。このようにして、入力信号５０１は過渡現象が発生したときには常に更新されるであろう。定期的な更新は、Δτすなわち、レムナントが環状ネットワーク中を完全に伝搬する時間を大幅に超えた時間でも行われ得るであろう。この場合に、過渡現象検出器９００は、フリップフロップ素子９７５および関連回路を必要としないであろう。伝送経路に置かれた光遅延素子（図示せず）も、チャネル数が変化したとき、すなわち過渡現象の事象と同時に、制御信号が変化することを許容にする。
【００５３】
コンパンディング増幅器も、過渡現象の非線形な検出が望ましい場合に用いることができるであろう。かかる場合に、システムは、たとえば、電力の増加ではなく電力の損失の方に反応するようにできるであろう。本発明の原理に従って、チューナブル・フィルタ（図示せず）を用いることもできるであろう。この場合に、重要な設計上の要因は、帯域幅を変化させるチューナブル・フィルタの反応特性に関連するであろう。たとえば、チューナブル・フィルタは、電力過渡現象が出力を許容不可能なレベルにまで高めるのに要する時間よりも短い時間で、帯域幅を最大値まで高める、すなわち開くことができるように動作することが理想的であろう。
【００５４】
更に、回路が百分率変化また絶対変化の何れに反応するかに関し、設計上の選択の問題としてトレードオフを行うことができる。これらは何れも、異なった量の制御動作に結びつく。
【００５５】
以上の説明は本発明の原理を例示的に示したに過ぎない。当業者は、本明細書においては明示的に図示または説明していないが、本発明の範囲内に入る原理を実施する多数の構成を考案できるであろう。たとえば、例示的な実施形態はＷＤＭ環状ネットワークにおける光増幅器制御に関して説明したが、本発明の原理は、小さい信号変化に対する望ましくない反応を制限または抑制する必要性を伴う、大きい信号に対する望ましい反応があるあらゆる制御システムと共に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を実施できる、光環状送信システムを示した略ブロック図である。
【図２】図１の光環状送信システムの例示的環状ノードの略ブロック図である。
【図３】図１に示した光環状送信システム内を伝搬する光信号に関する、電力過渡現象および関連したレムナントの存在を示した、振幅対時間の例示的プロットである。
【図４】本発明の例示的な一実施形態を組み込んだ、例示的インライン光増幅構成の略機能ブロック図である。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態の略機能ブロック図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態の略機能ブロック図である。
【図６Ａ】本発明の原理による、図５Ａに示した過渡現象検出器の例示的実施形態の略機能ブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の原理による、図５Ｂに示した過渡現象検出器の例示的実施形態の略機能ブロック図である。
【図７】本発明の原理に従って処理された光信号に関する、振幅対時間のプロットである。
【符号の説明】
１００  環状ネットワーク
１０１  光ファイバ
１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７  環状ノード
２０１  入力ＷＤＭ信号
２０２、２０３  光チャネル
２０４  出力ＷＤＭ信号
２１０  光デマルチプレクサ・ユニット
２１１  光マルチプレクサ・ユニット
２１２、４２５  光増幅器
３１５、７１５  第１の電力レベル
３１６、７１６  第２の電力レベル
３１７、３１８、７１７、７１８  レムナント
４０１、５０１  入光信号
４１０  光タップ
４２６  信号モニタ
４２７  ポンプ制御部
４２８  ポンプ源
５００、５００´  可変帯域幅フィルタ回路
５０５  出力信号
５１１  低域部
５１２  高域部
５２０  低周波数増幅器
５２５  高周波数増幅器
５３０  スイッチ
５３５  帯域加算器
５６０、６３１、９８０  遅延素子
５６１  遅延された入力信号
５７０  信号処理素子
５７１  フィルタリングされた入力信号
５８０  アナログ・スイッチ
６００、９００  過渡現象検出器
６０１  増幅出力信号
６１０  可変利得増幅器
６１１  利得制御器
６１５  ウィンドウ識別器
６２０  基準電圧源
６２１  上限制御器
６２２、９４１、９４６  上方閾値
６２３  下限制御器
６２４、９４７、９５１、９５６  下方閾値
６２５  レベル制御器
６２６  出力信号
６３０  フリップフロップ素子
９１０  サンプル生成器
９２０  サンプル遅延素子
９３０、９３５  サンプル・アンド・ホールド回路
９４０、９４５、９５０、９５５  逓倍増幅器
９４２  乗算値（Ａ）
９４７  乗算値（Ｃ）
９５２  乗算値（Ｂ）
９５７  乗算値（Ｄ）
９６０、９６５  ウィンドウ比較器
９７０  論理和素子
９７５  フリップフロップ論理素子
【図１】
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【図２】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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