JP2001311920A

JP2001311920A - ２つの制御ループを含む光減衰器

Info

Publication number: JP2001311920A
Application number: JP2001085388A
Authority: JP
Inventors: Roger Warwick Brown; ワーウィックブラウンロジャー; Earl Anthony Dennis; アンソニーデニスアール
Original assignee: Marconi Communications Ltd; Marconi Co Ltd
Current assignee: Marconi Communications Ltd; BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2001-11-09
Also published as: US20020136523A1; NO20011481D0; GB0006939D0; GB2360602A8; AU2985901A; EP1137207A2; CN1180283C; CN1319769A; GB2360602A; EP1137207A3; EP1137207B1; GB2360602B; NO20011481L; US6606447B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】減衰器を伝搬する放射が減衰器の温度に依存
した減衰を受けるような特性を有する光減衰器を提供す
る。【解決手段】光減衰器モジュール２１０、光分割器２
２０、検出器２４０、及び制御装置２５０を備えた、光
学減衰器２００を提供する。入力放射Ｐ_iは減衰モジュ
ール２１０で受けられて、同モジュールは入力放射を減
衰させて対応する減衰した放射Ｐ_oを発生するように動
作する。検出器２４０は減衰した放射の一部０．１Ｐ_o
を受けて、対応する電気信号Ｔ₁を発生するように動作
する。信号Ｔ₁は、制御ユニット２５０によって第１の
帰還ループ２６２を介して減衰モジュール２１０を調節
するように作用して、減衰モジュール２１０を調節して
減衰した放射の放射パワーを所定レベルに維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２つの制御ループを
含む光減衰器に関し、減衰器は光パワーの制御が必要で
ある光通信装置における使用に適している。さらにま
た、本発明は２つの制御ループを使用して光減衰器を制
御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】在来の光通信装置はノード間の通信トラ
フィックを伝えるために光ファイバー導波路によって相
互に連結された複数のノードを備えている。そのような
装置では、波長分割多重送信（ＷＤＭ）を使うのが現在
の慣例であり、導波路に沿って伝搬される光の放射は互
いに異なる振動数を持った多くの波長バンドに分配され
る放射成分から構成され、各成分が通信トラフィックの
関連する部分を運ぶ。装置の様々なノードには光増幅が
含まれて放射パワーレベルを維持し、それによりＳＮ比
を改善して可能な限り通信範囲を広げる。そのような光
増幅は従来、光ポンプ式のエルビウムがドープされた光
ファイバーアンプ（ＥＤＦＡ）によって提供される。Ｅ
ＤＦＡは本来非線形の装置であり、従って、それに提供
される入力放射が妥当な動作範囲の中にあることが重要
である。入力放射パワーが不十分だと、装置の敷居値効
果をもたらして、装置から出力される増幅された放射は
不安定な変動を受ける。逆に入力放射が過剰だと、装置
で利用可能なレーザーポンプパワーは有限であるため
に、装置の中で飽和効果をもたらす。不十分な入力放射
パワーと過剰な入力放射パワーとの両方についての装置
の特性は、装置によって増幅された放射で伝えられるデ
ータにエラーを導入させることとなり、装置の顧客が通
信の高度の信頼性を要求する通信装置にとって、そのよ
うなエラーの導入は重大な問題である。

【０００３】前述の問題に対処するために在来の慣例で
は、各ＥＤＦＡの前で線路整合（ＬＢＯ）減衰器を使っ
て、ＥＤＦＡに供給される入力放射がＥＤＦＡが放射伝
搬にエラーを導入せずに機能する範囲の中にあることを
確実にしている。さらに在来の慣例では、減衰器からＥ
ＤＦＡへ提供される放射パワーをモニターして、ＥＤＦ
Ａへの最適なパワー入力に対応する基準レベルとそれを
比べて、その後で、減衰器によって提供される減衰を負
帰還回路によって調節して、ＥＤＦＡに入力される放射
パワーを公称の基準レベルに維持する。

【０００４】関連する４ＥＤＦＡの前にＬＢＯ減衰器を
接続されて備えたそのような装置は、比較的静的な状況
においては、減衰器へ入力される光パワーの変動が徐々
に起こるので、減衰器とその関連する帰還回路が変動を
追跡することができて、実際に満足に動作する。しかし
ながら従来の通信装置では、例えば装置が新しい引込み
線を追加して回線多重化装置を組込むために再構成され
ているとき、供給される光パワーの突然の中断が発生す
ることがある。

