JP2000349715A - 利得平坦化光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路学的に安定性の高い、波長による増幅利
得の差の低減が図られた光増幅器の提供である。 【解決手段】 入力ポート１と、光増幅用希土類添加フ
ァイバ２と、該ファイバ２を励起するための励起光を合
波する励起光合波手段３と、励起光源７と、増幅出力光
を分岐する光分岐器５_０と、波長選択のために該光分岐
器５_０により分岐された出力光をさらに光り分岐器５_ｉ
で分岐し、分岐された出力光から光帯域制限器９により
指定する波長を選択し、該光帯域制限器９を通過した光
を受光素子６により光−電気変換する多数の信号分岐ブ
ランチ１５_ｉと、該受光素子６の情報を比較する比較回
路８と、入力光を制御する可変光減衰器１１と、比較回
路８の情報より可変光減衰器１１の減衰量を制御する可
変光減衰器制御器１０と、励起光源７の出力を制御する
励起光源駆動回路１３と、光出力ポート４からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光増幅器に関し、特
に波長毎の利得の平坦化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、大容量通信の技術として波長多重
伝送（ＷＤＭ伝送）の実用化が始まっており、光増幅器
の多段中継を行う際、それぞれの波長における利得差が
大きな問題となっており、利得の低ゲインチルトが要求
されている。

【０００３】従来の利得等価方法は伝送システムごとに
最適設計を行っていたが、実際のシステムでは温度特性
による光増幅器の利得の波長依存性、または波長多重伝
送時の入力信号の不足等に基づく入力レベルの変化によ
る光増幅器の利得の波長依存性によって、各波長におけ
る利得差が生じてしまっていた。

【０００４】光増幅器の利得差を改善する方法として
は、土門氏の特開平９−４３６４７「利得等化器及び光
増幅器」があるが、機械的にファイバを曲げて利得等化
をはかるもので、温度特性と信頼性上の問題が懸念され
る。

【０００５】また、特下開平９−２１１５０７号公報の
「光等化増幅器および光等化増幅方法」があり、複数
(２波)の最も長い波長と最も短い波長の波長成分の光レ
ベルを等化するとともにその間の光出力レベルをも一定
にし、さらにその等化には、入力光を波長多重カプラー
を用いて長波長重心帯域と短波長重心帯域に分離して利
得差の解消をする光等化増幅器を提供するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
光増幅器は波長による増幅利得の差が大きいのでその差
の低減を高度の信頼性ある方法によって実現する必要が
ある。さらに、モニタ対象波長を多数選定して最も利得
等価効率のある出力レベルを出力する必要がある。

【０００７】本発明の目的は回路学的に安定性の高い、
波長による増幅利得の差の解消された光増幅器の提供で
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】希土類添加ファイバは励
起率が高いときは長波長側の利得が小さく、波長に対す
る利得傾斜が負になり、励起率が低いときは短波長側の
利得が小さく、波長に対する利得傾斜が正になる。この
傾向によって、光増幅用希土類添加ファイバの励起率の
制御を励起光の光源の出力レベルの制御と、光増幅用希
土類添加ファイバの入力レベルを制御することにより波
長による増幅利得の差を解消しようとするものである。

【０００９】本発明の光増幅器は、波長多重伝送方式に
用いられる光増幅器の出力波長のパワーレベルをモニタ
する手段と、各波長のレベル差が最小となるように、光
増幅用希土類添加物ファイバの入力側に挿入している可
変光減衰器の量を制御する手段と、前記可変光減衰器の
調節により光増幅器の波長の利得性により利得差を改善
する手段とを有する光増幅器において、波長の出力レベ
ルをモニタ得る手段が、光分岐器と、光帯域制限器と光
信号を電気信号の変換する受光素子とからなる分岐ブラ
ンチを２ブランチ以上有して選択的に波長による利得差
を制御するものである。

