JP2001196671A - 波長多重伝送用光ファイバ増幅器 - Google Patents
波長多重伝送用光ファイバ増幅器Info
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10015—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by monitoring or controlling, e.g. attenuating, the input signal
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力パワーが低いときには、ＥＤＦが長尺で
あるため、後方向励起による反転分布状態が信号光入射
端では悪くなり、雑音指数の劣化が見込まれる。 【解決手段】 制御回路２５は、まず方向性結合器型光
スイッチ２９を制御して、励起ＬＤ光源２８からの励起
光を主としてＷＤＭカプラ２４ａを介してＥＤＦ３０に
入力することで前方励起を強くした状態で、光源２８の
駆動電流を制御して所望の値の信号光が出力されるよう
にする。また、光源２８の駆動電流が上限に達しても、所
望の値の信号光パワーが得られないときは、制御回路２
５はＷＤＭカプラ２４ｂを介してＥＤＦ３０に入力する
励起光の割合を徐々に増やすと共に、光源２８の駆動電
流を制御して所望の値の信号光が出力されるようにす
る。
あるため、後方向励起による反転分布状態が信号光入射
端では悪くなり、雑音指数の劣化が見込まれる。 【解決手段】 制御回路２５は、まず方向性結合器型光
スイッチ２９を制御して、励起ＬＤ光源２８からの励起
光を主としてＷＤＭカプラ２４ａを介してＥＤＦ３０に
入力することで前方励起を強くした状態で、光源２８の
駆動電流を制御して所望の値の信号光が出力されるよう
にする。また、光源２８の駆動電流が上限に達しても、所
望の値の信号光パワーが得られないときは、制御回路２
５はＷＤＭカプラ２４ｂを介してＥＤＦ３０に入力する
励起光の割合を徐々に増やすと共に、光源２８の駆動電
流を制御して所望の値の信号光が出力されるようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器に係り、特に希土類添加ファイバを用いて
波長多重光信号を増幅する波長多重伝送用光ファイバ増
幅器に関する。
ァイバ増幅器に係り、特に希土類添加ファイバを用いて
波長多重光信号を増幅する波長多重伝送用光ファイバ増
幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、波長多重伝送用光ファイバ増
幅器としてＥＤＦＡ(Erbium Doped Fiber Amplifier)が
知られている。このＥＤＦＡでは、１波長当たりの入出
力レベルを一定に保つため、入力信号数に応じて出力信
号光パワーを変えている。
幅器としてＥＤＦＡ(Erbium Doped Fiber Amplifier)が
知られている。このＥＤＦＡでは、１波長当たりの入出
力レベルを一定に保つため、入力信号数に応じて出力信
号光パワーを変えている。
【０００３】一方、波長多重用光ファイバ増幅器の分野
では、今までの１５５０ｎｍ帯のものから、近年、１５
８０ｎｍ帯（１５７０ｎｍ〜１６００ｎｍ）の波長帯域
を使用した波長多重伝送用光ファイバ増幅器が開発され
るようになった。この１５８０ｎｍ帯の波長多重伝送用
光ファイバ増幅器では、−５ｄＢｍ程度（３２波）など
の高レベル（多波長）の信号が入力された時、前方励起
のみ、又は後方励起のみの場合、効率が１０％以下と低
く、＋２０ｄＢｍの出力を出すためには、１Ｗという高
励起パワーが必要になる。このため、効率の改善のた
め、双方向励起の必要がある。
では、今までの１５５０ｎｍ帯のものから、近年、１５
８０ｎｍ帯（１５７０ｎｍ〜１６００ｎｍ）の波長帯域
を使用した波長多重伝送用光ファイバ増幅器が開発され
るようになった。この１５８０ｎｍ帯の波長多重伝送用
光ファイバ増幅器では、−５ｄＢｍ程度（３２波）など
の高レベル（多波長）の信号が入力された時、前方励起
のみ、又は後方励起のみの場合、効率が１０％以下と低
く、＋２０ｄＢｍの出力を出すためには、１Ｗという高
励起パワーが必要になる。このため、効率の改善のた
め、双方向励起の必要がある。
【０００４】図４は上記の１５８０ｎｍ帯の従来の波長
多重用光ファイバ増幅器の一例の構成図を示す。同図に
おいて、増幅されるべき信号光は、光コネクタ１０から
光アイソレータ１１ａを通って波長分割多重（ＷＤＭ）
カプラ１２ａに入力される。一方、励起ＬＤ（レーザダ
イオード）光源１３から出力された励起光は、分岐比５
０％の1×２分岐カプラ１４で５０％の割合で２分岐さ
れる。
多重用光ファイバ増幅器の一例の構成図を示す。同図に
おいて、増幅されるべき信号光は、光コネクタ１０から
光アイソレータ１１ａを通って波長分割多重（ＷＤＭ）
カプラ１２ａに入力される。一方、励起ＬＤ（レーザダ
イオード）光源１３から出力された励起光は、分岐比５
０％の1×２分岐カプラ１４で５０％の割合で２分岐さ
れる。
【０００５】信号光はＷＤＭカプラ１２ａで1×２分岐
カプラ１４からの励起光と合波された後、エルビウム添
加ファイバ（ＥＤＦ）１５で増幅された後、ＷＤＭカプ
ラ１２ｂで励起光と合波された後、光アイソレータ１１
ｂを通って光コネクタ１６へ出力される。このように、
この従来の波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、1×
２分岐カプラ１４をＥＤＦ１５の入力側と出力側にそれ
ぞれ設けたＷＤＭカプラ１２ａ及び１２ｂと接続し、Ｅ
ＤＦ１５の入力側から信号光と同じ方向に励起光を入力
する前方励起と、ＥＤＦ１５の出力側から信号光と逆方
向に励起光を入力する後方励起とを同時に実行すること