【０００５】そのような中断が発生したとき、減衰器に
関連する帰還回路は、中断が入力放射パワーが実質的に
ゼロレベルであるのと類似しているために、減衰器によ
って提供される減衰を抑えることによって中断に応じる
だろう。次に、中断の後に減衰器に光パワーが再び加え
られるときに一時的な問題が発生し、減衰器は中断中に
帰還回路によって低い減衰にセットされるだろうから、
減衰器へ放射が再び加えられた際にＥＤＦＡは過負荷に
なって、この状態は帰還回路が反応して減衰器が提供す
る減衰を従前の中断前の妥当なレベルまで増加させる機
会まで続くだろう。そのような過負荷は放射で伝えられ
るデータの破壊をもたらし、それは帰還回路の再調節ま
で継続する。減衰器とその関連する回路は放射で運ばれ
るデータパルスの持続時間よりもずっと大きいオーダー
の大きさの時間応答を示すので、データ破壊は帰還回路
の反応が完了するまで起こり続けるだろう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】入力放射におけるその
ような中断に対処するための在来の解決法は、帰還回路
を保持しておくことであり、減衰器の減衰を制御するた
めに減衰器に提供される制御信号を、中断の持続時間
中、中断直前の値に保持する。一時的には、制御回路を
そのように保持すればＥＤＦＡで過負荷が生じることを
低減するけれども、減衰器それ自体はたとえ加えられる
制御信号が一定に保持されたとしても減衰に関してドリ
フトする傾向がある。そのようなドリフトは減衰器に影
響する１又は複数の環境要因の変化のために起こる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、第２の負帰還
回路を含むように回路を改良できることを認識し、この
負帰還回路は中断の間に実質的一定に減衰器の温度を保
つために減衰器の温度にリンクされ、減衰器は減衰器を
伝搬する放射が減衰器の温度に依存した減衰を受けるよ
うな特性を提供する。

【０００８】本発明の第１の見地によれば、通信装置の
ための光減衰器であって、この減衰器が、（ａ）光の
入力放射を受けて、入力放射を光学的に減衰させて対応
する光の出力放射を発生させる減衰手段と、（ｂ）上
記減衰手段によって提供される減衰を制御するための制
御手段と、を含んだ上記光減衰器において、（ｃ）減
衰手段へ入力放射が加えられた際に、制御手段は、第１
の帰還ループを使用して、出力放射をモニターし且つ減
衰手段の物理的減衰決定パラメータを制御することによ
って出力放射のパワーを所定のレベルに調節するように
動作して、（ｄ）減衰手段への入力放射が中断した際
に、制御手段は、第２の帰還ループを使用して、物理的
なパラメータをモニターし且つパラメータを所定のレベ
ルに調節するように動作する上記光減衰器が提供され
る。

【０００９】本発明では、減衰器は、入力放射の中断の
後に入力放射が再び加えられたときに、過負荷をもたら
すことのないようなレベルに減衰手段の減衰を維持でき
るという利点を提供する。

【００１０】減衰器は、減衰手段からの出力放射を受入
れて増幅し、減衰器からの出力としての増幅された出力
放射を発生させる光増幅手段を含むのが好ましい。増幅
手段を含むことで、減衰器は入力放射を増幅された出力
放射に伝達するための増幅と減衰との双方を選択的に提
供できる。ここで、増幅手段はエルビウムがドープされ
た光ファイバーアンプを含むのが有利である。そのよう
なアンプには過負荷と飽和の傾向があるが、減衰手段と
制御手段とがアンプの過負荷を打消すように動作する。
そして、制御手段は、入力放射の中断の際に物理的なパ
ラメータを調節するように動作して、その後に入力放射
が再び加えられた際に減衰器内での過負荷を避けるよう
にするのが都合よい。

【００１１】中断中の所定のレベルは、制御手段が第１
のループを使用した減衰手段の制御から第２のループを
使用した減衰手段の制御へと切換える直前の、パラメー
タの値であると好ましい。代わりに、所定のレベルは変
更されない固定設定値としてもよい。

【００１２】実際には減衰器は有限の応答バンド幅を示
す。第１のループと第２のループとの間での切換えのと
きの制御手段の過渡的な安定障害を避けるために、制御
手段は中断の後に入力放射が再び加えられてから整定時
間後に第２のループから第１のループへと切換えるよう
に動作するのが好ましい。

【００１３】減衰器を適切な段階にて第２のループに切
換えるために、制御手段は、入力放射の中断の発生を検
出するための検出手段を含み、前記中断は出力放射の放
射パワーの突然の変化から決定されて、上記検出手段は
制御手段を促して第２の帰還ループを使用して減衰手段
を制御するように切換えさせるのが好ましい。

【００１４】ある種の環境では、通信装置は中断が差迫
っている旨の警告信号を発することができる。従って、
制御手段は、入力放射の中断の発生を検出するための検
出手段を含み、前記検出手段は検出手段に供給された警
告データを入力放射の中断が差迫っていることであると
解釈するように動作するのが好ましい。

【００１５】減衰手段によって提供される減衰が減衰手
段における減衰決定光学部品の温度によって決定される
と有利である。従って、前述した物理的パラメータは減
衰手段の少なくとも一部分の温度であると好都合であ
る。言い換えれば、減衰手段は同減衰手段の温度に依存
して入力放射を光学的に減衰させて出力放射を発生して
提供するように動作するのが好ましい。

【００１６】減衰手段の減衰を制御するために減衰手段
を加熱及び冷却するための実際上の便利のために、減衰
手段は制御手段から制御可能である減衰手段の加熱又は
冷却のための熱電要素を含み、それにより減衰手段内に
おける光学的減衰を制御するのが好ましい。

