JP4234382B2

JP4234382B2 - Optical amplification method, apparatus thereof, and optical amplification repeater system using the apparatus

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Publication number: JP4234382B2
Application number: JP2002271852A
Authority: JP
Inventors: 信行加木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004112312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を制御する光増幅方法、その装置およびその装置を用いた光増幅中継システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光増幅中継システムでは、伝送距離の長距離化、伝送容量の増大に伴い、データトラヒックが急増している。このデータトラヒックの増加は、通信パフォーマンスの低下を招くこととなる。そこで、この通信パフォーマンスの低下を防止するため、波長多重伝送（ＷＤＭ）システムが普及しつつある。
【０００３】
このようなＷＤＭシステムは、例えば図７に示すように、送信端局装置１０と、受信端局装置２０と、この送信端局装置１０と受信端局装置２０を接続させる光ファイバ伝送路（以下、「光伝送路」という）３０と、この光伝送路３０上に数段設けられた中継局を構成する光増幅装置４０とから構成され、１心の光伝送路３０に波長の異なる複数の光信号を同時に伝送するのものがある。
【０００４】
すなわち、このシステムでは、送信端局装置１０の各光送信器１１１〜１１ｎ（ｎは任意の整数）がそれぞれ異なる波長λ１〜λｎで送信された複数の光信号を、光カプラやＷＤＭカプラやアレイ導波路型光分波器（ＡＷＧ）等からなる光合波器１２で波長多重して、光増幅装置１３で光増幅した後に、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）や分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）からなる１心の伝送路３０に送信している。この多重された光信号は、例えばエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）やツリウム添加ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）や半導体光増幅器（ＳＯＡ）等からなる数段の光増幅装置４０を経て、受信端局装置２０へ伝送することで、ハイパワーの光信号伝送を行い、長距離および大容量伝送を実現していた。
【０００５】
受信端局装置２０では、光増幅装置２１を介し光分波器２２によって、この多重された光信号を分波し、波長λ１〜λｎ毎に光受信器２３１〜２３ｎへ送出するものがあった。
【０００６】
このシステムに用いられる光増幅装置４０は、例えば図８に示すように、光ファイバ増幅部（以下、「光増幅部」という）４１，４２を備えている。この光増幅部４１，４２は、自動光出力一定制御回路（以下、「ＡＬＣ」という）４３，４４によって制御され、多重された光信号を一括して増幅することで、光伝送路３０の伝送損失を補償している。
【０００７】
この光増幅装置４０では、光増幅部４１，４２間にＯＡＤＭ（ＯｐｔｉｃａｌＡｄｄ−ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）４５が接続されており、ＯＡＤＭ４５は、入力する光信号から所定波長の光信号を分岐（ドロップ）させたり、この光信号に所定波長の光信号を挿入（アド）させている。この光増幅装置４０において、たとえば前段の光増幅部４１には、ｎ１の波長数の光信号が、後段の光増幅部４２には、ｎ２の波長数の光信号がそれぞれ入力されており、ＡＬＣ回路４３，４４は、たとえば送信端局装置１０に設けられた監視装置（図示せず）などからこの波長数情報ｎ１，ｎ２を受け取っている。
【０００８】
このＡＬＣ回路４３，４４は、波長数対出力パワーを記憶させたテーブルを有しており、光増幅部４１，４２は、それぞれの波長数ｎ１，ｎ２に応じた出力パワーを出力している。すなわち、この光増幅装置４０では、光増幅部４１，４２の出力側に接続された光分波器４６，４７で分波された光信号における光増幅器の光出力パワーＰ１，Ｐ２を、光パワー検出回路であるＰＤ４８，４９で検出し、ＡＬＣ回路４３，４４に出力している。このＡＬＣ回路４３，４４では、この光出力パワーＰ１，Ｐ２がテーブルに記憶されている波長数ｎ１，ｎ２に対応した光出力パワーになるように、光増幅部４１，４２のフィードバック制御を行っている。
【０００９】
このＯＡＤＭ４５を備えた光増幅装置４０では、光信号の検出を可能とするため、ドロップしたチャネルの光パワーが所要範囲の中にあること、および後段の光増幅部４２の出力において、各チャネル当たりの光パワーがある所要範囲の中にあることが必要である。これを実現するために、従来例では、前段と後段の光増幅部４１，４２に入力する波長数の情報を、たとえば送信端局装置１０の監視装置から通知し、この波長数の情報に応じたトータルの光出力パワーを出力するように、前段と後段の光増幅部４１，４２をＡＬＣ制御していた。なお、この波長数ｎ１，ｎ２は、使用状況などによって変化することが考えられる。
【００１０】
また、端局装置で検出された波長数の情報を通知するシステムとしては、例えば特許文献１に示すように、端局装置内で検出された波長数の情報をシステム内の各中継装置に伝送し、この波長数の情報に応じて各中継装置内の光増幅部の利得制御を行うものがあった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−２７４２０６号公報（第４頁、第３図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、波長数を通知するタイミングは、監視装置での処理時間や通知時間などの時間がかかるために、実際の波長数変化に比べて通常ではこの通知に遅延が生じてしまう。この遅延があるため、従来例では、波長数変化が発生した場合の過渡期においては、光伝送路を伝搬する光信号の伝送品質が劣化する可能性があるという問題点があった。
【００１３】
すなわち、たとえば上流側から入力する波長数に変化があった場合には、光伝送路の光信号からドロップしたチャネルの光信号の光パワーが変化してビットエラーが発生したり、ＯＡＤＭを通過したチャネルの光信号の光パワーや光伝送路の光信号にアドしたチャネルの光信号の光パワーが変化して光信号の伝送品質が劣化するという問題点があった。また、ＯＡＤＭで、光伝送路の光信号に対して所定チャネルの光信号をアド／ドロップした場合には、この通過したチャネルの光信号の光パワーが変化して光信号の伝送品質が劣化するという問題点があった。
【００１４】
また、従来例では、ＯＡＤＭを通過するチャネルの光信号が複数ある場合には、これらチャネルでの波長毎に、平坦化を確保する必要がある。すなわち、独立した２台の光増幅部間にＯＡＤＭを接続させる場合は、各々の光増幅部の利得を平坦にすれば良い。これに対して製作コストを考慮すると、光増幅装置において複数台の光増幅部全体で平坦化を確保する構成の方が製作コストが安価になる。ところが、前段の光増幅部と後段の光増幅部で異なる波長数が設定されている場合には、平坦化を確保する手段が存在しなかった。
【００１５】
この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を制御し、波長数変化時の過渡期における光信号の伝送品質が劣化するのを防止する光増幅方法、その装置およびその装置を用いた光増幅中継システムを提供することを目的とする。
【００１６】
また、この発明の他の目的は、各波長（チャネル）における利得の平坦化を図り、伝送効率を向上できる光増幅方法、その装置およびその装置を用いた光増幅中継システムを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光増幅方法では、少なくとも２つの光増幅器と少なくとも１つの光波長合分波手段とが接続され、光伝送路を介して入力する光信号を前記光増幅器で増幅し、かつ前記光波長合分波手段によって前記光伝送路に所定波長の光信号を入出力させるとともに、当該光伝送路上の光信号のパワーを検出し、該検出した光パワーに応じて前記光増幅器内の各光増幅部の利得を制御する光増幅方法において、前段の前記光増幅器の利得Ｇ０ａが、予め設定されたトータルの目標利得Ｇ０と、予め設定された前記前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光パワーと後段の前記光増幅器におけるチャネル当たりの光パワーの差Ｃ２との差（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるように制御する第１の制御工程と、前記後段の前記光増幅器の利得Ｇ０ｂが、光信号が前記光波長合分波手段を通過（スルー）するチャネルでの挿入損失Ｌｔと、前記差Ｃ２との和（Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２）になるように制御する第２の制御工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、少なくとも前段と後段の２つの増幅器を有し、第１の制御工程においては、検出された光パワーに基づいてモニタされた前段の利得Ｇ０ａが、（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるようにＡＧＣ（自動利得制御）を行い、かつ第２の制御工程においては、検出された光パワーに基づいてモニタされた後段の利得Ｇ０ｂが、（Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２）になるようにＡＧＣを行うことで、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を設定された目標利得に制御する。
【００１９】
また、この発明にかかる光増幅方法では、上記発明において、前記前段の光増幅器に設けられた減衰器の減衰量Ｌｖが、利得が平坦となる時の前記各増幅部の利得の和Ｃ１と、前記目標利得Ｇ０と前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）になるように制御する第３の制御工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前段の光増幅器に減衰器を設けるとともに、上述した発明の制御工程に第３の制御工程を加え、この第３の制御工程においては、減衰器の減衰量Ｌｖが（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）になるようにＶＯＡ（光可変減衰）制御することで、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を設定された目標利得に制御する。
【００２１】
また、この発明にかかる光増幅装置では、光伝送路を介して入力する光信号を増幅する少なくとも２つの光増幅器と、前記光伝送路に所定波長の光信号を入出力させる少なくとも１つの光波長合分波手段と、光伝送路上の光信号のパワーを検出するパワー検出手段と、該検出された光パワーに応じて前記光増幅器内の各光増幅部の利得を制御する増幅制御手段とを有し、光信号の増幅を行う光増幅装置において、前段の光増幅器の利得Ｇ０ａを検出する第１の検出手段と、後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂを検出する第２の検出手段と、予め設定された前記前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーと後段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２と、予め設定されたトータルの目標利得Ｇ０との差（Ｇ０−Ｃ２）に基づいて、前記前段の光増幅器の利得Ｇ０ａを制御する第１の利得制御手段と、前記差Ｃ２と、前記光信号が前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔとの和に基づいて、前記後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂを制御する第２の利得制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、予め設定されたチャネル当たりの前段と後段の光出力パワーの差Ｃ２とトータルの目標利得Ｇ０との差によって、前段の光増幅器の利得をＡＧＣで制御し、またこの差Ｃ２とこのスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔとの和によって、後段の光増幅器の利得をＡＧＣで制御し、監視装置から光伝送路に伝搬する波長数情報を用いることなく、光増幅器の利得を設定された目標利得に制御する。
【００２３】
また、この発明にかかる光増幅装置では、上記発明において、前記前段の光増幅器に設けられた減衰器と、利得が平坦となる時の予め設定された前記各光増幅部の利得の和Ｃ１と、前記目標利得Ｇ０と前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）に基づいて、前記減衰器の減衰量Ｌｖを制御する減衰量制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、予め設定された各光増幅部の利得の和Ｃ１と、目標利得Ｇ０とチャネルでの挿入損失Ｌｔとの和との差によって、減衰器の減衰量Ｌｖが（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）になるようにＶＯＡ制御することで、光増幅器全体の利得がＧ０に保たれた中で、各チャネルにおける光信号の利得を平坦にして、光増幅器の全波長帯域でＧ０に近い利得を得る。
