JP4668630B2 - Wavelength multiplexing optical amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、光信号を増幅する技術に関し、特に、波長多重(Dense Wavelength Division Multiplexing、WDM)光伝送方式において光信号を増幅する技術に関する。   The present invention relates to a technique for amplifying an optical signal, and more particularly, to a technique for amplifying an optical signal in a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system.

波長多重光伝送技術は、波長の異なる複数の信号光を多重化して同時に伝送する技術である。伝送容量を高めることができるため、高伝送容量が必要となる光通信システムの基幹網に適用されている。波長多重光伝送技術を適用した光通信システムでは、長距離伝送時は、光ファイバの損失により低下する光強度を補償するため光の強度を増幅する光増幅器が中継局などで用いられる。   The wavelength division multiplexing optical transmission technology is a technology for multiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths and transmitting them simultaneously. Since the transmission capacity can be increased, it is applied to a backbone network of an optical communication system that requires a high transmission capacity. In an optical communication system to which a wavelength division multiplexing optical transmission technology is applied, an optical amplifier that amplifies the light intensity is used in a relay station or the like in order to compensate for the light intensity that decreases due to the loss of the optical fiber during long distance transmission.

波長多重光伝送技術を適用した光通信システムで使用される光増幅器は、一般に希土添加光ファイバなどの励起光源を備え、励起光源の駆動を調整することにより入力光を増幅する。光増幅器における増幅制御の方式には、出力光の強度を監視し、出力光の強度を一定に保つよう励起光源を駆動する出力一定制御と、利得を監視し、利得を一定に保つよう励起光源を駆動する利得一定制御とがある。   An optical amplifier used in an optical communication system to which a wavelength division multiplexing optical transmission technology is applied generally includes a pumping light source such as a rare earth doped optical fiber, and amplifies input light by adjusting driving of the pumping light source. The amplification control method in the optical amplifier is to monitor the output light intensity, drive the pump light source to keep the output light intensity constant, and monitor the gain to keep the gain constant. There is a constant gain control for driving.

従来の光増幅器は、WDM端局と光増幅器を有する中継局とから構成される1対1の光通信システムであって、WDM端局において全ての光信号が一括して多重および分割される方式に適用することを想定されて開発されている。すなわち、入力光の波長多重数（以後、波長数と呼ぶ。）に変動のない環境での使用が想定されているものである。   A conventional optical amplifier is a one-to-one optical communication system composed of a WDM terminal station and a relay station having an optical amplifier, in which all optical signals are multiplexed and divided in a lump in the WDM terminal station Developed with the assumption that it will be applied to. In other words, it is assumed to be used in an environment where the number of multiplexed wavelengths of input light (hereinafter referred to as the number of wavelengths) does not change.

ところが、近年開発が盛んなWDM端局以外のノードにおいて必要な波長のみを光学的に挿入あるいは分岐するOADM(Optical Add Drop Multiplexer:光分岐挿入装置)方式では、光信号の多重および分割がシステム運用中に随時発生するため、波長数が随時変動する。一般に波長数の変動は、総入力光強度の変化となり、OADM方式では、その変化がダイナミックレンジで20dBに及ぶこともある。   However, in the OADM (Optical Add Drop Multiplexer) system that optically inserts or branches only the necessary wavelengths at nodes other than WDM terminal stations, which have been actively developed in recent years, multiplexing and division of optical signals is a system operation. Since it occurs at any time, the number of wavelengths varies from time to time. In general, the change in the number of wavelengths results in a change in the total input light intensity. In the OADM method, the change may reach 20 dB in the dynamic range.

しかしながら、上述のように従来の光増幅器は、初期に設定された固定の波長数で動作させるものであり、運用中の入力光の強度の変化による影響は考慮されていない。従って、波長数の変動により入力光強度が変化するOADM方式で用いられる光増幅器では、入力光強度の変換に伴って変化する利得を一定に保つための制御が必要となる。   However, as described above, the conventional optical amplifier is operated at a fixed number of wavelengths set at the initial stage, and the influence due to the change in the intensity of the input light during operation is not taken into consideration. Therefore, in an optical amplifier used in the OADM system in which the input light intensity changes due to fluctuations in the number of wavelengths, it is necessary to perform control to keep the gain that changes with the conversion of the input light intensity constant.

図9は、従来の利得一定制御方式を採用した光増幅器の構成の一例である。   FIG. 9 is an example of a configuration of an optical amplifier that employs a conventional constant gain control method.

本図に示すように、光増幅器200は、光学回路部として分類される光コネクタ201、202、光カプラ203、204、光受信素子206、207、励起光源208、希土類添加光ファイバ205を備え、かつ、制御部として分類される入力光強度検出回路209、出力光強度検出回路210、誤差検出回路212、フィルタ回路213、光源駆動回路214を備える。   As shown in this figure, the optical amplifier 200 includes optical connectors 201 and 202 classified as an optical circuit unit, optical couplers 203 and 204, optical receiving elements 206 and 207, a pumping light source 208, and a rare earth-doped optical fiber 205. In addition, an input light intensity detection circuit 209 classified as a control unit, an output light intensity detection circuit 210, an error detection circuit 212, a filter circuit 213, and a light source drive circuit 214 are provided.

光増幅器200の光コネクタ201に入力された多重光（入力光）は、希土類添加光ファイバ205により増幅され、光コネクタ202から出力される（出力光）。希土類添加光ファイバ205による光増幅度は、励起光源208の光強度により決まる。光増幅器200では、上記の光増幅度を制御するため、入力光と出力光とから利得を算出し、目標とする利得との差を補償するよう光源駆動回路214を制御する。制御は、予め定められた負帰還定数と帰還時定数とに従って行われる。   The multiplexed light (input light) input to the optical connector 201 of the optical amplifier 200 is amplified by the rare earth-doped optical fiber 205 and output from the optical connector 202 (output light). The optical amplification degree by the rare earth doped optical fiber 205 is determined by the light intensity of the excitation light source 208. In the optical amplifier 200, in order to control the above-described optical amplification degree, the gain is calculated from the input light and the output light, and the light source driving circuit 214 is controlled so as to compensate for the difference from the target gain. Control is performed according to a predetermined negative feedback constant and a feedback time constant.

従来の光増幅器200は、上述のように、入力光強度と出力光強度とから現在利得を監視しながら、励起光源208に対して負帰還をかけて、利得が目標利得（一定）になるよう制御する。従って、例えば、入力光強度が大きく変化した場合、それに伴い、利得を一定にするために出力光強度も大きく変化させる必要があり、励起光源208へ付与する負荷を大きく変化させる必要がある。   As described above, the conventional optical amplifier 200 applies negative feedback to the pumping light source 208 while monitoring the current gain from the input light intensity and the output light intensity so that the gain becomes the target gain (constant). Control. Therefore, for example, when the input light intensity changes greatly, the output light intensity needs to be changed greatly in order to keep the gain constant, and the load applied to the excitation light source 208 needs to be changed greatly.

励起光源が希土類添加光ファイバの場合、与えられる負荷が大きく変化すると、動作点の変化により励起状態が変化して、周波数特性がずれることとなる。従来の光増幅器200では、制御部の負帰還利得と帰還時定数とは固定であるため、周波数特性の最悪条件に適合するようこれらを設定する必要があり、応答速度が遅くなる。この課題を解決するために、例えば、負帰還利得と帰還時定数とを複数備え、実際の利得に応じてスイッチにより切り替えて使用する技術がある（例えば、特許文献1参照）。   When the excitation light source is a rare earth-doped optical fiber, if the applied load changes greatly, the excitation state changes due to the change of the operating point, and the frequency characteristics shift. In the conventional optical amplifier 200, since the negative feedback gain and the feedback time constant of the control unit are fixed, it is necessary to set them so as to meet the worst condition of the frequency characteristics, resulting in a slow response speed. In order to solve this problem, for example, there is a technique in which a plurality of negative feedback gains and feedback time constants are provided and are switched by a switch according to the actual gain (see, for example, Patent Document 1).

また、利得一定制御を正確に行うことができない理由の１つに、自然放出光（ASE）の影響がある。従来の光増幅器200では、検出する出力光は、ASEが含まれるものであるため、これが利得制御の際に雑音となり、正確な利得一定制御ができない。この問題を解決するために、波長可変フィルタによって信号光とASEとの光強度差を検出する回路を備え、ASEの影響分を算出し、ASEを除去した後の出力信号光強度に基づいて利得一定制御を行う技術がある（例えば、特許文献2参照。）。   One of the reasons why the constant gain control cannot be accurately performed is the influence of spontaneous emission light (ASE). In the conventional optical amplifier 200, the output light to be detected includes ASE, so this becomes noise during gain control, and accurate constant gain control cannot be performed. To solve this problem, a circuit that detects the light intensity difference between the signal light and ASE using a wavelength tunable filter is provided, and the effect of ASE is calculated and gain based on the output signal light intensity after ASE is removed. There is a technique for performing constant control (see, for example, Patent Document 2).

