JP2002076481A - 光直接増幅器及びその制御方法 - Google Patents
光直接増幅器及びその制御方法Info
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- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
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- H01S3/094011—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre with bidirectional pumping, i.e. with injection of the pump light from both two ends of the fibre
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- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
- H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一励起光源によって、入出力条件の変化に
対応して最適の雑音特性及び出力特性を得ること。 【解決手段】 半導体レーザ１から出力された励起光を
一定波長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成分光
を別々に出力するＷＤＭカプラと、長波長成分光が前方
励起光として入力されるとともに、短波長成分光が後方
励起光として入力されるエルビウム添加光ファイバ３
と、前方励起光の強度と後方励起光の強度との比率の設
定に応じて、レーザ光源の温度を制御する温度設定制御
部８とを備える。
対応して最適の雑音特性及び出力特性を得ること。 【解決手段】 半導体レーザ１から出力された励起光を
一定波長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成分光
を別々に出力するＷＤＭカプラと、長波長成分光が前方
励起光として入力されるとともに、短波長成分光が後方
励起光として入力されるエルビウム添加光ファイバ３
と、前方励起光の強度と後方励起光の強度との比率の設
定に応じて、レーザ光源の温度を制御する温度設定制御
部８とを備える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一つの励起光源か
ら前方及び後方励起光を発生させる光直接増幅器及びそ
の制御方法に関する。
ら前方及び後方励起光を発生させる光直接増幅器及びそ
の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７を参照して、従来の光直接増幅器の
一例を説明する。この従来例の光直接増幅器は、入力端
６と出力端７との間に、光増幅媒体であるエルビウム添
加光ファイバ（以下、「ファイバアンプ」とも称す
る。）３を備えている。さらに、このエルビウム添加光
ファイバ３に入力端６側から入射される前方励起光の光
源である第一半導体レーザ１ａを備えている。また、こ
のエルビウム添加光ファイバ３に出力端７側から入射さ
れる後方励起光の光源である第二半導体レーザ１ｂを備
えている。
一例を説明する。この従来例の光直接増幅器は、入力端
６と出力端７との間に、光増幅媒体であるエルビウム添
加光ファイバ（以下、「ファイバアンプ」とも称す
る。）３を備えている。さらに、このエルビウム添加光
ファイバ３に入力端６側から入射される前方励起光の光
源である第一半導体レーザ１ａを備えている。また、こ
のエルビウム添加光ファイバ３に出力端７側から入射さ
れる後方励起光の光源である第二半導体レーザ１ｂを備
えている。
【０００３】また、入力端６とファイバアンプ３との間
に、第一カプラ４が設けられている。第一半導体レーザ
１ａから出力された前方励起光は、この第一カプラ４に
よって、入力端６から入力された入力信号に多重され
る。そして、多重された前方励起光は、ファイバアンプ
３へ入力され、ファイバアンプ３を励起する。
に、第一カプラ４が設けられている。第一半導体レーザ
１ａから出力された前方励起光は、この第一カプラ４に
よって、入力端６から入力された入力信号に多重され
る。そして、多重された前方励起光は、ファイバアンプ
３へ入力され、ファイバアンプ３を励起する。
【０００４】また、出力端７とファイバアンプ３との間
に、第二カプラ５が設けられている。この第二カプラ５
によって、第二半導体レーザ１ｂから出力された後方励
起光は、ファイバアンプ３へ入力され、ファイバアンプ
３を励起する。また、ファイバアンプ３から出力された
増幅信号は、第二カプラ５を通過して出力端７へ出力さ
れる。
に、第二カプラ５が設けられている。この第二カプラ５
によって、第二半導体レーザ１ｂから出力された後方励
起光は、ファイバアンプ３へ入力され、ファイバアンプ
３を励起する。また、ファイバアンプ３から出力された
増幅信号は、第二カプラ５を通過して出力端７へ出力さ
れる。
【０００５】一般に、前方励起光の強度を高くすると、
ファイバアンプ３の出力信号の雑音特性が改善される。
また、後方励起光の強度を高くすると、ファイバアンプ
３の出力パワーを高くすることができる。このため、こ
の従来例の光直接増幅器においては、第一半導体レーザ
１ａの出力（前方励起光強度）と、第二半導体レーザ１
ｂの出力（後方励起光強度）とをそれぞれ個別に制御す
ることにより、想定した使用条件にとって最適な雑音特
性及び出力パワーを実現することができる。
ファイバアンプ３の出力信号の雑音特性が改善される。
また、後方励起光の強度を高くすると、ファイバアンプ
３の出力パワーを高くすることができる。このため、こ
の従来例の光直接増幅器においては、第一半導体レーザ
１ａの出力（前方励起光強度）と、第二半導体レーザ１
ｂの出力（後方励起光強度）とをそれぞれ個別に制御す
ることにより、想定した使用条件にとって最適な雑音特
性及び出力パワーを実現することができる。
【０００６】次に、図８に、図７に示した構成に、ファ
