JP2000294858A - 光ファイバー増幅器 - Google Patents
光ファイバー増幅器Info
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- JP2000294858A JP2000294858A JP11095528A JP9552899A JP2000294858A JP 2000294858 A JP2000294858 A JP 2000294858A JP 11095528 A JP11095528 A JP 11095528A JP 9552899 A JP9552899 A JP 9552899A JP 2000294858 A JP2000294858 A JP 2000294858A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】増幅用光ファイバーに、励起用半導体レーザー
からの励起光と信号光を供給し、増幅された信号光を得
るようにした光ファイバー増幅器において、高速にＡＬ
Ｃを動作させる。 【解決手段】入力信号光を検出する入力信号光検出手段
と出力信号光を検出する出力信号光検出手段とを有し、
出力信号光検出手段からの出力値と予め設定した目標値
との差に基づいて上記励起用半導体レーザーの励起光量
を制御するフィードバックループと、入力信号の増加に
伴って出力が減少する特性を有するフィードフォワード
補償器を通して、入力信号光検出手段の出力値を上記励
起用半導体レーザーの駆動信号に加算する。
からの励起光と信号光を供給し、増幅された信号光を得
るようにした光ファイバー増幅器において、高速にＡＬ
Ｃを動作させる。 【解決手段】入力信号光を検出する入力信号光検出手段
と出力信号光を検出する出力信号光検出手段とを有し、
出力信号光検出手段からの出力値と予め設定した目標値
との差に基づいて上記励起用半導体レーザーの励起光量
を制御するフィードバックループと、入力信号の増加に
伴って出力が減少する特性を有するフィードフォワード
補償器を通して、入力信号光検出手段の出力値を上記励
起用半導体レーザーの駆動信号に加算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は増幅用光ファイバー
を利用して信号光を直接増幅する光ファイバー増幅器に
おける出力信号光レベルが一定になるように出力一定制
御（ＡＬＣ）の制御方式の光ファイバー増幅器に関す
る。
を利用して信号光を直接増幅する光ファイバー増幅器に
おける出力信号光レベルが一定になるように出力一定制
御（ＡＬＣ）の制御方式の光ファイバー増幅器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来技術（特開平７−２０２３０
３号公報参照）の光ファイバー増幅器の一例である。
３号公報参照）の光ファイバー増幅器の一例である。
【０００３】入力光は光合波器３１、光増幅用ファイバ
ーであるＥＤＦ（エルビウム・ドープド・ファイバー）
３２、光分岐器３３を経由して出力される。一方、励起
用半導体レーザー４１の出力は光合波器３１を経由して
ＥＤＦ３２に導かれ、入力光を励起し、入力光を増幅す
る。光分岐器３３は、出力光をモニターするために数％
分岐するものであり、ホトダイオード３４とトランスイ
ンピーダンスアンプ３５に接続されて、電気信号に変換
される。電気信号に変換された出力は誤差回路３６で出
力設定値と比較され、誤差信号は利得制御部３７、位相
進み要素３８、積分器３９、駆動回路４０を介して励起
用半導体レーザー４１を制御する。
ーであるＥＤＦ（エルビウム・ドープド・ファイバー）
３２、光分岐器３３を経由して出力される。一方、励起
用半導体レーザー４１の出力は光合波器３１を経由して
ＥＤＦ３２に導かれ、入力光を励起し、入力光を増幅す
る。光分岐器３３は、出力光をモニターするために数％
分岐するものであり、ホトダイオード３４とトランスイ
ンピーダンスアンプ３５に接続されて、電気信号に変換
される。電気信号に変換された出力は誤差回路３６で出
力設定値と比較され、誤差信号は利得制御部３７、位相
進み要素３８、積分器３９、駆動回路４０を介して励起
用半導体レーザー４１を制御する。
【０００４】入力光が増幅される度合いは、入力信号光
の波長、光量レベル（光パワー）、励起用半導体レーザ
ーのパワー（励起パワー）などによって決まるが、ここ
では励起パワーを制御して、出力信号光のパワーを一定
に制御する方式を採用している。これは一般的なＡＬＣ
（Automatic Level Control ）制御方式と呼ばれてい
る。
の波長、光量レベル（光パワー）、励起用半導体レーザ
ーのパワー（励起パワー）などによって決まるが、ここ
では励起パワーを制御して、出力信号光のパワーを一定
に制御する方式を採用している。これは一般的なＡＬＣ
（Automatic Level Control ）制御方式と呼ばれてい
る。
【０００５】また本出願人はＡＬＣ制御方式にさらにフ
ィードフォワード補償する方式を既に提案している（特