特開2004-111724号公報(段落1-26、図1〜5)JP 2004-111724 A (paragraphs 1-26, FIGS. 1 to 5) 特開平10-229237号公報(段落1-11、図1〜5)Japanese Patent Laid-Open No. 10-229237 (paragraphs 1-11, FIGS. 1 to 5)

伝送損失による光強度の劣化や光受信素子の破壊を防止するため、出力光強度の変化量は、ある程度に抑える必要がある。また、最終段の光増幅器の出力レベルの制約から、出力光強度の変化量が小さいほど接続段数が増加するため、伝送距離が長く、光増幅器を複数段接続する必要がある場合は、各光増幅器の光出力強度の変化量は、1.0dB以下、できれば0.5dB以下に抑えることが望ましい。   In order to prevent light intensity deterioration due to transmission loss and destruction of the light receiving element, it is necessary to suppress the amount of change in output light intensity to some extent. In addition, due to the output level constraint of the optical amplifier at the final stage, the number of connection stages increases as the amount of change in the output light intensity decreases, so if the transmission distance is long and multiple stages of optical amplifiers need to be connected, The amount of change in the optical output intensity of the amplifier is preferably suppressed to 1.0 dB or less, preferably 0.5 dB or less.

ところが、OADM方式のように入力光の強度変化が20dBにも渡る場合、出力強度の変化を上記程度に抑えるためには、数百μsの応答速度が要求される。しかし、従来の光増幅器200では、応答速度が遅いため、出力光の過渡応答が数dBにも及ぶ。   However, when the change in the intensity of the input light is as much as 20 dB as in the OADM system, a response speed of several hundred μs is required to suppress the change in the output intensity to the above level. However, since the conventional optical amplifier 200 has a slow response speed, the transient response of the output light reaches several dB.

特許文献1に開示された光増幅器では、波長数が動的に変動する場合、すなわち、時間とともに入力する波長数が変動する場合、制御の時定数をスイッチにより順次切り替える不連続な制御を行う。従って、その変動が高速かつ大きい場合、スイッチの切り替えが何段階にも渡ることとなり、切り替えの度に過渡応答が発生することとなり、結果として過渡応答が大きくなる。また、不連続な制御となるため、過渡応答時の光出力の変動量が大きくなり、文献では触れられていないが、変動量を小さくするためには、複雑な制御が必要となり回路規模が大きくなる。   In the optical amplifier disclosed in Patent Document 1, when the number of wavelengths dynamically changes, that is, when the number of wavelengths to be input varies with time, discontinuous control is performed by sequentially switching the control time constant by a switch. Therefore, when the fluctuation is high speed and large, the switching of the switch is performed in many stages, and a transient response is generated every time the switching is performed. As a result, the transient response is increased. In addition, because of the discontinuous control, the amount of fluctuation in the optical output during transient response is large, which is not mentioned in the literature, but in order to reduce the amount of fluctuation, complicated control is required and the circuit scale is large. Become.

特許文献2に開示された光増幅器では、常にASEを検出することにより高精度な利得一定制御が可能となる。しかし、特許文献2に開示された光増幅器では、ASEの検出を波長可変フィルタで行っている。波長可変フィルタを掃引するには温度調整が必要となるため、過渡応答が数百μsオーダーの制御を実現するのは難しい。   In the optical amplifier disclosed in Patent Document 2, constant gain control with high accuracy is possible by always detecting ASE. However, in the optical amplifier disclosed in Patent Document 2, ASE detection is performed using a wavelength tunable filter. Since temperature adjustment is required to sweep the wavelength tunable filter, it is difficult to achieve control with a transient response on the order of several hundred μs.

以上より、現状の光増幅器には、下記の課題がある。   As described above, the current optical amplifier has the following problems.

（１）波長数変動による入力光強度の大きな変化に対して、従来の利得一定制御方式では、出力光の過渡応答が大きく、制御応答が遅い。これらに対応する場合、回路規模が大きくなる。   (1) With respect to a large change in input light intensity due to fluctuations in the number of wavelengths, the conventional constant gain control method has a large output light transient response and a slow control response. When dealing with these, the circuit scale becomes large.

（２）適正な利得一定制御を行うためには、正確な出力光強度を得る必要がある。しかし、従来のASE補正方式は精度はよいが、波長数変動による入力光強度の大きな変化に対して応答が遅い。または、応答はよいが要求される精度を満たさない方式である。すなわち、波長数変動による入力光強度の大きな変化に対し、自然放出光補正において、精度と応答速度との両方を満たすものがない。   (2) In order to perform proper constant gain control, it is necessary to obtain an accurate output light intensity. However, although the conventional ASE correction method has high accuracy, the response is slow with respect to a large change in the input light intensity due to the fluctuation of the number of wavelengths. Alternatively, the response is good but does not satisfy the required accuracy. That is, there is nothing that satisfies both accuracy and response speed in spontaneous emission correction for large changes in input light intensity due to fluctuations in the number of wavelengths.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、光増幅器において、波長数が変動することにより入力光強度が大きく変化する場合であっても、回路規模を大きくすることなく、高速で、過渡応答変動量の小さい安定した制御を行うことを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an optical amplifier, even when the input light intensity changes greatly due to fluctuations in the number of wavelengths, it is possible to perform transients at high speed without increasing the circuit scale. The purpose is to perform stable control with a small amount of response fluctuation.

本発明の光増幅器は、入力光強度の変化から波長数変動の有無を判別し、光増幅制御に反映する。また、出力光から自然放出光の影響を除去する際も入力光強度に応じて出力光の補正を行う。   The optical amplifier according to the present invention determines whether or not there is a fluctuation in the number of wavelengths from the change in the input light intensity, and reflects it in the optical amplification control. Also, when the influence of spontaneous emission light is removed from the output light, the output light is corrected according to the input light intensity.

具体的には、光伝送路から受信した波長多重光を増幅する波長多重用光増器であって、入力された光（入力光）の強度と出力する光の強度とから実際の利得を算出して目標とする利得との誤差に基づいて前記増幅を制御する制御手段と、入力光の強度をモニタし、入力光強度の変化量を検出する入力光強度変化検出手段と、前記入力光強度変化検出手段において検出した入力光強度の変化量から波長数変動の有無を判断し、波長数に変動が有ると判断した場合、波長数の変動に応じた係数を選択して当該係数を前記制御手段に出力する係数選択手段と、を備え、前記制御手段は、前記係数選択手段から係数を受け取った場合、当該係数を用いて前記増幅を制御することを特徴とする波長多重用光増幅器を提供する。   Specifically, it is a wavelength multiplexing optical amplifier that amplifies the wavelength multiplexed light received from the optical transmission line, and calculates the actual gain from the intensity of the input light (input light) and the intensity of the output light. And a control means for controlling the amplification based on an error from a target gain, an input light intensity change detecting means for monitoring the input light intensity and detecting a change amount of the input light intensity, and the input light intensity. The presence or absence of fluctuations in the number of wavelengths is determined from the amount of change in the input light intensity detected by the change detection means. A wavelength selecting optical amplifier, wherein the control means controls the amplification using the coefficient when receiving the coefficient from the coefficient selecting means. To do.

また、光伝送路から受信した波長多重光を増幅する波長多重用光増幅器であって、前記増幅後に当該波長多重用光増幅器から出力する光（出力光）から自然放出光の影響を除去し、前記自然放出光の影響を除去後の出力光の強度を出力光の強度として出力する出力光自然放出光補正手段と、入力された光（入力光）の強度と前記出力光自然放出光補正手段から出力された出力光の強度とから実際の利得を算出して目標とする利得との誤差に基づいて前記増幅を制御する制御手段と、を備え、前記出力光自然放出光補正手段は、前記入力光の強度に応じて、前記自然放出光の影響を除去するための補正量を決定することを特徴とする波長多重用光増幅器を提供する。   A wavelength division multiplexing optical amplifier that amplifies the wavelength division multiplexed light received from the optical transmission line, and removes the influence of spontaneous emission light from the light (output light) output from the wavelength division multiplexing optical amplifier after the amplification; Output light spontaneous emission correction means for outputting the intensity of the output light after removing the influence of the spontaneous emission light as the intensity of the output light, the intensity of the input light (input light), and the output light spontaneous emission correction means Control means for calculating the actual gain from the intensity of the output light output from and controlling the amplification based on an error from the target gain, the output light spontaneous emission correction means, A wavelength division multiplexing optical amplifier characterized by determining a correction amount for removing the influence of the spontaneous emission light according to the intensity of input light.

本発明によれば、光増幅器において、波長数が変動することにより入力光強度が大きく変化する場合であっても、回路規模を大きくすることなく、高速で、過渡応答変動量の小さな安定した制御を行うことができる。   According to the present invention, in an optical amplifier, even when the input light intensity greatly changes due to fluctuations in the number of wavelengths, high-speed and stable control with small transient response fluctuation amount without increasing the circuit scale. It can be performed.

