JPH0813019B2 - 光増幅中継装置 - Google Patents
光増幅中継装置Info
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- JPH0813019B2 JPH0813019B2 JP62219430A JP21943087A JPH0813019B2 JP H0813019 B2 JPH0813019 B2 JP H0813019B2 JP 62219430 A JP62219430 A JP 62219430A JP 21943087 A JP21943087 A JP 21943087A JP H0813019 B2 JPH0813019 B2 JP H0813019B2
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- Japan
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- optical
- signal light
- semiconductor laser
- optical fiber
- amplifier
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/293—Signal power control
- H04B10/2931—Signal power control using AGC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/2912—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
- H04B10/2914—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing using lumped semiconductor optical amplifiers [SOA]
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信用の光増幅中継装置に関するもので
ある。
ある。
光通信においては、光ファイバの伝送損失や分散によ
り信号光は光ファイバ伝搬に伴って減衰し、且つ波形歪
みを受ける。したがって、長距離の光通信システムにお
いては、信号光のレベル低下を回復すると共に波形整形
するための中継装置を、所定の伝送間隔ごとに設置する
必要がある。
り信号光は光ファイバ伝搬に伴って減衰し、且つ波形歪
みを受ける。したがって、長距離の光通信システムにお
いては、信号光のレベル低下を回復すると共に波形整形
するための中継装置を、所定の伝送間隔ごとに設置する
必要がある。
従来の光通信用の中継装置は、まず光ファイバを伝送
されてきた信号光を受光器で受光し電気信号に変換し
て、この電気信号を波形整形増幅し、波形整形増幅した
電気信号で光源を変調することにより、信号光のレベル
再生及び波形整形を行ない後続の光ファイバに送出す
る。
されてきた信号光を受光器で受光し電気信号に変換し
て、この電気信号を波形整形増幅し、波形整形増幅した
電気信号で光源を変調することにより、信号光のレベル
再生及び波形整形を行ない後続の光ファイバに送出す
る。
上述した従来の光通信用の中継装置では、電気信号処
理用の回路部品を数多く必要とするので、故障確率が高
くなり信頼性が低下すると共に、装置が大形で価格も高
いという欠点がある。
理用の回路部品を数多く必要とするので、故障確率が高
くなり信頼性が低下すると共に、装置が大形で価格も高
いという欠点がある。
この様な従来の光通信用中継装置の欠点を除去するた
めに、最近半導体レーザ増幅器などの光増幅器により信
号光を直接増幅して信号光のレベル再生を行なう、いわ
ゆる光増幅中継装置に関する検討が行なわれている(例
えば、エレクトロニクス・レターズ,第21巻(1986
年),501ページ)。この光増幅中継装置は、特に波形整
形が不要な場合(例えば数百Mbps以下のビットレート、
1000Km以下の伝送距離程度の光通信用)に好適である。
半導体レーザ増幅器としては、ファブリペロ型半導体レ
ーザ、分布帰還型半導体レーザを発振しきい値以下の注
入電流で動作させるものや、ファブリペロ型半導体レー
ザの両端面に無反射コーティングを施した進行波型半導
体レーザ増幅器が使用される。しかしながら、いずれの
半導体レーザ増幅器にも、その増幅利得が入力信号光の
偏光状態や雰囲気温度の変化に伴なって変動してしまう
という難点があり、光増幅中継装置の時間安定性,信頼
性を大幅に損なう。また、長期間に亘る使用中に半導体
レーザ増幅器が寿命に達すると、伝送路が中断されてし
まうという問題点もある。
めに、最近半導体レーザ増幅器などの光増幅器により信
号光を直接増幅して信号光のレベル再生を行なう、いわ
ゆる光増幅中継装置に関する検討が行なわれている(例
えば、エレクトロニクス・レターズ,第21巻(1986
