DE69636708T2

DE69636708T2 - Optisches Übertragungssystem und optischer Verstärker

Info

Publication number: DE69636708T2
Application number: DE69636708T
Authority: DE
Inventors: Susumu Nakahara-ku Kawasaki-shi Kinoshita
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: EP1439654A2; KR970078178A; EP0812078B1; EP1439655A2; EP0812078A3; US6023366A; CN1084558C; DE69633109T2; US6259553B1; US6452719B2; EP1439655A3; CN1167379A; EP1439654A3; US6108123A; DE69633109D1; EP0812078A2; US6282017B1; DE69636708D1; EP1439654B1; JPH09321701A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein für eine Übertragung einer langen Reichweite und einer großen Kapazität geeignetes optisches Kommunikationssystem mit einem optischen Verstärker, und insbesondere ein auf WDM (Wellenlängentrennungs-Multiplexen) anwendbares optisches Kommunikationssystem mit einem für WDM geeigneten optischen Verstärker.
Beschreibung des Standes der Technik
In jüngerer Zeit sind Forschung und Entwicklung über die Anwendung eines optischen Verstärkers in einem optischen Kommunikationssystem intensiv betrieben worden. Beispielsweise ist die Wichtigkeit eines Nachverstärkers, eines optischen Zwischenverstärkers und eines Vorverstärkers mit einem EDFA (Erbium-dotierten Faserverstärker) offensichtlich geworden.
In herkömmlicher Weise bekannt ist ein optischer Verstärker, der ein optisches Verstärkungsmedium zum Verstärken von Signallicht und eine Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums umfasst, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband aufweist, das die Wellenlänge des Signallichts einschließt. In dem Fall, dass das optische Verstärkungsmedium eine EDF (Erbium-dotierte Faser) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ist, schließt die Pumpeinrichtung eine Pumplichtquelle zum Ausgeben von Pumplicht, das eine geeignete Wellenlänge aufweist, und eine Einrichtung zum Zuführen des Pumplichts in die dotierte Faser von dem ersten Ende und/oder dem zweiten Ende ein. In dem Fall, dass das optische Verstärkungsmedium durch einen Halbleiterchip bereitgestellt ist, schließt die Pumpeinrichtung eine Einrichtung zum Initiieren eines Stroms in den Chip ein.
Um eine Übertragungskapazität beträchtlich zu erhöhen, ist ein WDM-System (Wellenlängentrennungs-Multiplexsystem) vorgeschlagen worden. Das WDM-System schließt eine erste Anschlussstation zum Ausgeben von WDM-Signallicht (Wellenlängentrennungs-gemultiplextes Signallicht), das durch ein Wellenlängenteilungs-Multiplexen einer Mehrzahl optischer Signale erhalten wird, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, eine optische Übertragungsleitung zum Übertragen des WDM-Signallichts, das aus der ersten Anschlussstation ausgegeben wird, und eine zweite Anschlussstation zum Empfangen des WDM-Signallichts, das über die optische Übertragungsleitung übertragen wird, ein. Um eine Übertragungsentfernung in dem WDM-System zu erhöhen, sind einer oder mehrere optische Zwischenverstärker, die jeweils einen optischen Verstärker aufweisen, in der optischen Übertragungsleitung bereitgestellt.
Bei einem Einsetzen des optischen Verstärkers in dem WDM-System muss eine Verstärkungsneigung, der in dem optischen Verstärker auftritt, berücksichtigt werden. Die Verstärkungsneigung (der Verstärkungsabfall, verlauf) basiert auf der Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung. In einem EDFA ändert sich die Verstärkungsneigung mit einer Änderung in einer Gesamteingangsleistung wegen der Eigenschaften eines homogenen Verbreiterns in einer EDF. Dementsprechend ist es beim Bertreiben des WDM-Systems oder des optischen Zwischenverstärkers wünschenswert, eine Verstärkungsneigung des optischen Verstärkers zu erfassen und eine konstante Verstärkungsneigung aufrechtzuerhalten.
In dem optischen Verstärker oder dem optischen Zwischenverstärker wird üblicherweise eine Rückkopplungsschleife für ALC (automatische Pegelsteuerung) eingesetzt, um so den Ausgangspegel konstant zu halten. Bei einem Anwenden des optischen Verstärkers, der eine ALC einsetzt, in einem WDM-System ändert sich ein Zielpegel in der ALC, um eine Ausgangsleistung pro Kanal konstant zu halten, mit einer Änderung in der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts. Dementsprechend kann das herkömmliche optische Kommunikationssystems nicht auf einfache Weise auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen ansprechen.
EP 0 637 148 A1 betrifft ein optisches Kommunikationssystem, in dem übertragene Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen Wellenlängentrennungsgemultiplext (WDM) sind. Dieses Dokument behandelt das Problem, das auftritt, wenn Verstärker entlang eines Übertragungspfades des optischen Kommunikationssystems die Gesamtausgangsleistung des Verstärkers konstant halten.
In dem Fall, dass eines oder mehrere der gemultiplexten Signale in dem WDM-Signal fehlen, z.B. unter Störungsbedingungen, nimmt die den Verstärker erreichende Gesamtleistung ab. Um die Gesamtausgangsleistung des Verstärkers konstant zu halten, kompensiert der Verstärker die Gesamtleistungsverlust in dem WDM-Signal durch demgemäßes Verstärken des einkommenden WDM-Signals. Dadurch werden die verbleibenden gemultiplexten Signale, die in dem WDM-Signal nicht fehlen, mehr verstärkt, als es der Fall sein würde, wenn keine Signale in dem WDM-Signal fehlten. Dieses kann in einer Überverstärkung jedes der gemultiplexten Signale resultieren.
Zum Lösen dieses Problems schlägt EP 0 637 148 A1 vor, dem Sender des WDM-Systems eine Einrichtung zum Verknüpfen von Identifizierungssignalen in der Form von Pilottönen mit jedem der übertragenen Signale bereitzustellen, und dem Verstärker in dem Übertragungspfad eine Einrichtung zum Bestimmen, aus den Identifizierungssignalen, der Anzahl von auf dem Übertragungspfad vorhandenen Wellenlängen bereitzustellen. Durch Identifizieren der Anwesenheit oder Abwesenheit jedes Pilottons bestimmt ein Steuerschaltkreis des Verstärkers das Ausgangssignal zum Steuern des Verstärkungsgrades des optischen Verstärkers bei einem angemessenen Pegel.
Der Verstärkerpegel in dem System von EP 0 637 148 A1 wird in einer offenen Schleife gesteuert, d.h., dass der Ausgangspegel des Verstärkers nicht erfasst wird. Weiterhin erfordert das System von EP 0 637 148 A1 Verstärker mit einer komplizierten Struktur, da vielfältige Pilottöne jedes der vielfältigen gemultiplexten Signale in dem Verstärker bestimmt und verarbeitet werden müssen, um zu bestimmen, ob ein Signal in dem WDM-Signal fehlt oder nicht.
EP 0 467 396 A2 betrifft ein optisches Kommunikationssystem zum Übertragen und Empfangen eines Signals durch Verwenden einer Vielzahl von Lichtwellenlängen, und einen für solch ein System verwendeten optischen Verstärker. Dieses Dokument beschreibt, wie die Lichtausgabe eines Halbleiterlaser-Verstärkers zuverlässig konstant gehalten wird.
Zum Erreichen dieser Aufgabe schlägt EP 0 467 396 A2 vor, einen Fotowahrnehmungsschaltkreis bei dem Ausgang des Verstärkers bereitzustellen. Die Verstärkung des Verstärkers wird so gesteuert, dass die Ausgangsspannung des Fotowahrnehmungsschaltkreises gleich einem vorbestimmten Pegel ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deswegen Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, das auf einfache Weise auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen in dem WDM ansprechen kann, und in dem die Struktur der optischen Verstärker oder der optischen Zwischenverstärker einfach ist.
Diese Aufgabe wird durch das optische Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 erzielt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Anmeldung zielt ferner darauf ab, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten kann.
Die vorliegende Anmeldung zielt ferner darauf ab, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung bereitstellen kann und eine automatische Pegelsteuerung zulässt.
Ein optisches Kommunikationssystem gemäß einem Beispiel, das nicht alle zum Ausführen der Erfindung notwendigen Merkmale umfasst, enthält eine erste und eine zweite Anschlussstation, eine die erste und die zweite Anschlussstation verbindende optische Übertragungsleitung, und einen in der optischen Übertragungsleitung bereitgestellten optischen Zwischenverstärker. Die erste Anschlussstation enthält eine Vielzahl optischer Übertrager zum Ausgeben optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen, und eine Einrichtung zum Wellenlängentrennungs-Multiplexen der optischen Signale zum Ausgeben eines WDM-Signallichts. Das WDM-Signallicht wird durch die optische Übertragungsleitung übertragen und durch die zweite Anschlussstation empfangen. Der optische Zwischenverstärker enthält einen optischen Verstärker zum Verstärken des WDM-Signallichts.
Gemäß einem ersten Beispiel enthält die erste Anschlussstation ferner eine Einrichtung zum Erfassen bzw. Detektieren der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, und eine Einrichtung zum Übertragen einer Überwachungsinformation, die die Anzahl von Kanälen angibt, an den optischen Zwischenverstärker. Der optische Zwischenverstärker enthält ferner eine Einrichtung zum Erfassen eines Ausgabepegels des optischen Verstärkers, und eine Einrichtung zum Steuern des optischen Verstärkers, so dass der erfasste Ausgabepegel ein Zielpegel wird. In dem optischen Zwischenverstärker wird z.B. der Zielpegel gemäß der von der ersten Anschlussstation übertragenen Überwachungsinformation gesetzt.
Gemäß einem zweiten Beispiel enthält der optische Zwischenverstärker ferner eine Einrichtung zum Erfassen eines Ausgabepegels des optischen Verstärkers und eine Einrichtung zum Steuern des optischen Verstärkers, so dass der erfasste Ausgabepegel ein Zielpegel wird. Der Zielpegel ist konstant, ungeachtet der Anzahl der betriebenen optischen Übertrager. vorzugsweise sind die optischen Signale, die von manchen der Vielzahl zu betreibenden optischen Übertragern ausgegeben werden sollen, durch Hauptsignale moduliert, und die optischen Signale, die von den anderen, nicht betriebenen optischen Übertragern ausgegeben werden sollen, sind kontinuierliche Wellen.