により、双方向励起を実現している。
カプラ１４からの励起光と合波された後、エルビウム添
加ファイバ（ＥＤＦ）１５で増幅された後、ＷＤＭカプ
ラ１２ｂで励起光と合波された後、光アイソレータ１１
ｂを通って光コネクタ１６へ出力される。このように、
この従来の波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、1×
２分岐カプラ１４をＥＤＦ１５の入力側と出力側にそれ
ぞれ設けたＷＤＭカプラ１２ａ及び１２ｂと接続し、Ｅ
ＤＦ１５の入力側から信号光と同じ方向に励起光を入力
する前方励起と、ＥＤＦ１５の出力側から信号光と逆方
向に励起光を入力する後方励起とを同時に実行すること
により、双方向励起を実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、波長数が少な
くなり、例えば−２０ｄＢｍ程度（１波）の入力になる
ことがあり、この場合は出力を＋５ｄＢｍ程度出すため
に双方向励起すると、効率が良いために、僅かな励起パ
ワーで出力されるが、ＥＤＦ１５が長尺であるため、後
方向励起による反転分布状態が信号光入射端では悪くな
り、雑音指数の劣化が見込まれる。
の波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、波長数が少な
くなり、例えば−２０ｄＢｍ程度（１波）の入力になる
ことがあり、この場合は出力を＋５ｄＢｍ程度出すため
に双方向励起すると、効率が良いために、僅かな励起パ
ワーで出力されるが、ＥＤＦ１５が長尺であるため、後
方向励起による反転分布状態が信号光入射端では悪くな
り、雑音指数の劣化が見込まれる。
【０００７】また、従来、希土類添加ファイバの両端に
接続する波長合波器それぞれに励起レーザ光を供給して
一方の波長合波器へ入力し他方の波長合波器から出力す
る光信号を直接増幅する光ファイバ増幅器において、励
起レーザ光を出力する一つの励起レーザと、この励起レ
ーザから入力した前記レーザ光を分岐して入力側の波長
合波器及び出力側の波長合波器それぞれへ供給する光分
岐回路とを備える光ファイバ増幅器も従来知られている
（特開平１０−２０９５４０号公報）。
接続する波長合波器それぞれに励起レーザ光を供給して
一方の波長合波器へ入力し他方の波長合波器から出力す
る光信号を直接増幅する光ファイバ増幅器において、励
起レーザ光を出力する一つの励起レーザと、この励起レ
ーザから入力した前記レーザ光を分岐して入力側の波長
合波器及び出力側の波長合波器それぞれへ供給する光分
岐回路とを備える光ファイバ増幅器も従来知られている
（特開平１０−２０９５４０号公報）。
【０００８】しかし、この従来の光ファイバ増幅器は、
光分岐回路により前方励起及び後方励起それぞれの励起
パワー出力比率を同じ程度に調整しているが、１５８０
ｎｍ帯の信号光に対してこのように調整することは前述
したようにＥＤＦが長尺であることから雑音指数が悪く
なってしまうという問題がある。
光分岐回路により前方励起及び後方励起それぞれの励起
パワー出力比率を同じ程度に調整しているが、１５８０
ｎｍ帯の信号光に対してこのように調整することは前述
したようにＥＤＦが長尺であることから雑音指数が悪く
なってしまうという問題がある。
【０００９】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
基本的に前方励起を強くし、出力が得られない場合は後
方励起の割合を徐々に強くすることにより、低雑音、高
出力の特性を実現し得る波長多重伝送用光ファイバ増幅
器を提供することを目的とする。
基本的に前方励起を強くし、出力が得られない場合は後
方励起の割合を徐々に強くすることにより、低雑音、高
出力の特性を実現し得る波長多重伝送用光ファイバ増幅
器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、入力された信号光を増幅する、希土類元素
が添加された光ファイバと、所定波長の励起光を出力す
る励起ＬＤ光源と、励起光を光ファイバの信号光入力側
から供給する前方向励起手段と、励起光を前記光ファイ
バの信号光出力側から供給する後方向励起手段と、光フ
ァイバから出力された出力信号光のパワーをモニタする
ためのモニタ手段と、前方向励起手段による前方向励起
の割合を後方向励起手段による後方向励起の割合に比べ
て最大の状態にして、モニタ手段からのモニタ信号に基
づき、出力信号光のパワーが所望の値となるまで励起Ｌ
Ｄ光源の駆動電流を変化させ、出力信号光のパワーが所
望の値とならないときは、後方向励起の割合を前方向励
起の割合に比べて所定量大とする第１の動作と、モニタ
手段からのモニタ信号に基づき、出力信号光のパワーが
所望の値となるまで励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させ
る第２の動作を、出力信号光のパワーが所望の値となる
まで繰り返す制御手段とを有する構成としたものであ
る。
成するため、入力された信号光を増幅する、希土類元素
が添加された光ファイバと、所定波長の励起光を出力す
る励起ＬＤ光源と、励起光を光ファイバの信号光入力側
から供給する前方向励起手段と、励起光を前記光ファイ
バの信号光出力側から供給する後方向励起手段と、光フ
ァイバから出力された出力信号光のパワーをモニタする
ためのモニタ手段と、前方向励起手段による前方向励起
の割合を後方向励起手段による後方向励起の割合に比べ
て最大の状態にして、モニタ手段からのモニタ信号に基
づき、出力信号光のパワーが所望の値となるまで励起Ｌ
Ｄ光源の駆動電流を変化させ、出力信号光のパワーが所
望の値とならないときは、後方向励起の割合を前方向励
起の割合に比べて所定量大とする第１の動作と、モニタ
手段からのモニタ信号に基づき、出力信号光のパワーが