年),501ページ)。この光増幅中継装置は、特に波形整
形が不要な場合(例えば数百Mbps以下のビットレート、
1000Km以下の伝送距離程度の光通信用)に好適である。
半導体レーザ増幅器としては、ファブリペロ型半導体レ
ーザ、分布帰還型半導体レーザを発振しきい値以下の注
入電流で動作させるものや、ファブリペロ型半導体レー
ザの両端面に無反射コーティングを施した進行波型半導
体レーザ増幅器が使用される。しかしながら、いずれの
半導体レーザ増幅器にも、その増幅利得が入力信号光の
偏光状態や雰囲気温度の変化に伴なって変動してしまう
という難点があり、光増幅中継装置の時間安定性,信頼
性を大幅に損なう。また、長期間に亘る使用中に半導体
レーザ増幅器が寿命に達すると、伝送路が中断されてし
まうという問題点もある。
本発明の目的は、上述のような従来装置の問題点を解
決し、従来装置に比べて時間安定性,長期信頼性が優れ
た光増幅中継装置を提供することにある。
決し、従来装置に比べて時間安定性,長期信頼性が優れ
た光増幅中継装置を提供することにある。
本発明の光増幅中継装置は、第1の伝送用光ファイバ
を通り伝送されて来る信号光を分岐する光分岐素子と、
該光分岐素子で分岐された信号光をそれぞれ増幅するた
めの複数個の光増幅器と、各前記光増幅器の出力信号光
を合流させて第2の伝送用光ファイバに送出する光合成
素子と、前記第2の伝送用光ファイバへの送出信号光レ
ベルをモニターするためのモニター手段と、該モニター
手段の出力信号に応答して前記第2の伝送用光ファイバ
への送出信号光レベルを所定値に保持するように複数の
前記光増幅器のうちの少くとも1個の増幅率を可変制御
する制御手段とを備えている。
を通り伝送されて来る信号光を分岐する光分岐素子と、
該光分岐素子で分岐された信号光をそれぞれ増幅するた
めの複数個の光増幅器と、各前記光増幅器の出力信号光
を合流させて第2の伝送用光ファイバに送出する光合成
素子と、前記第2の伝送用光ファイバへの送出信号光レ
ベルをモニターするためのモニター手段と、該モニター
手段の出力信号に応答して前記第2の伝送用光ファイバ
への送出信号光レベルを所定値に保持するように複数の
前記光増幅器のうちの少くとも1個の増幅率を可変制御
する制御手段とを備えている。
本発明では、入力された信号光を分岐して複数個の光
増幅器の入力端に与えておき、モニター出力に応じて各
光増幅器の増幅利得を可変している。従って、光ファイ
バへの外乱などにより送られてくる信号光の偏光状態が
変化したり、雰囲気温度の変動により光増幅器の増幅利
得が変動しても、送出信号光レベルを所定値以上にする
よう制御できる。また、複数個の光増幅器のうちの1個
が寿命に達して故障しても、他の増幅器の増幅利得を増
大させることにより所要の送出信号光レベルを確保で
き、伝送路の中断を防ぐことができる。この結果、時間
安定性、長期信頼性に優れた光増幅中継装置が得られ
る。さらに、このような光増幅中継装置を多段に接続し
た伝送システムにおいて、端局で各中継装置のモニター
出力を監視することにより、たとえある中継装置が故障
してもそれを容易に識別し得る。
増幅器の入力端に与えておき、モニター出力に応じて各
光増幅器の増幅利得を可変している。従って、光ファイ
バへの外乱などにより送られてくる信号光の偏光状態が
変化したり、雰囲気温度の変動により光増幅器の増幅利
得が変動しても、送出信号光レベルを所定値以上にする
よう制御できる。また、複数個の光増幅器のうちの1個
が寿命に達して故障しても、他の増幅器の増幅利得を増
大させることにより所要の送出信号光レベルを確保で
き、伝送路の中断を防ぐことができる。この結果、時間
安定性、長期信頼性に優れた光増幅中継装置が得られ
る。さらに、このような光増幅中継装置を多段に接続し
た伝送システムにおいて、端局で各中継装置のモニター
出力を監視することにより、たとえある中継装置が故障
してもそれを容易に識別し得る。
次に、図面を参照して本発明について詳細に説明す
る。
る。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。本実施例では、2個の半導体レーザ増幅器21及び22
を用いた光増幅中継装置7を例示する。ファイバカップ
ラ11及び12は、いずれもコア径10μmの単一モード光フ
ァイバを溶融接続して構成してあり、波長1.55μmでの
分岐比が1対1で、損失は0.1dB以下である。半導体レ
ーザ増幅器21及び22は、InGaAsP/InP半導体レーザ素子
の端面に反射率2%以下のコーティングを施した進行波
型の半導体レーザ増幅器であり、また受光器3は、ゲル
マニウム・フォトダイオードである。光ファイバ61及び
62は、コア径10μmの単一モード光ファイバである。フ
ァイバカップラ11及び12の分岐側の光ファイバ113,114
及び光ファイバ121,122の各端面は、いずれも半径約40
μmの球状に加工されてレンズを形成している。このレ