イバアンプ３の出力光強度を励起光源１ａ及び１ｂへフ
ィードバックする構成を付加した例を示す。図８に示す
例では、第二カプラ５と出力端７との間に光カプラ９を
設けている。そして、この光カプラ９により分岐された
出力光の強度を受光素子１０によって検出する。そし
て、この検出結果に基づいて、出力一定制御回路１１
が、ファイバアンプ３の出力光強度が一定になるよう
に、励起光源である第一及び第二半導体レーザ１ａ及び
１ｂの出力を制御している。
イバアンプ３の出力光強度を励起光源１ａ及び１ｂへフ
ィードバックする構成を付加した例を示す。図８に示す
例では、第二カプラ５と出力端７との間に光カプラ９を
設けている。そして、この光カプラ９により分岐された
出力光の強度を受光素子１０によって検出する。そし
て、この検出結果に基づいて、出力一定制御回路１１
が、ファイバアンプ３の出力光強度が一定になるよう
に、励起光源である第一及び第二半導体レーザ１ａ及び
１ｂの出力を制御している。
【０００７】ところで、光直接増幅器においては、励起
光源がもっとも高価な部品の一つである。このため、装
置を小型化するとともに、装置のコストを下げるために
は、励起光源を一つにすることが望ましい。すなわち、
前方励起光源と後方励起光源とを共通化することが望ま
しい。
光源がもっとも高価な部品の一つである。このため、装
置を小型化するとともに、装置のコストを下げるために
は、励起光源を一つにすることが望ましい。すなわち、
前方励起光源と後方励起光源とを共通化することが望ま
しい。
【０００８】ここで、図９に、図７に示した従来の光直
接増幅器の励起光源を一つにした場合の構成例を示す。
また、図１０に、図８に示した従来の光直接増幅器の励
起光源を一つにした場合の構成例を示す。図９及び図１
０に示す光直接増幅器は、いずれも、一つの励起光源で
ある半導体レーザ１から出力された励起光を、光方向性
結合器等の光カプラ２０によって分割し、分割された励
起光の一方を前方励起光とし、他方を後方励起光として
それぞれファイバアンプ３へ入力する構成となってい
る。
接増幅器の励起光源を一つにした場合の構成例を示す。
また、図１０に、図８に示した従来の光直接増幅器の励
起光源を一つにした場合の構成例を示す。図９及び図１
０に示す光直接増幅器は、いずれも、一つの励起光源で
ある半導体レーザ１から出力された励起光を、光方向性
結合器等の光カプラ２０によって分割し、分割された励
起光の一方を前方励起光とし、他方を後方励起光として
それぞれファイバアンプ３へ入力する構成となってい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、入力信号光
のレベルの範囲が広い場合や、波長分割多重方式の光中
継伝送系における光直接増幅器の場合には、入力チャネ
ル数や入力チャネルの波長、さらには、入力信号強度や
必要な出力信号強度によって、要求される雑音特性や出
力パワーが異なってくる。その結果、最適な前方励起光
強度と、最適な後方励起光強度とも異なってくる。
のレベルの範囲が広い場合や、波長分割多重方式の光中
継伝送系における光直接増幅器の場合には、入力チャネ
ル数や入力チャネルの波長、さらには、入力信号強度や
必要な出力信号強度によって、要求される雑音特性や出
力パワーが異なってくる。その結果、最適な前方励起光
強度と、最適な後方励起光強度とも異なってくる。
【００１０】しかしながら、図９及び図１０に示した単
一励起光源の光直接増幅器においては、前方励起光と後
方励起光との強度比は、設計段階で決定された値に固定
されている。このため、これら単一励起光源の光直接増
幅器においては、入出力条件の変化に対応して、最適な
前方励起光強度、及び、最適な後方励起光強度を同時に
満たすように制御することが困難であった。このため、
従来は、単一励起光源により、入出力条件に対応した最
適の雑音特性及び出力特性を同時に得ることが困難であ
った。
一励起光源の光直接増幅器においては、前方励起光と後
方励起光との強度比は、設計段階で決定された値に固定
されている。このため、これら単一励起光源の光直接増
幅器においては、入出力条件の変化に対応して、最適な
前方励起光強度、及び、最適な後方励起光強度を同時に
満たすように制御することが困難であった。このため、
従来は、単一励起光源により、入出力条件に対応した最
適の雑音特性及び出力特性を同時に得ることが困難であ
った。
【００１１】例えば、波長分割多重伝送用の光直接増幅
器においては、要求される出力光パワーが大きく変動す
る。すなわち、最大チャネル数の信号が入力されている
場合、増幅媒体には全チャネルの光信号強度の合計分の
高い出力パワーが要求される。そのためには、最大チャ
ネル数の入力時に励起光源の出力を高くするだけでな
く、設計段階で、励起光を後方励起光と前方励起光とに
分割する際の後方励起光の比率を、最大チャネル数に合
わせて高く設計しておく必要がある。
器においては、要求される出力光パワーが大きく変動す
る。すなわち、最大チャネル数の信号が入力されている
場合、増幅媒体には全チャネルの光信号強度の合計分の
高い出力パワーが要求される。そのためには、最大チャ
ネル数の入力時に励起光源の出力を高くするだけでな
く、設計段階で、励起光を後方励起光と前方励起光とに
分割する際の後方励起光の比率を、最大チャネル数に合
わせて高く設計しておく必要がある。
【００１２】一方、最小チャネル数の信号が入力されて
いる場合には、増幅媒体には高い出力パワーは要求され
ない。このため、後方励起光の強度を低くするため、励
起光源の出力強度が低下する。その結果、もともと分割
比率の低い前方励起光の強度が、更に低下する。その結
果、出力信号の雑音特性が劣化してしまうことになる。
いる場合には、増幅媒体には高い出力パワーは要求され
ない。このため、後方励起光の強度を低くするため、励
起光源の出力強度が低下する。その結果、もともと分割
比率の低い前方励起光の強度が、更に低下する。その結
果、出力信号の雑音特性が劣化してしまうことになる。
【００１３】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、単一励起光源によって、入出力条件