Gemäß einem dritten Beispiel enthält der optische Verstärker ein optisches Verstärkungsmedium, eine Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts hat, eine Lichtquelle zum Ausgeben eines Kompensationslichts mit einer in dem Verstärkungsband enthaltenen Wellenlänge aber unterschiedlich von den Wellenlängen des WDM-Signallichts, und einer Einrichtung zum Liefern des WDM-Signallichts und des Kompensationslichts an das optische Verstärkungsmedium. Der optische Zwischenverstärker enthält ferner eine Einrichtung zum Erfassen eines Ausgabepegels des optischen Verstärkers, eine Einrichtung zum Steuern des optischen Verstärkers, so dass der erfasste Ausgabepegel ein Zielpegel wird, und eine Einrichtung zum Steuern der Leistung des Kompensationslichts, so dass der Zielpegel konstant wird, ungeachtet der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts.
Gemäß einem vierten Beispiel ist ein optischer Verstärker bereitgestellt mit einem optischen Verstärkungsmedium, das ein erstes und zweites Ende hat, wobei das erste Ende Signallicht empfängt; einer ersten Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband einschließlich einer Wellenlänge des Signallichts hat; einer zweiten Einrichtung, die wirksam mit dem ersten Ende des optischen Verstärkungsmediums verbunden ist, zum Überwachen spektraler Eigenschaften einer verstärkten Spontanemission, die sich in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium ausbreitet; und einer dritten Einrichtung zum Steuern eines Verstärkungsgrads in dem Verstärkungsband, so dass die spektralen Eigenschaften aufrecht erhalten bleiben.
Gemäß einem fünften Beispiel ist ein optischen Verstärker bereitgestellt mit einem optischen Verstärkungsmedium, das eine optische Wellenleiterstruktur hat, in welche Signallicht geliefert wird; einer Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband einschließlich einer Wellenlänge des Signallichts hat; eine Einrichtung zum Extrahieren einer seitlich von der optischen Wellenleiterstruktur ausgetretenen Spontanemission; einer Einrichtung zum Überwachen spektraler Eigenschaften der Spontanemission; und einer Einrichtung zum Steuern eines Verstärkungsgrads in dem Verstärkungsband, so dass die spektralen Eigenschaften aufrecht erhalten bleiben.
Gemäß einem sechsten Beispiel ist ein optischer Verstärker bereitgestellt mit einer ersten und einer zweiten optischen Verstärkereinheit und einer Einrichtung zum Kaskadieren der ersten und zweiten optischen Verstärkereinheit. Jede der ersten und der zweiten optischen Verstärkereinheit hat die Konfiguration des optischen Verstärkers gemäß dem vierten Beispiel. Dieser optische Verstärker enthält ferner ein optisches Dämpfungsglied mit einem variablen Dämpfungsfaktor, zum Dämpfen eines von der ersten optischen Verstärkereinheit ausgegebenen Verstärkten Signallichts; eine Einrichtung zum Abzweigen eines von der zweiten optischen Verstärkereinheit ausgegebenen verstärkten Signallichts in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht; einen Photodetektor zum Empfangen des ersten Zweiglichtes; und eine Einrichtung zum Steuern des Dämpfungsfaktors des optischen Dämpfungsglieds, so dass ein Ausgabepegel des Photodetektors konstant wird.
Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise zum Realisieren derer werden ersichtlicher werden, und die Erfindung selbst wird am besten aus der Studie der folgenden Beschreibung und der angefügten Ansprüche mit Verweis auf die angefügten Zeichnungen verstanden werden, die manche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines WDM-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform eines optischen Zwischenverstärkers des erfinderischen WDM-Systems zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm eines ALC-Schaltkreises;
3A ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des in 2 gezeigten optischen Verstärkers zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm eines anderen WDM-Systems;
5 ist ein Graph zum Veranschaulichen eines Tonsignals gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform des optischen Zwischenverstärkers des erfinderischen WDM-Systems zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm noch eines anderen WDM-Systems.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel des optischen Zwischenverstärkers zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Beispiel des optischen Zwischenverstärkers zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Grundkonfiguration eines optischen Verstärkers zeigt.
11A und 11B sind Graphen zum Veranschaulichen von Beispielen zum Entfernen des Einflusses der akkumulierten ASE;
12 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt.
13 ist ein Graph zum Veranschaulichen einer Verstärkungsgradneigung.
14 ist ein Blockdiagramm einer Spektrums-Überwachungseinheit.
15 ist ein Blockdiagramm einer anderen Spektrums-Überwachungseinheit.
15A ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des in 12 gezeigten optischen Verstärkers zeigt.
15B ist ein Blockdiagramm, das ein anderes konkretes Beispiel des in 12 gezeigten optischen Verstärkers zeigt.
16 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites Beispiel des optischen Verstärkers zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt.
18 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Grundkonfiguration des optischen Verstärkers zeigt.
20 ist ein Blockdiagramm einer Spektrums-Überwachungseinheit, die in der in 19 gezeigten zweiten Grundkonfiguration verwendet werden kann.
21 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Grundkonfiguration des optischen Verstärkers zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Manche bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Verweis auf die angefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm eines WDM-Systems, auf welches die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Dieses System enthält eine Übertragungsstation 2 zum Ausgeben eines WDM-Signallichts, eine Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 zum Übertragen des von der Übertragungsstation 2 ausgegebenen WDM-Signallichts, und eine Empfangsstation 6 zum Empfangen des durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 übertragenen WDM-Signallichts.
Die Übertragungsstation 2 hat eine Vielzahl optischer Übertrager (#1 bis #5). Jeder optische Übertrager hat einen Anschluss 10 zum Empfangen eines Treibersignals. Jeder optische Übertrager 8 gibt ein Signallicht (optisches Signal) mit einer vorbestimmten Wellenlänge, die durch eine Direktmodulation einer Laserdiode oder durch Modulation von CW-Licht (kontinuierliches Wellenlicht) von einer Laserdiode durch einen optischen Modulator gegeben ist, aus. Statusssignale 12 von den optischen Übertragern 8 (#1 bis #4) werden an einen SV-Schaltkreis (Überwachungsschaltkreis) 14 geliefert. Jedes Statusssignal 12 enthält ein Flag bzw. Kennzeichen, das darstellt, ob oder nicht der entsprechende optische Übertrager 8 in Betrieb ist. Der SV-Schaltkreis 14 gibt eine Überwachungsinformation aus, die die Anzahl der betriebenen optischen Übertrager 8 enthält, d.h., die Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts. Die Überwachungsinformation von dem SV-Schaltkreis 14 wird an den Anschluss 10 des optischen Übertragers 5 (#5) eingegeben, und ein optisches Signal mit einer durch die Überwachungsinformation modulierten Wellenlänge λ_sv wird von dem optischen Übertrager 8 (#5) ausgegeben. Die optischen Übertrager 8 (#1 bis #4) geben optische Signale mit durch Übertragungsdaten (Hauptsignale) der jeweiligen Kanäle modulierten Wellenlängen λ₁ bis λ₄.aus. Die optischen Signale von sämtlichen optischen Übertragern 8 werden zusammengefaßt durch einen Multiplexer (MUX) 16, und das somit erhaltene WDM-Signallicht dann an die optische Übertragungsleitung 4 ausgegeben.
Zwei optische Zwischenverstärker 18 sind in der optischen Übertragungsleitung 4 bereitgestellt. Drei oder mehr optische Zwischenverstärker 18 können bereitgestellt sein, oder ein optischer Zwischenverstärker 18 kann bereitgestellt sein. Jeder optische Zwischenverstärker 18 hat einen optischen Verstärker 20 zum Verstärken des WDM-Signallichts und Ausgeben eines verstärkten WDM-Signallichts, und einen SV-Schaltkreis (Überwachungsschaltkreis) 22 zum Eingeben/Ausgeben der von der Übertragungsstation 2 übertragenen Überwachungsinformation von/an den optischen Verstärker 20. Jeder optische Zwischenverstärker 18 enthält ferner einen optischen Koppler 24 zum Liefern des optischen Signals mit der durch die Überwachungsinformation modulierten Wellenlänge λ_sv auf solche eine Weise, um den optischen Verstärker 20 zu umgehen, so dass ein aktualisiertes optisches Signal (mit der Wellenlänge λ_sv), das von dem SV-Schaltkreis 22 ausgegeben ist, mit der Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 durch einen optischen Koppler 26 zusammengefügt wird.
In der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff "ein in einer optischen Übertragungsleitung bereitgestellter optischer Zwischenverstärker" als ein Vertreter optischer Verstärker verwendet werden, wie beispielsweise ein optischer Nachverstärker, ein optischer Vorverstärker usw.
Die Empfangsstation 6 hat einen Demultiplexer (DEMUX) 28 zum Abzweigen des durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 übertragenen WDM-Signallichts, und eine Vielzahl optischer Empfänger 30 (#1 bis #4) zum Demodulieren der Übertragungsdaten sämtlicher Kanäle gemäß dem abgezweigten WDM-Signallicht. Die durch jeden optischen Empfänger 30 demodulierten Übertragungsdaten werden von einem Anschluss 32 des entsprechenden optischen Empfängers 30 ausgegeben.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform des optischen Zwischenverstärkers zeigt. Dieser optische Zwischenverstärker kann als jeder in 1 gezeigte optische Zwischenverstärker 18 verwendet werden.