【００１７】減衰器の電力効率の向上を達成するため
に、制御手段は熱電要素へのパワー入力を制御するため
のパルス幅変調（ＰＷＭ）の電気駆動信号で熱電要素を
駆動するように動作して、それにより減衰手段の温度を
制御するのが好ましい。スイッチング式のＰＷＭ制御
は、ＰＷＭ駆動信号を発生する駆動電気回路内における
電力損失が、スイッチングモードで動作しない等価な回
路と比べて少ないという利益を提供する。

【００１８】減衰手段は、減衰手段の温度を検出すると
共に第２のループが作動したときに使用するための減衰
手段の温度の測定値を制御手段へ提供するサーミスタセ
ンサを含むと都合がよい。サーミスタを分圧器内に含む
ことで、制御手段にとって実用的な大きさの温度の指標
の信号を提供することができる。これに対して、熱電対
センサで発生する電圧は普通マイクロボルトのオーダー
であって、制御手段にとって適した適当な大きさにする
までにかなりの増幅を必要とする。

【００１９】制御手段は１又は複数のマイクロプロセッ
サから構成され、第１及び第２のループは前記１又は複
数のマイクロプロセッサで実行可能なソフトウェアとし
て実現されると好都合である。帰還ループをソフトウェ
アで実現すれば、特に前記１又は複数のマイクロプロセ
ッサがデータを交換したり又は通信装置に存在する他の
マイクロプロセッサと連絡したりすることが求められる
ときに柔軟性が提供される。

【００２０】本発明の第２の見地によれば、通信装置の
光減衰器を制御する方法であって、この減衰器が、
（ａ）光の入力放射を受けて、入力放射を光学的に減
衰させて対応する光の出力放射を発生させる減衰手段
と、（ｂ）上記減衰手段によって提供される減衰を制
御するための制御手段と、を含んだ上記光減衰器におい
て、上記方法が、（ｃ）減衰手段へ入力放射が加えら
れた際に、出力放射をモニターし且つ制御手段の第１の
帰還ループを使用して、減衰手段の物理的減衰決定パラ
メータを制御することによって出力放射のパワーを所定
のレベルに調節し、（ｄ）減衰手段への入力放射が中
断した際に、物理的なパラメータをモニターし且つ制御
手段の第２の帰還ループを使用して、パラメータを所定
のレベルに調節するような上記方法が提供される。

【００２１】本発明のあくまでも例示としての実施形態
について添付図面を参照しつつ以下に説明する。

【００２２】

【発明の実施の形態】まず図１を参照すると、従来技術
の光減衰器は全体を符号１０によって示される。減衰器
１０は、可変光減衰モジュール２０と、光分割器３０
と、エルビウムがドープされた光ファイバーアンプ（Ｅ
ＤＦＡ）４０と、光検出器５０と、制御回路ユニット６
０とを備える。減衰モジュール２０は光入力ポートを含
み、これに単一モードの光ファイバー１００が接続され
る。ファイバー１００は入力の光放射を減衰器モジュー
ル２０まで運ぶように動作する。モジュール２０は光出
力ポートをさらに備え、このポートは単一モードの光フ
ァイバー１１０を介して分割器３０の光入力ポートに接
続される。分割器３０はその入力ポートで受けた放射の
うちの実質的に９０％と１０％とを第１と第２の光出力
ポートへそれぞれ結合するように動作する。実際には、
９０％：２％から８５％：１５％の範囲の分割比を使用
できる。分割器３０の第１の出力ポートは単一モードの
光ファイバー１２０を介してＥＤＦＡ４０の光入力ポー
トに接続される。さらに分割器４０の第２の出力ポート
は単一モードの光ファイバー１３０を介して検出器５０
の光入力ポートに接続される。ＥＤＦＡ４０は光出力ポ
ートを含み、このポートから増幅された放射が単一モー
ドの光ファイバー１４０の中へ発せられてさらに遠くへ
の伝搬をする。検出器５０は電気出力Ｔ₁を含み、この
出力は制御ユニット６０の第１の入力Ｉ₁に接続され
る。ユニット６０は第２の入力Ｉ₂を備え、この入力へ
パワー基準レベル信号Ｐ_Rが加えられる。それから、ユ
ニット６０は電気制御出力Ｖ_oをさらに含み、この出力
は減衰モジュール２０の電気減衰制御入力Ｉ₃へ接続さ
れる。

【００２３】図１では、光の放射が伝搬される部分は
“ｏ”と表示し、電気信号の経路の部分は“ｅ”と表示
している。

【００２４】次に図１を参照して、従来技術の減衰器１
０の動作を説明する。入力放射は関連する放射パワーＰ
_iを有していてファイバー１００に沿って減衰モジュー
ル２０の入力ポートに伝搬する。モジュール２０は入力
放射を減衰させると共に、関連する放射パワーＰ_oを有
する対応する減衰した放射を出力ポートへ出力する。減
衰した放射はファイバー１１０に沿って光分割器３０へ
伝搬し、この分割器は減衰した放射のうち実質的に１０
％をファイバー１３０を介して検出器５０へ結合して、
この検出器は対応した電気信号を電気出力Ｔ₁へ発生す
る。分割器３０はまた減衰した放射のうち実質的に９０
％をファイバー１２０を介してＥＤＦＡ４０へ結合し、
このＥＤＦＡが放射を増幅して出力放射を発生させる
が、この出力は関連するパワー０．９ＡＰ_oを有し、こ
こでＡはＥＤＦＡ４０によって提供された光パワーの増
幅係数である。

