JP2001230477A - 光増幅装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広波長帯域の利得等化ができ、高出力化、低
消費電力化を図る。 【解決手段】 入力信号光を光増幅する、互いに直列接
続された第１及び第２の光増幅媒体と、両光増幅媒体を
励起させる励起光を出力する励起光源と、励起光を両光
増幅媒体に入力する波長合波カプラと、第１及び第２の
光増幅媒体との間に配置された利得等化器とを備えてい
る。励起光源は１つでも２つでもよい。両光増幅媒体の
間に利得等化器を配置することにより、励起光が利得等
化器を通過して２つの光増幅媒体を励起するので、利得
等化器の後方の光増幅媒体が増幅作用し利得等化器の損
失が補償され高出力の光増幅が得られる。利得等化器を
励起光の波長帯よりも短いカットオフ波長を有するグレ
ーティングファイバ利得等化器により構成することで、
励起光が利得等化器を通過する際にモード変換されるこ
となく安定に伝搬させることができ、安定した励起状態
が維持される。
消費電力化を図る。 【解決手段】 入力信号光を光増幅する、互いに直列接
続された第１及び第２の光増幅媒体と、両光増幅媒体を
励起させる励起光を出力する励起光源と、励起光を両光
増幅媒体に入力する波長合波カプラと、第１及び第２の
光増幅媒体との間に配置された利得等化器とを備えてい
る。励起光源は１つでも２つでもよい。両光増幅媒体の
間に利得等化器を配置することにより、励起光が利得等
化器を通過して２つの光増幅媒体を励起するので、利得
等化器の後方の光増幅媒体が増幅作用し利得等化器の損
失が補償され高出力の光増幅が得られる。利得等化器を
励起光の波長帯よりも短いカットオフ波長を有するグレ
ーティングファイバ利得等化器により構成することで、
励起光が利得等化器を通過する際にモード変換されるこ
となく安定に伝搬させることができ、安定した励起状態
が維持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅装置に関
し、特に低励起パワーで、広帯域にわたって高出力に光
増幅することができる光増幅装置に関する。
し、特に低励起パワーで、広帯域にわたって高出力に光
増幅することができる光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】伝送容量の増大を図るために、互いに異
なる複数の波長の信号光を波長多重して伝送する波長分
割多重光伝送方式が広く用いられている。このような複
数の信号光が波長多重化された信号光（波長多重信号
光）に対しても、光増幅装置による一括した光増幅が求
められる。
なる複数の波長の信号光を波長多重して伝送する波長分
割多重光伝送方式が広く用いられている。このような複
数の信号光が波長多重化された信号光（波長多重信号
光）に対しても、光増幅装置による一括した光増幅が求
められる。
【０００３】ところが、光増幅装置への入力時に波長多
重信号光に含まれる各波長の信号光が同じ出力レベルを
有していたとしても、通常光増幅媒体には光増幅の利得
に波長依存性があるため、増幅後の波長多重信号光は平
坦とはならない。
重信号光に含まれる各波長の信号光が同じ出力レベルを
有していたとしても、通常光増幅媒体には光増幅の利得
に波長依存性があるため、増幅後の波長多重信号光は平
坦とはならない。
【０００４】そこで、一般的には、光増幅の利得の波長
依存性により各信号光の出力レベルを再び平坦化するた
めに、利得等化器が用いられている。利得等化器は、光
増幅媒体によって各波長に対して生じる利得差を補償す
るように、利得の波長依存性とは逆の波長依存性を各信
号光に与えることにより結果的に平坦化を売るものであ
る。例えば、１．５５μｍ帯の波長多重信号光に１．５
５μｍを中心に複数の波長の信号光が波長多重されてお
り、１．５５μｍに近い波長の光ほど利得が大きく離れ
るに従って利得が低下するのであれば、中心波長に近い
信号光にはより大きな損失を与えるように構成されてい
る。これにより、結果的には利得差による出力レベルの
差異をなくしけ平坦化をすることができる。
依存性により各信号光の出力レベルを再び平坦化するた
めに、利得等化器が用いられている。利得等化器は、光
増幅媒体によって各波長に対して生じる利得差を補償す
るように、利得の波長依存性とは逆の波長依存性を各信
号光に与えることにより結果的に平坦化を売るものであ
る。例えば、１．５５μｍ帯の波長多重信号光に１．５
５μｍを中心に複数の波長の信号光が波長多重されてお
り、１．５５μｍに近い波長の光ほど利得が大きく離れ
るに従って利得が低下するのであれば、中心波長に近い
信号光にはより大きな損失を与えるように構成されてい
る。これにより、結果的には利得差による出力レベルの
差異をなくしけ平坦化をすることができる。
【０００５】図６は、従来の利得等化器を備えた光増幅
装置の構成の一例を示す図である。
装置の構成の一例を示す図である。
【０００６】図６に示されるように、従来の光増幅装置
においては、伝送路から入力される信号光を光増幅する
光増幅媒体１２（例えば、波長１．５５μｍ帯の信号光
であればエルビウム添加ファイバが用いられる。）と、
励起光を出力する励起光源１６、１７とこれらの励起光
源から出力される励起光を光増幅媒体に入力させる波長
合波カプラ１３，１４と、反射戻り光が光増幅媒体に戻
るのを防ぐ光アイソレータ１５と励起光源制御回路１８