所望の値となるまで励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させ
る第２の動作を、出力信号光のパワーが所望の値となる
まで繰り返す制御手段とを有する構成としたものであ
る。
【００１１】この発明では、まず、前方向励起の割合を
後方向励起の割合に比べて最大の状態とし、その状態で
励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させるようにしたため、
低入力パワーのときには前方向励起を主とした光増幅が
でき、一方、前方向励起を強くしても出力信号光のパワ
ーが所望の値にならないときには、後方向励起の割合を
徐々に大きくするようにしたため、この場合も前方向励
起を主とした光増幅ができる。
後方向励起の割合に比べて最大の状態とし、その状態で
励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させるようにしたため、
低入力パワーのときには前方向励起を主とした光増幅が
でき、一方、前方向励起を強くしても出力信号光のパワ
ーが所望の値にならないときには、後方向励起の割合を
徐々に大きくするようにしたため、この場合も前方向励
起を主とした光増幅ができる。
【００１２】また、上記の目的を達成するため、本発明は
上記の制御手段を、電極への印加信号に応じて励起ＬＤ
光源から前方向励起手段及び後方向励起手段へそれぞれ
供給する励起光の分岐割合が可変制御される方向性結合
型光スイッチと、初期状態では方向性結合型光スイッチ
の電極への印加信号を、前方向励起手段へ励起光が最も
多く供給されるように制御し、モニタ手段からのモニタ
信号に基づいて検出した出力信号光のパワーと所望の値
とが一致するかどうか比較し、一致するまで励起ＬＤ光
源の駆動電流を変化させ、かつ、方向性結合型光スイッ
チの電極への印加信号を、後方向励起手段への励起光供
給割合を徐々に大きくするように調整する制御回路とよ
りなる構成としたことを特徴とする。
上記の制御手段を、電極への印加信号に応じて励起ＬＤ
光源から前方向励起手段及び後方向励起手段へそれぞれ
供給する励起光の分岐割合が可変制御される方向性結合
型光スイッチと、初期状態では方向性結合型光スイッチ
の電極への印加信号を、前方向励起手段へ励起光が最も
多く供給されるように制御し、モニタ手段からのモニタ
信号に基づいて検出した出力信号光のパワーと所望の値
とが一致するかどうか比較し、一致するまで励起ＬＤ光
源の駆動電流を変化させ、かつ、方向性結合型光スイッ
チの電極への印加信号を、後方向励起手段への励起光供
給割合を徐々に大きくするように調整する制御回路とよ
りなる構成としたことを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、第１の光ファイバ増幅器と第２の光ファイバ増幅器
とが利得等化器を介して接続された２段構成の光ファイ
バ増幅器であって、第１及び第２の光ファイバ増幅器
は、それぞれ入力された信号光を増幅する、希土類元素
が添加された光ファイバと、所定波長の励起光を出力す
る励起ＬＤ光源と、励起光を光ファイバの信号光入力側
から供給する前方向励起手段と、励起光を光ファイバの
信号光出力側から供給する後方向励起手段と、光ファイ
バから出力された出力信号光のパワーをモニタするため
のモニタ手段と、モニタ手段からのモニタ信号に基づい
て検出した出力信号光のパワーと所望の値とが一致する
ように、前方向励起手段による前方向励起と後方向励起
手段による後方向励起の相対割合を可変すると共に、励
起ＬＤ光源の駆動電流を制御する制御手段とを有し、第
１の光ファイバ増幅器の制御手段は、前方向励起の割合
を後方向励起の割合に比べて相対的に大となるように制
御し、第２の光ファイバ増幅器の制御手段は、相対割合
を第２の光ファイバ増幅器の出力信号光のパワーと所望
の値とが一致するように制御することを特徴とする。
め、第１の光ファイバ増幅器と第２の光ファイバ増幅器
とが利得等化器を介して接続された２段構成の光ファイ
バ増幅器であって、第１及び第２の光ファイバ増幅器
は、それぞれ入力された信号光を増幅する、希土類元素
が添加された光ファイバと、所定波長の励起光を出力す
る励起ＬＤ光源と、励起光を光ファイバの信号光入力側
から供給する前方向励起手段と、励起光を光ファイバの
信号光出力側から供給する後方向励起手段と、光ファイ
バから出力された出力信号光のパワーをモニタするため
のモニタ手段と、モニタ手段からのモニタ信号に基づい
て検出した出力信号光のパワーと所望の値とが一致する
ように、前方向励起手段による前方向励起と後方向励起
手段による後方向励起の相対割合を可変すると共に、励
起ＬＤ光源の駆動電流を制御する制御手段とを有し、第
１の光ファイバ増幅器の制御手段は、前方向励起の割合
を後方向励起の割合に比べて相対的に大となるように制
御し、第２の光ファイバ増幅器の制御手段は、相対割合
を第２の光ファイバ増幅器の出力信号光のパワーと所望
の値とが一致するように制御することを特徴とする。
【００１４】この発明では、２段構成の光ファイバ増幅
器において、全体の雑音指数を支配する前段の第１の光
ファイバ増幅器では前方向励起を主とした光増幅を行
い、後段の第２の光ファイバ増幅器では、入力信号光のパ
ワーに応じた最適な双方向励起制御ができる。
器において、全体の雑音指数を支配する前段の第１の光
ファイバ増幅器では前方向励起を主とした光増幅を行
い、後段の第２の光ファイバ増幅器では、入力信号光のパ
ワーに応じた最適な双方向励起制御ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる波長多重伝
送用光ファイバ増幅器の第１の実施の形態の構成図を示
す。同図において、増幅される信号光は、光コネクタ２