ンズ結合ごとの結合損失は、約3dBである。また、光フ
ァイバ61とファイバカップラ11,及び光ファイバ62とフ
ァイバカップラ12は、おのおの誘着接続されており、接
続損失は0.2dB以下で極めて小さい。半導体レーザ増幅
器21及び22は、レーザ発振動作させた場合のしきい値電
流が50.1mAであり、波長1.55μmのTE波及びTM波の信号
光に対する増幅利得の流入電流依存性は第2図の特性図
に示すようになっている。そして、注入電流が49.5mAの
場合の増幅利得は、TE波に対しては38dB,TM波に対して
は30dBである。
る。本実施例では、2個の半導体レーザ増幅器21及び22
を用いた光増幅中継装置7を例示する。ファイバカップ
ラ11及び12は、いずれもコア径10μmの単一モード光フ
ァイバを溶融接続して構成してあり、波長1.55μmでの
分岐比が1対1で、損失は0.1dB以下である。半導体レ
ーザ増幅器21及び22は、InGaAsP/InP半導体レーザ素子
の端面に反射率2%以下のコーティングを施した進行波
型の半導体レーザ増幅器であり、また受光器3は、ゲル
マニウム・フォトダイオードである。光ファイバ61及び
62は、コア径10μmの単一モード光ファイバである。フ
ァイバカップラ11及び12の分岐側の光ファイバ113,114
及び光ファイバ121,122の各端面は、いずれも半径約40
μmの球状に加工されてレンズを形成している。このレ
ンズ結合ごとの結合損失は、約3dBである。また、光フ
ァイバ61とファイバカップラ11,及び光ファイバ62とフ
ァイバカップラ12は、おのおの誘着接続されており、接
続損失は0.2dB以下で極めて小さい。半導体レーザ増幅
器21及び22は、レーザ発振動作させた場合のしきい値電
流が50.1mAであり、波長1.55μmのTE波及びTM波の信号
光に対する増幅利得の流入電流依存性は第2図の特性図
に示すようになっている。そして、注入電流が49.5mAの
場合の増幅利得は、TE波に対しては38dB,TM波に対して
は30dBである。
本実施例では、光ファイバ61から伝送されて来る波長
1.55μm信号光の光パワーは、ファイバカップラ11の入
力端において−35dBmである。この信号光は、ファイバ
カップラ11によって2等分されて、半導体レーザ増幅器
21及び22に入射されている。前述のように各半導体レー
ザ増幅器での結合損失は3dBなので、半導体レーザ増幅
器21及び22の各入力信号光パワーは、−41dBmになる。
本実施例では、通常の場合には、半導体レーザ増幅器21
を増幅利得が30dBmになる様に制御し、半導体レーザ増
幅器22の方は注入電流を零にして非動作状態にする。こ
の場合、半導体レーザ増幅器21から光ファイバ121へ送
出される信号光パワーは−14dBであり、光ファイバ122
には信号光が送出されない。従って、光ファイバ62に
は、−17dBmまでレベル再生された信号光が送出され
る。また、光ファイバ62への送出レベルをモニターする
ための信号光は、光ファイバ124から受光器3へ送られ
ており、このモニター受光レベルは−17dBmである。受
光器3は、モニター受光レベルを示す電気信号を発生
し、これを受信した制御回路4は、光ファイバ61からの
入力信号光の偏光状態が変化した場合にも、半導体レー
ザ増幅器21の増幅利得を30dBに保つように駆動電源51を
制御する。即ち、受光器3のモニター受光レベルが前述
の−17dBmに収束するように、半導体レーザ増幅器21の
駆動電源51の出力電流を減増させる。本実施例では、こ
の場合の注入電流の可変範囲は、48.5mAから49.5mAまで
の間である。
1.55μm信号光の光パワーは、ファイバカップラ11の入
力端において−35dBmである。この信号光は、ファイバ
カップラ11によって2等分されて、半導体レーザ増幅器
21及び22に入射されている。前述のように各半導体レー
ザ増幅器での結合損失は3dBなので、半導体レーザ増幅
器21及び22の各入力信号光パワーは、−41dBmになる。
本実施例では、通常の場合には、半導体レーザ増幅器21
を増幅利得が30dBmになる様に制御し、半導体レーザ増
幅器22の方は注入電流を零にして非動作状態にする。こ
の場合、半導体レーザ増幅器21から光ファイバ121へ送
出される信号光パワーは−14dBであり、光ファイバ122
には信号光が送出されない。従って、光ファイバ62に
は、−17dBmまでレベル再生された信号光が送出され
る。また、光ファイバ62への送出レベルをモニターする
ための信号光は、光ファイバ124から受光器3へ送られ
ており、このモニター受光レベルは−17dBmである。受
光器3は、モニター受光レベルを示す電気信号を発生
し、これを受信した制御回路4は、光ファイバ61からの
入力信号光の偏光状態が変化した場合にも、半導体レー
ザ増幅器21の増幅利得を30dBに保つように駆動電源51を
制御する。即ち、受光器3のモニター受光レベルが前述
