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JP2008141366A - Optical amplification system for suppressing optical surge - Google Patents

Optical amplification system for suppressing optical surge Download PDF

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JP2008141366A
JP2008141366A JP2006324119A JP2006324119A JP2008141366A JP 2008141366 A JP2008141366 A JP 2008141366A JP 2006324119 A JP2006324119 A JP 2006324119A JP 2006324119 A JP2006324119 A JP 2006324119A JP 2008141366 A JP2008141366 A JP 2008141366A
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Japan
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output
input
optical
signal
circuit
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Pending
Application number
JP2006324119A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisaki Yoshie
央樹 吉江
Yoshinori Kubota
能徳 久保田
Minoru Miyashita
実 宮下
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplification system having optical surge suppressed and having a simple configuration, which is capable of reducing the amount of optical surge output at the time of rise of input light by switching a signal input to an output regularizing circuit when variance in input light power occurs. <P>SOLUTION: The optical amplification system for use in optical communication etc. which includes at least an optical amplification part, an input light power monitor, an input interruption detection circuit, an input interruption protection circuit, and a gain control means, is provided with: an output light power monitor, an electric signal switch, and the output regularizing circuit; and a control circuit in which the electric signal switch disposed between the output light power monitor and the output regularizing circuit performs switching from a signal output from the output power monitor to a pseudo output light power signal output from the input interruption detection circuit when the input interruption detection circuit detects an input light interruption. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に光通信などで使用されている光増幅システムに関する。   The present invention relates to an optical amplification system mainly used in optical communication and the like.

光増幅器は主に光通信で用いられ、その他にも計測、分析などの分野において重要な役割を果たしている。代表的な光増幅器としては、ラマン型増幅器やガラス導波路に希土類を添加した導波路光増幅器や光ファイバに希土類を添加した光ファイバ増幅器などが挙げられる。   Optical amplifiers are mainly used in optical communications, and play an important role in other fields such as measurement and analysis. Typical optical amplifiers include a Raman amplifier, a waveguide optical amplifier in which a rare earth is added to a glass waveguide, and an optical fiber amplifier in which a rare earth is added to an optical fiber.

希土類元素を添加した光増幅媒体を励起光により励起状態にし、光増幅媒体内で生じる誘導放出により信号光を増幅するように構成された光増幅システムは公知である。   An optical amplification system configured to bring an optical amplification medium to which a rare earth element is added into an excited state with excitation light and amplify signal light by stimulated emission generated in the optical amplification medium is known.

基本的な光増幅システムの構成では、光増幅器の経年変化や環境による出力変動を防止するために出力一定化制御回路(以下、ALC制御回路という)を搭載している。また、光増幅器の入力光が遮断された場合に強励起状態になり、入力光が回復した場合に強い光パルスを発生し、後段の光学素子や光増幅器そのものを損傷する危険がある(特許文献1参照)。   In the basic configuration of the optical amplification system, an output stabilization control circuit (hereinafter referred to as an ALC control circuit) is mounted in order to prevent the output variation due to aging of the optical amplifier and the environment. Also, when the input light of the optical amplifier is interrupted, it is in a strong excitation state, and when the input light recovers, a strong light pulse is generated, and there is a risk of damaging the optical elements in the subsequent stage and the optical amplifier itself (patent document) 1).

このため通常の光増幅システムは、入力光の状況を監視し、入力光がある一定のパワー以下になった場合、入力光パワーが所定の値以下になったことを判断する回路(入力断検出回路)と入力断検出回路が入力断を検出したときに励起光源の駆動電流を抑制または停止させる保護回路(以後、入力断保護回路という)を備えている(特許文献2参照)。   For this reason, a normal optical amplifying system monitors the status of input light and, when the input light falls below a certain power level, determines whether the input light power has fallen below a predetermined value (input break detection). Circuit) and a protection circuit that suppresses or stops the drive current of the excitation light source when the input interruption detection circuit detects an input interruption (hereinafter referred to as an input interruption protection circuit).

光通信で用いられる光増幅システムは、入力光パワーが所定のパワー以下から入力光が回復した場合に素早く正常動作になる事が求められる。図2(A)〜(D)は入力断保護回路を持つ光増幅システムの光学特性を示した説明図である。特に図2(A)は入力光パワーを示す図、図2(B)は出力光パワーを示す図、図2(C)は励起LDの駆動電流を示す図、 図2(D)は出力パワーモニタからALC制御回路の電気的動作を示す図である。   An optical amplification system used in optical communication is required to quickly operate normally when the input light recovers from a predetermined power or lower. 2A to 2D are explanatory diagrams showing optical characteristics of an optical amplification system having an input disconnection protection circuit. In particular, FIG. 2A shows the input optical power, FIG. 2B shows the output optical power, FIG. 2C shows the drive current of the pump LD, and FIG. 2D shows the output power. It is a figure which shows the electrical operation | movement of an ALC control circuit from a monitor.

図2(A)に示すように入力光断状態になった場合、入力断保護回路が動作し図2(B)に示すように出力光パワーは、0になる。ALC制御回路は、光信号の強弱に応じて励起パワーを調整して、出力パワーを一定にしている。入力光断状態の時、ALC制御回路は出力光パワーが設定出力光パワー値より小さいため、利得を上げるよう制御する。入力光が回復すると光増幅器の利得を制御する装置の励起LDに最大駆動電流を流す。結果、瞬時的に異常に高い出力光パワー(以後、光サージと呼ぶ)を出力することになる。   When the input light interruption state occurs as shown in FIG. 2A, the input interruption protection circuit operates and the output optical power becomes zero as shown in FIG. The ALC control circuit adjusts the pumping power according to the strength of the optical signal to make the output power constant. When the input light is interrupted, the ALC control circuit controls to increase the gain because the output light power is smaller than the set output light power value. When the input light is restored, the maximum drive current is passed through the pumping LD of the device that controls the gain of the optical amplifier. As a result, an abnormally high output optical power (hereinafter referred to as an optical surge) is output instantaneously.