の変化に対応して最適の雑音特性及び出力特性をそれぞ
れ得ることができる光直接増幅器の提供を目的とする。
されたものであり、単一励起光源によって、入出力条件
の変化に対応して最適の雑音特性及び出力特性をそれぞ
れ得ることができる光直接増幅器の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、本発明の請求項１に係る光直接増幅器によれば、レ
ーザ光源と、レーザ光源から出力された励起光を一定波
長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成分光を出力
する波長分割手段と、長波長成分光及び短波長成分光の
うちの一方が前方励起光として入力されるとともに、他
方が後方励起光として入力される増幅媒体と、前方励起
光の強度と後方励起光の強度との比率の設定に応じて、
レーザ光源の温度を制御する温度設定制御手段とを備え
る構成としてある。
め、本発明の請求項１に係る光直接増幅器によれば、レ
ーザ光源と、レーザ光源から出力された励起光を一定波
長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成分光を出力
する波長分割手段と、長波長成分光及び短波長成分光の
うちの一方が前方励起光として入力されるとともに、他
方が後方励起光として入力される増幅媒体と、前方励起
光の強度と後方励起光の強度との比率の設定に応じて、
レーザ光源の温度を制御する温度設定制御手段とを備え
る構成としてある。
【００１５】このように、本発明の光直接増幅器によれ
ば、温度設定制御手段によりレーザ光源の温度を制御す
る。レーザ光源の温度を変化させると、レーザ光源の発
振波長分布がシフトする。その結果、波長分割手段にお
いて分割される長波長成分光と短波長成分光との比率が
変化する。したがって、温度設定制御手段により、前方
励起光の強度と後方励起光の強度との比率を所望の値に
制御することができる。これにより、単一励起光源によ
っても、入出力条件の変化に対応して最適の雑音特性及
び出力特性をそれぞれ得ることができる。
ば、温度設定制御手段によりレーザ光源の温度を制御す
る。レーザ光源の温度を変化させると、レーザ光源の発
振波長分布がシフトする。その結果、波長分割手段にお
いて分割される長波長成分光と短波長成分光との比率が
変化する。したがって、温度設定制御手段により、前方
励起光の強度と後方励起光の強度との比率を所望の値に
制御することができる。これにより、単一励起光源によ
っても、入出力条件の変化に対応して最適の雑音特性及
び出力特性をそれぞれ得ることができる。
【００１６】また、請求項２記載の発明によれば、温度
設定制御手段を、前方励起光の強度と前記後方励起光の
強度との比率を設定する励起光比率設定手段と、励起光
比率設定手段により設定された比率に対応して、レーザ
光源の設定温度を決定する温度調整手段と、レーザ光源
を設定温度に制御する温度制御手段とにより構成してあ
る。このような構成とすれば、前方励起光の強度と後方
励起光の強度との比率の設定に応じて、レーザ光源の温
度を容易に制御することができる。
設定制御手段を、前方励起光の強度と前記後方励起光の
強度との比率を設定する励起光比率設定手段と、励起光
比率設定手段により設定された比率に対応して、レーザ
光源の設定温度を決定する温度調整手段と、レーザ光源
を設定温度に制御する温度制御手段とにより構成してあ
る。このような構成とすれば、前方励起光の強度と後方
励起光の強度との比率の設定に応じて、レーザ光源の温
度を容易に制御することができる。
【００１７】また、請求項３記載の発明によれば、増幅
媒体の光出力を分岐する分岐手段と、分岐手段により分
岐された光出力を検出する受光手段と、受光手段が検出
した光出力に応じて、増幅媒体の光出力が一定となるよ
うに、レーザ光源の出力を制御する出力制御部とを備え
る構成としてある。このような構成とすれば、単一励起
光源によっても、入出力条件の変化に対応して最適の雑
音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができるととも
に、出力信号強度の一定化を図ることができる。
媒体の光出力を分岐する分岐手段と、分岐手段により分
岐された光出力を検出する受光手段と、受光手段が検出
した光出力に応じて、増幅媒体の光出力が一定となるよ
うに、レーザ光源の出力を制御する出力制御部とを備え
る構成としてある。このような構成とすれば、単一励起
光源によっても、入出力条件の変化に対応して最適の雑
音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができるととも
に、出力信号強度の一定化を図ることができる。
【００１８】また、請求項４記載の発明によれば、前方
励起光又は後方励起光の強度の比率が一定値以下となっ
た場合に、レーザ光源を制御する手段を、設定温度制御
部から出力制御部へ切り替える出力制御切替手段を備え
る構成としてある。
励起光又は後方励起光の強度の比率が一定値以下となっ
た場合に、レーザ光源を制御する手段を、設定温度制御
部から出力制御部へ切り替える出力制御切替手段を備え
る構成としてある。
【００１９】このように、前方励起光又は後方励起光の
強度の比率が一定値以下となった場合に、出力制御切替
手段により出力制御部による励起光の制御を優先させ
る。これにより、高出力パワーが必要な場合に、前方励
起光の強度の弱くなりすぎて雑音特性が劣化したり、高
い雑音特性が必要な場合に、後方励起光の強度の弱くな
りすぎて出力が低下することを回避することができる。
強度の比率が一定値以下となった場合に、出力制御切替
手段により出力制御部による励起光の制御を優先させ
る。これにより、高出力パワーが必要な場合に、前方励
起光の強度の弱くなりすぎて雑音特性が劣化したり、高
い雑音特性が必要な場合に、後方励起光の強度の弱くな
りすぎて出力が低下することを回避することができる。
【００２０】また、請求項５記載の発明によれば、増幅
媒体に入力される信号のチャネル数を監視するチャネル
数監視部を備え、温度設定制御手段は、チャネル数監視
