JP2001144353A - Optical amplifier - Google Patents

Optical amplifier

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JP2001144353A
JP2001144353A JP2000257840A JP2000257840A JP2001144353A JP 2001144353 A JP2001144353 A JP 2001144353A JP 2000257840 A JP2000257840 A JP 2000257840A JP 2000257840 A JP2000257840 A JP 2000257840A JP 2001144353 A JP2001144353 A JP 2001144353A
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JP
Japan
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optical
light
amplified
port
output
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Application number
JP2000257840A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruo Nakaji
晴雄 中路
Mototaka Kadoi
素貴 角井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplifier having a structure, where deterioration of transmission quality is prevented and high speed and high accuracy control for obtaining a constant gain is enabled. SOLUTION: In a representative example of this optical amplifier, an amplified light beam from an EDF 10 is once introduced into an optical filter 22 via an optical circulator 21. The optical filter 22 makes a noise beam in the introduced amplified beam pass and divides signal components from the noise beam, by reflecting the signal components of the respective wavelengths. The noise beam, which has passed through the optical filter 22, is detected with an optical detector 23, and gain control is performed with a gain control circuit 20 so that power fluctuation of the detected noise beam is restrained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、所定波長帯域内
の信号レベルを一括して増幅する光増幅器に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier for collectively amplifying a signal level within a predetermined wavelength band.

【0002】[0002]

【従来の技術】高度情報化社会の到来による社会的ニー
ズから、光ファイバ伝送路網を利用した大容量高速光通
信や長距離光通信に関する研究開発が盛んに行われてい
る。ここで、波長分割多重(WDM:Wavelength Divis
ion Multiplexing)伝送システムは、光ファイバ線路に
WDM信号(波長の異なる複数の光信号)を伝送させる
ことにより高速かつ大容量の光通信を行う伝送システム
であって、インターネット等による通信需要の急増など
に対応するべくその開発と導入が進められている。
2. Description of the Related Art Research and development on large-capacity, high-speed optical communication and long-distance optical communication using an optical fiber transmission line network have been actively conducted in response to social needs due to the advent of the advanced information society. Here, wavelength division multiplexing (WDM: Wavelength Divis)
An ion multiplexing transmission system is a transmission system that performs high-speed and large-capacity optical communication by transmitting a WDM signal (a plurality of optical signals having different wavelengths) through an optical fiber line. It is being developed and introduced to meet the needs.

【0003】このようなWDM伝送システム中には、長
距離伝送に起因したWDM信号の伝送損失を補うため、
中継局として所定間隔ごとに光増幅器が設置されるのが
一般的である。この光増幅器は、励起光により励起可能
な蛍光物質が添加された光ファイバなど、入力された光
信号を増幅する光増幅部と、この光増幅部に励起光を供
給する励起光光源とを備えており、例えばEr(エルビ
ウム)添加ファイバ増幅器(EDFA:Erbium-Doped F
iber Amplifier)などが知られている。
In such a WDM transmission system, in order to compensate for a transmission loss of a WDM signal caused by long-distance transmission,
In general, optical amplifiers are installed at predetermined intervals as relay stations. The optical amplifier includes an optical amplifier that amplifies an input optical signal, such as an optical fiber doped with a fluorescent substance that can be excited by the excitation light, and an excitation light source that supplies the optical amplifier with the excitation light. For example, Er (erbium) -doped fiber amplifier (EDFA: Erbium-Doped F)
iber Amplifier) is known.

【0004】また、WDM伝送システム中には、その効
率的な運用と信頼性向上のため、伝送路や信号数の切り
換え等が可能なOXC(Optical Cross Connect)、O
ADM(Optical Add/Drop Multiplexer)がしばしば適
用される。特に近年、このようなOXC、OADM等に
関して、伝送容量の増大に伴って大容量の信号切り換え
及び切り換え速度の高速化の研究が進められている。
[0004] Further, in a WDM transmission system, an OXC (Optical Cross Connect), an OXC (Optical Cross Connect) capable of switching a transmission path and the number of signals, etc., for efficient operation and improvement of reliability.
ADM (Optical Add / Drop Multiplexer) is often applied. In particular, in recent years, with regard to such OXC, OADM, and the like, research on switching large-capacity signals and increasing the switching speed with the increase in transmission capacity has been advanced.

【0005】上記OXC、OADMなどの信号切り換え
機能を有する光学デバイスを備えた伝送システムに光増
幅器を適用する場合、、次のような問題を生じる可能性
がある。すなわち、光増幅器ではWDM信号としての複
数波長の光信号それぞれを一定の利得(増幅率)で増幅
することが重要である。これに対して、光信号の一部が
高速で切り換えられて光増幅器に入力される光信号の数
(チャネル数)が急峻に変化すると、その変化後に光フ
ァイバ線路中を伝搬している各光信号相互間での干渉
(チャネル間干渉)によって、光増幅器では過渡的な利
得変動が発生してしまう。このような問題に対しては、
自動利得制御(AGC:Automatic Gain Control)技術
を利用して光増幅器における増幅利得を一定に維持する
制御を高速化することにより、光増幅器における利得変
動の抑制が試みられている。
When an optical amplifier is applied to a transmission system provided with an optical device having a signal switching function such as the OXC and OADM, the following problems may occur. That is, in the optical amplifier, it is important to amplify each of the optical signals of a plurality of wavelengths as a WDM signal with a constant gain (amplification factor). On the other hand, when a part of the optical signal is switched at high speed and the number of optical signals (the number of channels) inputted to the optical amplifier changes sharply, each light propagating in the optical fiber line after the change is changed. Transient gain fluctuation occurs in the optical amplifier due to interference between signals (inter-channel interference). For such a problem,
Attempts have been made to suppress gain fluctuations in optical amplifiers by using automatic gain control (AGC) technology to speed up control for maintaining amplification gain in optical amplifiers constant.

【0006】例えば、光増幅器における利得制御に関し
て、光増幅部からASE(Amplified Spontaneous Emis
sion:自然放出光)に起因して出力される雑音光の一部
を利用した利得制御技術が、特許第2778438号
(文献1)及びH. Yoon et al., IEEE Photon. Techno
l. Lett., vol.11, no.3, pp.316-318, 1999(文献2)
に記載されている。
For example, regarding gain control in an optical amplifier, an ASE (Amplified Spontaneous Emis
sion: spontaneous emission light), a gain control technique using a part of noise light output due to spontaneous emission light is disclosed in Japanese Patent No. 2778438 (Reference 1) and H. Yoon et al., IEEE Photon. Techno.
l. Lett., vol.11, no.3, pp.316-318, 1999 (Reference 2)
It is described in.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上述の従
来技術について検討した結果、以下のような課題を発見
した。すなわち、上記文献1及び2に示された光増幅器
では、光増幅部から出力された増幅光に含まれる雑音光
のうち自動出力制御(APC:Automatic PowerContro
l)に利用される成分のパワー割合が構造上十分に確保
できないという課題があった。
As a result of studying the above-mentioned prior art, the inventors have found the following problems. That is, in the optical amplifiers shown in the above-mentioned documents 1 and 2, automatic output control (APC: Automatic Power Control) of noise light included in the amplified light output from the optical amplifier is performed.
There is a problem that the power ratio of the components used in l) cannot be sufficiently secured due to the structure.

【0008】例えば、文献1に示された光増幅器では光
カプラにより分離された雑音光の一部を監視光として利
用し、また、文献2に示された光増幅器ではアレイ導波
路回折格子型光分波器(AWG:Arrayed Waveguide Gr
ating)により分離された雑音光の一部を監視光として
利用しており、いずれの光増幅器も検出される雑音光パ
ワーを十分に大きくすることができない。
For example, the optical amplifier shown in Document 1 uses a part of noise light separated by an optical coupler as monitoring light, and the optical amplifier shown in Document 2 uses an arrayed waveguide grating type light. Demultiplexer (AWG: Arrayed Waveguide Gr)
A part of the noise light separated by ating) is used as monitoring light, and none of the optical amplifiers can sufficiently increase the detected noise light power.

【0009】逆にこのことは、光増幅器の外部(ファイ
バ伝送線路)に出力される増幅光には監視光として利用
されなかった雑音光が相当量含まれていることを意味す
る。このように、従来の光増幅器は十分に雑音光を除去
する構造を備えていないため、信号光の雑音特性の劣化
をもたらし、結果的に十分な伝送品質が得られないとい
う課題があった。
Conversely, this means that the amplified light output to the outside of the optical amplifier (fiber transmission line) contains a considerable amount of noise light not used as monitoring light. As described above, since the conventional optical amplifier does not have a structure for sufficiently removing noise light, there is a problem that the noise characteristics of signal light are deteriorated, and as a result, sufficient transmission quality cannot be obtained.

【0010】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたものであり、雑音光を利用した自動出力
制御により自動利得制御を行う光増幅器であって、該自
動出力制御に利用される雑音光パワーを大きくすること
により、伝送品質の低下を効果的に防止するとともに、
各光信号に対する増幅利得を一定に維持する制御(利得
一定制御)をより高速かつ高精度に実現するための構造
を備えた光増幅器を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an optical amplifier that performs automatic gain control by automatic output control using noise light. By effectively increasing the noise light power, it is possible to effectively prevent the transmission quality from deteriorating,
It is an object of the present invention to provide an optical amplifier having a structure for realizing a control for maintaining the amplification gain for each optical signal constant (gain constant control) with higher speed and higher accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
この発明に係る光増幅器は、希土類元素等が添加された
光ファイバなどの光増幅部と、励起光光源、光サーキュ
レータ、光フィルタ、光検出デバイス、利得制御システ
ムを、少なくとも備え、該光増幅部から出力される増幅
光から分離された雑音光を増幅された光信号が伝搬する
主伝送線路とは異なる分岐線路に導いた後、該雑音光を
光増幅部の利得一定制御に利用することを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object,
An optical amplifier according to the present invention includes at least an optical amplification unit such as an optical fiber doped with a rare earth element or the like, an excitation light source, an optical circulator, an optical filter, a light detection device, and a gain control system. After the noise light separated from the amplified light output from the optical waveguide is guided to a branch line different from the main transmission line through which the amplified optical signal propagates, the noise light is used for gain constant control of the optical amplifier. Features.

