JP2009182030A

JP2009182030A - 光増幅器およびシステム、並びに、励起光モニタ方法

Info

Publication number: JP2009182030A
Application number: JP2008017733A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kenjo; 聰見上
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】光増幅器の増幅媒体へ供給すべき励起光の状態を簡便に監視する。
【解決手段】光増幅器（100）は、光信号を光励起により増幅して出力する増幅媒体（10）と、増幅媒体を光励起するための複数の波長の励起光を出力する光源部（20）と、複数の波長のうちの特定波長の励起光を検出し且つ該特定波長を切り替える光検出部（40）と、光源部からの励起光を光ファイバを通じて増幅媒体および光検出部へ供給する導波部（30）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を監視する技術に関する。

光通信における中継システムの増幅器には、ＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber：希土類添加ファイバ）のような増幅媒体に対し、光励起のための励起光を出力するレーザが搭載されている。励起用レーザとしては、例えば、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と称す。）が用いられる。光増幅器では、ＬＤの前方出力を光ファイバにより伝搬し、これを励起光として増幅媒体へ供給する。

ところで、光増幅器において励起光に異常が発生した場合、中継する光信号が適正に増幅されない。そのため、光増幅器の増幅動作と並行して、励起光の状態が正常であるか否かが監視される。

レーザからの光を監視する手法としては、例えば、両面発光型のＬＤの後方出力光を受光して解析するという、いわゆるバックモニタがよく知られている。バックモニタを採用した技術は、例えば、後述の特許文献１に記載されている。同文献の技術は、バックモニタにより得たＬＤの後方出力値を利用して、温度変化に起因するＬＤの劣化や破損を防止するというものである。
特開２００２−２３２０７３号公報

上記のバックモニタは、ＬＤの後方出力光をモニタするものであるから、増幅媒体に供給する励起光の監視、すなわちＬＤの前方出力光の監視には不適である。また、一般に、励起光には複数の波長のレーザ光が使用されることから、各波長の励起光を監視する必要がある。しかしながら、例えば、海底のように機器の設置が容易でない環境や、設置スペースに制限がある場所では、複雑で大掛かりな設備の構築は困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、増幅媒体へ供給すべき励起光の状態を簡便に監視するための技術を提供することにある。

本発明に係る光増幅器は、光信号を光励起により増幅して出力する増幅媒体と、前記増幅媒体を光励起するための複数の波長の励起光を出力する光源部と、前記複数の波長のうちの特定波長の励起光を検出し且つ該特定波長を切り替える光検出部と、前記光源部からの励起光を光ファイバを通じて前記増幅媒体および前記光検出部へ供給する導波部とを備える。

本発明に係るシステムは、前記光増幅器と、前記光増幅器に接続された監視装置と、通信手段を具備する受信端末とを備え、前記監視装置は、前記特定波長の励起光に関する前記光増幅器の検出結果を用いて当該励起光の状態を判定する判定部と、前記判定部の判定結果を前記受信端末へ送信する送信部とを有する。

本発明に係る励起光モニタ方法は、光信号を光励起により増幅して出力する増幅媒体の光励起のための複数の波長の励起光を出力し、前記出力した励起光を分岐し且つ分岐による一部の励起光を前記増幅媒体へ供給し、前記分岐による他の部分の励起光のうちの特定波長の励起光を検出し且つ該特定波長を切り替えるという方法である。

本発明によれば、複数の波長の励起光のそれぞれを簡便にモニタすることができる。これにより、複雑で大掛かりな設備を構築することは不要となり、海底のような特殊な環境や、設置スペースに制限がある場所などでも、励起光のモニタが簡便となる。

図１に、本発明の第１の実施形態の構成を示す。本実施形態は、光通信における中継システムの光増幅器に本発明を適用したものである。光増幅器100は、図１に示すように、通信回線11に設けられた増幅媒体としてのＥＤＦ10と、ＥＤＦ10を光励起するための励起光を出力する光源部20と、光源部20からの励起光をＥＤＦ10へ供給する導波部30と、励起光をモニタするための光検出部40とを備える。

ＥＤＦ10は、励起光が入射されることによる光励起作用により、回線11において図示の点線矢印の方向に伝搬する光信号を増幅して出力する。増幅する光信号の波長は、例えば、1.5μm帯とすることができる。

光源部20は、波長λ1の励起光を出力するＬＤ20Aと、波長λ2の励起光を出力するＬＤ20Bとから構成される。ＬＤ20A及びＬＤ20Bが出力するレーザ光は、図２に示すような互いに異なる波長の光である。波長λ1及びλ2としては、例えば、0.98μm帯の984nm及び986nmを用いることができる。