とを備えている。そして、利得等化を行う利得等課器１
９は、光増幅媒体１２の出力側に配置されている。な
お、ここでは光増幅媒体の前後段双方から励起光を入射
する双方向励起型が示されているが、これに限らず前方
あるいは後方励起であっても同じである。
においては、伝送路から入力される信号光を光増幅する
光増幅媒体１２（例えば、波長１．５５μｍ帯の信号光
であればエルビウム添加ファイバが用いられる。）と、
励起光を出力する励起光源１６、１７とこれらの励起光
源から出力される励起光を光増幅媒体に入力させる波長
合波カプラ１３，１４と、反射戻り光が光増幅媒体に戻
るのを防ぐ光アイソレータ１５と励起光源制御回路１８
とを備えている。そして、利得等化を行う利得等課器１
９は、光増幅媒体１２の出力側に配置されている。な
お、ここでは光増幅媒体の前後段双方から励起光を入射
する双方向励起型が示されているが、これに限らず前方
あるいは後方励起であっても同じである。
【０００７】入力された信号光は、光増幅媒体で光増幅
されて出力されることとなるが、この際、光増幅媒体１
２が有する利得の波長依存性により出力される増幅され
た信号光は各信号光の出力レベルが平坦でなくなる。出
力レベル差を有する信号光は利得等化器１９によって光
増幅装置の利得波長特性が補償され、平坦な利得波長特
性が得られ、その結果、平坦化された出力レベルの増幅
信号光が送出されることとなる。
されて出力されることとなるが、この際、光増幅媒体１
２が有する利得の波長依存性により出力される増幅され
た信号光は各信号光の出力レベルが平坦でなくなる。出
力レベル差を有する信号光は利得等化器１９によって光
増幅装置の利得波長特性が補償され、平坦な利得波長特
性が得られ、その結果、平坦化された出力レベルの増幅
信号光が送出されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光増幅
装置においては、光増幅装置の出力側利得等化器が配置
される、すなわち、光増幅が終了した後の信号光に対し
てこれを利得等化するための利得等化器がは位地去れて
いるため、利得等化器の損失分だけ光出力パワーが低下
してしまい、光増幅語の信号光に対して所定の出力レベ
ルが得られないという問題がある。
装置においては、光増幅装置の出力側利得等化器が配置
される、すなわち、光増幅が終了した後の信号光に対し
てこれを利得等化するための利得等化器がは位地去れて
いるため、利得等化器の損失分だけ光出力パワーが低下
してしまい、光増幅語の信号光に対して所定の出力レベ
ルが得られないという問題がある。
【０００９】また、上記配置に起因して利得等化器の挿
入により光増幅器の光出力パワーが低下するため、所要
の光出力パワーを得るためには、励起光源の励起光パワ
ーを大きくする必要があり、励起光源に対する励起光パ
ワーの要求が厳しくなることことも消費電力や発熱、あ
るいは励起光源の寿命等から問題となる。
入により光増幅器の光出力パワーが低下するため、所要
の光出力パワーを得るためには、励起光源の励起光パワ
ーを大きくする必要があり、励起光源に対する励起光パ
ワーの要求が厳しくなることことも消費電力や発熱、あ
るいは励起光源の寿命等から問題となる。
【００１０】本発明の光増幅装置の目的は、広い波長帯
域にわたって高い精度で利得等化ができ、高出力化、低
消費電力化に対応できる光増幅装置を実現することにあ
る。また、上記に付随して、光送受信装置や光中継器、
例えば、海底中継器等高密度実装が要求される光中継器
における光部品の実装効率を高めることを目的としてい
る。
域にわたって高い精度で利得等化ができ、高出力化、低
消費電力化に対応できる光増幅装置を実現することにあ
る。また、上記に付随して、光送受信装置や光中継器、
例えば、海底中継器等高密度実装が要求される光中継器
における光部品の実装効率を高めることを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の光増幅装置は、入力された信号光を光増
幅して第１の増幅信号光を出力する第１の光増幅媒体
と、第１の光増幅媒体に直列接続され入力された第１の
増幅信号光を光増幅して第２の増幅信号光を出力する第
２の光増幅媒体と、第１の光増幅媒体及び第２の光増幅
媒体を励起させる励起光を出力する励起光源と、第１の
光増幅媒体の信号光が入力される側又は第２の光増幅媒
体の第２の増幅信号光が出力される側のどちらかに配置
され励起光を第１の光増幅媒体又は第２の光増幅媒体に
入力する波長合波カプラとを備えている。そして、上記
構成において、さらに第１の光増幅媒体と第２の光増幅
媒体との間に配置される利得等化器を備えていることを
特徴としている。
めに、本発明の光増幅装置は、入力された信号光を光増
幅して第１の増幅信号光を出力する第１の光増幅媒体
と、第１の光増幅媒体に直列接続され入力された第１の
増幅信号光を光増幅して第２の増幅信号光を出力する第
２の光増幅媒体と、第１の光増幅媒体及び第２の光増幅
媒体を励起させる励起光を出力する励起光源と、第１の
光増幅媒体の信号光が入力される側又は第２の光増幅媒
体の第２の増幅信号光が出力される側のどちらかに配置
され励起光を第１の光増幅媒体又は第２の光増幅媒体に
入力する波長合波カプラとを備えている。そして、上記
構成において、さらに第１の光増幅媒体と第２の光増幅
媒体との間に配置される利得等化器を備えていることを
特徴としている。
