JP2002141592A - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JP2002141592A
JP2002141592A JP2000331744A JP2000331744A JP2002141592A JP 2002141592 A JP2002141592 A JP 2002141592A JP 2000331744 A JP2000331744 A JP 2000331744A JP 2000331744 A JP2000331744 A JP 2000331744A JP 2002141592 A JP2002141592 A JP 2002141592A
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JP
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light
signal
optical fiber
output
fiber amplifier
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Application number
JP2000331744A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Shimizu
誠 清水
Tadashi Sakamoto
匡 阪本
Hirotaka Ono
浩孝 小野
Yoshiki Nishida
好毅 西田
Yasutake Oishi
泰丈 大石
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NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ALC operation or AGC operation optical fiber amplifier applicable even to a case where the wavelength of a signal light varies with time in an optical transmission system, or a case where the signal light has a wide line width and an ASE component contained within the line width is not negligible as compared with the signal light component. SOLUTION: The optical fiber amplifier employing a rare earth added optical fiber 1 as an amplification medium comprises a pumping light source 7, a pumping light source drive circuit 6, a liquid mixing coupler 12 for pumping light and signal light, a tap 11 for branching a part of amplified light exiting the optical fiber, and a monitor photodetector 2 for subjecting the branched outgoing light to OE conversion. The optical fiber amplifier further comprises an electric filter 3 for passing only a specified frequency component of an electric signal from the monitor photodetector 2, an operating circuit 4 for calculating the difference between an electric signal passed through the electric filter 3 and an electric signal of preset value and outputting the calculation results, and a light source drive circuit 6 for regulating the quantity of pumping light based on the output from the operating circuit 4 thus ensuring a constant quantity of the output light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを伝送
媒体とする光伝送システムに用いる光ファイバ増幅器の
分野で使用される。
The present invention is used in the field of optical fiber amplifiers used in optical transmission systems using optical fibers as transmission media.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ増幅器を使用した光ファイバ
伝送の分野では、一定以上の通信品質を保つためには、
光ファイバ増幅器から出射する増幅された信号光の光量
或いは光増幅器の利得は、伝送路損失や受信器の受信感
度より算出される設計値に一致するように制御される必
要がある。前者は、出力一定制御動作(ALC動作型)
光ファイバアンプを呼び、後者は利得一定動作型(AG
C動作型)光ファイバ増幅器と呼ばれる。
2. Description of the Related Art In the field of optical fiber transmission using an optical fiber amplifier, in order to maintain a certain level of communication quality,
The light quantity of the amplified signal light emitted from the optical fiber amplifier or the gain of the optical amplifier needs to be controlled so as to match the design value calculated from the transmission path loss and the receiving sensitivity of the receiver. The former is a constant output control operation (ALC operation type)
An optical fiber amplifier is called, and the latter is a constant gain operation type (AG
C operation type) called an optical fiber amplifier.

【0003】ALC或いはAGC動作を実現するために
は、一般的には光ファイバ増幅器は、光ファイバ増幅器
からの出射光の一部を分岐してPDで受光する出射光モ
ニタと、光ファイバ増幅器へ入射する信号光の一部を分
岐してPDで受光する入射光モニタの両者を、或いは少
なくとも前者を内蔵している。光ファイバ増幅器から出
射される信号光のレベルを一定に保つためには、出射光
モニタからのモニタ信号レベルが設定値と一致するよう
に光ファイバ増幅器内の励起光源の光量にフィードバッ
ク制御をかける。
In order to realize the ALC or AGC operation, an optical fiber amplifier generally includes an output light monitor for branching a part of the output light from the optical fiber amplifier and receiving the light at a PD, and an optical fiber amplifier. It incorporates both, or at least the former, an incident light monitor that branches off a part of the incident signal light and receives it at the PD. In order to keep the level of the signal light emitted from the optical fiber amplifier constant, feedback control is performed on the light quantity of the pumping light source in the optical fiber amplifier so that the monitor signal level from the emitted light monitor matches the set value.