０より入射され、１×２分岐カプラ２２ａ、光アイソレ
ータ２３ａ、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ２４ａ、Ｅ
ＤＦ３０、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ２４ｂ、光ア
イソレータ２３ｂ、１×２分岐カプラ２２ｂを通り、光
コネクタ３２から出力される。
て図面と共に説明する。図１は本発明になる波長多重伝
送用光ファイバ増幅器の第１の実施の形態の構成図を示
す。同図において、増幅される信号光は、光コネクタ２
０より入射され、１×２分岐カプラ２２ａ、光アイソレ
ータ２３ａ、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ２４ａ、Ｅ
ＤＦ３０、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ２４ｂ、光ア
イソレータ２３ｂ、１×２分岐カプラ２２ｂを通り、光
コネクタ３２から出力される。
【００１６】１×２分岐カプラ２２ａには、入力信号光
パワーをモニタするためのフォトダイオード（ＰＤ）２
１が融着接続されている。ＷＤＭカプラ２４ａ、２４ｂ
には、方向性結合器型光スイッチ２９が融着接続され、
その方向性結合器型光スイッチ２９に励起ＬＤ光源２８
が融着接続されている。また、１×２分岐カプラ２２ｂ
は、増幅された信号光パワーをモニタするためのＰＤ３
１が融着接続されている。
パワーをモニタするためのフォトダイオード（ＰＤ）２
１が融着接続されている。ＷＤＭカプラ２４ａ、２４ｂ
には、方向性結合器型光スイッチ２９が融着接続され、
その方向性結合器型光スイッチ２９に励起ＬＤ光源２８
が融着接続されている。また、１×２分岐カプラ２２ｂ
は、増幅された信号光パワーをモニタするためのＰＤ３
１が融着接続されている。
【００１７】更に、ＰＤ３１の受信データを基に、出力
信号光が一定になるように方向性結合器型光スイッチ２
９と励起ＬＤ光源２８を制御する制御回路２５が設けら
れている。制御回路２５は、方向性結合器型光スイッチ
２９を制御する方向性結合器型光スイッチ用制御回路２
６と、励起ＬＤ光源２８を制御する励起ＬＤ駆動用制御
回路２７を有している。
信号光が一定になるように方向性結合器型光スイッチ２
９と励起ＬＤ光源２８を制御する制御回路２５が設けら
れている。制御回路２５は、方向性結合器型光スイッチ
２９を制御する方向性結合器型光スイッチ用制御回路２
６と、励起ＬＤ光源２８を制御する励起ＬＤ駆動用制御
回路２７を有している。
【００１８】励起ＬＤ光源２８は、ＥＤＦ３０を励起す
るための高出力半導体レーザダイオードである。１５８
０ｎｍ帯の増幅では、励起光源となる１５５０ｎｍ帯の
量子効率が、１４８０ｎｍ帯励起の方が９８０ｎｍ帯励
起より大きいことから、この実施の形態では発振波長が
約１４８０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ/ＩｎＰレーザダイオ
ードを用いる。
るための高出力半導体レーザダイオードである。１５８
０ｎｍ帯の増幅では、励起光源となる１５５０ｎｍ帯の
量子効率が、１４８０ｎｍ帯励起の方が９８０ｎｍ帯励
起より大きいことから、この実施の形態では発振波長が
約１４８０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ/ＩｎＰレーザダイオ
ードを用いる。
【００１９】光アイソレータ２３ａと２３ｂは、光を一
方向にのみ通すもので、反射の影響をなくすために設け
られている。また、ＷＤＭカプラ２２ａ及び２２ｂは、
波長の異なる光を合波させるもので、本実施の形態で
は、１４８０ｎｍ帯の励起ＬＤ光源と信号光を合波させ
出力するようにしてある。
方向にのみ通すもので、反射の影響をなくすために設け
られている。また、ＷＤＭカプラ２２ａ及び２２ｂは、
波長の異なる光を合波させるもので、本実施の形態で
は、１４８０ｎｍ帯の励起ＬＤ光源と信号光を合波させ
出力するようにしてある。
【００２０】方向性結合型光スイッチ２９は、光導波路
の伝搬定数を外部より変えることで光路を切り換えるこ
とができるデバイスである。本実施の形態では方向性結
合型光スイッチ２９は、方向性結合器を光導波路により
形成し、その結合部上部に電極を形成し、その電極に適
当な電圧を印加することにより、方向性結合部の屈折率
が変化するため、励起ＬＤ光源２８から出力される光を
所望の分岐比に分岐できる機能を持っている。
の伝搬定数を外部より変えることで光路を切り換えるこ
とができるデバイスである。本実施の形態では方向性結
合型光スイッチ２９は、方向性結合器を光導波路により
形成し、その結合部上部に電極を形成し、その電極に適
当な電圧を印加することにより、方向性結合部の屈折率
が変化するため、励起ＬＤ光源２８から出力される光を
所望の分岐比に分岐できる機能を持っている。
【００２１】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。光コネクタ２０から入力された信号光は、１×２分
岐カプラ２２ａにより２分岐され、そのうち５％の分岐
光は入力信号光パワーをモニタするためのＰＤ２１に入
射される。残りの９５％の分岐光は信号光として光アイ
ソレータ２３ａを通ってＷＤＭカプラ２４ａに入力され
る。一方、励起ＬＤ光源２８からの励起光は、方向性結
合器型光スイッチ２９で後述する制御回路２５からの制
御の下にある割合で分岐され、ＥＤＦ３０の前後にある
ＷＤＭカプラ２４ａ、２４ｂにより信号光と合分波され
る。
る。光コネクタ２０から入力された信号光は、１×２分
岐カプラ２２ａにより２分岐され、そのうち５％の分岐
光は入力信号光パワーをモニタするためのＰＤ２１に入
射される。残りの９５％の分岐光は信号光として光アイ