【0012】具体的に、上記光増幅部は、励起光ととも
に入力された光信号を一括増幅する光学部品であって、
例えばErなどの希土類元素が添加された増幅用光ファ
イバを含む。上記励起光光源は、LD(Laser Diode)
などの光学部品であって、光増幅部に励起光を供給す
る。上記光サーキュレータは、光増幅部から出力される
増幅光のうち雑音光を分岐線路に導くための光学部品で
あって、増幅された光信号及び雑音光を含む増幅光を入
力するための第1ポートと、第1のポートからの増幅光
を分岐線路へ出力するための第2ポートと、増幅光のう
ち第2ポートを介して再度入力された光信号を当該光増
幅器の外部(主伝送線路)に向けて出力するための第3
ポートとを有する。上記光フィルタは、光サーキュレー
タの第2ポートに接続された分岐線路上に設けられた光
学部品であって、該第2ポートから出力された増幅光の
うち雑音光を通過させるとともに、該増幅光のうち光信
号を該第2ポートに向かって反射させる。上記光検出デ
バイスは、光フィルタを通過した雑音光を検出するPD
(Photo Diode)などの光学部品である。上記利得制御
システムは、光検出デバイスで検出される雑音光のパワ
ー変動を抑制するよう励起光光源を制御することによ
り、光増幅部における増幅利得を制御する。
Specifically, the optical amplifying unit is an optical component that collectively amplifies an optical signal input together with the pump light,
For example, it includes an amplification optical fiber to which a rare earth element such as Er is added. The excitation light source is an LD (Laser Diode)
And the like, and supplies excitation light to the optical amplification unit. The optical circulator is an optical component for guiding noise light of the amplified light output from the optical amplifier to the branch line, and is a first component for inputting amplified light including an amplified optical signal and noise light. A port, a second port for outputting amplified light from the first port to the branch line, and an optical signal of the amplified light input again via the second port outside the optical amplifier (main transmission line). Third for output to
And a port. The optical filter is an optical component provided on a branch line connected to a second port of the optical circulator, the optical filter allowing noise light of the amplified light output from the second port to pass therethrough, and The light signal is reflected toward the second port. The light detection device is a PD that detects noise light that has passed through an optical filter.
(Photo Diode) and other optical components. The gain control system controls the amplification gain in the optical amplifier by controlling the pump light source so as to suppress the power fluctuation of the noise light detected by the light detection device.

【0013】この発明に係る光増幅器では、増幅光から
分離されたASE雑音光のほとんどを利用して自動出力
制御が行われるので、光増幅のより効率的な自動利得制
御が可能になる。上述の構成により雑音光のほとんどが
利用されるので、自動利得制御の方法、具体的には上記
利得制御システムに含まれる利得制御回路等の回路構成
を簡単化することができ、また、利得を一定化させる自
動利得制御が高速化される(検出される雑音光などのパ
ワーが小さいとPDの負荷抵抗を大きくしなければなら
ず、必然的に増幅利得の変動に励起光光源などに対する
制御が追随できなくなることから、自動利得制御の高速
化を実現する上で監視光として利用する雑音光の検出レ
ベルを高くすることは重要な課題となる)。
In the optical amplifier according to the present invention, automatic output control is performed by using most of the ASE noise light separated from the amplified light, so that more efficient automatic gain control of optical amplification becomes possible. Since most of the noise light is used by the above-described configuration, the automatic gain control method, specifically, the circuit configuration such as the gain control circuit included in the gain control system can be simplified, and the gain can be reduced. Faster automatic gain control to stabilize (If the power of detected noise light or the like is small, the load resistance of the PD must be increased. Therefore, it is important to increase the detection level of noise light used as monitoring light in order to realize high-speed automatic gain control, since the tracking becomes impossible.

【0014】さらに、この発明に係る光増幅器では、増
幅された光信号が伝搬すべき光ファイバ伝送路網などの
主伝送線から雑音光の一部を分離するのではなく、光サ
ーキュレータによって一旦増幅光を該主伝送線路とは異
なる分岐線路に導いた後に、光フィルタを利用した信号
成分と雑音成分との分離を行っている。分離された信号
成分は光フィルタで反射されて再度主伝送線路を伝搬す
ることとなるが、雑音成分はすべて光フィルタを通過し
て光検出デバイスに到達する。このような構成により、
光増幅部において発生する雑音光のほとんどを自動出力
制御に利用することが可能になる。この場合、検出され
る雑音光パワーが大きくなることにより光増幅部の利得
変化をより高速かつ高精度で測定することが可能にな
る。したがって、雑音光の一部を分岐させて利用する従
来の光増幅器と比較して、この発明に係る光増幅器は、
より高速かつ高精度な自動利得制御を可能にする。
Further, in the optical amplifier according to the present invention, part of the noise light is not separated from a main transmission line such as an optical fiber transmission line network through which the amplified optical signal is to be propagated, but is temporarily amplified by an optical circulator. After the light is guided to a branch line different from the main transmission line, a signal component and a noise component are separated using an optical filter. The separated signal components are reflected by the optical filter and propagate through the main transmission line again, but all the noise components pass through the optical filter and reach the light detection device. With such a configuration,
Most of the noise light generated in the optical amplifier can be used for automatic output control. In this case, the detected noise light power increases, so that the gain change of the optical amplification unit can be measured at higher speed and with higher accuracy. Therefore, compared to the conventional optical amplifier that uses a part of the noise light by branching, the optical amplifier according to the present invention is:
Enables faster and more accurate automatic gain control.

【0015】なお、上記光フィルタは、光増幅部におけ
る増幅利得の波長依存性を等化(各信号波長における信
号レベルの平坦化)するよう増幅された光信号の各波長
ごとに反射率が設定されていることを特徴とする。光フ
ィルタにおける反射率をこのように設定することによっ
て、自動利得制御と利得等化とがともに実現される。
In the above optical filter, the reflectance is set for each wavelength of the amplified optical signal so as to equalize the wavelength dependence of the amplification gain in the optical amplifier (to flatten the signal level at each signal wavelength). It is characterized by having been done. By setting the reflectance in the optical filter in this way, both automatic gain control and gain equalization are realized.

【0016】この発明に係る光増幅器は、光サーキュレ
ータの第3ポートと当該光増幅器の出力端との間に、該
第3ポートから出力された光信号を減衰させる出力側可
変光減衰器をさらに備えてもよい。あるいは、当該光増
幅器は、その入力端と光増幅部との間に、該光増幅部に
入力されるべき光信号を減衰させる入力側可変光減衰器
をさらに備えてもよい。このように光増幅器の出力側あ
るいは入力側に可変光減衰器が設置されることにより、
光信号の出力レベルの自動制御などがさらに可能とな
る。
The optical amplifier according to the present invention further comprises an output-side variable optical attenuator between the third port of the optical circulator and the output terminal of the optical amplifier for attenuating the optical signal output from the third port. May be provided. Alternatively, the optical amplifier may further include an input-side variable optical attenuator for attenuating an optical signal to be input to the optical amplifier, between the input terminal and the optical amplifier. By installing a variable optical attenuator on the output side or input side of the optical amplifier in this way,
Automatic control of the output level of the optical signal and the like are further enabled.

【0017】また、この発明に係る光増幅器は、増幅さ
れた光信号の各波長ごとに上記光フィルタにおける反射
率を変えるための構造を備えてもよい。この構成によ
り、当該光増幅器の動作状態の変動に追従する利得等化
制御などが可能となり、自動利得制御の精度がさらに向
上する。この場合、当該光増幅器は、光フィルタにおけ
る反射率の制御により、出力される光信号の出力レベル
を制御する出力制御システムをさらに備える。このよう
な出力制御システムが設けられることにより、光フィル
タに対する反射率制御による出力制御と、可変光減衰器
による出力制御とが組み合わされた様々な利得制御方法
が可能となる。
Further, the optical amplifier according to the present invention may include a structure for changing the reflectance in the optical filter for each wavelength of the amplified optical signal. With this configuration, it is possible to perform gain equalization control or the like that follows a change in the operation state of the optical amplifier, and the accuracy of automatic gain control is further improved. In this case, the optical amplifier further includes an output control system that controls the output level of the output optical signal by controlling the reflectance of the optical filter. The provision of such an output control system enables various gain control methods in which output control by reflectance control for an optical filter and output control by a variable optical attenuator are combined.

【0018】なお、上記光フィルタは、好ましくは増幅
光のうち雑音光を通過させるとともに増幅された光信号
を反射するファイバグレーティングを含む。ただし、フ
ァイバグレーティング以外にも、同様な反射機能を有す
るものであれば、他の光フィルタを用いることは可能で
ある。さらに、上記出力制御システムは、光フィルタの
所定部位に温度変化あるいは変形による歪みを加えるこ
とにより該光フィルタの反射率を変えるための構造を備
える。
The optical filter preferably includes a fiber grating that transmits noise light of the amplified light and reflects the amplified optical signal. However, other optical filters than the fiber grating can be used as long as they have a similar reflection function. Further, the output control system has a structure for changing the reflectance of the optical filter by applying distortion due to temperature change or deformation to a predetermined portion of the optical filter.

【0019】この発明に係る光増幅器は、上記光サーキ
ュレータ及び分岐線路上に設けられた光フィルタに代え
て、所定波長帯域における帯域成分を一定周波数間隔ご
とに2分割する光学素子を備えてもよい。この光学素子
は、増幅された光信号とともに雑音光を含む光増幅部か
らの増幅光を入力するための第1ポートと、該第1ポー
トを介して入力された増幅光から分離された該増幅され
た光信号を出力するための第2ポートと、該第1ポート
を介して入力された該増幅光から分離された雑音光を出
力するための第3ポートとを有する。このような構成で
あっても、高速かつ高精度の利得制御が可能である。特
にこのような光学素子は、前記光増幅部に入力される光
信号の周波数間隔の略1/2の周波数間隔で、前記所定
波長帯域における帯域成分を2分割するのが好ましい。
The optical amplifier according to the present invention may include an optical element for dividing a band component in a predetermined wavelength band into two at predetermined frequency intervals, instead of the optical circulator and the optical filter provided on the branch line. . The optical element includes a first port for inputting the amplified light from the optical amplifying unit including the amplified optical signal and the noise light, and the amplification port separated from the amplified light input through the first port. A second port for outputting the converted optical signal, and a third port for outputting noise light separated from the amplified light input through the first port. Even with such a configuration, high-speed and high-precision gain control is possible. In particular, it is preferable that such an optical element divides the band component in the predetermined wavelength band into two at a frequency interval substantially equal to a half of the frequency interval of the optical signal input to the optical amplifier.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光増幅器の
各実施形態を図1〜図11を用いて説明する。なお、図
面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the optical amplifier according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0021】図1は、この発明に係る光増幅器の第1実
施形態であるEDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifie
r:Er添加ファイバ増幅器)の構成を示す図である。
この図1において、EDFA1は、光ファイバ伝送路網
などの主伝送線路を伝搬してきた光信号を取り込むため
の入力端1aと増幅光を主伝送線路に送出するための出
力端1bを備えるとともに、これら入力端1aと出力端
1bとの間に、EDF(Erbium-Doped Optical Fiber:
Er添加光ファイバ)10、励起光源11、WDMカプ
ラ12、及び2つの光アイソレータ13、14が配置さ
れた構造を備える。当該EDFA1の光増幅部であるE
DF10は、Er元素が添加された石英系光ファイバで
あって、所定波長の励起光が供給されている状態で、所
定の増幅波長帯域に含まれる信号成分を増幅するよう機
能する。
FIG. 1 shows an EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifie) which is a first embodiment of the optical amplifier according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of (r: Er-doped fiber amplifier).
In FIG. 1, the EDFA 1 has an input terminal 1a for receiving an optical signal propagating through a main transmission line such as an optical fiber transmission network and an output terminal 1b for transmitting amplified light to the main transmission line. An EDF (Erbium-Doped Optical Fiber: EDF) is provided between the input terminal 1a and the output terminal 1b.
It has a structure in which an Er-doped optical fiber 10, an excitation light source 11, a WDM coupler 12, and two optical isolators 13 and 14 are arranged. E, which is an optical amplification unit of the EDFA1,
The DF 10 is a silica-based optical fiber to which an Er element is added, and functions to amplify a signal component included in a predetermined amplification wavelength band while pumping light having a predetermined wavelength is supplied.