光サージを抑制する方法として、光送信部において、光信号の立ち上がり時間を光増幅器の緩和時間時定数に比べて十分長くすることが知られている。しかし、システムの立ち上がりに時間が掛かってしまうために光通信では使用することはできない。このため、素早く正常動作になる光増幅システムの光サージを解決する方法が提案されている(特許文献3〜5参照)。
特開2002−141592号公報 特許第2651086号公報 特開平7−240717号公報 特開2003−78485号公報 特開平9−31095号公報
As a method for suppressing an optical surge, it is known that the rise time of an optical signal is sufficiently longer than the relaxation time constant of an optical amplifier in an optical transmitter. However, since it takes time to start up the system, it cannot be used in optical communication. For this reason, a method for solving an optical surge in an optical amplification system that quickly operates normally has been proposed (see Patent Documents 3 to 5).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-141592 Japanese Patent No. 2651086 JP-A-7-240717 JP 2003-78485 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-31095

従来技術によるALC制御される光増幅システムは、入力光パワーが非常に低くなると、出力光パワーを一定に保つように制御されるために利得が高い状態とされる。入力光パワーの低い状態から元の入力光パワーに回復すると、光増幅器が高い利得に保たれているために、光増幅システムは、光サージを出力することになる。   When the input optical power becomes very low, the ALC-controlled optical amplification system according to the prior art is controlled to keep the output optical power constant, and thus the gain is high. When the original input optical power is recovered from the low input optical power state, the optical amplifier system maintains a high gain, and thus the optical amplification system outputs an optical surge.

光サージは、光増幅システムの光ファイバなどの結合部を溶融させ、あるいは、この光サージを受ける受光部を破壊してしまうことがあるという問題点を有している。また、この光サージは、場合によって、周囲の人に対しても危険である。   The optical surge has a problem that the coupling part such as the optical fiber of the optical amplification system may be melted or the light receiving part that receives the optical surge may be destroyed. In some cases, this light surge is dangerous for the surrounding people.

光通信システム内に設置された光増幅器への入力光パワーの幅はそれほど広くない。上記特開平7−240717号公報や特開平9−331095号公報は、設置される光通信システムの複数の入力光条件にあわせて、光増幅器の利得を切り替える。切り替わる入力光パワー値を通常の入力光から少し低いパワーに設定することにより、利得切り替えの入力光と、回復時の入力光との間に極端な差を生じなくなり、光サージを低く抑えることができる。   The width of the input optical power to the optical amplifier installed in the optical communication system is not so wide. JP-A-7-240717 and JP-A-9-331095 switch the gain of an optical amplifier in accordance with a plurality of input light conditions of an installed optical communication system. By setting the input light power value to be switched to a slightly lower power than normal input light, there is no extreme difference between the input light for gain switching and the input light at the time of recovery, and the optical surge can be kept low. it can.

しかし、入力信号が急激に変化したときに、励起光パワーの変化に対する光増幅媒体の応答が遅いために出力光パワーが一定に保たれない問題が生じるため光サージを完全に抑えることとはできない。さらに入力状態によって設定値を数パターン用意する必要があるため、回路規模が大きくなってなる。   However, when the input signal changes abruptly, the response of the optical amplifying medium to the change in pumping light power is slow, which causes a problem that the output optical power cannot be kept constant. Therefore, the optical surge cannot be completely suppressed. . Furthermore, since it is necessary to prepare several setting values according to the input state, the circuit scale becomes large.

また、上記特開2003−78485号公報では、レーザーダイオードからの光量が補助光を常時、放出しているため、後段のシステム内において雑音やエラーが発生する可能性がある。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-78485, since the light amount from the laser diode always emits auxiliary light, noise and errors may occur in the system at the subsequent stage.

このような問題があり、入力光パワーの変動が生じた場合、出力一定化回路に入力する信号を切り替え、入力光の立ち上がり時に出力される光サージ量を減少させることが可能な、簡単な構成の光増幅システムはいまだ得られていない。   Simple configuration that can switch the signal input to the output stabilization circuit and reduce the amount of optical surge output at the rising edge of the input light when there is such a problem and fluctuations in the input optical power occur No optical amplification system has yet been obtained.

本発明は、少なくとも光増幅部と入力光パワーモニタと入力断検出回路と入力断保護回路と利得制御手段を備えた光通信などに利用される光増幅システムについて、
出力光パワーモニタと電気信号切替器と出力一定化回路を備え、入力断検出回路が入力光断を検出したとき、出力光パワーモニタと出力一定化回路の間に配置した電気信号切替器が、出力一定化回路へ入力される信号を、出力パワーモニタが出力した信号から入力断検出回路が出力した疑似出力光パワー信号に切り替える制御回路を具備することを特徴とする、光増幅システムである。
The present invention relates to an optical amplification system used for optical communication including at least an optical amplification unit, an input optical power monitor, an input interruption detection circuit, an input interruption protection circuit, and a gain control means.
An output optical power monitor, an electrical signal switch, and an output stabilization circuit, and when the input disconnection detection circuit detects an input light disconnection, an electrical signal switch disposed between the output optical power monitor and the output stabilization circuit, An optical amplification system comprising: a control circuit that switches a signal input to an output stabilizing circuit from a signal output from an output power monitor to a pseudo output optical power signal output from an input break detection circuit.

