JP2000354005A - 利得等化方法、光増幅装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光増幅器の利得波長特性を広い波
長帯域に亘り等化することができる利得等化器、光増幅
装置およびこれらを使用した光伝送システムを提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明にかかる利得等化器、光増幅装置
は、所定の波長帯域内に損失の極大値を有するとともに
この損失の極大値を与える波長を中心に損失波長特性が
非対称である光フィルタを利得を等化する手段に用い、
所定の波長帯域内において、この光フィルタにおける損
失の極大値を与える波長を光フィルタに入射する光の強
度波長特性における極大値を与える波長にほぼ一致させ
る。また、このような利得等化器または光増幅装置を使
用することによって、広帯域な信号伝送帯域を持つ光伝
送システムを構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長距離光伝送シス
テムに使用される光増幅中継器の利得波長特性を等化す
る光通信機器において、所定の波長帯域において非対称
な損失波長特性を有する光フィルタによって利得波長特
性を等化する利得等化器に関する。さらに、この利得等
化器を備える光増幅装置および光伝送システムに関す
る。将来のマルチメディアネットワークの構築を目指
し、超長距離でかつ大容量の光通信装置が要求されてい
る。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重
（wavelength-division multiplexing、以下、「ＷＤ
Ｍ」と略記する。）方式が、光ファイバの広帯域・大容
量性を有効利用できるなどの有利な点から研究開発が進
められている。特に、大洋を横断する海底ケーブルなど
の超長距離光伝送システムでは、ＷＤＭ方式光信号が超
長距離光伝送を行う間に減衰してしまうことからＷＤＭ
方式光信号を増幅して中継する必要がある。このような
光増幅器として、従来の３Ｒ（reshaping、retiming、r
egenerating）機能を持つ中継器と比較して、伝送速度
の非依存性、中継器の簡素化可能、ＷＤＭ方式光信号を
そのまま増幅可能などの有利な点を有することから、光
ファイバ増幅器の研究・開発が盛んである。ところで、
ＷＤＭ方式光信号を数１０台以上の中継器により増幅し
て中継すると、中継器における光増幅器の利得が波長ご
とにわずかに異なるため、増幅される波長帯域において
非平坦な利得特性が生じる。この非平坦な利得特性によ
って、各波長の光信号のＳＮＲ（signal to noise rati
o ）に偏差が生じる。ＳＮＲに偏差が生じると、低ＳＮ
Ｒの光信号のＳＮＲは、多段中継の間にさらに劣化す
る。このためＷＤＭ方式光信号間の利得偏差を光伝送シ
ステムが許容する一定の範囲内にするため、利得の平坦
な波長帯域を確保する必要がある。

【０００２】

【従来の技術】従来は、１５５０ｎｍ帯波長帯域におい
て、中継器に使用される光増幅器およびこの光増幅器の
利得波長特性を平坦にする利得等化器が開発されてい
る。図１３は、光増幅器の利得波長特性および従来の利
得等化器の損失波長特性を示す図である。図１３の横軸
は、ｎｍ単位で表示した波長であり、左縦軸は、ｄＢ単
位で表示した利得である。そして、右縦軸は、ｄＢ単位
で表示した損失である。また、２点鎖線で表示した曲線
は、光増幅器の利得波長特性であり、破線で表示した曲
線は、利得等化器の損失波長特性である。

【０００３】図１３に示すように、２点鎖線で表示した
利得波長特性を持つ光増幅器に対し、この利得波長特性
の形状と同一の形状の損失波長特性（利得波長特性と逆
の利得波長特性）を持つ光フィルタを利得等化器として
使用できれば、１５５０ｎｍ帯波長帯域において利得波
長特性を平坦化することができる。ところが、２点鎖線
で表示されるように、１５５０ｎｍ帯波長帯域の光増幅
器の利得波長特性は、利得の極大値を与える波長に対し
て非対称である。

【０００４】ここで、非対称とは、ある波長帯域内にお
いて、利得波長特性を表す曲線を極値を与える波長を中
心に折り返したときに、この極値を与える波長に対し短
波長側の利得波長特性を表す曲線と長波長側の利得波長
特性を表す曲線とが重ならない場合である。この利得波
長特性の非対称性のため、特開平０９−２４４０７９号
公報では、任意の曲線がフーリエ変換の原理により周期
関数に分解することができることから、ＦＳＲ（free s
pectral range ）の異なる周期的光フィルタを数台組み
合わせることにより、２点鎖線で表示した利得波長特性
の形状とほぼ同一の形状の損失波長特性を持つ光フィル
タを作成し、これを利得等化器として使用している。

【０００５】この光フィルタを数台組み合わせるとき、
光フィルタの損失波長特性のうちのある最大損失（最小
損失）を与える波長から次に最大損失（最小損失）を与
える波長までの１つのＦＳＲにおいて最小損失（最大損
失）を与える波長に対し損失波長特性が対称である部分
を利用している。このように従来は、利得波長特性を平
坦化するために、損失波長特性の対称な部分を利用し複
数の光フィルタによって構成される利得等化器を用いて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１および請求項
２に記載の発明では、入射される光の強度を広い波長帯
域に亘り平坦化するために、損失波長特性の非対称な部
分を利用した１つの光フィルタによって構成される利得
等化器を提供することを目的とする。請求項３ないし請
求項１０に記載の発明では、利得を等化する手段として
損失波長特性の非対称な部分を利用した１つの光フィル
タを用いることによって、所定の波長帯域を増幅しかつ
広い波長帯域に亘り利得の平坦な利得波長特性を持つ光
増幅装置を提供することを目的とする。

【０００７】請求項１１および請求項１２に記載の発明
では、光伝送路の損失波長特性と光増幅器の利得波長特
性とから生じる利得偏差を等化することができる光伝送
システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、入射される光の強度波長特性を所定の波長帯域にお
いてほぼ平坦な強度波長特性にして射出する利得等化方
法において、所定の波長帯域内に損失の極大値を有する
とともに損失の極大値を与える波長を中心に損失波長特
性が非対称である光フィルタを用いて、損失の極大値を
与える波長を強度波長特性の所定の波長帯域内における
極大値を与える波長にほぼ一致させることで構成する。

【０００９】請求項２に記載の発明では、入射される光
の強度波長特性を所定の波長帯域においてほぼ平坦な強
度波長特性にして射出する利得等化方法において、損失
の１次の極大値を与える波長に対し短波長側あるいは長
波長側の極大値を中心とする非対称な損失波長特性を有
するファイバグレーティングフィルタを用い、フィルタ
の非対称な損失波長特性の極大値の波長を光の強度波長
特性の所定の波長帯域内における極大値を与える波長に
ほぼ一致させることで構成する。

【００１０】請求項３に記載の発明では、所定の波長帯
域において光を増幅する光増幅器と、所定の波長帯域内
に損失の極大値を有するとともに損失の極大値を与える
波長を中心に損失波長特性が非対称である光フィルタと
を備え、所定の波長帯域内において、損失の極大値を与
える波長を光増幅器の利得波長特性における極大値を与
える波長にほぼ一致させることで構成する。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の光増幅装置において、フィルタは、損失の１次の極
大値を与える波長に対し短波長側の損失波長特性あるい
は長波長側の損失波長特性のいずれか一方の損失波長特
性における一部を所定の波長帯域に設定されるファイバ
グレーティングフィルタであって、所定の波長帯域内に
おいて、損失波長特性における極大値を与える波長を光
増幅器の利得波長特性における極大値を与える波長にほ
ぼ一致させることで構成する。