In sämtlichen Zeichnungen sind im Wesentlichen dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Das Signallicht mit der Wellenlänge λ_sv, das von der Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 durch den optischen Koppler 24 abgezweigt ist, ist zuvor mit der Überwachungsinformation moduliert. Dieses Signallicht wird an einen in dem SV-Schaltkreis 22 aufgenommenen O/E-Wandler (opto-elektrischer Wandler) 34 eingegeben, und die Überwachungsinformation wird gemäß einem Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 34 aufgefrischt bzw. regeneriert. Das WDM- Signallicht mit den durch den optischen Koppler 24 geschrittenen Wellenlängen λ_j (j = 1 bis 4) wird in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht durch einen optischen Koppler 36 abgezweigt. Das erste Zweiglicht wird an ein optisches Verstärkungsmedium 38 geliefert. Das optische Verstärkungsmedium 38 wird zuvor durch Pumpeinrichtung 40 gepumpt. Demgemäß hat das optische Verstärkungsmedium 38 ein Verstärkungsband einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts. Als das optische Verstärkungsmedium 38 kann eine dotierte Faser, die mit einem Seltenen Erden Element dotiert ist, z.B. eine Erbium-dotierte Faser (EDF), verwendet werden. In diesem Fall enthält die Pumpeinrichtung 40 eine Pumplichtquelle, die wirksam mit wenigstens dem ersten Ende oder dem zweiten Ende der dotierten Faser verbunden ist, zum Liefern von Pumplicht an die dotierte Faser. Alternativ kann ein Halbleiterchip als das optische Verstärkungsmedium 38 (optischer Halbleiterverstärker) verwendet werden. In diesem Fall enthält die Pumpeinrichtung 40 eine Einrichtung zum Anwenden einer Pumpspannung über ein Paar von Elektroden, die in dem Chip zum Injizieren eines Stroms bereitgestellt sind. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das optische Verstärkungsmedium 38 eine dotierte Faser ist, und dass die Pumpeinrichtung 40 eine Pumplichtquelle enthält.
Das durch das optische Verstärkungsmedium 38 verstärkte Signallicht wird in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht durch einen optischen Koppler 42 abgezweigt. Das erste Zweiglicht von dem optischen Koppler 42 wird durch den optischen Koppler 26 an die Abwärts-Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 übertragen. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler 42 wird an ein optisches Bandpassfilter 44 geliefert. Das Filter 44 hat einen Durchlassbereich einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts. Das durch das Filter 44 geschrittene Licht wird an einen O/E-Wandler 46 geliefert, und ein Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 46 wird an einen ALC-Schaltkreis (Steuerschaltkreis für einen automatischen Pegel) 48 und den SV-Schaltkreis 22 geliefert.
Der ALC-Schaltkreis 48 steuert die Pumpeinrichtung 40, so dass der Ausgabepegel des O/E-Wandlers 46 konstant wird. Genauer genommen wird, in dem Fall, dass die in der Pumpeinrichtung 40 enthaltene Pumplichtquelle eine Laserdiode ist, ein Treiberstrom (Bias-Strom bzw. Vorstrom) für die Laserdiode gesteuert. Von der in dem SV-Schaltkreis 22 aufgefrischten Überwachungsinformation wird ein die Anzahl von Kanälen angebendes Signal SC von dem SV-Schaltkreis 22 an den ALC-Schaltkreis 48 geliefert. Da der ALC-Schaltkreis 48 die oben erwähnte Rückkopplungssteuerung durchführt, wird der Ausgabepegel dieses optischen Verstärkers stabilisiert, um mit einem Zielpegel übereinzustimmen. Der Zielpegel wird gesetzt bzw. eingestellt, so dass die Ausgabeleistung pro Kanal konstant wird. Demgemäß ist der Zielpegel gemäß der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts eingestellt.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Zielpegel gemäß dem die Anzahl von Kanälen angebenden Signal SC eingestellt. Dies wird nun genauer beschrieben werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine spezifische Ausführungsform des in 2 gezeigten ALC-Schaltkreises 48 zeigt. Der ALC-Schaltkreis 48 hat einen Operationsverstärker 56 zum Vergleichen des Ausgabesignals (Ausgabespannung) von dem O/E-Wandler 46 mit einer Referenzspannung V_REF. Die Ausgabespannung von dem O/E-Wandler 46 wird an einen Minuseingabe-Port des Operationsverstärkers 56 geliefert, und die Referenzspannung V_REF wird an einen Pluseingabe-Port des Operationsverstärkers 56 geliefert. Der Operationsverstärker 56 gibt ein Spannungssignal aus, das einer Pegeldifferenz zwischen den zwei Eingabe-Ports entspricht. Dieses Spannungssignal wird in ein Stromsignal durch einen V/I-Wandler 58 gewandelt, und das Stromsignal wird dann z.B. zurück an den Treiberstrom für die Pumplichtquelle in der Pumpeinrichtung 40 gespeist (siehe 2).
Um die Referenzspannung V_REF gemäß der Anzahl von Kanälen einzustellen, wird eine MPU (Mikro-Verarbeitungseinheit) 60 verwendet. Das die Anzahl von Kanälen angebende Signal SC wird in die MPU 60 durch einen I/O-Schaltkreis 62 genommen, und die gemäß dem Ergebnis der Berechnung in der MPU 60 erhaltene Referenzspannung V_REF wird durch den I/O-Schaltkreis 62 an den Operationsverstärker 56 geliefert. Die Berechnung in der MPU 60 wird z.B. durch Referenzieren einer Datentabelle mit dem die Anzahl von Kanälen angebenden Signal SC als eine Adresse durchgeführt. Diese Datentabelle wird zuvor in einem Speicher 64 gespeichert, der durch den I/O-Schaltkreis 62 mit der MPU 60 verbunden ist. Zum Beispiel wird für ein Signal SC, das eine große Anzahl von Kanälen angibt, eine große Referenzspannung (V_REF) eingestellt, wohingegen für ein Signal SC, das eine kleine Anzahl von Kanälen angibt, eine kleine Referenzspannung (V_REF) eingestellt wird.
In dieser wie oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird der Zielwert im ALC gemäß der Anzahl von Kanälen der in der Übertragungsstation (siehe 1) betriebenen optischen Übertrager 8 eingestellt. Demgemäß kann eine Ausgabeleistung pro Kanal von dem optischen Verstärker konstant aufrecht erhalten sein, ungeachtet einer Änderung in der Anzahl von Kanälen. Durch Verwenden des wie in 2 gezeigten Zwischenverstärkers kann das in 1 gezeigte WDM-System demgemäß einfach an eine Änderung in der Anzahl von WDM-Kanälen angepasst werden.
Mit Verweis auf 2 wird eine weitere Funktion des SV-Schaltkreises 22 beschrieben werden. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler 36 wird an ein optisches Bandpassfilter 50 mit einem Durchlassbereich einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts geliefert. Das von dem Filter 50 ausgegebene Licht wird an einen O/E-Wandler 52 eingegeben, und ein Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 52 wird an den SV-Schaltkreis 22 geliefert. Das Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 46 auf der Ausgabeseite wird außerdem an den SV-Schaltkreis 22 geliefert. Demgemäß können die Pegel eines Eingabelichts und eines Ausgabelichts und der Verstärkungsgrad dieses optischen Verstärkers in dem SV-Schaltkreis 22 erhalten werden. Durch Hinzufügen solch einer Information zu der von der Übertragungsstation 2 übertragenen Überwachungsinformation wird die letztere aktualisiert. Dann wird die aktualisierte Überwachungsinformation an den optischen Abwärts-Zwischenverstärker 18 oder die Empfangsstation 6 übertragen. Die aktualisierte Überwachungsinformation wird in ein Signallicht mit der Wellenlänge λ_sv durch einen in dem SV-Schaltkreis 22 aufgenommenen E/O-Wandler 54 gewandelt, und dieses Signallicht wird dann an die Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 durch den optischen Koppler 26 ausgegeben.
Die aktualisierte Überwachungsinformation kann eine Statusinformation enthalten, die die Anzahl von Kanälen angibt, die den Betrieb des entsprechenden optischen Verstärkers bestimmt. Durch das Merkmal der Statusinformation kann die Empfangsstation 6 (in 1 gezeigt) erfassen, ob oder nicht der entsprechende optische Verstärker arbeitet, basierend auf der von der Übertragungsstation 2 gesendeten Überwachungsinformation. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ist sehr wichtig, weil die Anzahl von Kanälen einer der Schlüsselparameter zum Betreiben optischer Verstärker ist.
3A ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des in 2 gezeigten optischen Verstärkers zeigt. In diesem Beispiel wird eine EDF (Erbium-dotierte Faser) 39 als das optische Verstärkungsmedium 38 verwendet. Um eine Resonanz in der EDF 39 zu vermeiden, sind optische Isolatoren 41A und 41B mit beiden Enden der EDF 39 verbunden. Die Pumpeinrichtung 40 enthält eine ein Pumplicht ausgebende Laserdiode 43 und einen optischen Koppler 45 zum Liefern des Pumplichts an die EDF 39.
4 ist ein Blockdiagramm eines anderen WDM-Systems. Dieses System enthält eine Übertragungsstation 66 zum Ausgeben eines WDM-Signallichts, eine Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 zum Übertragen des von der Übertragungsstation 66 ausgegebenen WDM-Signallichts, und eine Empfangsstation 6 zum Empfangen des durch die Übertragungsleitung für eine optischen Faser 4 übertragenen WDM-Signallichts. Die zwei optischen Zwischenverstärker 68 sind in der Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 bereitgestellt. Drei oder mehr optische Zwischenverstärker können bereitgestellt sein, oder ein optischer Zwischenverstärker 68 kann bereitgestellt sein. Jeder optische Zwischenverstärker 68 hat einen optischen Verstärker 70 und einen SV-Schaltkreis 72 zum Eingeben/Ausgeben einer Überwachungsinformation direkt von/an den optischen Verstärker 70.
Der optische Übertrager 8 (#5) zum hauptsächlichen Übertragen der Überwachungsinformation in dem in 1 gezeigten System wird in dieser bevorzugten Ausführungsform nicht verwendet. Das heißt, dass in der Übertragungsstation 66 enthaltende optische Übertrager 8 (#1 bis #4) optische Signale ausgeben können, die durch Übertragungsdaten mit Wellenlängen λ₁ bis λ₄ moduliert sind. Die Betriebsbedingungen der optischen Übertrager 8 (#1 bis #4) darstellende Statusssignale werden an einen SV-Schaltkreis 74 geliefert. Der SV-Schaltkreis 74 erzeugt ein Tonsignal gemäß der Überwachungsinformation einschließlich der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts. Dieses Tonsignal hat eine Frequenz, die ausreichend niedriger als die eines Hauptsignals (Übertragungsdaten in jedem optischen Übertrager 8) ist. Das Tonsignal wird von dem SV-Schaltkreis 74 durch ein Tiefpassfilter 76 an den optischen Übertrager 8 (#4) geliefert. Das Tonsignal wird einem modulierenden Signal (Übertragungsdaten) überlagert, das von einem Anschluss 10 an den optischen Übertrager 8 (#4) geliefert werden soll.