願平８−２８７００２号参照）が、具体的な詳細構造ま
では提案がなされていない。
ィードフォワード補償する方式を既に提案している（特
願平８−２８７００２号参照）が、具体的な詳細構造ま
では提案がなされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の光フ
ァイバー増幅器のＡＬＣ機能では、過渡的な入力光の変
化があった場合に、高速に追従することができなかっ
た。
ァイバー増幅器のＡＬＣ機能では、過渡的な入力光の変
化があった場合に、高速に追従することができなかっ
た。
【０００７】高速ＡＬＣが必要な背景としては、光ファ
イバー増幅器（ＥＤＦＡ）を用いたゲートスイッチ（１
９９８年電通学界通信ソサイアティ大会 Ｂ１０−８
８）の提案の中でも述べられている。ＥＤＦＡのゲート
スイッチは、光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ：Optical Add-Drop M
ultiplexer）の中で信号光の分岐挿入・光増幅・光レベ
ル調整を行うものであり、ゲートスイッチに要求される
応答速度としては数ｍｓｅｃ以下であることが述べられ
ている。
イバー増幅器（ＥＤＦＡ）を用いたゲートスイッチ（１
９９８年電通学界通信ソサイアティ大会 Ｂ１０−８
８）の提案の中でも述べられている。ＥＤＦＡのゲート
スイッチは、光ＡＤＭ（ＯＡＤＭ：Optical Add-Drop M
ultiplexer）の中で信号光の分岐挿入・光増幅・光レベ
ル調整を行うものであり、ゲートスイッチに要求される
応答速度としては数ｍｓｅｃ以下であることが述べられ
ている。
【０００８】従来のＥＤＦＡゲートスイッチでは応答速
度２msecが達成されており、さらに応答速度を短縮でき
ればスイッチ時間を短縮できる。またパケット通信等の
バースト信号を扱う光通信にも利用できる可能性があ
る。
度２msecが達成されており、さらに応答速度を短縮でき
ればスイッチ時間を短縮できる。またパケット通信等の
バースト信号を扱う光通信にも利用できる可能性があ
る。
【０００９】そこで本発明は、過渡的な入力光の変化が
あっても出力を一定に保つ高速なＡＬＣ機能を持つ光フ
ァイバー増幅器（ＥＤＦＡ）を提供する事を課題とす
る。
あっても出力を一定に保つ高速なＡＬＣ機能を持つ光フ
ァイバー増幅器（ＥＤＦＡ）を提供する事を課題とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバー
増幅器の入力信号光を検出する入力信号光検出手段と出
力信号光を検出する出力信号光検出手段とを有し、出力
信号光検出手段と予め設定した目標値との差に基づいて
上記励起用半導体レーザーの励起光量を制御するように
フィードバックするＡＬＣループを構成し、さらに入力
信号光検出手段の出力値を入力光量に逆比例する特性を
有するフィードフォワード補償器を通して、前記励起用
半導体レーザーの駆動信号に加算するフィードフォワー
ド制御を行うようにしたことを特徴とする。
増幅器の入力信号光を検出する入力信号光検出手段と出
力信号光を検出する出力信号光検出手段とを有し、出力
信号光検出手段と予め設定した目標値との差に基づいて
上記励起用半導体レーザーの励起光量を制御するように
フィードバックするＡＬＣループを構成し、さらに入力
信号光検出手段の出力値を入力光量に逆比例する特性を
有するフィードフォワード補償器を通して、前記励起用
半導体レーザーの駆動信号に加算するフィードフォワー
ド制御を行うようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１に
示す。
示す。
【００１２】入力信号光１は光分岐器２、光合波器３、
増幅用光ファイバーであるＥＤＦ４、光分岐器５を経由
して出力信号光６として出力される。一方、励起用半導
体レーザー１４の出力は光合波器３、を経由してＥＤＦ
４に導かれ、入力信号光１を励起し、入力信号光１は増
幅されて出力信号光６となる。
増幅用光ファイバーであるＥＤＦ４、光分岐器５を経由
して出力信号光６として出力される。一方、励起用半導
体レーザー１４の出力は光合波器３、を経由してＥＤＦ
４に導かれ、入力信号光１を励起し、入力信号光１は増
幅されて出力信号光６となる。
【００１３】入力信号光１が増幅される度合いは、入力
信号光１の波長、光量レベル（光パワー）、励起用半導
体レーザー１４のパワー（励起パワー）などによって決
まるが、ここでは励起パワーを制御して出力信号光６の
パワーを制御しており、その具体的な構成は以下の通り
である。
信号光１の波長、光量レベル（光パワー）、励起用半導
体レーザー１４のパワー（励起パワー）などによって決
まるが、ここでは励起パワーを制御して出力信号光６の
パワーを制御しており、その具体的な構成は以下の通り
である。
【００１４】光分岐器２及び光分岐器５は入力信号光
１、出力信号光６をモニターするためにそれぞれ４％分
岐するものであり、それぞれの出力は、それぞれ入力光
モニター１５、出力光モニター７に接続されて、信号光