【００２５】
また、この発明にかかる光増幅装置では、上記発明において、入力する上流局の光出力パワーの情報を受信する受信手段と、前記上流局の光伝送路からの光信号のトータル光入力パワーを検出する入力パワー検出手段と、前記光出力パワーと光入力パワーに基づいて、前記トータル目標利得Ｇ０を設定する設定手段とをさらに備え、前記第１の利得制御手段は、前記設定されたトータル目標利得Ｇ０と前記差Ｃ２との差（Ｇ０−Ｃ２）に基づいて、前記前段の光増幅器の利得Ｇ０ａを制御し、前記減衰量制御手段は、前記設定されたトータル目標利得Ｇ０と前記スルーチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）に基づいて、前記減衰器の減衰量Ｌｖを制御することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、この伝送された上流局の光出力パワーとこの検出されたトータル光入力パワーとから、目標利得Ｇ０を設定手段で自動的に設定し、第１の利得制御手段では、この目標利得Ｇ０と差Ｃ２との差によって前段の利得Ｇ０ａが、（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるようにＡＧＣを行い、また減衰量制御手段では、この目標利得Ｇ０とスルーチャネルの挿入損失Ｌｔの和との差によって減衰量Ｌｖを、（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）になるように制御することで、光増幅器の利得を設定された目標利得に制御する。
【００２７】
また、この発明にかかる光増幅装置では、上記発明において、前記入力パワー検出手段または出力パワー検出手段で検出された光パワーに基づいた前記減衰器の減衰量の補正値ΔＬを求める補正手段をさらに備え、前記減衰量制御手段は、前記（Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）と補正値ΔＬとの和（Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ＋ΔＬ）に基づいて、前記減衰器の減衰量Ｌｖを制御することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、たとえば、非線形光学現象の１つであるＳＲＳ（ＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＲａｍａｎＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ：誘導ラマン散乱）の影響によって長波長側の光信号が短波長側の光信号から利得を受けてしまうのを考慮し、減衰器の減衰量Ｌｖを、（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ＋ΔＬ）に制御することで、ＳＲＳによって発生する利得の傾きと逆の傾きを持たせ、光増幅器と光伝送路のトータルとして各チャネルにおける光信号の利得を平坦にして、安定した光伝送を行う。
【００２９】
また、この発明にかかる光増幅中継システムでは、光伝送路に多段接続された光増幅装置で、前記光伝送路に伝搬される光信号を増幅して中継する光増幅中継システムにおいて、前記発明の光増幅装置を少なくとも１つ備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、光増幅中継システムに前記発明に記載の光増幅装置を少なくとも１つ接続させて、光増幅器の利得制御を行うことで、光増幅器の利得を設定された目標利得に制御するとともに、各チャネルにおける光信号の利得の平坦化を図る。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図６の添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅方法、その装置およびその装置を用いた光増幅中継システムの好適な実施の形態を説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、この発明にかかる光増幅装置の実施の形態１の構成を示す構成図である。図において、光増幅装置５０は、前段の光増幅器５１と、後段の光増幅器５２と、この光増幅器５１，５２間に接続されたＯＡＤＭ５３とから構成されている。この前段の光増幅器５１は、光増幅部５４，５５と、この光増幅部５４，５５間に光可変減衰器（以下、「ＶＯＡ」という）５６を備え、この後段の光増幅器５２は、光増幅部５７を備えている。
【００３３】
この光増幅部５４，５５は、ＡＧＣ回路５８によって制御され、光増幅部５７は、ＡＧＣ回路５９によって制御され、多重された光信号を一括して増幅することで、光伝送路３０の伝送損失を補償している。
【００３４】
このＡＧＣ回路のうちのＡＧＣ回路５８には、たとえばユーザによる入力によって、外部から任意の光増幅装置全体のネット目標利得Ｇ０［ｄＢ］の情報が設定されるとともに、前段の光増幅器５１におけるチャネル当たりの光出力パワーと後段の光増幅器５２におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２［ｄＢ］が予め設定されている。このＡＧＣ回路５８は、前段の光増幅部５４，５５の利得Ｇ０ａが以下の式（１）で与えられる目標値に近づくように光増幅部５４，５５の利得制御を行っている。
【００３５】
Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２ …（１）
すなわち、この光増幅装置５０では、光分波器６０，６１で分波された光信号における光増幅部５４の光入力パワーＰ１［ｄＢｍ］と光増幅部５５の光出力パワーＰ２［ｄＢｍ］を、光パワー検出回路６２，６３で検出しており、このＡＧＣ回路５８では、Ｐ２−Ｐ１が式（１）で与えられる前段の光増幅部５４，５５の利得Ｇ０ａに近づくように、光増幅部５４，５５の利得制御を行っている。
【００３６】
また、ＡＧＣ回路５９には、たとえばユーザによる入力によって、外部からＯＡＤＭ５３をスルーするチャネルでのチャネル当たりの光信号の挿入損失Ｌｔ［ｄＢ］の情報が設定されるとともに、前段の光増幅器５１におけるチャネル当たりの光パワーと後段の光増幅器５２におけるチャネル当たりの光パワーの差Ｃ２［ｄＢ］が設定されている。このＡＧＣ回路５９は、後段の光増幅部５７の利得Ｇ０ｂ［ｄＢ］が以下の式（２）で与えられる目標値に近づくように光増幅部５７の利得制御を行っている。
【００３７】
Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２ …（２）
すなわち、この光増幅装置５０では、光分波器６４，６５で分波された光信号における光増幅部５７の光入力パワーＰ３［ｄＢｍ］と光出力パワーＰ４［ｄＢｍ］を、光パワー検出回路６６，６７で検出しており、このＡＧＣ回路５９では、Ｐ４−Ｐ３が後段の利得Ｇ０ｂに近づくように利得制御を行っている。
【００３８】
ＶＯＡ５６の減衰量Ｌｖ［ｄＢ］は、ＶＯＡ制御回路６８によって制御されている。このＶＯＡ制御回路６８には、たとえばユーザによる入力によって、外部から任意の光増幅装置全体のネット目標利得Ｇ０［ｄＢ］の情報と、ＯＡＤＭ５３をスルーするチャネルのチャネル当たりの光信号の挿入損失Ｌｔ［ｄＢ］の情報が設定されるとともに、光増幅装置５０の利得が平坦となる時の各光増幅部５４，５５，５７の利得の和Ｃ１［ｄＢ］が予め設定されている。このＶＯＡ制御回路６８は、ＶＯＡ５６の減衰量Ｌｖが以下の式（３）で与えられる目標値に近づくように制御されている。
【００３９】
Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ …（３）
【００４０】
次に、図２、図３を用いて、上述した式（１）〜式（３）の検証を行う。この発明では、システム全体として各光増幅装置５０からの１チャネル当たりの光信号の光出力パワーは、たとえばＰ０［ｄＢｍ］で一定になるように利得制御を行うものとする。すなわち図２において、この発明にかかる光増幅装置を用いた光増幅中継システムの概略構成（図２（ａ）参照）と、システム全体のレベルダイヤグラム（図２（ｂ）参照）に示すように、このシステムでは、光増幅装置５０間の線路長ごとの伝送路損失Ｌに対して、ネット目標利得Ｇ０が、Ｇ０＝Ｌとなるように、各光増幅装置５０の利得が設定されることによって、チャネル当たりの光信号の光出力パワーＰ０が一定になっている。
【００４１】
また、各光増幅装置５０では、このネット目標利得Ｇ０を得るために、チャネル当たりの利得制御を行っている。すなわち、図３の光増幅装置の概略構成（図３（ａ）参照）と、光信号をスルー、ドロップまたはアドするチャネルのレベルダイヤグラム（図３（ｂ）参照）に示すように、光増幅装置５０内の各部位の光の入出力点をＡ〜Ｈに設定する。
【００４２】
この場合に、Ｇ０ａは、前段の光増幅器のチャネル当たりの光入力パワーと光出力パワーの差であるので、図中のＡ点とＤ点の光パワーのレベル差で示される。Ｇ０ｂは、後段の光増幅器のチャネル当たりの光入力パワーと光出力パワーの差であるので、図中のＧ点とＨ点の光パワーのレベル差で示される。Ｇ０は、光増幅装置５０のネット目標利得であるので、図中のＡ点とＨ点の光パワーのレベル差で示される。
【００４３】
また、Ｌｖは、ＶＯＡ５６の減衰量であるので、図中のＢ点とＣ点の光パワーのレベル差で示される。Ｌｔは、ＯＡＤＭ５３をスルーするチャネルでのチャネル当たりの挿入損失なので、図中のＤ点とＧ点の光パワーのレベル差で示される。Ｌｄは、ＯＡＤＭ５３をドロップするチャネルでの挿入損失なので、図中のＤ点とＥ点の光パワーのレベル差で示される。
【００４４】
ここで、スルーされるチャネルの光信号は、まず前段の光増幅器５１のうちの光増幅部５４でＡ点からＢ点の光パワーレベルに増幅され、ＶＯＡ５６でＣ点の光パワーレベルに減衰された後、光増幅部５５でＤ点の光パワーレベルに増幅される。さらに、この光信号は、ＯＡＤＭ５３でＧ点の光パワーレベルに減衰された後、後段の光増幅器５２の光増幅部５７でＨ点の光パワーレベルに増幅されて光伝送路に出力される。
【００４５】
ドロップされるチャネルの光信号は、Ａ点〜Ｄ点を通過後に、ＯＡＤＭ５３でドロップされてＥ点の光パワーレベルで出力されている。また、アドされるチャネルの光信号は、Ｆ点から入力されてＯＡＤＭ５３で光伝送路の光信号にアドされてＧ点の光パワーレベルで光伝送路に出力されている。
【００４６】
このような構成において、Ｃ２は、前段の光増幅器のチャネル当たりの光出力パワーと後段の光増幅器のチャネル当たりの光出力パワーの差であるので、図中のＤ点とＨ点の光パワーのレベル差で定義される。このＣ２は、システム設計の段階で設定されるものである。したがって、このＣ２とネット目標利得Ｇ０を設定すれば、前段の光増幅器の利得Ｇ０ａは、図３から明らかなように、
Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２
が求まり、上述した式（１）が成り立つことは明らかである。
【００４７】
また、Ｌｔは、上述したごとくＯＡＤＭ５３をスルーするチャネルでのチャネル当たりの挿入損失で、システム設計の段階で設定されるものである。したがって、このＬｔを設定し、かつ上記成立した式（１）のＧ０ａを用いれば、後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂは、図３から明らかなように、
Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２
が求まり、上述した式（２）が成り立つことは明らかである。
【００４８】
さらに、前段の光増幅器５１の中には、２つの光増幅部５４，５５と、ＶＯＡ５６がこれら光増幅部５４，５５間に介在しており、これらの利得の和は、Ｇ０ａ＋Ｌｖで与えられる。また、後段の光増幅器５２の利得は、Ｇ０ｂである。この場合には、これら利得の和がＣ１になった時に利得平坦度が実現できるから、この平坦化の条件は、
Ｃ１＝Ｇ０ａ＋Ｌｖ＋Ｇ０ｂ …（４）
となる。
【００４９】
ここで、式（４）に式（１）と式（２）を代入すると、
Ｃ１＝Ｇ０−Ｃ２＋Ｌｖ＋Ｌｔ＋Ｃ２
となり、この式からＬｖを求めると、
Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ
となり、上述した式（３）を得ることができる。
【００５０】
なお、これらの利得の和Ｃ１は、光増幅装置５０の設計に依存する定数で、その値はこの設計から一意的に決まるが、Ｃ２は構築されるシステムとしての考察により以下のように決定する。すなわち、ＯＡＤＭでドロップされるチャネルでの挿入損失Ｌｄとすると、ドロップされた光信号のＥ点における光パワーＰｅは、
Ｐｅ＝Ｐ０−Ｃ２−Ｌｄ
で与えられる。このＰｅが許容範囲、たとえば光受信器の入力ダイナミックレンジ内に納まる必要があるので、この許容範囲の最小値と最大値を、Ｐｒｍｉｎ、Ｐｒｍａｘとすると、
Ｐｒｍｉｎ＜Ｐ０−Ｃ２−Ｌｄ＜Ｐｒｍａｘ …（５）
が成り立つ。そして、Ｅ点での光パワーがこの許容範囲に入り、式（５）が成立するようにＣ２の値を決定する。
【００５１】
ここで、この実施の形態の光増幅装置を実装する場合を想定して、たとえば式（５）に、
Ｃ１＝３３［ｄＢ］
Ｐ０＝＋３［ｄＢｍ］
Ｐｒｍｉｎ＝−２０［ｄＢｍ］
Ｐｒｍａｘ＝０［ｄＢｍ］
Ｌｄ＝５［ｄＢ］
の数値を代入すると、
−２０＜−Ｃ２−２＜０
となり、Ｃ２は、
−２［ｄＢ］＜Ｃ２＜１８［ｄＢ］
の範囲内に設定されれば、式（５）を満足することができる。
【００５２】
そこで、たとえばＣ２を上述した許容範囲内の６［ｄＢ］とし、かつ
Ｇ０＝２２［ｄＢ］
Ｌｔ＝８［ｄＢ］
が与えられたとすると、式（１）〜式（３）により、前段および後段の光増幅器の利得Ｇ０ａ，Ｇ０ｂとＶＯＡの損失値Ｌｖは、
Ｇ０ａ＝１６［ｄＢ］
Ｇ０ｂ＝１４［ｄＢ］
Ｌｖ＝３［ｄＢ］
となり、良好な光増幅を実現することができる。
【００５３】