In 5 ist ein Wellenformdiagramm des Tonsignals gezeigt. Ein Tonsignal 80, das eine Geschwindigkeit ausreichend niedriger als die eines Hauptsignals 78 hat, ist einem der optischen WDM-Signale überlagert. Das Tonsignal 80 kann erhalten werden durch Durchführen einer Modulation auf der Grundlage der Überwachungsinformation mit als ein Unterträger verwendeten Tonkomponenten einer niedrigen Frequenz. Die Frequenzen der Tonkomponenten sind beispielsweise auf 1 KHz bis 1 MHz gesetzt, so dass jede Frequenzkomponente nicht in dem optischen Verstärker gedämpft wird. In dem Fachgebiet der optischen Kommunikation ist solch eine Technik zum Überlagern des Tonsignals als eine Unterträger-Übermodulationstechnik bekannt.
In 6 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform des optischen Zwischenverstärkers zeigt. Dieser optische Zwischenverstärker kann als jeder in 2 gezeigte optische Zwischenverstärker 68 verwendet werden. Dieser optische Zwischenverstärker hat eine Rückkopplungsschleife mit einem ALC-Schaltkreis 48. Diese Schleife ist dieselbe wie die in 2 gezeigte, so dass die Beschreibung davon hier weggelassen werden wird. Das von der Aufwärts-Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 gelieferte WDM-Signallicht wird in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht durch einen optischen Koppler 82 abgezweigt. Das erste Zweiglicht von dem optischen Koppler 82 wird an ein optisches Verstärkungsmedium 38 geliefert. Das durch das optische Verstärkungsmedium 38 verstärkte WDM-Signallicht wird durch einen optischen Koppler 42 an die Abwärts-Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 übertragen. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler wird an ein optisches Bandpassfilter 84 geliefert. Das Filter 84 hat einen Durchlassbereich einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts. Das von dem Filter 84 ausgegebene Licht wird an einen O/E-Wandler 86 geliefert. Ein Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 86 wird an ein Bandpassfilter 88 geliefert.
Das Filter 88 hat einen Durchlassbereich einschließlich der Trägerfrequenz des Tonsignals. Demgemäß wird das Tonsignal durch das Filter 88 extrahiert, und wird dann an einen SV-Schaltkreis 90 geliefert. In dem SV-Schaltkreis 90 wird die Überwachungsinformation gemäß dem Tonsignal aufgefrischt bzw. regeneriert, und ein Signal SC, das die Anzahl von Kanälen angibt, gemäß der Überwachungsinformation erhalten, wird von dem SV-Schaltkreis 90 an den ALC-Schaltkreis 48 geliefert. In dem ALC-Schaltkreis 48 wird eine Referenzspannung V_REF (siehe 3) gemäß dem die Anzahl von Kanälen angebenden Signal SC eingestellt. Demgemäß kann die optische Ausgangsleistung pro Kanal konstant aufrecht erhalten werden, ungeachtet einer Änderung in der Anzahl von Kanälen.
Während das Tonsignal nur dem optischen Signal mit der Wellenlänge λ₄ überlagert ist, das von dem optischen Übertrager 8 (#4) in das in 4 gezeigte System ausgegeben werden soll, kann das Tonsignal auf sämtliche Kanäle des WDM-Signallichts überlagert werden. In diesem Fall ist ein optischer Modulator zwischen dem optischen Multiplexer 16 und der optischen Übertragungsleitung 4 bereitgestellt, um dadurch das Tonsignal dem WDM-Signallicht zu überlagern.
Zum Beispiel kann die Anzahl betriebener Kanäle gemäß der Frequenz des Tonsignals übertragen werden, d.h., dass, wenn nur ein Kanal in Betrieb ist, ein Tonsignal von 10 KHz überlagert wird; wenn zwei Kanäle in Betrieb sind, ein Tonsignal von 11 KHz überlagert wird; wenn drei Kanäle in Betrieb sind, ein Tonsignal von 12 KHz überlagert wird; und so weiter. Somit wird die Anzahl von Kanälen gemäß der Frequenz des Tonsignals erfasst.
Alternativ können die Frequenzen der Tonsignale zuvor sämtlichen Kanälen zugewiesen sein, und die Tonsignale können den entsprechenden Kanälen vor einem Ausführen des Wellenlängentrennungs-Multiplexens überlagert werden. In diesem Fall kann die Anzahl betriebener Kanäle gemäß der Anzahl von Frequenzkomponenten der Tonsignale erfasst werden.
7 ist ein Blockdiagramm noch eines anderen WDM-Systems. Dieses System enthält eine Übertragungsstation 92 zum Ausgeben eines WDM-Signallichts, eine Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 zum Übertragen des von der Übertragungsstation 92 ausgegebenen WDM-Signallichts, und eine Empfangsstation 6 zum Empfangen des durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 übertragenen WDM-Signallichts. Zwei optische Zwischenverstärker 94 sind in der Übertragungsleitung für eine optische Faser 4 bereitgestellt. Drei oder mehr optische Zwischenverstärker 94 können bereitgestellt sein, oder ein optischer Zwischenverstärker 94 kann bereitgestellt sein. Jeder optische Zwischenverstärker 94 hat einen optischen Verstärker 96 zum Verstärken des WDM-Signallichts und einen ALC-Schaltkreis 100 zum Steuern des optischen Verstärkers 96, so dass der Ausgabepegel des optischen Verstärkers 96 ein Zielpegel wird.
Ein Teil des von dem optischen Verstärker 96 ausgegebenen WDM-Signallichts wird durch einen optischen Koppler 98 abgezweigt, und der ALC-Schaltkreis 100 steuert den optischen Verstärker 96, so dass die Leistung des Zweiglichts von dem optischen Koppler 98 konstant wird.
Die Übertragungsstation 92 hat fünf optische Übertrager 8 (#1 bis #5), die fähig sind zum Erzeugen optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen, und einen optischen Multiplexer 16 zum Wellenlängentrennungs-Multiplexen der optischen Signale zum Ausgeben von WDM-Signallicht. In diesem Beispiel sind die drei optischen Übertrager 8 (#1 bis #3) in Betrieb, und die anderen zwei optischen Übertrager (#4 und #5) sind nicht in Betrieb. Das heißt, dass Hauptsignalen entsprechende Pulssignale an Treiberanschlüsse 10 der optischen Übertrager 8 (#1 bis #3) geliefert werden, und Gleichstrom-Vorspannungen bzw. Gleichstrom-Biasse werden an Treiberanschlüsse 10 der anderen optischen Übertrager 8 (#4 und #5) geliefert. Demgemäß werden die an die optischen Übertrager 8 (#1 bis #3) auszugebenden optischen Signale durch jeweilige Hauptsignale moduliert, und das von den optischen Übertragern 8 (#4 und #5) auszugebende Licht ist ein CW-Licht (Licht einer kontinuierlichen Welle).
Der Grund, warum die nicht betriebenen optischen Übertrager 8 (#4 und #5) beabsichtigungsgemäß das CW-Licht ohne Beziehung zu den Hauptsignalen ausgeben sollen, ist es, die Gesamtleistung des an jeden optischen Zwischenverstärker 94 zu liefernden WDM-Signallichts konstant zu machen. Durch ein derartiges Konstantmachen der Gesamtleistung kann der Zielpegel in dem ALC-Schaltkreis 100 konstant in jedem Zwischenverstärker 94 aufrecht erhalten werden, ungeachtet der Anzahl betriebener Kanäle. Gemäß diesem Beispiel ist es deshalb nicht erforderlich, den Zielpegel für einen ALC in jedem optischen Zwischenverstärker 94 zu ändern, wodurch es ermöglicht wird, den ALC-Schaltkreis zu vereinfachen.
In dem Fall, dass der optische Verstärker 96 ein EDFA ist, kann der durch den ALC-Schaltkreis 100 zu steuernde Gegenstand als die Leistung des an eine EDF zu liefernden Pumplichts gesetzt sein. In dem Fall, dass das Pumplicht zur Steuerung einer Verstärkungsgradneigung verwendet wird, kann der durch den ALC-Schaltkreis 100 zu steuernde Gegenstand als der Dämpfungsfaktor eines optischen Dämpfungsgliedes (nicht gezeigt) gesetzt werden, das aufwärts oder abwärts von dem optischen Verstärker 96 bereitgestellt ist.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel des optischen Zwischenverstärkers zeigt. Dieser optische Zwischenverstärker kann anstelle jedes optischen Zwischenverstärkers 68 in dem in 4 gezeigten WDM-System verwendet werden. Dieser optische Zwischenverstärker hat eine Rückkopplungsschleife zur ALC. Ein in dieser Schleife enthaltender ALC-Schaltkreis 102 steuert die Leistung des Pumplichts in Pumpeinrichtung 40, so dass der Ausgabepegel des optischen Verstärkers ein Zielpegel wird. In diesem Beispiel ist der Zielpegel konstant, ungeachtet der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts.
Zu diesem Zweck setzt dieses Beispiel eine Kompensationslichtquelle 105 zum Ausgeben eines Kompensationslichts mit einer Wellenlänge ein, die in dem Verstärkungsband enthalten ist, aber unterschiedlich ist von den Wellenlängen des WDM-Signallichts. Das erste Zweiglicht von dem optischen Koppler 82 und das Kompensationslicht von der Lichtquelle 104 werden zusammengefasst in einem optischen Koppler 106, und dann an ein optisches Verstärkungsmedium 38 geliefert. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler wird an ein optisches Bandpassfilter 84 mit einem Durchlassbereich einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts geliefert. Das von dem Filter 84 ausgegebene Licht wird an einen O/E-Wandler 86 ausgegeben. Wie zuvor in dem in 4 gezeigten System beschrieben, enthält das Ausgabesignal von dem O/E-Wandler 86 ein durch eine Überwachungsinformation moduliertes Tonsignal. Dieses Tonsignal wird durch ein Bandpassfilter 88 extrahiert und an einen SV-Schaltkreis 108 geliefert. Der SV-Schaltkreis 108 steuert die Leistung des Kompensationslichts, das von der Kompensationslichtquelle 104 ausgegeben werden soll, gemäß der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, bestimmt durch Auffrischung der Überwachungsinformation, wodurch der Zielpegel in dem ALC-Schaltkreis 102 konstant aufrecht erhalten bleibt, ungeachtet der Anzahl betriebener Kanäle.