【００１２】請求項５に記載の発明では、請求項３に記
載の光増幅装置において、光増幅装置から射出される出
力光における一部の光を受光し、この受光した光の強度
に応じて光増幅器における出力光の強度を制御する強度
制御手段をさらに備えて構成する。請求項６に記載の発
明では、請求項３に記載の光増幅装置において、光増幅
装置に入射される入力光における一部の光と光増幅装置
から射出される出力光における一部の光とを各々受光
し、これらの受光した各光の強度に応じて光増幅器にお
ける出力光の利得を一定に制御する利得制御手段をさら
に備えて構成する。

【００１３】請求項７に記載の発明では、請求項３に記
載の光増幅装置において、光増幅器は、希土類元素を添
加した光ファイバと光ファイバを励起する励起光を発生
する励起光源とからなる光ファイバ増幅器で構成する。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の光増幅装
置において、光ファイバにおいて励起光源からの光が入
射される端とは反対の端に接続され、励起光の波長に反
射帯域を設定される反射型光フィルタとからなる光ファ
イバ増幅器で構成する。

【００１４】請求項９に記載の発明では、請求項７に記
載の光増幅装置において、励起光源は、複数の光源とこ
れら複数の光源からの光を偏波合成した後に光ファイバ
に供給する合波手段とからなる冗長化構成の励起光源で
あることで構成する。請求項１０に記載の発明では、請
求項７に記載の光増幅装置において、励起光源は、複数
の光源とこれら複数の光源からの光を波長合成した後に
光ファイバに供給する合波手段とからなる冗長化構成の
励起光源であることで構成する。

【００１５】請求項１１に記載の発明では、光を伝送す
る光伝送路と光伝送路を伝送する光を増幅する光増幅装
置と光伝送路のいずれかの箇所に挿入して接続される利
得等化器とからなる光伝送システムにおいて、利得等化
器は、請求項１または請求項２に記載の利得等化方法を
用いて構成する。請求項１２に記載の発明では、光を伝
送する光伝送路と光伝送路を伝送する光を増幅する光増
幅装置とからなる光伝送システムにおいて、光増幅装置
は、請求項３に記載の光増幅装置であることで構成す
る。

【００１６】図１は、本発明の原理を説明する図であ
る。図１（ａ）は、入力光の強度波長特性を示す図であ
る。図１（ｂ）は、光フィルタの損失波長特性を示す図
である。（ｃ）は、出力光の強度波長特性を示す図であ
る。図１（ａ）ないし（ｃ）の横軸は、波長である。図
１（ａ）および（ｃ）の縦軸は、強度（利得）であり、
（ｂ）の縦軸は、損失である。ここで、強度波長特性
は、利得等化器に入射される光が光増幅器からの出力光
である場合には、利得波長特性を意味する。

【００１７】図１に基づいて、請求項１ないし請求項１
２に記載の発明の原理について説明する。請求項１ない
し請求項１２に記載の発明では、損失波長特性が入力光
の強度波長特性とほぼ同一形状である光フィルタを使用
して、ほぼ平坦な強度波長特性を実現した出力光を得る
ものである。

【００１８】すなわち、入力光の強度波長特性は、図１
（ａ）に示すように、所定の波長帯域において１つの利
得の極大値を持ち、この利得の極大値を与える波長に対
し非対称な強度波長特性である。このような形状の強度
波長特性は、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器
において一般的に観察される形状であり、「光増幅器と
その応用」（石尾秀樹監修、オーム社）の１１５頁およ
び１１６頁に開示されている。

【００１９】このような入力光に対し、図１（ｂ）に示
すように、所定の波長帯域において、損失波長特性が入
力光の強度波長特性とほぼ同一形状である光フィルタを
使用する。例えば、この形状は、ファイバグレーティン
グフィルタ（fiber bragggrating filter 、以下、
「ＦＢＧ」と略記する。）の損失波長特性の一部分に存
在する。

【００２０】図２は、ＦＢＧの損失波長特性を示す図で
ある。ＦＢＧの損失波長特性において、図２に示す最大
の損失を与える極大値を１次の極大値と呼称することに
する。また、次に最大の損失を与える極大値を２次の極
大値と呼称することにする。さらに、その次に最大の損
失を与える極大値を３次の極大値と呼称することにす
る。以下、４次の極大値、５次の極大値なども同様に定
義される。

【００２１】図２に示すように、損失波長特性におい
て、１次の極大値を与える波長を中心とするＦＳＲの１
区間部分では、損失波長特性は、１次の極大値を与える
波長を対称の中心波長とする対称な領域である。一方、
１次の極大値を与える波長から短波長側の領域の損失波
長特性、および、１次の極大値を与える波長から長波長
側の領域の損失波長特性においては、ある極値を与える
波長を中心とするＦＳＲの１区間部分では、損失波長特
性は、その極値を与える波長を中心として非対称であ
る。図２に１例として、１次の極大値を与える波長に対
し長波長側において、２次の極大値を与える波長を中心
とするＦＳＲの１区間部分を図示した。

【００２２】したがって、図１（ａ）に示す入力光の強
度波長特性とほぼ同一形状である損失波長特性として、
図２に示す点ａから点ｂの非対称な部分を使用すれば、
入力光の強度波長特性とほぼ同一形状の損失波長特性を
得ることができる。ここで、強度の極大値を損失の極大
値で相殺するために、光フィルタの損失波長特性におけ
る２次の極大値を与える波長は、入力光の強度波長特性
における強度の極大値を与える波長にほぼ一致させる。
そして、等化波長帯域を広げるためには、入力光の強度
波長特性における強度の極大値と損失波長特性における
損失の極大値とをほぼ一致させる必要がある。この調整
は、ＦＢＧの屈折率を調整することにより行うことがで
きる。さらに、この入力光の強度波長特性と同一形状に
するためには、損失波長特性のＦＳＲを調整する必要が
ある。このＦＳＲの調整は、ＦＢＧのグレーティングの
周期を調節することにより行うことができる。この結
果、等化波長帯域をより広げることができる。

【００２３】また、こうした損失の極大値を与える波
長、屈折率およびＦＳＲを調節することにより、図２に
示す点ａから点ｂの非対称な部分だけではなく、図２に
示す点ｃから点ｄの非対称な部分、点ｅから点ｆに示す
非対称な部分などを使用することができる。さらに、強
度波長特性が、利得等化を行いたい波長帯域において、
下に凸の曲線である場合（強度の極小値を有する場合）
には、点ｇから点ｈに示す非対称な部分などを使用する
ことができる。

【００２４】そして、このような２次、３次の極大値
は、ＦＢＧの中でも長周期ＦＢＧがより顕著に現れる。
このため、入力光の強度波長特性とほぼ同一形状の損失
波長特性を得易いことから、光フィルタとして長周期Ｆ
ＢＧが好適である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。

【００２６】（第１の実施形態の構成）第１の実施形態
は、請求項１ないし請求項４、および、請求項７に記載
の発明に対する光増幅装置の実施形態である。図３は、
第１の実施形態の光増幅装置の構成を示す図である。図
３において、レーザダイオード（laser diode 、以下、
「ＬＤ」と略記する。）１０が発振した１４８０ｎｍ帯
域のレーザ光は、エルビウム元素を添加した光ファイバ
（erbium-doped fiber、以下、「ＥＤＦ」と略記す
る。）１１へカプラ１７を介して入射される。１４８０
ｎｍ帯域は、エルビウム元素の吸収波長帯域の１つであ
り、このほかに９８０ｎｍ帯域、８００ｎｍ帯域などい
くつかの吸収波長帯域が知られている。また、エルビウ
ム元素は、ランタノイドの希土類元素の１つで、元素記
号Ｅｒ、原子番号６８である。ランタノイドに属する元
素は、互いに性質が類似している。

