JP2002076486A

JP2002076486A - 光増幅器

Info

Publication number: JP2002076486A
Application number: JP2000257837A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nakaji; 晴雄中路
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】波数変動が生じた場合であっても高速かつ高
精度に利得一定制御を行うことができる光増幅器を提供
する。【解決手段】信号光入力端１ａに入力した信号光は、
一部が光カプラ２１により分岐されて受光素子５１によ
り受光され、入力信号光パワーＰ_inに比例した電圧値Ｖ
₁が演算増幅器６１より出力される。信号光出力端１ｂ
から出力される信号光は、一部が光カプラ２４により分
岐されて受光素子５２により受光され、出力信号光パワ
ーＰ_outに比例した電圧値Ｖ₂が演算増幅器６２より出力
される。演算増幅器６３および加算器６５により、電圧
値Ｖ₁および差動増幅器６４からの出力電圧値ｂに基づ
いて、励起光源７１より光増幅用光ファイバ１１へ供給
される励起光のパワーＰ_pが所定の関係式に従って求め
られる。差動増幅器６４により、電圧値Ｖ₁および電圧
値Ｖ₂の差に応じた電圧値ｂが出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅用光ファイ
バに励起光を供給してこの光増幅用光ファイバにより信
号光を光増幅する光増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光増幅器として、光増幅用光ファイバに
励起光を供給してこの光増幅用光ファイバにより信号光
を光増幅するものが知られている。この光増幅器の光増
幅用光ファイバは、例えば、Ｅｒ元素が光導波領域に添
加された光ファイバであり、波長１．４８μｍまたは
０．９８μｍの励起光が供給されることにより、波長
１．５５μｍ帯の信号光を光増幅することができる。

【０００３】光増幅器における制御方式の１つとして利
得一定制御がある。一般には、光増幅器に入力する信号
光のパワー（入力信号光パワー）を検出するとともに、
光増幅器から出力される信号光のパワー（出力信号光パ
ワー）をも検出して、入力信号光パワーと出力信号光パ
ワーとの比である利得が一定となるように、光増幅用光
ファイバに供給する励起光のパワーをフィードバック制
御する。

【０００４】また、文献「S. Y. Park, et al., "Dynam
ic Gain and Output Power Controlin a Gain-Flattene
d Erbium-Doped Fiber Amplifier", IEEE Photon. Tech
nol. Lett., Vol.10, No.6, pp.787-789 (1998)」に記
載された光増幅器は、出力信号光パワーを検出すること
なく、入力信号光パワーのみを検出し、この検出した入
力信号光パワーのみに基づいて所定の関係式に従って励
起光パワーを求めて、この求めた励起光パワーとなるよ
うに、光増幅用光ファイバに供給する励起光をフィード
フォワード制御する。この光増幅器は、入力信号光パワ
ーのみを検出して励起光パワーを算出するので、この為
の制御回路の規模が小さく、また、高速（上記文献の記
載によれば応答速度が６５０ｎｓ）の制御が可能である
とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多波長の信
号光を波長多重して光伝送を行う波長多重（ＷＤＭ: Wa
velength Division Multiplexing）伝送システムにおい
ては、光増幅器は、多波長の信号光それぞれに対して出
力パワーを一定とすることが重要である。光増幅器に到
達する信号光の波数が変動する場合には、利得一定制御
を行うことにより、各信号光の出力パワーを一定に制御
することができる。しかし、波数変動に因り、検出され
る入力信号光パワーが変動するので、上記文献に記載さ
れている方式に従って利得一定制御を行おうとすれば、
信号光の波数に応じた励起光パワーが算出され、その結
果、各波長の信号光に対する利得を一定に制御すること
ができない。