【００２５】制御ユニット６０はその入力Ｉ₁にて検出
器５０から受けた信号を基準レベルＰ_Rと比較して、Ｖ_o
信号を適切なレベルに設定することによってそれらの値
を等化させようと試みる。Ｖ_o信号は減衰モジュール２
０によって提供される減衰を制御する。制御ユニット６
０によって働く負帰還制御の効果は、減衰した放射を基
準レベルＰ_Rに関連するパワーレベルＰ_oに維持すること
である。基準レベルＰ _Rが一定に保持されるならば、減
衰した放射はＥＤＦＡ４０が増幅するために適当な一定
のパワーレベルに保持されるだろう。

【００２６】減衰器１０は安定した状態では満足に機能
し、この状態では入力放射の放射パワーは時間的に徐々
に変化するだけであり、制御ユニット６０はそのような
変化に追従して補償することができる。減衰器１０への
入力放射が存在しない初期の起動時には、制御ユニット
６０は減衰モジュール２０をその最小の減衰へと設定す
るように反応する。そして、入力放射は徐々にパワーを
増加させていき、減衰した放射パワーが基準レベルＰ_R
を超え始めるポイントにまで至る。このポイントにおい
て、制御ユニット６０は減衰モジュール２０によって提
供される減衰を増加させ始め、減衰した放射を基準レベ
ルＰ_Rで定められたレベルに維持する。このポイントよ
りも後における入力放射の放射パワーの一層の増加は制
御ユニット６０によって補償される。

【００２７】従来技術の減衰器１０で問題が生じる状況
は、減衰器１０が安定した動作状態を取得してから、そ
の後に入力放射が突然中断したときである。そのような
状況では制御ユニット６０は中断を入力放射のパワー減
少であると解釈して、減衰モジュール２０で提供される
減衰を小さくし続けて減衰した放射の放射パワーを安定
させようとする。結局、制御ユニット６０はモジュール
２０をその最小の減衰に調整する。中断の後に突然に入
力放射が再び加えられると、放射は低い減衰、例えば１
ｄＢの減衰で伝搬して減衰モジュール２０を通って前方
のＥＤＦＡ４０へ伝搬し、ＥＤＦＡ内での過負荷と飽和
を引き起こし、従ってそこからファイバー１４０への放
射出力で運ばれるデータに破壊をもたらす。制御ユニッ
ト６０はその応答バンド幅が限られているので中断後に
入力放射が再び加えられたときに即座には応答できない
が、最終的には減衰した放射を基準レベルＰ_Rに対応し
たパワーレベルに確立する。

【００２８】中断が終了した後におけるＥＤＦＡ４０の
飽和の問題に対処するために、在来の慣例では制御ユニ
ット６０を改造して、検出器５０からの信号Ｔ₁が入力
放射の欠如に対応する低い範囲にあるときには、これを
制御ユニットが検出できるようにした。そのような欠如
の検出が起きたとき、制御ユニット６０はその出力信号
Ｖ_oを欠如検出の直前の値に維持するように動作して、
信号Ｔ₁が再び低い範囲から外れてすなわち入力放射が
再び加えられてから設定時間の後にまで上記維持を続け
る。この在来の慣例に関連した問題は、たとえ信号Ｖ_o
が一定に持たれているとしても、減衰モジュールはそれ
を通る減衰に関してドリフトする傾向があることであ
る。そのようなドリフトは例えば減衰器１０に影響する
環境要因の変化から生じる。

【００２９】発明者は減衰器１０に関連する動作の問題
に対処するために、図２に示した減衰器を案出した。図
２には、本発明の第１の見地による光減衰器の概略図が
示されており、減衰器の全体を符号２００にて示してい
る。

【００３０】減衰器２００は、熱的可変光減衰モジュー
ル２１０と、光分割器３０と同じデザインの光分割器２
２０と、ＥＤＦＡ４０と同じデザインのＥＤＦＡ２３０
と、検出器５０と同じデザインの検出器２４０と、符号
２５０で示した制御ユニットとを備えている。制御ユニ
ット２５０はマイクロプロセッサ回路を用いていて、関
連するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を備え
てアナログ電気入力信号をデジタルデータへ変換すると
共に、ＭＯＳＦＥＴパワートランジスタを備えてパルス
幅変調（ＰＷＭ）された駆動電流を減衰モジュール２１
０へ加える。制御ユニット２５０はソフトウェア制御の
下で動作するけれども、図２に示した等価電気回路に相
当する制御機能性、すなわち選択スイッチ機能２６０と
第１及び第２の制御アンプ機能それぞれ２６２，２６４
とモニター機能２７０とを提供する。第１と第２のアン
プ機能２６２，２６４はそれぞれ第１と第２の負帰還ル
ープを提供する。