【0022】光アイソレータ13、14は、それぞれ、
入力された光を順方向へ通過させるが、逆方向へは通過
させない光学部品である。すなわち、光アイソレータ1
3は、入力端1a側から到達した光をEDF10側へ通
過させるが、一旦到達した光は該入力端1a側へは送出
しない。また、光アイソレータ14は、EDF10から
到達した光を出力端1b側へ通過させるが、一旦到達し
た光は該EDF10側へは送出しない。
The optical isolators 13 and 14 are respectively
It is an optical component that allows input light to pass in the forward direction but not in the reverse direction. That is, the optical isolator 1
3 allows the light arriving from the input terminal 1a to pass through to the EDF 10, but does not transmit the light once arriving to the input terminal 1a. Further, the optical isolator 14 allows the light arriving from the EDF 10 to pass to the output end 1b side, but does not transmit the light once arriving to the EDF 10 side.

【0023】励起光光源11はWDMカプラ12を介し
てEDF10を含む光ファイバ線路に接続されており、
この励起光光源11から励起光がEDF10へ供給され
る。ここで、WDMカプラ12は、励起光光源11から
出力された励起光をEDF10へ向けて通過させるとと
もに、光アイソレータ13から到達した光信号をEDF
10へ向けて通過させるよう機能する。このように、第
1実施形態に係るEDFA1は、前方励起(順方向励
起)を可能にする構成を備えた光増幅器となっている。
なお、EDF10を励起する励起光光源11としては、
例えば波長1.48μmの半導体レーザなどが適用可能
である。
The excitation light source 11 is connected to an optical fiber line including the EDF 10 via a WDM coupler 12,
The excitation light is supplied from the excitation light source 11 to the EDF 10. Here, the WDM coupler 12 allows the pumping light output from the pumping light source 11 to pass toward the EDF 10 and also converts the optical signal arriving from the optical isolator 13 into an EDF.
It functions to pass it toward 10. As described above, the EDFA 1 according to the first embodiment is an optical amplifier having a configuration that enables forward pumping (forward pumping).
The excitation light source 11 for exciting the EDF 10 includes:
For example, a semiconductor laser having a wavelength of 1.48 μm can be used.

【0024】上述の構成において、励起光光源11から
所定波長の励起光が供給されるEDF10に光アイソレ
ータ13を介して光信号が入力されると、これら光信号
がEDF10において増幅される。そして、増幅された
光信号を含む増幅光がEDF10から光アイソレータ1
4に向けて出力される。このとき、EDF10から出力
される増幅光には増幅された光信号とともに、ASE
(Amplified Spontaneous Emission:自然放出光)に起
因した雑音光(順方向のASE雑音光)が含まれてい
る。
In the above configuration, when optical signals are inputted via the optical isolator 13 to the EDF 10 to which the excitation light of the predetermined wavelength is supplied from the excitation light source 11, these optical signals are amplified in the EDF 10. Then, the amplified light including the amplified optical signal is transmitted from the EDF 10 to the optical isolator 1.
4 is output. At this time, the amplified light output from the EDF 10 is included in the ASE together with the amplified optical signal.
(Amplified Spontaneous Emission: spontaneous emission light).

【0025】第1実施形態のEDFA1では、この増幅
光に含まれるASE雑音光を利用した光増幅の自動利得
制御(AGC:Automatic Gain Control)が行われる。
自動利得制御を実現するため、EDFA1は、光サーキ
ュレータ21、光フィルタ22、光検出器23、及び利
得制御システムに含まれる利得制御回路20を備えてい
る。
In the EDFA 1 of the first embodiment, automatic gain control (AGC) of optical amplification using ASE noise light included in the amplified light is performed.
To realize automatic gain control, the EDFA 1 includes an optical circulator 21, an optical filter 22, a photodetector 23, and a gain control circuit 20 included in a gain control system.

【0026】光サーキュレータ21は、EDF10から
出力された増幅光を入力するための第1ポート211
(以下、入力用ポートという)、上記した自動利得制御
に利用される監視光としての雑音光を取り込むための第
2ポート212(以下、制御用ポートという)、及び、
出力光として増幅光のうち増幅された光信号を出力端1
bを介して外部に出力するための第3ポート213(以
下、出力用ポートという)、の3つの入出力ポートを有
する3ポート光サーキュレータである。
The optical circulator 21 has a first port 211 for inputting the amplified light output from the EDF 10.
(Hereinafter, referred to as an input port), a second port 212 (hereinafter, referred to as a control port) for taking in noise light as monitoring light used in the above-described automatic gain control, and
The output terminal 1 outputs the amplified optical signal of the amplified light as the output light.
This is a three-port optical circulator having three input / output ports of a third port 213 (hereinafter, referred to as an output port) for outputting to the outside via the port b.

【0027】ここで、一般的な光サーキュレータとは、
3個以上のポートを有し順方向に進む光を低損失で通過
させる光学部品である。EDFA1に適用される3ポー
ト光サーキュレータ21は、図1中に矢印で示された方
向を順方向とし、入力用ポート211を介して入力され
た光を制御用ポート212から出力し、また、制御用ポ
ート212を介して入力された光を出力用ポート213
から出力するように構成されている。
Here, a general optical circulator is
It is an optical component having three or more ports and transmitting light traveling in the forward direction with low loss. The three-port optical circulator 21 applied to the EDFA 1 sets the forward direction in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, outputs the light input through the input port 211 from the control port 212, and controls the light. The light input through the output port 212 is output to the output port 213.
It is configured to output from.

【0028】光サーキュレータ21の入力用ポート21
1を介して入力されたEDF10からの増幅光は、制御
用ポート212を介して出力されて、制御用ポート21
2に光学的に接続された分岐線路上の光フィルタ22に
入力される。
Input port 21 of optical circulator 21
The amplified light from the EDF 10 input through the control port 21 is output through the control port 212 and is controlled by the control port 21.
2 is input to the optical filter 22 on the branch line optically connected to the optical fiber 2.

【0029】光フィルタ22は、増幅光のうち雑音光を
通過させるとともに、該増幅光のうち増幅された光信号
を反射する光学部品であって、分岐線路である光ファイ
バ中に作り込まれたn個のファイバグレーティング22
1〜22nを含む。ファイバグレーティング221〜22n
の個数nは、EDFA1に入力されるWDM信号の全チ
ャネル数、すなわちWDM信号の全信号数に対応してい
る。
The optical filter 22 is an optical component that allows noise light of the amplified light to pass therethrough and reflects the amplified optical signal of the amplified light, and is built in an optical fiber that is a branch line. n fiber gratings 22
1 to 22 n . Fiber gratings 22 1 to 22 n
The number n corresponds to the total number of channels of the WDM signal input to the EDFA 1, that is, the total number of WDM signals.

【0030】ここで、WDM信号であるnチャネルの光
信号それぞれの波長をλ1、λ2、…、λnとすると、光
フィルタ22を構成するn個のファイバグレーティング
221、222、…、22nは、波長λ1、λ2、…、λn
光をそれぞれ高い反射率で反射する。すなわち、n個の
ファイバグレーティング221〜22nを含む光フィルタ
22によって、WDM信号の全信号成分が反射される。
EDF10から出力された増幅光のうち光フィルタ22
で反射された各信号成分は、再び制御用ポート212を
介して光サーキュレータ21に取り込まれ、出力光とし
て出力用ポート213、出力端1bを介して当該EDF
A1の外部(中継局間に設置されている光ファイバ伝送
線路)へ出力される。
Here, assuming that the wavelengths of the n-channel optical signals as WDM signals are λ 1 , λ 2 ,..., Λ n , n fiber gratings 22 1 , 22 2 ,. , 22 n reflect light of wavelengths λ 1 , λ 2 ,..., Λ n with high reflectivity, respectively. That is, the optical filter 22 including the n fiber gratings 22 1 to 22 n reflects all signal components of the WDM signal.
The optical filter 22 of the amplified light output from the EDF 10
Are reflected by the optical circulator 21 again via the control port 212 and output as the output light via the output port 213 and the output terminal 1b.
The signal is output to the outside of A1 (an optical fiber transmission line installed between relay stations).

【0031】光フィルタ22に含まれる各ファイバグレ
ーティング221〜22nを反射されることなく通過し
た、信号成分以外の増幅光の一部は、EDF10で発生
したASE雑音成分のみを含む。この雑音光は、PDな
どの光検出器23(光検出デバイス)によって検出され
る。光検出器23は利得制御回路20に電気的に接続さ
れており、該光検出器23による雑音光レベルの検出結
果が利得制御回路20に与えられる。
A part of the amplified light other than the signal component that has passed through each of the fiber gratings 22 1 to 22 n included in the optical filter 22 without being reflected contains only the ASE noise component generated by the EDF 10. This noise light is detected by a photodetector 23 (photodetection device) such as a PD. The photodetector 23 is electrically connected to the gain control circuit 20, and the result of detection of the noise light level by the photodetector 23 is given to the gain control circuit 20.