このように、この実施の形態では、前段と後段の光増幅器間にＯＡＤＭを接続されており、前段の光増幅器の利得を、予め設定されたネット目標利得Ｇ０と、予め設定された前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーと後段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２との差（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるように制御するとともに、後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂを、ＯＡＤＭをスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔとこの差Ｃ２との和（Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２）になるように制御することで、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を制御するため、波長数変化に対する通知およびそれに伴う遅延がなくなり、波長数変化時の過渡期における光信号の伝送品質が劣化するのを防止することができる。
【００５４】
また、この実施の形態では、前段の光増幅器に設けられたＶＯＡの減衰量Ｌｖを、利得が平坦となる時の各増幅部の利得の和Ｃ１と、ネット目標利得Ｇ０とＯＡＤＭをスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和との差（Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ）になるようにＶＯＡ制御するので、光増幅器全体の利得がＧ０に保たれた中で、各チャネルにおける光信号の利得を平坦にして、光増幅器の全波長帯域でＧ０に近い利得を得ることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図４は、この発明にかかる光増幅装置の構成の実施の形態２を用いた光増幅中継システムの一部構成を示すシステム構成図である。なお、以下の図において、図１と同様の構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。
【００５６】
図４の光増幅装置５０において、図１の光増幅装置と異なる点は、ネット目標利得Ｇ０の値を、ユーザなどが人為的に設定するのではなく、監視制御装置を用いて自動的に設定する点である。すなわち、上流局および下流局の光増幅装置５０は、図１に示した光増幅装置の構成の他に、監視用の制御信号を出力する監視制御装置７０と、この制御信号を下流局に送信するＯＳＣ（ＯｐｔｉｃａｌＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙＣｈａｎｎｅｌ：監視用光インターフェース）７１と、この制御信号（光信号）を、光伝送路３０を伝搬する光信号に合波する光合波器７２と、上流側の光増幅装置からの制御信号（光信号）を分波する光分波器７３と、この制御信号を受信して監視制御装置７０に出力するＯＳＣ７４とをさらに備えて、光増幅中継システム内のネットワーク管理を実現している。
【００５７】
この構成において、上流局の光増幅装置、たとえば図中、左側の光増幅装置では、監視制御装置７０が、光パワー検出回路６７で検出された光増幅部５７の光出力パワーＰｏｕｔをモニタしており、この光出力パワーＰｏｕｔを制御信号として、ＯＳＣ７１から光伝送路３０を介して下流局の光増幅装置、たとえば図中、右側の光増幅装置に送信させている。
【００５８】
下流局の光増幅装置では、ＯＳＣ７４が上流局からの制御信号を受信して、自装置内の監視制御装置７０に出力している。この監視制御装置７０には、この制御信号（上流局の光増幅装置の光出力パワーＰｏｕｔ）とともに、光パワー検出回路６２で検出された光増幅部５４の光入力パワーＰｉｎをモニタしており、この監視制御装置７０は、この光出力パワーＰｏｕｔと光入力パワーＰｉｎの差（Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ）から、光伝送路３０の伝送路損失Ｌは、
Ｌ＝Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ
で求めることができる。
【００５９】
このため、下流局の光増幅装置のネット目標利得Ｇ０は、この伝送路損失Ｌを１００％補償する必要があるので、
Ｇ０＝Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ …（６）
のように設定される。
【００６０】
したがって、監視制御装置７０は、この式（６）の演算を行った後に、式（１）〜式（３）にこのＧ０の値を代入して、前段および後段の光増幅器５１，５２の利得Ｇ０ａ，Ｇ０ｂ、ＶＯＡ５６の減衰量Ｌｖの目標値を算出し、これら算出値をＡＧＣ回路５８，５９およびＶＯＡ制御回路６８に与える。
【００６１】
ＡＧＣ回路５８，５９およびＶＯＡ制御回路６８は、与えられたこれら算出値がそれぞれの目標値に近づくように、光増幅部５４，５５，５７およびＶＯＡ５６をそれぞれ制御する。
【００６２】
このように、この実施の形態では、上流局の光伝送路の損失を監視制御装置でモニタし、その値に応じて前段と後段の光増幅器の最適な利得を算出して設定するので、たとえば外部環境の変化などによって、伝送路損失が変動した場合でも、システム内に伝送される光信号の伝送品質が劣化するのを防止することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
ところで、上述した実施の形態では、光増幅器５２で増幅された光信号の利得波長はほぼ平坦になるように設計されているが、この光信号が光ファイバ伝送路３０に伝送されると、非線形光学現象の１つであるＳＲＳ（ＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＲａｍａｎＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ：誘導ラマン散乱）の影響を受けてしまう。
【００６４】
すなわち、ＳＲＳは、光ファイバ伝送路中の光学フォノンとの相互作用によって短波長側の光パワーを長波長側に移行させることから、光ファイバ伝送路に入射されたＷＤＭ光信号は、このＳＲＳの影響によって長波長側の光信号が短波長側の光信号から利得を受けてしまう。このため、光ファイバ伝送路を伝送した後のＷＤＭ光信号の光パワーは、長波長側の光信号が大きくなり、その光スペクトラムは、右上がりの波長特性を持つようになる。
【００６５】
従って、光増幅器を多段接続した光増幅中継システムでは、多段接続数の増加に伴って短波長側と長波長側の光パワーの差が大きくなり、短波長側の光信号のＳ／Ｎが劣化してしまい、伝送効率が低下して光信号の伝送距離が制限されるという問題点があった。
【００６６】
また、図５の光出力パワーとＷＤＭ光信号の光スペクトラムの傾きとの関係に示すように、この光出力パワー（光ファイバ伝送路へ入射するトータル光パワー）が大きいほど、ＷＤＭ光信号の光スペクトラムの傾きは大きくなっていた。
【００６７】
そこで、この実施の形態では、ＳＲＳの影響によって発生する利得波長特性の傾きを補正するために、式（３）の代わりに、ＶＯＡの減衰量Ｌｖを求めるのに、
Ｌｖ＝Ｃ１−Ｇ０−Ｌｔ＋ΔＬ …（７）
この式（７）を用いる。ここで、ΔＬは、ＶＯＡの減衰量の補正値であり、たとえば図１の光増幅装置５０に設けられた光増幅器では、ΔＬをＰ４に応じて変化させる。
【００６８】
次に、ΔＬを求める。なお、ここで、まずＳＲＳの影響によって発生する利得波長特性の傾きＳＲＳ（ｄＧ／ｄλ）は、
ＳＲＳ（ｄＧ／ｄλ）＝４．３４・（β・Ｐ０・Ｌｅｆｆ）［ｄＢ／ｎｍ］…（８）
ここで、Ｐ０：光伝送路３０へ入射される光信号のトータル光パワー［Ｗ］
（図１では、Ｐ４に相当）
β：このトータル光パワーが入射される光伝送路３０（種類）に依存する係数［１／Ｗ・ｋｍ・ｎｍ］
Ｌｅｆｆ：このトータル光パワーが入射される光伝送路の実効長［ｋｍ］となる。
【００６９】
なお、この式（８）は、ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ，１６^th Ａｐｒｉｌ１９９８，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．８，Ｍ．Ｚｉｒｎｇｉｂｌの文献に記載されている。
【００７０】
次に、ＳＲＳの影響によって発生する利得波長特性の傾きを打ち消すために、光増幅器で発生させる利得波長特性の傾きＯＦＡ（ｄＧ／ｄλ）は、このＳＲＳの影響によって発生する利得波長特性の傾きとは逆の傾きとなるので、
【００７１】
ＯＦＡ（ｄＧ／ｄλ）＝−ａ・ΔＬ［ｄＢ／ｎｍ］…（９）
ここで、ａ：光増幅器の設計に依存する比例係数［１／ｎｍ］
ΔＬ：光可変減衰器の減衰量の補正値［ｄＢ］
となる。
【００７２】
この式（８）と式（９）の和がゼロになる時、光伝送路を伝送した後の各波長の利得が均一となって、利得波長特性は平坦になるので、この条件におけるΔＬを求めると、まず、式（８）と式（９）の和は、
ＳＲＳ（ｄＧ／ｄλ）＋ＯＦＡ（ｄＧ／ｄλ）＝４．３４・（β・Ｐ０・Ｌｅｆｆ）−ａ・ΔＬ＝０ …（１０）
となる。
【００７３】
次に、ΔＬは、
ΔＬ＝４．３４・（β・Ｐ０・Ｌｅｆｆ）／ａ …（１１）
で求まる。すなわち、ΔＬは、光伝送路へ入射される光信号のトータル光パワーＰ０と、このトータル光パワーＰ０が入射される光伝送路の種類に依存する係数βと、このトータル光パワーが入射される光伝送路の実効長とから求まる値である。
【００７４】
この実施の形態では、式（１１）の中に記述されているトータル光パワーの項、すなわちＰ０（図１では、Ｐ４に相当）をＶＯＡ制御回路６８に入力させる。ＶＯＡ制御回路６８では、式（１１）を用いてΔＬを計算し、さらに求めたΔＬを式（７）に代入してＶＯＡの減衰量Ｌｖを算出する。そして、ＶＯＡ制御回路６８は、この得られた減衰量ＬｖになるようにＶＯＡ６８を制御する。
【００７５】
このように、この実施の形態では、ＳＲＳの影響によって発生する利得波長特性の傾きを補正するために、トータルの光出力パワーの検出結果から光可変減衰器の減衰量の補正値を求めて、この利得波長特性の傾きを打ち消すように光可変減衰器の減衰量を制御するので、光伝送路を介した次段の光増幅装置の入力端での各波長（チャネル）における利得波長特性の平坦化が図られ、これによって光増幅器と光伝送路のトータルとして各チャネルにおける光信号の利得が平坦になり、安定した光伝送を行うことができる。
【００７６】
この発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、この発明は、図８に示した従来例と類似した構成の光増幅装置に用いることも可能であり、以下の実施の形態４にこの構成を説明する。
【００７７】
（実施の形態４）
図６は、この発明にかかる光増幅装置の実施の形態１の構成を示す構成図である。なお、図８に示した従来例と同様の構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。
【００７８】
図６において、この実施の形態では、図８に示したＡＬＣ回路４３，４４の代わりに、ＡＧＣ回路８３，８４を用いて前段および後段の光増幅器８１，８２内の光増幅部４１，４２の利得制御を行っている。たとえば、前段の光増幅器８１内のＡＧＣ回路８３は、光増幅部４１の利得Ｇ０ａが上述した式（１）で与えられる目標値に近づくように光増幅部４１の利得制御を行っている。すなわち、この光増幅器８１では、光分波器８４，４６で分波された光信号における光増幅部４１の光入力パワーＰ５［ｄＢｍ］と光出力パワーＰ６［ｄＢｍ］を、光パワー検出回路８６，４８で検出している。このＡＧＣ回路８３は、検出されたＰ６−Ｐ５が式（１）で与えられる前段の光増幅部４１の利得Ｇ０ａの目標値に近づくように、光増幅部４１の利得制御を行っている。
【００７９】
また、後段の光増幅器８２内のＡＧＣ回路８４は、光増幅部４２の利得Ｇ０ｂが上述した式（２）で与えられる目標値に近づくように光増幅部４２の利得制御を行っている。すなわち、この光増幅器８２では、光分波器８５，４７で分波された光信号におけるに光増幅部４２の光入力パワーＰ７［ｄＢｍ］と光出力パワーＰ８［ｄＢｍ］を、光パワー検出回路８７，４９で検出している。このＡＧＣ回路８４は、検出されたＰ８−Ｐ７が式（２）で与えられる後段の光増幅部４２の利得Ｇ０ｂの目標値に近づくように、光増幅部４２の利得制御を行っている。
【００８０】
このように、この実施の形態では、前段の光増幅器の利得Ｇ０ａを、（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるように制御するとともに、後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂを、Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２）になるように制御することで、前段の光増幅器にＶＯＡが接続されていない従来と同様の構成の場合でも、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を制御するため、波長数変化に対する通知およびそれに伴う遅延がなくなり、波長数変化時の過渡期における光信号の伝送品質が劣化するのを防止することができる。
【００８１】
さらに、この発明では、図６に示した光増幅装置８０に、図４で示した監視制御装置７０、ＯＳＣ７１，７４、光合波器７２および光分波器７３を設けて、上流局の光伝送路の損失を監視制御装置でモニタし、その値に応じて前段と後段の光増幅器の最適な利得を算出して設定することも可能である。この場合も、実施の形態２と同様に、前段と後段の光増幅器の最適な利得を算出して設定するので、外部環境の変化などによって伝送路損失が変動した場合でも、システム内に伝送される光信号の伝送品質が劣化するのを防止することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、少なくとも前段と後段の２つの増幅器を有し、検出された光パワーに応じて、前段の利得Ｇ０ａが、ネット目標利得Ｇ０と、予め設定された前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーと後段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２との差になるようにＡＧＣを行い、かつ後段の光増幅器における利得Ｇ０ｂが、ＯＡＤＭをスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔと差Ｃ２との和になるようにＡＧＣを行うので、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を制御し、波長数変化時の過渡期における光信号の伝送品質が劣化するのを防止できる。