【００３１】減衰モジュール２１０が前述の減衰モジュ
ール２０と異なる点は、減衰モジュール２１０がモジュ
ール２１０に組込まれている減衰を決定する光学要素を
冷却又は加熱するように動作する熱電要素を含んでいる
ことと、熱電要素と熱接触するようにサーミスタセンサ
２８０が取付けられていることである。モジュール２１
０はモジュールの光入力ポートからモジュールの光出力
ポートへ提供される光の減衰が光学要素の温度によって
決定される特性を示し、これらの光学要素の温度はサー
ミスタセンサ２８０を使用して測定できる。

【００３２】次に図２を参照して、減衰器２００を構成
する部品の相互結合について説明する。単一モードの光
ファイバー３００は入力放射を減衰器２００へと運ぶも
ので、減衰モジュール２１０の光入力ポートに接続され
る。モジュール２１０の光出力ポートは単一モードの光
ファイバー３１０を介して分割器２２０の光入力ポート
に接続される。分割器２２０の第１の光出力ポートは単
一モードの光ファイバー３２０を介してＥＤＦＡ２３０
の光入力ポートに接続される。単一モードの光ファイバ
ー３３０はＥＤＦＡ２３０の光出力ポートに接続され、
光学的に増幅された放射が減衰器２００から出力され
る。分割器２２０は第２の光出力を含み、この出力は単
一モードの光ファイバー３４０を介して検出器２４０の
光入力ポートに接続される。図２では、光の放射と電気
信号のためのルートはそれぞれ記号“ｏ”と“ｅ”によ
って示される。

【００３３】検出器２４０からの電気出力Ｔ₁は制御ユ
ニット２５０のＡＤＣ（図示せず）に接続されて、ＡＤ
Ｃの対応するデジタル出力はアンプ機能２６２の反転入
力Ｉ ₁とモニター機能２７０の入力Ｅ₁とに接続される。
モニター機能２７０の出力Ｅ ₂はアンプ機能２６２の非
反転入力Ｉ₂に接続される。さらに、モニター機能２７
０の出力Ｅ₃はアンプ機能２６４の非反転入力Ｉ₄に接続
される。加えて、モニター機能２７０の出力Ｅ₅はスイ
ッチ機能２６０の制御入力に接続されて、出力Ｅ₅が第
１の状態にあるときにおけるアンプ機能２６２の出力
と、出力Ｅ₅が第２の状態にあるときにおけるアンプ機
能２６４の出力との間においての選択をする。スイッチ
機能２６０の出力は、出力Ｅ₅の状態に依存してアンプ
機能２６２，２６４のいずれかに選択的に接続可能であ
って、前記出力はＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ（図
示せず）を介して減衰モジュール２１０の電気入力Ｉ₃
に接続される。サーミスタセンサ２８０は分圧回路の一
部として構成されていて、熱電要素の温度の指標である
電圧を提供するように動作する。サーミスタセンサ２８
０に関連する分圧器からの出力は制御ユニット２５０の
ＡＤＣ（図示せず）に接続されて、ＡＤＣは対応するデ
ジタル出力を発生するように動作して、この出力はモニ
ター機能２７０の入力Ｅ₄とアンプ機能２６４の反転入
力Ｉ₅とに接続される。モニター機能２７０はまた入力
Ｊ₁を含み、この入力は減衰器２００がその構成部分と
して組入れられている通信装置（図示せず）に接続され
る。実際には、機能２６０，２６２，２６４，２７０と
の間の接続は制御ユニット２５０で実行されるソフトウ
ェアのデータ転送経路に対応していることに留意された
い。

【００３４】次に図２を参照して減衰器２００の動作を
説明する。減衰器２００の初期の起動時には、スイッチ
機能２６０は第１のアンプ機能２６２の出力を選択する
ように設定される。さらに、減衰モジュール２１０はそ
の光入力と出力との間において３０ｄＢのオーダーの強
い光減衰を提供するように設定される。もしもあらかじ
め入力放射が比較的低パワーのものであることが知られ
ているならば、代わりに１ｄＢのオーダーの低い減衰に
設定してもよい。その後でファイバー３００を介して減
衰器２００へ光入力放射が加えられるが、減衰モジュー
ル２１０を通って伝達するときには十分に低い初期レベ
ルなので、ＥＤＦＡ２３０の過負荷は生じることがな
い。入力放射は減衰モジュール２１０を通って伝搬し、
ファイバー３１０を介して分割器２２０へ伝搬する。分
割器２２０は受けた放射のうち実質的に９０％の割合を
分割器の第１の出力ポートそしてファイバー３２０へと
結合すると共に、受けた放射のうち実質的に１０％を第
２の出力ポートそしてファイバー３４０へと結合するよ
うに動作する。実際には割合は所有して使用する結合要
素に応じて９８％：２％から８５％：１５％の範囲でよ
い。ファイバー３２０に沿って伝搬する放射は、ＥＤＦ
Ａ２３０に受け入れられて、そこで増幅されて増幅され
た出力放射を提供し、この放射はファイバー３３０へ出
力される。検出器２４０はファイバー３４０に沿って伝
搬する放射を受入れて、検出器２４０に受入れられた放
射パワーの指標である対応する信号Ｔ₁を発生する。信
号Ｔ₁は関連するＡＤＣ（図示せず）へ通って、ＡＤＣ
で対応するデータ値Ｔ₁へ変換される。モニター機能２
７０はＥＤＦＡ２３０が機能するために最適な入力パワ
ーレベルに対応する基準データ値をＥ₂出力に出力する
ように動作する。第１のアンプ機能２６２はデータ値Ｔ
₁と基準値との差を増幅して差の増幅された値を提供す
る。スイッチ機能２６０はこの第１のアンプ機能２６２
からの増幅された差の値を選択するように出力Ｅ₅によ
って設定され、前記値を対応する負帰還ＰＷＭ信号へ変
換して、この信号をＭＯＳＦＥＴトランジスタを介して
減衰モジュール２１０の電気入力Ｉ₃へ加える。このＰ
ＷＭ信号はモジュール２１０に含まれている熱電要素を
駆動するように動作し、モジュール２１０はモジュール
２１０に組入れられた光学要素の温度を変更するように
動作して、前記光学要素の温度はモジュール２１０を通
して提供される光減衰を決定する。モジュール２１０で
受ける入力放射が初期に低レベルであることが知られて
いるのならば、データ値Ｔ ₁は出力Ｅ₂からの基準レベル
よりも小さいので、制御ユニット２５０はモジュールを
最小の減衰に設定するように動作することが好ましい。