【0032】EDF10からのASE雑音光のパワー
は、該EDF10での増幅利得が一定であれば、光信号
の信号レベル(入力レベル)が変化してもほとんど変化
しない。このような性質を持つ雑音光に対して、利得制
御回路20(利得制御システムに含まれる)は、光検出
器23で検出される該雑音光のパワーが略一定となるよ
うに、励起光光源11からEDF10に供給される励起
光のパワー制御を行う。これによって、このEDFA1
における自動利得制御が実現される。
If the amplification gain in the EDF 10 is constant, the power of the ASE noise light from the EDF 10 hardly changes even if the signal level (input level) of the optical signal changes. With respect to the noise light having such a property, the gain control circuit 20 (included in the gain control system) controls the excitation light source so that the power of the noise light detected by the photodetector 23 becomes substantially constant. The power of the pumping light supplied from 11 to the EDF 10 is controlled. Thereby, this EDFA1
Is realized.

【0033】なお、上記利得制御回路20において実際
に行われる制御は、雑音光のパワーのみについての自動
出力制御(APC:Automatic Power Control)である
が、雑音光のパワーと増幅利得との上述のような関係か
ら自動利得制御の効果を得ることができる。したがっ
て、自動利得制御の方法、具体的には利得制御回路20
の回路構成等を簡単化することができ、また、増幅利得
を一定に維持する自動利得制御の高速化が可能になる。
また、光検出器23では、雑音光全体のパワーのみを測
定すれば良いので、広ダイナミックレンジの光増幅器に
も容易に対応が可能である。さらに、この第1実施形態
のEDFA1においては、自動出力制御に利用される雑
音光のパワー割合を大きくすることによって、自動利得
制御の高速化が実現されている。
The control actually performed in the gain control circuit 20 is automatic power control (APC) for only the power of the noise light, but the above-described control of the power of the noise light and the amplification gain is performed. From such a relationship, the effect of automatic gain control can be obtained. Therefore, the automatic gain control method, specifically, the gain control circuit 20
Can be simplified, and the speed of automatic gain control for maintaining the amplification gain constant can be increased.
Also, since the photodetector 23 only needs to measure the power of the entire noise light, it can easily cope with an optical amplifier having a wide dynamic range. Further, in the EDFA 1 of the first embodiment, the speed of the automatic gain control is increased by increasing the power ratio of the noise light used for the automatic output control.

【0034】ASE雑音光を利用した従来の利得制御で
は、光カプラやアレイ導波路回折格子型光分波器を利用
して主伝送線路から分岐された雑音光の一部のみを監視
光として検出している(文献1及び文献2参照)。この
場合、光増幅部から出力される増幅光に含まれる雑音光
のうち、利得制御に利用される雑音光のパワー割合を十
分に確保することができない。
In the conventional gain control using the ASE noise light, only a part of the noise light branched from the main transmission line is detected as monitoring light using an optical coupler or an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer. (See References 1 and 2). In this case, of the noise light included in the amplified light output from the optical amplifier, the power ratio of the noise light used for gain control cannot be sufficiently ensured.

【0035】これに対して、第1実施形態のEDFA1
では、自動出力制御に利用する雑音光の分岐を光信号が
伝搬すべき主伝送線路上で行わず、EDF10からの増
幅光を、光サーキュレータ21を用いて制御用ポート2
12に光学的に接続された分岐線路に一旦出力する。そ
して、この分岐線路上に設けられた光フィルタ22によ
って信号波長帯域の光(WDM信号)のみを光サーキュ
レータ21に向かって反射する一方、光フィルタ22を
通過した雑音光をすべて光検出器23により検出するこ
とで、雑音光を利用した自動出力制御によるEDF10
の自動利得制御が行われる。
On the other hand, the EDFA 1 of the first embodiment
Then, the branching of the noise light used for the automatic output control is not performed on the main transmission line through which the optical signal propagates, and the amplified light from the EDF 10 is transmitted to the control port 2 using the optical circulator 21.
The signal is once output to a branch line optically connected to the signal line 12. The optical filter 22 provided on the branch line reflects only the light (WDM signal) in the signal wavelength band toward the optical circulator 21, while the photodetector 23 removes all the noise light passing through the optical filter 22. By detecting, EDF10 by automatic output control using noise light
Is performed automatically.

【0036】この場合、EDF10から出力される順方
向ASE雑音光のほとんどを利得制御に利用することが
できるので、高速かつ高精度に自動利得制御による利得
の一定化が行われる。
In this case, since most of the forward ASE noise light output from the EDF 10 can be used for gain control, the gain can be stabilized at high speed and with high accuracy by automatic gain control.

【0037】図2は、図1に示されたEDFA1によっ
て得られる利得の入力レベル依存性を示すグラフであ
る。なお、図2中のグラフは、信号波長λを1535.
78〜1558.31nm、波長間隔Δλを約3.2n
mとした8ch(チャネル:光信号の数に相当)の各光
信号の利得(縦軸)を、それらの入力レベルPin(横
軸)を1チャネル当たり−35dBm/chから−15
dBm/chまで変化させながら測定した結果である。
なお、グラフG210は波長1535.78nmの光信
号の利得変動、グラフG220は波長1539.12n
mの光の利得変動、グラフG230は波長1542.2
6nmの光の利得変動、グラフG240は波長154
5.19nmの光の利得変動、グラフG250は波長1
548.46nmの光の利得変動、グラフG260は波
長1551.85nmの光の利得変動、グラフG270
は波長1555.07nmの光の利得変動、そして、グ
ラフG280は波長1558.31nmの光の利得変動
をそれぞれ示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the input level dependency of the gain obtained by the EDFA 1 shown in FIG. The graph in FIG. 2 shows that the signal wavelength λ is 1535.
78 to 1558.31 nm, and a wavelength interval Δλ of about 3.2 n
The gain (vertical axis) of each optical signal of 8 channels (corresponding to the number of optical signals) where m is the input level P in (horizontal axis) of the optical signal is from −35 dBm / ch to −15 per channel.
It is a result measured while changing to dBm / ch.
The graph G210 shows the gain variation of the optical signal having a wavelength of 1535.78 nm, and the graph G220 shows the gain of 1539.12n.
The gain variation of the light of m, graph G230 shows a wavelength of 1542.2.
Gain variation of 6 nm light, graph G240 shows wavelength 154
5. Gain fluctuation of light at 19 nm, graph G250 shows wavelength 1
Gain variation of light at 548.46 nm, graph G260 is gain variation of light at a wavelength of 1551.85 nm, graph G270.
Is a graph showing a gain variation of light having a wavelength of 1555.07 nm, and a graph G280 is a graph showing gain variation of light having a wavelength of 1558.31 nm.

【0038】20dBの入力レベル変化に対して生じた
利得変動は最大で0.6dB程度であり、十分な精度で
の利得一定制御が実現されることが分かる。
The maximum gain variation caused by the input level change of 20 dB is about 0.6 dB, which indicates that the constant gain control with sufficient accuracy is realized.

【0039】図3は、図1に示されたEDFA1におけ
る信号数の変化時における過渡的利得変動を示すグラフ
である。なお、この図3では、信号レベルを1チャネル
当たり−20dBm/chとし、16chから1chに
信号数が減少したときの残留光信号の過渡的利得変動Δ
Gを示すグラフである。信号数の変動測定には、波長λ
が1548.46nm及び1558.31nmを有する
2種類の光信号が利用される。図中のグラフは、波長λ
が1548.46nmである光のパワーを15ch分に
相当するパワーに設定するとともに、波長λが155
8.31nmである光のパワーを1ch分のパワーに設
定し、波長1548.46nmの光をON/OFFする
ことで、16chから1chへの信号数を減少させるこ
とにより生じる利得変動を模擬したグラフであり、該利
得変動を生じさせる光信号の切り換えは、図中の矢印A
で示された時点で行われた。
FIG. 3 is a graph showing a transient gain variation when the number of signals in the EDFA 1 shown in FIG. 1 changes. In FIG. 3, the signal level is set to −20 dBm / ch per channel, and the transient gain fluctuation Δ of the residual optical signal when the number of signals decreases from 16 ch to 1 ch.
6 is a graph showing G. Wavelength λ
Are used, two optical signals having 1548.46 nm and 1558.31 nm. The graph in FIG.
Is set to the power corresponding to 15 ch, and the wavelength λ is set to 155.46 nm.
A graph simulating a gain variation caused by reducing the number of signals from 16 ch to 1 ch by setting the power of the light of 8.31 nm to the power for one channel and turning on / off the light of the wavelength of 1548.46 nm. The switching of the optical signal that causes the gain fluctuation is performed by the arrow A in the figure.
Was performed at the time indicated by.

【0040】図3において、グラフG310の波線は信
号切り換えの時点Aで利得制御が行われなかった場合に
生じる過渡的利得変動、グラフG320の実線は信号切
り換え時点Aで利得制御(図1に示されたEDFA1に
より行われる)が行われた場合に生じる過渡的利得変動
をそれぞれ示している。このとき、利得制御されない場
合の過渡的利得変動(グラフG310)は6.3dBと
大きく増加するのに対して、雑音光の自動出力制御によ
る利得制御が行われた場合の過渡的利得変動(グラフG
320)は0.4dB程度しか変動せず、過渡的利得変
動が大幅に抑制される。
In FIG. 3, a dashed line in a graph G310 indicates a transient gain fluctuation caused when the gain control is not performed at the signal switching time A, and a solid line in the graph G320 indicates a gain control at the signal switching time A (shown in FIG. 1). EDFA1 performed by the EDFA 1). At this time, the transient gain fluctuation when the gain control is not performed (graph G310) greatly increases to 6.3 dB, whereas the transient gain fluctuation when the gain control by the automatic output control of the noise light is performed (graph G310). G
320) fluctuates only by about 0.4 dB, and the transient gain fluctuation is greatly suppressed.

【0041】以上のことから、この第1実施形態のED
FA1は、雑音光の自動出力制御による利得の一定化が
高精度で達成可能であること、及び自動利得制御の高速
化により、信号数の高速切り換えに起因した過渡的利得
変動を大幅に抑制可能であることが分かる。
As described above, the ED of the first embodiment
The FA1 is capable of achieving a constant gain with high accuracy by automatic output control of noise light, and is capable of significantly suppressing transient gain fluctuations caused by high-speed switching of the number of signals by increasing the speed of automatic gain control. It turns out that it is.