【００８３】
また、この発明では、前段の光増幅器に減衰器を設け、減衰器の減衰量が、利得が平坦となる時の各増幅部の利得の和Ｃ１と、ネット目標利得Ｇ０とＯＡＤＭをスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和との差になるようにＶＯＡ制御するので、波長数情報を用いずに光増幅器の利得を設定されたネット目標利得に制御できる。
【００８４】
また、この発明では、光出力パワーを検出するとともに、上流局の光入力パワーの情報を受信して、この光出力パワーと光入力パワーに基づいて、前記トータル目標利得Ｇ０を設定するので、下流局の光増幅装置によるネット目標利得Ｇ０の自動設定が可能になり、たとえば外部環境の変化などによって、伝送路損失が変動した場合でも、システム内に伝送される光信号の伝送品質が劣化するのを防止することができる。
【００８５】
また、この発明では、ＳＲＳの影響によって生じる利得の変動を考慮し、減衰器の減衰量にこの減衰量の補正値ΔＬを加えて、減衰器の減衰量を制御するので、光伝送路を介した次段の光増幅装置の入力端での各波長（チャネル）における利得波長特性の平坦化が図られ、伝送効率を向上させることができる。
【００８６】
また、この発明では、多段接続された光増幅装置に前記発明に記載の光増幅装置を用いて、光増幅中継システムを構築して、光増幅器の利得制御を行うので、光増幅器の利得を設定された目標利得に制御するとともに、各チャネルにおける光信号の利得の平坦化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる光増幅装置の実施の形態１の構成を示す構成図である。
【図２】この発明にかかる光増幅装置を用いた光増幅中継システムの概略構成と、システム全体のレベルダイヤグラムを示す図である。
【図３】図２に示した光増幅装置の概略構成と、光信号をスルー、ドロップおよびアドするチャネルのレベルダイヤグラムを示す図である。
【図４】この発明にかかる光増幅装置の構成の実施の形態２を用いた光増幅中継システムの一部構成を示すシステム構成図である。
【図５】光出力パワーとＷＤＭ光信号の光スペクトラムの傾きとの関係を示す図である。
【図６】この発明にかかる光増幅装置の実施の形態４の構成を示す構成図である。
【図７】従来のＷＤＭシステムの構成の一例を示す構成図である。
【図８】図７に示される光増幅装置の構成の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０送信端局装置
１２，７２光合波器
１３，２１，４０，５０，８０光増幅装置
２０受信端局装置
２２，４６，４７、６０，６１，６４，６５，７３，８４，８５光分波器
３０光伝送路
４１，４２，５４，５５，５７光増幅部
５１，５２，８１，８２光増幅器
４５，５３ＯＡＤＭ
５８，５９，８３，８４ＡＧＣ回路
４８，４９，６２，６３，６６，６７，８６，８７光パワー検出回路
６８ＶＯＡ制御回路
７０監視制御装置
７１，７４ＯＳＣ
１１１光送信器
２３１光受信器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplification method for controlling the gain of an optical amplifier without using wavelength number information, an apparatus thereof, and an optical amplification repeater system using the apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the conventional optical amplifying and relaying system, data traffic is rapidly increasing as the transmission distance is increased and the transmission capacity is increased. This increase in data traffic causes a decrease in communication performance. Therefore, in order to prevent this deterioration in communication performance, wavelength division multiplexing (WDM) systems are becoming widespread.
[0003]
For example, as shown in FIG. 7, such a WDM system includes a transmitting terminal station device 10, a receiving terminal device 20, and an optical fiber transmission line (hereinafter referred to as “optical fiber transmission line”) that connects the transmitting terminal device 10 and the receiving terminal device 20. And an optical amplifying apparatus 40 constituting a relay station provided in several stages on the optical transmission line 30. A single optical transmission line 30 includes a plurality of different wavelengths. Some transmit optical signals simultaneously.
[0004]
That is, in this system, each of the optical transmitters 111 to 11n (n is an arbitrary integer) of the transmitting terminal device 10 transmits a plurality of optical signals transmitted at different wavelengths λ1 to λn, to an optical coupler, a WDM coupler, or an array. After being wavelength-multiplexed by an optical multiplexer 12 composed of a waveguide type optical demultiplexer (AWG) or the like and optically amplified by an optical amplifying device 13, it is composed of a single mode optical fiber (SMF) or a dispersion shifted optical fiber (DSF). It is transmitted to a single transmission line 30. The multiplexed optical signal passes through several stages of optical amplifying devices 40 such as an erbium-doped fiber amplifier (EDFA), a thulium-doped fiber amplifier (TDFA), a semiconductor optical amplifier (SOA), etc. By transmitting, high-power optical signal transmission was performed, and long-distance and large-capacity transmission was realized.
[0005]
In the receiving terminal device 20, there is a device in which the multiplexed optical signal is demultiplexed by the optical demultiplexer 22 via the optical amplifying device 21, and sent to the optical receivers 231 to 23n for each of the wavelengths λ1 to λn. .
[0006]
The optical amplifying device 40 used in this system includes optical fiber amplifying units (hereinafter referred to as “optical amplifying units”) 41 and 42 as shown in FIG. The optical amplifying units 41 and 42 are controlled by automatic optical output constant control circuits (hereinafter referred to as “ALC”) 43 and 44, and amplify the multiplexed optical signals in a lump to transmit the optical transmission line 30. Compensating for the loss.
[0007]
In the optical amplifying apparatus 40, an OADM (Optical Add-Drop Multiplexer) 45 is connected between the optical amplifying units 41 and 42, and the OADM 45 branches (drops) an optical signal having a predetermined wavelength from an input optical signal. An optical signal having a predetermined wavelength is inserted (added) into this optical signal. In this optical amplifying apparatus 40, for example, an optical signal having the number of wavelengths n1 is input to the optical amplifier 41 at the front stage, and an optical signal having the number of wavelengths n2 is input to the optical amplifier 42 at the rear stage. The circuits 43 and 44 receive the wavelength number information n1 and n2 from, for example, a monitoring device (not shown) provided in the transmission terminal device 10.
[0008]
The ALC circuits 43 and 44 have a table in which the number of wavelengths versus output power is stored, and the optical amplifying units 41 and 42 output output power corresponding to the respective wavelength numbers n1 and n2. That is, in this optical amplifying apparatus 40, the optical output powers P1 and P2 of the optical amplifier in the optical signal demultiplexed by the optical demultiplexers 46 and 47 connected to the output side of the optical amplifying units 41 and 42 are converted into the optical power. The signals are detected by PDs 48 and 49 serving as detection circuits and output to ALC circuits 43 and 44. The ALC circuits 43 and 44 perform feedback control of the optical amplifying units 41 and 42 so that the optical output powers P1 and P2 become optical output powers corresponding to the wavelength numbers n1 and n2 stored in the table. Yes.