の−17dBmに収束するように、半導体レーザ増幅器21の
駆動電源51の出力電流を減増させる。本実施例では、こ
の場合の注入電流の可変範囲は、48.5mAから49.5mAまで
の間である。
本実施例では、半導体レーザ増幅器21の劣化等による
異常が生じ、その注入電流を49.7mAまで増やしても受光
器3の受光レベルを−17dBmに保持できなくなった場合
には、半導体レーザ増幅器21への注入電流は49.7mAに固
定し、通常時には動作さてていなかった半導体レーザ増
幅器22を動作させるように制御回路4によって制御して
いる。この場合、たとえ半導体レーザ増幅器21が故障し
てこの信号光の経路が中断した状態になっても、半導体
レーザ増幅器22が正常動作可能であれば、光ファイバ62
への送出信号光レベルを−17dBmに保持できる。なお、
本実施例では、長期間の使用により半導体レーザ増幅器
22にも異常が生じ、モニター受光レベルを−17dBmに保
持できなくなると、制御回路4から警報出力を出すよう
にしている。
異常が生じ、その注入電流を49.7mAまで増やしても受光
器3の受光レベルを−17dBmに保持できなくなった場合
には、半導体レーザ増幅器21への注入電流は49.7mAに固
定し、通常時には動作さてていなかった半導体レーザ増
幅器22を動作させるように制御回路4によって制御して
いる。この場合、たとえ半導体レーザ増幅器21が故障し
てこの信号光の経路が中断した状態になっても、半導体
レーザ増幅器22が正常動作可能であれば、光ファイバ62
への送出信号光レベルを−17dBmに保持できる。なお、
本実施例では、長期間の使用により半導体レーザ増幅器
22にも異常が生じ、モニター受光レベルを−17dBmに保
持できなくなると、制御回路4から警報出力を出すよう
にしている。
以上、本発明について実施例を示して説明したが、本
発明はこの実施例に限られること無く、いくつかの変形
が可能である。例えば、光増幅器としては、進行波型In
GaAsP/InP半導体レーザ増幅器の代りに、ファブリペロ
共振器型や分布帰還型の半導体レーザ増幅器,他の材料
の半導体レーザ増幅器,あるいは固体やガスなどの他種
のレーザ増幅器でも良い。また、光分岐素子,光合成素
子としては、ハーフミラー等を用いても良く、受光器3
としてはアバランシ・フォトダイオード,光電子増倍管
などの使用が可能である。さらに、実施例では信号光を
2分岐して2個の光増幅器を用いる場合を示したが、分
岐数及び光増幅器個数は3個以上でも良いことは明らか
である。
発明はこの実施例に限られること無く、いくつかの変形
が可能である。例えば、光増幅器としては、進行波型In
GaAsP/InP半導体レーザ増幅器の代りに、ファブリペロ
共振器型や分布帰還型の半導体レーザ増幅器,他の材料
の半導体レーザ増幅器,あるいは固体やガスなどの他種
のレーザ増幅器でも良い。また、光分岐素子,光合成素
子としては、ハーフミラー等を用いても良く、受光器3
としてはアバランシ・フォトダイオード,光電子増倍管
などの使用が可能である。さらに、実施例では信号光を
2分岐して2個の光増幅器を用いる場合を示したが、分
岐数及び光増幅器個数は3個以上でも良いことは明らか
である。
以上述べたように、本発明による光増幅中継装置で
は、送られてきた信号光を分岐した後に複数個の光増幅
器を用いてそれぞれ光増幅して再合成し、且つモニター
出力を用いて各々の光増幅器の増幅利得を制御してい
る。従って、入力信号光の偏光状態の変化や雰囲気温度
の変化により、ある一個の光増幅器の増幅利得が変動し
ても、他の光増幅器の増幅利得を制御することにより、
再合成後の出力信号光のレベルを一定に保つことができ
る。また、複数の光増幅器のうちある一個の光増幅器が
故障してこの信号光の経路が中断されても、他の光増幅
器によって光増幅中継装置の送出信号光レベルを確保し
て、伝送路の中断を防ぐことができる。この結果、従来
装置に比べて長期信頼性,時間安定性に優れた光増幅中
継装置を実現できるという効果がある。
は、送られてきた信号光を分岐した後に複数個の光増幅
器を用いてそれぞれ光増幅して再合成し、且つモニター
出力を用いて各々の光増幅器の増幅利得を制御してい
る。従って、入力信号光の偏光状態の変化や雰囲気温度
の変化により、ある一個の光増幅器の増幅利得が変動し
ても、他の光増幅器の増幅利得を制御することにより、
再合成後の出力信号光のレベルを一定に保つことができ
る。また、複数の光増幅器のうちある一個の光増幅器が
故障してこの信号光の経路が中断されても、他の光増幅
器によって光増幅中継装置の送出信号光レベルを確保し
て、伝送路の中断を防ぐことができる。この結果、従来
装置に比べて長期信頼性,時間安定性に優れた光増幅中
継装置を実現できるという効果がある。
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は本発
明の一実施例で用いる半導体レーザ増幅器の増幅利得の
