特許 5832418 光増幅器及び光伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5832418

(24)【登録日】2015年11月6日

(45)【発行日】2015年12月16日

(54)【発明の名称】光増幅器及び光伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/293 20130101AFI20151126BHJP

   H04B 10/079 20130101ALI20151126BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20151126BHJP

【ＦＩ】

   H04B9/00 293

   H04B9/00 179

   H01S3/10 Z

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-271783(P2012-271783)

(22)【出願日】2012年12月12日

(65)【公開番号】特開2014-116913(P2014-116913A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2013年4月22日

【審判番号】不服2015-238(P2015-238/J1)

【審判請求日】2015年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】313005318

【氏名又は名称】パナソニックシステムネットワークス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127535

【弁理士】

【氏名又は名称】豊田 義元

(74)【代理人】

【識別番号】100159190

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 比呂志

(72)【発明者】

【氏名】吉永 尚生

(72)【発明者】

【氏名】須川 智規

(72)【発明者】

【氏名】辻 幸嗣

(72)【発明者】

【氏名】本田 裕人

(72)【発明者】

【氏名】勝野 泰

(72)【発明者】

【氏名】下羽 利明

(72)【発明者】

【氏名】田邉 暁弘

(72)【発明者】

【氏名】古谷 弘行

(72)【発明者】

【氏名】大川原 龍弘

【合議体】

【審判長】 水野 恵雄

【審判官】 清水 祐樹

【審判官】 吉田 隆之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１６３９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−６３６５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H04B 10/00 - 10/90

H04J 14/00 - 14/08

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部からの出力光レベルに応じて前記光増幅部の利得を制御する変動増幅制御部と、
前記光増幅部の利得を一定にする固定増幅制御部と、
入力光レベルが、前記光増幅部の動作保証範囲である入力光レベルの最小値である第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下のときは前記固定増幅制御部を動作させ、入力光レベルが前記第１の閾値以上又は当該第１の閾値超のときは前記変動増幅制御部動作させる制御選択部と、
を備え、
局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続された光伝送システムにおける前記局舎から前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる光ファイバに挿入される、
光増幅器。

【請求項2】

前記制御選択部は、前記固定増幅制御部を動作させている間、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値以上又は当該第２の閾値超のときに、前記変動増幅制御部を動作させることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。

【請求項3】

前記光増幅部の動作を停止させる増幅停止制御部をさらに備え、
前記制御選択部は、前記固定増制御部を動作させている間、前記第１の閾値よりも小さな第３の閾値未満になったときに、前記増幅停止制御部を動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光増幅器。

【請求項4】

前記変動増幅制御部、前記固定増幅制御部及び前記増幅停止制御部のうちのいずれを動作させているかを出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光増幅器。

【請求項5】

局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続され、複数のアナログ信号をＦＭ信号に変換した後、光搬送波を強度変調したＦＭ一括変換形光アナログ信号を前記光ファイバで伝送する光伝送システムであって、
前記局舎から前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる前記光ファイバに、請求項１から４のいずれかに記載の光増幅器が挿入されていることを特徴とする光伝送システム。

【請求項6】

局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続された光伝送システムにおける前記局舎から前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる光ファイバに挿入され、入力光を増幅する光増幅器の制御方法であって、
入力光レベルが、前記光増幅部の動作保証範囲である入力光レベルの最小値である第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下であるか否かを判定する判定手順と、
入力光レベルが定められた第１の閾値以上又は当該第１の閾値超のときは出力光レベルに応じて光増幅器の利得を制御し、
入力光レベルが前記第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下のときは光増幅器の利得を一定にする、制御手順と、
を有する光増幅器の制御方法。

【請求項7】

前記判定手順において、入力光レベルが前記第１の閾値よりも小さな第３の閾値未満であるか否かを判定し、
前記制御手順において、前記第３の閾値未満になったときは光増幅器の動作を停止させることを特徴とする請求項６に記載の光増幅器の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動利得制御（以下、「ＡＧＣ」という）回路を有し、光信号の出力レベルを制御する光増幅器およびその光増幅器を用いた光伝送システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