Gemäß diesem Beispiel werden das Kompensationslicht und das WDM-Signallicht an das optische Verstärkungsmedium 38 geliefert. Durch Setzen der Leistung des Kompensationslichtes gemäß der Anzahl betriebener Kanäle ist es demgemäß unnötig, den Zielpegel in dem ALC-Schaltkreis 102 zu ändern.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Beispiel des optischen Zwischenverstärkers zeigt. Dieser optische Zwischenverstärker kann anstelle jedes optischen Zwischenverstärkers 68 in dem in 4 gezeigten WDM-System verwendet werden. Dieser optische Zwischenverstärker hat eine Rückkopplungsschleife mit einem dem in 8 gezeigten ähnlichen ALC-Schaltkreis 102 und eine andere Rückkopplungsschleife.
Das Kompensationslicht von einer Kompensationslichtquelle 104 wird zum WDM-Signallicht in einem optischen Koppler 106 hinzugefügt, und das Ausgabelicht von dem optischen Koppler 106 wird durch einen optischen Koppler 110 an ein optisches Verstärkungsmedium 38 geliefert. In dem optischen Koppler 110 werden Teile des WDM-Signallichts und des Kompensationslichts abgezweigt, und das resultierende Zweiglicht wird an ein optisches Bandpassfilter 112 geliefert. Das Filter 112 hat einen Durchlassbereich einschließlich der Wellenlängen des WDM-Signallichts und der Wellenlänge des Kompensationslichts. Das Ausgabelicht von dem Filter 112 wird an einen O/E-Wandler 114 eingegeben. Ein SV-Schaltkreis 116 steuert die Leistung des Kompensationslichts, so dass der Ausgabepegel des O/E-Wandlers 114 konstant wird.
Die Gesamtleistung des WDM-Signallichts und des Kompensationslichts, an das optische Verstärkungsmedium 38 zu liefern, wird auf dem Ausgabepegel des O/E-Wandlers 114 widergespiegelt. Durch Bereitstellen solch einer Rückkopplungsschleife aufwärts des optischen Verstärkungsmediums 38 kann demgemäß die Gesamtleistung des WDM-Signallichts und des Kompensationslichts konstant aufrecht erhalten werden. Durch derartiges konstantes Aufrechterhalten der Gesamtleistung kann der Zielpegel in dem ALC-Schaltkreis 102 konstant gemacht werden, ungeachtet der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, wodurch es ermöglicht wird, den ALC-Schaltkreis 102 zu vereinfachen. Durch derartiges Bereitstellen der Rückkopplungsschleife mit dem SV-Schaltkreis 116 braucht dieser optische Zwischenverstärker in dieser bevorzugten Ausführungsform nicht eine Information über die Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts zu empfangen. In dem Fall, dass der in 9 gezeigte optische Zwischenverstärker auf das in 4 gezeigte System angewendet wird, kann demgemäß der SV-Schaltkreis 74 in der in 4 gezeigten Übertragungsstation 66 weggelassen werden.
In den in 8 und 9 gezeigten optischen Zwischenverstärkern steuert der ALC-Schaltkreis 102 die Leistung des Pumplichts in der Pumpeinrichtung 40. In dem Fall, dass die Leistung des Pumplichts zum Steuern einer Verstärkungsgradneigung verwendet wird, kann der ALC-Schaltkreis 102 jedoch den Verstärkungsfaktor eines optischen Dämpfungsgliedes (nicht gezeigt) steuern, das aufwärts oder abwärts des optischen Verstärkungsmediums 38 bereitgestellt ist.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Grundkonfiguration eines optischen Verstärkers zeigt. Ähnlich dem in dem oben beschriebenen optischen Zwischenverstärker enthaltenen optischen Verstärker hat der in 10 gezeigte optische Verstärker ein optisches Verstärkungsmedium 38 und eine Pumpeinrichtung 40. Wenn das Signallicht 130 an ein erstes Ende 38A des gepumpten optischen Verstärkungsmediums 38 geliefert wird, wird ein verstärktes Signallicht 132 von einem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 ausgegeben. Unter solch einer Bedingung, dass das optische Verstärkungsmedium 38 gepumpt wird, um ein Verstärkungsband zu haben, wird eine ASE (verstärkte Spontanemission, amplified spontaneous emission) in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugt. Die ASE wird nicht nur von dem zweiten Ende 38B in derselben Richtung wie die Ausbreitungsrichtung des Signallichts 132 ausgegeben, sondern auch von dem ersten Ende 38A in der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des Signallichts 132, wie durch 134 gezeigt. Die ASE 134, die sich entgegengesetzt zu dem Signallicht 132 ausbreitet, wird durch eine ASE-Extrahierungseinrichtung 136 extrahiert. Gemäß der extrahierten ASE 134 überwacht eine Überwachungseinrichtung 138 die spektralen Eigenschaften, die die Wellenlängenabhängigkeit der Leistung der ASE 134 angeben. Parametersteuereinrichtung 140 steuert einen Parameter, von welchem die Verstärkungsgradneigung in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 abhängt (oder der Verstärkungsgrad selbst), so dass die oben überwachten spektralen Eigenschaften aufrecht erhalten werden.
Als das optische Verstärkungsmedium 38 kann eine dotierte Faser verwendet werden, die mit einem Seltenen Erden Element dotiert ist, wie beispielsweise eine EDF. Alternativ kann ein Halbleiterchip (Halbleiterverstärker) verwendet werden. In dem letzteren Fall enthält die Pumpeinrichtung 40 eine Einrichtung zum Injizieren eines Stroms in den Chip. Genauer genommen wird eine Pumpspannung über ein Paar von Elektroden des optischen Halbleiterverstärkers angewendet. Die für die dotierte Faser geeignete Pumpeinrichtung 40 enthält eine Pumplichtquelle zum Ausgeben eines Pumplichts, und eine optische Kopplungseinrichtung, die wirksam verbunden ist mit wenigstens dem ersten Ende 38A oder dem zweiten Ende 38B des optische Verstärkungsmediums 38, um das Pumplicht an das optische Verstärkungsmedium 38 zu liefern.
In dieser Spezifikation enthält die Formulierung, dass optische Komponenten wirksam miteinander verbunden sind, den Fall, dass die optischen Komponenten direkt miteinander durch eine Faserverbindung oder eine Raumverbindung mit Verwenden eines Parallelstrahls verbunden sind, und enthält ferner den Fall, dass die optischen Komponenten durch eine andere optische Komponente verbunden sind, wie beispielsweise ein optisches Filter.
In dem Fall, dass die Pumpeinrichtung 40 die Pumplichtquelle enthält, kann die Leistung des Pumplichts als der durch die Parametersteuereinrichtung 140 zu steuernde Parameter zu eigen gemacht werden. In diesem Fall kann die Pumplichtquelle nicht in einer Rückkopplungsschleife der ALC zum Konstantmachen der Leistung des verstärkten Signallichts 132 (Gesamtverstärkungsgrad des optischen Verstärkers) enthalten sein. Beim Durchführen der ALC kann deshalb eine Rückkopplungsschleife bereitgestellt sein, die ein optisches Dämpfungsglied mit einem variablen Dämpfungsfaktor enthält.
In dem Fall, dass dieser optische Verstärker eine Kompensationslichtquelle 142 enthält zum Liefern, an das optische Verstärkungsmedium 38, von Kompensationslicht mit einer Wellenlänge, die in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 enthalten ist, kann der durch die Parametersteuereinrichtung 140 zu steuernde Parameter die Leistung des Kompensationslichts sein. In diesem Fall kann die Pumplichtquelle in der Rückkopplungsschleife für die ALC enthalten sein. Die Wellenlänge des Kompensationslichts ist unterschiedlich von der Wellenlänge des Signallichts gesetzt.
In dem Fall, dass dieser optische Verstärker auf ein WDM-System angewendet wird, wird WDM-Signallicht in das optische Verstärkungsmedium 38 von dem ersten Ende 38A geliefert.
Verstärkungsgradeigenschaften des optischen Verstärkungsmediums 38, d.h. die Verstärkungsgradneigung, werden über die spektralen Eigenschaften der ASE 134 widergespiegelt. Da die ASE 134 sich entgegengesetzt zu dem Signallicht in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, werden die spektralen Eigenschaften der ASE 134 nicht durch die Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, des Eingabepegels und der akkumulierten ASE im Prinzip beeinflusst. Durch Steuern des Parameters, von dem die Verstärkungsgradneigung abhängt, so dass die spektralen Eigenschaften der ASE 134 aufrecht erhalten werden, kann demgemäß eine konstante Verstärkungsgradneigung einfach erhalten werden. Spezifische Beispiele eines Überwachungsverfahrens für die spektralen Eigenschaften werden hier im Nachfolgenden beschrieben werden.
Vorzugsweise hat die erste Grundkonfiguration des in 10 gezeigten optischen Verstärkers ein optisches Bandpassfilter 143, das wirksam mit dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden ist. Die Wirkung des Filters 143 wird nun beschrieben werden.
Die spektralen Eigenschaften einer Vorwärts-ASE, die sich in derselben Richtung wie die Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, werden durch den Eingabepegel des Signallichts und die akkumulierte ASE beeinflusst. Im Gegensatz dazu werden die spektralen Eigenschaften einer Rückwärts-ASE, die sich in der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, nicht durch diese Faktoren im Prinzip beeinflusst. Wenn es irgendeine kleine Reflektion auf der Ausgabeseite des optischen Verstärkungsmediums 38 gibt, gibt es tatsächlich jedoch eine Möglichkeit, dass eine akkumulierte ASE reflektiert werden kann, und diese reflektierte akkumulierte ASE kann dann in dem optischen Verstärkungsmedium 38 verstärkt werden zum Mischen in die Rückwärts-ASE. In dem Fall, dass solch ein Mischen der akkumulierten ASE in die Rückwärts-ASE ein Problem wird, wird demgemäß das optische Bandpassfilter 143 mit einem zweckmäßigen Durchlassbereich verwendet.