【００１０】また、本発明の光増幅器は、光入力信号を
入力するための光増幅器の入力ポート（１）と、励起光
源７より発生した光増幅用希土類添加ファイバ（２）を
励起するための励起光を合成する励起光合波手段（３）
と、光出力を分岐する光分岐器（５_０）と、該光分岐器
（５_０）により分岐した出力よりさらに光分岐器
（５ _ｉ）により光出力を分岐し、分岐した光出力から比
較対象の波長の信号光を適確に選択するファイバグレー
ティングのような光帯域制限器（９_ｉ）と、該光帯域制
限器（９_ｉ）を通過した光を光−電気変換する受光素子
（６_ｉ）が組になった信号分岐ブランチ（１５_ｉ）が少
なくとも２以上の複数と、前記信号分岐器（１５_ｉ）の
各受光素子（６_ｉ）の情報を比較する比較回路（８）
と、入力ポート１からの入力光を減衰させる可変光減衰
器（１１）と、励起光源を起動する励起光源制御回路
（１３）と、光出力ポート（４）と、比較回路８のレベ
ル差情報により、可変光減衰器（１１）の出力を光波長
別利得差の平坦化を制御する変光減衰器制御器（１０）
とを有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の光増幅器の
第１の実施の形態のブロック図である。この光増幅器
は、入力ポート１と、光増幅用希土類添加ファイバ２
と、光増幅用希土類添加ファイバ２を励起するための励
起光を合成する励起光合波器３と、励起光源７と、励起
光源を制御する励起光源制御回路１３と、増幅された光
出力を分岐する光分岐器５_０と、該光分岐器５_０から分
岐された光出力をさらに分岐する光分岐器５ _１、および
５_２と、分岐された信号光から任意特定の光を選択する
ファイバグレーティングおよび同等の機能を有する光帯
域制限器９および９‘と、該光帯域制限器９および９’
を通過した特定の光を受光素子６および６‘により光−
電気変換する信号分岐ブランチ１５_１、および１５
_２と、両信号分岐ブランチの受光素子６、６’間の情報
を比較する比較回路８と、可変光減衰器１１と、比較回
路８の情報より可変光減衰器１１の減衰量を制御するた
めの可変光減衰器制御器１０と、励起光源７の出力を制
御する励起光源制御回路１３と、光出力ポート４からな
る。 また、励起光源制御回路１３と、可変光減衰器制
御器１０のいずれか一方或いは両者には発振を防止する
ための字定数が設定されている。

【００１２】上記構成により比較回路８のレベル差情報
で、可変光減衰器１１を可変光減衰器制御器１０によっ
て比較器８が示す利得傾斜方向と反対の利得傾斜方向に
するように減衰を制御することにより、利得等価機能を
有する光増幅器が実現できる。 次に、図１の構成例の
動作について、図９〜１２を参照して説明する。

【００１３】一般に光増幅器は、励起光源出力レベルが
固定されると入力ポート１に入力された光の入力レベル
によって図９に示すように、波長の利得依存性が変動
し、入力レベルが低下するに従って次第に短波長に利得
のピーク波長が推移する。

【００１４】光増幅器の入力ポート１に入力された光入
力信号は、励起光源７により励起されている光増幅用希
土類添加ファイバ２によって、図１０（１）に示すよう
に増幅される。

【００１５】この光出力を光分岐器５で分岐され、図１
０（２）に示すような任意の選択波長のみ通過するファ
イバグレーティング光帯域制限器９、９’を通過し、光
−電気変換する受光素子６に入力される。

【００１６】受光素子６に入力される光信号は、光帯域
制限器９によって、図１１（１）ａ，ｂに示す２波長の
み抽出され、図１１（２）ａ，ｂに示すような光レベル
となる。この受光素子６に入力された光のレベル差を比
較回路器８で比較し、図１２（１）のａ，ｂ各波長の光
レベル差に対して、図１２（２）のような反対の利得傾
斜方向になるように可変光減衰器制御器１０によって可
変光減衰器１１を制御することにより、図１２（３）に
示すように利得平坦化された光を出力する。

【００１７】また、ある１つの受光素子６に入力された
光レベルを基に、励起光源制御回路１３で出力レベルが
一定となるように制御することで利得平坦化させて、出
力一定制御を行うことができる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１の実施例は、図１に示すように
光分岐器５_ｉと、光帯域制限器９と、受光素子６とから
なる信号分岐ブランチ１５_１、１５_２の２つを、伝送路
に挿入された光分岐器５_０により分岐された分岐路に直
列配置された２つの光分岐器５_１、５_２のそれぞれを分
岐器として比較対象波長毎に光分岐器５_１、光帯域制限
器９、受光素子６からなる信号分岐ブランチ１５_１、お
よび光分岐器５_２、光帯域制限器９‘、受光素子６’か
らなる信号分岐ブランチ１５_２を接続して１組としてい
る第１の信号分岐ブランチ構成を有し、受光素子６と６
‘とを比較して可変光減衰器制御１０によって入力光を
制御し、受光素子６の出力により光り増幅用希土類添加
ファイバ２の励起光合波器の励起レベルを制御する構成
を有する光増幅器である。