【０００６】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、波数変動が生じた場合であっても高速
かつ高精度に利得一定制御を行うことができる光増幅器
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器
は、(1) 励起光が供給されることにより信号光を光増幅
する光増幅用光ファイバと、(2) 光増幅用光ファイバに
励起光を供給する励起光供給手段と、(3) 光増幅用光フ
ァイバに入力する信号光のパワーである入力信号光パワ
ーを検出する入力信号光パワー検出手段と、(4) 光増幅
用光ファイバから出力される信号光のパワーである出力
信号光パワーを検出する出力信号光パワー検出手段と、
(5) 励起光供給手段が光増幅用光ファイバに供給する励
起光のパワーを入力信号光パワーに基づいて制御する第
１の励起光パワー制御手段と、(6)励起光供給手段が光
増幅用光ファイバに供給する励起光のパワーを入力信号
光パワーおよび出力信号光パワーに基づいて制御する第
２の励起光パワー制御手段と、を備えることを特徴とす
る。

【０００８】この発明に係る光増幅器によれば、励起光
は励起光供給手段により光増幅用光ファイバに供給さ
れ、信号光は光増幅用光ファイバにより光増幅される。
光増幅用光ファイバに入力する信号光のパワー（入力信
号光パワー）は入力信号光パワー検出手段により検出さ
れ、また、光増幅用光ファイバから出力される信号光の
パワー（出力信号光パワー）は出力信号光パワー検出手
段により検出される。励起光供給手段により光増幅用光
ファイバに供給される励起光のパワーは、入力信号光パ
ワーに基づいて第１の励起光パワー制御手段により高速
にフィードフォワード制御されるとともに、入力信号光
パワーおよび出力信号光パワーに基づいて第２の励起光
パワー制御手段により高精度にフィードバック制御され
る。そして、フィードフォワード制御およびフィードバ
ック制御がパラレルに行われることにより、急峻な波数
変動が生じた場合であっても高速かつ高精度に利得の制
御が行われる。

【０００９】本発明に係る光増幅器の好ましい第１の態
様として、第１の励起光パワー制御手段は、励起光供給
手段が光増幅用光ファイバに供給する励起光のパワーを
入力信号光パワーに基づいて所定の関係式に従って求
め、第２の励起光パワー制御手段は、第１の励起光パワ
ー制御手段における上記所定の関係式の定数を入力信号
光パワーおよび出力信号光パワーに基づいて調整するの
が好適である。この場合には、励起光供給手段により光
増幅用光ファイバに供給される励起光のパワーは、入力
信号光パワーに基づいて所定の関係式に従って第１の励
起光パワー制御手段によりフィードフォワード制御され
る。これとともに、第１の励起光パワー制御手段におけ
る上記所定の関係式の定数は、入力信号光パワーおよび
出力信号光パワーに基づいて第２の励起光パワー制御手
段により調整（フィードバック制御）される。

【００１０】本発明に係る光増幅器の好ましい第２の態
様として、励起光供給手段は、光増幅用光ファイバに励
起光を各々供給する第１および第２の励起光供給手段を
含み、第１の励起光パワー制御手段は、第１の励起光供
給手段が光増幅用光ファイバに供給する励起光のパワー
を入力信号光パワーに基づいて制御し、第２の励起光パ
ワー制御手段は、第２の励起光供給手段が光増幅用光フ
ァイバに供給する励起光のパワーを入力信号光パワーお
よび出力信号光パワーに基づいて制御するのが好適であ
る。この場合には、第１の励起光供給手段により光増幅
用光ファイバに供給される励起光のパワーは、入力信号
光パワーに基づいて第１の励起光パワー制御手段により
フィードフォワード制御される。これとともに、第２の
励起光供給手段により光増幅用光ファイバに供給される
励起光のパワーは、入力信号光パワーおよび出力信号光
パワーに基づいて第２の励起光パワー制御手段によりフ
ィードバック制御される。

【００１１】本発明に係る光増幅器において、第１およ
び第２の励起光パワー制御手段それぞれは、光増幅用光
ファイバにおける信号光の光増幅の利得を一定制御する
ことを特徴とする。この場合には、急峻な波数変動が生
じた場合であっても高速かつ高精度に利得一定制御が行
われる。