部により検出されたチャネル数に応じて、前方励起光の
強度と後方励起光の強度との比率の設定する構成として
ある。
媒体に入力される信号のチャネル数を監視するチャネル
数監視部を備え、温度設定制御手段は、チャネル数監視
部により検出されたチャネル数に応じて、前方励起光の
強度と後方励起光の強度との比率の設定する構成として
ある。
【００２１】波長分割多重伝送用の光直接増幅器におい
ては、要求される合計の出力光パワーは、入力される信
号のチャネル数に対応する。このため、チャネル数監視
部を設ければ、チャネル数を監視することにより、要求
される出力光パワーを求めることができる。そして、そ
の出力光パワーに合わせた前方励起光の強度と後方励起
光の強度との比率の設定することにより、入出力条件の
変化に対応した最適の雑音特性及び出力特性をそれぞれ
得ることができる。
ては、要求される合計の出力光パワーは、入力される信
号のチャネル数に対応する。このため、チャネル数監視
部を設ければ、チャネル数を監視することにより、要求
される出力光パワーを求めることができる。そして、そ
の出力光パワーに合わせた前方励起光の強度と後方励起
光の強度との比率の設定することにより、入出力条件の
変化に対応した最適の雑音特性及び出力特性をそれぞれ
得ることができる。
【００２２】また、本発明の請求項６記載の光直接増幅
器の制御方法によれば、レーザ光源から射出された励起
光を一定波長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成
分光をそれぞれ生成し、増幅媒体に、長波長成分光及び
短波長成分光のうちの一方を前方励起光として入力する
とともに、他方を後方励起光として入力し、レーザ光源
の温度を制御することによって、前方励起光の強度と後
方励起光の強度との比率を制御する方法としてある。
器の制御方法によれば、レーザ光源から射出された励起
光を一定波長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成
分光をそれぞれ生成し、増幅媒体に、長波長成分光及び
短波長成分光のうちの一方を前方励起光として入力する
とともに、他方を後方励起光として入力し、レーザ光源
の温度を制御することによって、前方励起光の強度と後
方励起光の強度との比率を制御する方法としてある。
【００２３】このように、本発明の光直接増幅器の制御
方法によれば、レーザ光源の温度を制御してレーザ光源
の発振波長分布をシフトさせる。その結果、波長分割手
段において分割される長波長成分光と短波長成分光との
比率を所望の値に制御することができる。これにより、
単一励起光源によっても、入出力条件の変化に対応して
最適の雑音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができ
る。
方法によれば、レーザ光源の温度を制御してレーザ光源
の発振波長分布をシフトさせる。その結果、波長分割手
段において分割される長波長成分光と短波長成分光との
比率を所望の値に制御することができる。これにより、
単一励起光源によっても、入出力条件の変化に対応して
最適の雑音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の光
直接増幅器及びその制御方法の実施の形態について併せ
て説明する。
直接増幅器及びその制御方法の実施の形態について併せ
て説明する。
【００２５】［第一実施形態］まず、図１を参照して、
第一実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。
図１に示すように、第一実施形態の光直接増幅器は、一
つのレーザ光源としての半導体レーザ１と、この半導体
レーザ１から出力された励起光を一定波長で波長分割
し、長波長成分光及び短波長成分光を別々に出力する波
長分割手段としての波長分割多重カプラ（ＷＤＭカプ
ラ：wavelength division multiplex coupler）とを備
えている。
第一実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。
図１に示すように、第一実施形態の光直接増幅器は、一
つのレーザ光源としての半導体レーザ１と、この半導体
レーザ１から出力された励起光を一定波長で波長分割
し、長波長成分光及び短波長成分光を別々に出力する波
長分割手段としての波長分割多重カプラ（ＷＤＭカプ
ラ：wavelength division multiplex coupler）とを備
えている。
【００２６】ここで、図２を参照し、半導体レーザから
出力された励起光が、ＷＤＭカプラ２によって、長波長
成分と短波長成分とに波長分割される様子について説明
する。まず、図２の（Ａ）に、ＷＤＭカプラ２の透過特
性を示す。図２の（Ａ）中の曲線Ｉは、ＷＤＭカプラ２
の二つの出力端のうちの一方の出力端の透過率の波長特
性を示す。この曲線Ｉに示すように、このＷＤＭカプラ
２のは、波長λ０付近を境として、短波長側で透過率が
低く、長波長側で透過率が高くなっている。なお、ＷＤ
Ｍカプラ２の二つの出力端のうちの他方の出力端の透過
率は、この曲線Ｉと逆相となっている。
出力された励起光が、ＷＤＭカプラ２によって、長波長
成分と短波長成分とに波長分割される様子について説明
する。まず、図２の（Ａ）に、ＷＤＭカプラ２の透過特
性を示す。図２の（Ａ）中の曲線Ｉは、ＷＤＭカプラ２
の二つの出力端のうちの一方の出力端の透過率の波長特
性を示す。この曲線Ｉに示すように、このＷＤＭカプラ
２のは、波長λ０付近を境として、短波長側で透過率が
低く、長波長側で透過率が高くなっている。なお、ＷＤ
Ｍカプラ２の二つの出力端のうちの他方の出力端の透過
率は、この曲線Ｉと逆相となっている。
【００２７】次に、図２の（Ｂ）を参照して、短波長成
分について説明する。図２の（Ｂ）中の曲線ＩＩは、Ｗ
ＤＭカプラ２へ入力される励起光のパワースペクトルで
ある。また、破線ＩＩＩは、ＷＤＭカプラ２の他方の出
力端の透過率の波長特性を示す。そして、曲線ＩＩと破
線ＩＩＩとを重ねた斜線を付した部分、すなわち、励起