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用した第一の実施形態を図を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の光増幅器100の構成を説明するための機能ブロック図である。 << First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier 100 of the present embodiment.

本図に示すように、本実施形態の光増幅器100は、図9で説明した従来の光増幅器200同様、光学部と制御部とを備える。光学部は、光コネクタ101、102、光カプラ103、104、光受信素子106、107、励起光源108、希土類添加光ファイバ105を備える。制御部は、入力光強度検出回路109、出力光強度検出回路110、誤差検出回路112、フィルタ回路113、光源駆動回路114を備える。   As shown in the figure, the optical amplifier 100 of the present embodiment includes an optical unit and a control unit, similar to the conventional optical amplifier 200 described in FIG. The optical unit includes optical connectors 101 and 102, optical couplers 103 and 104, optical receiving elements 106 and 107, excitation light source 108, and rare earth-doped optical fiber 105. The control unit includes an input light intensity detection circuit 109, an output light intensity detection circuit 110, an error detection circuit 112, a filter circuit 113, and a light source drive circuit 114.

さらに、本実施形態の光増幅器100は、入力光強度変化検出回路118、係数選択回路119を備える。   Furthermore, the optical amplifier 100 of this embodiment includes an input light intensity change detection circuit 118 and a coefficient selection circuit 119.

本実施形態の光増幅器100は、従来の光増幅器200と同様に、基本的に、光コネクタ101に入力された多重光（入力光）を希土類添加光ファイバ105により増幅し、光コネクタ102より出力する。   Similar to the conventional optical amplifier 200, the optical amplifier 100 of the present embodiment basically amplifies the multiplexed light (input light) input to the optical connector 101 by the rare earth-doped optical fiber 105 and outputs it from the optical connector 102. To do.

希土類添加光ファイバ105による光増幅度は、励起光源108の光強度により決まる。光増幅器100の制御部は、光増幅度を制御するため、入力光と出力光との強度を比較し、その利得（実際利得）を算出し、予め定められた一定の利得（目標利得）との差を補償するよう光源駆動回路114を制御する。   The degree of light amplification by the rare earth doped optical fiber 105 is determined by the light intensity of the excitation light source 108. In order to control the optical amplification degree, the control unit of the optical amplifier 100 compares the intensity of the input light and the output light, calculates the gain (actual gain), and obtains a predetermined constant gain (target gain). The light source driving circuit 114 is controlled so as to compensate for the difference.

光コネクタ101は、光増幅器100と光ファイバ伝送路（不図示）との接続に使用されるもので、入力光の入力端として機能する。   The optical connector 101 is used for connection between the optical amplifier 100 and an optical fiber transmission line (not shown), and functions as an input end of input light.

希土類添加光ファイバ105は、入力光を所定利得で増幅し、出力する。   The rare earth doped optical fiber 105 amplifies the input light with a predetermined gain and outputs it.

光カプラ103は、入力光を5%程度分岐する。光受光素子106は、光カプラ103において分岐された分岐光を受け取り、電流に変換し入力光強度検出回路109に出力する。   The optical coupler 103 branches the input light by about 5%. The light receiving element 106 receives the branched light branched by the optical coupler 103, converts it into a current, and outputs it to the input light intensity detection circuit 109.

入力光強度検出回路109は、入力光の強度を検出する。具体的には、光受光素子106から受信した電流を電流電気変換し、適度な電気振幅に増幅し、入力光強度検出信号として誤差検出回路112および入力光強度変化検出回路118に出力する。   The input light intensity detection circuit 109 detects the intensity of the input light. Specifically, the current received from the light receiving element 106 is converted into electric current, amplified to an appropriate electrical amplitude, and output to the error detection circuit 112 and the input light intensity change detection circuit 118 as an input light intensity detection signal.

入力光強度変化検出回路118は、入力光の強度の変化を検出する。具体的には、入力光強度検出回路109から入力された入力光強度検出信号を一定時間監視し、所定のサンプリング間隔で検出した入力光強度検出信号により得られる入力光強度からその差分を算出し、入力光強度変化信号として係数選択回路119に出力する。   The input light intensity change detection circuit 118 detects a change in the intensity of the input light. Specifically, the input light intensity detection signal input from the input light intensity detection circuit 109 is monitored for a certain time, and the difference is calculated from the input light intensity obtained from the input light intensity detection signal detected at a predetermined sampling interval. And output to the coefficient selection circuit 119 as an input light intensity change signal.

係数選択回路119は、入力光の変化に応じた係数を選択し、入力光強度変化信号に掛けて新たな入力光強度変化信号として出力する。具体的には、入力光強度検出回路118から入力された入力光強度変化信号から得られる入力光強度変化量を、予め定められた複数のしきい値と比較し、その結果に従って、予め定められた係数を選択し、その係数を掛けた後の入力光強度変化信号をフィルタ回路113に出力する。   The coefficient selection circuit 119 selects a coefficient according to the change of the input light, multiplies the input light intensity change signal, and outputs it as a new input light intensity change signal. Specifically, the input light intensity change amount obtained from the input light intensity change signal input from the input light intensity detection circuit 118 is compared with a plurality of predetermined threshold values, and predetermined values are determined according to the results. The selected coefficient is output, and the input light intensity change signal after being multiplied by the coefficient is output to the filter circuit 113.

光コネクタ102は、光増幅器100と光ファイバ伝送路（不図示）との接続に使用されるもので、出力光の出力端として機能する。   The optical connector 102 is used for connection between the optical amplifier 100 and an optical fiber transmission line (not shown), and functions as an output end of output light.

光カプラ104は、出力光を5%程度分岐する。光受光素子107は、光カプラ104において分岐された分岐光を受け取り、電流に変換し入力光強度検出回路110に出力する。   The optical coupler 104 branches the output light by about 5%. The light receiving element 107 receives the branched light branched by the optical coupler 104, converts it into a current, and outputs it to the input light intensity detection circuit 110.

出力光強度検出回路110は、出力光の強度を検出する。具体的には、光受光素子107から受信した電流を電流電気変換し、適度な電気振幅に増幅し、出力光強度検出信号として誤差検出回路112に出力する。   The output light intensity detection circuit 110 detects the intensity of the output light. Specifically, the current received from the light receiving element 107 is converted into electric current, amplified to an appropriate electric amplitude, and output to the error detection circuit 112 as an output light intensity detection signal.

誤差検出回路112は、実際の利得を検出する。具体的には、入力光強度検出回路109から入力された入力強度検出信号および出力光強度検出回路110から入力された出力強度検出信号から、入力光の強度と出力光の強度との比率で表される実際の利得（実際利得）を算出する。算出した実際の利得と予め設定された目標利得との誤差を算出し、誤差信号としてフィルタ回路113に出力する。   The error detection circuit 112 detects an actual gain. Specifically, from the input intensity detection signal input from the input light intensity detection circuit 109 and the output intensity detection signal input from the output light intensity detection circuit 110, the ratio of the intensity of the input light to the intensity of the output light is represented. The actual gain (actual gain) is calculated. An error between the calculated actual gain and a preset target gain is calculated and output to the filter circuit 113 as an error signal.

フィルタ回路113は、目標利得を得るための信号を生成して光源駆動回路114に出力する。具体的には、誤差検出回路112から入力された誤差信号を増幅し、さらに増幅後の誤差信号から高周波成分を除去し、除去後の誤差信号の直流成分を光源制御信号として光源駆動回路114に出力する。このとき、係数選択回路119から入力された入力光強度変化信号を、出力する光源制御信号の制御パラメータとして加味する。フィルタ回路113の出力に入力光強度変化信号を反映させる処理の詳細については、後述する。   The filter circuit 113 generates a signal for obtaining the target gain and outputs the signal to the light source driving circuit 114. Specifically, the error signal input from the error detection circuit 112 is amplified, the high frequency component is further removed from the amplified error signal, and the DC component of the error signal after removal is supplied to the light source drive circuit 114 as a light source control signal. Output. At this time, the input light intensity change signal input from the coefficient selection circuit 119 is added as a control parameter of the output light source control signal. Details of the process of reflecting the input light intensity change signal in the output of the filter circuit 113 will be described later.

光源駆動回路114は、フィルタ回路113から入力された光制御信号に従って、励起光源108を駆動する。   The light source drive circuit 114 drives the excitation light source 108 according to the light control signal input from the filter circuit 113.

励起光源108は、光源駆動回路114により駆動されて、希土類添加光ファイバ105に所定の励起光を供給し、希土類添加光ファイバ105を所定の励起状態にする。   The pumping light source 108 is driven by the light source driving circuit 114 to supply predetermined pumping light to the rare earth-doped optical fiber 105, thereby bringing the rare earth-doped optical fiber 105 into a predetermined pumping state.