【００１２】また、本発明に係る光増幅器は、減衰量が
可変であって信号光を減衰させて出力する利得等化器を
更に備えることを特徴とする。この場合には、利得等化
器の減衰量を調整することにより、信号光出力パワーを
調整することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１４】先ず、本発明を想到するに到った経緯につ
いて説明する。光増幅用光ファイバに励起光を供給して
この光増幅用光ファイバにより信号光を光増幅する光増
幅器では、その利得係数γは γ＝ｇ／[１＋(Ｐ_p ^th/Ｐ_p)・(Ｐ_s/・Ｐ_sat)] …(1) なる近似式で表される。ここで、ｇは未飽和利得であ
り、Ｐ_p ^thは励起光閾値パワーであり、Ｐ_pは励起光パワ
ーであり、Ｐ_sは入力信号光パワーであり、Ｐ_satは飽和
強度である。

【００１５】利得係数γを一定にして利得一定制御を行
うためには、この（１）式中に現れる(Ｐ_p ^th・Ｐ_s)／(Ｐ
_p・Ｐ_sat)の値を一定に維持すればよいことが判る。そし
て、入力信号光パワーＰ_sが判れば、この（１）式に基
づいて、利得一定制御を行う為に必要な励起光パワーＰ
_pを算出することができる。このように、入力信号光パ
ワーのみに基づいて必要な励起光パワーＰ_pを算出し
て、光増幅用光ファイバに供給する励起光のパワーをフ
ィードフォワード制御することで、利得一定制御を行う
ことができる。

【００１６】具体的には、利得一定制御を行う光増幅器
においては、励起光パワーＰ_pと入力信号光パワーＰ_in
との間にＰ_p＝ａ・Ｐ_in＋ｂ …(2) なる１次式の関係がある。所望の利得が決定されれば、
定数ａおよび定数ｂそれぞれの値は一意的に決定され
る。

【００１７】しかし、多重化された多波長の信号光を一
括光増幅する光増幅器においては、上記（２）式に従っ
て算出した励起光パワーＰ_pに基づいてフィードフォワ
ード制御することで利得一定制御を行うことができるの
は、光増幅器に到達する多波長の信号光それぞれのパワ
ーが一様に変動する場合、および、光増幅器に到達する
信号光の波数が変動する場合であって多波長の信号光の
飽和強度Ｐ_satの平均値が波数変動の前後で同じである
場合である。

【００１８】したがって、光増幅器に到達する信号光の
波数が変動する場合に、多波長の信号光の飽和強度Ｐ
_satの平均値が波数変動の前後で異なれば、上記（２）
式に従って算出した励起光パワーＰ_pに基づいてフィー
ドフォワード制御すると、各波長の信号光に対する利得
を精度よく一定に制御することができない。また、一般
に、フィードバック制御と比べて、フィードフォワード
制御は、高速の利得一定制御が可能であるが、信頼性ま
たは精度の点では劣る。

【００１９】本発明は、以上のような検討の結果に基づ
いてなされたものであり、フィードフォワード制御およ
びフィードバック制御をパラレルに行うこととし、これ
により、波数変動が生じた場合であっても高速かつ高精
度に利得一定制御を行うことができるものである。

【００２０】（第１の実施形態）次に、本発明に係る光
増幅器の第１の実施形態について説明する。図１は、第
１の実施形態に係る光増幅器１の構成図である。この光
増幅器１は、信号光入力端１ａと信号光出力端１ｂとの
間に順に、光カプラ２１、光アイソレータ３１、合波カ
プラ２２、光増幅用光ファイバ１１、光アイソレータ３
２、利得等化器４１および光カプラ２４を備えている。
また、この光増幅器１は、受光素子５１，５２、演算増
幅器６１〜６３、差動増幅器６４、加算器６５および励
起光源７１をも備えている。

【００２１】光増幅用光ファイバ１１は、励起光が供給
されることにより信号光を光増幅するものであり、好適
には、Ｅｒ元素等の希土類元素が光導波領域に添加され
た光ファイバである。Ｅｒ元素が添加された光増幅用光
ファイバ１１は、波長１．４８μｍまたは０．９８μｍ
の励起光が供給されることにより、波長１．５５μｍ帯
の信号光を光増幅することができる。