また、入力断検出回路が入力光断を判断したとき出力一定化回路に入力される疑似出力光パワー信号が、出力一定化回路により定められた光出力パワーである設定出力光パワー値よりも、大きな出力光パワーを得ることができる信号であることを特徴とする、上記の光増幅システムである。   In addition, the pseudo output optical power signal input to the output stabilization circuit when the input disconnection detection circuit determines that the input light disconnection is greater than the set output optical power value that is the optical output power determined by the output stabilization circuit, The optical amplification system is characterized in that the signal can obtain a large output optical power.

また、出力一定化回路は差分アンプで構成されており、入力断検出回路が入力光断を検出したとき疑似出力光パワー信号によって差分アンプが電気飽和しないことを特徴とする、上記の光増幅システムである。   The optical amplification system described above, wherein the output stabilization circuit is configured by a differential amplifier, and the differential amplifier is not electrically saturated by the pseudo output optical power signal when the input cutoff detection circuit detects an input cutoff. It is.

さらに、入力断検出回路が入力光の回復を検出したとき、電気信号切替器が、出力一定化回路へ入力される信号を、入力断検出回路の出力した疑似出力光パワー信号から出力パワーモニタが出力した信号へ切り替えるのに、1マイクロ秒〜10ミリ秒の遅延時間を持つ事を特徴とする、上記の光増幅システムである。   Further, when the input interruption detection circuit detects the recovery of the input light, the electrical signal switching unit converts the signal input to the output stabilizing circuit from the pseudo output optical power signal output by the input interruption detection circuit to the output power monitor. The optical amplification system is characterized by having a delay time of 1 microsecond to 10 milliseconds for switching to the output signal.

本発明は、入力光パワーの変動が生じた場合、出力一定化回路に入力する信号を切り替え、入力光の立ち上がり時に出力される光サージ量を減少させることが可能な、光サージを抑制した光増幅システムを提供する。   The present invention is a light with suppressed optical surge that can switch the signal input to the output stabilization circuit and reduce the amount of optical surge output when the input light rises when fluctuations in input optical power occur. An amplification system is provided.

本発明は、入力光パワーの変動が生じた場合、出力一定化回路に入力する信号を切り替え、光増幅ファイバ内に注入するエネルギー(励起光)を減少させるようにALC制御させる。ALC制御の構成を変更することなく、入力光の立ち上がり時に出力される光サージ量を減少させることが可能になる。   In the present invention, when the fluctuation of the input optical power occurs, the signal input to the output stabilizing circuit is switched, and the ALC control is performed so as to reduce the energy (pumping light) injected into the optical amplification fiber. It is possible to reduce the amount of light surge output at the time of rising of input light without changing the configuration of ALC control.

まず、本発明の第一について詳細に説明する。光増幅システムにおいて、入力光モニタからの信号を受けて入力断検出回路が入力光の断を検出したとき(以下、入力光断状態と呼ぶ)に、入力断検出回路からの信号を受けて、出力一定化回路と利得制御手段の間に配置した入力断保護回路が利得制御手段の駆動電流を抑制する。   First, the first of the present invention will be described in detail. In the optical amplification system, when the input interruption detection circuit detects the interruption of the input light in response to the signal from the input light monitor (hereinafter referred to as the input light interruption state), the signal from the input interruption detection circuit is received, An input disconnection protection circuit disposed between the output stabilizing circuit and the gain control means suppresses the drive current of the gain control means.

このとき、利得制御手段は待機状態になる。利得制御手段を構成する励起LDは、発光が停止している状態になる。同時に、出力光モニタと出力一定化回路の間に配置した電気信号切替器が入力断検出回路からの信号を受けて、出力一定化回路へ入力される信号を出力光パワーモニタからの出力光パワー信号から、入力断検出回路からの疑似出力光パワー信号に切り替える。   At this time, the gain control means is in a standby state. The excitation LD that constitutes the gain control means stops emitting light. At the same time, an electrical signal switch placed between the output optical monitor and the output stabilization circuit receives the signal from the input disconnection detection circuit and converts the signal input to the output stabilization circuit to the output optical power from the output optical power monitor. The signal is switched to the pseudo output optical power signal from the input break detection circuit.

本発明の第二は、出力一定化回路に入力される疑似出力光パワー信号が、出力一定化回路で設定される設定出力光パワー値よりも大きくなることを特徴とする。   The second aspect of the present invention is characterized in that the pseudo output optical power signal input to the output stabilizing circuit is larger than the set output optical power value set by the output stabilizing circuit.

出力一定化回路は、疑似出力光パワー信号と設定出力光パワー値を比較し、設定出力光パワー値に収束するように利得制御手段に信号を送る。このとき、疑似出力光パワー信号は、[疑似出力光パワー信号>設定出力光パワー値]でなければならない。[疑似出力光パワー信号>設定出力光パワー値]において、出力一定化回路は、利得制御手段に励起LD電流を減少させるようにALC制御する。入力断検出回路が入力光の回復を検出したときに、励起LD電流は小さな駆動電流から大きな駆動電流に回復する。よって、過剰な励起光の供給を抑制することができ、光増幅器の光サージを抑制することができる。   The output stabilizing circuit compares the pseudo output optical power signal with the set output optical power value, and sends a signal to the gain control means so as to converge to the set output optical power value. At this time, the pseudo output optical power signal must satisfy [pseudo output optical power signal> set output optical power value]. In [Pseudo Output Optical Power Signal> Set Output Optical Power Value], the output stabilizing circuit performs ALC control so that the gain control means decreases the pumping LD current. When the input break detection circuit detects recovery of input light, the excitation LD current recovers from a small drive current to a large drive current. Therefore, supply of excess excitation light can be suppressed, and an optical surge of the optical amplifier can be suppressed.