導波部30は、合波器31及び合波器32を備え、光源部20からの出力1及び出力2を光ファイバを通じてＥＤＦ10及び光検出部40へ供給する。合波器31は、図１に示すように、出力1及び出力2を合波し、それをＥＤＦ10への励起光3と光検出部40への分岐光4とに分ける。合波器32は、合波器31からの励起光3をＥＤＦ10へ入射する。図１に示す構成では、励起光3が前方励起方式によりＥＤＦ10へ供給されるが、これに替えて、ＥＤＦ10の励起方式を後方励起としてもよい。

光検出部40は、フィルタ（FIL：Filter）41A及び受光器（PD：Photo Detector）42から構成される。フィルタ41Aは、光源部20の波長λ1及びλ2のうち、モニタ対象となる一方の波長を透過し、また、透過すべき波長を定期的あるいは任意に切り替える。受光器42は、フィルタ41Aからの透過光5を検出する。

上記構成による光増幅器100の一連の動作を説明する。まず、合波器31は、光源部20からの出力1（λ1）及び出力2（λ2）を合波する。その後に、合波器31は、その合波した光を励起光3及び分岐光4に分ける。合波器32は、合波器31からの励起光3をＥＤＦ10へ入射する。フィルタ41Aは、合波器31からの分岐光4が入射されると、その時点での透過波長（λ1又はλ2）の光のみを透過光5として出力する。受光器42は、フィルタ41Aからの透過光5を検出する。

いま、仮に、モニタ対象の波長、すなわちフィルタ41Aの透過波長が、λ1であるとする。このとき、受光器42においてλ1の透過光5が検出されない場合は、ＬＤ20A（λ1）の出力系のファイバが断線した、あるいは、ＬＤ20A自体に不具合がある等、λ1に関し何らかの異常が発生したことを知ることができる。また、受光器42にてλ1の透過光5が適正に検出された場合は、λ1に関し異常がないことを認識できる。そして、フィルタ41Aの透過波長がλ1からλ2に切り替わることにより、λ2についても上記と同様にモニタすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の波長の励起光のそれぞれを簡便にモニタすることができる。本実施形態は、複雑で大掛かりなシステムの構築は不要であることから、海底のような特殊な環境や、設置スペースに制限がある場所などにも好適である。

また、本実施形態は、ＬＤの後方出力光ではなく、実際に励起光として用いる前方出力光を直接モニタすることから、ファイバ断線等によって励起光のパワーが低下したといった状況を検知することができる。さらにまた、外部共振器用としてファイバグレーティング等の反射器がレーザ出力側に設けられる光増幅器の場合に、その反射器の異常による励起光の多モード化を検出することができる。

図３に、本発明の第２の実施形態の構成を示す。本実施形態の光増幅器200は、光源部20からの励起光3に加え、光検出部40でのモニタ対象外となる波長の光を励起光としてＥＤＦ10へ還元する。

そのための構成として、光検出部40は、図３に示すように、前述の実施形態におけるフィルタ41A（図１）に替えて、反射器41B（REF：Reflector）を備える。前述のフィルタ41Aが透過のみを担うのに対し、本実施形態の反射器41Bは、光源部20の波長λ1及びλ2のうちの一方の光を透過し、且つ、他方の波長の光を反射するものである。また、この反射器41Bは、フィルタ41Aと同様に、モニタ対象の透過波長を定期的あるいは任意に切り替える。反射器41Bは、透過光5を受光器42へ透過する。そして、受光器42は、透過光5を検出する。また、反射器41Bは、モニタ対象外となる反射光6を反射し、導波部30へ戻す。

導波部30は、前述の実施形態における構成（図１）に加え、分波器33及び合波器34と、アイソレータ35とを備える。分波器33は、光源部20からの分岐光4を反射器41Bへ入射し、且つ、この反射器41Bから戻された反射光6を合波器34へ導く。また、反射光6がさらに光源部20へ戻ることを防止するために、分波器33と合波器31との間にはアイソレータ35が挿入されている。合波器34は、分波器33からの反射光6を励起光としてＥＤＦ10へ入射する。

図３の構成において、ＥＤＦ10の励起方式は、合波器32からの励起光3による前方励起と、合波器34からの反射光6による後方励起とを組み合わせた双方向励起である。かかる方式により、ＥＤＦ10へ入射する励起光3と反射光6との干渉を回避することができる。

なお、本実施形態の構成は、上記の双方向励起の構成に替えて、前方励起のみの構成、あるいは後方励起のみの構成であってもよい。その一例として、前方励起のみが適用された構成を図４に示す。この場合、光増幅器201の導波部30には、図３の合波器34に替えて、反射光6を前方励起によりＥＤＦ10へ供給するための合波器36を配置する。これにより、合波器36からの反射光6と、合波器32からの励起光3とが、共に前方励起によりＥＤＦ10へ入射される。