ソレータ２３ａを通ってＷＤＭカプラ２４ａに入力され
る。一方、励起ＬＤ光源２８からの励起光は、方向性結
合器型光スイッチ２９で後述する制御回路２５からの制
御の下にある割合で分岐され、ＥＤＦ３０の前後にある
ＷＤＭカプラ２４ａ、２４ｂにより信号光と合分波され
る。
【００２２】ＷＤＦ２４ａから出力された信号光は、Ｅ
ＤＦ３０で増幅されてＷＤＦカプラ２４ｂに入射する。
ＷＤＦカプラ２４ｂから出力される増幅信号光は、光ア
イソレータ２３ｂを通って、１×２分岐カプラ２２ｂに
より２分岐され、そのうち５％の分岐光は増幅された信
号光パワーをモニタするためのＰＤ３１に入射され、残
りの９５％の分岐光は信号光として光コネクタ３２から
出力される。
ＤＦ３０で増幅されてＷＤＦカプラ２４ｂに入射する。
ＷＤＦカプラ２４ｂから出力される増幅信号光は、光ア
イソレータ２３ｂを通って、１×２分岐カプラ２２ｂに
より２分岐され、そのうち５％の分岐光は増幅された信
号光パワーをモニタするためのＰＤ３１に入射され、残
りの９５％の分岐光は信号光として光コネクタ３２から
出力される。
【００２３】次に、制御回路２５による励起ＬＤ光源２
８と方向性結合器型光スイッチ２９の制御動作について
図２のフローチャートと共に説明する。制御回路２５内
の方向性結合器型光スイッチ用制御回路２６は、方向性
結合器型光スイッチ２９の電極に印加する電圧を調整し
て、前方向励起対後方向励起が１０：０又はそれに近い
割合になるようにする（ステップ１０１）。
８と方向性結合器型光スイッチ２９の制御動作について
図２のフローチャートと共に説明する。制御回路２５内
の方向性結合器型光スイッチ用制御回路２６は、方向性
結合器型光スイッチ２９の電極に印加する電圧を調整し
て、前方向励起対後方向励起が１０：０又はそれに近い
割合になるようにする（ステップ１０１）。
【００２４】次に、制御回路２５内の励起ＬＤ駆動用制
御回路２７は、ＰＤ３１により光電変換して得られた、
増幅された信号光パワーに対応した値の検出電流を電圧
ＺOU TPUTに変換し（ステップ１０２）、外部から設定さ
れた基準電圧ＺOとの比較を行い（ステップ１０３）、
両者が等しくないときには、励起ＬＤ光源２８の駆動電
流（励起電流）Ｉｏｐが上限値Ｉlimit方向より小さい
かどうか判断し（ステップ１０４）、小さい時には励起
電流Ｉｏｐを増加させて、再び上記のステップ１０２及
び１０３の処理を行う。
御回路２７は、ＰＤ３１により光電変換して得られた、
増幅された信号光パワーに対応した値の検出電流を電圧
ＺOU TPUTに変換し（ステップ１０２）、外部から設定さ
れた基準電圧ＺOとの比較を行い（ステップ１０３）、
両者が等しくないときには、励起ＬＤ光源２８の駆動電
流（励起電流）Ｉｏｐが上限値Ｉlimit方向より小さい
かどうか判断し（ステップ１０４）、小さい時には励起
電流Ｉｏｐを増加させて、再び上記のステップ１０２及
び１０３の処理を行う。
【００２５】このようにして、励起電流Ｉｏｐを上限値
Ｉlimit方向へ増加させていき、検出電圧（出力光パワ
ー）ＺOUTPUTが基準電圧（出力設定値）Ｚｏと一致した
とステップ１０３で判断された時点で処理を終了する
（ステップ１０６）。これにより、信号光が所望の値で
１×２分岐カプラ２２ｂから出力されることになる。
Ｉlimit方向へ増加させていき、検出電圧（出力光パワ
ー）ＺOUTPUTが基準電圧（出力設定値）Ｚｏと一致した
とステップ１０３で判断された時点で処理を終了する
（ステップ１０６）。これにより、信号光が所望の値で
１×２分岐カプラ２２ｂから出力されることになる。
【００２６】このように、この実施の形態では、まず前方
励起を強くして所望の値の信号光が出力されるようにす
る。これにより、1波入力などの低入力パワーのときは、必
要とされる出力パワーが小さいことから、上記の前方励
起の割合を最大又はそれに近い状態とすることができ、
雑音指数を低く抑えることができる。
励起を強くして所望の値の信号光が出力されるようにす
る。これにより、1波入力などの低入力パワーのときは、必
要とされる出力パワーが小さいことから、上記の前方励
起の割合を最大又はそれに近い状態とすることができ、
雑音指数を低く抑えることができる。
【００２７】しかし、出力信号光パワーによっては励起
ＬＤ光源２８の駆動電流が上限に達しても、所望の値の
信号光パワーが得られないことがある。そこで、励起Ｌ
Ｄ駆動用制御回路２７において励起電流Ｉｏｐが上限値
Ｉlimitに達したことをステップ１０４で判定した時は、
その旨を方向性結合器型光スイッチ用制御回路２６に通
知し、これにより方向性結合器型光スイッチ用制御回路
２６は、方向性結合器型光スイッチ２９への印加電圧を
調整して、後方向励起の割合が所定量増加するように分
岐比を可変する（ステップ１０５）。
ＬＤ光源２８の駆動電流が上限に達しても、所望の値の
信号光パワーが得られないことがある。そこで、励起Ｌ
Ｄ駆動用制御回路２７において励起電流Ｉｏｐが上限値
Ｉlimitに達したことをステップ１０４で判定した時は、
その旨を方向性結合器型光スイッチ用制御回路２６に通
知し、これにより方向性結合器型光スイッチ用制御回路
２６は、方向性結合器型光スイッチ２９への印加電圧を
調整して、後方向励起の割合が所定量増加するように分
岐比を可変する（ステップ１０５）。
【００２８】続いて、励起ＬＤ駆動用制御回路２７は、
ＰＤ３１により光電変換して得られた、増幅された信号
光パワーに対応した値の検出電流を電圧ＺOUTPUTに変換
し（ステップ１０２）、外部から設定された基準電圧Ｚ
Oとの比較を行い（ステップ１０３）、両者が等しくな
いときには、励起ＬＤ光源２８の駆動電流（励起電流）
Ｉｏｐが上限値Ｉlimit方向より小さいかどうか判断し
（ステップ１０４）、小さい時には励起電流Ｉｏｐを増
加させて、再び上記のステップ１０２及び１０３の処理
