(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エルビウムイオンの誘導放出を利用して入力光信号を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置において、
前記エルビウムイオンを励起させるポンピング光を出力し、前記ポンピング光の一部を検出して前記ポンピング光の電力を示すポンピング光感知信号を出力するポンピング光源と、
前記光ファイバ増幅器に入力される光信号の一部を検出して、前記入力光信号の電力を示す入力光感知信号を出力する光検出部と、
ルックアップテーブルから前記入力光感知信号が示す光信号電力に対応する基準電力を読み出し、前記読み出された基準電力を示す基準信号を出力する制御部と、
入力された前記ポンピング光感知信号及び基準信号を基にして前記ポンピング光の電力と前記基準電力とを比較し、その電力の差を補償するための電力補償信号を出力する自動利得制御回路と、
前記入力された電力補償信号によって前記ポンピング光源に供給されるバイアス電流のレベルを調節するポンピング光源駆動部と、を含み、
前記入力光感知信号から前記光信号のチャネルの数を算出し、前記算出された光信号のチャネルの数が予め設定された基準チャネルの数と相違する場合、そのチャネルの数の差を補償するための一時過渡抑制信号を出力する一時過渡抑制部をさらに備えることを特徴とするエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置。
【請求項２】
前記入力光感知信号をディジタル信号に変換して前記制御部に出力するアナログ／ディジタル変換部と、
前記基準信号をアナログ信号に変換して前記自動利得制御回路に出力するディジタル／アナログ変換部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置。
【請求項３】
前記ルックアップテーブルには、前記光信号電力の最大値及び最小値にそれぞれ対応するポンピング光の電力の最小値と最大値とを連結する直線に沿ってポンピング光の電力に関するデータが貯蔵されていることを特徴とする請求項１記載のエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置。
【請求項４】
エルビウムイオンの誘導放出を利用して入力光信号を増幅し、前記エルビウムイオンを励起させるポンピング光を出力するポンピング光源と、前記ポンピング光源にバイアス電流を印加するポンピング光源駆動部と、を含むエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法において、
前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力される光信号の電力から前記光信号のチャネルの数を把握する過程と、
前記把握された光信号のチャネルの数が予め設定された基準チャネルの数と相違する場合、そのチャネルの数の差を補償するための一時過渡抑制信号を前記ポンピング光源駆動部に出力する過程と、
前記入力光信号の電力に対応する基準電力をルックアップテーブルから読み出す過程と、前記読み出された基準電力と前記ポンピング光の電力とを比較してその電力の差を導出する過程と、
前記電力の差を補償するための電力補償信号を前記ポンピング光源駆動部に出力する過程と、
を含むことを特徴とするエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エルビウム添加光ファイバ増幅器(erbium doped fiber amplifier)に関し、特に、エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エルビウム添加光ファイバ増幅器において、チャネル間の利得平坦化及び雑音指数(noise figure)の問題の解決するために、入力チャネルの数の変化や入力光の強度の変化に従って各チャネルの利得を自動で一定に維持させる利得制御装置が要求されてきた。光学素子を利用した利得制御方法は効果的であるが、エルビウム添加光ファイバ増幅器の構造の複雑性及びエルビウム添加光ファイバ増幅器の位置による多様な条件のために、動作パラメータ(operating parameter)をチューニング(tuning)することが困難であるという問題点がある。これに対して、ポンピング光源(pumping light source)に供給されるバイアス電流(bias current)の制御を通してポンピング光の強度を調節する方法は、その具現は容易であるが、光信号のチャネルの数が多様に変化する波長分割多重システムにおいては、単純なアナログ回路を利用して、多様な光信号の強度を基にしてポンピング光源を制御することは困難であるという問題点がある。また、前記利得制御装置は、チャネルの数の増加／減少による出力光信号の一時過渡現象を抑制する機能も備えるべきであるという問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、波長分割多重システムに適合で、多様な光信号の強度に対応できるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置及び方法を提供することにある。
【０００４】
本発明の他の目的は、出力光信号の一時過渡現象を抑制する機能を備えるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置及び方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるエルビウムイオンの誘導放出を利用して入力光信号を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置は、前記エルビウムイオンを励起させるポンピング光を出力し、前記ポンピング光の一部を検出して前記ポンピング光の電力を示すポンピング光感知信号を出力するポンピング光源と、前記光ファイバ増幅器に入力される光信号の一部を検出して、前記入力光信号の電力を示す入力光感知信号を出力する光検出部と、ルックアップテーブルから前記入力光感知信号が示す光信号電力に対応する基準電力を読み出し、前記読み出された基準電力を示す基準信号を出力する制御部と、入力された前記ポンピング光感知信号及び基準信号を基にして前記ポンピング光の電力と前記基準電力とを比較し、その電力の差を補償するための電力補償信号を出力する自動利得制御回路と、前記入力された電力補償信号によって前記ポンピング光源に供給されるバイアス電流のレベルを調節するポンピング光源駆動部と、を含む。