In 11A ist ein vorzuziehender Durchlassbereich des optischen Bandpassfilters 143 gezeigt. Die kürzeste Wellenlänge λ_L in dem Durchlassbereich ist etwas kürzer als die kürzeste Wellenlänge des WDM-Signallichts gesetzt, und die längste Wellenlänge λ_H in dem Durchlassbereich ist etwas länger als die längste Wellenlänge des WDM- Signallichts gesetzt. Mit dieser Einstellung kann die Leistung der akkumulierten ASE effektiv reduziert werden.
Vorzugsweise hat die in 10 gezeigte Überwachungseinrichtung 138 zwei optische Bandpassfilter mit unterschiedlichen Durchlassbändern (z.B. optische Bandpassfilter 170 und 172 einer in 14 gezeigten Spektrums-Überwachungseinheit). In diesem Fall sind, wie in 11B gezeigt, die kürzeste Wellenlänge und die längste Wellenlänge in dem Durchlassband von einem der zwei Filter auf λ_L – Δλ bzw. λ_L gesetzt, wohingegen die kürzeste Wellenlänge und die längste Wellenlänge in dem Durchlassband des anderen Filters auf λ_k bzw. λ_H + Δλ gesetzt sind. Selbst wenn eine reflektierte Komponente der akkumulierten ASE in die Rückwärts-ASE gemischt wird, tritt mit dieser Einstellung kein Einfluss solch eines Mischens beim Ergebnis eines Überwachens auf.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt. Zu verstärkendes Signallicht wird an einen optischen Koppler 144 in ein optisches Verstärkungsmedium 38 von seinem ersten Ende 38A geliefert. Die ASE, die sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Signallicht in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, wird durch den optischen Koppler 144 extrahiert. Die extrahierte ASE wird an eine Spektrumsüberwachungseinheit 146 geliefert. Als der optische Koppler 144 kann ein Faserschmelztyp eines optischen Kopplers, ein WDM-Koppler, der eine spezielle Form dieses Typs eines optischen Kopplers ist, oder ein optischer Zirkulator verwendet werden. Eine Laserdiode 148 als eine Pumplichtquelle wird verwendet zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums (z.B. dotierte Faser) 38. Ein von der Laserdiode 148 ausgegebenes Pumplicht wird an das optische Verstärkungsmedium 38 durch einen optischen Koppler 150 geliefert, der mit einem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden ist. Die Laserdiode 148 wird mit einem Vorstrom bzw. Bias-Strom von einem Treiberschaltkreis 152 beliefert. Die Leistung des Pumplichts kann gemäß dem Vorstrom gesteuert werden.
Die durch die Spektrumsüberwachungseinheit 146 überwachten ASE-Spektraleigenschaften werden an einen Steuerschaltkreis 154 geliefert. Der Steuerschaltkreis 154 steuert den von dem Treiberschaltkreis 152 an die Laserdiode 148 zu liefernden Vorstrom, so dass die Spektraleigenschaften von der Spektrumsüberwachungseinheit 146 aufrecht erhalten werden.
In diesem Beispiel ist der Vorstrom für die Laserdiode 148 zum Ausgeben des Pumplichts in einer Rückkopplungsschleife zum Aufrechterhalten der Verstärkungsgradneigung enthalten. Demgemäß kann ALC nicht durchgeführt werden durch Verwenden des Vorstroms für die Laserdiode 148. Zum Durchführen von ALC wird das verstärkte Signallicht, das von dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 durch den optischen Koppler 150 ausgegeben ist, in ein optisches Dämpfungsglied 156 eingegeben. Der Dämpfungsfaktor des optischen Dämpfungsgliedes 156 ist variabel. Das von dem optischen Dämpfungsglied 156 ausgegebene Licht wird in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht durch einen optischen Koppler 158 abgezweigt. Das erste Zweiglicht von dem optischen Koppler 158 wird an eine optische Übertragungsleitung (nicht gezeigt) ausgegeben. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler 158 wird an ein optisches Bandpassfilter 16 mit einem Durchlassband einschließlich der Wellenlänge des Signallichts geliefert. Ein Ausgabelicht von dem Filter 160 wird in ein elektrisches Signal durch einen O/E-Wandler 162 gewandelt. Ein ALC-Schaltkreis 164 steuert den Dämpfungsfaktor des optischen Dämpfungsgliedes 156, so dass der Ausgabepegel des O/E-Wandlers 162 konstant wird.
13 ist ein Graph zum Veranschaulichen eines Beispiels der Verstärkungsgradneigung in dem in 12 gezeigten optischen Verstärker. In 13 sind die Spektren von Ausgabestrahlen gezeigt, wenn WDM-Signalstrahlen, die jeweils vier Kanäle von Wellenlängen von 1548 nm, 1551 nm, 1554 nm und 1557 nm haben, mit derselben Eingabeleistung (–35 dBm/Kanal) in eine gepumpte EDF eingegeben werden. In 13 stellt die vertikale Achse die Ausgabeleistung (dBm) dar, und die horizontale Achse stellt die Wellenlänge (nm) dar. Das durch A gezeigte Spektrum entspricht dem Fall, wo die Leistung des Pumplichts relativ groß ist. In diesem Fall tritt eine negative Verstärkungsgradneigung auf. Das heißt, dass das Differential des Verstärkungsgrads bezüglich der Wellenlänge negativ ist (dG/dλ < 0). Das durch C gezeigte Spektrum entspricht dem Fall, wo die Leistung des Pumplichts relativ klein ist. In diesem Fall wird eine positive Verstärkungsgradneigung erhalten (dG/dλ > 0). Das durch B gezeigte Spektrum entspricht dem Fall, wo die Leistung des Pumplichts optimal ist, so dass keine Verstärkungsgradneigung auftritt. In diesem Fall ist das Differential des Verstärkungsgrads bezüglich der Wellenlänge 0 (dG/dλ = 0). Jedes in 13 gezeigte Spektrum hat solch eine Form, dass vier Spektren, die den vier Kanälen jedes WDM-Signallichts entsprechen, einem Spektrum einer ASE überlagert sind.
In dem in 12 gezeigten optischen Verstärker wird die ASE-Ausgabe von dem ersten Ende 38A des optischen Verstärkungsmediums 38 extrahiert, so dass das Spektrum des WDM-Signallichts nicht dem Spektrum der ASE überlagert wird. Demgemäß kann die Spektrumsüberwachungseinheit 146 das ASE-Spektrum mit einer hohen Genauigkeit ohne den Einfluss der Leistung des WDM-Signallichts überwachen.
Auf solch eine ASE, die sich in der Richtung entgegengesetzt zum Signallicht ausbreitet, wird hier im Nachfolgenden als eine Rückwärts-ASE verwiesen werden. Es bezeichnen P_ASE(λ) die Leistung einer Rückwärts-ASE, sie ist gegeben durch Gleichung (1), die eine Funktion der Wellenlänge λ ist. PASE(λ0) = 2nSP(λ0)h(C/λ0)[G(λ0) – 1]Δλ (1)wobei n_SP(λ₀) der Spontanemissionsfaktor ist, h die Planck-Konstante ist, C die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist, λ₀ die Mittenwellenlänge in einem zu überwachenden Band ist, und Δλ die Bandbreite des zu überwachenden Bandes ist. Gewöhnlicherweise ist die Wellenlängenabhängigkeit jedes Parameters im Wesentlichen konstant in dem Bereich von Δλ, so dass λ₀ als ein Vertreter verwendet wird. Der Spontanemissionsfaktor n_SP(λ₀) hat eine Wellenlängenabhängigkeit, und ein Verfahren zum Verbessern einer Überwachungsgenauigkeit, um mit dieser Wellenlängenabhängigkeit fertig zu werden, wird hier im Nachfolgenden beschrieben werden.
In Gleichung (1) stellt G(λ₀) den als eine Funktion der Wellenlänge anzugebenden Verstärkungsgrad dar. Auf diese Weise werden Verstärkungsgradeigenschaften (Wellenlängenabhängigkeit des Verstärkungsgrads) in dem Spektrum einer Rückwärts-ASE widergespiegelt. Demgemäß können Verstärkungsgradeigenschaften evaluiert werden durch Herausschneiden von zwei oder mehr in einem Verstärkungsband enthaltenen schmalen Bändern, individuelles Erfassen der Leistungen in diesen schmalen Bändern, und Erhalten einer Abweichung zwischen erfassten Werten. Genauer genommen enthält die in 12 gezeigte Spektrumsüberwachungseinheit 146 eine Einrichtung zum Abzweigen einer Rückwärts-ASE in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht, ein erstes optisches Bandpassfilter mit einem ersten schmalen Durchlassband, das in einem Verstärkungsband enthalten ist, zum Empfangen des ersten Zweiglichts, ein zweites optisches Bandpassfilter mit einem zweiten schmalen Durchlassband, das in dem Verstärkungsband enthalten ist, aber unterschiedlich von dem ersten Durchlassband ist, zum Empfangen des zweiten Zweiglichts, erste und zweite Photodetektoren zum jeweiligen Empfangen von Licht, das durch das erste bzw. zweite optische Bandpassfilter geschritten ist, und eine Einrichtung zum Erfassen einer Abweichung zwischen Ausgabepegeln des ersten und des zweiten Photodetektors. Diese Konfiguration wird nun genauer beschrieben werden.
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der in 12 gezeigten Spektrums-Überwachungseinheit 146 zeigt. Die von dem optischen Verstärkungsmedium 38 (siehe 12) erzeugte Rückwärts-ASE wird durch einen optischen Isolator 166 an einen optischen Koppler 168 geliefert. Wenn die Reflektion von einem Rückwärts-ASE-Überwachungssystem niedrig ist, ist der optische Isolator 166 unnötig. Der optische Koppler 168 zweigt die eingegebene Rückwärts-ASE in einen ersten Zweigstrahl und einen zweiten Zweigstrahl ab. Ein Abzweigungsverhältnis zwischen dem ersten Zweigstrahl und dem zweiten Zweigstrahl ist z.B. auf 1:1 gesetzt. Der erste Zweigstrahl und der zweite Zweigstrahl werden an das optische Bandpassfilter 170 bzw. 172 geliefert. In dem Fall, dass die Rückwärts-ASE ein dem in 13 gezeigten ASE-Spektrum ähnliches Spektrum hat, sind die Mittenwellenlängen in den Durchlassbändern der Filter 170 und 172 z.B. auf 1541 nm bzw. 1559 nm gesetzt. Die durch die Filter 170 und 172 geschrittenen Strahlen werden an die Photodioden 174 bzw. 176 geliefert. Da Ausgabesignale von den Photodetektoren 174 und 176 Stromsignale sind, werden I/V-Wandler (Strom/Spannungs-Wandler) 178 bzw. 180 entsprechend den Photodioden 174 und 176 verwendet. Ausgabespannungssignale von den I/V-Wandlern 178 und 180 werden an einen Minus-Eingabe-Port bzw. einen Plus-Eingabe-Port eines Operationsverstärkers 182 geliefert.