【００３５】そして、モジュール２１０への入力放射は
徐々に増加する。代わりに、減衰器モジュール２１０に
よって提供される減衰が減少することもある。そのよう
にして増加か減少が起こって、データ値Ｔ₁はそれが出
力Ｅ₂からの基準レベルと同様の大きさになるまで増加
する。入力放射パワーがさらに増加するとデータ値Ｔ₁
は基準レベルＥ₅をわずかに越えて、第１のアンプ機能
２６２がその出力を変化させてモジュール２１０の温度
を変化させモジュール２１０によって提供される減衰を
増加させて、それによりＥＤＦＡ２３０へ加えられる放
射パワーをＥＤＦＡ２３０が最適に機能する公称の一定
のレベルに維持する。そのようなＥＤＦＡ２３０への入
力放射パワーを調節された大きさに維持する動作は減衰
器２００の調節モードの動作に対応する。

【００３６】調節モードにあるとき、モニター機能２７
０はサーミスタセンサー２８０による測定値としてモジ
ュール２１０の温度を監視するように動作し、それによ
りモジュール２１０の瞬時温度を記録する。

【００３７】減衰器２００の通常の動作では、減衰モジ
ュール２１０に供給される入力放射は十分なパワーであ
るので、減衰器２００は調節モードで動作する。

【００３８】そして、減衰器２００がその構成部分とな
っている光通信装置（図示せず）において、例えば装置
の再構成の目的のために、減衰器２００に供給する入力
放射を中断する必要が生じる。装置は、モニター機能２
７０の入力Ｊ₁を切り換えるか、または警告データを入
力Ｊ₁に加えることによって、中断が発生しようとして
いるのを減衰器２００に示すことができる。代わりに減
衰器２００は、検出器２４０の出力Ｔ₁を監視すると共
にＴ₁データ値の突然の減少を認定するような、モニタ
ー機能２７０によって入力の中断を検出することもでき
る。減衰器２００のＪ₁入力によって中断が示され、ま
たは減衰器２００自体が中断を検出したときには、モニ
ター機能２７０はスイッチ機能２６０をその第２の状態
へ設定することで応答し、モジュール２１０の熱電要素
を駆動するための負帰還ＰＷＭ出力信号を発生させるた
めに第２のアンプ機能２６４からの出力が使用される。
モニター機能２７０は、中断の直前にＥ₄入力で受けた
値に一致する値を出力Ｅ₃に出力する。この値を基準温
度レベルと称する。中断が開始した後には、制御ユニッ
ト２５０は減衰モジュール２１０とその関連する光学要
素との温度を中断直前におけるモジュール２１０の温度
と同様なレベルに中断中においても維持するように動作
する。中断中のそのような温度調節は第２のアンプ機能
２６４によって達成され、第２のアンプ機能２６４の入
力Ｉ₅として提供されるサーミスタセンサ２８０からの
出力が基準温度レベルと同じになるように熱電要素を駆
動する。

【００３９】中断の終了は、前述の通信装置によって制
御ユニット２５０の入力Ｊ₁を切換えるか、または警告
データを入力Ｊ₁へ加えることで示すことができる。代
わりに、減衰器２００は制御ユニット２５０内のＴ₁の
データ値の突然の増加によって中断の終了と入力放射の
中断前のレベルへの再確立を検出してもよい。モニター
機能２７０がそのような中断の終了を検出し又はＪ₁入
力の切換え若しくはＪ₁入力へのデータ入力で示された
ときには、モニター機能２７０は出力Ｅ₅を設定しスイ
ッチ機能２６０を切換えてその第１の状態として、アン
プ機能２６２がＥＤＦＡ２３０に加えられる放射パワー
を安定させるための制御を再開する。