【００２７】ＥＤＦ１１は、ＬＤ１０からのレーザ光を
吸収することによりＥＤＦ１１内の電子が励起され反転
分布を形成する。この反転分布を形成した状態で入力光
が入射するとこの入力光に誘導されて誘導放射が起こ
り、入力光が増幅される。入力光は、ＥＤＦ１１におけ
るＬＤ１０からのレーザ光が入射される端とは、反対の
端から入射される。このような励起光の進行方向と入力
光の進行方向とが逆である場合を後方向励起（backward
pumping）といい、後方向励起は、励起光がＥＤＦ１１
を伝搬するに従い減衰するため、光増幅装置が大きな出
力を得るパワーアンプとして使用される場合に適した励
起方法である。

【００２８】増幅された入力光は、カプラ１７を介し
て、一方向にのみ光を透過するアイソレータ（Isolato
r、以下、「ＩＳＯ」と略記する。）１２に入射され
る。ここで、ＩＳＯ１２をＥＤＦ１１の下流側（入力光
が伝搬していく方向）に接続するのは、光増幅装置に対
して下流側の光部品における接続箇所などで反射した戻
り光によりＥＤＦ１１が自励発振するのを防止するため
である。なお、ＩＳＯ１２は、ＥＤＦ１１の利得が偏波
面に依存しない特長を生かす観点から、無偏波型が好適
である。

【００２９】ＩＳＯ１２から射出された光は、長周期Ｆ
ＢＧ１３に入射され、利得等化された後に出力光として
出力される。 （本発明と第１の実施形態との対応関係）請求項１およ
び請求項２に記載の発明と第１の実施形態との対応関係
については、利得等化器は長周期ＦＢＧ１３に対応す
る。

【００３０】請求項３および請求項７に記載の発明と第
１の実施形態との対応関係については、光増幅器はＬＤ
１０とＥＤＦ１１とカプラ１７とＩＳＯ１２とに対応
し、光フィルタは長周期ＦＢＧ１３に対応する。特に、
請求項７に記載の発明において、光ファイバはＥＤＦ１
１に対応し、励起光源はＬＤ１０に対応する。請求項４
に記載の発明と第１の実施形態との対応関係について
は、光増幅器はＬＤ１０とＥＤＦ１１とカプラ１７とＩ
ＳＯ１２とに対応し、ファイバグレーティングフィルタ
は長周期ＦＢＧ１３に対応する。

【００３１】（第１の実施形態の作用効果）図４は、第
１の実施形態における光増幅装置の利得波長特性を示す
図である。図４の横軸は、ｎｍ単位で表示する波長であ
り、左縦軸は、利得波長特性および光増幅器のみの利得
波長特性に対するｄＢ単位で表示する利得である。そし
て、右縦軸は、非対称な損失波長特性に対するｄｂ単位
で表示する損失である。

【００３２】図４において２点破線で示す光増幅器のみ
の利得波長特性は、図３におけるＩＳＯ１２から射出さ
れる光の利得波長特性である。図４に示すように、入力
光がＥＤＦ１１で増幅されＩＳＯ１２から射出された光
の利得波長特性は、波長約１５５８ｎｍにおいて利得の
極大値約１１．７ｄＢを示し、かつ、この極大値を与え
る波長に対し非対称な形状である。

【００３３】また、図４において破線で示す非対称な損
失波長特性は、図３における長周期ＦＢＧ１３のみの損
失波長特性である。長周期ＦＢＧ１３の透過波長特性Ｔ
（λ）は、

【数１】 で近似できることが知られている。ここで、αは最大最
小損失差、λ0 は１次の極大値を与える波長である中心
波長、ＦＳＲは周期、ｄは過剰損失である。なお、透過
率１００％は、損失０に対応することから、透過波長特
性と損失波長特性とは、１対１に対応させることができ
る。

【００３４】長周期ＦＢＧ１３の損失波長特性のうちの
２次の極大値を与える波長を中心とするＦＳＲの１区間
部分を使用して利得等化を行うために、α＝７ｄＢ、λ
0 ＝１５８０．６ｎｍ、ＦＳＲ＝３２．２ｎｍ、ｄ＝０
に長周期ＦＢＧ１３を設計した。図４の２点破線で示す
利得波長特性を持つ光は、図４の破線で示す損失波長特
性を持つ長周期ＦＢＧ１３を通過することにより、図４
の実線で示す利得波長特性になり、利得波長特性は、等
化される。したがって、光増幅装置の出力光の利得波長
特性は、この等化された利得波長特性であり、利得波長
特性のうちの等化された波長帯域である利得等化帯域
は、１５４８ｎｍから１５６２ｎｍである。

【００３５】図５は、損失波長特性の対称な領域を使用
して利得波長特性を等化した場合を示す図であり、第１
の実施形態の効果を検証するために行った結果である。
図５の各軸は、図４の場合と同様である。

【００３６】図５において２点破線で示す光増幅器のみ
の利得波長特性は、図４における２点破線で示す光増幅
器のみの利得波長特性を転記したもので、図３における
ＩＳＯ１２から射出される光の利得波長特性を示してい
る。この図５の場合は、長周期ＦＢＧの損失波長特性の
うちの損失波長特性が対称な領域、つまり、１次の極大
値を与える波長を中心とするＦＳＲの１区間部分を使用
して利得等化を行った。この場合には、α＝０．７７ｄ
Ｂ、λ0 ＝１５５８ｎｍ、ＦＳＲ＝２０ｎｍ、ｄ＝０に
設計された長周期ＦＢＧを図３の長周期ＦＢＧ１３の代
わりに使用した。このように設計された長周期ＦＢＧの
対称な損失波長特性を図５において、破線で示す。

【００３７】図５に示すように、損失波長特性の対称な
領域を使用して利得を行った場合では、図５に実線で示
すように、利得等化帯域は、１５４８ｎｍから１５６０
ｎｍである。よって、損失波長特性のうちの非対称な領
域を使用して利得等化を行った方が損失波長特性のうち
の対称な領域を使用して利得等化を行った場合に較べ、
利得等化帯域は、長波長側へ２ｎｍ帯域が広がってい
る。

【００３８】例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告に準拠して０．８
ｎｍグリッド間隔のＷＤＭ方式光信号を第１の実施形態
にかかる光増幅装置で増幅すると、従来に比べ２波ない
し３波多く多重したＷＤＭ方式光信号を増幅することが
できる。このため、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送システム
の場合では、８０Ｇｂｉｔ／ｓないし１２０Ｇｂｉｔ／
ｓも伝送容量を増加させることができる。

【００３９】したがって、このような構成の光増幅装置
では、入力光は、ＬＤ１０からのレーザ光によって反転
分布を形成されたＥＤＦ１１で誘導放射を起こして、増
幅される。増幅された入力光は、長周期ＦＢＧ１３で１
５４８ｎｍから１５６２ｎｍ亘り広範囲な波長帯域にお
いて利得等化されて出力光となる。次に別の実施形態に
ついて説明する。

【００４０】（第２の実施形態の構成）第２の実施形態
は、請求項１ないし請求項５、および、請求項７に記載
の発明に対する光増幅装置の実施形態である。第２の実
施形態における光増幅装置は、ＷＤＭ方式光信号を入力
光として、所定の出力光の強度になるようにＷＤＭ方式
光信号を増幅して出力する。なお、第２の実施形態にお
いて、第１の実施形態と同一の構成については、同一の
符号を付し、その説明を省略する。