のトータルパワーが検出され電気信号に変換される。電
気信号に変換された出力光モニター７の出力は予め設定
された目標値９と比較器８で比較され、その誤差信号は
位相補償器１０、レーザー駆動回路１３を介して励起用
半導体レーザー１４を制御する。
１、出力信号光６をモニターするためにそれぞれ４％分
岐するものであり、それぞれの出力は、それぞれ入力光
モニター１５、出力光モニター７に接続されて、信号光
のトータルパワーが検出され電気信号に変換される。電
気信号に変換された出力光モニター７の出力は予め設定
された目標値９と比較器８で比較され、その誤差信号は
位相補償器１０、レーザー駆動回路１３を介して励起用
半導体レーザー１４を制御する。
【００１５】このように構成することで出力信号光６の
レベルが一定になるように制御している。位相補償器１
０は出力光モニター７からのフィードバックループを安
定化させる為に使用していて、特に低周波領域のループ
ゲインを確保し、応答速度としては約２msec以下が可能
である。
レベルが一定になるように制御している。位相補償器１
０は出力光モニター７からのフィードバックループを安
定化させる為に使用していて、特に低周波領域のループ
ゲインを確保し、応答速度としては約２msec以下が可能
である。
【００１６】さらに本発明では、入力光モニター１５か
らの出力値をフィードフォワード補償器Ｆ(s) １７を介
して、加算器１０で励起用半導体レーザー１４の駆動信
号に加算するフィードフォワード補償を行い、応答速度
を改善している。
らの出力値をフィードフォワード補償器Ｆ(s) １７を介
して、加算器１０で励起用半導体レーザー１４の駆動信
号に加算するフィードフォワード補償を行い、応答速度
を改善している。
【００１７】しかも、このフィードフォワード補償器Ｆ
(s) １７は、入力信号光１の増加に伴って出力が減少す
るような特性を持っており、さらに好ましくは、入力信
号光１の増加に連れて出力の減少する度合いが大きくな
るような非線形特性を有している。これは、ＡＬＣ時に
おける、入力信号光１のレベルと励起用半導体レーザー
１４の駆動電流との間には逆比例の関係があり、しかも
入力信号光１のレベルが大きくなると飽和状態になる非
線形な関係があるため、予めこの特性に応じたフィード
フォワード補償を行うようにしたものである。
(s) １７は、入力信号光１の増加に伴って出力が減少す
るような特性を持っており、さらに好ましくは、入力信
号光１の増加に連れて出力の減少する度合いが大きくな
るような非線形特性を有している。これは、ＡＬＣ時に
おける、入力信号光１のレベルと励起用半導体レーザー
１４の駆動電流との間には逆比例の関係があり、しかも
入力信号光１のレベルが大きくなると飽和状態になる非
線形な関係があるため、予めこの特性に応じたフィード
フォワード補償を行うようにしたものである。
【００１８】さらに、フィードフォワード補償器Ｆ(s)
１７はＥＤＦ４を前方から励起した場合の増幅利得の逆
過渡特性を模擬した構成とし、高周波成分のノイズを増
幅しないようなローパスフィルタとする低域通過型擬似
逆システムとすることが好ましい。逆システムとは出力
値から入力値を逆算する系であり、Ｇ(s) ・Ｆ(s) ＝１
になるような系である（ただしＧ(s) はＥＤＦの増幅利
得周波数特性、Ｆ(s)は逆システム）。低域通過型とは
前述したようなローパスフィルタが含まれているからで
あり、低域通過型擬似逆システムは逆システムを近似し
た一種のものなので近似逆システムである。
１７はＥＤＦ４を前方から励起した場合の増幅利得の逆
過渡特性を模擬した構成とし、高周波成分のノイズを増
幅しないようなローパスフィルタとする低域通過型擬似
逆システムとすることが好ましい。逆システムとは出力
値から入力値を逆算する系であり、Ｇ(s) ・Ｆ(s) ＝１
になるような系である（ただしＧ(s) はＥＤＦの増幅利
得周波数特性、Ｆ(s)は逆システム）。低域通過型とは
前述したようなローパスフィルタが含まれているからで
あり、低域通過型擬似逆システムは逆システムを近似し
た一種のものなので近似逆システムである。
【００１９】ＥＤＦ４の増幅利得の周波数特性は一次遅
れで近似すると、Ｆ（ｓ）は (1+T1s ) / (1+T2s ） の特性で表される。ただし、T1>T2 、s は微分演算子を
示し、T1はＥＤＦ４の増幅利得の動特性を一次遅れで近
似した時定数、T2はローパスフィルタの時定数である。
なお補償器としては−１を乗じて負の特性とするため、
−Ｆ（ｓ）を用いている。
れで近似すると、Ｆ（ｓ）は (1+T1s ) / (1+T2s ） の特性で表される。ただし、T1>T2 、s は微分演算子を
示し、T1はＥＤＦ４の増幅利得の動特性を一次遅れで近
似した時定数、T2はローパスフィルタの時定数である。
なお補償器としては−１を乗じて負の特性とするため、
−Ｆ（ｓ）を用いている。
【００２０】また入力レベル検出回路１６で入力信号光
１のレベルがある値以上になった場合だけ、上記フィー
ドバックループやフィードフォワード補償の機能が動作
するようにスイッチ１２を制御（オン／オフ）してい