【００１９】本発明の第２の実施例は、図２に示すよう
に実施例１の光分岐器５_０の代わりに光分岐器５の機能
を複数並列に含む並列分岐器１２を有し、該並列分岐器
１２の各分岐路に並列分岐器を光分岐器５_１と５_２とみ
なす２つの前記信号分岐ブランチ（１５_１，１５_２）か
らなる組を伝送路に並列に接続された第２の信号分岐ブ
ランチ構成としたものである。

【００２０】本発明の第３の実施例は、図３に示すよう
に、２つの信号分岐ブランチの組が、それらの各光分岐
器５_１と５_２が５_０と同一動作を代行することにより伝
送路から分岐接続されている第３の信号分岐ブランチ構
成を有する光増幅器である。

【００２１】本発明の第４の実施例は、図４に示すよう
に伝送路に沿って直列に異なった波長をモニタするため
の第１の実施例に示す第１の信号分岐ブランチ構成の５
_１と５_２を同一光分岐器５_１とした変形で、その変形第
１信号分岐ブランチ構成をｎ組伝送路に直列接続された
構成で、フィルタされる波長の数が２ｎである光増幅器
である。

【００２２】本発明の第５の実施例は、図５に示すよう
に伝送路に挿入された光分岐器５_０から分岐された分岐
線上に各光分岐器が接続されたｎ個の信号分岐ブランチ
が伝送路に並列に接続された第１の信号分岐ブランチ構
成を有する光増幅器である。本発明の第６の実施例は、
図６に示すように、第３の信号分岐ブランチ構成の信号
分岐ブランチをｎ個、すなわち比較対象波長ｎ個分を、
伝送路に沿って接続した光増幅器である。

【００２３】本発明の第７の実施例は、図７に示すよう
に、第２の実施例における並列分岐路がｎ個あり、ｎ個
の比較対象の波長の信号分岐ブランチが伝送路に並列に
接続された第２の実施例における第２の信号分岐ブラン
チ構成を基礎とした多数信号分岐ブランチ化の光増幅器
である。

【００２４】本発明の第８の実施例は、図８に示すよう
に、第２の実施例に使用した第２の信号分岐ブランチ構
成がｎ個伝送路に沿って直列に接続された構成を有する
光増幅器である。

【００２５】本発明の第９の実施例は図１に示すように
光増幅用希土類添加ファイバ２を励起するための励起光
を合成する励起光合波手段３と励起光源７とが光増幅用
希土類添加ファイバ２の前方向に接続され、前方向から
励起する構成を有している。本発明の第１０の実施例
は、図２に示すように、光増幅用希土類添加ファイバ２
を励起するための励起光を合成する励起光合波手段３と
励起光源７とが光増幅用希土類添加ファイバ２の前方向
と後方の双方向に接続され、前後双方向から励起する構
成を有する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の効果
は、光増幅器に入力されるトータルレベルが変化した場
合や、温度特性に対しても自動利得等価の機能を有し、
利得平坦特性が得られるため、波長多重伝送（WDM伝
送）の際にゲインチルトを小さくする効果がある。

【００２７】第２の効果は、利得平坦化制御することに
伴い、出力を一定にするように制御することができるこ
とである。

【００２８】第３の効果は、従来の利得等価方法では伝
送システム毎に最適設計を行っていたが、本光増幅器で
は光増幅器毎に利得等価を行うため、システム設計が容
易になることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光増幅器の第１の実施例のブロック図
である。