関連する光増幅器では、例えば図５に示すように、光ファイバ１０上に設けられた光ファイバーアンプ（ＯＦＡ）１１の光入力パワーと光出力パワーをそれぞれ光カプラ１２、１３で分岐した後に、フォトダイオード（ＰＤ）１４、１５で光パワーを電気信号に変換し、このパワーの比（利得）が常に所望の値になるように、ＡＧＣ回路１７から励起用レーザダイオード（Ｐ−ＬＤ）１６の電流を変化させることで、ＯＦＡ１１の利得を自動制御している。その結果、ある範囲内の入力光レベルにおいては、常にほぼ一定の値に安定した出力光レベルを得ることができる。本光増幅器は、例えば非特許文献１に記載の、ＦＭ一括変換型の光映像配信システム等、システム設計上光増幅器からの出力光レベルを一定とする必要のある場合において、利用されてきた。

【0003】

この光増幅器の利得制御は、光増幅器の入力側の光伝送路あるいは入力側装置で何らかの障害が発生し、ＯＦＡ１１への入力光レベルが低下した場合、ＡＧＣ回路１７によって励起用レーザ１６の電流が絶対定格以上になりＯＦＡ１１の故障を誘発する可能性がある。これを回避するため、入力光レベルがある程度低下した時はＰ−ＬＤ１６の電流を停止し、ＯＦＡ１１の光出力もＯＦＦとしていた。

【0004】

上記に記した関連する光増幅器が光伝送システムに適用される場合、光伝送路の異常や上位装置の故障によって入力光レベルが低下し、これにより光増幅器の光出力がＯＦＦとなりサービス断となることを回避するために、ネットワーク構成として迂回ルートを設ける、装置については冗長構成をとる、などを行い、光スイッチ（ＳＷ）を用いて正常な系を選択することにより、サービスの安定化をはかっていた。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】下羽ほか、「ＦＭ一括変換型光映像配信システムにおける光中継ネットワーク設計パラメータの検討」、電子情報通信学会総合大会講演論文集 ２０１０年＿通信（２），３８９（２０１０）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

関連する技術では、ネットワークとして冗長構成をとらない場合は、光増幅器への入力光レベル低下がサービス断に直結してしまう。また、ネットワークとして冗長構成をとる場合は、設備コストが増加してしまうという課題があった。

【0007】

この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、光伝送路の異常もしくは上位装置の故障によって、光増幅器の入力信号が完全に断には至らないが正常動作範囲から低下した場合に、サービスを継続しつつ安価にネットワークを構築できる光増幅器、およびその光増幅器を用いた光伝送システムを提供することを目的としている。

【0008】

たとえば局舎に光増幅器が設置されており、そこから距離の異なる複数の加入者に光信号を配信するケースを考える。このようなケースにおいて、上記原因により光増幅器への入力光レベルが正常動作範囲外まで低下すると、光信号の品質は正常な動作範囲にある場合と比較して劣化する。このとき、光増幅器から、ある程度の出力光レベルが確保できていれば、局舎からもっとも遠いところの加入者では受信障害が発生するが、局舎から近いところの加入者に対しては距離が近い分だけ障害発生には至らず、サービスを継続できるという場合がある。このように、光増幅器への入力レベルが低下した場合でも、そのサービスへの影響を最小限にとどめることが、本発明が解決しようとする課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の光増幅器は、
入力光を増幅する光増幅部と、
前記光増幅部からの出力光レベルに応じて前記光増幅部の利得を制御する変動増幅制御部と、
前記光増幅部の利得を一定にする固定増幅制御部と、
入力光レベルが、前記光増幅部の動作保証範囲である入力光レベルの最小値である第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下のときは前記固定増幅制御部を動作させ、入力光レベルが前記第１の閾値以上又は当該第１の閾値超のときは前記変動増幅制御部動作させる制御選択部と、
を備え、
局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続された光伝送システムにおける前記局舎から前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる光ファイバに挿入される。

【0010】

本発明の光伝送システムは、
局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続され、複数のアナログ信号をＦＭ信号に変換した後、光搬送波を強度変調したＦＭ一括変換形光アナログ信号を前記光ファイバで伝送する光伝送システムであって、
前記局舎から前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる前記光ファイバに本発明の光増幅器が挿入されている。

【0011】

本発明の光増幅器の制御方法は、
局舎と複数の加入者宅が光ファイバで接続された光伝送システムにおける前記局舎から
前記複数の加入者宅までの区間を伝送するために用いられる光ファイバに挿入され、入力
光を増幅する光増幅器の制御方法であって、