【００４１】図６は、第２の実施形態の光増幅装置の構
成を示す図である。図６において、ＬＤ１０からの１４
８０ｎｍ帯域のレーザ光は、カプラ１７を介してＥＤＦ
１１に入射する。このレーザ光の強度は、後述する自動
レベル制御（automatic level control 、以下、「ＡＬ
Ｃ」と略記する。）１６からの出力に基づいてＬＤ１０
の駆動電流を調節することにより制御される。

【００４２】ＥＤＦ１１は、このＥＤＦ１１におけるＬ
Ｄ１０からのレーザ光が入射される端とは反対の端から
入射されるＷＤＭ方式光信号を増幅し、増幅されたＷＤ
Ｍ方式光信号は、カプラ１７、ＩＳＯ１２および長周期
ＦＢＧ１３を介して、１×２カプラ１８に入射される。
カプラ１８に入射したＷＤＭ方式光信号は、２つに分岐
される。分岐された一方は、増幅されたＷＤＭ方式光信
号として射出される。分岐された他方は、ＰＤ１４に入
射し受光される。

【００４３】ＰＤ１４は、受光したカプラ１８からの光
の強度に比例する電流を比較器１５に出力する。比較器
１５は、このＰＤ１４からの電流を抵抗器（図６に不図
示）を用いて電圧に変換した後にこの電圧と基準電圧Ｖ
ref とを比較し、その差に比例する出力をＡＬＣ１６に
出力する。ＡＬＣ１６は、この比較器１５からの出力に
よって増幅後のＷＤＭ方式光信号の強度を判断し、増幅
後のＷＤＭ方式光信号の強度が所定の強度となるように
ＬＤ１０の駆動電流を調節する。

【００４４】ここで、基準電圧Ｖref は、ＷＤＭ方式光
信号の強度が所定の強度である場合、例えば、１０ｄＢ
ｍである場合にＰＤ１４から出力される電流に対応する
電圧に設定する。第２の実施形態の特徴は、第１の実施
形態に対し、増幅後に利得等化されたＷＤＭ方式光信号
の強度を検出しＬＤ１０からの励起光の強度を制御する
フィードバックループを設けた点にある。このフィード
バックループは、カプラ１８、ＰＤ１４、比較器１５お
よびＡＬＣ１６から形成される。

【００４５】（本発明と第２の実施形態との対応関係）
請求項１ないし請求項４、請求項７に記載の発明と第２
の実施形態との対応関係については、第１の実施形態の
場合と同様であるので、その説明を省略する。請求項５
に記載の発明と第２の実施形態との対応関係について
は、強度制御手段は、カプラ１８、ＰＤ１４、比較器１
５およびＡＬＣ１６に対応する。

【００４６】（第２の実施形態の作用効果）このような
構成の光増幅装置では、入射されたＷＤＭ方式光信号
は、ＬＤ１０からのレーザ光によって反転分布を形成さ
れたＥＤＦ１１で誘導放射を起こして、増幅される。増
幅されたＷＤＭ方式光信号は、長周期ＦＢＧ１３で利得
等化され、ＷＤＭ方式光信号として出力される。

【００４７】ここで、長周期ＦＢＧ１３の設計値および
利得等化の結果は、第１の実施形態と同様であるので、
その説明を省略する。一方、増幅されたＷＤＭ方式光信
号の強度が所定の強度と比較して増減がある場合には、
ＰＤ１４の出力と基準電圧Ｖref とに差が生じる。この
ため、ＡＬＣ１６は、この比較器１５からの出力によっ
てＷＤＭ方式光信号の強度が所定のパワーであるか否か
を判断することができる。ＡＬＣ１６は、この差に従う
出力を比較器１５から受信し、ＬＤ１０の駆動電流を調
節する。ＬＤ１０の駆動電流を調節することによりＥＤ
Ｆ１１に供給される１４８０ｎｍ帯域のレーザ光の強度
が変化するから、この変化に従ってＥＤＦ１１の利得を
調節することができる。

【００４８】よって、予めＬＤ１０の駆動電流とＥＤＦ
１１の利得との関係を調べておき、この関係に基づいて
比較器１５の出力値に対するＡＬＣ１６の出力値を決め
ることにより、この光増幅器は、利得等化した後のＷＤ
Ｍ方式光信号の強度をほぼ所定の値にすることができ
る。次に、別の実施形態について説明する。

【００４９】（第３の実施形態の構成）第３の実施形態
は、請求項１ないし請求項４、請求項６、および、請求
項７に記載の発明に対する光増幅装置の実施形態であ
る。第３の実施形態における光増幅装置は、ＷＤＭ方式
光信号を入力光として、所定の利得となるようにＷＤＭ
方式光信号を増幅して出力する。なお、第３の実施形態
において、第１の実施形態と同一の構成については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。

【００５０】図７は、第３の実施形態の光増幅装置の構
成を示す図である。図７において、ＬＤ１０からの１４
８０ｎｍ帯域のレーザ光は、２×１カプラ２６に入射す
る。このレーザ光の強度は、後述の自動利得制御（auto
matic gaincontrol、以下、「ＡＧＣ」と略記する。）
２３からの出力に基づいてＬＤ１０の駆動電流を調節す
ることにより制御される。

【００５１】カプラ２６に入射したレーザ光は、１×２
カプラ２５を介して入射されるＷＤＭ方式光信号とこの
カプラ２６で合波され、ＥＤＦ１１へ射出される。この
ような励起光の進行方向と入力光（ＷＤＭ方式光信号）
の進行方向とが同じである場合を前方向励起（forkward
pumping）といい、前方向励起は、雑音指数が後方向励
起に較べ小さいことから、光増幅装置がプリアンプとし
て使用される場合に適した励起方法である。ＥＤＦは反
転分布の大きさが伝搬方向に沿って変化するため、雑音
指数は、ＥＤＦの長さおよび励起方向によって異なる。
前方向励起では、ＷＤＭ方式光信号が入射するＥＤＦの
入射側では反転分布が大きく形成されているため雑音指
数のよい状態でＷＤＭ方式光信号が増幅されるのに対
し、後方向励起では、ＥＤＦの射出側で反転分布が大き
く形成されるため、自然放出光（amplified spontaneou
s emission）によるショット雑音などによって雑音指数
が劣化した状態で増幅される。このため、上述のように
前方向励起は、雑音指数が後方向励起に較べ小さい。

【００５２】カプラ２５は、ＷＤＭ方式光信号の入力光
の強度を検出するために、ＷＤＭ方式光信号を２つに分
岐するカプラである。このカプラ２５で分岐した一方の
光は、カプラ２６へ射出され、他方の光は、受光した光
の強度に従う電流を出力するＰＤ２１に射出される。Ｅ
ＤＦ１１で増幅されたＷＤＭ方式光信号は、ＩＳＯ１２
と長周期ＦＢＧ１３とを介して、１×２カプラ１８に入
射される。

【００５３】カプラ１８に入射したＷＤＭ方式光信号
は、２つに分岐される。分岐された一方は、増幅された
ＷＤＭ方式光信号として射出される。分岐された他方
は、ＰＤ１４に入射し受光される。ＰＤ１４は、カプラ
１８からの光のパワーに比例する電流を割算器２２に出
力する。割算器２２は、ＰＤ１４およびＰＤ２１からの
電流をそれぞれ抵抗器（図７に不図示）を用いて電圧に
変換した後にＰＤ１４による電圧をＰＤ２１による電圧
で割り、その結果に応じた出力をＡＧＣ２３に出力す
る。ＡＧＣ２３は、この割算器２２からの出力によって
増幅前のＷＤＭ方式光信号の強度に対する増幅後のＷＤ
Ｍ方式光信号の強度の利得を判断し、増幅後のＷＤＭ方
式光信号の利得が所定の一定な利得となるようにＬＤ１
０の駆動電流を調節する。