【0042】図1の第1実施形態に係るEDFA1で
は、光サーキュレータ21及び光フィルタ22を利用し
て利得制御が行われているが、これら光サーキュレータ
21及び光フィルタ22は、利得等化器としても機能す
ることができる。ここで、利得等化器の機能について、
図4及び図5を用いて説明する。また、以下の説明で
は、光信号は波長λ1〜λ8の8chとする。
In the EDFA 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, gain control is performed by using an optical circulator 21 and an optical filter 22. The optical circulator 21 and the optical filter 22 serve as gain equalizers. Can also work. Here, regarding the function of the gain equalizer,
This will be described with reference to FIGS. In the following description, the optical signal is assumed to be 8 channels of wavelengths λ 1 to λ 8.

【0043】EDF10における増幅利得には波長依存
性がある。したがって、図4(a)に示されたように、
入力される光信号の各波長間で入力レベルにバラツキが
存在しない場合であっても、EDF10から出力される
増幅光には、図4(b)に示されたように、各信号波長
間にレベル偏差が生じる。
The amplification gain in the EDF 10 has wavelength dependence. Therefore, as shown in FIG.
Even if there is no variation in the input level between the wavelengths of the input optical signal, the amplified light output from the EDF 10 has the difference between the signal wavelengths as shown in FIG. Level deviation occurs.

【0044】これに対して、光フィルタ22を構成する
各ファイバグレーティング221〜22nにおける各信号
波長の反射率を調整することによって、図4(c)に示
されたように、出力される信号間の利得等化が実現され
る。すなわち、図4(b)に示された光増幅の波長依存
性に対して、図5に示された光増幅の波長依存性を打ち
消すように光フィルタ22における各光信号の反射率R
の波長依存性を設定するすることにより、出力される信
号間の利得等化が実現される。ここで、図5に示された
反射率R(dB)は、波長λ1〜λ8の各光信号に対応す
るファイバグレーティング221〜228における反射率
を合わせた光フィルタ22全体での反射率の波長分布で
あり、各波長λi(i=1〜8)の反射ピークがファイ
バグレーティング22iにおける反射率に対応してい
る。
On the other hand, by adjusting the reflectivity of each signal wavelength in each of the fiber gratings 22 1 to 22 n constituting the optical filter 22, the output is made as shown in FIG. Gain equalization between signals is realized. That is, the reflectance R of each optical signal in the optical filter 22 is canceled so that the wavelength dependence of the optical amplification shown in FIG.
By setting the wavelength dependence of the above, gain equalization between output signals is realized. Here, the reflectance R (dB) shown in Figure 5, the reflection of the entire optical filter 22 the combined reflectance of the fiber grating 22 1-22 8 corresponding to the optical signal of the wavelength lambda 1 to [lambda] 8 This is the wavelength distribution of the ratio, and the reflection peak at each wavelength λ i (i = 1 to 8) corresponds to the reflectance at the fiber grating 22 i .

【0045】このように、光フィルタ22が設けられる
ことにより、当該EDFA1は光サーキュレータ21及
び光フィルタ22を高速な自動利得制御に利用すること
ができるようになるとともに、利得等化器としても機能
させることができる。
The provision of the optical filter 22 enables the EDFA 1 to use the optical circulator 21 and the optical filter 22 for high-speed automatic gain control, and also functions as a gain equalizer. Can be done.

【0046】図6は、この発明に係る光増幅器の第2実
施形態であるEDFAの構成を示す図である。このED
FA2における入力端2aから出力端2bまでの構成
は、図1に示されたEDFA1と類似した構造を備える
が、主に、ファイバグレーティング221〜22nを含む
光フィルタ22に代わって、可変ファイバグレーティン
グ241〜24nを含む可変光フィルタ24が適用されて
いる点が異なる。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a second embodiment of the optical amplifier according to the present invention. This ED
Configuration from the input end 2a to the output end 2b of the FA2 is provided with a structure similar to EDFA1 shown in FIG. 1, mainly, on behalf of the optical filter 22 including the fiber grating 22 1 through 22 n, a variable fiber The difference is that a variable optical filter 24 including gratings 24 1 to 24 n is applied.

【0047】この可変ファイバグレーティング241
24nは、増幅される光信号(波長λ 1〜λnの信号成
分)をそれぞれ反射する点では図1のファイバグレーテ
ィング221〜22nと同様である。しかしながら、これ
ら可変ファイバグレーティング241〜24nは、それぞ
れ対応する信号波長の反射率が変更可能になるように構
成されている。
This variable fiber grating 241~
24nIs the optical signal to be amplified (wavelength λ 1~ ΛnSignal of
1) at the point of reflection
Ring 221~ 22nIs the same as However, this
Variable fiber grating 241~ 24nEach
So that the reflectivity of the corresponding signal wavelength can be changed.
Has been established.

【0048】例えば、図1に示されたEDFA1では、
光フィルタ22における反射率の設定によって利得等化
を実現しているが、各ファイバグレーティング221
22nの反射率は固定されているので、この利得等化の
設定はEDFA1の作製時に行われる。
For example, in the EDFA 1 shown in FIG.
Although gain equalization is realized by setting the reflectance in the optical filter 22, each of the fiber gratings 22 1 to 22 1-
Since the reflectance of 22 n is fixed, the setting of the gain equalization is performed when the EDFA 1 is manufactured.

【0049】これに対して、第2実施形態に係るEDF
A2は、反射率が可変なファイバグレーティング241
〜24nを含む光フィルタ24が適用されるため、当該
EDFA2の動作状態に応じた可変利得等化制御を行う
ことができる。これにより、出力信号のレベル調整を行
うこともできる。なお、ファイバグレーティングによる
反射を用いた利得等化については、例えば文献「S.-K.
Liaw et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.11,
no.7, pp.797-799, 1999」に記載がある。
On the other hand, the EDF according to the second embodiment
A2 is a fiber grating 24 1 whose reflectivity is variable.
Since the optical filter 24 including 〜24 n is applied, variable gain equalization control according to the operation state of the EDFA 2 can be performed. Thereby, the level of the output signal can be adjusted. For gain equalization using reflection by a fiber grating, see, for example, the document `` S.-K.
Liaw et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.11,
no. 7, pp. 797-799, 1999 ".

【0050】このような反射率可変のファイバグレーテ
ィング241〜24nとしては、例えばピエゾ素子を用い
て各ファイバグレーティング241〜24nに対して個別
に変形による歪みを加え(ファイバグレーティングを伸
縮させる)、各ファイバグレーティング241〜24n
とに反射波長分布のピーク波長をシフトさせて、各光信
号に対する反射率を変化させることができる。
As such fiber gratings 24 1 to 24 n with variable reflectivity, for example, a strain is applied to each of the fiber gratings 24 1 to 24 n by deformation using a piezo element (the fiber grating is expanded and contracted). ), it can be shifted peak wavelength of the reflected wavelength distribution for each fiber grating 24 1 to 24 n, changing the reflectance of each optical signal.

【0051】この場合、ファイバグレーティングとして
はチャープドファイバグレーティングを用いることが好
ましい。チャープドファイバグレーティングは通常のフ
ァイバグレーティングに比べて反射ピーク波長近傍の反
射率変化が緩やかであり、反射ピーク波長のシフトによ
る反射率変化制御がより容易である。なお、ピエゾ素子
によって反射率を変更する場合には、ピエゾ素子は数百
μs程度での応答が可能であるので、数百μsオーダー
での可変利得等化制御が可能である。また、ピエゾ素子
以外でも温度制御など他の方法で反射率を変更するよう
構成してもよい。
In this case, it is preferable to use a chirped fiber grating as the fiber grating. The chirped fiber grating has a gradual change in the reflectance near the reflection peak wavelength as compared with a normal fiber grating, and the reflectance change control by the shift of the reflection peak wavelength is easier. When the reflectance is changed by the piezo element, the piezo element can respond in about several hundred μs, so that the variable gain equalization control in the order of several hundred μs is possible. Further, other than the piezo element, the reflectance may be changed by another method such as temperature control.

【0052】なお、図1のEDFA1や図6のEDFA
2では、上述のように雑音光を利用した自動出力制御に
より自動利得制御が行われるが、図2に示されたように
光信号の入力レベルの変動に起因して若干の利得変動が
生じる場合がある。これは、ASE雑音光発生の雑音指
数(NF:Noise Figure)の値が、入力信号レベルによ
って僅かに変化することに起因していると考えられる。
The EDFA 1 in FIG. 1 and the EDFA in FIG.
In No. 2, automatic gain control is performed by the automatic output control using noise light as described above. However, as shown in FIG. 2, there is a case where slight gain fluctuation occurs due to the fluctuation of the input level of the optical signal. There is. This is considered to be due to the fact that the value of the noise figure (NF: Noise Figure) of ASE noise light generation slightly changes depending on the input signal level.

【0053】すなわち、ASE雑音光のパワーP
ASE(ν)は、雑音指数NF(ν)によりPASE(ν)=
NF(ν)G(ν)hνΔνと表される。ここで、νは
信号周波数、G(ν)は周波数νに対する利得、hはプ
ランク定数、ΔνはASE雑音光の波長帯域である。こ
のような雑音指数の変化に起因した雑音光の微小変化の
影響についても、図6中に示された可変光フィルタ24
が適用されることにより低減することができ、これによ
って、自動利得制御の精度をさらに向上させることがで
きる。
That is, the power P of the ASE noise light
ASE (ν) is given by P ASE (ν) =
NF (ν) G (ν) hνΔν. Here, ν is a signal frequency, G (ν) is a gain for the frequency ν, h is a Planck constant, and Δν is a wavelength band of ASE noise light. The influence of the minute change of the noise light due to the change of the noise figure is also described in the variable optical filter 24 shown in FIG.
Is applied, the accuracy of the automatic gain control can be further improved.

【0054】さらに、図6には、可変光フィルタ24の
制御系(出力制御システム300)の一構成例が示され
ている。すなわち、EDFA2では、光サーキュレータ
21の出力用ポート213を介して出力された光信号の
一部が監視光として光カプラ31により分離される。分
離された光はアレイ導波路回折格子型光分波器32にお
いて波長λ1〜λnの信号成分に分波され、これら分波さ
れた信号成分のレベル変動が対応するn個の光検出器3
3で検出される。
FIG. 6 shows a configuration example of a control system (output control system 300) of the variable optical filter 24. That is, in the EDFA 2, a part of the optical signal output via the output port 213 of the optical circulator 21 is separated by the optical coupler 31 as monitoring light. The separated light is split into signal components having wavelengths λ 1 to λ n in the arrayed waveguide diffraction grating type optical splitter 32, and n photodetectors corresponding to the level fluctuations of these split signal components are provided. 3
3 is detected.