Als ein Ergebnis spiegelt ein Ausgabesignal von dem Operationsverstärker 182 eine Abweichung zwischen den Ausgabepegeln der Photodioden 174 und 176 wider.
Durch Zurückspeisen des Ausgabesignals von dem Operationsverstärker 182 an den Vorstrom für die Laserdiode 148 (siehe 12), können demgemäß die Spektraleigenschaften der in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugten Rückwärts-ASE aufrecht erhalten werden, so dass die Verstärkungsgradneigung konstant gehalten werden kann. Durch geeignetes Setzen eines Zielwertes der Abweichung in der Rückkopplungsschleife kann die Verstärkungsgradneigung flach gemacht werden, wie z.B. durch B in 13 gezeigt.
In 15 ist eine andere Spektrumsüberwachungseinheit gezeigt. In diesem Beispiel werden Ausgabesignale von I/V-Wandlern 178 und 180 durch einen I/O-Port 184 in eine MPU (Mikroverarbeitungseinheit) 186 genommen. Die MPU 186 ist durch den I/O-Port 184 mit einem Speicher 188 verbunden. Die MPU 186 empfängt die Ausgabepegel der Wandler 178 und 180, berechnet eine Abweichung zwischen den Ausgabepegeln, und gibt die berechnete Abweichung durch den I/O-Port 184 aus.
Wie oben beschrieben, hat der Spontanemissionsfaktor n_SP(λ₀) in Gleichung (1) eine Wellenlängenabhängigkeit, d.h., dass er von der zu überwachenden Wellenlänge λ₀ abhängt. In dem Fall, dass höhere Überwachungsgenauigkeiten erforderlich sind, kann demgemäß eine Datentabelle des Spontanemissionsfaktors n_SP(λ₀) mit Verwenden einer Wellenlänge als ein Parameter zuvor in dem Speicher 188 gespeichert werden, um genaue Spektraleigenschaften gemäß der Datentabelle zu erhalten. Zum Beispiel kann der Verstärkungsgrad G(λ) genau gemäß einem berechneten Wert der Abweichung berechnet werden.
In der in 14 oder 15 gezeigten Spektrumsüberwachungseinheit sind die zwei schmalen Bänder (erstes und zweites Durchlassband) aus dem Verstärkungsband herausgeschnitten. Jedoch können auch drei oder mehr optische Bandpassfilter verwendet werden zum Herausschneiden von drei oder mehr schmalen Bändern, entsprechend der Anzahl der optischen Bandpassfilter, aus dem Verstärkungsband. In diesem Fall kann z.B. die Genauigkeit zum Überwachen der durch die MPU 186 zu berechnenden Rückwärts-ASE verbessert werden.
15A ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des in 12 gezeigten optischen Verstärkers zeigt. In diesem Beispiel wird eine EDF (Erbium-dotierte Faser) 39 als das optische Verstärkungsmedium 38 verwendet. Um eine Resonanz in der EDF 39 zu vermeiden, ist ein optischer Isolator 145A auf der Eingabeseite des optischen Kopplers 144 bereitgestellt, und ein anderer optischer Isolator 145B ist zwischen dem optischen Koppler 150 und dem optischen Dämpfungsglied 156 bereitgestellt. Das Pumplicht von der Laserdiode 148 breitet sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Signallicht in der EDF 39 aus. Das heißt, dass ein Rückwärtspumpen sich zu eigen gemacht wird. Alternativ kann ein Vorwärtspumpen sich zu eigen gemacht werden, so dass das Pumplicht sich in derselben Richtung wie das Signallicht ausbreitet. Ferner können Pumplichtstrahlen in die EDF 39 von beiden Enden davon geliefert werden, wodurch eine Pumpeffizienz verbessert wird.
15B ist ein Blockdiagramm, das einen optischen Verstärker zeigt, der sich Vorwärtspumpen zu eigen macht. Anstelle des optischen Kopplers 150 (in 15A gezeigt) ist ein optischer Koppler 150' auf der Eingabeseite des optischen Isolators 145A bereitgestellt. Das Pumplicht von der Laserdiode 148 und das zu verstärkende Signallicht werden an die EDF 39 durch den optischen Koppler 150', den optischen Isolator 145A und den optischen Koppler 144 geliefert.
16 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites Beispiel des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Gegensatz zu dem in 12 gezeigten Verstärker ist der in 16 gezeigte optische Verstärker dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Dämpfungsglied 156' zur ALC aufwärts des optischen Verstärkungsmediums 38 bereitgestellt ist. Das heißt, dass ein Signallicht, das in das optische Verstärkungsmedium 38 von dessen erstem Ende 38A eingegeben werden soll, vielmehr vorläufig bzw. vorbereitend gedämpft wird als ein Dämpfen von verstärktem Signallicht. Der Verstärkungsfaktor des optischen Dämpfungsgliedes 156' wird durch einen ALC-Steuerkreis 164 gesteuert, so dass ein Ausgabepegel eines O/E-Wandlers 162 entsprechend einem Ausgabepegel dieses optischen Verstärkers konstant wird.
Gemäß dem in 12 oder 16 gezeigten optischen Verstärker kann eine konstante Verstärkungsneigung aufrecht erhalten werden, und ALC kann auch durchgeführt werden.
17 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser optische Verstärker setzt eine Kompensationslichtquelle ein zum Liefern von Kompensationslicht an das optische Verstärkungsmedium 38. Die Leistung des Kompensationslichts wird gesteuert, so dass die Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE aufrecht erhalten werden. Mit dieser Änderung wird die Pumplichtleistung ALC unterworfen.
Eine Laserdiode 190 wird als die Kompensationslichtquelle verwendet. Das Kompensationslicht von der Laserdiode 190 wird durch einen optischen Koppler 192 an das optische Verstärkungsmedium 38 von dessen ersten Ende 38A geliefert. Zu verstärkendes Signallicht wird durch einen optischen Koppler 144 zum Extrahieren der Rückwärts-ASE und den optischen Koppler 192 für das Kompensationslicht in dieser Reihenfolge an das optische Verstärkungsmedium 38 von dessen ersten Ende 38A geliefert. Die in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugte Rückwärts-ASE wird durch den optischen Koppler 192 und den optischen Koppler 144 in dieser Reihenfolge an eine Spektrumsüberwachungseinheit 146 geliefert. Die Laserdiode 190 wird mit einem Vorstrom von einem Treiberschaltkreis 194 beliefert. Der an die Laserdiode 190 zu liefernde Vorstrom wird durch einen Steuerschaltkreis 154 gesteuert. Der Steuerschaltkreis 154 steuert den Vorstrom für die Laserdiode 190, so dass die Spektraleigenschaften der durch die Spektrumsüberwachungseinheit 146 überwachten Rückwärts-ASE aufrecht erhalten werden. Demgemäß wird die Leistung des von der Laserdiode 190 auszugebenden Kompensationslichts zum konstanten Aufrechterhalten der Verstärkungsgradeigenschaften dieses optischen Verstärkers gesteuert.
In diesem Beispiel wird die Leistung des Pumplichts nicht in der Steuerung zum konstanten Aufrechterhalten der Verstärkungsgradeigenschaften verwendet. Demgemäß kann eine Pumplichtquelle in der Rückkopplungsschleife für ALC enthalten sein. Da das Kompensationslicht zur Aufrechterhaltung der spektralen Eigenschaften verwendet wird, wird das Kompensationslicht durch ein optisches Filter 160 entfernt, und ein Ausgabelicht von dem optischen Filter 160 wird in ein elektrisches Signal durch einen O/E-Wandler 162 gewandelt. Eine Laserdiode 148 als die Pumplichtquelle wird mit einem Vorstrom von einem Treiberschaltkreis 152 beliefert. Der Vorstrom wird durch einen ALC-Schaltkreis 164 gesteuert. Außerdem kann, gemäß dem dritten Beispiel, eine konstante Verstärkungsgradneigung aufrecht erhalten werden, und ALC kann durchgeführt werden. Ferner ist ein optisches Dämpfungsglied für ALC in dem dritten Beispiel unnötig.
18 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt. In diesem Beispiel sind reflektierende Spiegel 196 und 198 wirksam mit dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden, um die Genauigkeit eines Überwachens der Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE in der Spektrumsüberwachungseinheit 146 zu verbessern. In dem Fall, dass die Spektrumsüberwachungseinheit 146 wie in 14 gezeigt konfiguriert ist, reflektiert der reflektierende Spiegel 196 ein Licht mit einer Wellenlänge, das in dem Durchlassband des optischen Bandpassfilters 170 enthalten ist, und überträgt anderes Licht, und der reflektierende Spiegel 198 reflektiert Licht mit einer Wellenlänge, das in dem Durchlassbereich des optischen Bandpassfilters 172 enthalten ist, und überträgt anderes Licht. Durch Bereitstellen der reflektierenden Spiegel 196 und 198 kann sich ein Teil der Vorwärts-ASE-Ausgabe von dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38, was innerhalb eines spezifischen Bandes fällt, in dem optischen Verstärkungsmedium hin- und herbewegen. Demgemäß können die Eingabeleistungen in die in 14 gezeigten Photodioden 174 und 176 erhöht werden, wodurch die Spektrumsüberwachungsgenauigkeit verbessert wird. In dem Fall, dass drei oder mehr schmale Bänder aus dem ASE-Spektrum herausgetrennt werden, werden drei oder mehr reflektierende Spiegel, der Anzahl der schmalen Bänder entsprechend, verwendet.