光のパワースペクトルのうち、ＷＤＭカプラ２の他方の
出力端での透過率の高い部分が、短波長成分光のパワー
スペクトルとなる。
分について説明する。図２の（Ｂ）中の曲線ＩＩは、Ｗ
ＤＭカプラ２へ入力される励起光のパワースペクトルで
ある。また、破線ＩＩＩは、ＷＤＭカプラ２の他方の出
力端の透過率の波長特性を示す。そして、曲線ＩＩと破
線ＩＩＩとを重ねた斜線を付した部分、すなわち、励起
光のパワースペクトルのうち、ＷＤＭカプラ２の他方の
出力端での透過率の高い部分が、短波長成分光のパワー
スペクトルとなる。
【００２８】次に、図２の（Ｃ）を参照して、長波長成
分について説明する。図２の（Ｃ）中の曲線ＩＩは、Ｗ
ＤＭカプラ２へ入力される励起光のパワースペクトルで
ある。また、破線Ｉは、ＷＤＭカプラ２の一方の出力端
の透過率の波長特性を示す。そして、曲線ＩＩと破線Ｉ
とを重ねた斜線を付した部分、すなわち、励起光のパワ
ースペクトルのうち、ＷＤＭカプラ２の一方の出力端で
の透過率の高い部分が、長波長成分光のパワースペクト
ルとなる。
分について説明する。図２の（Ｃ）中の曲線ＩＩは、Ｗ
ＤＭカプラ２へ入力される励起光のパワースペクトルで
ある。また、破線Ｉは、ＷＤＭカプラ２の一方の出力端
の透過率の波長特性を示す。そして、曲線ＩＩと破線Ｉ
とを重ねた斜線を付した部分、すなわち、励起光のパワ
ースペクトルのうち、ＷＤＭカプラ２の一方の出力端で
の透過率の高い部分が、長波長成分光のパワースペクト
ルとなる。
【００２９】また、本実施形態の光直接増幅器は、入力
端６と出力端７との間に増幅媒体としてのエルビウム添
加光ファイバ（ファイバアンプ）３を備え、さらに、入
力端６とファイバアンプ３との間にＷＤＭカプラ４を挿
入して、出力端７とファイバアンプ３との間にＷＤＭカ
プラ５を挿入している。
端６と出力端７との間に増幅媒体としてのエルビウム添
加光ファイバ（ファイバアンプ）３を備え、さらに、入
力端６とファイバアンプ３との間にＷＤＭカプラ４を挿
入して、出力端７とファイバアンプ３との間にＷＤＭカ
プラ５を挿入している。
【００３０】そして、ＷＤＭカプラ２から出力された長
波長成分光は、入力端６寄りのＷＤＭカプラ４におい
て、入力端６から入力された信号光と多重されて、前方
励起光としてファイバアンプ３へ入力される。また、短
波長成分光は、出力端７寄りのＷＤＭカプラ５から後方
励起硬としてファイバアンプ３へ入力される。なお、フ
ァイバアンプ３から出力された増幅信号は、ＷＤＭカプ
ラ５を通過して出力端７から出力される。
波長成分光は、入力端６寄りのＷＤＭカプラ４におい
て、入力端６から入力された信号光と多重されて、前方
励起光としてファイバアンプ３へ入力される。また、短
波長成分光は、出力端７寄りのＷＤＭカプラ５から後方
励起硬としてファイバアンプ３へ入力される。なお、フ
ァイバアンプ３から出力された増幅信号は、ＷＤＭカプ
ラ５を通過して出力端７から出力される。
【００３１】さらに、この光直接増幅器は、前方励起光
の強度と後方励起光の強度との比率の設定に応じて、半
導体レーザ１の温度を制御する温度設定制御部８を備え
ている。温度設定制御部８は、励起光比率設定回路８１
と、温度調整回路８２と、温度制御素子８３とにより構
成されている。
の強度と後方励起光の強度との比率の設定に応じて、半
導体レーザ１の温度を制御する温度設定制御部８を備え
ている。温度設定制御部８は、励起光比率設定回路８１
と、温度調整回路８２と、温度制御素子８３とにより構
成されている。
【００３２】励起光比率設定回路８１は、前方励起光の
強度と後方励起光の強度との比率を設定する。そして、
温度調整回路８２は、励起光比率設定回路８１により設
定された比率に対応して、半導体レーザの設定温度を決
定してする。設定温度は、例えば、前方励起光又は後方
励起光の比率の関数で与えてもよいし、参照テーブルに
より求めてもよい。
強度と後方励起光の強度との比率を設定する。そして、
温度調整回路８２は、励起光比率設定回路８１により設
定された比率に対応して、半導体レーザの設定温度を決
定してする。設定温度は、例えば、前方励起光又は後方
励起光の比率の関数で与えてもよいし、参照テーブルに
より求めてもよい。
【００３３】そして、温度制御素子８３は、温度調整回
路８２により決定された設定温度になるように半導体レ
ーザ１を制御する。なお、温度制御素子８３は、例え
ば、ピエゾ素子等の電子冷却器により構成するとよい。
路８２により決定された設定温度になるように半導体レ
ーザ１を制御する。なお、温度制御素子８３は、例え
ば、ピエゾ素子等の電子冷却器により構成するとよい。
【００３４】ここで、図３を参照して、半導体レーザ１
の温度と励起光のパワースペクトルの分布との関係につ
いて説明する。図３のグラフ中の曲線ＩＩは、半導体レ
ーザ１の出力光のパワースペクトルを表す。曲線ＩＩ
は、中心波長λ０をピークとして分布している。
の温度と励起光のパワースペクトルの分布との関係につ
いて説明する。図３のグラフ中の曲線ＩＩは、半導体レ
ーザ１の出力光のパワースペクトルを表す。曲線ＩＩ
は、中心波長λ０をピークとして分布している。
【００３５】そして、温度制御素子８３によって半導体
レーザ１の温度が上昇すると、出力光のパワースペクト
ルは長波長側へシフトする。図３のグラフ中の一点鎖線
ＩＶは、中心波長がλ０から長波長側のλＨへシフトし
たパワースペクトルを示している。このように励起光の
パワースペクトルが長波長側にシフトすれば、図２の
（Ｃ）に示した長波長成分の斜線部分の面積が広くな
り、長波長成分光の比率が高くなる。
レーザ１の温度が上昇すると、出力光のパワースペクト
ルは長波長側へシフトする。図３のグラフ中の一点鎖線
ＩＶは、中心波長がλ０から長波長側のλＨへシフトし
たパワースペクトルを示している。このように励起光の
パワースペクトルが長波長側にシフトすれば、図２の
（Ｃ）に示した長波長成分の斜線部分の面積が広くな
り、長波長成分光の比率が高くなる。
【００３６】したがって、本実施形態では長波長成分光
を前方励起光としてファイバアンプ３へ入力するので、
半導体レーザ１の温度を上げることにより、前方励起光
の比率を増加させて雑音特性を向上させることができ
る。