【００１２】あるいはまた、本発明の光増幅装置は、上
記構成において、励起光源を２つ備え、これらの励起光
源から出力される励起光を第１及び第２の光増幅媒体に
それぞれ入力する２つの波長合波カプラを備えている。
波長合波カプラは、それぞれ第１の光増幅媒体の信号光
が入力される側に配置され第１の励起光を第１の光増幅
媒体に入力する第１の波長合波カプラと、第２の光増幅
媒体の第２の増幅信号光が出力される側に配置され第２
の励起光を第２の光増幅媒体に入力する第２の波長合波
カプラからなる。
記構成において、励起光源を２つ備え、これらの励起光
源から出力される励起光を第１及び第２の光増幅媒体に
それぞれ入力する２つの波長合波カプラを備えている。
波長合波カプラは、それぞれ第１の光増幅媒体の信号光
が入力される側に配置され第１の励起光を第１の光増幅
媒体に入力する第１の波長合波カプラと、第２の光増幅
媒体の第２の増幅信号光が出力される側に配置され第２
の励起光を第２の光増幅媒体に入力する第２の波長合波
カプラからなる。
【００１３】ここで、上記利得等化器は、第１及び第２
の光増幅媒体により信号光が光増幅される際に生じる利
得の波長依存性を補償する損失の波長依存性を有するこ
とを特徴としている。さらに、利得等化器は、励起光の
波長帯よりも短いカットオフ波長を有するグレーティン
グファイバ利得等化器により構成されていることを特徴
としている。例えば、第１の光増幅媒体及び第２の光増
幅媒体はともにエルビウム添加ファイバである場合に
は、励起光は０．９８μｍ帯の波長を有し、利得等化器
は、カットオフ波長が０．９７μｍ以下のファイバグレ
ーティング利得等化器からなるように構成することがで
きる。なお、ファイバグレーティングを構成する光ファ
イバのカットオフ波長は、波長０．９８μｍ帯の励起光
に対して０．９７μｍとしたが、モード変換が生じない
波長であればよい。
の光増幅媒体により信号光が光増幅される際に生じる利
得の波長依存性を補償する損失の波長依存性を有するこ
とを特徴としている。さらに、利得等化器は、励起光の
波長帯よりも短いカットオフ波長を有するグレーティン
グファイバ利得等化器により構成されていることを特徴
としている。例えば、第１の光増幅媒体及び第２の光増
幅媒体はともにエルビウム添加ファイバである場合に
は、励起光は０．９８μｍ帯の波長を有し、利得等化器
は、カットオフ波長が０．９７μｍ以下のファイバグレ
ーティング利得等化器からなるように構成することがで
きる。なお、ファイバグレーティングを構成する光ファ
イバのカットオフ波長は、波長０．９８μｍ帯の励起光
に対して０．９７μｍとしたが、モード変換が生じない
波長であればよい。
【００１４】本発明の光増幅装置は、上記構成に加えて
信号光に対する第２の増幅信号光の利得が所定の値にな
るように励起光の出力を制御する利得制御回路を備えて
いることを特徴としている。本発明の光増幅装置は、２
つの光増幅媒体の間に利得等化器を配置することによ
り、励起光が利得等化器を通過して２つの光増幅媒体を
励起する。これによって利得等化器の後方の光増幅媒体
が増幅作用し、利得等化器の損失を補償するので高出力
の光増幅が得られるようにしている。
信号光に対する第２の増幅信号光の利得が所定の値にな
るように励起光の出力を制御する利得制御回路を備えて
いることを特徴としている。本発明の光増幅装置は、２
つの光増幅媒体の間に利得等化器を配置することによ
り、励起光が利得等化器を通過して２つの光増幅媒体を
励起する。これによって利得等化器の後方の光増幅媒体
が増幅作用し、利得等化器の損失を補償するので高出力
の光増幅が得られるようにしている。
【００１５】また、本発明の光増幅装置においては、フ
ァイバグレーティング利得等化器を構成する光ファイバ
に、そのカットオフ波長が励起光の波長よりも短いもの
を用いることにより、励起光がファイバグレーティング
利得等化器を通過する際にモード変換されることがない
ようにしている。具体的には、例えば、波長１．５５μ
ｍの信号光を増幅するために、光増幅媒体にエルビウム
添加ファイバを用いた場合に、波長０．９８μｍの励起
光を用い、ファイバグレーティング利得等化器を構成す
る光ファイバのカットオフ波長を０．９７μｍ以下とす
ることで、波長０．９８μｍ帯の励起光がファイバグレ
ーティング利得等化器を通過する際にモード変換される
ことなく安定に伝搬することができるようになり、安定
した励起状態が維持されることとなる。安定した励起状
態が維持されるようになる結果、光出力パワーが安定な
光増幅装置を実現することができる。
ァイバグレーティング利得等化器を構成する光ファイバ
に、そのカットオフ波長が励起光の波長よりも短いもの
を用いることにより、励起光がファイバグレーティング
利得等化器を通過する際にモード変換されることがない
ようにしている。具体的には、例えば、波長１．５５μ
ｍの信号光を増幅するために、光増幅媒体にエルビウム
添加ファイバを用いた場合に、波長０．９８μｍの励起
光を用い、ファイバグレーティング利得等化器を構成す
る光ファイバのカットオフ波長を０．９７μｍ以下とす
ることで、波長０．９８μｍ帯の励起光がファイバグレ
ーティング利得等化器を通過する際にモード変換される
ことなく安定に伝搬することができるようになり、安定
した励起状態が維持されることとなる。安定した励起状
態が維持されるようになる結果、光出力パワーが安定な