を行う。以下、上記と同様にしてＺOUTPUT＝Ｚｏとなるま
で、上記のステップ１０２、１０３及び１０４の処理が
繰り返され、Ｉｏｐ＝Ｉｌｉｍｉｔになると再び方向性
結合器型光スイッチ２９への印加電圧を調整して、後方
向励起の割合が所定量増加するように分岐比を可変し、
ステップ１０２、１０３及び１０４の処理を繰り返す。
ＰＤ３１により光電変換して得られた、増幅された信号
光パワーに対応した値の検出電流を電圧ＺOUTPUTに変換
し（ステップ１０２）、外部から設定された基準電圧Ｚ
Oとの比較を行い（ステップ１０３）、両者が等しくな
いときには、励起ＬＤ光源２８の駆動電流（励起電流）
Ｉｏｐが上限値Ｉlimit方向より小さいかどうか判断し
（ステップ１０４）、小さい時には励起電流Ｉｏｐを増
加させて、再び上記のステップ１０２及び１０３の処理
を行う。以下、上記と同様にしてＺOUTPUT＝Ｚｏとなるま
で、上記のステップ１０２、１０３及び１０４の処理が
繰り返され、Ｉｏｐ＝Ｉｌｉｍｉｔになると再び方向性
結合器型光スイッチ２９への印加電圧を調整して、後方
向励起の割合が所定量増加するように分岐比を可変し、
ステップ１０２、１０３及び１０４の処理を繰り返す。
【００２９】後方向励起の割合を徐々に多くしながら、
励起電流Ｉｏｐを上限値Ｉlimit方向へ増加させていき、
検出電圧（出力光パワー）ＺOUTPUTが基準電圧（出力設
定値）Ｚｏと一致したとステップ１０３で判断された時
点で処理を終了する（ステップ１０６）。これにより、
信号光が所望の値で１×２分岐カプラ２２ｂから出力さ
れることになる。
励起電流Ｉｏｐを上限値Ｉlimit方向へ増加させていき、
検出電圧（出力光パワー）ＺOUTPUTが基準電圧（出力設
定値）Ｚｏと一致したとステップ１０３で判断された時
点で処理を終了する（ステップ１０６）。これにより、
信号光が所望の値で１×２分岐カプラ２２ｂから出力さ
れることになる。
【００３０】このように、この実施の形態では、前方励起
を強くしても所望の値の信号光が出力されないときに
は、後方励起の割合を徐々に大きくしていき、最終的に
所望の値の出力信号光パワーが得られるようにする。こ
れにより、３２波入力などの高入力パワーのときは、必要
とされる出力パワーが大きいことから、前方励起だけで
は所望の励起パワーが得られないが、後方励起の割合を
徐々に大きくすることにより、雑音指数をできるだけ低
く抑え、しかも所望の値の出力信号光パワーを得ること
ができる。
を強くしても所望の値の信号光が出力されないときに
は、後方励起の割合を徐々に大きくしていき、最終的に
所望の値の出力信号光パワーが得られるようにする。こ
れにより、３２波入力などの高入力パワーのときは、必要
とされる出力パワーが大きいことから、前方励起だけで
は所望の励起パワーが得られないが、後方励起の割合を
徐々に大きくすることにより、雑音指数をできるだけ低
く抑え、しかも所望の値の出力信号光パワーを得ること
ができる。
【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図３は本発明になる波長多重伝送用光ファイ
バ増幅器の第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図
１と同一構成部分には同一符号を付してある。図３にお
いて、増幅される信号光は、光コネクタ２０より入射さ
れ、１×２分岐カプラ２２ａ、光アイソレータ２３ａ、
ＷＤＭカプラ２４ａ、ＥＤＦ３０ａ、ＷＤＭカプラ２４
ｂ、光アイソレータ２３ｂ及び１×２分岐カプラ２２ｂ
を含む第１の光ファイバ増幅器で増幅され、更に利得等
化器３４を通して、光アイソレータ２３ｃ、ＷＤＭカプ
ラ２４ｃ、ＥＤＦ３０ｂ、ＷＤＭカプラ２４ｄ、光アイ
ソレータ２３ｄ及び１×２分岐カプラ２２ｃを含む第２
の光ファイバ増幅器で増幅された後、光コネクタ３２か
ら出力される。
説明する。図３は本発明になる波長多重伝送用光ファイ
バ増幅器の第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図
１と同一構成部分には同一符号を付してある。図３にお
いて、増幅される信号光は、光コネクタ２０より入射さ
れ、１×２分岐カプラ２２ａ、光アイソレータ２３ａ、
ＷＤＭカプラ２４ａ、ＥＤＦ３０ａ、ＷＤＭカプラ２４
ｂ、光アイソレータ２３ｂ及び１×２分岐カプラ２２ｂ
を含む第１の光ファイバ増幅器で増幅され、更に利得等
化器３４を通して、光アイソレータ２３ｃ、ＷＤＭカプ
ラ２４ｃ、ＥＤＦ３０ｂ、ＷＤＭカプラ２４ｄ、光アイ
ソレータ２３ｄ及び１×２分岐カプラ２２ｃを含む第２
の光ファイバ増幅器で増幅された後、光コネクタ３２か
ら出力される。
【００３２】ＷＤＭカプラ２４ａ、２４ｂには、方向性
結合器型光スイッチ２９ａが融着接続され、その方向性
結合器型光スイッチ２９ａに１４８０ｎｍ励起ＬＤ光源
２８ａが融着接続されている。また、１×２分岐カプラ
２２ｂは、増幅された信号光パワーをモニタするための
ＰＤ３１ａが融着接続されている。同様に、ＷＤＭカプラ
２４ｃ、２４ｄには、方向性結合器型光スイッチ２９ｂ
が融着接続され、その方向性結合器型光スイッチ２９ｂ
に１４８０ｎｍ励起ＬＤ光源２８ｂが融着接続されてい
る。また、１×２分岐カプラ２２ｃは、増幅された信号
光パワーをモニタするためのＰＤ３１ｂが融着接続され
ている。
結合器型光スイッチ２９ａが融着接続され、その方向性
結合器型光スイッチ２９ａに１４８０ｎｍ励起ＬＤ光源
２８ａが融着接続されている。また、１×２分岐カプラ
２２ｂは、増幅された信号光パワーをモニタするための
ＰＤ３１ａが融着接続されている。同様に、ＷＤＭカプラ
２４ｃ、２４ｄには、方向性結合器型光スイッチ２９ｂ
が融着接続され、その方向性結合器型光スイッチ２９ｂ
に１４８０ｎｍ励起ＬＤ光源２８ｂが融着接続されてい