本発明の第三は、出力一定化回路には、差分アンプを使ったアナログ回路であることを特徴としている。差分アンプは、入力光断状態のとき、疑似出力光パワー信号の入力を受ける。疑似出力光パワー信号は、[疑似出力光パワー信号>設定出力光パワー値]である。差分アンプより出力される信号は、常に設定出力光パワー値より小さくなる。そのため差分アンプは電気飽和することはない。   The third aspect of the present invention is characterized in that the output stabilizing circuit is an analog circuit using a differential amplifier. The differential amplifier receives a pseudo output optical power signal when the input light is interrupted. The pseudo output optical power signal is [pseudo output optical power signal> set output optical power value]. The signal output from the differential amplifier is always smaller than the set output optical power value. Therefore, the difference amplifier does not become electrically saturated.

本発明の第四は、入力断検出回路が入力光の回復を検出したとき、電気信号切替器が、出力一定化回路に入力される信号を入力断検出回路からの疑似出力光パワー信号から出力光パワーモニタからの出力光パワー信号に1マイクロ秒〜10ミリ秒の遅延時間を持ち切り替わることを特徴としている。光増幅部として希土類を添加した光増幅媒体が用いられる場合、励起光パワーの変化に対する光増幅媒体の応答が遅いため、過励起状態になり光サージを引き起こすことがある。制御回路に遅延時間を用意する事により、光増幅システムの光サージを抑制することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, when the input break detection circuit detects the recovery of the input light, the electrical signal switch outputs the signal input to the output stabilization circuit from the pseudo output optical power signal from the input break detection circuit. The output optical power signal from the optical power monitor is switched with a delay time of 1 microsecond to 10 milliseconds. When an optical amplifying medium to which rare earth is added is used as the optical amplifying unit, the response of the optical amplifying medium to the change in pumping light power is slow, so that it may be overexcited and cause an optical surge. By preparing a delay time in the control circuit, an optical surge in the optical amplification system can be suppressed.

光増幅部は、信号光を合波するWDM、増幅作用を受け持つ光増幅媒体、出力光の戻り光を抑圧する光アイソレータなどから構成することができる。この構成には、必要に応じて光学部品を追加することができる。   The optical amplifying unit can be composed of a WDM that combines signal light, an optical amplifying medium that has an amplifying function, an optical isolator that suppresses return light of output light, and the like. Optical components can be added to this configuration as necessary.

光増幅媒体としては、石英ガラス,石英系酸化物ガラス、リン酸塩ガラス、ビスマス酸塩ガラス、亜テルル酸ガラス、フッ化物ガラス、リン酸塩結晶、酸化物セラミックスなどを用いることができる。   As the optical amplification medium, quartz glass, quartz-based oxide glass, phosphate glass, bismuthate glass, tellurite glass, fluoride glass, phosphate crystal, oxide ceramics, and the like can be used.

光増幅媒体の形状としては、平面導波路、平板状、スラブ状、ファイバ状などをとることができる。   The shape of the optical amplification medium can be a planar waveguide, a flat plate shape, a slab shape, a fiber shape, or the like.

図1は、本発明の原理的構成を示した光増幅システムのブロック図である。入力光を増幅する光増幅部101、前記光増幅部101に入力される入力光をモニタする入力光パワーモニタ102、前記入力光パワーモニタ102からの入力光パワーを判定する入力断検出回路103、前記入力断検出回路103からの信号を受けて利得制御手段106を制御する入力断保護回路107、前記光増幅部101の出力光をモニタする出力光パワーモニタ104、前記出力光パワーモニタ104の出力光パワーを一定にする出力一定化回路105、入力光断状態のときに出力一定化回路105へ入力される信号を出力光パワーモニタ104から入力断検出回路103の疑似出力光パワー信号に切り替える電気信号切替器108から構成される。   FIG. 1 is a block diagram of an optical amplification system showing the basic configuration of the present invention. An optical amplification unit 101 that amplifies input light; an input optical power monitor 102 that monitors input light input to the optical amplification unit 101; an input break detection circuit 103 that determines input optical power from the input optical power monitor 102; An input cutoff protection circuit 107 that controls the gain control means 106 in response to a signal from the input cutoff detection circuit 103, an output optical power monitor 104 that monitors the output light of the optical amplifier 101, and an output of the output optical power monitor 104 An output stabilizing circuit 105 that keeps optical power constant, and an electric signal that switches the signal input to the output stabilizing circuit 105 in the input light interruption state from the output optical power monitor 104 to the pseudo output optical power signal of the input interruption detection circuit 103 The signal switch 108 is configured.

光増幅部101への入力光が断のとき、入力断保護回路107は入力断検出回路103からの信号を受けて、利得制御手段106の駆動電流を抑制する。そして、電気信号切替器108を(2)に切り替え、疑似出力光パワー信号を出力一定化回路105に入力する。このとき疑似出力光パワー信号は、出力一定化回路105の設定出力光パワー値よりも大きいことが望ましい。即ち、出力一定化回路105は光増幅部101からの出力光パワーが設定値より大きいと認識し、利得制御手段に利得を小さくするようにALC制御するのがよい。   When the input light to the optical amplification unit 101 is cut off, the input break protection circuit 107 receives a signal from the input break detection circuit 103 and suppresses the drive current of the gain control means 106. Then, the electric signal switch 108 is switched to (2), and the pseudo output optical power signal is input to the output stabilizing circuit 105. At this time, the pseudo output optical power signal is preferably larger than the set output optical power value of the output stabilization circuit 105. That is, the output stabilizing circuit 105 recognizes that the output optical power from the optical amplifying unit 101 is larger than the set value, and preferably performs ALC control so that the gain control means reduces the gain.