【００５４】第３の実施形態の特徴は、第１の実施形態
に対し、増幅前のＷＤＭ方式光信号の強度と増幅後に利
得等化されたＷＤＭ方式光信号の強度とをそれぞれ検出
しＬＤ１０からの励起光の強度を制御するフィードバッ
クループを設けた点にある。このフィードバックループ
は、カプラ２５、ＰＤ２１、カプラ１８、ＰＤ１４、割
算器２２およびＡＧＣ２３から形成される。

【００５５】（本発明と第３の実施形態との対応関係）
請求項１ないし請求項４、請求項７に記載の発明と第３
の実施形態との対応関係については、第１の実施形態の
場合と同様であるので、その説明を省略する。請求項６
に記載の発明と第３の実施形態との対応関係について
は、利得制御手段は、カプラ２５、ＰＤ２１、カプラ１
８、ＰＤ１４、割算器２２およびＡＧＣ２３に対応す
る。

【００５６】（第３の実施形態の作用効果）このような
構成の光増幅装置では、入射されたＷＤＭ方式光信号
は、ＬＤ１０からのレーザ光によって反転分布を形成さ
れたＥＤＦ１１で誘導放射を起こして、増幅される。増
幅されたＷＤＭ方式光信号は、長周期ＦＢＧ１３で利得
等化され、ＷＤＭ方式光信号として出力される。

【００５７】ここで、長周期ＦＢＧ１３の設計値および
利得等化の結果は、第１の実施形態と同様であるので、
その説明を省略する。一方、割算器２２は、増幅前のＷ
ＤＭ方式光信号の強度と増幅後のＷＤＭ方式光信号の強
度との比率を求め、この比率に従う信号をＡＧＣ２３に
出力する。このため、ＡＧＣ２３は、光増幅器のＷＤＭ
方式光信号における利得を判断することができる。ＡＧ
Ｃ２３は、この比率に従う出力を割算器２２から受信
し、この比率が所定の一定値になるようにＬＤ１０の駆
動電流を調節する。ＬＤ１０の駆動電流を調節ことによ
りＥＤＦ１１に供給される１４８０ｎｍ帯域のレーザ光
の強度が変化するから、この変化に従ってＥＤＦ１１の
利得を調節することができる。

【００５８】ここで、所定の一定値は、増幅後のＷＤＭ
方式光信号の強度が増幅前のＷＤＭ方式光信号の強度に
対し所定の利得である場合、例えば、１０ｄＢである場
合に、割算器２２から出力されるべき値を予め求めて、
その値に設定される。

【００５９】よって、予めＬＤ１０の駆動電流とＥＤＦ
１１の利得との関係を調べておき、この関係に基づいて
割算器２２の出力値に対するＡＧＣ２３の出力値を決る
ことにより、この光ファイバ増幅器は、ＷＤＭ方式光信
号の利得をほぼ一定にすることができる。次に、別の実
施形態について説明する。

【００６０】（第４の実施形態の構成）第４の実施形態
は、請求項１ないし請求項５、および、請求項７ないし
請求項１０に記載の発明に対応する光増幅器の実施形態
である。第４の実施形態における光増幅器は、双方向光
通信を行う光通信システムの中継器として使用され、上
りＷＤＭ方式光信号および下りＷＤＭ方式光信号を入力
光として、各方向のＷＤＭ方式光信号を個別に所定の強
度になるように増幅する。

【００６１】図８は、第４の実施形態の光増幅器の構成
を示す図である。図８において、ＬＤ３０-1が発振した
１４８０ｎｍ帯域のレーザ光は、２×２カプラ３１に入
射される。ＬＤ３０-1からのレーザ光の強度は、後述す
るＡＬＣ３７-1からの出力に基づいてＬＤ３０-1の駆動
電流を調節することにより制御される。また、ＬＤ３０
-2が発振した１４８０ｎｍ帯域のレーザ光は、カプラ３
１に入射される。ＬＤ３０-2からのレーザ光の強度は、
後述するＡＬＣ３７-2からの出力に基づいてＬＤ３０-2
の駆動電流を調節することにより制御される。

【００６２】カプラ３１は、ＬＤ３０-1およびＬＤ３０
-2からのレーザ光を偏波合成した後に偏波合成したレー
ザ光を２つに分岐する。偏波合成することによってカプ
ラ３１から射出されるレーザ光は、偏波依存性のないレ
ーザ光を各ＥＤＦ３２-1、３２-2に供給することができ
る。カプラ３１で分岐された一方のレーザ光は、カプラ
３８-1を介してＥＤＦ３２-1に入射され、上り方向ＷＤ
Ｍ光信号を増幅する励起光となる。一方、カプラ３１で
分岐された他方のレーザ光は、カプラ３８-2を介してＥ
ＤＦ３２-2に入射され、下り方向ＷＤＭ光信号を増幅す
る励起光となる。

【００６３】以下、上り方向ＷＤＭ方式光信号を増幅す
る構成と下り方向ＷＤＭ方式光信号を増幅する構成と
は、同一なので、上り方向ＷＤＭ方式光信号を増幅する
構成を説明し、下り方向のその構成は、かっこ内に対応
する構成の符号を示して、その説明を省略する。そし
て、下り方向のその構成の場合には、上り方向ＷＤＭ方
式光信号を下り方向ＷＤＭ方式光信号に読み替える。

【００６４】ＥＤＦ３２-1（３２-2）は、カプラ３８-1
（３８-2）を介して入射されるカプラ３１からのレーザ
光を吸収することによりＥＤＦ３２-1（３２-2）内の電
子が励起され反転分布を形成する。この反転分布を形成
した状態で、励起光反射器（pump reflector）３７-1
（３７-2）を介して入射される上りＷＤＭ方式光信号が
入射すると、このＷＤＭ方式光信号に誘導されて誘導放
射が起こり、上りＷＤＭ方式光信号が増幅される。

【００６５】励起光反射器３７-1（３７-2）は、１４８
０ｎｍ帯域に反射帯域を持つ反射型光フィルタである。
この励起光反射器３７-1（３７-2）は、ＥＤＦ３２-1
（３２-2）を反転分布させることに消費されずにＥＤＦ
３２-1（３２-2）から射出された漏れ励起光を反射す
る。これにより漏れ励起光は、再びＥＤＦ３２-1（３２
-2）に入射され、ＥＤＦ３２-1（３２-2）を反転分布さ
せることに消費される。このため、励起光反射器を備え
る構成の光増幅装置は、励起光の無駄を少なくすること
ができる。また、励起光反射器３７-1（３７-2）が上り
方向ＷＤＭ方式光信号が伝搬する間に設けられるので、
上り方向ＷＤＭ方式光信号の信号帯域は、この励起光反
射器３７-1（３７-2）の反射帯域を避けて設定する必要
がある。

【００６６】ＥＤＦ３２-1（３２-2）で増幅された上り
方向ＷＤＭ方式光信号は、カプラ３８-1（３８-2）、光
を１方向にのみ透過するＩＳＯ３３-1（３３-2）および
利得の等化を行う長周期ＦＢＧ３４-1（３４-2）とを介
して、１×２カプラ３９-1（３９-2）に入射される。