[0009]
In the optical amplifying apparatus 40 provided with the OADM 45, in order to enable detection of an optical signal, the optical power of the dropped channel is within a required range and the output of the optical amplifying unit 42 in the subsequent stage The optical power must be within a certain required range. In order to realize this, in the conventional example, information on the number of wavelengths input to the upstream and downstream optical amplifiers 41 and 42 is notified from, for example, the monitoring device of the transmitting terminal apparatus 10, and the information on the number of wavelengths is received. In order to output the total optical output power, the front and rear optical amplifying units 41 and 42 are ALC-controlled. Note that the number of wavelengths n1 and n2 may vary depending on usage conditions.
[0010]
In addition, as a system for notifying information on the number of wavelengths detected by a terminal device, for example, as shown in Patent Document 1, information on the number of wavelengths detected in the terminal device is transmitted to each relay device in the system. However, there is one that performs gain control of the optical amplifying unit in each repeater according to the information on the number of wavelengths.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-274206 (page 4, FIG. 3)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, the timing for notifying the number of wavelengths takes time such as processing time and notification time in the monitoring device, and therefore this notification usually has a delay compared to the actual change in the number of wavelengths. . Due to this delay, the conventional example has a problem that the transmission quality of the optical signal propagating through the optical transmission path may be deteriorated in the transition period when the number of wavelengths changes.
[0013]
That is, for example, when there is a change in the number of wavelengths input from the upstream side, the optical power of the optical signal of the channel dropped from the optical signal on the optical transmission path is changed, causing a bit error or passing through the OADM. There has been a problem that the optical signal transmission quality deteriorates due to changes in the optical power of the channel optical signal and the optical power of the channel optical signal added to the optical signal of the optical transmission path. In addition, when an optical signal of a predetermined channel is added / dropped with respect to the optical signal of the optical transmission line by OADM, the optical power of the optical signal of the channel that has passed changes, and the transmission quality of the optical signal deteriorates. There was a problem.
[0014]
In the conventional example, when there are a plurality of optical signals of channels that pass through the OADM, it is necessary to ensure flatness for each wavelength in these channels. That is, when an OADM is connected between two independent optical amplification units, the gain of each optical amplification unit may be flattened. On the other hand, when the manufacturing cost is taken into consideration, the manufacturing cost is lower in the configuration in which the planarization is ensured for the plurality of optical amplifying units in the optical amplifying apparatus. However, when different numbers of wavelengths are set in the front-stage optical amplification section and the rear-stage optical amplification section, there is no means for ensuring flattening.
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and is an optical device that controls the gain of an optical amplifier without using wavelength number information and prevents the transmission quality of an optical signal from deteriorating during a transition period when the number of wavelengths changes. An object is to provide an amplification method, an apparatus thereof, and an optical amplification repeater system using the apparatus.
[0016]
Another object of the present invention is to provide an optical amplification method, an apparatus thereof, and an optical amplification repeater system using the apparatus that can improve the transmission efficiency by flattening the gain at each wavelength (channel). .
[0017]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective, This invention In the optical amplification method, at least two optical amplifiers and at least one optical wavelength multiplexing / demultiplexing means are connected, an optical signal input via an optical transmission line is amplified by the optical amplifier, and the optical wavelength multiplexing is performed. An optical signal having a predetermined wavelength is input to and output from the optical transmission line by the demultiplexing unit, and the power of the optical signal on the optical transmission line is detected, and each optical amplification unit in the optical amplifier is detected according to the detected optical power. In the optical amplification method for controlling the gain of the optical amplifier, the gain G0a of the optical amplifier in the previous stage is set to a preset total target gain G0, the optical power per channel in the optical amplifier in the previous stage, and the gain in the subsequent stage. A first control step of controlling the optical amplifier so as to be a difference (G0a = G0-C2) between the optical power per channel in the optical amplifier, and a gain G0b of the optical amplifier in the subsequent stage, And a second control step of controlling the insertion loss Lt in the channel through which the signal passes through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means to be the sum of the difference C2 (G0b = Lt + C2). Features.
[0018]
This invention According to the above, at least two amplifiers of the front stage and the rear stage are provided, and in the first control step, the gain G0a of the front stage monitored based on the detected optical power becomes (G0a = G0-C2). AGC (automatic gain control) is performed as described above, and in the second control step, AGC is performed so that the subsequent gain G0b monitored based on the detected optical power becomes (G0b = Lt + C2). Thus, the gain of the optical amplifier is controlled to the set target gain without using the wavelength number information.
[0019]
Also, This invention In the optical amplification method according to the present invention, in the above invention, the attenuation amount Lv of the attenuator provided in the optical amplifier in the preceding stage is the sum C1 of the gains of the respective amplification units when the gain becomes flat, and the target gain G0. And a third control step of controlling so that the difference (Lv = C1−G0−Lt) between the insertion loss Lt in the channel passing through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means (G0 + Lt) is obtained. Features.
[0020]
This invention According to the above, an attenuator is provided in the optical amplifier in the previous stage and invention In this third control step, VOA (optical variable attenuation) control is performed so that the attenuation amount Lv of the attenuator becomes (Lv = C1-G0-Lt). Thus, the gain of the optical amplifier is controlled to the set target gain without using the wavelength number information.
[0021]
Also, This invention In the optical amplifying device according to the present invention, at least two optical amplifiers for amplifying an optical signal input via the optical transmission path, and at least one optical wavelength multiplexing / demultiplexing means for inputting / outputting an optical signal having a predetermined wavelength to / from the optical transmission path And a power detection means for detecting the power of the optical signal on the optical transmission line, and an amplification control means for controlling the gain of each optical amplifier in the optical amplifier according to the detected optical power. In the optical amplifying apparatus for amplifying a signal, first detection means for detecting the gain G0a of the front-stage optical amplifier, second detection means for detecting the gain G0b of the rear-stage optical amplifier, and the previously set front stage Based on the difference (G0-C2) between the difference C2 between the optical output power per channel in the first optical amplifier and the optical output power per channel in the subsequent optical amplifier and the preset total target gain G0 (G0-C2). Based on the sum of the first gain control means for controlling the gain G0a of the optical amplifier in the previous stage, the difference C2, and the insertion loss Lt in the channel through which the optical signal passes through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means, And a second gain control means for controlling the gain G0b of the optical amplifier at the subsequent stage.
[0022]
This invention According to the above, the gain of the optical amplifier in the previous stage is controlled by the AGC according to the difference between the preset optical output power C2 per channel and the optical output power in the subsequent stage and the total target gain G0. The gain of the optical amplifier at the subsequent stage is controlled by the AGC according to the sum of the insertion loss Lt in the through channel, and the gain of the optical amplifier is set without using the information on the number of wavelengths propagating from the monitoring device to the optical transmission line. Control to target gain.
[0023]
Also, This invention In the optical amplifying device according to the present invention, in the above invention, an attenuator provided in the preceding optical amplifier, a sum C1 of gains of the optical amplifying units set in advance when the gain becomes flat, and the target gain Attenuation control for controlling the attenuation Lv of the attenuator based on the difference (C1−G0−Lt) between G0 and the sum (G0 + Lt) of the insertion loss Lt in the channel passing through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means And a means.
[0024]
This invention Therefore, the attenuation amount Lv of the attenuator is (Lv = C1-G0) depending on the difference between the preset gain C1 of each optical amplifying unit and the sum of the target gain G0 and the insertion loss Lt in the channel. -Lt), VOA control is performed so that the gain of the entire optical amplifier is maintained at G0, and the gain of the optical signal in each channel is flattened, and the gain close to G0 in the entire wavelength band of the optical amplifier Get.
[0025]
Also, This invention In the optical amplifying device according to the present invention, in the above invention, the receiving means for receiving the optical output power information of the upstream station to be input, and the input power detection for detecting the total optical input power of the optical signal from the optical transmission line of the upstream station And a setting means for setting the total target gain G0 based on the optical output power and the optical input power, wherein the first gain control means is different from the set total target gain G0 and the difference. Based on the difference (G0−C2) from C2, the gain G0a of the optical amplifier in the previous stage is controlled, and the attenuation control means determines the set total target gain G0 and the insertion loss Lt in the through channel. The attenuation amount Lv of the attenuator is controlled based on the difference (C1−G0−Lt) from the sum (G0 + Lt).
[0026]
This invention Therefore, the target gain G0 is automatically set by the setting means from the transmitted optical output power of the upstream station and the detected total optical input power, and the first gain control means sets the target gain G0. AGC is performed so that the gain G0a in the previous stage becomes (G0a = G0−C2) due to the difference between G0 and the difference C2, and the attenuation control means calculates the sum of the target gain G0 and the insertion loss Lt of the through channel. By controlling the attenuation Lv to be (Lv = C1−G0−Lt) based on the difference between the two, the gain of the optical amplifier is controlled to the set target gain.
[0027]
Also, This invention The optical amplifying apparatus according to the present invention further comprises a correction means for obtaining a correction value ΔL of the attenuation amount of the attenuator based on the optical power detected by the input power detection means or the output power detection means. The amount control means controls the attenuation amount Lv of the attenuator based on the sum (C1−G0−Lt + ΔL) of the (C1−G0−Lt) and the correction value ΔL.
[0028]
This invention For example, it is considered that an optical signal on the long wavelength side receives gain from an optical signal on the short wavelength side due to the influence of SRS (Stimulated Raman Scattering), which is one of nonlinear optical phenomena. By controlling the attenuation amount Lv of the attenuator to (Lv = C1−G0−Lt + ΔL), a slope opposite to the slope of the gain generated by the SRS can be obtained, and each channel as a total of the optical amplifier and the optical transmission line The optical signal gain at is flattened to perform stable optical transmission.
[0029]
Also, This invention In the optical amplifying and relaying system according to the present invention, in the optical amplifying and relaying system that amplifies and relays the optical signal propagated to the optical transmission line with an optical amplifying device connected in multiple stages to the optical transmission line, invention It is characterized in that at least one optical amplifying device is provided.
[0030]
This invention According to the optical amplification repeater system Said invention The gain of the optical amplifier is controlled by connecting at least one of the optical amplifying devices described in 1), and the gain of the optical signal in each channel is flattened. Plan.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of an optical amplification method, an apparatus thereof, and an optical amplification repeater system using the apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings of FIGS.
[0032]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical amplifying device according to the present invention. In the figure, the optical amplifying device 50 is composed of a front-stage optical amplifier 51, a rear-stage optical amplifier 52, and an OADM 53 connected between the optical amplifiers 51 and 52. The preceding optical amplifier 51 includes optical amplifying units 54 and 55 and an optical variable attenuator (hereinafter referred to as “VOA”) 56 between the optical amplifying units 54 and 55, and the subsequent optical amplifier 52 includes an optical amplifier 52. An amplifying unit 57 is provided.