光増幅部101への入力光が回復すると、入力断検出回路103は、入力光パワーモニタ102からの信号を受けて入力光パワーを判定する。入力断保護回路107は、出力一定化回路105からの信号が利得制御手段106に入力されるようにする。さらに出力光パワーモニタ104からの信号を出力一定化回路105に入力されるように電気信号切替器108を1マイクロ秒〜10ミリ秒の遅延時間を持ち(1)に切り替える。   When the input light to the optical amplifier 101 is recovered, the input break detection circuit 103 receives the signal from the input optical power monitor 102 and determines the input optical power. The input disconnection protection circuit 107 allows the signal from the output stabilization circuit 105 to be input to the gain control means 106. Further, the electric signal switch 108 is switched to (1) with a delay time of 1 microsecond to 10 milliseconds so that the signal from the output optical power monitor 104 is input to the output stabilizing circuit 105.

そして、出力一定化回路105は出力光パワーモニタ手段104からの信号を受けてALC制御する。入力光断状態の時、出力一定化回路105は入力断検出回路103からの疑似出力光パワー信号を受けて利得を小さくするようにALC制御する。入力光が回復した時、利得は、小さい状態から大きな状態にALC制御が行われる。   The output stabilizing circuit 105 receives the signal from the output light power monitoring means 104 and performs ALC control. In the input light interruption state, the output stabilization circuit 105 receives the pseudo output optical power signal from the input interruption detection circuit 103 and performs ALC control so as to reduce the gain. When the input light is recovered, the gain is controlled from a small state to a large state.

図4は、出力一定化回路105の構成を説明するブロック図である。出力光パワーを設定する出力設定回路401、出力パワーモニタ104と出力設定回路401の値を差分する差分アンプ402、利得制御手段に電流を加えるLDドライバ403から出力一定化回路105は構成される。   FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the output stabilization circuit 105. The output stabilizing circuit 105 includes an output setting circuit 401 that sets the output optical power, a difference amplifier 402 that makes a difference between the values of the output power monitor 104 and the output setting circuit 401, and an LD driver 403 that adds current to the gain control means.

図5(A)〜(E)は、本発明における入力光断状態時の出力一定化回路105の電気的動作を示した説明図である。特に図5(A)は図5出力パワーモニタ104からの信号を示す図、図5(B)は図4出力設定回路401からの信号を示す図、図5(C)は図4差分アンプ402に入力される信号を示す図、図5(D)は図4LDドライバ403に入力される信号を示す図、図5(E)は図4利得制御手段106に入力される信号を示す図である。   5A to 5E are explanatory diagrams showing the electrical operation of the output stabilizing circuit 105 when the input light is interrupted in the present invention. 5A shows a signal from the output power monitor 104 in FIG. 5, FIG. 5B shows a signal from the output setting circuit 401 in FIG. 4, and FIG. 5C shows a difference amplifier 402 in FIG. 5D is a diagram illustrating a signal input to the LD driver 403, and FIG. 5E is a diagram illustrating a signal input to the gain control means 106 in FIG. .

図6(A)〜(E)は、特許2651086記載のALC制御における入力光断状態時の出力一定化回路の電気的動作を示した説明図である。特に図6(A)は出力パワーモニタからの信号を示す図、図6(B)は、設定光出力パワー値の信号を示す図、図6(C)は図2出力パワーモニタと設定光出力パワー値の信号を比較する差分アンプに入力される信号を示す図、図6(D)は励起LDを駆動するLDドライバに入力される信号を示す図、図6(E)は励起LDに入力される信号を示す図である。   6A to 6E are explanatory diagrams showing the electrical operation of the output stabilizing circuit when the input light is interrupted in the ALC control described in Japanese Patent No. 2651086. 6A shows a signal from the output power monitor, FIG. 6B shows a signal of the set light output power value, and FIG. 6C shows the output power monitor and the set light output of FIG. FIG. 6D is a diagram showing a signal input to a differential amplifier for comparing power value signals, FIG. 6D is a diagram showing a signal input to an LD driver for driving the excitation LD, and FIG. 6E is an input to the excitation LD. It is a figure which shows the signal to be performed.

従来のALC制御では、図6(D)に示すように入力光断状態に入り、光増幅部への励起光の供給が停止されると差分アンプは、電気的に電気飽和してしまう。入力光が回復すると図6(E)に示すように励起LDは、最大出力電流を与えられる。そして、最大出力電流に対応した励起光は、光増幅部に入力され光サージが起こる原因になる。本発明では請求項3記載のように疑似出力光パワー信号を出力一定化回路に入力させる事により、疑似ALC動作を行う。結果、差分アンプ402は電気飽和しない。図5(D)に示すように入力光断状態時、疑似出力光パワー信号により差分アンプ402の電気飽和は抑制される。差分アンプ402の電気飽和が無いため、最大出力電流を継続する事は無い。結果、光サージを効率よく抑制することができる。   In the conventional ALC control, as shown in FIG. 6D, when the input light cut-off state is entered and the supply of the pumping light to the optical amplifying unit is stopped, the differential amplifier is electrically saturated. When the input light is restored, the excitation LD is given a maximum output current as shown in FIG. Then, the excitation light corresponding to the maximum output current is input to the optical amplifying unit and causes an optical surge. In the present invention, the pseudo ALC operation is performed by inputting the pseudo output optical power signal to the output stabilizing circuit as described in claim 3. As a result, the difference amplifier 402 is not electrically saturated. As shown in FIG. 5D, when the input light is interrupted, electrical saturation of the differential amplifier 402 is suppressed by the pseudo output optical power signal. Since there is no electrical saturation of the differential amplifier 402, the maximum output current is not continued. As a result, an optical surge can be efficiently suppressed.