を前方励起光としてファイバアンプ３へ入力するので、
半導体レーザ１の温度を上げることにより、前方励起光
の比率を増加させて雑音特性を向上させることができ
る。
【００３７】これに対して、半導体レーザ１の温度が低
下すると、出力光のパワースペクトルは短波長側へシフ
トする。図３のグラフ中の破線Ｖは、中心波長がλ０か
ら短波長側のλＬへシフトしたパワースペクトルを示し
ている。このように励起光のパワースペクトルが短波長
側にシフトすれば、図２の（Ｂ）に示した短波長成分の
斜線部分の面積が広くなり、短波長成分光の比率が高く
なる。
下すると、出力光のパワースペクトルは短波長側へシフ
トする。図３のグラフ中の破線Ｖは、中心波長がλ０か
ら短波長側のλＬへシフトしたパワースペクトルを示し
ている。このように励起光のパワースペクトルが短波長
側にシフトすれば、図２の（Ｂ）に示した短波長成分の
斜線部分の面積が広くなり、短波長成分光の比率が高く
なる。
【００３８】したがって、本実施形態では短波長成分光
を後方励起光としてファイバアンプ３へ入力するので、
半導体レーザ１の温度を下げることにより、後方励起光
の比率を増加させて出力特性を向上させることができ
る。
を後方励起光としてファイバアンプ３へ入力するので、
半導体レーザ１の温度を下げることにより、後方励起光
の比率を増加させて出力特性を向上させることができ
る。
【００３９】このように、本実施形態によれば、レーザ
光源の温度を制御することにより、長波長成分光と短波
長成分光との比率を所望の値に制御し、単一励起光源に
よっても、入出力条件の変化に対応して最適の雑音特性
及び出力特性をそれぞれ得ることができる。
光源の温度を制御することにより、長波長成分光と短波
長成分光との比率を所望の値に制御し、単一励起光源に
よっても、入出力条件の変化に対応して最適の雑音特性
及び出力特性をそれぞれ得ることができる。
【００４０】［第二実施形態］次に、図４を参照し、第
二実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
二実施形態の直接光増幅器は、上述の第一実施形態の構
成に加えて、分岐手段としての光カプラ９と、受光手段
としてのフォトダイオード１０と、出力一定制御回路１
１とを備えている。
二実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
二実施形態の直接光増幅器は、上述の第一実施形態の構
成に加えて、分岐手段としての光カプラ９と、受光手段
としてのフォトダイオード１０と、出力一定制御回路１
１とを備えている。
【００４１】光カプラ９は、光カプラ５と出力端７との
間で、ファイバアンプ３から出力された増幅信号の光出
力を分岐する。そして、光カプラ９により分岐された光
出力はフォトダイオード１０により検出される。そし
て、出力一定制御回路１１は、フォトダイオード１０が
検出した光出力に応じて、ファイバアンプ３の光出力が
一定となるように、半導体レーザ１の出力を駆動電流に
より制御する。これにより、第二実施形態では、入出力
条件の変化に対応して最適の雑音特性及び出力特性をそ
れぞれ得ることができるとともに、出力信号強度の一定
化を図ることができる。
間で、ファイバアンプ３から出力された増幅信号の光出
力を分岐する。そして、光カプラ９により分岐された光
出力はフォトダイオード１０により検出される。そし
て、出力一定制御回路１１は、フォトダイオード１０が
検出した光出力に応じて、ファイバアンプ３の光出力が
一定となるように、半導体レーザ１の出力を駆動電流に
より制御する。これにより、第二実施形態では、入出力
条件の変化に対応して最適の雑音特性及び出力特性をそ
れぞれ得ることができるとともに、出力信号強度の一定
化を図ることができる。
【００４２】［第三実施形態］次に、図５を参照し、第
三実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
四実施形態の直接光増幅器は、上述の第二実施形態の構
成に加えて、チャネル情報監視回路１２を備えている。
三実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
四実施形態の直接光増幅器は、上述の第二実施形態の構
成に加えて、チャネル情報監視回路１２を備えている。
【００４３】このチャネル情報監視回路１２は、入力端
６からファイバアンプ３へ入力される信号のチャネル数
を監視する。そして、温度設定制御部８の励起光比率設
定手段は、チャネル数監視部１２により検出されたチャ
ネル数に応じて、前方励起光の強度と後方励起光の強度
との比率の設定する。
６からファイバアンプ３へ入力される信号のチャネル数
を監視する。そして、温度設定制御部８の励起光比率設
定手段は、チャネル数監視部１２により検出されたチャ
ネル数に応じて、前方励起光の強度と後方励起光の強度
との比率の設定する。
【００４４】例えば、チャネル情報監視回路１２により
検出されたチャネル数が多い場合には、高い出力光パワ
ーが要求されるので、後方励起光の比率を高くするとよ
い。一方、チャネル数が少ない場合には、高い出力光パ
ワーが要求されないので、前方励起光の比率を高くして
雑音特性を低くするとよい。
検出されたチャネル数が多い場合には、高い出力光パワ
ーが要求されるので、後方励起光の比率を高くするとよ
い。一方、チャネル数が少ない場合には、高い出力光パ
ワーが要求されないので、前方励起光の比率を高くして
雑音特性を低くするとよい。
【００４５】［第四実施形態］次に、図６を参照し、第
四実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
四実施形態の直接光増幅器は、上述の第二実施形態の構
成に加えて、出力制御切替回路１３を備えている。
四実施形態の光直接増幅器の構成について説明する。第
四実施形態の直接光増幅器は、上述の第二実施形態の構
成に加えて、出力制御切替回路１３を備えている。
【００４６】出力制御切替回路１３は、前方励起光又は
後方励起光の強度の比率が一定値以下となった場合に、
半導体レーザ１を制御する手段を、設定温度制御部８か