光増幅装置を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光増幅装置につい
て、図面を参照して以下に詳細に説明する。
て、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の光増幅装置の第１の実施
の形態の構成を示している。図１に示されるように、本
発明の光増幅装置はまず、入力された信号光を光増幅す
る２つの光増幅媒体２ａ，２ｂを備え、これらは直列に
接続されている。そして、これら両光増幅媒体２ａ，２
ｂに励起光を入力するために２つの励起光源６，７を備
えている。各励起光源６，７から出力された励起光は、
前段の光増幅媒体２ａの入力側に配置された波長合波カ
プラ３及び後段の光増幅媒体２ｂの出力が和に配置され
た波長合波カプラ４によってそれぞれ上記両光増幅媒体
２ａ，２ｂに入力される。この励起光によって光増幅媒
体２ａ、２ｂは励起状態になり、図中左側から入力され
た信号光は光増幅され、図中右側に増幅信号光として光
伝送路に送出される。第２の光増幅媒体２ｂの出力側に
は、光伝送路からの反射戻り光が光増幅装置に再入力さ
れるのを防ぐために、光アイソレータ５が配置されてい
る。さらに、各励起光源６，７には、半導体レーザダイ
オードに所定の電流を注入し、励起光の出力パワーを制
御するレーザ駆動回路８（利得制御回路）が配置されて
いる。
の形態の構成を示している。図１に示されるように、本
発明の光増幅装置はまず、入力された信号光を光増幅す
る２つの光増幅媒体２ａ，２ｂを備え、これらは直列に
接続されている。そして、これら両光増幅媒体２ａ，２
ｂに励起光を入力するために２つの励起光源６，７を備
えている。各励起光源６，７から出力された励起光は、
前段の光増幅媒体２ａの入力側に配置された波長合波カ
プラ３及び後段の光増幅媒体２ｂの出力が和に配置され
た波長合波カプラ４によってそれぞれ上記両光増幅媒体
２ａ，２ｂに入力される。この励起光によって光増幅媒
体２ａ、２ｂは励起状態になり、図中左側から入力され
た信号光は光増幅され、図中右側に増幅信号光として光
伝送路に送出される。第２の光増幅媒体２ｂの出力側に
は、光伝送路からの反射戻り光が光増幅装置に再入力さ
れるのを防ぐために、光アイソレータ５が配置されてい
る。さらに、各励起光源６，７には、半導体レーザダイ
オードに所定の電流を注入し、励起光の出力パワーを制
御するレーザ駆動回路８（利得制御回路）が配置されて
いる。
【００１８】本発明の光増幅装置は、上述したように、
２つの光増幅媒体２ａ，２ｂの間に利得等化器１が配置
されていることを特徴としている。２つの光増幅媒体２
ａ，２ｂの間に利得等化器１を配置することで、励起光
が利得等化器を通過して２つの光増幅媒体を励起する。
従って、利得等化器１の後方の光増幅媒体２ｂが光増幅
作用をし、利得等化器１によって生じた損失を補償する
ので、高出力の光増幅が実現される。なお、利得等化器
１は、第１及び第２の光増幅媒体により信号光が光増幅
される際に生じる利得の波長依存性を補償する損失の波
長依存性を有している。
２つの光増幅媒体２ａ，２ｂの間に利得等化器１が配置
されていることを特徴としている。２つの光増幅媒体２
ａ，２ｂの間に利得等化器１を配置することで、励起光
が利得等化器を通過して２つの光増幅媒体を励起する。
従って、利得等化器１の後方の光増幅媒体２ｂが光増幅
作用をし、利得等化器１によって生じた損失を補償する
ので、高出力の光増幅が実現される。なお、利得等化器
１は、第１及び第２の光増幅媒体により信号光が光増幅
される際に生じる利得の波長依存性を補償する損失の波
長依存性を有している。
【００１９】本実施の形態では、１．５５μｍ帯の波長
を有する信号光の光増幅を想定し、第１及び第２の光増
幅媒体にはエルビウム添加ファイバが用いられている。
また、前段の励起光源３には波長０．９８μｍ帯の励起
光を、後段の励起光源４には波長１．４８μｍ帯の励起
光を出力する光源が配置されている。
を有する信号光の光増幅を想定し、第１及び第２の光増
幅媒体にはエルビウム添加ファイバが用いられている。
また、前段の励起光源３には波長０．９８μｍ帯の励起
光を、後段の励起光源４には波長１．４８μｍ帯の励起
光を出力する光源が配置されている。
【００２０】一方、利得等化器は、カットオフ波長が
０．９７μｍ以下である光ファイバからなるファイバグ
レーティング利得等化器が用いられている。光増幅媒体
２ａ，２ｂを励起するための励起光源６，７のうち、少
なくとも一つは０．９８μｍ励起光源が使用されてい
る。このように構成されているのは、ファイバグレーテ
ィング利得等化器１を構成する光ファイバのカットオフ
波長を０．９７μｍ以下とすることで、０．９８μｍ励
起光源の励起光がファイバグレーティング利得等化器を
通過する際にモード変換されることのないようにし、安
定に伝搬されるようにするためである。これにより、安
定した励起状態を維持することが可能となり、光出力パ
ワーが安定な光増幅を実現することできる。
０．９７μｍ以下である光ファイバからなるファイバグ
レーティング利得等化器が用いられている。光増幅媒体
２ａ，２ｂを励起するための励起光源６，７のうち、少
なくとも一つは０．９８μｍ励起光源が使用されてい
る。このように構成されているのは、ファイバグレーテ
ィング利得等化器１を構成する光ファイバのカットオフ
波長を０．９７μｍ以下とすることで、０．９８μｍ励