【図２】本発明の光増幅器の第２の実施例のブロック図
である。

【図３】本発明の光増幅器の第３の実施例のブロック図
である。

【図４】本発明の光増幅器の第４の実施例のブロック図
である。

【図５】本発明の光増幅器の第５の実施例のブロック図
である。

【図６】本発明の光増幅器の第６の実施例のブロック図
である。

【図７】本発明の光増幅器の第７の実施例のブロック図
である。

【図８】本発明の光増幅器の第８の実施例のブロック図
である。

【図９】光の入力レベルに対する希土類添加物ファイバ
特性例を示す図である。

【図１０】（１）光帯域制限器の特性例、（２）はフィ
ルターされた２つの波長ａとｂのレベルを示す図であ
る。

【図１１】（１）光帯域制限器の特性例、（２）波長ａ
とｂとの増幅出力レベル差を示す図である。

【図１２】（１）は波長ａとｂとの増幅出力レベル差を
示す図、（２）は光の入力レベルに対する希土類添加物
ファイバ特性例、（３）は本発明の光増幅器の、波長ａ
とｂとの間の利得差平坦化による出力結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 入力ポート ２ 希土類添加物ファイバ ３、３‘ 励起光合波器 ４ 出力ポート ５、５_０、５_１、５_２ 光分波器 ６、６‘ 光受光器 ７、７‘ 励起光源 ８ 比較回路 ９、９’、９“、９_ｎ 光帯域制限器 １０ 可変光減衰器制御回路 １１ 可変光減衰器 １２ 並列分岐器 １３ 励起光源駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/06 10/04 Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重伝送方式に用いられる光増幅器
   の出力波長のパワーレベルをモニタする手段と、各波長
   のレベル差が最小となるように、光増幅用希土類添加物
   ファイバの入力側に挿入している可変減衰器の量を制御
   する手段と、前記可変減衰器の調節により光増幅器の波
   長の利得性により利得差を解消する手段とを有する光増
   幅器において、 波長の出力レベルをモニタする手段が、光分岐器と光帯
   域制限器と光信号を電気信号に変換する受光素子とから
   なる分岐ブランチを２ブランチ以上有して選択的に波長
   による利得差を制御することを特徴とする光増幅器。
2. 【請求項２】 波長多重伝送方式に用いる光増幅器であ
   って、 光入力信号を入力するための光増幅器の入力ポート
   （１）と、 励起光源７より発生した光増幅用希土類添加ファイバ
   （２）を励起するための励起光を合成する励起光合波手
   段（３）と、 光出力レベルを分岐する光分岐器（５）と、該光分岐器
   （５）により分岐した出力より任意の比較対象の信号光
   の波長を選択する光帯域制限器（９）と、該光帯域制限
   器（９）により選択された光を光−電気変換する受光素
   子（６）とからなる信号分岐ブランチ（１５）を比較対
   象波長に対応した数の組と、 前記受光素子（６、６‘）の情報を比較する比較回路
   （８）と、 入力ポート１からの入力光を減衰を制御する可変光減衰
   器（１１）と、 励起光源を制御する励起光源制御回路（１３）と、 光出力ポート（４）と、 比較回路（８）のレベル差情報により、可変光減衰器
   （１１）の出力を制御する可変光減衰器制御器（１０）
   とを有する光増幅器において、 前記励起光源制御回路（１３）と可変光減衰器制御器
   （１０）との少なくともいずれか一方が発振を防止する
   時定数を含み、 前記信号分岐ブランチ（１５）が２ブランチ２つ以上複
   数組接続されて構成され、それぞれの受光素子が比較回
   路（８）に接続され、 前記可変光減衰器制御器（１０）が比較回路（８）が示
   す利得傾斜方向と反対の利得傾斜方向に可変光減衰器
   （１１）の減衰を制御する制御手段を有することを特徴
   とする光増幅器。
3. 【請求項３】 前記信号分岐ブランチ（１５）が各光分
   岐器（５）を伝送路に沿って直列にして接続された配置
   で接続された構成を有する請求項２記載の光増幅器。
4. 【請求項４】 前記信号分岐ブランチ（１５）が、伝送
   路に沿って挿入された光分岐器（５）によって分岐され
   た分岐路上に光分岐器（５_ｎ）を挿入されて伝送路に並
   列に接続された構成を有する請求項２記載の光増幅器。
5. 【請求項５】 前記信号分岐ブランチ（１５）が光分岐
   器（５）の代わりに光分岐器（５）の機能を複数直列に
   含む並列分岐器（１２）を有し、該並列分岐器（１２）
   の各分岐路毎に、並列分岐器（１２）を光分岐器（５）
   として伝送路に並列に接続された構成を有する請求項２
   記載の光増幅器。
6. 【請求項６】 前記信号分岐ブランチ（１５）が、２つ
   のブランチの光分岐器（５）を共通にして伝送路から分
   岐された分岐路に並列に接続された構成を有し、該構成
   が伝送路から複数分岐されて接続された請求項２記載の
   光増幅器。
7. 【請求項７】 光増幅用希土類添加ファイバ（２）を励
   起するための励起光を合成する励起光合波手段（３）と
   励起光源（７）とが光増幅用希土類添加ファイバ（２）
   の前方向と後方とに接続され、前後双方向から励起する
   構成を有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の
   光増幅器。