ら出力制御部へ切り替える。
後方励起光の強度の比率が一定値以下となった場合に、
半導体レーザ１を制御する手段を、設定温度制御部８か
ら出力制御部へ切り替える。
【００４７】例えば、光出力パワーを高くするには、温
度制御により後方励起光の比率を高くするが、前方励起
光の比率が０近くまで低下すると、雑音特性が劣化して
しまう。そこで、出力制御切替回路１３は、半導体レー
ザ１を制御する手段を、設定温度制御部８から出力一定
制御部１１へ切り替える。出力一定制御部１１は、半導
体レーザ１の出力を駆動電流により優先的に制御するの
で、前方励起光の比率を低下させずに出力パワーを高く
することができる。これにより、一定の雑音特性を維持
しつつ、光出力パワーを高くすることができる。
度制御により後方励起光の比率を高くするが、前方励起
光の比率が０近くまで低下すると、雑音特性が劣化して
しまう。そこで、出力制御切替回路１３は、半導体レー
ザ１を制御する手段を、設定温度制御部８から出力一定
制御部１１へ切り替える。出力一定制御部１１は、半導
体レーザ１の出力を駆動電流により優先的に制御するの
で、前方励起光の比率を低下させずに出力パワーを高く
することができる。これにより、一定の雑音特性を維持
しつつ、光出力パワーを高くすることができる。
【００４８】上述した実施の形態においては、本発明を
特定の条件で構成した例について説明したが、本発明
は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した
実施の形態においては、レーザ光源として半導体レーザ
を用いた例について説明したが、本発明では、レーザ光
源は半導体レーザに限定されない。例えば、レーザ光源
としてガスレーザを用いてもよい。ガスレーザは、特に
高出力が必要な場合に用いて好適である。
特定の条件で構成した例について説明したが、本発明
は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した
実施の形態においては、レーザ光源として半導体レーザ
を用いた例について説明したが、本発明では、レーザ光
源は半導体レーザに限定されない。例えば、レーザ光源
としてガスレーザを用いてもよい。ガスレーザは、特に
高出力が必要な場合に用いて好適である。
【００４９】また、上述の実施形態では、波長分割手段
として、波長分割多重カプラ（ＷＤＦカプラ）を用いた
例について説明したが、本発明では、波長分割手段はＷ
ＤＦカプラに限定されない。例えば、波長分割手段とし
て、ファイバーグレーティングを用いてもよい。
として、波長分割多重カプラ（ＷＤＦカプラ）を用いた
例について説明したが、本発明では、波長分割手段はＷ
ＤＦカプラに限定されない。例えば、波長分割手段とし
て、ファイバーグレーティングを用いてもよい。
【００５０】また、上述の実施形態では、長波長成分光
を前方励起光とし、短波長成分光を後方励起光とした例
について説明したが、本発明では、短波長成分光を前方
励起光とし、長波長成分光を後方励起光としてもよい。
を前方励起光とし、短波長成分光を後方励起光とした例
について説明したが、本発明では、短波長成分光を前方
励起光とし、長波長成分光を後方励起光としてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、レーザ光源の温度を制御してレーザ光源の発振
波長分布をシフトさせる。その結果、波長分割手段にお
いて分割される長波長成分光と短波長成分光との比率を
所望の値に制御することができる。これにより、単一励
起光源によっても、入出力条件の変化に対応して最適の
雑音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができる。
よれば、レーザ光源の温度を制御してレーザ光源の発振
波長分布をシフトさせる。その結果、波長分割手段にお
いて分割される長波長成分光と短波長成分光との比率を
所望の値に制御することができる。これにより、単一励
起光源によっても、入出力条件の変化に対応して最適の
雑音特性及び出力特性をそれぞれ得ることができる。
【図１】第一実施形態の光直接増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】（Ａ）は、波長分割多重カプラの通過特性を示
すグラフであり、（Ｂ）は、励起光の短波長成分を示す
グラフであり、（Ｃ）は、励起光の長波長成分を示すグ
ラフである。
すグラフであり、（Ｂ）は、励起光の短波長成分を示す
グラフであり、（Ｃ）は、励起光の長波長成分を示すグ
ラフである。
【図３】励起光の波長分布の温度変化によるシフトを示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】第二実施形態の光直接増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】第三実施形態の光直接増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】第四実施形態の光直接増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図７】従来の光直接増幅器の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】従来の光直接増幅器の構成の他の例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図９】従来の単一励起光源の光直接増幅器の構成の一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図１０】従来の単一励起光源の光直接増幅器の構成の
他の例を示すブロック図である。
他の例を示すブロック図である。
１、１ａ、１ｂ 半導体レーザ ２ ＷＤＭカプラ ３ エルビウム添加光ファイバ ４、５ ＷＤＭカプラ ６ 入力端 ７ 出力端 ８ 温度設定制御部 ９ 光カプラ １０ 受光素子 １１ 出力一定制御回路 １２ チャネル情報監視回路 １３ 出力制御切替回路 ２０ 光カプラ ８１ 励起光比率設定回路 ８２ 温度調整回路 ８３ 温度制御素子