【００２２】光カプラ２１は、信号光入力端１ａに到達
した信号光を入力し、この信号光の一部を受光素子５１
へ出力するとともに、残部を光アイソレータ３１へ出力
する。光アイソレータ３１は、光カプラ２１から到達し
た光を合波カプラ２２へ通過させるが、逆方向には光を
通過させない。合波カプラ２２は、光アイソレータ３１
から到達した信号光を光増幅用光ファイバ１１へ出力す
るとともに、励起光源７１から到達した励起光をも光増
幅用光ファイバ１１へ出力する。

【００２３】光アイソレータ３２は、光増幅用光ファイ
バ１１から到達した光を利得等化器４１へ通過させる
が、逆方向には光を通過させない。光カプラ２４は、利
得等化器４１から到達した信号光を入力し、この信号光
の一部を受光素子５２へ出力するとともに、残部を信号
光出力端１ｂより外部へ出力する。

【００２４】受光素子５１は、光カプラ５１より到達し
た信号光を受光して、この受光した信号光のパワーに応
じた値の電流信号を出力する。また、受光素子５２は、
光カプラ５２より到達した信号光を受光して、この受光
した信号光のパワーに応じた値の電流信号を出力する。
受光素子５１，５２は、例えばフォトダイオードが好適
に用いられる。

【００２５】演算増幅器６１は、受光素子５１から出力
された電流信号を入力し、この電流信号を電圧信号に変
換して、この電圧信号を出力する。演算増幅器６１から
出力される電圧値Ｖ₁は、信号光入力端１ａに入力する
信号光のパワー（入力信号光パワー）Ｐ_inに比例した値
であり、Ｖ₁＝ｋ₁・Ｐ_inなる式で表される。すなわち、
光カプラ２１、受光素子５１および演算増幅器６１は、
入力信号光パワーＰ_inを検出する入力信号光パワー検出
手段として作用する。

【００２６】演算増幅器６２は、受光素子５２から出力
された電流信号を入力し、この電流信号を電圧信号に変
換して、この電圧信号を出力する。演算増幅器６２から
出力される電圧値Ｖ₂は、信号光出力端１ｂから出力さ
れる信号光のパワー（出力信号光パワー）Ｐ_outに比例
した値であり、Ｖ₂＝ｋ₂・Ｐ_outなる式で表される。すな
わち、合波カプラ２２、受光素子５２および演算増幅器
６２は、出力信号光パワーＰ_outを検出する出力信号光
パワー検出手段として作用する。

【００２７】演算増幅器６３は、演算増幅器６１から出
力された電圧値Ｖ₁を定数ｋ₃倍して、電圧値ｋ₃・Ｖ
₁（＝ｋ₃・ｋ₁・Ｐ_in＝ａ・Ｐ_in、ただし、ａ＝ｋ₃・ｋ₁）
を出力する。加算器６５は、演算増幅器６３から出力さ
れた電圧値ａ・Ｐ_inを入力するとともに、差動増幅器６
４から出力された電圧値ｂをも入力して、両者を加算し
た電圧値Ｖ_pを出力する。加算器６５から出力される電
圧値Ｖ_pは、上記（２）式で表されるものである。そし
て、励起光源７１は、例えば半導体レーザ光源であり、
加算器６５により駆動されて、パワーＰ_pの励起光を出
力する。すなわち、演算増幅器６３および加算器６５
は、入力信号光パワーＰ_inに基づいて上記（２）式に従
って励起光パワーＰ_pを求める第１の励起光パワー制御
手段として作用する。

【００２８】差動増幅器６４は、演算増幅器６１から出
力された電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・Ｐ_in）を入力するととも
に、演算増幅器６２から出力された電圧値Ｖ₂（＝ｋ₂・
Ｐ_out）をも入力して、両者の差に応じた電圧値ｂを出
力する。差動増幅器６４の差動利得が充分に大きけれ
ば、演算増幅器６１から出力された電圧値Ｖ₁と演算増
幅器６２から出力された電圧値Ｖ₂とは略等しくなり、
結局、入力信号光パワーＰ_inと出力信号光パワーＰ_out
との比である利得が一定になる。すなわち、差動増幅器
６４は、上記第１の励起光パワー制御手段における上記
（２）式の定数ｂを入力信号光パワーＰ_inおよび出力信
号光パワーＰ_outに基づいて調整する第２の励起光パワ
ー制御手段として作用する。