【００６７】カプラ３９-1（３９-2）に入射した上り方
向ＷＤＭ方式光信号は、２つに分岐される。分岐された
一方は、増幅された上り方向ＷＤＭ方式光信号として射
出される。分岐された他方は、ＰＤ３５-1（３５-2）に
入射され受光される。ＰＤ３５-1（３５-2）は、受光し
たカプラ３９-1（３９-2）からの光の強度に比例する電
流を比較器３６-1（３６-2）に出力する。比較器３６-1
（３６-2）は、このＰＤ３５-1（３５-2）からの電流を
抵抗器（図８に不図示）を用いて電圧に変換した後にこ
の電圧と基準電圧Ｖref1（Ｖref2）とを比較し、その差
に比例する出力をＡＬＣ３７-1（３７-2）に出力する。
ＡＬＣ３７-1（３７-2）は、この比較器３６-1（３６-
2）からの出力によって増幅後の上り方向ＷＤＭ方式光
信号の強度を判断し、増幅後の上り方向ＷＤＭ方式光信
号の強度が所定の強度となるようにＬＤ３０-1（３０-
2）の駆動電流を調節する。

【００６８】ここで、基準電圧Ｖref1（Ｖref2）は、上
り方向ＷＤＭ方式光信号の強度が所定の強度である場
合、例えば、１０ｄＢｍである場合にＰＤ１４から出力
される電流に対応する電圧に設定する。 （本発明と第４の実施形態との対応関係）請求項１およ
び請求項２に記載の発明と第４の実施形態との対応関係
については、利得等化器は長周期ＦＢＧ３４-1、３４-2
に対応する。

【００６９】請求項３、および、請求項７ないし請求項
９に記載の発明と第４の実施形態との対応関係について
は、光増幅手段はＬＤ３０-1、３０-2とＥＤＦ３２-1、
３２-2と励起光反射器３７-1、３７-2とカプラ３８-1、
３８-2とＩＳＯ３３-1、３３-2とに対応し、光フィルタ
は長周期ＦＢＧ３４-1、３４-2に対応する。特に、請求
項７に記載の発明において、光ファイバはＥＤＦ３２-
1、３２-2に対応し、励起光源はＬＤ３０-1、３０-2に
対応する。そして、請求項８に記載の発明において、光
ファイバはＥＤＦ３２-1、３２-2に対応し、励起光源は
ＬＤ３０-1、３０-2に対応し、反射型光フィルタは励起
光反射器３７-1、３７-2に対応する。さらに、請求項９
に記載の発明においては、複数の光源はＬＤ３０-1およ
びＬＤ３０-2に対応し、合波手段はカプラ３１に対応す
る。

【００７０】請求項４に記載の発明と第４の実施形態と
の対応関係については、光増幅手段はＬＤ３０-1、３０
-2とＥＤＦ３２-1、３２-2と励起光反射器３７-1、３７
-2とカプラ３８-1、３８-2とＩＳＯ３３-1、３３-2とに
対応し、ファイバグレーティングフィルタは長周期ＦＢ
Ｇ３４-1、３４-2に対応する。請求項５に記載の発明と
第４の実施形態との対応関係については、強度制御手段
は、カプラ３９-1、３９-2とＰＤ３５-1、３５-2、比較
器３６-1、３６-2とＡＬＣ３７-1、３７-2に対応する。

【００７１】（第４の実施形態の作用効果）このような
構成の光増幅装置では、入射された上り方向ＷＤＭ方式
光信号は、ＬＤ８１、ＬＤ８３、ＬＤ１１１およびＬＤ
１１３からのレーザ光によって反転分布を形成されたＥ
ＤＦ１０１で誘導放射を起こして、増幅される。一方、
入射された下り方向ＷＤＭ方式光信号は、ＬＤ８１、Ｌ
Ｄ８３、ＬＤ１１１およびＬＤ１１３からのレーザ光に
よって反転分布を形成されたＥＤＦ１３１で誘導放射を
起こして、増幅される。

【００７２】長周期ＦＢＧ３４-1は、第１の実施形態と
同様に、ＬＤ３０-1、カプラ３１、カプラ３８-1、ＥＤ
Ｆ３２-1、励起光反射器３７-1、ＩＳＯ３３-1から構成
される光増幅器の利得波長特性に基づいて、［数１］に
従い、α、λ0 、ＦＳＲおよびｄが設計される。長周期
ＦＢＧ３４-2も、同様である。したがって、増幅されＩ
ＳＯ３３-1から射出される上り方向ＷＤＭ方式光信号の
利得波長特性は、利得等化される。そして、増幅されＩ
ＳＯ３３-2から射出される下り方向ＷＤＭ方式光信号の
利得波長特性は、利得等化される。

【００７３】一方、増幅された上り方向ＷＤＭ方式光信
号の強度が所定の強度と比較して増減がある場合には、
ＰＤ３５６-1の出力と基準電圧Ｖref1とに差が生じる。
このため、ＡＬＣ３７-1は、この比較器３６-1からの出
力によって上り方向ＷＤＭ方式光信号の強度が所定のパ
ワーであるか否かを判断することができる。ＡＬＣ３７
-1は、この差に従う出力を比較器３６-1から受信し、Ｌ
Ｄ３０-1の駆動電流を調節する。ＬＤ３０-1の駆動電流
を調節することによりＥＤＦ３２-1に供給される１４８
０ｎｍ帯域のレーザ光の強度が変化するから、この変化
に従ってＥＤＦ３２-1の利得を調節することができる。

【００７４】よって、予めＬＤ３０-1の駆動電流とＥＤ
Ｆ３２-1の利得との関係を調べておき、この関係に基づ
いて比較器３６-1の出力値に対するＡＬＣ３７-1の出力
値を決めることにより、この光増幅装置は、利得等化し
た後の上り方向ＷＤＭ方式光信号の強度をほぼ所定の値
にすることができる。さらに、予めＬＤ３０-2の駆動電
流とＥＤＦ３２-2の利得との関係を調べておき、この関
係に基づいて比較器３６-2の出力値に対するＡＬＣ３７
-2の出力値を決めることにより、上り方向ＷＤＭ方式光
信号の場合と同様の作用により、この光増幅装置は、利
得等化した後の下り方向ＷＤＭ方式光信号の強度もほぼ
所定の値にすることができる。

【００７５】ここで、上述の第４の実施形態において
は、ＬＤ３０-1とＬＤ３０-2との発振波長が同一である
場合について説明したが、ＥＤＦ３２-1、３２-2は、励
起光の波長によって利得波長特性が異なるため、光増幅
装置の用途に応じてＬＤ３０-1とＬＤ３０-2との発振波
長を異なる波長にする場合がある。この場合には、カプ
ラ３１は、ＬＤ３０-1およびＬＤ３０-2からのレーザ光
を波長合成した後に波長合成したレーザ光を２つに分岐
するカプラに代える。この場合が、請求項１０に記載の
発明に対応する。

【００７６】なお、第１の実施形態ないし第４の実施形
態では、ＥＤＦを使用したがこれに限定されるものでは
ない。他の希土類をドープした光ファイバを使用しても
よい。例えば、１３００ｎｍ帯を増幅するネオジウム
（元素記号：Ｎｄ、原子番号６０）、プラセオジウム
（元素記号：Ｐｒ、原子番号５９）、１４５０ｎｍ帯を
増幅するツリウム（元素記号：Ｔｍ、原子番号６９）な
どをドープした光ファイバを使用してもよい。もちろ
ん、これらの場合には、長周期ＦＢＧは、各々の光ファ
イバ増幅器における利得波長特性に長周期ＦＢＧの損失
波長特性を合わせるべく、［数１］に従い、α、λ0 、
ＦＳＲおよびｄが設計される。