図3(A)〜(D)は、光サージを抑制した光増幅システムの光学特性示した説明図である。特に図3(A)は入力光パワーを示す図、図3(B)は出力光パワーを示す図、図3(C)はALC制御を行った際の利得制御手段に流れる駆動電流値を示す図、図3(D)は出力一定化回路に入力される信号を示す図である。本発明では、光増幅器が入力光断状態のとき、出力一定化回路に疑似出力光パワー信号が入力される。結果図3(A)に示すように入力光が断になると、図3(D)に示すようにALC制御は疑似出力光パワー信号を受けて利得制御手段106に利得を小さくするよう制御を行う。よって、図3(C)に示すように利得制御手段である励起LDには、駆動電流を小さくするように制御が行われる。入力光パワーが回復すると、1マイクロ秒〜10ミリ秒の遅延時間を持って励起LDには駆動電流を小さくする制御から大きくする制御に変わる。そのため、問題になっていた巨大な光ピークを持つ光サージが発生しない。   3A to 3D are explanatory views showing optical characteristics of an optical amplification system in which an optical surge is suppressed. In particular, FIG. 3A shows the input optical power, FIG. 3B shows the output optical power, and FIG. 3C shows the drive current value flowing through the gain control means when ALC control is performed. FIG. 3 (D) is a diagram showing a signal input to the output stabilization circuit. In the present invention, when the optical amplifier is in the input light interruption state, the pseudo output optical power signal is input to the output stabilizing circuit. As a result, when the input light is interrupted as shown in FIG. 3A, the ALC control receives the pseudo output optical power signal and controls the gain control means 106 to reduce the gain as shown in FIG. . Therefore, as shown in FIG. 3C, the excitation LD, which is a gain control means, is controlled to reduce the drive current. When the input optical power is recovered, the pump LD is changed from a control for reducing the drive current to a control for increasing it with a delay time of 1 microsecond to 10 milliseconds. Therefore, an optical surge having a huge optical peak, which has been a problem, does not occur.

以下、実施例により説明する。   Hereinafter, an example explains.

光ファイバに希土類を添加した光増幅媒体とした。光増幅ファイバ704はコアにErFを0.25mol%、CeFを5.0mol%添加したフッ化物ファイバを石英ファイバ融着接続し、ステンレス製の金属パッケージに封入したファイバモジュールを用いた。フッ化物ファイバ長は1.5mである。 An optical amplifying medium in which a rare earth is added to an optical fiber is obtained. 0.25 mol% of the optical amplifying fiber 704 is ErF 3 to the core, a fluoride fiber doped with CeF 3 5.0 mol% Connect silica fiber fusion, using a fiber module encapsulated in a stainless steel metal package. The fluoride fiber length is 1.5 m.

実施例1の構成を図7に示す。光送信機より光ファイバ705に入力された波長1.55μmの入力光は、5/95の2分岐カプラ714により分岐され5%を入力光パワーモニタであるPD715へ、95%を光アイソレータ706に入力される。光アイソレータ706に入力された入力光はWDMカプラ703で波長0.98μmの励起LD701からの励起光と合波され光増幅ファイバ704に入力される。光増幅ファイバ704は励起光により上準位にイオンを蓄積し、入力信号光による誘導放出によって、入力光と同じ波長と位相の揃った光を出力して光増幅する。光増幅ファイバ704の出力光は1/99の2分岐カプラ708により分岐され1%を出力信号光パワーモニタであるPD710へ、99%を出力ファイバ709に入力される。出力ファイバ709からは波長1.55μmの増幅された信号光が出力される。   The configuration of Example 1 is shown in FIG. The input light having a wavelength of 1.55 μm input from the optical transmitter to the optical fiber 705 is branched by a 5/95 two-branch coupler 714, 5% to the input light power monitor PD 715 and 95% to the optical isolator 706. Entered. The input light input to the optical isolator 706 is combined with the pump light from the pump LD 701 having a wavelength of 0.98 μm by the WDM coupler 703 and input to the optical amplification fiber 704. The optical amplifying fiber 704 accumulates ions at the upper level by the excitation light, and outputs light having the same wavelength and phase as the input light by stimulated emission by the input signal light to amplify the light. The output light of the optical amplifying fiber 704 is branched by a 1/99 two-branch coupler 708, and 1% is input to the PD 710 which is an output signal light power monitor and 99% is input to the output fiber 709. The output fiber 709 outputs amplified signal light having a wavelength of 1.55 μm.

このとき入力光パワーモニタPD715では入力された光パワーを電気信号に変換され差分アンプ717に入力する。差分アンプ717では電気信号に変換された値と基準パワー回路716に設定させた値とを差し引いて、トランジスタ718に入力される。トランジスタ718では差分アンプ717からの入力値[PD715からの電気信号−基準パワー値]が正の値であれば励起LD701に駆動電流が与えられ、負の値であれば励起LD701が駆動電流が抑制され動作する。つまり、光ファイバ705に入力された入力光パワーが所望パワーより大きな時は、LDドライバ713からの帰還利得を励起LD701に与えてALC制御する。所望のパワーより小さい時は、LDドライバ713からの帰還利得を励起LD701に与えず、励起LD701を発振閾値以下に抑えるよう制御する。   At this time, the input optical power monitor PD 715 converts the input optical power into an electric signal and inputs it to the differential amplifier 717. The difference amplifier 717 subtracts the value converted into the electric signal from the value set in the reference power circuit 716 and inputs the result to the transistor 718. In the transistor 718, if the input value from the differential amplifier 717 [electric signal from the PD 715−reference power value] is a positive value, a drive current is given to the excitation LD 701, and if the input value is a negative value, the excitation LD 701 suppresses the drive current. Will work. That is, when the input optical power input to the optical fiber 705 is larger than the desired power, the feedback gain from the LD driver 713 is given to the pumping LD 701 to perform ALC control. When the power is smaller than the desired power, the feedback gain from the LD driver 713 is not given to the pumping LD 701, and the pumping LD 701 is controlled to be below the oscillation threshold.