図３及び図４の各構成は、励起光のうちのモニタ対象外となる反射光6と、光源部20からの励起光3とを、同じ回線11のＥＤＦ10へ供給するものであったが、これに替えて、励起光3と反射光6とを異なる通信回線のＥＤＦへ供給する構成としてもよい。その場合の構成例を図５に示す。

図５に示す光増幅器202は、対向回線となる２つの回線11A及び回線11BにおけるＥＤＦ10A及びＥＤＦ10Bに励起光を供給するものである。この光増幅器202の導波部30には、回線11B側に合波器37が設けられている。かかる構成において、光源部20からの励起光3は、図１に示す形態と同様に、回線11AのＥＤＦ10Aを前方励起する。一方、反射器41Bからの反射光6は、分波器33により合波器37へ導かれ、対向する回線11B側のＥＤＦ10Bを後方励起する。

上記形態によれば、対向する回線にも励起光が供給されることから、対向回線の光信号をも増幅することができる。

なお、反射光6が入射される回線11B側の励起方式は、上記の後方励起に限らず、前方励起であってもよい。その形態を図６に示す。図６に示す光増幅器203の導波部30は、図５の合波器37に替えて、ＥＤＦ10Bを反射光6で前方励起するための合波器38を備える。

このように、本実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、複数の波長の励起光を簡便にモニタすることができる。また、いったんモニタ用として分岐された励起光のうち、モニタ対象外のものはＥＤＦ10へ還元されることから、光源部20からの出力を有効利用することができる。

図７に、本発明の第３の実施形態の構成を示す。本実施形態は、本発明に係る光増幅器にて使用する励起光の状態を外部から監視するためのシステムである。システム300は、前述した何れかの光増幅器（100,200,201,202,203）の光検出部40に接続された監視装置50と、無線あるいは有線の通信機能を具備する受信端末60とを備える。なお、監視装置50は、光増幅器と別個の装置として構成することに限らず、光増幅器の一部として構成してもよい。

監視装置50は、図７に示すように、判定部51及び送信部52を備える。判定部51は、現時点におけるフィルタ41A（又は反射器41B）の透過波長と受光器42の検出結果とに基づいて、モニタ対象となる励起光の状態を判定する。送信部52は、判定部51の判定結果を無線通信あるいは有線通信により受信端末60へ通知する。

図７を参照して、判定部51による判定例を説明する。ここでは、一例として、モニタ対象が波長λ1の励起光であるとする。判定部51は、λ1に関し受光器42が検出した電圧値Ｐ１を、予め設定されている判定閾値の電圧値Ｐｔ（≧０）と比較する。比較の結果、検出値（P1）が閾値（Pt）を上回る場合は、適正量のλ1が検出されたとみなし、λ1の励起光は正常であると判定する（「判定ケース１」）。

一方、検出値（P1）が閾値（Pt）以下である場合は、λ1が適正な状態で検出されないものとみなし、λ1に異常が発生したと判定する（「判定ケース２」）。その後、フィルタ41A（又は反射器41B）の透過波長がλ1からλ2に切り替わると、判定部51は、このλ2について上記と同様な手順で判定を行う。

送信部52は、判定部51の判定結果を受信端末60へ送信する。受信端末60は、判定結果を受信し、それを画面に表示する。これにより、受信端末60を閲覧した管理者が、各波長の励起光の状態を把握することができる。

なお、判定の形態は、上記のように正常／異常の２段階に限らず、正常／注意／警告など、励起光の状態を３つ以上の段階で判定してもよい。その場合、段階の数に応じて、複数の閾値（Pt）を設定する。

第３の実施形態のように、監視装置50又は受信端末60を設けることにより、遠隔地から迅速に障害を把握することができる。これにより、障害の復旧作業も迅速に行うことができる。

本発明を実施するにあたり、励起光の波長およびその数、並びに、増幅する光信号の波長は、上記各実施形態のものに限定されない。また、増幅媒体の励起方式は、図示のものに限らず、通信回線に求められる通信品質に適した任意の方式を採用することができる。

増幅媒体は、上記各実施形態のようなＥＤＦ（10）に限らず、例えば、ツリウム添加ファイバ（Thulium Doped Fiber）あるいはプラセオジウム添加ファイバ（Praseodymium Doped Fiber）等、他の希土類添加ファイバであってもよい。また、本発明は、希土類添加ファイバを使用する形態に限らず、例えば、ラマン効果を利用する増幅器にも適用可能である。