【００７７】また、第１の実施形態、第２の実施形態お
よび第４の実施形態では、後方向励起の場合を説明した
が、前方向励起としてもよい。そして、第３の実施形態
では、前方向励起の場合を説明したが、後方向励起とし
てもよい。さらに、第１の実施形態ないし第４の実施形
態において、励起光を発生する励起光源を複数個使用し
て、光を増幅する光ファイバの双方向から励起光を入射
させる方式である双方向励起（bidirectional pumping
）としてもよい。

【００７８】さらに、第１の実施形態ないし第４の実施
形態においては、光を増幅する手段にいわゆる希土類元
素添加光ファイバ増幅器を使用したがこれに限定される
ものではない。誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱な
ど光ファイバの非線形散乱を利用した光非線形ファイバ
増幅器、注入同期形、ファブリペロー形、進行波形など
がある半導体レーザ増幅器などの光を増幅する他の手段
を使用することができる。半導体レーザ増幅器は、小
型、低消費電力および光集積回路との整合性がよいこと
など優れた特性を持っている。

【００７９】次に別の実施形態について説明する。 （第５の実施形態の構成）第５の実施形態は、請求項
１、請求項２および請求項１１に記載の発明に対する光
伝送システムの実施形態である。図９は、第５の実施形
態にかかる、利得等化器を使用した光伝送システムの第
１の構成例を示す図である。

【００８０】図９において、光送信器５０から射出され
たＷＤＭ方式光信号は、光伝送路である光ファイバ５１
-1に入射される。光送信器５０は、送信すべき情報に基
づいて光を変調することにより各チャネルにおける光信
号を生成し、これら各チャネルの光信号を多重してＷＤ
Ｍ方式光信号を生成する。

【００８１】光ファイバ５１-1を伝送したＷＤＭ方式光
信号は、光増幅器５２-1に入射され、この光増幅器５２
-1は、光ファイバ５１-1を伝送する間に減衰したＷＤＭ
方式光信号を増幅する。増幅されたＷＤＭ方式光信号
は、長周期ＦＢＧ５３-1に入射され、長周期ＦＢＧ５３
-1は、増幅されたＷＤＭ方式光信号の強度波長特性を等
化する。

【００８２】長周期ＦＢＧ５３-1は、入射されるべきＷ
ＤＭ方式光信号の強度波長特性に長周期ＦＢＧ５３-1の
損失波長特性を合わせるべく、［数１］に従い、α、λ
0 、ＦＳＲおよびｄが設計される。この光ファイバ５１
-1、光増幅器５２-1および長周期ＦＢＧ５３-1を１個の
伝送単位とすると、等化されたＷＤＭ方式光信号は、次
の伝送単位の光ファイバ５１-2に入射される。以後、伝
送、増幅および等化が繰り返され、ｎ番目の伝送単位の
長周期ＦＢＧ５３-nから射出されたＷＤＭ方式光信号
は、光受信器５４に入射される。

【００８３】光受信器５４は、ＷＤＭ方式光信号を各チ
ャネルに分離し、分離した光信号を復調して元の情報を
取り出す。 （本発明と第５の実施形態との対応関係）請求項１、請
求項２および請求項１１に記載の発明と第５の実施形態
との対応関係については、利得等化器は長周期ＦＢＧ５
３-1〜５３-nに対応する。

【００８４】（第５の実施形態の作用効果）この光伝送
システムは、１つの光増幅器１１-1〜１１-nを中継する
ごとに長周期ＦＢＧ５３-1〜５３-nによってＷＤＭ方式
光信号を等化することができる。ここで、上述の第１の
構成においては、光増幅器によってＷＤＭ方式光信号を
増幅するごとに、増幅後のＷＤＭ方式光信号を等化した
が、複数の光増幅装置によってＷＤＭ方式光信号が増幅
された後に、ＷＤＭ方式光信号を等化してもよい。

【００８５】図１０は、第５の実施形態にかかる、利得
等化器を使用した光伝送システムの第２の構成を示す図
である。図１０において、この光伝送システムの構成例
では、光ファイバおよび光増幅器を１個の伝送単位とす
ると、縦続接続されているｎ個の伝送単位の間に、利得
等化器である長周期ＦＢＧ５５-1、５５-2は、適当な中
継間隔をおいて配置される。

【００８６】この光伝送システムでは、長周期ＦＢＧ５
５-1、５５-2は、複数の光増幅器を中継した後のＷＤＭ
方式光信号を一括して等化することができる。次に別の
実施形態について説明する。 （第６の実施形態の構成）第６の実施形態は、請求項
３、請求項４および請求項１２に記載の発明に対する光
伝送システムの実施形態である。

【００８７】図１１は、第６の実施形態にかかる、光増
幅装置を使用した光伝送システムの第１の構成例を示す
図である。なお、第６の実施形態において、第５の実施
形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その
説明を省略する。図１１において、光送信器５０から射
出されたＷＤＭ方式光信号は、光ファイバ５１-1に入射
され、この光ファイバ５１-1を伝送したＷＤＭ方式光信
号は、光増幅装置５６-1に入射される。

【００８８】この光増幅装置５６-1は、光ファイバ５１
-1を伝送する間に減衰したＷＤＭ方式光信号を増幅する
光増幅器５６-1a とこの増幅されたＷＤＭ方式光信号の
利得波長特性を等化する長周期ＦＢＧ５６-1b とからな
る。長周期ＦＢＧ５６-1b は、光増幅器５６-1a の利得
波長特性に長周期ＦＢＧ５３-1の損失波長特性を合わせ
るべく、［数１］に従い、α、λ0 、ＦＳＲおよびｄが
設計される。

【００８９】この光ファイバ５１-1および光増幅装置５
６-1を１個の伝送単位とすると、光増幅装置５６-1で増
幅された後に等化されたＷＤＭ方式光信号は、次の伝送
単位の光ファイバ５１-2に入射される。以後、伝送、増
幅・等化が繰り返され、ｎ番目の伝送単位の光増幅装置
５６-nから射出されたＷＤＭ方式光信号は、光受信器５
４に入射される。

【００９０】（本発明と第６の実施形態との対応関係）
請求項３、請求項４および請求項１２に記載の発明と第
６の実施形態との対応関係については、光増幅装置は光
増幅装置５６-1〜５６-nに対応する。特に、請求項３に
記載の発明において、光増幅器は光増幅器５６-1a 〜５
６-na に対応し、光フィルタは長周期ＦＢＧ５６-1b 〜
５６-nb に対応する。そして、請求項４に記載の発明に
おいて、光増幅器は光増幅器５６-1a 〜５６-na に対応
し、ファイバグレーティングフィルタは長周期ＦＢＧ５
６-1b 〜５６-nb に対応する。

【００９１】（第６の実施形態の作用効果）この光伝送
システムは、光ファイバ５１-1〜５１-nの一定の伝送区
間ごとに中継器である光増幅装置５６-1〜５６-nでＷＤ
Ｍ方式光信号を増幅し等化することができる。ここで、
上述の第１の構成においては、光増幅装置５６-1〜５６
-nごとに、ＷＤＭ方式光信号を増幅して等化したが、本
願発明の原理に基づく利得等化機能を備えない複数の光
増幅器によってＷＤＭ方式光信号を増幅した後に、ＷＤ
Ｍ方式光信号を等化してもよい。