なお、本実施形態において、光増幅器の特性として必ず発生する自然放出光(ASE)を出力光強度検出信号から除去するため、出力光ASE補正回路111を、出力光強度検出回路110と誤差検出回路112との間に配置し、出力光強度から、ASEの影響を除去するよう構成してもよい。   In the present embodiment, in order to remove spontaneously emitted light (ASE) that always occurs as a characteristic of the optical amplifier from the output light intensity detection signal, the output light ASE correction circuit 111, the output light intensity detection circuit 110 and the error detection circuit It is also possible to arrange it so that the influence of ASE is removed from the output light intensity.

次に、係数選択回路119における係数選択および入力光強度変化信号算出のしくみについて説明する。   Next, the mechanism of coefficient selection and input light intensity change signal calculation in the coefficient selection circuit 119 will be described.

係数選択回路119は、しきい値1（Th1）と、しきい値2（Th2）とを保持する。Th1＞Th2とし、それぞれ、入力光強度変化量がTh1以上となった場合、波長数が増加したものと識別可能であり、Th2以下となった場合、波長数が減少したものと識別可能な値である。これらは、予め設定される。   The coefficient selection circuit 119 holds a threshold value 1 (Th1) and a threshold value 2 (Th2). When Th1> Th2, and when the input light intensity change amount is greater than Th1, it can be identified as an increase in the number of wavelengths, and when it is less than Th2, it can be identified as a decrease in the number of wavelengths. It is. These are preset.

また、係数選択回路119は、波長数が増加した場合、波長数が減少した場合、および、波長数の変動がない場合に、入力光強度変化信号にそれぞれ付与する係数（Kd）を、予め保持する。ここでは、波長数が増加した場合に付与する係数をKd1、波長数が減少した場合に付与する係数をKd2、波長数の変動がない場合に付与する係数をKd3とする。   The coefficient selection circuit 119 holds in advance the coefficient (Kd) to be added to the input light intensity change signal when the number of wavelengths increases, when the number of wavelengths decreases, and when there is no change in the number of wavelengths. To do. Here, it is assumed that the coefficient to be applied when the number of wavelengths is increased, Kd1 is the coefficient to be applied when the number of wavelengths is decreased, and Kd3 is the coefficient to be applied when there is no change in the number of wavelengths.

図2は、予め与えられたしきい値Th1、Th2を用いて、入力光強度の変化に従って係数KdをKd1、Kd2、Kd3から選択するしくみを説明するための図である。本図において、横軸は時間経過であり、縦軸は入力光強度の変化量である。また、
入力光強変化量>=Th1の場合、出力する係数Kd=Kd1
入力光強変化量<=Th2の場合、出力する係数Kd=Kd2
Th1<入力光強変化量<Th2の場合、出力する係数Kd=Kd3
である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism for selecting a coefficient Kd from Kd1, Kd2, and Kd3 according to a change in input light intensity using threshold values Th1 and Th2 given in advance. In this figure, the horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the amount of change in input light intensity. Also,
Output coefficient Kd = Kd1 when input light intensity change> = Th1
Output coefficient Kd = Kd2 when input light intensity change <= Th2
Output coefficient Kd = Kd3 when Th1 <input light intensity change <Th2
It is.

すなわち、係数選択回路119は、入力される入力光強度変化信号から得られる入力光強度変化量をモニタし、入力光強度変化量が、Th1とTh2との間にある場合は、波長数変動は無しと判断し、係数としてKd3を選択し、Th1以上となった場合、波長数が増加したと判断し、係数としてKd1を選択し、Th2以下となった場合、波長数が減少したと判断し、係数としてKd2を選択する。このように、係数選択回路119は、波長数の変動に応じて、最適な係数を選択し、入力強度変化信号に選択した係数を掛けて、制御パラメータとして出力する。   That is, the coefficient selection circuit 119 monitors the input light intensity change amount obtained from the input input light intensity change signal, and when the input light intensity change amount is between Th1 and Th2, the wavelength number variation is If it is judged that there is none, Kd3 is selected as the coefficient and becomes Th1 or more, it is judged that the number of wavelengths has increased, and if Kd1 is selected as the coefficient and becomes Th2 or less, it is judged that the number of wavelengths has decreased. , Select Kd2 as the coefficient. As described above, the coefficient selection circuit 119 selects an optimum coefficient according to the change in the number of wavelengths, multiplies the input intensity change signal by the selected coefficient, and outputs it as a control parameter.

なお、波長数の変動がない場合は、入力光強度変化信号を無視するようにKd3は０に設定しておく。すなわち、Th1とTh2との間であることを検出した場合、波長数変動無しと判定し、Kd3（＝0）を入力光強度変化信号に掛け、その結果（＝0）をフィルタ回路113に入力する。   When there is no change in the number of wavelengths, Kd3 is set to 0 so that the input light intensity change signal is ignored. In other words, when it is detected that it is between Th1 and Th2, it is determined that there is no fluctuation in the number of wavelengths, Kd3 (= 0) is applied to the input light intensity change signal, and the result (= 0) is input to the filter circuit 113. To do.

以上説明したように、本実施形態の係数選択回路119は、波長数の変動が無いと判断される場合は入力光強度変化信号をフィルタ回路113に与えない。従って、本実施形態の光増幅器100は、入力光の強度が一定である時のノイズに応答して静特性に影響を与えることがなく、安定した制御が可能となる。一方、入力光強度の変化が波長変動によるものである場合、その変化を光源駆動に迅速に反映することができる。   As described above, the coefficient selection circuit 119 of the present embodiment does not give the input light intensity change signal to the filter circuit 113 when it is determined that there is no change in the number of wavelengths. Therefore, the optical amplifier 100 of the present embodiment does not affect the static characteristics in response to noise when the intensity of the input light is constant, and enables stable control. On the other hand, when the change in the input light intensity is due to wavelength fluctuation, the change can be quickly reflected in the light source drive.

なお、本実施形態では、入力光強度の変化量としきい値とを比較し、波長数の変動の有無を判断している。ノイズの影響を排除し、波長数変動の検出の精度をあげるため、入力光強度の変化量を算出するための入力光強度検出信号を取得する間隔（サンプリング間隔）としきい値との関係を微調整することが可能である。例えば、しきい値との関係およびノイズの影響などをみながら、数回前に取得した入力光強度検出信号との差分をとるなどによりサンプリング間隔を変更できる。この方法によれば、ハードウェアやソフトウェアの大幅な変更なしに、ノイズの影響を排除して波長数変動を検出可能な適性値に設定することができる。   In the present embodiment, the amount of change in the input light intensity is compared with a threshold value to determine whether there is a change in the number of wavelengths. In order to eliminate the influence of noise and improve the accuracy of detection of fluctuations in the number of wavelengths, the relationship between the interval (sampling interval) for acquiring the input light intensity detection signal for calculating the amount of change in input light intensity and the threshold value is fine. It is possible to adjust. For example, the sampling interval can be changed by taking the difference from the input light intensity detection signal acquired several times before, while observing the relationship with the threshold and the influence of noise. According to this method, it is possible to set an appropriate value that can detect the fluctuation in the number of wavelengths by eliminating the influence of noise without significant changes in hardware and software.

次に、フィルタ回路113において、係数選択回路119から入力された係数信号を、誤差信号に制御パラメータとして追加する方法について説明する。本実施形態では、検出した入力光の強度変化を、希土類添加光ファイバ105の応答を考慮した適当な遅延を与えて出力応答に反映させる必要がある。従って、係数選択回路119から出力された入力光強度変化信号を反映させ、所定時間遅延後に出力可能なように構成する。   Next, a method for adding the coefficient signal input from the coefficient selection circuit 119 to the error signal as a control parameter in the filter circuit 113 will be described. In this embodiment, it is necessary to reflect the detected intensity change of the input light in the output response by giving an appropriate delay in consideration of the response of the rare earth doped optical fiber 105. Accordingly, the input light intensity change signal output from the coefficient selection circuit 119 is reflected and configured to be output after a predetermined time delay.

図3は、PID（Ｐ：Proportional（比例）、Ｉ：Integral（積分）、Ｄ：Differential（微分））制御を行う場合のフィルタ回路113の実現例を示す。本図に示すように、PID制御を行うフィルタ回路113は、比例項150と、微分項151と、積分項152とを備える。本回路構成により、フィルタ回路113は、実際利得と目標利得との誤差を示す誤差信号から光源制御信号を得、出力する。ここでは、係数選択回路119から出力された入力光強度変化信号を、ある一定の遅延を持った応答を実現可能な積分項152に足しこむよう構成し、光源制御信号に反映させる。   FIG. 3 shows an implementation example of the filter circuit 113 when performing PID (P: Proportional, I: Integral, D: Differential) control. As shown in the figure, the filter circuit 113 that performs PID control includes a proportional term 150, a differential term 151, and an integral term 152. With this circuit configuration, the filter circuit 113 obtains and outputs a light source control signal from an error signal indicating an error between the actual gain and the target gain. Here, the input light intensity change signal output from the coefficient selection circuit 119 is configured to be added to the integral term 152 capable of realizing a response with a certain delay, and reflected in the light source control signal.