【００２９】次に、第１の実施形態に係る光増幅器１の
動作について説明する。光増幅器１の信号光入力端１ａ
に入力した信号光は、光カプラ２１、光アイソレータ３
１および合波カプラ２２を順に経て、光増幅用光ファイ
バ１１により光増幅される。この光増幅された信号光
は、光アイソレータ３２および光カプラ２４を経て、信
号光出力端１ｂより外部へ出力される。

【００３０】信号光入力端１ａに入力した信号光は、一
部が光カプラ２１により分岐されて受光素子５１により
受光され、入力信号光パワーＰ_inに比例した電圧値Ｖ₁
（＝ｋ₁・Ｐ_in）が演算増幅器６１より出力される。ま
た、信号光出力端１ｂから出力される信号光は、一部が
光カプラ２４により分岐されて受光素子５２により受光
され、出力信号光パワーＰ_outに比例した電圧値Ｖ₂（＝
ｋ₂・Ｐ_out）が演算増幅器６２より出力される。

【００３１】そして、第１の励起光パワー制御手段（演
算増幅器６３および加算器６５）により、演算増幅器６
１からの出力電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・Ｐ_in）および差動増幅
器６４からの出力電圧値ｂに基づいて、上記（２）式に
従って励起光パワーＰ_pが求められて、励起光源７１よ
り合波カプラ２２を経て光増幅用光ファイバ１１へパワ
ーＰ_pの励起光が供給される。また、第２の励起光パワ
ー制御手段（差動増幅器６４）により、演算増幅器６１
からの出力電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・Ｐ_in）および演算増幅器
６２からの出力電圧値Ｖ₂（＝ｋ₂・Ｐ_out）に基づいて、
両者の差に応じた電圧値ｂが出力される。

【００３２】このように、本実施形態に係る光増幅器１
では、励起光源７１より光増幅用光ファイバ１１に供給
される励起光のパワーＰ_pは、第１の励起光パワー制御
手段により入力信号光パワーＰ_inに基づいて上記（２）
式に従って求められる。したがって、光増幅用光ファイ
バ１１における利得は、フィードフォワード制御がなさ
れるので、入力信号光パワーＰ_inの変動に対して高速に
応答することができる。また、上記（２）式中の定数ｂ
は、第２の励起光パワー制御手段により入力信号光パワ
ーＰ_inおよび出力信号光パワーＰ_out基づいて調整され
る。したがって、光増幅用光ファイバ１１における利得
は、フィードバック制御もなされるので、波数変動があ
った場合にも高精度に利得一定制御がなされる。以上の
ように、フィードフォワード制御およびフィードバック
制御をパラレルに行うことにより、波数変動が生じた場
合であっても高速かつ高精度に利得一定制御を行うこと
ができる。

【００３３】また、一般に、光増幅器では、励起光源よ
り光増幅用光ファイバに供給される励起光のパワーを調
整することにより、信号光出力パワーを一定に制御する
ことができる。しかし、出力一定制御された光増幅器の
信号光入力端に入力する信号光のパワーが変動すると、
信号光出力端から出力される全ての波長の信号光のパワ
ーは一定になるが、光増幅用光ファイバにおける利得ス
ペクトルが変化して傾斜するために、信号光出力端から
出力される多波長の信号光それぞれの出力パワーは一定
にはならない。そこで、本実施形態に係る光増幅器１で
は、利得等化器４１の減衰量を調整することにより、利
得スペクトルを一定に保ちながら信号光出力パワーＰ
_outを調整することができる。

【００３４】（第２の実施形態）次に、本発明に係る光
増幅器の第２の実施形態について説明する。図２は、第
２の実施形態に係る光増幅器２の構成図である。この光
増幅器２は、信号光入力端２ａと信号光出力端２ｂとの
間に順に、光カプラ２１、光アイソレータ３１、合波カ
プラ２２、光増幅用光ファイバ１１、合波カプラ２３、
光アイソレータ３２、利得等化器４１および光カプラ２
４を備えている。また、この光増幅器２は、受光素子５
１，５２、演算増幅器６１〜６３、加算器６５、除算器
６６、励起光源７１〜７４および偏波合成器８１，８２
をも備えている。