【００４０】発明者は、減衰がその温度によって制御さ
れるような減衰モジュール２１０を使うのが特に有益で
あることを認めた。対照的に、他のタイプの従来技術の
減衰モジュールはMach-Zehnder干渉計と関連してリチウ
ムニオブ酸偏光子を使用して、モジュール温度よりむし
ろ偏光子に加えられた制御電圧によって本質的に制御さ
れる。本発明の熱的に制御される減衰モジュール２１０
によれば、減衰器２００への入力放射の短時間の/"mome
ntary"/中断中における安定化のためのパラメータとし
て温度を使用することができる。減衰器２００のモジュ
ール２１０が中断中に温度で制御されるために、その減
衰は、従来技術における単一の帰還ループを使用して入
力放射の中断中に関連する減衰モジュールを制御する制
御電圧を固定するような、非熱的に制御される減衰器に
比べると、よりドリフトが少ない傾向を持つ。

【００４１】モジュール２１０の熱電要素はゼーベック
効果によって機能して、モジュールを通って伝搬する光
放射に減衰を提供するためにモジュール２１０内に存在
する光学要素を冷やすことも加熱することもできる。

【００４２】次に図３を参照すると、減衰器２００の第
１と第２のアンプ機能２６２，２６４にそれぞれ関連す
る第１と第２との制御ループの間における制御の移動に
ついて概略図が示されている。時刻ｔ_oに減衰器２００
は初めに通電され、時刻ｔ_o以後に前述の通信装置は入
力放射パワーを徐々に増加させる。時刻ｔ₁にはデータ
値Ｔ₁はＥ₂出力からの基準レベルに到達して第１のルー
プがＥＤＦＡ２３０に加えられる放射の入力パワーを調
節し始める。装置は時刻ｔ₂まで減衰器２００への入力
放射パワーを増加させ続けて、その後に入力放射パワー
は安定する。時刻ｔ₃には中断が発生しようとしている
のを減衰器２００に示すために装置はＪ₁入力を切換え
る。減衰器２００はそのような切換えに応答してＥ₅の
状態を切換えて第１のループの選択（第１の状態）から
第２のループを選択（第２の状態）するようにする。な
お代わりに、時刻ｔ₄での中断の開始時のＴ₁データ値の
突然の降下に対応して減衰器２００はＥ₅の状態を切換
えることもできる。時刻ｔ₄のときに中断が開始する。
Ｅ₅の状態はモジュール２１０の温度を温度Ｔ_bに安定さ
せるように第２のループを選択する。中断が終了する直
前の時刻ｔ₅では、装置はＪ₁入力を切換えて減衰器２０
０への入力放射がもうすぐ再び加えられることを示す。
減衰器２００はそのような切換えに応答して第２のルー
プの選択（第２の状態）から第１のループの選択（第１
の状態）へと切換える。代わりに、減衰器２００は時刻
ｔ₆にてＴ₁データ値が急激に増加することで減衰器２０
０へ入力放射が再び加えられたことが示されるまで待っ
てもよく、そのような急激な増加をきっかけとして第２
のループから第１のループを選択するようにＥ₅の状態
を切換える。時刻ｔ₆よりも後では、減衰器２００は第
１のループを介した制御を使用して、ＥＤＦＡ２３０へ
の放射パワー入力を調節する。上述のように、中断は時
刻ｔ₄に開始して時刻ｔ₅に終了する。第１のループへと
戻す切換えは時刻ｔ₆において減衰器に入力放射が再び
加えられたときよりも短時間すなわち時間δ_tだけ後に
実行するのが好ましく、そうしないで第１のループが時
刻ｔ₆よりもわずかに先に又は同時に作動したならば刻
々とドリフトすることがある。

【００４３】減衰器２００は発明の範囲から逸脱するこ
となしに改変できることは認識できるだろう。前述の制
御ユニット２５０は主として１又は複数のマイクロプロ
セッサで実行されるソフトウェアで実現されるが、代わ
りに、ユニット２５０はアナログとデジタルとの電子要
素の混合物、例えば演算増幅器、サンプルアンドホール
ド回路、及びアナログスイッチを使用して実現してもよ
い。さらに、熱電要素へのパワー制御は上記で説明した
ようなＰＷＭのスイッチング方式ではない連続なアナロ
グ方式としてもよい。しかしながら、ＰＷＭのスイッチ
ングはより電気的な電力効率が良くてＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスタでの電力消費は軽微になる。減衰器２００に加
える電力の供給レールの間に４つのＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタをブリッジの形態にして設けると好ましい。

【００４４】本発明について中断中に減衰モジュール２
１０の温度制御をするという文脈で説明したけれども、
制御ユニット２５０が提供する２つのループ制御は他の
物理的パラメータにも同様に適用することができる。例
えば、モジュール２１０を改変して温度ではなくてモジ
ュールに加えられる圧力に対応させて減衰を提供するよ
うにしてもよい。そのように改変されたモジュールで
は、制御ユニット２５０は中断の時間中に第２のループ
を使用して加えられる圧力を制御するように動作すると
共に、中断以外の時間には第１のループを使用してＥＤ
ＦＡ２３０に加えられる放射入力パワーを安定化させる
ように動作する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来技術による光減衰器の概略図であ
って、減衰モジュールと、ＥＤＦＡと、関連する単一ル
ープの制御回路とを含んでいる。