【0055】この光検出器33による各信号成分の検出
結果は出力制御回路30に与えられ、出力制御回路30
は、この検出結果に基づいて各信号成分の出力レベルが
所定の値になるように、対応する可変ファイバグレーテ
ィング241〜24nの反射率をそれぞれ調節する。例え
ば、可変ファイバグレーティング241〜24nに歪みを
加える歪み付加構造としてピエゾ素子が適用された場
合、各ピエゾ素子に印加される電圧を調整することによ
り反射率が設定あるいは変更される。このように、第2
実施形態に係るEDFA2によれば、可変利得等化を実
現することができ、さらに、雑音指数の変化による微小
な利得変動についてもその影響を低減させることができ
る。
The detection result of each signal component by the photodetector 33 is given to the output control circuit 30, and the output control circuit 30
Adjusts the reflectivity of the corresponding variable fiber gratings 24 1 to 24 n based on the detection result so that the output level of each signal component becomes a predetermined value. For example, when a piezo element is applied as a distortion adding structure for applying distortion to the variable fiber gratings 24 1 to 24 n , the reflectance is set or changed by adjusting the voltage applied to each piezo element. Thus, the second
According to the EDFA 2 according to the embodiment, the variable gain equalization can be realized, and the influence of a minute gain variation due to a change in the noise figure can be reduced.

【0056】この発明に係る光増幅器は、上述された各
実施形態に限定されるものではなく、様々な変形や構成
の変更が可能である。例えば、光増幅器としては、Er
以外にもPr、Ndなどの希土類元素が添加された光フ
ァイバが適用可能である。また、上述の各実施形態で
は、光フィルタとしてファイバグレーティングが適用さ
れており、ファイバグレーティングは反射波長帯域を狭
くすることが可能なので、光信号のみを効率的に反射す
ることができる。このようなファイバグレーティング以
外にも、同様の反射機能を有する光学部品であれば、他
の形態の光フィルタの適用も制限されない。
The optical amplifier according to the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes in the configuration are possible. For example, as an optical amplifier, Er
In addition, an optical fiber to which a rare earth element such as Pr or Nd is added is applicable. In each of the above-described embodiments, a fiber grating is applied as an optical filter, and the fiber grating can narrow a reflection wavelength band, so that only an optical signal can be efficiently reflected. Other than such a fiber grating, as long as it is an optical component having a similar reflection function, the application of other forms of optical filters is not limited.

【0057】図7は、この発明に係る光増幅器の第3実
施形態であるEDFA3の構造を示す図である。このE
DFA3における入力端3aから出力端3bまでの構成
は、第2実施形態に係るEDFA2(図6)に類似して
いるが、光サーキュレータ21と出力端3bとの間に該
光サーキュレータ21の出力用ポート213を介して出
力された光信号を減衰させる出力側可変光減衰器25
(第1可変光減衰器)が設けられている点が異なる。ま
た、図8は、この発明に係る光増幅器の第4実施形態で
あるEDFA4の構造を示す図であり、このEDFA4
における入力端4aから出力端4bまでの構造も、該入
力端とEDF10との間に入力端4aを介して取り込ま
れる光信号を減衰させる入力側可変光減衰器26(第2
可変光減衰器)が設けられている点で第2実施形態に係
るEDFA2と異なる。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of an EDFA 3 which is a third embodiment of the optical amplifier according to the present invention. This E
The configuration of the DFA 3 from the input terminal 3a to the output terminal 3b is similar to the EDFA 2 (FIG. 6) according to the second embodiment, but the output of the optical circulator 21 is provided between the optical circulator 21 and the output terminal 3b. Output-side variable optical attenuator 25 for attenuating an optical signal output via port 213
(A first variable optical attenuator) is provided. FIG. 8 is a view showing a structure of an EDFA 4 which is a fourth embodiment of the optical amplifier according to the present invention.
In the structure from the input terminal 4a to the output terminal 4b in the above, the input-side variable optical attenuator 26 (second
This is different from the EDFA 2 according to the second embodiment in that a variable optical attenuator is provided.

【0058】このように、EDF10の出力側または入
力側に可変光減衰器を設置することによって、光信号の
各出力レベルを調整することで利得を一定化し、あるい
は必要があれば出力レベルを変更する自動レベル制御
(ALC:Automatic output Level Control)を実現す
ることができる。さらに、可変光フィルタ24での反射
率制御による出力制御、及び出力側可変光減衰器25や
入力側可変光減衰器26による出力制御を組み合わせ
て、様々な調整及び設定を行うことができる。なお、図
1のEDFA1のように反射率が固定の光フィルタ22
を用いた場合においても、出力側または入力側に可変光
減衰器を設置することによって自動レベル制御等を実現
することができる。
As described above, by installing the variable optical attenuator on the output side or the input side of the EDF 10, the output level of the optical signal is adjusted to make the gain constant, or to change the output level if necessary. Automatic level control (ALC) can be realized. Further, various adjustments and settings can be performed by combining output control by reflectance control in the variable optical filter 24 and output control by the output-side variable optical attenuator 25 and the input-side variable optical attenuator 26. The optical filter 22 having a fixed reflectance like the EDFA 1 of FIG.
In the case where is used, automatic level control or the like can be realized by installing a variable optical attenuator on the output side or the input side.

【0059】さらに、図9は、この発明に係る光増幅器
の第5実施形態であるEDFA5の構成を示す図であ
る。この第5実施形態に係るEDFA5も入力端5aを
介して主伝送線路から光信号(WDM信号)を取り込
み、出力端5bを介して主伝送線路に増幅された光信号
を送出する。ただし、入力端5aから出力端5bとの間
において、EDF10から出力された増幅光から雑音光
を分離するための構造が、第1実施形態に係るEDFA
1の構造と異なる。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an EDFA 5 which is a fifth embodiment of the optical amplifier according to the present invention. The EDFA 5 according to the fifth embodiment also takes in an optical signal (WDM signal) from the main transmission line via the input terminal 5a and sends out the amplified optical signal to the main transmission line via the output terminal 5b. However, the structure for separating noise light from amplified light output from the EDF 10 between the input terminal 5a and the output terminal 5b is the EDFA according to the first embodiment.
1 is different from the structure of FIG.

【0060】この図9において、EDFA5は、主伝送
線路を伝搬してきた光信号を取り込むための入力端5a
と増幅光を主伝送線路に送出するための出力端5bを備
えるとともに、これら入力端5aと出力端5bとの間
に、EDF(Erbium-Doped Optical Fiber:Er添加光
ファイバ)10、励起光源11、WDMカプラ12、及
び2つの光アイソレータ13、14が配置された構造を
備える。当該EDFA5の光増幅部であるEDF10
は、Er元素が添加された石英系光ファイバであって、
所定波長の励起光が供給されている状態で、所定の光増
幅波長帯域に含まれる信号成分を増幅するよう機能す
る。
In FIG. 9, an EDFA 5 has an input terminal 5a for receiving an optical signal propagating through the main transmission line.
And an output end 5b for transmitting amplified light to the main transmission line, and between the input end 5a and the output end 5b, an EDF (Erbium-Doped Optical Fiber: Er-doped optical fiber) 10, an excitation light source 11 , A WDM coupler 12, and two optical isolators 13 and 14 are provided. EDF10 which is an optical amplification unit of the EDFA5
Is a silica-based optical fiber doped with an Er element,
In a state where pumping light of a predetermined wavelength is supplied, it functions to amplify a signal component included in a predetermined optical amplification wavelength band.

【0061】光アイソレータ13、14は、それぞれ、
入力された光を順方向へ通過させるが、逆方向へは通過
させない光学部品である。すなわち、光アイソレータ1
3は、入力端5a側から到達した光をEDF10側へ通
過させるが、一旦到達した光は該入力端5a側へは送出
しない。また、光アイソレータ14は、EDF10から
到達した光を出力端5b側へ通過させるが、一旦到達し
た光は該EDF10側へは送出しない。
The optical isolators 13 and 14 are respectively
It is an optical component that allows input light to pass in the forward direction but not in the reverse direction. That is, the optical isolator 1
3 allows the light arriving from the input terminal 5a to pass to the EDF 10, but does not transmit the light once arriving to the input terminal 5a. The optical isolator 14 allows the light reaching from the EDF 10 to pass to the output end 5b side, but does not send the light once reaching the EDF 10 side.

【0062】EDF10へ供給される励起光は、励起光
光源11から出射される。励起光光源11はWDMカプ
ラ12を介してEDF10を含む光ファイバ線路に接続
されている。ここで、WDMカプラ12は、励起光光源
11から出力された励起光をEDF10へ向けて通過さ
せるとともに、光アイソレータ13から到達した光信号
をEDF10へ向けて通過させるよう機能する。このよ
うに、図9の第5実施形態に係るEDFA5は、前方励
起(順方向励起)を可能にする構成を備えた光増幅器と
なっている。なお、EDF10を励起する励起光光源1
1としては、例えば波長1.48μmの半導体レーザな
どが適用可能である。
The excitation light supplied to the EDF 10 is emitted from the excitation light source 11. The pump light source 11 is connected to an optical fiber line including the EDF 10 via a WDM coupler 12. Here, the WDM coupler 12 functions to allow the pumping light output from the pumping light source 11 to pass toward the EDF 10 and to allow the optical signal arriving from the optical isolator 13 to pass toward the EDF 10. As described above, the EDFA 5 according to the fifth embodiment in FIG. 9 is an optical amplifier having a configuration that enables forward pumping (forward pumping). The excitation light source 1 that excites the EDF 10
As 1, for example, a semiconductor laser with a wavelength of 1.48 μm can be applied.

【0063】上述の構成において、励起光光源11から
所定波長の励起光が供給されるEDF10に光アイソレ
ータ13を介して光信号が入力されると、この光信号は
それぞれEDF10において増幅される。そして、増幅
された光信号を含む増幅光がEDF10から光アイソレ
ータ14に向けて出力される。このとき、EDF10か
ら出力される増幅光には増幅された光信号とともに、A
SE(Amplified Spontaneous Emission:自然放出光)
に起因した雑音光(順方向のASE光)が含まれてい
る。
In the above configuration, when an optical signal is input via the optical isolator 13 to the EDF 10 to which the excitation light of the predetermined wavelength is supplied from the excitation light source 11, the optical signal is amplified by the EDF 10. Then, the amplified light including the amplified optical signal is output from the EDF 10 to the optical isolator 14. At this time, the amplified light output from the EDF 10 is added together with the amplified optical signal and A
SE (Amplified Spontaneous Emission)
Noise light (forward ASE light) caused by the above.