一方、出力光パワーモニタPD710に入力された光パワーは、電気信号に変換されて差分アンプ712に入力される。差分アンプ712により、電気信号に変換された値から基準パワー回路711で設定された所定の値を差し引いて保持された出力光パワーが所望の光パワーになるように、ドライバ回路713から励起LD701への負帰還利得を与える。つまり、増幅された光パワーが所望のパワーよりも小さい時は、励起LD701により励起光のパワーを大きくして、光増幅ファイバ704における、光利得を大きくする。所望のパワーよりも大きい時は、励起LD701により励起光のパワーを小さくして、光増幅ファイバ704における、光利得を小さくする。   On the other hand, the optical power input to the output optical power monitor PD 710 is converted into an electrical signal and input to the differential amplifier 712. The difference amplifier 712 subtracts the predetermined value set by the reference power circuit 711 from the value converted into the electric signal, and the driver optical circuit 713 supplies the pumping LD 701 so that the output optical power held by the difference amplifier 712 becomes a desired optical power. Give negative feedback gain. That is, when the amplified optical power is smaller than the desired power, the pumping LD 701 increases the pumping light power to increase the optical gain in the optical amplification fiber 704. When the power is higher than the desired power, the power of the pumping light is reduced by the pumping LD 701 to reduce the optical gain in the optical amplification fiber 704.

ALC制御において、入力光断状態になったとき、差分アンプ712からの入力値が所望のパワーよりも小さくなり、励起LD701は励起光パワーが大きくなるように制御される。しかし、入力光断状態になるとトランジスタ719が、PD710の信号から疑似出力光パワー信号に切り替わり、差分アンプ712には疑似出力光パワー信号が入力される。このとき、疑似出力光パワー信号は、基準パワー回路711で設定された所定の値を差し引いた値が、所望の値よりも大きくなるように入力される。差分アンプ712は疑似出力光パワー信号の入力を受けて、励起LD701により励起光パワーを小さくするように帰還利得を与えようとする。しかし、入力断制御によって励起LD701に差分アンプ712からのALC制御は行われない。   In the ALC control, when the input light interruption state occurs, the input value from the differential amplifier 712 becomes smaller than the desired power, and the pumping LD 701 is controlled to increase the pumping light power. However, when the input light is interrupted, the transistor 719 switches from the signal of the PD 710 to the pseudo output optical power signal, and the pseudo output optical power signal is input to the differential amplifier 712. At this time, the pseudo output optical power signal is input such that a value obtained by subtracting a predetermined value set by the reference power circuit 711 is larger than a desired value. The differential amplifier 712 receives the pseudo output optical power signal and tries to give a feedback gain so that the pumping light power is reduced by the pumping LD 701. However, the ALC control from the differential amplifier 712 is not performed on the excitation LD 701 by the input cutoff control.

入力光が回復し光増幅システムが再び駆動しはじめるとトランジスタ719は、疑似出力光パワー信号からPD710に信号が切り替わり、励起LD701には差分アンプ712からの帰還利得が入力され、ALC制御が行われる。このとき、励起LD701に与えられる帰還利得は、入力光が回復した後、1ミリ秒の間は入力光断状態時と同じ負帰還利得が励起LD701に与えられる。そして、PD710からの信号に対応したALC制御に切り替わる。差分アンプ712は励起LD701に利得を小さな状態から大きな状態になるように制御する。   When the input light is recovered and the optical amplification system starts to drive again, the transistor 719 switches the signal from the pseudo output optical power signal to the PD 710, and the feedback gain from the differential amplifier 712 is input to the pump LD 701, and ALC control is performed. . At this time, the feedback gain given to the pumping LD 701 is given to the pumping LD 701 the same negative feedback gain as in the input light interruption state for 1 millisecond after the input light is recovered. And it switches to ALC control corresponding to the signal from PD710. The differential amplifier 712 controls the excitation LD 701 so that the gain is changed from a small state to a large state.

次に測定に使用した構成を図8に示す。本発明の光増幅システム802からのO/E変換器803で電気信号に変換され、オシロスコープ804で出力波形を観測した。オシロスコープ804には、光送信機801からのトリガ信号が入力され、入力光と出力光波形の相対的な遅れを観測できるように構成されている。また、励起LD701に供給する駆動電流も同時にオシロスコープ804で観測した。励起LD701の発振閾値は35mAであり、待機電流は34mAに設定した。   Next, the configuration used for the measurement is shown in FIG. It was converted into an electrical signal by the O / E converter 803 from the optical amplification system 802 of the present invention, and the output waveform was observed by the oscilloscope 804. The oscilloscope 804 is configured to receive a trigger signal from the optical transmitter 801 and observe a relative delay between the input light and the output light waveform. The drive current supplied to the excitation LD 701 was also observed with the oscilloscope 804 at the same time. The oscillation threshold value of the excitation LD 701 was 35 mA, and the standby current was set to 34 mA.

入力光をON/OFFしたときの出力応答の結果を図9に示す。利得の回復は1.8マイクロ秒であり、励起LDの駆動電流のオーバーシュートもなく、光サージは発生しなかった。   The result of the output response when the input light is turned on / off is shown in FIG. The recovery of gain was 1.8 microseconds, there was no overshoot of the drive current of the pump LD, and no optical surge occurred.