【００３５】本実施形態に係る光増幅器２における光カ
プラ２１、光アイソレータ３１、合波カプラ２２、光増
幅用光ファイバ１１、光アイソレータ３２、利得等化器
４１、光カプラ２４、受光素子５１，５２、演算増幅器
６１〜６３および加算器６５それぞれは、第１の実施形
態のものと同様のものである。

【００３６】光アイソレータ３１と光増幅用光ファイバ
１１との間に挿入された合波カプラ２２は、光アイソレ
ータ３１から到達した信号光を光増幅用光ファイバ１１
へ出力するとともに、偏波合成器８１から到達した励起
光を光増幅用光ファイバ１１へ出力する。光増幅用光フ
ァイバ１１と光アイソレータ３２との間に挿入された合
波カプラ２３は、光増幅用光ファイバ１１から到達した
信号光を光アイソレータ３２へ出力するとともに、偏波
合成器８２から到達した励起光を光増幅用光ファイバ１
１へ出力する。

【００３７】演算増幅器６３は、演算増幅器６１から出
力された電圧値Ｖ₁を定数ｋ₃倍して、電圧値ｋ₃・Ｖ
₁（＝ｋ₃・ｋ₁・Ｐ_in＝ａ・Ｐ_in、ただし、ａ＝ｋ₃・ｋ₁）
を出力する。加算器６５は、演算増幅器６３から出力さ
れた電圧値ａ・Ｐ_inを入力するとともに、一定電圧値ｂ
をも入力して、両者を加算した電圧値Ｖ_pを出力する。
加算器６５から出力される電圧値Ｖ_pは、上記（２）式
で表されるものである。そして、励起光源７１〜７３そ
れぞれは、加算器６５により駆動されて、パワーＰ _pの
励起光を出力する。すなわち、演算増幅器６３および加
算器６５は、入力信号光パワーＰ_inに基づいて励起光パ
ワーＰ_pを求める第１の励起光パワー制御手段として作
用する。

【００３８】除算器６６は、演算増幅器６１から出力さ
れた電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・Ｐ_in）を入力するとともに、演
算増幅器６２から出力された電圧値Ｖ₂（＝ｋ₂・Ｐ_out）
をも入力して、両者の比を求める。そして、励起光源７
４は、除算器６６により求められた比に基づいて駆動さ
れて、この比に応じたパワーの励起光を出力する。この
とき、除算器６６により求められる比が一定になるよう
に励起光パワーが制御されることにより、入力信号光パ
ワーＰ_inと出力信号光パワーＰ_outとの比である利得が
一定になる。すなわち、除算器６６は、上記第１の励起
光パワー制御手段における上記（２）式の定数ｂを入力
信号光パワーＰ_inおよび出力信号光パワーＰ_outに基づ
いて調整する第２の励起光パワー制御手段として作用す
る。

【００３９】励起光源７１〜７４それぞれは例えば直線
偏波光を出力する半導体レーザ光源であり、これらのう
ち励起光源７１〜７３それぞれは加算器６５により駆動
され、励起光源７４は除算器６６により駆動される。偏
波合成器８１は、励起光源７１から出力された第１方位
に偏波した励起光と、励起光源７２から出力された第２
方位に偏波した励起光とを偏波合成して、この偏波合成
した励起光を合波カプラ２２を介して光増幅用光ファイ
バ１１に供給する。また、偏波合成器８２は、励起光源
７３から出力された第１方位に偏波した励起光と、励起
光源７４から出力された第２方位に偏波した励起光とを
偏波合成して、この偏波合成した励起光を合波カプラ２
３を介して光増幅用光ファイバ１１に供給する。

【００４０】次に、第２の実施形態に係る光増幅器２の
動作について説明する。光増幅器２の信号光入力端２ａ
に入力した信号光は、光カプラ２１、光アイソレータ３
１および合波カプラ２２を順に経て、光増幅用光ファイ
バ１１により光増幅される。この光増幅された信号光
は、合波カプラ２３および光アイソレータ３２を経て、
利得等化器４１により減衰され、光カプラ２４を経て、
信号光出力端２ｂより外部へ出力される。