なお、フィルタ回路113の構成は上記に限られない。例えば、微分項151が省略される構成、あるいは、各項を複数組み合わせる構成なども可能である。   Note that the configuration of the filter circuit 113 is not limited to the above. For example, a configuration in which the differential term 151 is omitted or a configuration in which a plurality of terms are combined is also possible.

図4は、メモリなどの記録媒体を用いる場合のフィルタ回路113の実現例を示す。本実施形態図に示すように、フィルタ回路113は、誤差フィルタ160と、メモリ162と、応答選択回路161とを備える。   FIG. 4 shows an implementation example of the filter circuit 113 when a recording medium such as a memory is used. As shown in the present embodiment diagram, the filter circuit 113 includes an error filter 160, a memory 162, and a response selection circuit 161.

誤差フィルタ160は、PID制御やその他の制御方法により、実際利得と目標利得との誤差を示す誤差信号から光源制御信号を得て出力する。   The error filter 160 obtains and outputs a light source control signal from an error signal indicating an error between the actual gain and the target gain by PID control or other control methods.

応答選択回路161は、係数選択回路119から出力された入力光強度変化信号を受け取り、当該信号から得られる係数を順次メモリ162に記録し、予め設定された遅延時間に応じて出力する。   The response selection circuit 161 receives the input light intensity change signal output from the coefficient selection circuit 119, sequentially records the coefficient obtained from the signal in the memory 162, and outputs it according to a preset delay time.

応答選択回路161の出力は、誤差フィルタ回路160の出力に加算され、光源制御信号として光源駆動回路114に入力される。   The output of the response selection circuit 161 is added to the output of the error filter circuit 160 and input to the light source driving circuit 114 as a light source control signal.

なお、フィルタ回路113の構成は、上記構成に限られない。入力された係数信号に所定の遅延を与え、誤差フィルタからの出力に反映可能であればよい。   Note that the configuration of the filter circuit 113 is not limited to the above configuration. It is sufficient that a predetermined delay is given to the input coefficient signal and it can be reflected in the output from the error filter.

以上説明したように、本実施形態の光増幅器100によれば、利得の誤差による制御に加えて、入力光強度、すなわち、入力する波長数の変動を反映した制御パラメータを光増幅器の増幅制御に反映する。このとき、本実施形態の光増幅器100は、入力光の強度の変化を、入力光自体をモニタすることにより検出する構成であるため、入力光強度変化量を速く検出することができる。   As described above, according to the optical amplifier 100 of the present embodiment, in addition to the control based on the gain error, the control parameter reflecting the fluctuation of the input light intensity, that is, the number of input wavelengths is used for the amplification control of the optical amplifier. reflect. At this time, the optical amplifier 100 according to the present embodiment is configured to detect the change in the intensity of the input light by monitoring the input light itself, so that the input light intensity change amount can be detected quickly.

また、入力光変化量に応じて算出された制御パラメータを、希土類添加光ファイバの応答にあわせて遅延させて出力させる構成であるため、最適なタイミングで入力光強度変化を制御に反映させることができる。   In addition, since the control parameter calculated according to the amount of change in input light is delayed and output in accordance with the response of the rare earth-doped optical fiber, the change in input light intensity can be reflected in the control at an optimal timing. it can.

さらに、所定のしきい値を設けて入力光強度の変化量から波長数変動の有無を判断し、波長数の変動がある場合のみ入力光強度の変化を制御に反映させるよう構成しているため、波長数変動がない場合の入力光の強度の変化、すなわち、ノイズの影響を排除できる。   In addition, since a predetermined threshold is provided to determine whether there is a change in the number of wavelengths from the amount of change in the input light intensity, the change in the input light intensity is reflected in the control only when there is a change in the number of wavelengths. The change in the intensity of the input light when there is no change in the number of wavelengths, that is, the influence of noise can be eliminated.

以上の構成を有するため、本実施形態の光増幅器100は、動特性に加えて静特性についても安定した制御を実現するとともに、波長増加時と減少時の制御係数を最適な値に設定することが可能となる。従って、波長数の変動の影響を増幅処理に高速に反映することができ、波長変動時の出力の変動を抑えることができる。   With the above configuration, the optical amplifier 100 of the present embodiment realizes stable control not only for dynamic characteristics but also for static characteristics, and sets control coefficients at the time of increasing and decreasing wavelengths to optimum values. Is possible. Therefore, the influence of the change in the number of wavelengths can be reflected at high speed in the amplification process, and the change in output at the time of wavelength change can be suppressed.

以上より、本実施形態の光増幅器100によれば、波長多重光伝送技術を適用した光通信システムで使用される光増幅器において、波長数変動による光入力光強度の変化に対し、高速で過渡応答の小さい制御を実現することができる。   As described above, according to the optical amplifier 100 of the present embodiment, in an optical amplifier used in an optical communication system to which the wavelength division multiplexing optical transmission technology is applied, a transient response is performed at a high speed with respect to a change in optical input light intensity due to a change in the number of wavelengths. Can be realized.

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用した第二の実施形態を説明する。本実施形態は、自然放出光（ASE）補正において、入力波長数の変動、すなわち、入力光強度の変化を反映させるものである。 << Second Embodiment >>
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described. In the present embodiment, fluctuations in the number of input wavelengths, that is, changes in input light intensity are reflected in spontaneous emission (ASE) correction.

図5は、本実施形態の光増幅器100-2の構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier 100-2 of the present embodiment.

本図に示すように、本実施形態の光増幅器100-2は、第一の実施形態の光増幅器100同様、光学部と制御部とを備える。光学部は、光コネクタ101、102、光カプラ103、104、光受信素子106、107、励起光源108、希土類添加光ファイバ105を備える。また、制御部は、入力光強度検出回路109、出力光強度検出回路110、誤差検出回路112、フィルタ回路113、光源駆動回路114を備える。これらの各機能は、第一の実施形態の光増幅器100の同名の機能と基本的に同様であるため、ここでは、説明しない。   As shown in the figure, the optical amplifier 100-2 of the present embodiment includes an optical unit and a control unit, like the optical amplifier 100 of the first embodiment. The optical unit includes optical connectors 101 and 102, optical couplers 103 and 104, optical receiving elements 106 and 107, excitation light source 108, and rare earth-doped optical fiber 105. The control unit includes an input light intensity detection circuit 109, an output light intensity detection circuit 110, an error detection circuit 112, a filter circuit 113, and a light source drive circuit 114. Each of these functions is basically the same as the function of the same name of the optical amplifier 100 of the first embodiment, and will not be described here.

ただし、入力光強度検出回路109は、入力光強度検出信号を、誤差検出回路112と出力光ASE補正回路111とに出力する。また、出力光強度検出回路110は、出力光強度検出信号を、誤差検出回路112ではなく、後述する出力光ASE補正回路111に出力する。さらに、誤差検出回路112は、入力光強度検出回路109から入力された入力光強度検出信号と出力光ASE補正回路111から入力された信号とを用いて実際利得を算出し、フィルタ回路113は、係数選択回路119から入力光強度変化信号の入力なしにフィルタ処理を行う。   However, the input light intensity detection circuit 109 outputs the input light intensity detection signal to the error detection circuit 112 and the output light ASE correction circuit 111. The output light intensity detection circuit 110 outputs the output light intensity detection signal to the output light ASE correction circuit 111 described later, not to the error detection circuit 112. Further, the error detection circuit 112 calculates an actual gain using the input light intensity detection signal input from the input light intensity detection circuit 109 and the signal input from the output light ASE correction circuit 111, and the filter circuit 113 Filter processing is performed without input of the input light intensity change signal from the coefficient selection circuit 119.

本実施形態の光増幅器100-2は、上記機能に加え、出力光自然放出光(ASE)補正回路111を備える。出力光強度検出回路110で検出された出力光の光強度は、自然放出光(ASE)を含む。出力光ASE補正回路111は、出力光の強度信号からASEの影響を除去するものである。本実施形態の出力光ASE補正回路111は、ASEの除去に入力光強度信号を用いることにより、入力光強度の変化を反映させる。   The optical amplifier 100-2 of this embodiment includes an output light spontaneous emission (ASE) correction circuit 111 in addition to the above functions. The light intensity of the output light detected by the output light intensity detection circuit 110 includes spontaneous emission light (ASE). The output light ASE correction circuit 111 removes the influence of ASE from the intensity signal of the output light. The output light ASE correction circuit 111 of the present embodiment reflects the change in the input light intensity by using the input light intensity signal for ASE removal.

出力光ASE補正回路111の詳細について説明する。   Details of the output light ASE correction circuit 111 will be described.

出力光へのASEの影響の度合いは、入力光強度に依存する。すなわち、ASEは、入力光強度が小さい場合は、出力光に大きく影響する。このため、出力光ASE補正回路111での補正量を大きくする必要がある。反対に、入力光強度が大きい場合は出力光への影響は小さいため、出力光ASE補正回路111での補正量は小さくする必要がある。   The degree of influence of ASE on output light depends on the input light intensity. That is, ASE greatly affects the output light when the input light intensity is small. For this reason, it is necessary to increase the correction amount in the output light ASE correction circuit 111. On the other hand, when the input light intensity is high, the influence on the output light is small, so the correction amount in the output light ASE correction circuit 111 needs to be small.