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出力された励起光を一定波長で波長
分割し、長波長成分光及び短波長成分光を出力する波長
分割手段と、 前記長波長成分光及び短波長成分光のうちの一方が前方
励起光として入力されるとともに、他方が後方励起光と
して入力される増幅媒体と、 前記前方励起光の強度と前記後方励起光の強度との比率
の設定に応じて、前記レーザ光源の温度を制御する温度
設定制御手段とを備えることを特徴とする光直接増幅
器。 - 【請求項２】 前記温度設定制御手段を、 前記前方励起光の強度と前記後方励起光の強度との比率
を設定する励起光比率設定手段と、 前記励起光比率設定手段により設定された比率に対応し
て、前記レーザ光源の設定温度を決定する温度調整手段
と、 前記レーザ光源を前記設定温度に制御する温度制御手段
とにより構成してあることを特徴とする請求項１記載の
光直接増幅器。 - 【請求項３】 前記増幅媒体の光出力を分岐する分岐手
段と、 前記分岐手段により分岐された光出力を検出する受光手
段と、 前記受光手段が検出した光出力に応じて、前記増幅媒体
の光出力が一定となるように、前記レーザ光源の出力を
制御する出力制御部とを備えることを特徴とする請求項
１又は２記載の光直接増幅器。 - 【請求項４】 前記前方励起光又は後方励起光の強度の
比率が一定値以下となった場合に、レーザ光源を制御す
る手段を、前記設定温度制御部から前記出力制御部へ切
り替える出力制御切替手段を備えることを特徴とする請
求項３記載の光直接増幅器。 - 【請求項５】 前記増幅媒体に入力される信号のチャネ
ル数を監視するチャネル数監視部を備え、 前記温度設定制御手段は、前記チャネル数監視部により
検出されたチャネル数に応じて、前記前方励起光の強度
と前記後方励起光の強度との比率の設定することを特徴
とする請求項１、２又は３記載の光直接増幅器。 - 【請求項６】 レーザ光源から射出された励起光を一定
波長で波長分割し、長波長成分光及び短波長成分光をそ
れぞれ生成し、 増幅媒体に、前記長波長成分光及び短波長成分光のうち
の一方を前方励起光として入力するとともに、他方を後
方励起光として入力し、 前記レーザ光源の温度を制御することによって、前記前
方励起光の強度と前記後方励起光の強度との比率を制御
することを特徴とする光直接増幅器の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263884A JP3387483B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光直接増幅器及びその制御方法 |
| US09/938,518 US6704137B2 (en) | 2000-08-31 | 2001-08-27 | Optical amplifier, method for optical amplification and optical transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263884A JP3387483B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光直接増幅器及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076481A true JP2002076481A (ja) | 2002-03-15 |
| JP3387483B2 JP3387483B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=18751373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000263884A Expired - Lifetime JP3387483B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光直接増幅器及びその制御方法 |
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|---|---|
| US (1) | US6704137B2 (ja) |
| JP (1) | JP3387483B2 (ja) |
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| US7233712B2 (en) | 2002-04-22 | 2007-06-19 | Sanmina-Sci Corporation | Temperature-controlled flexible optical circuit for use in an erbium-doped fiber amplifier and method for fabricating the flexible optical circuit |
| US7130110B2 (en) * | 2004-10-22 | 2006-10-31 | Sanmina-Sci Corporation | Temperature control in an optical amplification system |
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| KR100996707B1 (ko) * | 2008-10-29 | 2010-11-25 | 한국전자통신연구원 | 광섬유를 이용한 신호광 발생 장치 및 회전 감지 장치 |
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| DE69637562D1 (de) * | 1995-03-20 | 2008-07-24 | Fujitsu Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Signalverarbeitung |
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