入力光レベルが定められた第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下であるか否かを判定
する判定手順と、
入力光レベルが、前記光増幅部の動作保証範囲である入力光レベルの最小値である第１の閾値以上又は当該第１の閾値超のときは出力光レベルに応じて光増幅器の利得を制御し、
入力光レベルが前記第１の閾値未満又は当該第１の閾値以下のときは光増幅器の利得を
一定にする、制御手順と、
を有する。

【0012】

本発明は、第１の閾値を光増幅器の入力信号が完全に断には至らないが正常動作範囲から低下した値に設定することで、一時的又は恒常的に入力光レベルがある一定量低下した場合に、ある一定の品質を確保した状態のサービスを継続することができる。このため、本発明は、光増幅器の入力信号が完全に断には至らないが正常動作範囲から低下した場合に、サービスを継続しつつ安価にネットワークを構築できる光増幅器、およびその光増幅器を用いた光伝送システムを提供することができる。

【0013】

本発明の光増幅器に備わる前記制御選択部は、前記固定増幅制御部を動作させている間、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値以上又は当該第２の閾値超のときに、前記変動増幅制御部を動作させてもよい。
本発明により、入力光レベルが短時間で前記第１の閾値を跨いで上下に変動する場合に、光増幅器の制御状態が頻繁に変動することを防止することができる。

【0014】

本発明の光増幅器は、前記光増幅部の動作を停止させる増幅停止制御部をさらに備え、前記制御選択部は、前記固定増制御部を動作させている間、前記第１の閾値よりも小さな第３の閾値未満になったときに、前記増幅停止制御部を動作させてもよい。
本発明により、光増幅器への入力光レベルが第３の閾値未満にまで低下した場合、すなわち入力光レベルがほとんど入力されていない場合には、光増幅器を停止させることができる。これにより、本発明は、不要な電力消費を削減することができる。

【0015】

本発明の光増幅器は、前記変動増幅制御部、前記固定増幅制御部及び前記増幅停止制御部のうちのいずれを動作させているかを出力する出力部を備えてもよい。
本発明は、出力部を備えるため、障害要因の特定を行うとともに、不良箇所の修理を行うことができる。

【0016】

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、光増幅器の入力信号が完全に断には至らないが正常動作範囲から低下した場合に、サービスを継続しつつ安価にネットワークを構築できる光増幅器、およびその光増幅器を用いた光伝送システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る光増幅器の構成の一例を示す。

【図2】ＯＦＡ入力レベルと光利得の関係の一例を示す。

【図3】光増幅器の制御動作の第１例を説明するためのフローチャートである。

【図4】光増幅器の制御動作の第２例を説明するためのフローチャートである。

【図5】関連する光増幅器の構成の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0020】

図１は、この発明に係る光増幅器の一例を示す構成図である。この実施形態で示される光増幅器は、図５に示す関連する光増幅器と同様に、光ファイバ１０、光増幅部に相当するＯＦＡ１１、光カプラ１２、光カプラ１３、ＰＤ１４、ＰＤ１５、Ｐ−ＬＤ１６、変動増幅制御部に相当するＡＧＣ回路１７のほかに、固定増幅制御部に相当し、光増幅器の利得を一定に保つように動作設定された固定増幅回路１８、入力光レベルによってＡＧＣ制御か利得一定制御とするかを選択する制御選択部１９、光増幅を停止するための増幅停止制御部に相当する増幅停止回路２０とから構成されている。なお、固定増幅制御部としては、Ｐ−ＬＤ１６の駆動電流を一定にする自動電流制御となるように動作設定を行う方法もある。

【0021】

制御選択部１９には、ＰＤ１４で検出されるＯＦＡ１１への入力光レベルＰ_ＩＮの閾値が設定されている。この実施形態では、図２に示すように、例えば入力光レベルＰ１をこの発明の第１の閾値に、これに加えて入力光レベルＰ２をこの発明の第２の閾値に、更に入力光レベルＰ３を第３の閾値に設定している。制御選択部１９は、ＰＤ１４で検出される入力光レベルＰ_ＩＮがＰ１以上の場合には、ＡＧＣ回路１７によって出力光レベルが一定になるように励起用レーザ１６（Ｐ−ＬＤ１６）の電流を制御させる。