[0033]
The optical amplifying units 54 and 55 are controlled by the AGC circuit 58, and the optical amplifying unit 57 is controlled by the AGC circuit 59 and amplifies the multiplexed optical signals in a lump so that the transmission loss of the optical transmission line 30 is increased. Is compensated.
[0034]
In the AGC circuit 58 of this AGC circuit, for example, information on the net target gain G0 [dB] of the entire optical amplifying apparatus is set from the outside by an input by the user, and the per-channel in the optical amplifier 51 in the preceding stage is set. The difference C2 [dB] between the optical output power and the optical output power per channel in the subsequent optical amplifier 52 is set in advance. The AGC circuit 58 controls the gain of the optical amplifying units 54 and 55 so that the gain G0a of the optical amplifying units 54 and 55 in the previous stage approaches the target value given by the following equation (1).
[0035]
G0a = G0-C2 (1)
That is, in the optical amplifying device 50, the optical input power P1 [dBm] of the optical amplifying unit 54 and the optical output power P2 [dBm] of the optical amplifying unit 55 in the optical signals demultiplexed by the optical demultiplexers 60 and 61 are obtained. In this AGC circuit 58, the optical amplifying unit is arranged so that P2-P1 approaches the gain G0a of the preceding optical amplifying units 54 and 55 given by the equation (1). Gain control of 54 and 55 is performed.
[0036]
The AGC circuit 59 is set with information on the insertion loss Lt [dB] of the optical signal per channel in the channel that passes through the OADM 53 from the outside, for example, by user input, and the channel in the optical amplifier 51 in the previous stage The difference C2 [dB] between the optical power per unit and the optical power per channel in the subsequent optical amplifier 52 is set. The AGC circuit 59 controls the gain of the optical amplifier 57 so that the gain G0b [dB] of the optical amplifier 57 in the subsequent stage approaches the target value given by the following equation (2).
[0037]
G0b = Lt + C2 (2)
That is, in the optical amplifying apparatus 50, the optical input power P3 [dBm] and the optical output power P4 [dBm] of the optical amplifying unit 57 in the optical signal demultiplexed by the optical demultiplexers 64 and 65 are converted into an optical power detection circuit. In this AGC circuit 59, gain control is performed so that P4-P3 approaches the gain G0b at the subsequent stage.
[0038]
The attenuation amount Lv [dB] of the VOA 56 is controlled by the VOA control circuit 68. The VOA control circuit 68 receives, for example, information on the net target gain G0 [dB] of an entire optical amplifying apparatus from the outside and an optical signal insertion loss Lt [ dB] information is set, and the sum C1 [dB] of the gains of the optical amplifying units 54, 55, and 57 when the gain of the optical amplifying device 50 becomes flat is preset. The VOA control circuit 68 is controlled so that the attenuation amount Lv of the VOA 56 approaches the target value given by the following equation (3).
[0039]
Lv = C1-G0-Lt (3)
[0040]
Next, the above-described equations (1) to (3) are verified using FIGS. In the present invention, gain control is performed so that the optical output power of the optical signal per channel from each optical amplifying apparatus 50 as a whole system becomes constant at P0 [dBm], for example. That is, in FIG. 2, as shown in a schematic configuration (see FIG. 2 (a)) of an optical amplification repeater system using the optical amplifying device according to the present invention and a level diagram of the entire system (see FIG. 2 (b)), In this system, the gain of each optical amplifying device 50 is set so that the net target gain G0 becomes G0 = L with respect to the transmission line loss L for each line length between the optical amplifying devices 50. The optical output power P0 of the optical signal per channel is constant.
[0041]
Each optical amplifying apparatus 50 performs gain control per channel in order to obtain the net target gain G0. That is, as shown in the schematic configuration of the optical amplifying device in FIG. 3 (see FIG. 3A) and the level diagram of the channel through which the optical signal is passed, dropped or added (see FIG. 3B), the optical amplifying device. The light input / output points of each part in 50 are set to A to H.
[0042]
In this case, G0a is the difference between the optical input power and the optical output power per channel of the optical amplifier in the previous stage, and is represented by the level difference between the optical powers at points A and D in the figure. G0b is the difference between the optical input power and the optical output power per channel of the optical amplifier at the subsequent stage, and is represented by the level difference between the optical powers at points G and H in the figure. Since G0 is the net target gain of the optical amplifying device 50, it is indicated by the level difference between the optical powers at points A and H in the figure.
[0043]
Since Lv is the attenuation amount of the VOA 56, it is represented by the level difference between the optical powers at points B and C in the figure. Since Lt is the insertion loss per channel in the channel passing through the OADM 53, the point D in FIG. G It is indicated by the level difference of the optical power of the point. Since Ld is the insertion loss in the channel that drops OADM 53, D Point and E It is indicated by the level difference of the optical power of the point.
[0044]
Here, the optical signal of the channel to be passed through is first amplified from the point A to the point B optical power level by the optical amplifying unit 54 of the preceding stage optical amplifier 51 and attenuated to the point C optical power level by the VOA 56. After that, the light amplification unit 55 amplifies the light power level at point D. Further, this optical signal is attenuated to the optical power level at point G by the OADM 53, then amplified to the optical power level at point H by the optical amplifying unit 57 of the optical amplifier 52 at the subsequent stage, and output to the optical transmission line.
[0045]
The optical signal of the dropped channel passes through the points A to D, is dropped by the OADM 53, and is output at the optical power level of the point E. The optical signal of the added channel is input from point F, added to the optical signal of the optical transmission line by OADM 53, and output to the optical transmission line at the optical power level of point G.
[0046]
In such a configuration, C2 is the difference between the optical output power per channel of the preceding optical amplifier and the optical output power per channel of the subsequent optical amplifier. Defined by level difference. This C2 is set at the system design stage. Therefore, if this C2 and the net target gain G0 are set, the gain G0a of the optical amplifier in the previous stage becomes clear from FIG.
G0a = G0-C2
It is obvious that the above-described equation (1) is established.
[0047]
Lt is an insertion loss per channel in a channel passing through the OADM 53 as described above, and is set at the system design stage. Therefore, if this Lt is set and G0a of the above established equation (1) is used, the gain G0b of the optical amplifier in the subsequent stage is apparent from FIG.
G0b = Lt + C2
It is clear that the above equation (2) holds.
[0048]
Further, in the optical amplifier 51 in the previous stage, two optical amplifying units 54 and 55 and a VOA 56 are interposed between the optical amplifying units 54 and 55, and the sum of these gains is given by G0a + Lv. The gain of the optical amplifier 52 at the subsequent stage is G0b. In this case, since the gain flatness can be realized when the sum of these gains becomes C1, the condition for this flattening is:
C1 = G0a + Lv + G0b (4)
It becomes.
[0049]
Here, substituting equation (1) and equation (2) into equation (4),
C1 = G0−C2 + Lv + Lt + C2
When Lv is obtained from this equation,
Lv = C1-G0-Lt
Thus, the above-described formula (3) can be obtained.
[0050]
The sum C1 of these gains is a constant depending on the design of the optical amplifying device 50, and its value is uniquely determined from this design, but C2 is determined as follows according to the consideration as a system to be constructed. . That is, assuming that the insertion loss Ld in the channel dropped by OADM, the optical power Pe at point E of the dropped optical signal is
Pe = P0-C2-Ld
Given in. Since this Pe needs to be within an allowable range, for example, the input dynamic range of the optical receiver, if the minimum and maximum values of this allowable range are Prmin and Prmax,
Prmin <P0-C2-Ld <Prmax (5)
Holds. Then, the value of C2 is determined so that the optical power at the point E falls within this allowable range and Equation (5) is satisfied.
[0051]
Here, assuming the case where the optical amplifying device of this embodiment is mounted, for example, the equation (5)
C1 = 33 [dB]
P0 = + 3 [dBm]
Prmin = −20 [dBm]
Prmax = 0 [dBm]
Ld = 5 [dB]
Substituting the numerical value of
−20 <−C2-2 <0
And C2 is
-2 [dB] <C2 <18 [dB]
If it is set within the range, the formula (5) can be satisfied.
[0052]
Therefore, for example, C2 is set to 6 [dB] within the allowable range described above, and
G0 = 22 [dB]
Lt = 8 [dB]
Is given by the equations (1) to (3), the gains G0a, G0b and the loss value Lv of the VOA of the preceding and succeeding optical amplifiers are
G0a = 16 [dB]
G0b = 14 [dB]
Lv = 3 [dB]
Thus, good optical amplification can be realized.
[0053]
As described above, in this embodiment, the OADM is connected between the front-stage and rear-stage optical amplifiers, and the gain of the front-stage optical amplifier is set to the preset net target gain G0 and the preset front-stage optical amplifier. The optical output power per channel in the amplifier is controlled to be a difference (G0a = G0−C2) between the optical output powers per channel in the subsequent optical amplifier (G0a = G0−C2), and the gain G0b of the subsequent optical amplifier is Since the gain of the optical amplifier is controlled without using the wavelength number information by controlling to be the sum of the insertion loss Lt and the difference C2 (G0b = Lt + C2) in the channel passing through the OADM, the wavelength number change And the accompanying delay are eliminated, and it is possible to prevent the optical signal transmission quality from deteriorating in the transition period when the number of wavelengths changes.
[0054]
Further, in this embodiment, the attenuation amount Lv of the VOA provided in the optical amplifier in the previous stage is set to a channel that passes through the sum C1 of gains of the respective amplification units when the gain becomes flat, and the net target gain G0 and OADM. Since the VOA control is performed so that the difference from the sum of the insertion loss Lt at (Lv = C1−G0−Lt) is obtained, the gain of the optical signal in each channel is set while the gain of the entire optical amplifier is maintained at G0. By flattening, a gain close to G0 can be obtained in the entire wavelength band of the optical amplifier.
[0055]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a system configuration diagram showing a partial configuration of an optical amplification repeater system using the second embodiment of the configuration of the optical amplification device according to the present invention. In the following drawings, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals for convenience of explanation.
[0056]
The optical amplifying apparatus 50 in FIG. 4 is different from the optical amplifying apparatus in FIG. 1 in that the value of the net target gain G0 is not automatically set by a user or the like, but is automatically set by using a monitoring control apparatus. It is a point to do. That is, the upstream and downstream optical amplifiers 50 transmit the control signal to the downstream station in addition to the configuration of the optical amplifier shown in FIG. 1 and the supervisory controller 70 that outputs a control signal for monitoring. OSC (Optical Supervision Channel) 71, an optical multiplexer 72 that multiplexes this control signal (optical signal) with an optical signal propagating through the optical transmission line 30, and an upstream optical amplifying device Further includes an optical demultiplexer 73 that demultiplexes the control signal (optical signal) and an OSC 74 that receives this control signal and outputs it to the supervisory controller 70, thereby realizing network management in the optical amplification repeater system. ing.