る。また、１×２分岐カプラ２２ｃは、増幅された信号
光パワーをモニタするためのＰＤ３１ｂが融着接続され
ている。
【００３３】更に、ＰＤ３１ａ、３１ｂの受信データを
基に、出力信号光が一定になるように方向性結合器型光
スイッチ２９ａ、２９ｂと励起ＬＤ光源２８ａ、２８ｂ
を制御する制御回路２５ａ、２５ｂが設けられている。
制御回路２５ａ、２５ｂは、方向性結合器型光スイッチ
２９ａ、２９ｂを制御する方向性結合器型光スイッチ用
制御回路２６ａ、２６ｂと、励起ＬＤ光源２８ａ、２８
ｂを制御する励起ＬＤ駆動用制御回路２７ａ、２７ｂを
有し、第１の実施の形態の制御回路２５と同様の制御動
作を行う。
基に、出力信号光が一定になるように方向性結合器型光
スイッチ２９ａ、２９ｂと励起ＬＤ光源２８ａ、２８ｂ
を制御する制御回路２５ａ、２５ｂが設けられている。
制御回路２５ａ、２５ｂは、方向性結合器型光スイッチ
２９ａ、２９ｂを制御する方向性結合器型光スイッチ用
制御回路２６ａ、２６ｂと、励起ＬＤ光源２８ａ、２８
ｂを制御する励起ＬＤ駆動用制御回路２７ａ、２７ｂを
有し、第１の実施の形態の制御回路２５と同様の制御動
作を行う。
【００３４】この実施の形態は、１×２分岐カプラ２２
ａから２２ｂに至る増幅部とＰＤ２１、３１ａ、励起Ｌ
Ｄ光源２８ａ、方向性結合器型光スイッチ２９ａ及び制
御回路２５ａからなる第１の光ファイバ増幅器と、光ア
イソレータ２３ｃから１×２分岐カプラ２２ｃに至る増
幅部とＰＤ３１ｂ、励起ＬＤ光源２８ｂ、方向性結合器
型光スイッチ２９ｂ及び制御回路２５ｂからなる第２の
光ファイバ増幅器とが利得等化器３４を介して接続され
た２段構成の光ファイバ増幅器を形成しており、第１及
び第２の光ファイバ増幅器共に励起系に方向性結合器型
光スイッチ２９ａ、２９ｂを配置している。
ａから２２ｂに至る増幅部とＰＤ２１、３１ａ、励起Ｌ
Ｄ光源２８ａ、方向性結合器型光スイッチ２９ａ及び制
御回路２５ａからなる第１の光ファイバ増幅器と、光ア
イソレータ２３ｃから１×２分岐カプラ２２ｃに至る増
幅部とＰＤ３１ｂ、励起ＬＤ光源２８ｂ、方向性結合器
型光スイッチ２９ｂ及び制御回路２５ｂからなる第２の
光ファイバ増幅器とが利得等化器３４を介して接続され
た２段構成の光ファイバ増幅器を形成しており、第１及
び第２の光ファイバ増幅器共に励起系に方向性結合器型
光スイッチ２９ａ、２９ｂを配置している。
【００３５】この結果、第１の光ファイバ増幅器は増幅
器全体の雑音指数を支配することになるので、制御回路
２５ａにより前方励起を重視してＥＤＦ３０ａの雑音指
数を抑えるようにし、第２の光ファイバ増幅器は入力パ
ワーに応じて制御回路２５ｂで最も効率の良い状態に分
岐比を調整して、出力パワーを重視するようにしてい
る。２段構成であることにより、後段の第２の光ファイ
バ増幅器における雑音指数の劣化は、増幅器全体の雑音
指数に大きく影響しないからである。これにより、雑音
指数の劣化が抑えられ、かつ、所望の出力パワーで１５８
０ｎｍ帯の増幅された波長多重信号光が光コネクタ３２
から取り出される。
器全体の雑音指数を支配することになるので、制御回路
２５ａにより前方励起を重視してＥＤＦ３０ａの雑音指
数を抑えるようにし、第２の光ファイバ増幅器は入力パ
ワーに応じて制御回路２５ｂで最も効率の良い状態に分
岐比を調整して、出力パワーを重視するようにしてい
る。２段構成であることにより、後段の第２の光ファイ
バ増幅器における雑音指数の劣化は、増幅器全体の雑音
指数に大きく影響しないからである。これにより、雑音
指数の劣化が抑えられ、かつ、所望の出力パワーで１５８
０ｎｍ帯の増幅された波長多重信号光が光コネクタ３２
から取り出される。
【００３６】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えばＥＤＦ以外の、プラセジウム
ドープファイバ等の他の希土類元素が添加された光ファ
イバも使用し得る。
れるものではなく、例えばＥＤＦ以外の、プラセジウム
ドープファイバ等の他の希土類元素が添加された光ファ
イバも使用し得る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低入力パワーのときには前方向励起を主とした光増幅を
行うようにしたため、雑音指数を低く抑えることがで
き、一方、前方向励起を強くしても出力信号光のパワー
が所望の値にならないときには、後方向励起の割合を徐
々に大きくすることにより、前方向励起を主とした光増
幅を行うようにしたため、高入力パワーのときには極力
雑音指数の劣化を抑えながら、所望の高出力光パワーを
得ることができ、必要とされる効率を確保することがで
きる。
低入力パワーのときには前方向励起を主とした光増幅を
行うようにしたため、雑音指数を低く抑えることがで
き、一方、前方向励起を強くしても出力信号光のパワー
が所望の値にならないときには、後方向励起の割合を徐
々に大きくすることにより、前方向励起を主とした光増
幅を行うようにしたため、高入力パワーのときには極力
雑音指数の劣化を抑えながら、所望の高出力光パワーを
得ることができ、必要とされる効率を確保することがで
きる。
【００３８】また、本発明によれば、２段構成の光ファイ
バ増幅器において、全体の雑音指数を支配する前段の第
１の光ファイバ増幅器では前方向励起を主とした光増幅
を行い、後段の第２の光ファイバ増幅器では、入力信号光
のパワーに応じた最適な双方向励起制御を行うようにし
たため、雑音指数の劣化を最小限に抑えた状態で所望の
出力光パワーを効率的に得ることができる。
バ増幅器において、全体の雑音指数を支配する前段の第
１の光ファイバ増幅器では前方向励起を主とした光増幅
を行い、後段の第２の光ファイバ増幅器では、入力信号光
のパワーに応じた最適な双方向励起制御を行うようにし
たため、雑音指数の劣化を最小限に抑えた状態で所望の