図6に、入力光強度とASEによる補正量を示す値（ASE補正値）との関係を示す。本図において、横軸は入力光強度（THR0、THR1、THR2、THR3、THR4・・・）を、縦軸はASE補正値（LV0、LV1、LV2、LV3、LV4・・・）である。   FIG. 6 shows the relationship between the input light intensity and the value indicating the correction amount by ASE (ASE correction value). In this figure, the horizontal axis represents input light intensity (THR0, THR1, THR2, THR3, THR4...), And the vertical axis represents ASE correction values (LV0, LV1, LV2, LV3, LV4...).

本実施形態の出力光ASE補正回路111では、出力光のASEによる補正量(ASE補正量)を、入力光強度検出回路109から出力される入力光強度に応じて決定する。   In the output light ASE correction circuit 111 of the present embodiment, the correction amount (ASE correction amount) by ASE of the output light is determined according to the input light intensity output from the input light intensity detection circuit 109.

出力光ASE補正回路111は、予め入力光強度に応じたASE補正量を定めたASE補正量テーブルを備える。入力光強度検出回路109において、検出された入力光強度の入力を受け、当該強度に応じた補正量を、ASE補正量テーブルから抽出する。なお、ASE補正量テーブルの数点の数値から関数近似により、各入力光強度に応じて最適値を算出する機能を備えてもよい。   The output light ASE correction circuit 111 includes an ASE correction amount table in which an ASE correction amount corresponding to the input light intensity is determined in advance. The input light intensity detection circuit 109 receives the detected input light intensity and extracts a correction amount corresponding to the intensity from the ASE correction amount table. A function may be provided that calculates an optimum value according to each input light intensity by function approximation from several numerical values in the ASE correction amount table.

例えば、入力光強度とASE補正量とが図6に示す特性を有する場合、ASE補正量テーブルは、各入力光強度毎（THR0、THR1、THR2、THR3、THR4・・・）に、それぞれ、ASE補正値（LV0、LV1、LV2、LV3、LV4・・・）を保持する。   For example, when the input light intensity and the ASE correction amount have the characteristics shown in FIG. 6, the ASE correction amount table is ASE for each input light intensity (THR0, THR1, THR2, THR3, THR4...). Holds correction values (LV0, LV1, LV2, LV3, LV4 ...).

また、上述したように、ASE補正量テーブルに保持していない入力光強度が入力された場合、関数近似を行うよう構成してもよい。この場合、例えば、入力光強度THR1とTHR2との間の値である入力光強度X（THR1<X<THR2）が入力されると、入力光強度XのASE補正量LVXは、X、TH1、TH2、LV1、LV2を与えられた関数に代入することにより、適切な自然放出光(ASE)補正量を算出できる。   Further, as described above, when input light intensity that is not held in the ASE correction amount table is input, function approximation may be performed. In this case, for example, when the input light intensity X (THR1 <X <THR2), which is a value between the input light intensity THR1 and THR2, is input, the ASE correction amount LVX of the input light intensity X is X, TH1, By substituting TH2, LV1, and LV2 into a given function, an appropriate spontaneous emission (ASE) correction amount can be calculated.

なお、線形近似を行うものとして、各入力光強度に応じた傾き(RVS1、RVS2、RVS3、RVS4)を、ASE補正量テーブルのデータとして持つよう構成してもよい。   In order to perform linear approximation, a slope (RVS1, RVS2, RVS3, RVS4) corresponding to each input light intensity may be included as data in the ASE correction amount table.

ここで、ASE補正量テーブルのサイズ、ASE補正量の精度、関数の演算量、ハード規模は密接に関係するため、要求精度、演算能力、許容ハード規模に応じて適切なASE補正量テーブルを保持する。各値を適切な値とすることで、最小のハード構成で必要な精度を確保することが可能となる。   Here, since the size of the ASE correction amount table, the accuracy of the ASE correction amount, the calculation amount of the function, and the hardware scale are closely related, an appropriate ASE correction amount table is held according to the required accuracy, calculation capability, and allowable hardware scale. To do. By setting each value to an appropriate value, it is possible to ensure the required accuracy with a minimum hardware configuration.

ASE補正量テーブルは、一定間隔の入力光強度毎にASE補正量を保持することが可能である。しかし、ASE補正量の変化の大小に応じて保持する間隔を変更してもよい。例えば、ASE補正量が図6に示すように変化する場合、ASE補正量が大きく変化量も大きい（LV0〜LV1〜LV2）入力光強度の範囲（THR0〜THR1〜THR2）では、細かくASE補正量を保持し、そうでない範囲では広い間隔でASE補正量を保持することも可能である。一定間隔の入力光強度毎にASE補正量を保持する場合よりも、同じASE補正量テーブルのサイズで精度のよい自然放出光(ASE)補正を実現することができる。   The ASE correction amount table can hold an ASE correction amount for each input light intensity at regular intervals. However, the holding interval may be changed according to the change in the ASE correction amount. For example, when the ASE correction amount changes as shown in FIG. 6, the ASE correction amount is fine in the input light intensity range (THR0 to THR1 to THR2) that is large and the change amount is large (LV0 to LV1 to LV2). It is also possible to hold the ASE correction amount at a wide interval in the range that does not hold. More accurate spontaneous emission (ASE) correction can be realized with the same ASE correction amount table size than when the ASE correction amount is held for each input light intensity at a constant interval.

なお、ASEの補正量は、同じ仕様で製造した製品でも個々にばらつきがあり、個々の実測値により調整する必要がある。このような場合であっても、本実施形態のASE補正回路111は、ASE補正量テーブルの値を変更するのみで対応可能である。   Note that the amount of ASE correction varies among products manufactured with the same specifications, and must be adjusted based on the actual measured values. Even in such a case, the ASE correction circuit 111 according to the present embodiment can cope with this by only changing the value of the ASE correction amount table.

以上説明したように、本実施形態によれば、ASE補正のために、入力光強度に対応した補正量を保持するASE補正量テーブルを備える。本テーブルを用いて、入力光強度に応じて精度よく出力光からASEを除去することが可能となる。従って、ASEを適切に除去した後の出力光強度を用いて、光増幅器全体の制御が可能となり、精度の高い制御を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, an ASE correction amount table that holds a correction amount corresponding to the input light intensity is provided for ASE correction. Using this table, ASE can be accurately removed from the output light according to the input light intensity. Therefore, the entire optical amplifier can be controlled using the output light intensity after appropriately removing ASE, and highly accurate control can be realized.

本実施形態の出力光ASE補正回路111は、常に自然放出光(ASE)と信号とを別々にモニタする回路を搭載した場合よりも、回路規模を小さく、応答を早くすることが可能である。これは、回路規模の大きなASE検出回路を別途設ける必要がないためである。   The output light ASE correction circuit 111 of the present embodiment can reduce the circuit scale and speed up the response compared to the case where a circuit that constantly monitors spontaneous emission (ASE) and a signal is always mounted separately. This is because it is not necessary to separately provide an ASE detection circuit having a large circuit scale.

また、本実施形態では、出力光ASE補正回路111の補正量を、出力光強度ではなく入力光強度に応じて適切なものを選択するよう構成している。従って、利得一定制御の光増幅器だけでなく、出力一定制御の光増幅器にも同様の構成の出力光ASE補正回路111を適用可能である。出力一定制御の場合、入力光強度に応じて利得が異なるため、ASEが変化する。本実施形態では、出力光強度ではなく入力光強度に応じてASE補正を行うため、入力光強度によるASEの変化の影響を反映し、出力光から精度よくASEの影響を除去することが可能となる。   In the present embodiment, the correction amount of the output light ASE correction circuit 111 is selected according to the input light intensity, not the output light intensity. Therefore, the output light ASE correction circuit 111 having the same configuration can be applied not only to an optical amplifier with constant gain control but also to an optical amplifier with constant output control. In the case of constant output control, the gain varies depending on the input light intensity, so ASE changes. In this embodiment, since ASE correction is performed according to input light intensity instead of output light intensity, it is possible to accurately reflect the effect of ASE change due to input light intensity and remove the effect of ASE from output light with high accuracy. Become.

＜＜第三の実施形態＞＞
次に、本発明を適用した第三の実施形態について説明する。本実施形態は、第二の実施形態同様、自然放出光（ASE）補正において、入力波長数の変動、すなわち、入力光強度の変化を反映させる。さらに、本実施形態では、出力光のASE補正のタイミングを制御する機能を備えるものである。 << Third Embodiment >>
Next, a third embodiment to which the present invention is applied will be described. As in the second embodiment, the present embodiment reflects fluctuations in the number of input wavelengths, that is, changes in input light intensity, in spontaneous emission (ASE) correction. Furthermore, in this embodiment, a function for controlling the timing of ASE correction of output light is provided.