起光源の励起光がファイバグレーティング利得等化器を
通過する際にモード変換されることのないようにし、安
定に伝搬されるようにするためである。これにより、安
定した励起状態を維持することが可能となり、光出力パ
ワーが安定な光増幅を実現することできる。
【００２１】なお、ファイバグレーティングを構成する
光ファイバのカットオフ波長は、波長０．９８μｍ帯の
励起光に対して０．９７μｍとしたが、上述したように
モード変換が生じない波長であればよい。なお、グレー
ティングファイバは、光ファイバのコアに周期的に屈折
率変化を与えたもので、この周期により特定の波長の光
のみに対して所定の反射率で反射作用を生じさせ、その
他の波長の光に対してはそのまま透過させることができ
る。そうすると、波長多重信号光に含まれる各波長の信
号光に対してそれぞれ上記反射作用を生じさせる部分を
直列的に設け、各信号光ごとに反射率を所定の値に設
定、すなわち、光出力レベル又は利得の高い信号光に対
しては高い反射率を、低い信号光に対しては低い反射率
を設定することにより利得等化作用を実現することがで
きる。
光ファイバのカットオフ波長は、波長０．９８μｍ帯の
励起光に対して０．９７μｍとしたが、上述したように
モード変換が生じない波長であればよい。なお、グレー
ティングファイバは、光ファイバのコアに周期的に屈折
率変化を与えたもので、この周期により特定の波長の光
のみに対して所定の反射率で反射作用を生じさせ、その
他の波長の光に対してはそのまま透過させることができ
る。そうすると、波長多重信号光に含まれる各波長の信
号光に対してそれぞれ上記反射作用を生じさせる部分を
直列的に設け、各信号光ごとに反射率を所定の値に設
定、すなわち、光出力レベル又は利得の高い信号光に対
しては高い反射率を、低い信号光に対しては低い反射率
を設定することにより利得等化作用を実現することがで
きる。
【００２２】いうまでもないが、本発明の光増幅装置
は、上述したあるいは以下に説明する基本構成を備えて
いれば、信号光の波長は１．５５μｍ帯に限られず、入
力される信号光の波長に相応した光増幅媒体及び所定の
波長の励起光の励起光源を用いることにより、広く適用
することができる。
は、上述したあるいは以下に説明する基本構成を備えて
いれば、信号光の波長は１．５５μｍ帯に限られず、入
力される信号光の波長に相応した光増幅媒体及び所定の
波長の励起光の励起光源を用いることにより、広く適用
することができる。
【００２３】次に、本実施の形態の光増幅装置の動作に
ついて、もう少し詳しく説明する。
ついて、もう少し詳しく説明する。
【００２４】図１において、レーザ駆動回路８は、励起
光源６，７の駆動電流を制御し、励起光源からは励起光
が出力される。励起光源６，７から出力された励起光
は、波長合波カプラ３，４により光増幅媒体であるエル
ビウム（Ｅｒ）添加ファイバ２ａ，２ｂに入力され、こ
れによりエルビウム添加ファイバは励起状態となって入
力された信号光を光増幅する。
光源６，７の駆動電流を制御し、励起光源からは励起光
が出力される。励起光源６，７から出力された励起光
は、波長合波カプラ３，４により光増幅媒体であるエル
ビウム（Ｅｒ）添加ファイバ２ａ，２ｂに入力され、こ
れによりエルビウム添加ファイバは励起状態となって入
力された信号光を光増幅する。
【００２５】本光増幅装置に入力された波長多重信号光
は、励起された前段の光増幅媒体２ａを通過する際に誘
導放出により光増幅され、ファイバグレーティング利得
等化器１により利得プロファイルを補償される。増幅さ
れた信号光はさらに、光増幅媒体２ｂを通過することに
より光増幅される。そして、増幅された波長多重信号光
は光アイソレータ５を通過して伝送路に送出される。
は、励起された前段の光増幅媒体２ａを通過する際に誘
導放出により光増幅され、ファイバグレーティング利得
等化器１により利得プロファイルを補償される。増幅さ
れた信号光はさらに、光増幅媒体２ｂを通過することに
より光増幅される。そして、増幅された波長多重信号光
は光アイソレータ５を通過して伝送路に送出される。
【００２６】本実施の形態では、励起光源６が０．９８
μｍ帯の励起光源であり、ファイバグレーティング利得
等化器１のカットオフ波長が０．９７μｍ以下のものが
適用されているので、０．９８μｍ帯の励起光がモード
変換されることはなく、安定に伝搬させることができ
る。これにより、安定した励起状態を維持することが可
能となり、光出力パワーが安定な光増幅器を実現でき
る。なお、本実施の形態では、前段に配置される励起光
源から出力される励起光を０．９８μｍ帯の波長を有す
るものとしたが、後段に配置してもよいし、双方の励起
光源を波長０．９８μｍ帯の波長にしてもよい。また双
方を１．４８μｍ帯の励起光とし、ファイバグレーティ
ング利得等化器１の光ファイバのカットオフ波長をこれ
より短いものとする構成でもよい。
μｍ帯の励起光源であり、ファイバグレーティング利得
等化器１のカットオフ波長が０．９７μｍ以下のものが
適用されているので、０．９８μｍ帯の励起光がモード
変換されることはなく、安定に伝搬させることができ
る。これにより、安定した励起状態を維持することが可
能となり、光出力パワーが安定な光増幅器を実現でき
る。なお、本実施の形態では、前段に配置される励起光
源から出力される励起光を０．９８μｍ帯の波長を有す
るものとしたが、後段に配置してもよいし、双方の励起
光源を波長０．９８μｍ帯の波長にしてもよい。また双