【００４１】信号光入力端２ａに入力した信号光は、一
部が光カプラ２１により分岐されて受光素子５１により
受光され、入力信号光パワーＰ_inに比例した電圧値Ｖ₁
（＝ｋ₁・Ｐ_in）が演算増幅器６１より出力される。ま
た、信号光出力端２ｂから出力される信号光は、一部が
光カプラ２４により分岐されて受光素子５２により受光
され、出力信号光パワーＰ_outに比例した電圧値Ｖ₂（＝
ｋ₂・Ｐ_out）が演算増幅器６２より出力される。

【００４２】そして、第１の励起光パワー制御手段（演
算増幅器６３および加算器６５）により、演算増幅器６
１からの出力電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・Ｐ_in）および一定電圧
値ｂに基づいて、上記（２）式に従って励起光パワーＰ
_pが求められて、励起光源７１〜７３より偏波合成器８
１，８２および合波カプラ２２，２３を経て光増幅用光
ファイバ１１へパワーＰ_pの励起光が供給される。ま
た、第２の励起光パワー制御手段（除算器６６）によ
り、演算増幅器６１からの出力電圧値Ｖ₁（＝ｋ₁・
Ｐ_in）および演算増幅器６２からの出力電圧値Ｖ₂（＝
ｋ₂・Ｐ_out）に基づいて両者の比が求められ、この比が
一定になるように、励起光源７４より偏波合成器８２お
よび合波カプラ２３を経て光増幅用光ファイバ１１へ供
給される励起光のパワーが制御される。

【００４３】このように、本実施形態に係る光増幅器２
では、励起光源７１〜７３より光増幅用光ファイバ１１
に供給される励起光のパワーＰ_pは、第１の励起光パワ
ー制御手段により入力信号光パワーＰ_inに基づいて上記
（２）式に従って求められる。したがって、光増幅用光
ファイバ１１における利得は、フィードフォワード制御
がなされるので、入力信号光パワーＰ_inの変動に対して
高速に応答することができる。また、励起光源７４より
光増幅用光ファイバ１１に供給される励起光のパワー
は、第２の励起光パワー制御手段により入力信号光パワ
ーＰ_inおよび出力信号光パワーＰ_outに基づいて求めら
れる。したがって、光増幅用光ファイバ１１における利
得は、フィードバック制御もなされるので、波数変動が
あった場合にも高精度に一定制御がなされる。以上のよ
うに、フィードフォワード制御およびフィードバック制
御をパラレルに行うことにより、波数変動が生じた場合
であっても高速かつ高精度に利得一定制御を行うことが
できる。また、本実施形態に係る光増幅器２でも、利得
等化器４１の減衰量を調整することにより、信号光出力
パワーＰ_outを調整することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係る光増幅器によれば、励起光は励起光供給手段により
光増幅用光ファイバに供給され、信号光は光増幅用光フ
ァイバにより光増幅される。光増幅用光ファイバに入力
する信号光のパワー（入力信号光パワー）は入力信号光
パワー検出手段により検出され、また、光増幅用光ファ
イバから出力される信号光のパワー（出力信号光パワ
ー）は出力信号光パワー検出手段により検出される。励
起光供給手段により光増幅用光ファイバに供給される励
起光のパワーは、入力信号光パワーに基づいて第１の励
起光パワー制御手段により高速にフィードフォワード制
御されるとともに、入力信号光パワーおよび出力信号光
パワーに基づいて第２の励起光パワー制御手段により高
精度にフィードバック制御される。そして、フィードフ
ォワード制御およびフィードバック制御がパラレルに行
われることにより、波数変動が生じた場合であっても高
速かつ高精度に利得の制御が行われる。