出力光パワーを効率的に得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】図１の制御回路の動作説明用フローチャートで
ある。
ある。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図４】従来の一例の構成図である。
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ １×２分岐カプラ ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 波長分割多重（ＷＤ
Ｍ）カプラ ２５、２５ａ、２５ｂ 制御回路 ２８、２８ａ、２８ｂ 励起ＬＤ光源 ２９、２９ａ、２９ｂ 方向性結合器型光スイッチ ３０、３０ａ、３０ｂ エルビウム添加ファイバ（ＥＤ
Ｆ） ３１、３１ａ、３１ｂ フォトダイオード（ＰＤ） ３４ 利得等化器
Ｍ）カプラ ２５、２５ａ、２５ｂ 制御回路 ２８、２８ａ、２８ｂ 励起ＬＤ光源 ２９、２９ａ、２９ｂ 方向性結合器型光スイッチ ３０、３０ａ、３０ｂ エルビウム添加ファイバ（ＥＤ
Ｆ） ３１、３１ａ、３１ｂ フォトダイオード（ＰＤ） ３４ 利得等化器
Claims (6)
- 【請求項１】 入力された信号光を増幅する、希土類元
素が添加された光ファイバと、 所定波長の励起光を出力する励起ＬＤ光源と、 前記励起光を前記光ファイバの信号光入力側から供給す
る前方向励起手段と、前記励起光を前記光ファイバの信
号光出力側から供給する後方向励起手段と、前記光ファ
イバから出力された出力信号光のパワーをモニタするた
めのモニタ手段と、 前記前方向励起手段による前方向励起の割合を前記後方
向励起手段による後方向励起の割合に比べて最大の状態
にして、前記モニタ手段からのモニタ信号に基づき、前
記出力信号光のパワーが所望の値となるまで前記励起Ｌ
Ｄ光源の駆動電流を変化させ、前記出力信号光のパワー
が前記所望の値とならないときは、前記後方向励起の割
合を前記前方向励起の割合に比べて所定量大とする第１
の動作と、前記モニタ手段からのモニタ信号に基づき、
前記出力信号光のパワーが前記所望の値となるまで前記
励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させる第２の動作を、前
記出力信号光のパワーが所望の値となるまで繰り返す制
御手段とを有することを特徴とする波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記制御手段は、電極への印加信号に応
じて前記励起ＬＤ光源から前記前方向励起手段及び後方
向励起手段へそれぞれ供給する励起光の分岐割合が可変
制御される方向性結合型光スイッチと、 初期状態では前記方向性結合型光スイッチの電極への印
加信号を、前記前方向励起手段へ前記励起光が最も多く
供給されるように制御し、前記モニタ手段からのモニタ
信号に基づいて検出した前記出力信号光のパワーと前記
所望の値とが一致するかどうか比較し、一致するまで前
記励起ＬＤ光源の駆動電流を変化させ、かつ、前記方向
性結合型光スイッチの電極への印加信号を、前記後方向
励起手段への前記励起光供給割合を徐々に大きくするよ
うに調整する制御回路とよりなることを特徴とする請求
項１記載の波長多重伝送用光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 前記光ファイバに入力される信号光は１
５８０ｎｍ帯であり、前記励起光は約１４８０ｎｍであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の波長多重伝送
用光ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 第１の光ファイバ増幅器と第２の光ファ
イバ増幅器とが利得等化器を介して接続された２段構成
の光ファイバ増幅器であって、 前記第１及び第２の光ファイバ増幅器は、それぞれ入力
された信号光を増幅する、希土類元素が添加された光フ
ァイバと、 所定波長の励起光を出力する励起ＬＤ光源と、 前記励起光を前記光ファイバの信号光入力側から供給す
る前方向励起手段と、前記励起光を前記光ファイバの信
号光出力側から供給する後方向励起手段と、前記光ファ
イバから出力された出力信号光のパワーをモニタするた
めのモニタ手段と、 前記モニタ手段からのモニタ信号に基づいて検出した前
記出力信号光のパワーと所望の値とが一致するように、
前記前方向励起手段による前方向励起と前記後方向励起
手段による後方向励起の相対割合を可変すると共に、前
記励起ＬＤ光源の駆動電流を制御する制御手段とを有
し、前記第１の光ファイバ増幅器の前記制御手段は、前
記前方向励起の割合を前記後方向励起の割合に比べて相
対的に大となるように制御し、前記第２の光ファイバ増
幅器の前記制御手段は、前記相対割合を前記第２の光フ
ァイバ増幅器の出力信号光のパワーと所望の値とが一致
するように制御することを特徴とする波長多重伝送用光
ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記第１及び第２の光ファイバ増幅器の
各光ファイバに入力される信号光は１５８０ｎｍ帯であ
り、前記励起光は約１４８０ｎｍであることを特徴とす
る請求項４記載の波長多重伝送用光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記光ファイバは、エルビウム添加ファ
イバであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいず
れか一項記載の波長多重伝送用光ファイバ増幅器。
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