方を１．４８μｍ帯の励起光とし、ファイバグレーティ
ング利得等化器１の光ファイバのカットオフ波長をこれ
より短いものとする構成でもよい。
【００２７】なお、図１においては図示省略している
が、レーザ駆動回路８は、光増幅装置に入力される信号
光及び光増幅後の信号光の出力光レベルを検出して光増
幅の利得を算出し、これが所定の値になるように制御す
る利得制御回路を有するようにしてもよい。あるいは、
光増幅後の信号光の出力光レベルが所定の値になるよう
に制御する出力制御回路を有するようにしてもよい。
が、レーザ駆動回路８は、光増幅装置に入力される信号
光及び光増幅後の信号光の出力光レベルを検出して光増
幅の利得を算出し、これが所定の値になるように制御す
る利得制御回路を有するようにしてもよい。あるいは、
光増幅後の信号光の出力光レベルが所定の値になるよう
に制御する出力制御回路を有するようにしてもよい。
【００２８】次に、本発明の光増幅装置と従来の光増幅
装置の特性を比較した結果について説明する。
装置の特性を比較した結果について説明する。
【００２９】図４、５は、本発明の光増幅装置と従来の
光増幅装置の各特性を比較した結果を示す図である。ま
ず図４は、本発明および従来の光増幅装置の利得の波長
依存性（利得波長特性）を示した図である。
光増幅装置の各特性を比較した結果を示す図である。ま
ず図４は、本発明および従来の光増幅装置の利得の波長
依存性（利得波長特性）を示した図である。
【００３０】従来の光増幅装置の場合、光増幅媒体１２
（図６参照）は、伝送路から入力された信号光を光増幅
し（図４における曲線Ａ）、その利得波長特性を損失波
長特性（Ｄ）を有する利得等化器１９により補償し、最
終的に平坦化された光増幅装置の利得波長特性（Ｃ）を
得ている。
（図６参照）は、伝送路から入力された信号光を光増幅
し（図４における曲線Ａ）、その利得波長特性を損失波
長特性（Ｄ）を有する利得等化器１９により補償し、最
終的に平坦化された光増幅装置の利得波長特性（Ｃ）を
得ている。
【００３１】これに対して、本発明の光増幅装置におい
ては、利得等化器１が光増幅媒体２ａ，２ｂの間に挿入
・配置されているので、後方の光増幅媒体２ｂが利得等
化器１の損失を補償するので、最終的に得られる利得は
図中の曲線Ｂに示されるものとなり、同じように平坦化
されつつ、上述した従来の装置に比べ全体としてより高
い利得が実現できる。
ては、利得等化器１が光増幅媒体２ａ，２ｂの間に挿入
・配置されているので、後方の光増幅媒体２ｂが利得等
化器１の損失を補償するので、最終的に得られる利得は
図中の曲線Ｂに示されるものとなり、同じように平坦化
されつつ、上述した従来の装置に比べ全体としてより高
い利得が実現できる。
【００３２】図５は、本発明および従来の光増幅装置の
励起光と光増幅後の光出力パワーの関係の一例を示した
図である。光増幅装置の所要光出力パワーを同じとした
とき、従来の光増幅装置では、曲線Ｆで示されるような
高い励起光パワーが必要であるが、本発明の光増幅装置
では曲線Ｅで示される低い励起光パワーで所要の光出力
パワーを得ることができる。従って、本発明の光増幅装
置は、より低い励起パワーで従来と同等の光出力を実現
でき、同一の励起パワーにおいては従来構成より高い光
出力パワーが得られる。
励起光と光増幅後の光出力パワーの関係の一例を示した
図である。光増幅装置の所要光出力パワーを同じとした
とき、従来の光増幅装置では、曲線Ｆで示されるような
高い励起光パワーが必要であるが、本発明の光増幅装置
では曲線Ｅで示される低い励起光パワーで所要の光出力
パワーを得ることができる。従って、本発明の光増幅装
置は、より低い励起パワーで従来と同等の光出力を実現
でき、同一の励起パワーにおいては従来構成より高い光
出力パワーが得られる。
【００３３】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。
明する。
【００３４】図２は、本発明の光増幅装置の第２の実施
の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長
０．９８μｍ帯の励起光源７が光増幅媒体２ｂの後段に
配置された波長合波カプラ４によって光増幅媒体の後方
より入射される。上記第１の実施の形態が双方向励起で
あるのに対して本実施の形態は後方励起であるが、同様
の効果を売ることができる。
の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長
０．９８μｍ帯の励起光源７が光増幅媒体２ｂの後段に
配置された波長合波カプラ４によって光増幅媒体の後方
より入射される。上記第１の実施の形態が双方向励起で
あるのに対して本実施の形態は後方励起であるが、同様
の効果を売ることができる。
【００３５】図３は、本発明の光増幅装置の第３の実施
の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長
０．９８μｍ帯の励起光源７を光増幅媒体２ｂの前方よ
り入社しているが、この構成においても、同様の効果を
得ることができる。
の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長
０．９８μｍ帯の励起光源７を光増幅媒体２ｂの前方よ
り入社しているが、この構成においても、同様の効果を