【０００６】
さらに、エルビウムイオンの誘導放出を利用して入力光信号を増幅し、前記エルビウムイオンを励起させるポンピング光を出力するポンピング光源と、前記ポンピング光源にバイアス電流を印加するポンピング光源駆動部と、を含むエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法は、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力される光信号の電力から前記光信号のチャネルの数を把握する過程と、前記把握された光信号のチャネルの数が予め設定された基準チャネルの数と相違する場合、そのチャネルの数の差を補償するための一時過渡抑制信号を前記ポンピング光源駆動部に出力する過程と、前記入力光信号の電力に対応する基準電力をルックアップテーブルから読み出す過程と、前記読み出された基準電力と前記ポンピング光の電力とを比較してその電力の差を導出する過程と、前記電力の差を補償するための電力補償信号を前記ポンピング光源駆動部に出力する過程と、を含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨を明確にするために関連した公知機能または構成に対する具体的な説明は省略する。
【０００８】
図１は、本発明の好適な実施形態によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置を示す。前記利得制御装置は、ポンピング光源１１０、光検出部１２０、一時過渡抑制部１３０、アナログ／ディジタル変換部１８０、ルックアップテーブル１４０、制御部１５０、ディジタル／アナログ変換部１９０、自動利得制御回路１６０、及びポンピング光源駆動部１７０から構成される。
【０００９】
前記ポンピング光源１１０は、エルビウムイオンを励起させるポンピング光を出力し、前記ポンピング光の一部を検出して前記ポンピング光の電力を示すポンピング光感知信号１１２を出力する。例えば、前記ポンピング光源１１０は、ポンピング光を出力するレーザダイオード(laser diode)と、前記入力されたポンピング光のうち、一部はそのまま透過させ、残りは反射させるビームスプリッター(beam splitter)と、前記反射された光の強度を検出するフォトダイオード(photodiode)と、から構成することができる。
【００１０】
前記光検出部１２０は、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力される光信号の一部を検出して前記光信号の電力を示す入力光感知信号１２２及び１２４を出力する。例えば、前記光検出部１２０は、前記入力された前記光信号のうち、一部はそのまま透過させ、残りは反射させるビームスプリッターと、前記反射された光の強度を検出するフォトダイオードと、から構成することができる。
【００１１】
前記一時過渡抑制部１３０は、前記入力光感知信号１２２から前記光信号のチャネルの数を算出し、前記光信号のチャネルの数が予め設定された基準チャネルの数と相違する場合、そのチャネルの数の差を補償するための一時過渡抑制信号１３２を出力する。
【００１２】
前記アナログ／ディジタル変換部１８０は、前記入力光感知信号１２４をディジタル信号に変換して出力する。
【００１３】
前記ルックアップテーブル１４０には、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力できる光信号の多様な電力に対する線形的データが貯蔵されている。つまり、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力できる光信号の最大電力値及び最小電力値に対するポンピング光の最小電力値と最大電力値とを連結する直線に沿ってポンピング光の電力に関するデータが貯蔵されている。
【００１４】
図２は、前記ルックアップテーブル１４０に貯蔵されるデータを示すグラフである。図２は、前記ポンピング光源１１０に供給されるバイアス電流１７２に対する入力光信号のチャネルの数及び前記エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得を示す。実線２１０は、前記ポンピング光源１１０またはエルビウム添加光ファイバ増幅器の特性を示すグラフであり、点線２２０は、前記ルックアップテーブル１４０に貯蔵されたデータを示すグラフである。また、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得グラフは、１５４５ｎｍ波長のチャネルに対する利得グラフである。図示のように、前記ポンピング光源１１０またはエルビウム添加光ファイバ増幅器の特性グラフは、前記バイアス電流１７２が増加するにつれて、大きく変動されずに緩慢に増加することが分かる。本発明は、前記のような点を利用して、前記ポンピング光源１１０またはエルビウム添加光ファイバ増幅器の特性グラフを直線に近似することである。
【００１５】
前記制御部１５０は、前記ルックアップテーブル１４０から前記入力光感知信号１２４が示す光信号の電力に対応する基準電力を読み出し、前記読み出された基準電力を示す基準信号１５２を出力する。
【００１６】
前記ディジタル／アナログ変換部１９０は、前記基準信号１５２をアナログ信号に変換して出力する。
【００１７】
前記自動利得制御回路１６０は、前記ポンピング光感知信号１１２及び基準信号１５２からポンピング光電力と基準電力とを比較して、その電力の差を補償するための電力補償信号１６２を出力する。つまり、前記自動利得制御回路１６０は、基準電力を基準にしたポンピング光の電力の誤差を、フィードバック過程、つまり、前記ポンピング光源１１０からの現在電力が前記現在電力の以後の前記ポンピング光源１１０からの電力に影響を与える過程を通して補償する。