合波器（31,32,34,36,37,38）および分波器（33）は、合波のみ又は分波のみを担うデバイスに限らず、合分波器として機能するデバイスを用いてもよい。また、それぞれに求められる機能を果たすために、それぞれが１つのデバイスで構成されても、複数で構成されてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る光増幅器の構成図である。本発明の実施形態における励起光の波長に関する説明図である。本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の構成図である。本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の変形例の構成図である。本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の変形例の構成図である。本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の変形例の構成図である。本発明の第３の実施形態に係るシステムの構成図である。

符号の説明

100,200,201,202,203：光増幅器
300：システム
10：ＥＤＦ、11：通信回線
20：光源部、20A,20B：ＬＤ
30：導波部、31,32,34,36,37,38：合波器、33：分波器、35：アイソレータ（ISO）
40：光検出部、41A：フィルタ（FIL）、41B：反射器（REF）、42：受光器（PD）
50：監視装置、51：判定部、52：送信部
60：受信端末
1,2：出力、3：励起光、4：分岐光、5：透過光、6：反射光

Claims

光信号を光励起により増幅して出力する増幅媒体と、
前記増幅媒体を光励起するための複数の波長の励起光を出力する光源部と、
前記複数の波長のうちの特定波長の励起光を検出し且つ該特定波長を切り替える光検出部と、
前記光源部からの励起光を光ファイバを通じて前記増幅媒体および前記光検出部へ供給する導波部とを備えることを特徴とする光増幅器。
前記光検出部は、前記導波部により供給された励起光のうち前記特定波長と異なる波長の励起光を前記導波部へ戻し、
前記導波部は、前記光検出部からの励起光を前記増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
前記増幅媒体は、複数の通信回線のそれぞれに設けられ、
前記導波部は、前記光源部からの励起光と前記光検出部からの励起光とを互いに異なる通信回線の増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項２記載の光増幅器。
前記導波部は、前記光検出部からの励起光を後方励起により前記増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項２又は３記載の光増幅器。
前記導波部は、前記光源部からの励起光を前方励起により前記増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光増幅器。
前記光検出部は、前記導波部からの励起光を選択的に透過するフィルタと、前記フィルタの透過光を検出する光検出器とを含むことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
前記光検出部は、前記導波部からの励起光を選択的に透過し且つ当該透過光の波長と異なる波長の励起光を反射する反射器と、前記反射器の透過光を検出する光検出器とを含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光増幅器。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光増幅器と、前記光増幅器に接続された監視装置と、通信手段を具備する受信端末とを備え、
前記監視装置は、前記特定波長の励起光に関する前記光増幅器の検出結果を用いて当該励起光の状態を判定する判定部と、前記判定部の判定結果を前記受信端末へ送信する送信部とを有することを特徴とするシステム。
前記判定部は、前記検出結果の電圧値が閾値を上回る場合に前記特定波長の励起光が正常であると判定し、前記電圧値が前記閾値以下である場合に前記励起光が異常であると判定することを特徴とする請求項８記載のシステム。
光信号を光励起により増幅して出力する増幅媒体の光励起のための複数の波長の励起光を出力し、
前記出力した励起光を分岐し且つ分岐による一部の励起光を前記増幅媒体へ供給し、
前記分岐による他の部分の励起光のうちの特定波長の励起光を検出し且つ該特定波長を切り替えることを特徴とする励起光モニタ方法。
前記分岐による他の部分の励起光のうち前記特定波長と異なる波長の励起光を前記増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項１０記載の励起光モニタ方法。
前記増幅媒体を複数の通信回線のそれぞれに設け、
前記出力した励起光から分岐された一部の励起光と、前記分岐による他の部分の励起光のうち前記特定波長と異なる波長の励起光とを、互いに異なる通信回線の増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項１１記載の励起光モニタ方法。
前記特定波長と異なる波長であり且つ前記増幅媒体へ供給すべき励起光を後方励起により前記増幅媒体へ供給することを特徴とする請求項１１又は１２記載の励起光モニタ方法。
前記出力した励起光から分岐され前記増幅媒体へ供給される前記一部の励起光を前方励起により供給することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の励起光モニタ方法。
さらに、前記特定波長の励起光に関する検出結果を用いて当該励起光の状態を判定し、前記判定の結果を送信することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の励起光モニタ方法。
前記判定において、前記検出結果の電圧値が閾値を上回る場合に前記特定波長の励起光が正常であると判定し、前記電圧値が前記閾値以下である場合に前記励起光が異常であると判定することを特徴とする請求項１５記載の励起光モニタ方法。