図７は、本実施形態の光増幅器100-3の構成を説明するための機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態の光増幅器100-3は、基本的に第二の実施形態の光増幅器100-2と同様の構成を有し、さらに、入力光強度検出回路109の後段であって出力光ASE補正回路111の前段に、時定数回路117を備える。入力光強度検出回路109は、入力光強度信号を、出力光ASE補正回路111ではなく、時定数回路117に入力する。   FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier 100-3 of the present embodiment. As shown in the figure, the optical amplifier 100-3 of the present embodiment has basically the same configuration as that of the optical amplifier 100-2 of the second embodiment, and further includes a subsequent stage of the input light intensity detection circuit 109. In addition, a time constant circuit 117 is provided before the output light ASE correction circuit 111. The input light intensity detection circuit 109 inputs the input light intensity signal to the time constant circuit 117 instead of the output light ASE correction circuit 111.

本実施形態の光増幅器100-3の時定数回路117は、入力光強度信号を出力光ASE補正回路111に入力するタイミングを遅延させるものである。希土類添加光ファイバ105により増幅を行う光増幅器では、希土類添加光ファイバ105の応答速度が遅いため、出力の過渡応答の出現も遅れる。   The time constant circuit 117 of the optical amplifier 100-3 of the present embodiment delays the timing at which the input light intensity signal is input to the output light ASE correction circuit 111. In an optical amplifier that performs amplification using the rare-earth-doped optical fiber 105, the response speed of the rare-earth-doped optical fiber 105 is slow, so that the appearance of an output transient response is also delayed.

光強度に応じたASE補正量を決める出力光ASE補正回路111では、光強度が高速に変化した場合、希土類添加光ファイバ105の応答速度が遅いため、出力の過渡応答が現れるまえに、自然放出光(ASE)補正量の変化が大きくみえるという影響がでる。そこで、入力光強度検出回路109において検出された入力光強度信号に時定数回路117において所定の遅延を与えた後、出力光ASE補正回路111に入力する。   In the output light ASE correction circuit 111 that determines the amount of ASE correction according to the light intensity, when the light intensity changes at high speed, the response speed of the rare earth-doped optical fiber 105 is slow, so spontaneous emission occurs before the output transient response appears. The effect is that the change in the light (ASE) correction amount appears to be large. Therefore, the input light intensity signal detected by the input light intensity detection circuit 109 is given a predetermined delay by the time constant circuit 117 and then input to the output light ASE correction circuit 111.

このように、本実施形態の光増幅器100-3では、出力光ASE補正回路111には、入力光強度検出回路109において検出された入力光強度信号がその時点で入力されるのではなく、時定数回路117において、所定時間遅延された後入力される。出力光ASE補正回路111は、所定の遅延を付与された入力光強度信号と出力光強度信号とを用いて、第二の実施形態同様、ASE補正量テーブルに従って補正量を決定する。   Thus, in the optical amplifier 100-3 of the present embodiment, the input light intensity signal detected by the input light intensity detection circuit 109 is not input to the output light ASE correction circuit 111 at that time. In the constant circuit 117, the signal is input after being delayed for a predetermined time. The output light ASE correction circuit 111 determines the correction amount according to the ASE correction amount table using the input light intensity signal and the output light intensity signal provided with a predetermined delay, as in the second embodiment.

なお、時定数回路117は、従来技術により実現できる。例えば、1次や高次のローパスフィルタ、その他の関数フィルタを使う、入力光強度波形に応じた応答波形のテーブルをメモリに記録して読み出すなどの方法により、実現可能である。   The time constant circuit 117 can be realized by a conventional technique. For example, this can be realized by a method of using a first-order or higher-order low-pass filter or other function filter, or recording and reading a response waveform table corresponding to the input light intensity waveform in a memory.

以上説明したように、本実施形態の光増幅器100-3によれば、ASE補正に関し、第二の実施形態同様、ASE補正量テーブルを備え、入力光強度に応じて出力光からASEを除去し、ASE除去後の出力光強度を用いて、精度の高い光増幅器の制御を実現する。さらに、ASEの除去にあたり、検出した入力光強度の変化の情報を、希土類添加光ファイバの応答にあわせ、出力光ASE補正回路117に与える。従って、さらに精度の高い光増幅器の制御を実現する。   As described above, according to the optical amplifier 100-3 of the present embodiment, as in the second embodiment, the ASE correction amount table is provided for the ASE correction, and the ASE is removed from the output light according to the input light intensity. Using the output light intensity after ASE removal, high-precision optical amplifier control is realized. Further, when removing the ASE, information on the detected change in input light intensity is provided to the output light ASE correction circuit 117 in accordance with the response of the rare earth-doped optical fiber. Therefore, the optical amplifier can be controlled with higher accuracy.

＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本発明を適用した第四の実施形態について説明する。本実施形態は、第一の実施形態および第三の実施形態の構成を組み合わせたものである。すなわち、本実施形態の光増幅器は、利得誤差による制御に入力波長数の変動による入力光強度の変化を反映させるとともに、自然放出光（ASE）補正において、入力波長数の変動による入力光強度の変化を、希土類添加光ファイバの応答速度に応じて反映させる。 << Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment to which the present invention is applied will be described. This embodiment is a combination of the configurations of the first embodiment and the third embodiment. That is, the optical amplifier according to the present embodiment reflects the change in the input light intensity due to the change in the number of input wavelengths in the control due to the gain error, and in the spontaneous emission (ASE) correction, The change is reflected according to the response speed of the rare earth-doped optical fiber.

図8に、本実施形態の光増幅器100-4の構成を説明するための機能ブロック図を示す。本図に示すように、本実施形態の光増幅器100-4は、基本的に第一の実施形態および第二の実施形態の構成を組み合わせたものである。これらの実施形態において説明した同名の構成は、同じ機能を有する。   FIG. 8 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier 100-4 of the present embodiment. As shown in this figure, an optical amplifier 100-4 of this embodiment is basically a combination of the configurations of the first embodiment and the second embodiment. The configuration of the same name described in these embodiments has the same function.

本実施形態の光増幅器100-4は、入力光強度変化検出回路118、係数選択回路119により入力光の強度変化から制御パラメータを算出し、フィルタ回路113で光源を制御するために出力する光源制御信号に反映させる。さらに、時定数回路117および出力光ASE補正回路111により、入力光の強度の変化に応じた出力光の自然光補正を、希土類添加光ファイバ105の応答速度に合せて遅延させて行い、誤差検出回路112で用いる出力光強度信号に反映させる。   The optical amplifier 100-4 of this embodiment calculates a control parameter from the intensity change of the input light by the input light intensity change detection circuit 118 and the coefficient selection circuit 119, and outputs the light source control for controlling the light source by the filter circuit 113. Reflect in the signal. Further, the time constant circuit 117 and the output light ASE correction circuit 111 perform the natural light correction of the output light in accordance with the change in the intensity of the input light by delaying according to the response speed of the rare earth-doped optical fiber 105, and the error detection circuit. It is reflected in the output light intensity signal used in 112.

以上説明したように、本実施形態によれば、第一の実施形態および第三の実施形態により得られる両効果を得ることができる。   As described above, according to this embodiment, both effects obtained by the first embodiment and the third embodiment can be obtained.

すなわち、利得一定制御において、波長数の変動による入力光強度の変化の影響を増幅制御に高速に反映させることができる。また、入力光変化量に応じて算出された制御パラメータを、希土類添加光ファイバの応答にあわせて遅延させて出力させる構成であるため、最適なタイミングで入力光強度変化を制御に反映させることができる。   That is, in the constant gain control, the influence of the change in the input light intensity due to the change in the number of wavelengths can be reflected at high speed in the amplification control. In addition, since the control parameter calculated according to the amount of change in input light is output after being delayed in accordance with the response of the rare earth-doped optical fiber, the change in input light intensity can be reflected in the control at an optimal timing. it can.

さらに、ASE補正に関して、入力光強度に応じて精度よく出力光からASEを除去することが可能となり、利得誤差の精度が高まり、全体の制御の精度も高めることができる。   Furthermore, with regard to ASE correction, it is possible to accurately remove ASE from output light according to the input light intensity, thereby improving the accuracy of gain error and improving the accuracy of overall control.

従って、本実施形態によっても、波長数が変動する光伝送システムにおける光増幅器において、過渡応答変動量が小さく、高速な制御を実現することができる。   Therefore, according to this embodiment as well, in an optical amplifier in an optical transmission system in which the number of wavelengths varies, the amount of transient response variation is small and high-speed control can be realized.

なお、第一の実施形態および第二の実施形態の構成を組み合わせた構成の光増幅器ももちろん実現可能である。
Of course, an optical amplifier having a configuration combining the configurations of the first embodiment and the second embodiment can also be realized.