本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価・測定など光伝送の応用分野にも利用できるものである。   The present invention can be used not only in a communication system in the field of optical communication but also in an application field of optical transmission such as evaluation and measurement.

本発明の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of this invention. 従来のALC制御における各部信号を示す図である。It is a figure which shows each part signal in the conventional ALC control. 光サージを抑制した光増幅システムの光学特性示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the optical characteristic of the optical amplification system which suppressed the optical surge. 出力一定化回路105の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of an output stabilization circuit 105. FIG. 入力光断状態時の出力一定化回路105の電気的動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the electrical operation | movement of the output stabilization circuit 105 at the time of an input light interruption state. 既存のALC制御における入力光断状態時の出力一定化回路の電気的動作を示した図である。It is the figure which showed the electrical operation | movement of the output stabilization circuit at the time of the input light interruption state in the existing ALC control. 実施例1の構成を説明する図である。1 is a diagram illustrating a configuration of Example 1. FIG. 実施例1の測定系の攻勢を説明する図である。It is a figure explaining the offensive of the measurement system of Example 1. FIG. 実施例1の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

101 入力光を増幅する光増幅部
102 入力光パワーモニタ
103 入力断検出回路
104 出力光パワーモニタ
105 出力一定化回路
106 利得制御手段
107 入力断保護回路
108 電気信号切替器
401 出力設定回路
402 差分アンプ
403 LDドライバ
701 励起LD
702 光ファイバ
703 WDMカプラ
704 光増幅ファイバ
705 光ファイバ
706 光アイソレータ
707 光アイソレータ
708 2分岐カプラ
709 出力ファイバ
710 PD
711 基準パワー回路
712 差分アンプ
713 ドライバ回路
714 2分岐カプラ
715 PD
716 基準パワー回路
717 差分アンプ
718 トランジスタ
719 トランジスタ
801 光送信機
802 光増幅システム
803 O/E変換器
804 オシロスコープ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical amplifier 102 which amplifies input light Input optical power monitor 103 Input interruption detection circuit 104 Output optical power monitor 105 Output stabilization circuit 106 Gain control means 107 Input interruption protection circuit 108 Electric signal switch 401 Output setting circuit 402 Difference amplifier 403 LD driver 701 Excitation LD
702 Optical fiber 703 WDM coupler 704 Optical amplification fiber 705 Optical fiber 706 Optical isolator 707 Optical isolator 708 Two-branch coupler 709 Output fiber 710 PD
711 Reference power circuit 712 Difference amplifier 713 Driver circuit 714 Two-branch coupler 715 PD
716 Reference power circuit 717 Difference amplifier 718 Transistor 719 Transistor 801 Optical transmitter 802 Optical amplification system 803 O / E converter 804 Oscilloscope

Claims (4)

少なくとも光増幅部と入力光パワーモニタと入力断検出回路と入力断保護回路と利得制御手段を備えた光通信などに利用される光増幅システムについて、
出力光パワーモニタと電気信号切替器と出力一定化回路を備え、入力断検出回路が入力光断を検出したとき、出力光パワーモニタと出力一定化回路の間に配置した電気信号切替器が、出力一定化回路へ入力される信号を、出力パワーモニタが出力した信号から入力断検出回路が出力した疑似出力光パワー信号に切り替える制御回路を具備することを特徴とする、光増幅システム。
About an optical amplification system used for optical communication including at least an optical amplification unit, an input optical power monitor, an input interruption detection circuit, an input interruption protection circuit, and a gain control means,
An output optical power monitor, an electrical signal switch, and an output stabilization circuit, and when the input disconnection detection circuit detects an input light disconnection, an electrical signal switch disposed between the output optical power monitor and the output stabilization circuit, An optical amplification system comprising: a control circuit that switches a signal input to an output stabilizing circuit from a signal output from an output power monitor to a pseudo output optical power signal output from an input disconnection detection circuit.
入力断検出回路が入力光断を検出したとき出力一定化回路に入力される疑似出力光パワー信号が、出力一定化回路により定められた光出力パワーである設定出力光パワー値よりも、大きな出力光パワーを得ることができる信号であることを特徴とする、請求項1記載の光増幅システム。 When the input interruption detection circuit detects an input optical interruption, the pseudo output optical power signal that is input to the output stabilization circuit is larger than the set output optical power value that is the optical output power determined by the output stabilization circuit. The optical amplification system according to claim 1, wherein the optical amplification system is a signal capable of obtaining optical power. 出力一定化回路は差分アンプで構成されており、入力断検出回路が入力光断を検出したとき疑似出力光パワー信号によって差分アンプが電気飽和しないことを特徴とする、請求項1または2記載の光増幅システム。 3. The output stabilizing circuit includes a differential amplifier, and the differential amplifier is not electrically saturated by a pseudo output optical power signal when the input disconnection detection circuit detects an input optical disconnection. Optical amplification system. 入力断検出回路が入力光の回復を検出したとき、電気信号切替器が、出力一定化回路へ入力される信号を、入力断検出回路の出力した疑似出力光パワー信号から出力パワーモニタが出力した信号へ切り替えるのに、1マイクロ秒〜10ミリ秒の遅延時間を持つ事を特徴とする、請求項1乃至3いずれか1項に記載の光増幅システム。 When the input break detection circuit detects recovery of input light, the electrical signal switch outputs the signal input to the output stabilization circuit from the pseudo output optical power signal output by the input break detection circuit. 4. The optical amplification system according to claim 1, wherein switching to a signal has a delay time of 1 microsecond to 10 milliseconds. 5.
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