【図２】図２は、本発明の第１の見地による光減衰器を
示す概略図である。

【図３】図３は、図２に示した減衰器の第１と第２の制
御ループの間における制御の移動を示す図である。

【符号の説明】

２００光学減衰器２１０光減衰器モジュール２２０光分割器２４０検出器２５０制御装置２６２第１の帰還ループ２６４第２の帰還ループ２８０サーミスタセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アールアンソニーデニスイギリスノッティンガムエヌジー８５キューピーアスプレイエステイトシェプトンクレセント 16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信装置のための光減衰器であって、こ
の減衰器が、（ａ）光の入力放射を受けて、入力放射を光学的に減
衰させて対応する光の出力放射を発生させる減衰手段
と、（ｂ）上記減衰手段によって提供される減衰を制御す
るための制御手段と、を含んだ上記光減衰器において、（ｃ）減衰手段へ入力放射が加えられた際に、制御手
段は、第１の帰還ループを使用して、出力放射をモニタ
ーし且つ減衰手段の物理的減衰決定パラメータを制御す
ることによって出力放射のパワーを所定のレベルに調節
するように動作して、（ｄ）減衰手段への入力放射が中断した際に、制御手
段は、第２の帰還ループを使用して、物理的なパラメー
タをモニターし且つパラメータを所定のレベルに調節す
るように動作することを特徴とする減衰器。
【請求項２】減衰手段からの出力放射を受入れて増幅
し、減衰器からの出力としての増幅された出力放射を発
生させる光増幅手段を含む請求項１記載の減衰器。
【請求項３】増幅手段はエルビウムがドープされた光
ファイバーアンプを含む請求項２記載の減衰器。
【請求項４】制御手段は、入力放射の中断の際に物理
的なパラメータを調節するように動作して、その後に入
力放射が再び加えられた際に減衰器内での過負荷を避け
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項５】中断中の所定のレベルは、制御手段が第
１のループを使用した減衰手段の制御から第２のループ
を使用した減衰手段の制御へと切換える直前の、パラメ
ータの値である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
減衰器。
【請求項６】制御手段は中断の後に入力放射が再び加
えられてから整定時間後に第２のループから第１のルー
プへと切換えるように動作する請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の減衰器。
【請求項７】制御手段は、入力放射の中断の発生を検
出するための検出手段を含み、前記中断は出力放射の放
射パワーの突然の変化から決定されて、上記検出手段は
制御手段を促して第２の帰還ループを使用して減衰手段
を制御するように切換えさせる請求項１乃至６のいずれ
か１項に記載の減衰器。
【請求項８】制御手段は、入力放射の中断の発生を検
出するための検出手段を含み、前記検出手段は検出手段
に供給された警告データを入力放射の中断が差迫ってい
ることであると解釈するように動作する請求項１乃至６
のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項９】物理的パラメータは減衰手段の少なくと
も一部分の温度である請求項１乃至８のいずれか１項に
記載の減衰器。
【請求項１０】減衰手段は同減衰手段の温度に依存し
て入力放射を光学的に減衰させて出力放射を発生して提
供するように動作する請求項９記載の減衰器。
【請求項１１】減衰手段は制御手段から制御可能であ
る減衰手段の加熱又は冷却のための熱電要素を含み、そ
れにより減衰手段内における光学的減衰を制御する請求
項９又は１０記載の減衰器。
【請求項１２】制御手段は熱電要素へのパワー入力を
制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）の電気駆動信号
で熱電要素を駆動するように動作して、それにより減衰
手段の温度を制御する請求項１１記載の減衰器。
【請求項１３】減衰手段は、減衰手段の温度を検出す
ると共に第２のループが作動したときに使用するための
減衰手段の温度の測定値を制御手段へ提供するサーミス
タセンサを含む請求項９乃至１２のいずれか１項に記載
の減衰器。
【請求項１４】制御手段は１又は複数のマイクロプロ
セッサから構成され、第１及び第２のループは前記１又
は複数のマイクロプロセッサで実行可能なソフトウェア
として実現される請求項１乃至１３のいずれか１項に記
載の減衰器。
【請求項１５】通信装置の光減衰器を制御する方法で
あって、この減衰器が、（ａ）光の入力放射を受けて、入力放射を光学的に減
衰させて対応する光の出力放射を発生させる減衰手段
と、（ｂ）上記減衰手段によって提供される減衰を制御す
るための制御手段と、を含んだ上記光減衰器において、上記方法が、（ｃ）減衰手段へ入力放射が加えられた際に、出力放
射をモニターし且つ制御手段の第１の帰還ループを使用
して、減衰手段の物理的減衰決定パラメータを制御する
ことによって出力放射のパワーを所定のレベルに調節
し、（ｄ）減衰手段への入力放射が中断した際に、物理的
なパラメータをモニターし且つ制御手段の第２の帰還ル
ープを使用して、パラメータを所定のレベルに調節する
ことを特徴とする方法。