る。
１のレベルがある値以上になった場合だけ、上記フィー
ドバックループやフィードフォワード補償の機能が動作
するようにスイッチ１２を制御（オン／オフ）してい
る。
【００２１】図２は、ＡＬＣ時の入力信号光１のレベル
を変化させた場合の、励起用半導体レーザー１４の駆動
電流の関係を示したものである。ＡＬＣ動作時にはレー
ザー駆動電流は入力信号光１のレベルと部分的に逆比例
関係にある。また入力信号光１のレベルが大きくなると
飽和状態になる非線形な特性を有することがわかる。従
ってフィードフォワード補償器１７は、上述したように
これらの特性を考慮した構成としてある。
を変化させた場合の、励起用半導体レーザー１４の駆動
電流の関係を示したものである。ＡＬＣ動作時にはレー
ザー駆動電流は入力信号光１のレベルと部分的に逆比例
関係にある。また入力信号光１のレベルが大きくなると
飽和状態になる非線形な特性を有することがわかる。従
ってフィードフォワード補償器１７は、上述したように
これらの特性を考慮した構成としてある。
【００２２】このようにしてあることによって、信号光
レベルの急激な変動があっても、高速で出力信号光レベ
ルが所望の一定の値になる光ファイバー増幅器を構成す
ることができる。また図示はしていないが、スイッチ１
２をオンしたときの励起用半導体レーザー１４が最大値
で発光するようにレーザー駆動回路１３の初期値を工夫
しても応答速度は改善されると思われる。
レベルの急激な変動があっても、高速で出力信号光レベ
ルが所望の一定の値になる光ファイバー増幅器を構成す
ることができる。また図示はしていないが、スイッチ１
２をオンしたときの励起用半導体レーザー１４が最大値
で発光するようにレーザー駆動回路１３の初期値を工夫
しても応答速度は改善されると思われる。
【００２３】図３は実施例の場合の応答速度を説明する
ものである。入力信号レベルがステップ状に変化した場
合の出力信号レベルの過渡応答を示しており、従来の光
ファイバー増幅器では２ｍｓｅｃ程で定常状態に達成し
ているが、本発明の光ファイバー増幅器では、従来例に
くらべ高速応答が可能になることがわかる。
ものである。入力信号レベルがステップ状に変化した場
合の出力信号レベルの過渡応答を示しており、従来の光
ファイバー増幅器では２ｍｓｅｃ程で定常状態に達成し
ているが、本発明の光ファイバー増幅器では、従来例に
くらべ高速応答が可能になることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、励起用半導体レーザー
をフィードフォワード制御することによって、高速にＡ
ＬＣを動作させる光ファイバー増幅器とできるため、Ｏ
ＡＤＭのＥＤＦＡゲートとして使用可能になり、またさ
らに光信号の分岐挿入回路のスイッチング速度を従来よ
りも速められる効果がある。
をフィードフォワード制御することによって、高速にＡ
ＬＣを動作させる光ファイバー増幅器とできるため、Ｏ
ＡＤＭのＥＤＦＡゲートとして使用可能になり、またさ
らに光信号の分岐挿入回路のスイッチング速度を従来よ
りも速められる効果がある。
【００２５】またパケット通信等のバースト信号を用い
る場合でも利用可能な極めて高速で安定したＡＬＣ機能
を有する光ファイバー増幅器を提供することができる。
る場合でも利用可能な極めて高速で安定したＡＬＣ機能
を有する光ファイバー増幅器を提供することができる。
【図１】本発明の光ファイバー増幅器を示す構成図であ
る。
る。
【図２】ＡＬＣ時における入力信号光レベルとレーザー
駆動電流の関係を示すグラフである。
駆動電流の関係を示すグラフである。
【図３】本発明及び従来例の光ファイバー増幅器におけ
る、ＡＬＣ作動状態を示すチャート図である。
る、ＡＬＣ作動状態を示すチャート図である。
【図４】従来の光ファイバー増幅器を示す構成図であ
る。
る。
１：入力信号光 ２：光分岐器 ３：光合波器 ４：ＥＤＦ ５：光分岐器 ６：出力信号光 ７：出力光モニター ８：比較器 ９：目標値 １０：位相補償器 １１：加算器 １２：スイッチ １３：レーザー駆動回路 １４：励起用半導体レーザー １５：入力光モニター １６：入力レベル検出回路 １７：フィードフォワード補償器
Claims (3)
- 【請求項１】増幅用光ファイバーに、励起用半導体レー
ザーからの励起光と信号光を供給し、増幅された信号光
を得るようにした光ファイバー増幅器であって、 入力信号光を検出する入力信号光検出手段と出力信号光
を検出する出力信号光検出手段とを有し、出力信号光検
出手段からの出力値と予め設定した目標値との差に基づ
いて上記励起用半導体レーザーの励起光量を制御するフ
ィードバックループと、 入力信号の増加に伴って出力が減少する特性を有するフ
ィードフォワード補償器を通して、入力信号光検出手段
の出力値を上記励起用半導体レーザーの駆動信号に加算
することを特徴とする光ファイバー増幅器。 - 【請求項２】上記フィードフォワード補償器は、入力信
号が大きくなるに連れて前記出力の減少する度合いが小
さくなる非線形特性を有することを特徴とする請求項１