【００９２】図１２は、第６の実施形態にかかる、利得
等化器を使用した光伝送システムの第２の構成を示す図
である。図１２において、この光伝送システムの構成例
では、光ファイバおよび本願発明の原理に基づく利得等
化機能を備えない光増幅器を１個の伝送単位とすると、
縦続接続されているｎ個の伝送単位の間に、本願発明の
原理に基づく利得等化機能を備える光増幅装置５７-1、
５７-2は、適当な中継間隔をおいて配置される。

【００９３】この光伝送システムでは、光増幅装置５７
-1、５７-2は、複数の光増幅器を中継した後のＷＤＭ方
式光信号を一括して等化することができる。

【００９４】

【発明の効果】請求項１および請求項２に記載の発明で
は、光フィルタにおける損失波長特性の非対称な部分を
利用するので、１つの光フィルタによって入射される光
の強度を広い波長帯域に亘り等化することができる。

【００９５】請求項３ないし請求項１０に記載の発明で
は、損失波長特性の非対称な部分を利用して利得を等化
する１つの光フィルタを光増幅装置内に備えるので、広
い波長帯域に亘り利得の平坦な増幅出力を得ることがで
きる。請求項１１および請求項１２に記載の発明では、
光伝送路の損失波長特性と光増幅器の利得波長特性とか
ら生じる利得偏差を等化するので、超長距離伝送を行っ
ても利得偏差を一定の範囲内に納めることができる。こ
のため、超長距離電装をすることができる光伝送システ
ムを構築することができる。

【００９６】そして、請求項１ないし請求項１２に記載
の発明では、１つの光フィルタによって利得を等化する
ことができるから、複数の光フィルタによって利得を等
化する場合に必要な光フィルタ相互間の調整が不要であ
る。さらに、請求項１ないし請求項１２に記載の発明で
は、１つの光フィルタによって利得を等化することがで
きるから、簡素かつコストパフォーマンスに優れた利得
等化器、光増幅装置、光伝送システムを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための図である。

【図２】長周期ファイバグレーティングフィルタにおけ
る損失波長特性の１例を示す図である。

【図３】第１の実施形態の光増幅器の構成を示す図であ
る。

【図４】第１の実施形態における出力光の強度波長特性
を示す図である。

【図５】損失波長特性の対称な領域を使用して利得波長
特性を等化した場合を示す図である。

【図６】第２の実施形態の光増幅装置の構成を示す図で
ある。

【図７】第３の実施形態の光増幅装置の構成を示す図で
ある。

【図８】第４の実施形態の光増幅装置の構成を示す図で
ある。

【図９】第５の実施形態にかかる、利得等化器を使用し
た光伝送システムの第１の構成例を示す図である。

【図１０】第５の実施形態にかかる、利得等化器を使用
した光伝送システムの第２の構成例を示す図である。

【図１１】第６の実施形態にかかる、利得等化器を使用
した光伝送システムの第１の構成を示す図である。

【図１２】第６の実施形態にかかる、利得等化器を使用
した光伝送システムの第２の構成を示す図である。

【図１３】光増幅器の利得波長特性および従来の利得等
化器の損失波長特性を示す図である。

【符号の説明】

１１、３２ ＥＤＦ １３、３４、５３、５５ 長周期ＦＢＧ １４、２１、３５ ＰＤ １５、３６ 比較器 １６、３７ ＡＬＣ ２２ 割算器 ２３ ＡＧＣ ３７ 励起光反射器 ５６、５７ 光増幅装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/16 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｖ Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射される光の強度波長特性を所定の波
   長帯域においてほぼ平坦な強度波長特性にして射出する
   利得等化方法において、 前記所定の波長帯域内に損失の極大値を有するとともに
   該損失の極大値を与える波長を中心に損失波長特性が非
   対称である光フィルタを用いて、前記損失の極大値を与
   える波長を前記強度波長特性の前記所定の波長帯域内に
   おける極大値を与える波長にほぼ一致させることを特徴
   とする利得等化方法。
2. 【請求項２】 入射される光の強度波長特性を所定の波
   長帯域においてほぼ平坦な強度波長特性にして射出する
   利得等化方法において、 損失の１次の極大値を与える波長に対し短波長側あるい
   は長波長側の極大値を中心とする非対称な損失波長特性
   を有するファイバグレーティングフィルタを用い、該フ
   ィルタの該非対称な損失波長特性の極大値の波長を前記
   光の強度波長特性の所定の波長帯域内における極大値を
   与える波長にほぼ一致させることを特徴とする利得等化
   方法。
3. 【請求項３】 所定の波長帯域において光を増幅する光
   増幅器と、 前記所定の波長帯域内に損失の極大値を有するとともに
   該損失の極大値を与える波長を中心に損失波長特性が非
   対称である光フィルタとを備え、 前記所定の波長帯域内において、前記損失の極大値を与
   える波長を前記光増幅器の利得波長特性における極大値
   を与える波長にほぼ一致させる光増幅装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光増幅装置において、 該フィルタは、損失の１次の極大値を与える波長に対し
   短波長側の損失波長特性あるいは長波長側の損失波長特
   性のいずれか一方の損失波長特性における一部を前記所
   定の波長帯域に設定されるファイバグレーティングフィ
   ルタであって、 前記所定の波長帯域内において、前記損失波長特性にお
   ける極大値を与える波長を前記光増幅器の利得波長特性
   における極大値を与える波長にほぼ一致させることを特
   徴とする光増幅装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の光増幅装置において、 前記光増幅装置から射出される出力光における一部の光
   を受光し、該受光した光の強度に応じて前記光増幅器に
   おける出力光の強度を制御する強度制御手段をさらに備
   えることを特徴とする光増幅装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の光増幅装置において、 前記光増幅装置に入射される入力光における一部の光と
   前記光増幅装置から射出される出力光における一部の光
   とを各々受光し、該受光した各光の強度に応じて前記光
   増幅器における出力光の利得を一定に制御する利得制御
   手段をさらに備えることを特徴とする光増幅装置。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の光増幅装置において、 前記光増幅器は、 希土類元素を添加した光ファイバと、 前記光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と
   からなる光ファイバ増幅器であることを特徴とする光増
   幅装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光増幅装置において、 前記光ファイバにおいて前記励起光源からの光が入射さ
   れる端とは反対の端に接続され、前記励起光の波長に反
   射帯域を設定される反射型光フィルタとからなる光ファ
   イバ増幅器であることを特徴とする光増幅装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光増幅装置において、 前記励起光源は、複数の光源と該複数の光源からの光を
   偏波合成した後に前記光ファイバに供給する合波手段と
   からなる冗長化構成の励起光源であることを特徴とする
   光増幅装置。
10. 【請求項１０】 請求項７に記載の光増幅装置におい
    て、 前記励起光源は、複数の光源と該複数の光源からの光を
    波長合成した後に前記光ファイバに供給する合波手段と
    からなる冗長化構成の励起光源であることを特徴とする
    光増幅装置。
11. 【請求項１１】 光を伝送する光伝送路と該光伝送路を
    伝送する光を増幅する光増幅装置と前記光伝送路のいず
    れかの箇所に挿入して接続される利得等化器とからなる
    光伝送システムにおいて、 前記利得等化器は、請求項１または請求項２に記載の利
    得等化方法を用いたことを特徴とする光伝送システム。
12. 【請求項１２】 光を伝送する光伝送路と該光伝送路を
    伝送する光を増幅する光増幅装置とからなる光伝送シス
    テムにおいて、 前記光増幅装置は、請求項３に記載の光増幅装置である
    ことを特徴とする光伝送システム。