[0057]
In this configuration, in the upstream optical amplifier, for example, the left optical amplifier in the figure, the monitoring controller 70 monitors the optical output power Pout of the optical amplifier 57 detected by the optical power detection circuit 67. The optical output power Pout is transmitted as a control signal from the OSC 71 via the optical transmission line 30 to the downstream optical amplifier, for example, the right optical amplifier in the figure.
[0058]
In the optical amplifying apparatus of the downstream station, the OSC 74 receives the control signal from the upstream station and outputs it to the monitoring control apparatus 70 in its own apparatus. The monitoring control device 70 monitors the optical input power Pin of the optical amplifying unit 54 detected by the optical power detection circuit 62 together with this control signal (the optical output power Pout of the optical amplifying device of the upstream station). The supervisory control device 70 calculates the transmission line loss L of the optical transmission line 30 from the difference (Pout−Pin) between the optical output power Pout and the optical input power Pin.
L = Pout−Pin
Can be obtained.
[0059]
For this reason, the net target gain G0 of the optical amplifier of the downstream station needs to compensate this transmission line loss L 100%.
G0 = Pout−Pin (6)
It is set like this.
[0060]
Therefore, the supervisory controller 70 calculates the gain of the optical amplifiers 51 and 52 at the front and rear stages by substituting the value of G0 into the expressions (1) to (3) after performing the calculation of the expression (6). The target values of the attenuation amounts Lv of G0a, G0b, and VOA 56 are calculated, and these calculated values are given to the AGC circuits 58 and 59 and the VOA control circuit 68.
[0061]
The AGC circuits 58 and 59 and the VOA control circuit 68 respectively control the optical amplifying units 54, 55 and 57 and the VOA 56 so that these supplied calculated values approach the respective target values.
[0062]
As described above, in this embodiment, the loss of the optical transmission line of the upstream station is monitored by the monitoring control device, and the optimum gains of the front and rear optical amplifiers are calculated and set according to the value. Even when the transmission path loss fluctuates due to a change in the external environment or the like, it is possible to prevent the transmission quality of the optical signal transmitted in the system from deteriorating.
[0063]
(Embodiment 3)
In the above-described embodiment, the gain wavelength of the optical signal amplified by the optical amplifier 52 is designed to be substantially flat. However, when this optical signal is transmitted to the optical fiber transmission line 30, it is nonlinear. It is influenced by SRS (Stimulated Raman Scattering) which is one of optical phenomena.
[0064]
That is, since the SRS shifts the optical power on the short wavelength side to the long wavelength side due to the interaction with the optical phonon in the optical fiber transmission line, the WDM optical signal incident on the optical fiber transmission line is Due to the influence, the optical signal on the long wavelength side receives a gain from the optical signal on the short wavelength side. For this reason, the optical power of the WDM optical signal after being transmitted through the optical fiber transmission line is increased in the optical signal on the long wavelength side, and the optical spectrum has a wavelength characteristic rising to the right.
[0065]
Therefore, in an optical amplification repeater system in which optical amplifiers are connected in multiple stages, the difference in optical power between the short wavelength side and the long wavelength side increases as the number of multistage connections increases, and the S / N of the optical signal on the short wavelength side deteriorates. Therefore, there is a problem that the transmission efficiency is lowered and the transmission distance of the optical signal is limited.
[0066]
Further, as shown in the relationship between the optical output power of FIG. 5 and the slope of the optical spectrum of the WDM optical signal, the greater this optical output power (total optical power incident on the optical fiber transmission line), the light of the WDM optical signal. The slope of the spectrum was large.
[0067]
Therefore, in this embodiment, in order to correct the slope of the gain wavelength characteristic caused by the influence of the SRS, the VOA attenuation amount Lv is obtained instead of the equation (3).
Lv = C1-G0-Lt + ΔL (7)
This equation (7) is used. Here, ΔL is a correction value for the attenuation amount of the VOA. For example, in the optical amplifier provided in the optical amplifying apparatus 50 of FIG. 1, ΔL is changed according to P4.
[0068]
Next, ΔL is obtained. Here, first, the slope SRS (dG / dλ) of the gain wavelength characteristic generated by the influence of SRS is:
SRS (dG / dλ) = 4.34 · (β · P0 · Leff) [dB / nm] (8)
Here, P0: Total optical power [W] of the optical signal incident on the optical transmission line 30
(Equivalent to P4 in FIG. 1)
β: Coefficient [1 / W · km · nm] depending on the optical transmission line 30 (type) on which this total optical power is incident
Leff: The effective length [km] of the optical transmission line on which this total optical power is incident.
[0069]
In addition, this Formula (8) is ELECTRONICS LETTERS, 16 ^th April 1998, Vol. 34, no. 8, M.M. It is described in the Zirngib literature.
[0070]
Next, in order to cancel the slope of the gain wavelength characteristic generated by the influence of the SRS, the slope of the gain wavelength characteristic generated by the optical amplifier OFA (dG / dλ) is equal to the slope of the gain wavelength characteristic generated by the influence of the SRS. Is the opposite slope,
[0071]
OFA (dG / dλ) = − a · ΔL [dB / nm] (9)
Where, a: proportional coefficient [1 / nm] depending on the design of the optical amplifier
ΔL: Correction value [dB] of attenuation of the optical variable attenuator
It becomes.
[0072]
When the sum of Equation (8) and Equation (9) becomes zero, the gain of each wavelength after transmission through the optical transmission line becomes uniform, and the gain wavelength characteristic becomes flat. First, the sum of Equation (8) and Equation (9) is
SRS (dG / dλ) + OFA (dG / dλ) = 4.34 · (β · P0 · Leff) −a · ΔL = 0 (10)
It becomes.
[0073]
Next, ΔL is
ΔL = 4.34 · (β · P0 · Leff) / a (11)
It is obtained by That is, ΔL is the total optical power P0 of the optical signal incident on the optical transmission path, the coefficient β depending on the type of the optical transmission path on which the total optical power P0 is incident, and the total optical power. This value is obtained from the effective length of the optical transmission line.
[0074]
In this embodiment, the term of total optical power described in the equation (11), that is, P0 (corresponding to P4 in FIG. 1) is input to the VOA control circuit 68. The VOA control circuit 68 calculates ΔL using the equation (11), and further calculates the attenuation amount Lv of the VOA by substituting the obtained ΔL into the equation (7). Then, the VOA control circuit 68 controls the VOA 68 so as to obtain the obtained attenuation amount Lv.
[0075]
Thus, in this embodiment, in order to correct the slope of the gain wavelength characteristic generated by the influence of SRS, the correction value of the attenuation amount of the optical variable attenuator is obtained from the detection result of the total optical output power, Since the amount of attenuation of the optical variable attenuator is controlled so as to cancel the slope of the gain wavelength characteristic, the gain wavelength characteristic is flattened at each wavelength (channel) at the input end of the next stage optical amplifying device via the optical transmission line. As a result, the gain of the optical signal in each channel becomes flat as a total of the optical amplifier and the optical transmission line, and stable optical transmission can be performed.
[0076]
The present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention can be used in an optical amplifying apparatus having a configuration similar to that of the conventional example shown in FIG. 8, and this configuration will be described in the fourth embodiment below.
[0077]
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of the optical amplifying device according to the first embodiment of the present invention. For the sake of convenience of explanation, the same components as those in the conventional example shown in FIG.
[0078]
6, in this embodiment, instead of the ALC circuits 43 and 44 shown in FIG. 8, the AGC circuits 83 and 84 are used to change the optical amplifiers 41 and 42 in the optical amplifiers 81 and 82 at the front and rear stages. Gain control is performed. For example, the AGC circuit 83 in the optical amplifier 81 at the previous stage controls the gain of the optical amplifier 41 so that the gain G0a of the optical amplifier 41 approaches the target value given by the above-described equation (1). That is, in the optical amplifier 81, the optical input power P5 [dBm] and the optical output power P6 [dBm] of the optical amplifying unit 41 in the optical signal demultiplexed by the optical demultiplexers 84 and 46 are converted into the optical power detection circuit 86. , 48. The AGC circuit 83 controls the gain of the optical amplifying unit 41 so that the detected P6-P5 approaches the target value of the gain G0a of the preceding stage optical amplifying unit 41 given by Expression (1).
[0079]
The AGC circuit 84 in the optical amplifier 82 at the subsequent stage controls the gain of the optical amplifying unit 42 so that the gain G0b of the optical amplifying unit 42 approaches the target value given by the above equation (2). That is, in this optical amplifier 82, the optical input power P7 [dBm] and the optical output power P8 [dBm] of the optical amplifying unit 42 in the optical signals demultiplexed by the optical demultiplexers 85 and 47 are converted into an optical power detection circuit. 87 and 49. The AGC circuit 84 controls the gain of the optical amplifying unit 42 so that the detected P8-P7 approaches the target value of the gain G0b of the subsequent optical amplifying unit 42 given by Expression (2).
[0080]
As described above, in this embodiment, the gain G0a of the preceding optical amplifier is controlled to be (G0a = G0−C2), and the gain G0b of the subsequent optical amplifier is set to be G0b = Lt + C2). In this case, even when the VOA is not connected to the optical amplifier in the previous stage, the gain of the optical amplifier is controlled without using the wavelength number information. There is no delay, and it is possible to prevent the transmission quality of the optical signal from deteriorating in the transition period when the number of wavelengths changes.
[0081]
Furthermore, in the present invention, the optical amplifying device 80 shown in FIG. 6 is provided with the monitoring control device 70, the OSCs 71 and 74, the optical multiplexer 72, and the optical demultiplexer 73 shown in FIG. It is also possible to monitor the path loss with the monitoring control device and calculate and set the optimum gain of the optical amplifiers at the front and rear stages according to the value. Also in this case, as in the second embodiment, the optimum gains of the optical amplifiers at the front and rear stages are calculated and set, so that even if the transmission line loss fluctuates due to a change in the external environment or the like, it is transmitted into the system. It is possible to prevent the transmission quality of the optical signal from deteriorating.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least two amplifiers of the front stage and the rear stage are provided, and according to the detected optical power, the front stage gain G0a is the net target gain G0 and the preset front stage light. AGC is performed so that the difference between the optical output power per channel in the amplifier and the optical output power difference C2 in the subsequent optical amplifier is C2, and the gain G0b in the subsequent optical amplifier is a channel through the OADM. AGC is performed so as to be the sum of the insertion loss Lt and the difference C2, so that the gain of the optical amplifier is controlled without using the wavelength number information, and the transmission quality of the optical signal in the transition period when the number of wavelengths changes is deteriorated. Can be prevented.
[0083]
Also, in the present invention, an attenuator is provided in the preceding optical amplifier, and the attenuation amount of the attenuator is a channel that passes through the sum C1 of the gains of the respective amplifying parts when the gain becomes flat, and the net target gain G0 and OADM. Since the VOA control is performed so as to be different from the sum of the insertion loss Lt at, the gain of the optical amplifier can be controlled to the set net target gain without using the wavelength number information.
[0084]
In the present invention, the optical output power is detected, information on the optical input power of the upstream station is received, and the total target gain G0 is set based on the optical output power and the optical input power. The net target gain G0 can be automatically set by the optical amplifier of the station, and the transmission quality of the optical signal transmitted in the system deteriorates even when the transmission line loss fluctuates due to, for example, changes in the external environment. Can be prevented.