In einer dotierten Faser, so wie einer EDF, tritt eine SE (Spontanemission) seitwärts aus. Die Verstärkungsgradeigenschaften in der dotierten Faser werden in der SE widergespiegelt bzw. reflektiert. Ferner ist die seitwärts austretende SE nicht durch die Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, den Eingabepegel und die akkumulierte SE beeinflusst. Diese Tatsache ist durch Aida et al. bei der International Conference, 1991 (Optical Amplifiers and their Applications; OAA, FE3) berichtet worden, aus welchem ersichtlich geworden ist, dass der Verstärkungsgrad G (λ) aus einer integralen P_SE (λ) von SE von einer Seitenoberfläche einer dotierten Faser über die Faserlänge L gemäß Gleichungen (2) und (3) erhalten werden kann. PSE(λ) = {ln[G(λ)] + αs(λ)L}/C(λ) (2) c(λ) = n(λ){σe(λ) + σa(λ)}τ/{h(C/λ)π(γEr)2} (3)wobei σ_e(λ), σ_a(λ) und α_s(λ) der Emissionsquerschnitt bei λ, der Absorptionsquerschnitt bei λ bzw. der Verlust bei λ sind, und τ und γ_Er die Spontanemissionslebensdauer bzw. der Radius einer mit Er dotierten Region sind. Ferner ist η(λ) der Koeffizient mit der Wellenlängenabhängigkeit. Durch Überwachen der Spektraleigenschaften einer seitwärts austretenden SE, können demgemäß die Verstärkungsgradeigenschaften (Verstärkungsgradneigung) verstanden werden.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Grundkonfiguration eines optischen Verstärkers zeigt. Ein optisches Verstärkungsmedium 38 hat eine optische Wellenleiterstruktur, an die Signallicht geliefert wird. Pumpeinrichtung 40 pumpt das optische Verstärkungsmedium 38, so dass das optische Verstärkungsmedium 38 ein Verstärkungsband einschließlich der Wellenlänge des Signallichts hat. SE-Extrahierungseinrichtung 200 extrahiert ein SE-Licht, das seitlich austritt, von der optischen Wellenleiterstruktur des optischen Verstärkungsmediums 38. Überwachungseinrichtung 38 überwacht Spektraleigenschaften, die die Wellenlängenabhängigkeit der Leistung der extrahierten SE angeben bzw. ergeben. Parametersteuereinrichtung 140 steuert einen Parameter, von welchem die Verstärkungsgradneigung in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 abhängt (oder der verstärkungsgrad selbst), so dass die überwachten Spektraleigenschaften aufrecht erhalten werden.
In der in 19 gezeigten Konfiguration ist der durch die Parametersteuereinrichtung 140 zu steuernde Parameter die Pumplichtleistung in der Pumpeinrichtung 40. Alternativ kann der durch die Parametersteuereinrichtung 140 zu steuernde Parameter die Kompensationslichtleistung wie in 10 sein.
20 ist ein Blockdiagramm einer Spektrumsüberwachungseinheit, die als die SE-Extrahierungseinheit 200 und die in 19 gezeigte Überwachungseinrichtung 138 verwendet werden kann. Eine EDF 202 wird als das optische Verstärkungsmedium 38 (siehe 19) verwendet. Eine Einrichtung zum Pumpen der EDF 202 ist nicht gezeigt. Die EDF 202 ist in einem Gehäuse 204 untergebracht, so wie einer Integralsphäre, das konfiguriert ist, ein Eintreten von externem Licht zu blockieren. Eine Abdeckung der EDF 202 ist teilweise entfernt, und SE tritt seitlich von einem nicht abgedeckten Teilstück der EDF 202 aus. Die SE wird an optische Bandpassfilter 206 und 208 geliefert. Die Filter 206 und 208 haben ihre Durchlassbereiche ähnlich den Durchlassbereichen der optischen Bandpassfilter 170 bzw. 172, die in 15 gezeigt sind.
Die durch die Filter 206 und 208 durchgeschrittenen Strahlen werden in Stromsignale durch Photodioden 210 bzw. 212 gewandelt. Die Stromsignale von den Photodioden 210 und 212 werden als nächstes in Spannungssignale durch I/V-Wandler 214 bzw. 216 gewandelt. Die Spannungssignale von den I/V-Wandlern 214 und 216 werden an einen Operationsverstärker 218 geliefert. Wie oben beschrieben, werden die Verstärkungsgradeigenschaften des optischen Verstärkers auf dem SE-Spektrum reflektiert bzw. wiedergegeben. Durch Steuern der Pumplichtleistung gemäß der überwachten SE-Spektraleigenschaften kann demgemäß die Verstärkungsneigung des optischen Verstärkers konstant aufrecht erhalten werden.
Die in 20 gezeigte Spektrums-Überwachungseinheit kann gemäß der in 15 gezeigten Konfiguration modifiziert sein. Das heißt, dass eine MPU verwendet wird zum Überwachen der Spektraleigenschaften. Durch vorheriges Speichern von C(λ), α_s und L in Gleichungen (2) und (3) in einem Speicher kann in diesem Fall die Überwachungsgenauigkeit der Spektraleigenschaften verbessert werden. Ferner können drei oder mehr schmale Bänder aus dem SE-Spektrum herausgetrennt werden, und eine optische Leistung in jedem Band kann erfasst werden, um verschiedene Steuerungen gemäß dem Ergebnis einer Erfassung durchzuführen.
21 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Grundkonfiguration eines optischen Verstärkers zeigt. Dieser optische Verstärker ist konfiguriert durch Kaskadieren einer ersten optischen Verstärkereinheit 220 und einer zweiten optischen Verstärkereinheit 222. Jede der optischen Verstärkereinheiten 220 und 222 hat die in 10 gezeigte erste Grundkonfiguration. In der ersten optischen Verstärkereinheit 220 verstärktes Licht wird durch ein optisches Dämpfungsglied 224 mit einem variablen Dämpfungsfaktor gedämpft, und als Nächstes durch eine Dispersionskompensationsfaser (DCF) 226 an die zweite optische Verstärkereinheit 222 übertragen. Die DCF 226 hat einen Dispersionswert um eine das Signallicht in einer Übertragungsleitung beeinflusste chromatische Dispersion aufzuheben. Das von der zweiten optischen Verstärkereinheit 222 ausgegebene Licht wird in ein erstes Zweiglicht und ein zweites Zweiglicht durch einen optischen Koppler 228 abgezweigt. Das erste Zweiglicht von dem optischen Koppler 228 wird an eine optische Übertragungsleitung (nicht gezeigt) ausgegeben. Das zweite Zweiglicht von dem optischen Koppler 228 wird in ein elektrisches Signal durch einen O/E-Wandler 230 gewandelt. Ein ALC-Schaltkreis 232 steuert den Dämpfungsfaktor des optischen Dämpfungsgliedes 224, so dass der Ausgabepegel des O/E-Wandlers 230 konstant aufrecht erhalten wird.
Solch eine zweistufige Konfiguration des optischen Verstärkers in diesem Beispiel hat die folgenden Gründe. Der erste Grund ist, dass ein Verlust in einer DCF im Allgemeinen groß ist, und es ist deshalb erforderlich, den Pegel des Signallichts um ein gewisses Ausmaß auf der Aufwärtsseite der DCF 226 anzuheben. Der zweite Grund ist, dass, wenn ein Verstärkungsgrad für einen optischen Verstärker auf der Aufwärtsseite der DCF 226 zum Erhöhen der Leistung des Signallichts erhöht wird, dieses anfällig für in der DCF 226 auftretende nicht-lineare Effekte ist. Wenn Vier-Wellen-Mischen (FWM, four-wave mixing) als einer der nicht-linearen Effekte in der DCF in einem WDM einsetzenden System auftritt, nimmt das Zwischenkanalübersprechen zu. Ferner lädt eine Eigenphasenmodulation (SPM, self-phase modulation) auch eine Verschlechterung in der Signalqualität zu.
Gemäß der dritten Grundkonfiguration kann eine konstante Verstärkungsgradneigung aufrecht erhalten werden, und ALC kann auch durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, das einfach auf eine Änderung in der Anzahl von WDM-Kanälen reagieren kann. Darüber hinaus ist es möglich, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsgradneigung aufrecht erhalten kann. Darüber hinaus ist es möglich, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsgradneigung aufrecht erhalten kann und eine automatische Pegelsteuerung ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert, und sämtliche Änderungen und Modifizierungen, wie sie in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen deshalb durch die Erfindung aufgenommen sein.

Claims

Optisches Kommunikationssystem zum Übertragen von Wellenlängentrennungsmultiplex-, WDM, Signallicht über eine optische Übertragungsleitung (4) mit: einer ersten Anschlussstation (2) zum Ausgeben optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen, und zum Wellenlängentrennungsmultiplexen der optischen Signale zum Ausgeben des WDM-Signallichts; einer mit der optischen Übertragungsleitung (4) verbundenen, zweiten Anschlussstation (6) zum Empfangen des WDM-Signallichts; und wenigstens einem optischen Zwischenverstärker (18), der in der optischen Übertragungsleitung (4) bereitgestellt ist und einen optischen Verstärker (20) zum Verstärken des WDM-Signallichts enthält; wobei die erste Anschlussstation (2) eine Überwachungsschaltung (14) enthält zum Übertragen einer Überwachungsinformation, die eine Anzahl von Kanälen angibt, die der Anzahl der unterschiedlichen Wellenlängen entspricht, an den optischen Zwischenverstärker (18); dadurch gekennzeichnet, dass der optische Zwischenverstärker (18) ferner einen Detektor (22) zum Erfassen eines Ausgangspegels des optischen Verstärkers (20) enthält, und einen Controller (22) zum Steuern des Ausgangspegels des optischen Zwischenverstärkers (20) auf einen Zielpegel, wobei die Überwachungsschaltung (14) ausgebildet ist zum Übertragen der Überwachungsinformation durch ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge, und die erste Anschlussstation (2) ausgebildet ist zum Wellenlängentrennungsmultiplexen des optischen Signallichts zu dem WDM-Signallicht, und wobei der Zielpegel in Übereinstimmung mit der durch die Überwachungsinformation angegebenen Anzahl von Kanälen ist, so dass eine Ausgangsleistung pro Kanal von dem optischen Verstärker (20) konstant gehalten wird, ungeachtet einer Änderung in der Anzahl von Kanälen.
Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei der optische Zwischenverstärker (18) ferner eine Einrichtung (24, 26) enthält zum Bewirken, dass das die Überwachungsinformation übertragende, optische Signal den optischen Verstärker (20) umgeht, um das optische Signal in ein elektrisches Signal zu konvertieren.