【００４５】本発明に係る光増幅器の好ましい第１の態
様として、励起光供給手段により光増幅用光ファイバに
供給される励起光のパワーは、入力信号光パワーに基づ
いて所定の関係式に従って第１の励起光パワー制御手段
によりフィードフォワード制御されるとともに、第１の
励起光パワー制御手段における上記所定の関係式の定数
は、入力信号光パワーおよび出力信号光パワーに基づい
て第２の励起光パワー制御手段により調整（フィードバ
ック制御）される。また、本発明に係る光増幅器の好ま
しい第２の態様として、第１の励起光供給手段により光
増幅用光ファイバに供給される励起光のパワーは、入力
信号光パワーに基づいて第１の励起光パワー制御手段に
よりフィードフォワード制御されるとともに、第２の励
起光供給手段により光増幅用光ファイバに供給される励
起光のパワーは、入力信号光パワーおよび出力信号光パ
ワーに基づいて第２の励起光パワー制御手段によりフィ
ードバック制御される。これら何れの場合にも、波数変
動が生じた場合であっても高速かつ高精度に利得の制御
が行われる。

【００４６】第１および第２の励起光パワー制御手段そ
れぞれが光増幅用光ファイバにおける信号光の光増幅の
利得を一定制御する場合には、波数変動が生じた場合で
あっても高速かつ高精度に利得一定制御が行われる。ま
た、減衰量が可変であって信号光を減衰させて出力する
利得等化器を更に備える場合には、利得等化器の減衰量
を調整することにより、出力される多波長の信号光それ
ぞれの出力パワーを一定のまま、信号光出力パワーを調
整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る光増幅器の構成図であ
る。

【図２】第２の実施形態に係る光増幅器の構成図であ
る。

【符号の説明】

１，２…光増幅器、１１…光増幅用光ファイバ、２１〜
２４…光カプラ、３１，３２…光アイソレータ、４１…
利得等化器、５１，５２…受光素子、６１〜６３…演算
増幅器、６４…差動増幅器、６５…加算器、６６…除算
器、７１〜７４…励起光源、８１，８２…偏波合成器。

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/14 10/06 10/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励起光が供給されることにより信号光を
光増幅する光増幅用光ファイバと、前記光増幅用光ファイバに励起光を供給する励起光供給
手段と、前記光増幅用光ファイバに入力する信号光のパワーであ
る入力信号光パワーを検出する入力信号光パワー検出手
段と、前記光増幅用光ファイバから出力される信号光のパワー
である出力信号光パワーを検出する出力信号光パワー検
出手段と、前記励起光供給手段が前記光増幅用光ファイバに供給す
る励起光のパワーを、前記入力信号光パワーに基づいて
制御する第１の励起光パワー制御手段と、前記励起光供給手段が前記光増幅用光ファイバに供給す
る励起光のパワーを、前記入力信号光パワーおよび前記
出力信号光パワーに基づいて制御する第２の励起光パワ
ー制御手段と、を備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】前記第１の励起光パワー制御手段は、前
記励起光供給手段が前記光増幅用光ファイバに供給する
励起光のパワーを前記入力信号光パワーに基づいて所定
の関係式に従って求め、前記第２の励起光パワー制御手段は、前記第１の励起光
パワー制御手段における前記所定の関係式の定数を前記
入力信号光パワーおよび前記出力信号光パワーに基づい
て調整することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】前記励起光供給手段は、前記光増幅用光
ファイバに励起光を各々供給する第１および第２の励起
光供給手段を含み、前記第１の励起光パワー制御手段は、前記第１の励起光
供給手段が前記光増幅用光ファイバに供給する励起光の
パワーを、前記入力信号光パワーに基づいて制御し、前記第２の励起光パワー制御手段は、前記第２の励起光
供給手段が前記光増幅用光ファイバに供給する励起光の
パワーを、前記入力信号光パワーおよび前記出力信号光
パワーに基づいて制御することを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。
【請求項４】前記第１および前記第２の励起光パワー
制御手段それぞれは、前記光増幅用光ファイバにおける
信号光の光増幅の利得を一定制御することを特徴とする
請求項１記載の光増幅器。
【請求項５】減衰量が可変であって前記信号光を減衰
させて出力する利得等化器を更に備えることを特徴とす
る請求項４記載の光増幅器。