【００１８】
前記ポンピング光源駆動部１７０は、前記電力補償信号１６２によって前記ポンピング光源１１０に供給されるバイアス電流１７２のレベルを調節する。
【００１９】
図３は、図１の利得制御装置の動作を説明する図である。図３の上側のグラフは、前記入力光信号のチャネル数が増加する場合、一時過渡抑制信号１３２及び電力補償信号１６２が発生することを示す。前記一時過渡抑制信号１３２は、チャネルの増加が感知されると同時に出力されているが、前記電力補償信号１６２は、制御部１５０が動作する過程で発生する時間遅延(Ｔ１)及び自動利得制御回路１６０の設定による時間遅延(Ｔ２)によって、前記一時過渡抑制信号１３２より遅く出力されることが分かる。図３の下側には、前記一時過渡抑制信号１３２及び電力補償信号１６２によるポンピング光の電力の変化を示す。前記一時過渡抑制信号１３２に即時に反応して、前記ポンピング光の電力がチャネルの増加と同時に急上昇してから減少し、前記電力補償信号１６２の印加と共に安定化することが分かる。つまり、前記一時過渡抑制信号１３２は、チャネルの増加及び減少の時にエルビウム添加光ファイバ増幅器の出力に現れる一時過渡現象を抑制する機能を遂行する。また、前記電力補償信号１６２は、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力を安定化する機能を遂行する。
【００２０】
図４は、本発明の好適な実施形態によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法を示す。前記エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法は、チャネル数の比較過程４１０と、一時過渡現象の抑制過程４２０と、基準電力の読み出し過程４３０と、基準電力とポンピング光電力とを比較する過程４４０と、電力の差を補償する過程４５０と、から構成される。
【００２１】
チャネル数の比較過程４１０は、前記エルビウム添加光ファイバ増幅器に入力された光信号の電力から前記光信号のチャネルの数を導出し、前記光信号のチャネルの数と予め設定された基準チャネルの数とを比較する過程である。
【００２２】
一時過渡現象の抑制過程４２０は、前記光信号のチャネルの数が予め設定された基準チャネルの数と相違する場合、そのチャネルの数の差を補償するための一時過渡抑制信号をポンピング光源駆動部に出力する過程である。前記ポンピング光源駆動部は、前記一時過渡抑制信号によってポンピング光源に供給されるバイアス電流のレベルを調節する。つまり、前記入力光信号のチャネルの数が前記基準チャネルの数より多い場合は、バイアス電流のレベルを高めにし、前記入力光信号のチャネルの数が前記基準チャネル数より少ない場合は、バイアス電流のレベルを低めにすることである。
【００２３】
前記基準電力の読み出し過程４３０は、前記入力光信号の電力に対応する基準電力をルックアップテーブルから読み出す過程である。前記ルックアップテーブルに貯蔵されたデータは線形的データであって、入力できる光信号電力の最大値及び最小値にそれぞれ対応する前記ポンピング光電力の最小値と最大値とを連結する直線に沿ってデータが貯蔵されている。
【００２４】
前記基準電力と前記ポンピング光の電力とを比較する過程４４０は、前記読み出された基準電力と前記ポンピング光源から出力されるポンピング光の電力とを比較し、その電力の差を導出する過程である。
【００２５】
電力の差を補償する過程４５０は、前記電力の差を補償するための電力補償信号を前記ポンピング光源駆動部に出力する過程である。これによって、前記ポンピング光の電力は一定の電力レベルに安定化する。
【００２６】
一方、前記本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に挙げて説明してきたが、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは勿論である。従って、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、特許請求の範囲とそれに均等なものによって定められるべきである。
【００２７】
【発明の効果】
前述してきたように、本発明によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置及び方法は、ルックアップテーブルを利用することによって多様な光信号の強度に対応することができるという利点がある。
【００２８】
さらに、本発明によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置及び方法は、一時過渡抑制信号を利用して前記エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力に現れる一時過渡現象を抑制することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施形態によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御装置を示す図である。
【図２】  図１に示すルックアップテーブルを説明する図である。
【図３】  図１に示す利得制御装置の動作を説明する図である。
【図４】  本発明の好適な実施形態によるエルビウム添加光ファイバ増幅器の利得制御方法を示す図である。
【符号の説明】
１１０  ポンピング光源
１１２  ポンピング光感知信号
１２０  光検出部
１２２、１２４  入力光感知信号
１３０  一時過渡抑制部
１３２  一時過渡抑制信号
１４０  ルックアップテーブル
１５０  制御部
１５２  基準信号
１６０  自動利得制御回路
１６２  電力補償信号
１７０  ポンピング光源駆動部
１７２  バイアス電流
１８０  アナログ／ディジタル変換部
１９０  ディジタル／アナログ変換部
【図１】
0003811630.tif 000002
【図２】
0003811630.tif 000003
【図３】
0003811630.tif 000004
【図４】
0003811630.tif 000005