【0064】この第5実施形態のEDFA5では、この
増幅光に含まれるASE雑音光を利用した光増幅の自動
利得制御(AGC:Automatic Gain Control)が行われ
る。この利得制御を実現するため、EDFA5は、増幅
光から雑音光と光信号とを分離する光学素子400、光
検出器23、及び利得制御システムに含まれる利得制御
回路20を備えている。
In the EDFA 5 according to the fifth embodiment, automatic gain control (AGC) of optical amplification using ASE noise light included in the amplified light is performed. In order to realize this gain control, the EDFA 5 includes an optical element 400 for separating noise light and an optical signal from amplified light, a photodetector 23, and a gain control circuit 20 included in a gain control system.

【0065】光学素子400は、一般にWDM信号の合
波あるいは分離に利用される光学部品であって、図10
(a)に示されたように、所定波長帯域の光信号を取り
込むための入力ポート401と、入力光信号を一定周波
数間隔で2分割された光をそれぞれ取り出すための出力
ポート402、403を備えている。光学素子400
は、例えば50GHz間隔のWDM信号が入力ポート4
01を介して取り込まれると、出力ポート402、40
3を介して、図10(b)、図10(c)に示されたよ
うな100GHz間隔のWDM信号を出力する。逆に、
光学素子400は、入力される50GHz間隔のWDM
信号を100GHz間隔のWDM信号の組に分離するの
みならず、100GHz間隔のWDM信号の組を50G
Hz間隔のWDM信号に合波することもできる(ポート
402、403おのおのを介して1組の100GHz間
隔のWDM信号が入力され、ポート401を介して50
GHz間隔のWDM信号が出力される)。このような光
学素子400は、一般にインターリーバーと呼ばれ、例
えば、Oguma, et al.,“Flattened pass-band filterof
double cascaded Mach-Zehnder interferometers“,
1999年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエ
ティ大会C−3−96に紹介されている。
The optical element 400 is an optical component generally used for multiplexing or separating WDM signals.
As shown in (a), an input port 401 for capturing an optical signal in a predetermined wavelength band, and output ports 402 and 403 for extracting light obtained by dividing an input optical signal into two at a constant frequency interval are provided. ing. Optical element 400
Is, for example, a WDM signal at 50 GHz intervals is input port 4
01, the output ports 402, 40
3 and outputs WDM signals at 100 GHz intervals as shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c). vice versa,
The optical element 400 is an input WDM at 50 GHz intervals.
In addition to separating the signals into a set of WDM signals at 100 GHz intervals, a set of WDM signals at
It is also possible to multiplex with WDM signals at intervals of Hz (a set of WDM signals at intervals of 100 GHz is input via ports 402 and 403, respectively, and
A WDM signal at a GHz interval is output). Such an optical element 400 is generally called an interleaver, for example, as described in Oguma, et al., “Flatttened pass-band filterof
double cascaded Mach-Zehnder interferometers “,
It was introduced in the 1999 IEICE Electronics Society Conference C-3-96.

【0066】なお、光学素子400は、上述のように5
0GHz間隔のWDM信号を100GHz間隔のWDM
信号に2分割するのみならず、100GHz間隔のWD
M信号から200GHz間隔のWDM信号に分割するこ
とも、逆に200GHz間隔のWDM信号の組を100
GHz間隔のWDM信号に合波するよう設計可能であ
る。
Note that the optical element 400 has the 5
WDM signals at 0 GHz intervals are converted to WDM signals at 100 GHz intervals.
Not only split into two signals but also WD at 100GHz intervals
M signals can be divided into WDM signals at 200 GHz intervals, and conversely, a set of WDM signals at 200 GHz intervals can be divided by 100.
It can be designed to combine with WDM signals at GHz intervals.

【0067】図9のEDFA5(第5実施形態)では、
図11(a)に示されたスペクトルの増幅光(光信号と
ともにASE雑音光が含まれる)がEDF10から出力
されると、この増幅光が入力ポート401を介して光学
素子400に取り込まれる。光学素子400は、取り込
まれた増幅光を信号成分を含む波長帯域の光と雑音成分
のみを含む波長帯域の光とに2分割するよう設計されて
いる。すなわち、帯域成分を2分割するときの周波数間
隔は、EDF10に入力される光信号の周波数間隔の略
1/2である。これにより、出力ポート401を介して
図11(b)に示されたようなスペクトルの信号成分を
含む光が出力される一方、出力ポート403を介して図
11(c)に示されたスペクトルの雑音成分のみを含む
光が出力される。
In the EDFA 5 (fifth embodiment) shown in FIG.
When the amplified light having the spectrum shown in FIG. 11A (including the ASE noise light together with the optical signal) is output from the EDF 10, the amplified light is taken into the optical element 400 via the input port 401. The optical element 400 is designed to divide the captured amplified light into light in a wavelength band including a signal component and light in a wavelength band including only a noise component. That is, the frequency interval when the band component is divided into two is approximately の of the frequency interval of the optical signal input to the EDF 10. As a result, light including signal components having the spectrum as shown in FIG. 11B is output through the output port 401, while the light of the spectrum shown in FIG. Light containing only noise components is output.

【0068】さらに、光学素子400により分離された
雑音光は、PDなどの光検出器23(光検出デバイス)
によって検出される。光検出器23は利得制御回路20
に電気的に接続されており、該光検出器23による雑音
光レベルの検出結果が利得制御回路20に与えられる。
Further, the noise light separated by the optical element 400 is converted to a light detector 23 (light detection device) such as a PD.
Is detected by The photodetector 23 is a gain control circuit 20
The detection result of the noise light level by the photodetector 23 is given to the gain control circuit 20.

【0069】EDF10から出力されるASE雑音光の
パワーは、該EDF10での増幅利得が一定であれば、
光信号の信号レベル(入力レベル)が変化してもほとん
ど変化しない。このような性質を持つ雑音光に対して、
利得制御回路20(利得制御システムに含まれる)は、
光検出器23で検出される該雑音光のパワーが略一定と
なるように、励起光光源11からEDF10に供給され
る励起光のパワー制御を行う。これによって、このED
FA5における自動利得制御が実現される。
The power of the ASE noise light output from the EDF 10 is such that if the amplification gain in the EDF 10 is constant,
Even if the signal level (input level) of the optical signal changes, it hardly changes. For noise light with such properties,
The gain control circuit 20 (included in the gain control system)
The power of the excitation light supplied from the excitation light source 11 to the EDF 10 is controlled so that the power of the noise light detected by the photodetector 23 becomes substantially constant. As a result, this ED
Automatic gain control in FA5 is realized.

【0070】なお、上記利得制御回路20において実際
に行われる制御は、雑音光のパワーのみについての自動
出力制御(APC:Automatic Power Control)である
が、雑音光のパワーと増幅利得との上述のような関係か
ら自動利得制御の効果を得ることができる。したがっ
て、自動利得制御の方法、具体的には利得制御回路20
の回路構成等を簡単化することができ、また、増幅利得
を一定に維持する自動利得制御の高速化が可能になる。
また、光検出器23では、雑音光全体のパワーのみを測
定すれば良いので、広ダイナミックレンジの光増幅器に
も容易に対応が可能である。さらに、この第5実施形態
に係るEDFA5においては、自動出力制御に利用され
る雑音光のパワー割合を大きくすることによって、自動
利得制御の高速化が実現される。
The control actually performed in the gain control circuit 20 is automatic power control (APC) for only the noise light power. However, the above-described control of the noise light power and the amplification gain is performed. From such a relationship, the effect of automatic gain control can be obtained. Therefore, the automatic gain control method, specifically, the gain control circuit 20
Can be simplified, and the speed of automatic gain control for maintaining the amplification gain constant can be increased.
Also, since the photodetector 23 only needs to measure the power of the entire noise light, it can easily cope with an optical amplifier having a wide dynamic range. Further, in the EDFA 5 according to the fifth embodiment, the speed of the automatic gain control is increased by increasing the power ratio of the noise light used for the automatic output control.

【0071】このように、第5実施形態に係るEDFA
5では、光信号を含む帯域成分を適当な周波数間隔で2
分割可能な光学素子400が適用されている。したがっ
て、分割する周波数間隔が適当に設定されることによ
り、増幅光から十分なパワーの雑音光と光信号とが高精
度に分離されるので、EDF10の励起効率を向上させ
ることができるとともに、当該EDFA5の出力端5b
を介して最終的に主伝送線路上に送出される出力光の雑
音特性が大幅に改善される。
As described above, the EDFA according to the fifth embodiment
In 5, the band components including the optical signal are separated by 2 at appropriate frequency intervals.
A splittable optical element 400 is applied. Therefore, by appropriately setting the frequency interval to be divided, the noise light and the optical signal having sufficient power are separated from the amplified light with high accuracy, so that the pumping efficiency of the EDF 10 can be improved, and Output terminal 5b of EDFA5
The noise characteristics of the output light finally sent out on the main transmission line via the main transmission line are greatly improved.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、増幅光
に含まれるASE雑音光の分離を光信号が伝搬すべき主
伝送線路上で行うことなく、光サーキュレータを用いて
分岐線路上で行うか、インターリーバーのような高精度
の光分離素子を利用することで雑音光のほとんどをED
Fの自動利得制御の監視光として利用するように構成し
たので、雑音光パワーの測定効率を向上させることがで
きるとともに伝送品質の低下を効果的に防止することが
できる。さらにこの構成により、EDFの利得変化をよ
り高速かつ高精度で検出が可能になるため、自動利得制
御による高速かつ高精度な利得一定化が実現できる。
As described above, according to the present invention, the ASE noise light included in the amplified light is not separated on the main transmission line through which the optical signal should propagate, but on the branch line using the optical circulator. Or use a high-precision light separation element such as an interleaver to remove most of the noise light from the ED.
Since it is configured to be used as the monitoring light for the automatic gain control of F, it is possible to improve the measurement efficiency of the noise light power and effectively prevent the deterioration of the transmission quality. Further, with this configuration, it is possible to detect a change in the gain of the EDF at higher speed and with higher accuracy. Therefore, it is possible to realize high-speed and high-accuracy gain stabilization by automatic gain control.

【0073】また、このような光増幅器がWDM伝送シ
ステムに適用されれば、OXC、OADM等によって高
速かつ大容量の信号切り換えが行われた場合であって
も、各信号波長の信号レベルが十分な精度で平坦化され
る伝送システムが実現可能になる。
When such an optical amplifier is applied to a WDM transmission system, the signal level of each signal wavelength is sufficiently high even when high-speed and large-capacity signal switching is performed by OXC, OADM, or the like. A transmission system that is flattened with high accuracy can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る光増幅器の第1実施形態である
EDFAの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a first embodiment of an optical amplifier according to the present invention.