【0022】

次に、この光増幅器の制御動作を図３の制御状態遷移フローチャートに基づいて説明する。図において、制御選択部１９は、ＰＤ１４で検出される入力光レベルＰ_ＩＮをモニタしており（Ｓ１）、このモニタした入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ１以上であるかを判断する（Ｓ２）。

【0023】

ここで、この入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ１以上の場合には、制御選択部１９は、入力光レベルＰ_ＩＮが動作保証範囲内と判断（Ｓ３）してＡＧＣ回路１７を選択して励起用レーザ１６（Ｐ−ＬＤ１６）を制御する（Ｓ４）。この選択されたＡＧＣ回路１７は、ＰＤ１５からの出力モニタ情報から出力光レベルＰ_ＯＵＴが常に一定値となるようにＰ−ＬＤ１６の駆動電流を制御する。

【0024】

また、Ｓ２においてモニタした入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ１未満の場合には、その入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ３未満かを判定する（Ｓ５）。
Ｐ３以上の場合には制御選択部１９は、入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ１〜Ｐ３の範囲内と判断（Ｓ６）して固定増幅回路１８を選択して励起レーザ１６（Ｐ−ＬＤ１６）を制御する（Ｓ７）。この選択された固定増幅回路１８は、光増幅器の利得が一定となるように、Ｐ−ＬＤ１６の駆動電流を制御する。

【0025】

また、Ｓ５においてモニタした入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ３未満の場合には、制御選択部１９は、光入力レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ３未満と判断（Ｓ９）して増幅停止回路２０を選択（Ｓ１０）して励起用レーザ１６（Ｐ−ＬＤ１６）の駆動電流を停止する。

【0026】

Ｓ７またはＳ１０に推移した後は、時間経過とともに入力光レベルＰ_ＩＮが閾値Ｐ２以上となるかを常に監視し、閾値Ｐ２以上に変化した場合には、Ｓ２の判定を順次行うものである。また、Ｓ８において閾値Ｐ２以上の判定がＮｏであった場合はＳ５に遷移する。

【0027】

なお、図３ではＳ１０に遷移した後は、Ｓ１１において閾値Ｐ２以上かどうかの判定のみを行うフローとなっているが、図４に示すように、Ｓ１１がＮｏであった場合、さらにその後に閾値Ｐ３以上となるかの判定を行い（Ｓ１２）、閾値Ｐ３以上の入力光レベルＰ_ＩＮが確認された場合には、Ｓ７に遷移するフローを追加することもできる。

【0028】

また、本実施形態では、閾値Ｐ１未満の場合に固定増幅回路１８を選択し、閾値Ｐ１以上の場合にＡＧＣ回路１７を選択したが、これに限定されない。例えば、閾値Ｐ１以下の場合に固定増幅回路１８を選択し、閾値Ｐ１超の場合にＡＧＣ回路１７を選択する構成としてもよい。また、本実施形態では閾値Ｐ２以上の場合にＡＧＣ回路１７を選択したが、閾値Ｐ２超の場合にＡＧＣ回路１７を選択する構成としてもよい。

【0029】

さらに本発明の光増幅器の制御状態を表示または通知することにより、自動利得制御以外の制御状態の場合に、影響が大きくなる前に障害箇所の調査と対策の実施をすることができる。

【0030】

さらに本発明の光増幅器は、複数のアナログ信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換した後、光搬送波を強度変調したＦＭ一括変換形光アナログ信号を光ファイバで伝送する光伝送システムに用いることができる。例えば、本システムにおいて、コスト面の課題から、冗長構成の取れなかった、局舎から複数の加入者宅内までの区間を伝送するために用いられる光増幅器に、本発明に係る光増幅器を挿入する。これにより、当該光増幅器の上位装置の故障等による、光増幅器への入力光レベル低下時のシステムの断時間をこれまでよりも短縮したり、その影響エリアの範囲をこれまでよりも縮小することができる。

【産業上の利用可能性】

【0031】

本発明は情報通信産業に適用することができる。

【符号の説明】

【0032】

１０：光ファイバ
１１：ＯＦＡ
１２：光カプラ
１３：光カプラ
１４：ＰＤ（光入力モニタＰＤ）
１５：ＰＤ（光出力モニタＰＤ）
１６：Ｐ−ＬＤ（励起レーザ）
１７：ＡＧＣ回路
１８：固定増幅回路
１９：制御選択部
２０：増幅停止回路
２１：制御選択状態通知／表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】