記載の光ファイバー増幅器。 - 【請求項３】上記フィードフォワード補償器は、上記増
幅用光ファイバーの増幅利得特性Ｇ(s) の近似逆システ
ムの特性をもつことを特徴とする請求項１記載の光ファ
イバー増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09552899A JP3628206B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 光ファイバー増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09552899A JP3628206B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 光ファイバー増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294858A true JP2000294858A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3628206B2 JP3628206B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=14140066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09552899A Expired - Fee Related JP3628206B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 光ファイバー増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3628206B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7308200B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-12-11 | Fujitsu Limited | Pre-emphasis control method in consideration of nonlinear deterioration |
| JP2011108864A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅装置及び光増幅方法 |
| JP2012124731A (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | 光パケット交換装置、光パケット交換システムおよび光パケット中継装置 |
| JP2013115147A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | パルスファイバレーザ |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP09552899A patent/JP3628206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7308200B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-12-11 | Fujitsu Limited | Pre-emphasis control method in consideration of nonlinear deterioration |
| JP2011108864A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅装置及び光増幅方法 |
| JP2012124731A (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | 光パケット交換装置、光パケット交換システムおよび光パケット中継装置 |
| US8705958B2 (en) | 2010-12-09 | 2014-04-22 | Fujitsu Telecom Networks Limited | Optical packet switching apparatus, optical packet switching system, and optical packet in-line amplifier apparatus |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
| JP2013115147A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | パルスファイバレーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3628206B2 (ja) | 2005-03-09 |
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