[0085]
Further, in the present invention, the gain variation caused by the influence of the SRS is taken into consideration, and the attenuation amount of the attenuator is added to the attenuation amount of the attenuator to control the attenuation amount of the attenuator. The gain wavelength characteristic at each wavelength (channel) at the input end of the optical amplifier of the next stage is flattened, and transmission efficiency can be improved.
[0086]
In the present invention, the optical amplification device connected in multiple stages Said invention An optical amplification repeater system is constructed using the optical amplification device described in (1) and gain control of the optical amplifier is performed, so that the gain of the optical amplifier is controlled to the set target gain and the gain of the optical signal in each channel Can be flattened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical amplifying device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical amplification repeater system using an optical amplification apparatus according to the present invention, and a level diagram of the entire system.
3 is a diagram showing a schematic configuration of the optical amplifying device shown in FIG. 2 and a level diagram of a channel through, dropping, and adding an optical signal. FIG.
FIG. 4 is a system configuration diagram showing a partial configuration of an optical amplification repeater system using a second embodiment of the configuration of the optical amplification device according to the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between optical output power and the slope of the optical spectrum of a WDM optical signal.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the optical amplifying device according to the present invention;
FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a conventional WDM system.
8 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of the optical amplifying device illustrated in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10 Transmitting terminal equipment
12,72 Optical multiplexer
13, 21, 40, 50, 80 Optical amplifier
20 Receiving terminal equipment
22, 46, 47, 60, 61, 64, 65, 73, 84, 85 Optical demultiplexer
30 Optical transmission line
41, 42, 54, 55, 57 Optical amplifier
51, 52, 81, 82 Optical amplifier
45,53 OADM
58, 59, 83, 84 AGC circuit
48, 49, 62, 63, 66, 67, 86, 87 Optical power detection circuit
68 VOA control circuit
70 Monitoring and control device
71,74 OSC
111 Optical transmitter
231 Optical receiver

Claims

少なくとも２つの光増幅器と少なくとも１つの光波長合分波手段とが接続され、光伝送路を介して入力する光信号を前記光増幅器で増幅し、かつ前記光波長合分波手段によって前記光伝送路に所定波長の光信号を入出力させるとともに、当該光伝送路上の光信号のパワーを検出し、該検出した光パワーに応じて前記光増幅器が備える各光増幅部の利得を制御する光増幅方法において、
前段の前記光増幅器の利得Ｇ０ａが、予め設定されたトータルの目標利得Ｇ０と、予め設定された前記前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーと後段の前記光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２との差（Ｇ０ａ＝Ｇ０−Ｃ２）になるように制御する第１の制御工程と、
前記後段の前記光増幅器の利得Ｇ０ｂが、光信号が前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔと、前記差Ｃ２との和（Ｇ０ｂ＝Ｌｔ＋Ｃ２）になるように制御する第２の制御工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。At least two optical amplifiers and at least one optical wavelength multiplexing / demultiplexing means are connected, an optical signal input via an optical transmission line is amplified by the optical amplifier, and the optical transmission is performed by the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means causes the output optical signal of a predetermined wavelength to the road, the optical amplifier to detect the power of the optical signal of the optical transmission path to control the gain of each optical amplifier provided in said optical amplifier in accordance with the light power of the detected In the method
The gain G0a of the optical amplifier in the previous stage is the total target gain G0 set in advance, the optical output power per channel in the optical amplifier in the previous stage, and the optical output power per channel in the optical amplifier in the subsequent stage A first control step of controlling to be a difference (G0a = G0-C2) from the difference C2 of
The gain G0b of the optical amplifier at the subsequent stage is controlled so as to be the sum (G0b = Lt + C2) of the insertion loss Lt in the channel through which the optical signal passes through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means and the difference C2. Two control steps;
An optical amplification method comprising:

前記光増幅方法では、
前記前段の光増幅器に設けられた減衰器の減衰量Ｌｖが、利得が平坦となる時の前記各増幅部の利得の和Ｃ１と、前記目標利得Ｇ０と前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｌｖ＝Ｃ１−（Ｇ０＋Ｌｔ））になるように制御する第３の制御工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光増幅方法。In the light amplification method,
The attenuation amount Lv of the attenuator provided in the preceding stage optical amplifier passes through the sum C1 of the gains of the respective amplification units when the gain becomes flat, the target gain G0, and the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means. 2. The optical amplification according to claim 1, further comprising a third control step of controlling to be a difference (Lv = C1− (G0 + Lt)) from a sum (G0 + Lt) of insertion loss Lt in the channel. Method.

光伝送路を介して入力する光信号を増幅する少なくとも２つの光増幅器と、前記光伝送路に所定波長の光信号を入出力させる少なくとも１つの光波長合分波手段と、光伝送路上の光信号の光パワーを検出するパワー検出手段と、該検出された光パワーに応じて前記光増幅器が備える各光増幅部の利得を制御する増幅制御手段とを有し、光信号の増幅を行う光増幅装置において、
前段の光増幅器の利得Ｇ０ａを検出する第１の検出手段と、
後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂを検出する第２の検出手段と、
予め設定された前記前段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーと前記後段の光増幅器におけるチャネル当たりの光出力パワーの差Ｃ２と、予め設定されたトータルの目標利得Ｇ０との差（Ｇ０−Ｃ２）に基づいて、前記前段の光増幅器の利得Ｇ０ａが前記差（Ｇ０−Ｃ２）になるように制御する第１の利得制御手段と、
前記差Ｃ２と、前記光信号が前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔとの和（Ｌｔ＋Ｃ２）に基づいて、前記後段の光増幅器の利得Ｇ０ｂが前記和（Ｌｔ＋Ｃ２）になるように制御する第２の利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。At least two optical amplifiers for amplifying an optical signal input through the optical transmission line; at least one optical wavelength multiplexing / demultiplexing means for inputting / outputting an optical signal having a predetermined wavelength to / from the optical transmission line; and light on the optical transmission line It includes a power detection means for detecting the optical power of the signal, and an amplifier control means for controlling the gain of each optical amplifier provided in said optical amplifier in accordance with the detected optical power, the light for amplifying the optical signal In the amplification device,
First detection means for detecting the gain G0a of the optical amplifier in the previous stage;
Second detection means for detecting the gain G0b of the optical amplifier at the subsequent stage;
The difference between the preset optical output power per channel in the preceding optical amplifier and the optical output power per channel in the subsequent optical amplifier, and the preset total target gain G0 (G0-C2) ) Based on the first gain control means for controlling the gain G0a of the preceding optical amplifier to be the difference (G0-C2);
Based on the sum (Lt + C2) of the difference C2 and the insertion loss Lt in the channel through which the optical signal passes through the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means, the gain G0b of the subsequent optical amplifier becomes the sum (Lt + C2). Second gain control means for controlling so that
An optical amplifying device comprising:

前記光増幅装置は、
前記前段の光増幅器に設けられた減衰器と、
利得が平坦となる時の予め設定された前記各光増幅部の利得の和Ｃ１と、前記目標利得Ｇ０と前記光波長合分波手段をスルーするチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｃ１−（Ｇ０＋Ｌｔ））に基づいて、前記減衰器の減衰量Ｌｖが前記差（Ｃ１−（Ｇ０＋Ｌｔ））になるように制御する減衰量制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の光増幅装置。The optical amplification device includes:
An attenuator provided in the preceding stage optical amplifier;
A preset sum C1 of gains of the respective optical amplifiers when the gain becomes flat, and a sum (G0 + Lt) of the insertion loss Lt in the channel passing through the target gain G0 and the optical wavelength multiplexing / demultiplexing means Attenuation amount control means for controlling the attenuation amount Lv of the attenuator to be the difference (C1− (G0 + Lt)) based on the difference (C1− (G0 + Lt)).
The optical amplifying device according to claim 3, further comprising:

前記光増幅装置は、
入力する上流局の光出力パワーの情報を受信する受信手段と、
前記上流局の光伝送路からの光信号のトータル光入力パワーを検出する入力パワー検出手段と、
前記光出力パワーと光入力パワーに基づいて、前記トータル目標利得Ｇ０を設定する設定手段と、
をさらに備え、前記第１の利得制御手段は、前記設定されたトータル目標利得Ｇ０と前記差Ｃ２との差（Ｇ０−Ｃ２）に基づいて、前記前段の光増幅器の利得Ｇ０ａが前記差（Ｇ０−Ｃ２）になるように制御し、前記減衰量制御手段は、前記設定されたトータル目標利得Ｇ０と前記スルーチャネルでの挿入損失Ｌｔの和（Ｇ０＋Ｌｔ）との差（Ｃ１−（Ｇ０＋Ｌｔ））に基づいて、前記減衰器の減衰量Ｌｖが前記差（Ｃ１−（Ｇ０＋Ｌｔ））になるように制御することを特徴とする請求項４に記載の光増幅装置。The optical amplification device includes:
Receiving means for receiving information on the optical output power of the upstream station to be input;
Input power detection means for detecting the total optical input power of the optical signal from the optical transmission line of the upstream station;
Setting means for setting the total target gain G0 based on the optical output power and the optical input power;
And the first gain control means determines that the gain G0a of the preceding optical amplifier is based on the difference (G0) based on the difference (G0-C2) between the set total target gain G0 and the difference C2. -C2), and the attenuation control means sets the difference (C1- (G0 + Lt)) between the set total target gain G0 and the sum (G0 + Lt) of the insertion loss Lt in the through channel. 5. The optical amplifying apparatus according to claim 4, wherein the attenuation amount Lv of the attenuator is controlled based on the difference (C1− (G0 + Lt)).

前記光増幅装置は、
光信号のトータル光出力パワーを検出する出力パワー検出手段をさらに備え、
前記出力パワー検出手段で検出された光出力パワーに基づいて、前記光信号が伝送する光伝送路において発生する誘導ラマン散乱の利得波長特性の傾きを打ち消すような利得波長特性の傾きを発生することを特徴とする請求項４または５に記載の光増幅装置。The optical amplification device includes:
It further comprises output power detection means for detecting the total optical output power of the optical signal,
Based on the optical output power detected by the output power detection means, a slope of the gain wavelength characteristic is generated so as to cancel the slope of the gain wavelength characteristic of stimulated Raman scattering that occurs in the optical transmission line through which the optical signal is transmitted. The optical amplifying device according to claim 4 or 5, wherein:

光伝送路に多段接続された光増幅装置で、前記光伝送路に伝搬される光信号を増幅して中継する光増幅中継システムにおいて、
前記請求項３〜６に記載の光増幅装置を少なくとも１つ備えたことを特徴とする光増幅中継システム。In an optical amplification relay system that amplifies and repeats an optical signal propagated to the optical transmission line in an optical amplification device connected in multiple stages to the optical transmission line,
An optical amplification repeater system comprising at least one optical amplification device according to any one of claims 3 to 6.