【図2】図1に示されたEDFAによって得られる利得
の入力レベル依存性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an input level dependency of a gain obtained by the EDFA shown in FIG. 1;

【図3】図1に示されたEDFAについて、信号数の変
化時における過渡的利得変動を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a transient gain variation when the number of signals changes in the EDFA shown in FIG. 1;

【図4】WDM信号に対する利得等化について説明する
ための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining gain equalization for a WDM signal.

【図5】図4に示された利得等化を実現する光フィルタ
の信号反射特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing signal reflection characteristics of an optical filter for realizing the gain equalization shown in FIG.

【図6】この発明に係る光増幅器の第2実施形態である
EDFAの構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a second embodiment of the optical amplifier according to the present invention.

【図7】この発明に係る光増幅器の第3実施形態である
EDFAの構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a third embodiment of the optical amplifier according to the present invention.

【図8】この発明に係る光増幅器の第4実施形態である
EDFAの構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a fourth embodiment of the optical amplifier according to the present invention.

【図9】この発明に係る光増幅器の第5実施形態である
EDFAの構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an EDFA which is a fifth embodiment of the optical amplifier according to the present invention.

【図10】図9に示されたEDFAにおける光学素子の
構造及び機能を説明するための図であり、(a)は光学
素子の概略構造、(b)及び(c)は(a)の光学素子
により2分割されたWDM信号のスペクトルを示す。
10A and 10B are diagrams for explaining the structure and function of an optical element in the EDFA shown in FIG. 9, wherein FIG. 10A is a schematic structure of the optical element, and FIGS. 4 shows a spectrum of a WDM signal divided into two by an element.

【図11】図9に示されたEDFAの光学素子によるW
DM信号の分割動作を説明するための図であり、(a)
は入力されるWDM信号のスペクトル、(b)及び
(c)はそれぞれ2分割されたWDM信号のスペクトル
を示す。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between W by the optical element of the EDFA shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining a division operation of a DM signal, and FIG.
Shows the spectrum of the input WDM signal, and (b) and (c) show the spectrum of the WDM signal divided into two.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4、5…EDFA(光増幅器)、1a、2
a、3a、4a、5a…入力端、1b、2b、3b、4
b、5b…出力端、10…EDF(光増幅部)、11…
励起光光源、12…WDMカプラ、13、14…光アイ
ソレータ、20…利得制御回路(利得制御システムに含
まれる)、21…光サーキュレータ、211、401…
入力用ポート(第1ポート)、212、402…制御用
ポート(第2ポート)、213、403…出力用ポート
(第3ポート)、22…光フィルタ、221〜22n…フ
ァイバグレーティング、23、33…光検出デバイス、
24…可変光フィルタ、241〜24n…可変ファイバグ
レーティング、25…出力側可変光減衰器(第1可変光
減衰器)、26…入力側可変光減衰器(第2可変光減衰
器)、30…出力制御回路、31…光カプラ、32…ア
レイ導波路回折格子型光分波器、300…出力制御シス
テム、400…インターリーバ(光学素子)。
1, 2, 3, 4, 5,... EDFA (optical amplifier), 1a, 2
a, 3a, 4a, 5a ... input terminals, 1b, 2b, 3b, 4
b, 5b: output terminal, 10: EDF (optical amplifier), 11 ...
Pumping light source, 12: WDM coupler, 13, 14: optical isolator, 20: gain control circuit (included in gain control system), 21: optical circulator, 211, 401 ...
Input ports (first ports), 212, 402 ... control ports (second ports), 213, 403 ... output ports (third ports), 22 ... optical filters, 22 1 to 22 n ... fiber gratings, 23 , 33 ... light detection device,
24 variable optical filters, 24 1 to 24 n variable fiber gratings, 25 variable output optical attenuators (first variable optical attenuators), 26 variable input optical attenuators (second variable optical attenuators), Reference numeral 30 denotes an output control circuit, 31 denotes an optical coupler, 32 denotes an arrayed waveguide grating optical demultiplexer, 300 denotes an output control system, and 400 denotes an interleaver (optical element).

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Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起光とともに入力される光信号を増幅
する光増幅部と、 前記光増幅部に前記励起光を供給する励起光光源と、 増幅された光信号とともに雑音光を含む前記光増幅部か
らの増幅光を入力するための第1ポートと、該第1ポー
トからの増幅光を出力するための第2ポートと、該第2
ポートを介して再度入力される該増幅光の一部を出力す
るための第3ポートとを有する光サーキュレータと、 前記光サーキュレータの第2ポートを介して出力された
前記増幅光のうち前記雑音光を通過させるとともに、前
記増幅光のうち前記増幅された光信号が該第2ポートを
介して再度該光サーキュレータに入力されるよう該増幅
された光信号を反射する光フィルタと、 前記光フィルタを通過した前記雑音光を検出する光検出
デバイスと、 前記光検出デバイスによって検出される前記雑音光のパ
ワー変動を抑制するよう前記励起光光源を制御すること
により、前記光増幅部における増幅利得を制御する利得
制御システムとを備えた光増幅器。
An optical amplifier for amplifying an optical signal input together with the pump light; an excitation light source for supplying the pump light to the optical amplifier; and an optical amplifier including noise light together with the amplified optical signal. A first port for inputting amplified light from the unit, a second port for outputting amplified light from the first port, and the second port.
An optical circulator having a third port for outputting a part of the amplified light input again via a port, and the noise light included in the amplified light output via a second port of the optical circulator. And an optical filter that reflects the amplified optical signal so that the amplified optical signal of the amplified light is again input to the optical circulator through the second port; and A light detection device that detects the passed noise light; anda control of the amplification light in the optical amplification unit by controlling the excitation light source so as to suppress power fluctuation of the noise light detected by the light detection device. And a gain control system.
【請求項2】 前記光フィルタは、前記光増幅部におけ
る増幅利得の波長依存性を等化するよう、前記増幅され
た光信号の各波長ごとに反射率が設定されていることを
特徴とする請求項1記載の光増幅器。
2. The optical filter according to claim 1, wherein a reflectance is set for each wavelength of the amplified optical signal so as to equalize wavelength dependence of an amplification gain in the optical amplifier. The optical amplifier according to claim 1.
【請求項3】 前記光サーキュレータの前記第3ポート
から出力される前記増幅された光信号を減衰させる第1
可変光減衰器を備えたことを特徴とする請求項1又は2
記載の光増幅器。
3. A first attenuator for attenuating the amplified optical signal output from the third port of the optical circulator.
3. A variable optical attenuator, comprising: a variable optical attenuator;
An optical amplifier according to any of the preceding claims.
【請求項4】 前記光増幅部に入力されるべき前記光信
号を減衰させる第2可変光減衰器を備えたことを特徴と
する請求項1〜3のいずれか一項記載の光増幅器。
4. The optical amplifier according to claim 1, further comprising a second variable optical attenuator for attenuating the optical signal to be input to the optical amplifier.
【請求項5】 前記光フィルタは、前記増幅光のうち前
記雑音光を通過させる一方、前記増幅光のうち前記増幅
された光信号を反射するファイバグレーティングを含む
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の光
増幅器。
5. The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter includes a fiber grating that transmits the noise light of the amplified light and reflects the amplified optical signal of the amplified light. 5. The optical amplifier according to claim 4.
【請求項6】 前記増幅された光信号の各波長ごとに前
記光フィルタにおける各反射率を調節することにより、
前記光サーキュレータの第3ポートから出力される光信
号の出力レベルを制御する出力制御システムをさらに備
えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載
の光増幅器。
6. The method according to claim 6, wherein each reflectance of the optical filter is adjusted for each wavelength of the amplified optical signal,
The optical amplifier according to claim 1, further comprising an output control system that controls an output level of an optical signal output from a third port of the optical circulator.
【請求項7】 前記出力制御システムは、前記増幅され
た光信号の各波長ごとに反射率を変更するため、前記フ
ァイバグレーティングの所定部位に温度変化あるいは変
形にともなう歪みを加える構造を備えたことを特徴とす
る請求項6記載の光増幅器。
7. The output control system has a structure for applying a distortion due to a temperature change or deformation to a predetermined portion of the fiber grating in order to change a reflectance for each wavelength of the amplified optical signal. The optical amplifier according to claim 6, wherein:
【請求項8】 励起光とともに入力される光信号を増幅
する光増幅部と、 前記光増幅部に前記励起光を供給する励起光光源と、 前記光信号を含む帯域成分を一定周波数間隔ごとに2分
割する光学素子であって、増幅された光信号とともに雑
音光を含む前記光増幅部からの増幅光を入力するための
第1ポートと、該第1ポートを介して入力された増幅光
から分離された該増幅された光信号を出力するための第
2ポートと、該第1ポートを介して入力された該増幅光
から分離された雑音光を出力するための第3ポートとを
有する光学素子と、 前記光学素子における前記第3ポートを介して出力され
る前記雑音光を検出する光検出デバイスと、 前記光検出デバイスによって検出される前記雑音光のパ
ワー変動を抑制するよう前記励起光光源を制御すること
により、前記光増幅部における増幅利得を制御する利得
制御システムとを備えた光増幅器。
8. An optical amplifier for amplifying an optical signal input together with the pumping light, an excitation light source for supplying the pumping light to the optical amplifier, and a band component including the optical signal for every predetermined frequency interval. An optical element for splitting into two, a first port for inputting an amplified light from the optical amplifying unit including noise light together with an amplified optical signal, and an amplified light input through the first port. An optical system having a second port for outputting the separated amplified optical signal, and a third port for outputting noise light separated from the amplified light input through the first port. An element, a light detection device that detects the noise light output through the third port of the optical element, and the excitation light source that suppresses a power fluctuation of the noise light detected by the light detection device. Control The Rukoto, an optical amplifier and a gain control system for controlling the amplifying gain in said optical amplifying section.
【請求項9】 前記光学素子は、前記光増幅部に入力さ
れる光信号の周波数間隔の略1/2の周波数間隔で、前
記光信号を含む帯域成分を2分割することを特徴とする
請求項8記載の光増幅器。
9. The optical device according to claim 1, wherein the optical element divides a band component including the optical signal into two at a frequency interval substantially equal to a frequency interval of an optical signal input to the optical amplifier. Item 10. The optical amplifier according to item 8.
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