得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】上述したように、本発明の光増幅装置
は、入力信号光を光増幅する、互いに直列接続された第
１及び第２の光増幅媒体と、両光増幅媒体を励起させる
励起光を出力する励起光源と、励起光を両光増幅媒体に
入力する波長合波カプラとを備え、第１及び第２の光増
幅媒体との間に利得等化器が配置される構成を採用して
いる。 従って、両光増幅媒体の間に利得等化器を配置
することにより、励起光が利得等化器を通過して２つの
光増幅媒体を励起するので、利得等化器の後方の光増幅
媒体が増幅作用し利得等化器の損失が補償され高出力の
光増幅が得られるようになる。つまり、励起光源から出
力された励起光が、ファイバグレーティング利得等化器
を通過することで、２つの光増幅媒体を効率よく励起で
きると同時に後方の光増幅媒体が利得等化器の損失を補
償する。
は、入力信号光を光増幅する、互いに直列接続された第
１及び第２の光増幅媒体と、両光増幅媒体を励起させる
励起光を出力する励起光源と、励起光を両光増幅媒体に
入力する波長合波カプラとを備え、第１及び第２の光増
幅媒体との間に利得等化器が配置される構成を採用して
いる。 従って、両光増幅媒体の間に利得等化器を配置
することにより、励起光が利得等化器を通過して２つの
光増幅媒体を励起するので、利得等化器の後方の光増幅
媒体が増幅作用し利得等化器の損失が補償され高出力の
光増幅が得られるようになる。つまり、励起光源から出
力された励起光が、ファイバグレーティング利得等化器
を通過することで、２つの光増幅媒体を効率よく励起で
きると同時に後方の光増幅媒体が利得等化器の損失を補
償する。
【００３７】加えて、利得等化器を励起光の波長帯より
も短いカットオフ波長を有するグレーティングファイバ
利得等化器により構成することで、励起光が利得等化器
を通過する際にモード変換されることなく安定に伝搬さ
せることができ、安定した励起状態が維持されるように
することもできる。ファイバグレーティング利得等化器
を構成する光ファイバのカットオフ波長を励起光波長よ
りも短くすることで、励起光がモード変換されることな
く安定に伝搬させるようにし、安定した励起状態を維持
することが可能となる。
も短いカットオフ波長を有するグレーティングファイバ
利得等化器により構成することで、励起光が利得等化器
を通過する際にモード変換されることなく安定に伝搬さ
せることができ、安定した励起状態が維持されるように
することもできる。ファイバグレーティング利得等化器
を構成する光ファイバのカットオフ波長を励起光波長よ
りも短くすることで、励起光がモード変換されることな
く安定に伝搬させるようにし、安定した励起状態を維持
することが可能となる。
【図１】本発明の光増幅装置の第１の実施の形態の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の光増幅装置の第２の実施の形態の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の光増幅装置の第３の実施の形態の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の光増幅装置の利得波長特性の一例を示
す図である（従来の光増幅装置との比較）。
す図である（従来の光増幅装置との比較）。
【図５】本発明の光増幅装置における励起光パワーと光
出力パワーの一例を示す図である。
出力パワーの一例を示す図である。
【図６】従来の光増幅装置の構成を示す図である。
１ ファイバグレーティング利得等化器 ２ 光増幅媒体（エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバ） ３ 波長合波カプラ ４ 波長合波カプラ ５ 光アイソレータ ６ 波長１．４８μｍ帯の励起光源 ７ 波長０．９８μｍ帯の励起光源 ８ レーザ駆動回路（励起光源の出力レベル制御回路） ９ 利得等化器
Claims (10)
- 【請求項１】 入力された信号光を光増幅して第１の増
幅信号光を出力する第１の光増幅媒体と、 前記第１の光増幅媒体に直列接続され、入力された前記
第１の増幅信号光を光増幅して第２の増幅信号光を出力
する第２の光増幅媒体と、 前記第１の光増幅媒体と前記第２の光増幅媒体との間に
配置される利得等化器と 前記第１の光増幅媒体及び前記第２の光増幅媒体を励起
させる励起光を出力する励起光源と、 前記第１の光増幅媒体の前記信号光が入力される側、又
は前記第２の光増幅媒体の前記第２の増幅信号光が出力
される側のどちらかに配置され、前記励起光を前記第１
の光増幅媒体又は前記第２の光増幅媒体に入力する波長
合波カプラとを備えていることを特徴とする光増幅装
置。 - 【請求項２】 入力された信号光を光増幅して第１の増
幅信号光を出力する第１の光増幅媒体と、 前記第１の光増幅媒体に直列接続され、入力された前記
第１の増幅信号光を光増幅して第２の増幅信号光を出力
する第２の光増幅媒体と、 前記第１の光増幅媒体と前記第２の光増幅媒体との間に
配置される利得等化器と 前記第１の光増幅媒体及び前記第２の光増幅媒体を励起
させる第１の励起光を出力する第１の励起光源と、 前記第１の光増幅媒体の前記信号光が入力される側に配
置され、前記第１の励起光を前記第１の光増幅媒体に入
力する第１の波長合波カプラと、 前記第１の光増幅媒体及び前記第２の光増幅媒体を励起