注入電流依存性を示す特性図である。 図において、11,12……ファイバカップラ、21,22……半
導体レーザ増幅器、3……受光器、4……制御回路、5
1,52……駆動電源、61,62,113,114,121,122,124……光
ファイバ、7……光増幅中継装置、である。
明の一実施例で用いる半導体レーザ増幅器の増幅利得の
注入電流依存性を示す特性図である。 図において、11,12……ファイバカップラ、21,22……半
導体レーザ増幅器、3……受光器、4……制御回路、5
1,52……駆動電源、61,62,113,114,121,122,124……光
ファイバ、7……光増幅中継装置、である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/06 10/14 10/16
Claims (1)
- 【請求項1】第1の伝送用光ファイバを通り伝送されて
来る信号光を分岐する光分岐素子と、該光分岐素子で分
岐された信号光をそれぞれ増幅するための駆動電流によ
り増幅度を可変する第1および第2の光増幅器と、各前
記光増幅器の出力信号光を合流させて第2の伝送用光フ
ァイバに送出する光合成素子と、前記第2の伝送用光フ
ァイバへの送出信号光レベルをモニターするためのモニ
ター手段と、該モニター手段の出力信号に応答して前記
第2の伝送用光ファイバへの送出信号光レベルを所定値
に保持するように常時は前記第2の光増幅器の駆動電流
は停止しておき前記第1の光増幅器の駆動電流のみを制
御し前記送出信号光レベルが所定値より低下した場合は
前記第2の光増幅器の駆動電流を制御しこの低下分を補
うように制御する制御手段とを備えている光増幅中継装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62219430A JPH0813019B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 光増幅中継装置 |
DE88114195T DE3885389T2 (de) | 1987-09-01 | 1988-08-31 | Optischer Zwischenverstärker. |
EP88114195A EP0305995B1 (en) | 1987-09-01 | 1988-08-31 | An optical amplifying repeater |
US07/239,352 US4886334A (en) | 1987-09-01 | 1988-09-01 | Optical amplifying repeater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62219430A JPH0813019B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 光増幅中継装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6462038A JPS6462038A (en) | 1989-03-08 |
JPH0813019B2 true JPH0813019B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16735275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62219430A Expired - Lifetime JPH0813019B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 光増幅中継装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0813019B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5550680A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-12 | Hitachi Ltd | Light output control system |
JPS5972054U (ja) * | 1982-11-04 | 1984-05-16 | 富士通株式会社 | 信号断検出回路 |
JPS59181836A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Nec Corp | 光中継装置 |
-
1987
- 1987-09-01 JP JP62219430A patent/JPH0813019B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6462038A (en) | 1989-03-08 |
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