図1は、第一の実施形態の光増幅器の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier according to the first embodiment. 図2は、しきい値を用いて、入力光強度の変化に従って係数を選択するしくみを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism for selecting a coefficient according to a change in input light intensity using a threshold value. 図３は、第一の実施形態のＰＩＤ制御を行う場合のフィルタ回路の実現例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an implementation example of a filter circuit when performing PID control according to the first embodiment. 図４は、第一の実施形態の記録媒体を用いる場合のフィルタ回路の実現例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an implementation example of the filter circuit when the recording medium of the first embodiment is used. 図５は、第二の実施形態の光増幅器の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier according to the second embodiment. 図６は、第二の実施形態の入力光強度とASEによる補正量を示す値との関係を示す。FIG. 6 shows the relationship between the input light intensity and the value indicating the correction amount by ASE in the second embodiment. 図７は、第三の実施形態の光増幅器の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier according to the third embodiment. 図８は、第四の実施形態の光増幅器の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram for explaining the configuration of the optical amplifier according to the fourth embodiment. 図９は、従来の利得一定制御方式を採用した光増幅器の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram showing a configuration of an optical amplifier employing a conventional constant gain control method.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・光増幅器、101、102・・・光コネクタ、103、104・・・光カプラ、105・・・希土類添加光ファイバ、106、107・・・光受信素子、108・・・励起光源、109・・・入力光強度検出回路、111・・・出力光自然放出光(ASE)補正回路、112・・・誤差検出回路、113・・・フィルタ回路、114・・・光源駆動回路、117・・・時定数回路、118・・・入力光強度変化検出回路、150・・・比例項、151・・・微分項、152・・・積分項、160・・・誤差フィルタ、161・・・応答選択回路、162・・・メモリ、200・・・光増幅器、201、202・・・光コネクタ、203、204・・・光カプラ、205・・・希土類添加光ファイバ、206、207・・・光受信素子、208・・・励起光源、209・・・入力光強度検出回路、210・・・出力光強度検出回路、212・・・誤差検出回路、213・・・フィルタ回路、214・・・光源駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Optical amplifier, 101, 102 ... Optical connector, 103, 104 ... Optical coupler, 105 ... Rare earth doped optical fiber, 106, 107 ... Optical receiving element, 108 ... Excitation light source 109 ... Input light intensity detection circuit, 111 ... Output light spontaneous emission (ASE) correction circuit, 112 ... Error detection circuit, 113 ... Filter circuit, 114 ... Light source drive circuit, 117 ... Time constant circuit, 118 ... Input light intensity change detection circuit, 150 ... Proportional term, 151 ... Differential term, 152 ... Integral term, 160 ... Error filter, 161 ... Response selection circuit, 162 ... Memory, 200 ... Optical amplifier, 201, 202 ... Optical connector, 203, 204 ... Optical coupler, 205 ... Rare earth doped optical fiber, 206, 207 ... Optical receiving element, 208 ... excitation light source, 209 ... input light intensity detection circuit, 210 ... output light intensity detection circuit, 212 ... error detection circuit, 213 ... filter circuit, 214 ... light source drive circuit

Claims (5)

光伝送路から受信した波長多重光を増幅する波長多重用光増幅器であって、
入力された光（入力光）の強度と出力する光の強度とに基づいて前記増幅を制御する制御手段と、
入力光の強度をモニタし、入力光強度の変化量を検出する入力光強度変化検出手段と、
前記入力光強度変化検出手段において検出した入力光強度の変化量から波長数変動の有無を判断し、波長数に変動が有ると判断した場合、波長数の変動に応じた係数を前記入力光強度の変化量に掛けて前記制御手段に出力する係数選択手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記係数選択手段から前記入力光強度の変化量を受け取った場合、当該変化量を前記増幅の制御に反映させること
を特徴とする波長多重用光増幅器。 An optical amplifier for wavelength multiplexing that amplifies wavelength multiplexed light received from an optical transmission line,
Control means for controlling the amplification based on the intensity of input light (input light) and the intensity of output light;
Input light intensity change detecting means for monitoring the intensity of the input light and detecting the amount of change in the input light intensity;
The presence or absence of wavelength number fluctuation is determined from the amount of change in input light intensity detected by the input light intensity change detecting means. Coefficient selection means for multiplying the amount of change to the control means, and
With
When the control means receives the change amount of the input light intensity from the coefficient selection means, it reflects the change amount in the amplification control. 光伝送路から受信した波長多重光を増幅する波長多重用光増幅器であって、
前記増幅後に当該波長多重用光増幅器から出力する光（出力光）から自然放出光の影響を除去し、前記自然放出光の影響を除去後の出力光の強度を出力光の強度として出力する出力光自然放出光補正手段と、
入力された光（入力光）の強度と前記出力光自然放出光補正手段から出力された出力光の強度とから実際の利得を算出して目標とする利得との誤差に基づいて前記増幅を制御する制御手段と、
前記入力光の強度をモニタし、入力光強度の変化量を検出する入力光強度変化検出手段と、
前記入力光強度変化検出手段において検出した入力光強度の変化量から波長数変動の有無を判断し、波長数に変動が有ると判断した場合、波長数の変動に応じた係数を前記入力光強度の変化量に掛けて前記制御手段に出力する係数選択手段と、
入力光の強度を示す信号を、所定時間遅延させて出力する時定数手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記係数選択手段から前記入力光強度の変化量を受け取った場合、当該変化量を前記増幅の制御に反映させ、
前記出力光自然放出光補正手段は、前記時定数手段において所定時間遅延させた入力光の強度に応じて前記補正量を決定すること
を特徴とする波長多重用光増幅器。 An optical amplifier for wavelength multiplexing that amplifies wavelength multiplexed light received from an optical transmission line,
An output that removes the influence of spontaneous emission from the light (output light) output from the wavelength multiplexing optical amplifier after the amplification and outputs the intensity of the output light after removing the influence of the spontaneous emission as the intensity of the output light Light spontaneous emission correction means;
The amplification is controlled based on an error between a target gain obtained by calculating an actual gain from the intensity of input light (input light) and the intensity of output light output from the output light spontaneous emission correction means. Control means to
Input light intensity change detecting means for monitoring the intensity of the input light and detecting a change amount of the input light intensity;
The presence or absence of fluctuations in the number of wavelengths is determined from the amount of change in the input light intensity detected by the input light intensity change detection means. Coefficient selection means for multiplying the amount of change to the control means, and
A time constant means for outputting a signal indicating the intensity of the input light with a predetermined time delay;
With
When the control unit receives the change amount of the input light intensity from the coefficient selection unit, the control unit reflects the change amount in the control of the amplification,
The wavelength division multiplexing optical amplifier, wherein the output light spontaneous emission correction means determines the correction amount according to the intensity of the input light delayed for a predetermined time in the time constant means. 光伝送路から受信した波長多重光を増幅する波長多重用光増幅器における光増幅制御方法であって、
入力された光（入力光）の強度をモニタし、入力光強度の変化量を検出する入力光強度変化検出ステップと、
前記入力光強度変化検出ステップにおいて検出した入力光強度の変化量から波長数変動の有無を判断し、波長数に変動が有ると判断した場合、波長数の変動に応じた係数を前記入力光強度の変化量に掛けて出力する係数選択ステップと、
入力光の強度と出力する光の強度とから実際の利得を算出して目標とする利得との誤差および前記係数選択ステップにおいて出力された入力光強度の変化量に基づいて前記増幅を制御する制御ステップと、を備えること
を特徴とする波長多重用光増幅器における光増幅制御方法。 An optical amplification control method in an optical amplifier for wavelength multiplexing that amplifies wavelength multiplexed light received from an optical transmission line,
An input light intensity change detection step for monitoring the intensity of input light (input light) and detecting a change amount of the input light intensity;
The presence or absence of wavelength number fluctuation is determined from the amount of change in the input light intensity detected in the input light intensity change detection step. A coefficient selection step to output by multiplying the change amount of
Control for controlling the amplification based on an error from a target gain by calculating an actual gain from the intensity of the input light and the intensity of the output light and the amount of change in the input light intensity output in the coefficient selection step An optical amplification control method in a wavelength division multiplexing optical amplifier. 請求項１又２記載の波長多重用光増幅器であって、
前記係数選択手段は、波長数に変動が無いと判断した場合、係数０を前記入力光強度の変化量に掛けて前記制御手段に出力すること
を特徴とする波長多重用光増幅器。 A wavelength division multiplexing optical amplifier according to claim 1 or 2 ,
The wavelength selecting optical amplifier according to claim 1, wherein the coefficient selecting unit multiplies the change amount of the input light intensity by the coefficient 0 when it determines that there is no change in the number of wavelengths and outputs it to the control unit. 請求項３記載の光増幅制御方法であって、
前記係数選択ステップでは、波長数に変動が無いと判断した場合、係数０を前記入力光強度の変化量に掛けて出力すること
を特徴とする光増幅制御方法。 An optical amplification control method according to claim 3 ,
In the coefficient selection step, when it is determined that there is no variation in the number of wavelengths, the coefficient 0 is multiplied by the change amount of the input light intensity and output.
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