させる第２の励起光を出力する第２の励起光源と、 前記第２の光増幅媒体の前記第２の増幅信号光が出力さ
れる側に配置され、前記第２の励起光を前記第２の光増
幅媒体に入力する第２の波長合波カプラとを備えている
ことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項３】 前記利得等化器は、前記第１の光増幅媒
体及び前記第２の光増幅媒体により前記信号光が光増幅
される際に生じる利得の波長依存性を補償する損失の波
長依存性を有することを特徴とする請求項１記載の光増
幅装置。 - 【請求項４】 前記利得等化器は、前記第１の光増幅媒
体及び前記第２の光増幅媒体により前記信号光が光増幅
される際に生じる利得の波長依存性を補償する損失の波
長依存性を有することを特徴とする請求項２記載の光増
幅装置。 - 【請求項５】 前記利得等化器は、前記励起光の波長帯
よりも短いカットオフ波長を有するグレーティングファ
イバ利得等化器を含んでいることを特徴とする請求項１
又は請求項３記載の光増幅装置。 - 【請求項６】 前記第１の光増幅媒体及び前記第２の光
増幅媒体はともにエルビウム添加ファイバを含み、 前記励起光は、０．９８μｍ帯の波長を有し、 前記利得等化器は、カットオフ波長が０．９７μｍ以下
のファイバグレーティング利得等化器を含んでいること
を特徴とする請求項１又は請求項３記載の光増幅装置。 - 【請求項７】 前記利得等化器は、前記第１の励起光又
は前記第２の励起光のうち短い波長の励起光の波長帯よ
りも短いカットオフ波長を有するグレーティングファイ
バ利得等化器を含んでいることを特徴とする請求項２又
は請求項４記載の光増幅装置。 - 【請求項８】 前記第１の光増幅媒体及び前記第２の光
増幅媒体はともにエルビウム添加ファイバを含み、 前記第１の励起光又は前記第２の励起光の少なくともい
ずれかは、０．９８μｍ帯の波長を有し、 前記利得等化器は、カットオフ波長が０．９７μｍ以下
のファイバグレーティング利得等化器を含んでいること
を特徴とする請求項２又は請求項４記載の光増幅装置。 - 【請求項９】 請求項１、請求項３、請求項５又は請求
項６のいずれかの請求項に記載の光増幅装置であって、
さらに、 前記信号光に対する前記第２の増幅信号光の利得が所定
の値になるように前記励起光の出力を制御する利得制御
回路を備えていることを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項１０】 請求項２、請求項４、請求項７又は請
求項８のいずれかの請求項に記載の光増幅装置であっ
て、さらに、 前記信号光に対する前記第２の増幅信号光の利得が所定
の値になるように前記第１の励起光と前記第２の励起光
の出力を制御する利得制御回路を備えていることを特徴
とする光増幅装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038428A JP2001230477A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 光増幅装置 |
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| EP01301349A EP1128581B1 (en) | 2000-02-16 | 2001-02-16 | Optical amplifier with gain equalizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038428A JP2001230477A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 光増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230477A true JP2001230477A (ja) | 2001-08-24 |
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ID=18562162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000038428A Pending JP2001230477A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 光増幅装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6600595B2 (ja) |
| EP (1) | EP1128581B1 (ja) |
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| KR100407825B1 (ko) * | 2002-02-23 | 2003-12-01 | 한국전자통신연구원 | 저잡음 분산보상 하이브리드 형 광섬유 증폭기 |
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| GB9217706D0 (en) * | 1992-08-20 | 1992-09-30 | Bt & D Technologies Ltd | Multistage fibre amplifier |
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