【0004】また、光ファイバ増幅器の利得を一定に保
つためには、入射光モニタからのモニタ信号レベルと出
射光モニタからのモニタ信号レベルとの比を算出する回
路を付加し、その比が設定値と一致するように光ファイ
バ増幅器内の励起光源の光量にフィードバック制御をか
ける。光ファイバ増幅器からの出射光は、増幅された信
号光以外に、増幅された自然放出光(ASE)が含まれ
ている。出射光のうち、信号光とASEとの比は、光フ
ァイバ増幅器の動作条件により異なる。
In order to keep the gain of the optical fiber amplifier constant, a circuit for calculating the ratio between the monitor signal level from the incident light monitor and the monitor signal level from the output light monitor is added, and the ratio is set. Feedback control is performed on the amount of light of the excitation light source in the optical fiber amplifier so as to match the value. The light emitted from the optical fiber amplifier includes amplified spontaneous emission light (ASE) in addition to the amplified signal light. The ratio between the signal light and the ASE of the emitted light varies depending on the operating conditions of the optical fiber amplifier.

【0005】この結果、前述の制御を行う場合には出射
光のうち信号光成分のみを光学的に分離する光バンドパ
スフィルタを設置する事が通常行われる。多くの場合、
光ファイバ増幅器を使用する光伝送システムではDF
B,LD等を信号光源として用いており、信号光の波長
は時間的に一定であり、かつその線幅は十分狭い。その
ために、狭帯域の光バンドパスフィルタを通過させる事
で、ASE成分を効果的に取り除き、信号光成分のみを
取り出すことができた。
As a result, when performing the above-described control, it is common practice to provide an optical bandpass filter for optically separating only the signal light component of the emitted light. In many cases,
In an optical transmission system using an optical fiber amplifier, DF
B, LD, etc. are used as signal light sources, the wavelength of the signal light is temporally constant, and the line width is sufficiently narrow. Therefore, by passing through a narrow band optical bandpass filter, the ASE component was effectively removed, and only the signal light component could be extracted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、光伝送シ
ステムにおいて信号光の波長が時間的に変化するような
場合、及び信号光の線幅が広く、その線幅内に含まれる
ASE成分が信号光成分に比べ無視し得ないような場合
にも適用可能なALC動作成いはAGC動作光ファイバ
増幅器を提供することにある。
According to the present invention, when the wavelength of the signal light changes with time in the optical transmission system, and when the line width of the signal light is wide, the ASE component included in the line width is reduced. An object of the present invention is to provide an AGC operation optical fiber amplifier which can be applied even in a case where it cannot be neglected as compared with a signal light component.

【0007】前記伝送システムの問題点は、信号光の線
幅が広い或いはその波長が時間的に変動するために、モ
ニタ用受光器の前に置かれた光学的な狭帯域バンドパス
フィルタでは、光学的に増幅された信号光成分のみを取
り出すことが難しい点にある。
A problem with the transmission system is that an optical narrow bandpass filter placed in front of a monitor photodetector has a problem in that the line width of the signal light is wide or the wavelength thereof fluctuates with time. It is difficult to extract only the optically amplified signal light component.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項1に係る光ファイバ増幅器は、増幅媒体と
して希土類添加光ファイバを用い、励起用の光源と、励
起用光源駆動回路と、励起光と信号光の合液用カップラ
と、前記光ファイバからの増幅された出射光の一部を分
岐するためのタップと、分岐した出射光をOE変換する
ための出射光モニタ用光検出器とを具備した光ファイバ
増幅器において、前記出射光モニタ用光検出器からの電
気信号のうち特定の周波数成分のみを通過させる電気フ
ィルタと、該電気フィルタを通過した電気信号とあらか
じめ設定された値の電気信号とが入力され、それらの差
を計算し、結果を出力する演算回路と、該演算回路の出
力を基に励起光量を調整する光源駆動回路を備え、一定
の出力光量を得ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical fiber amplifier using a rare earth-doped optical fiber as an amplification medium, a light source for excitation, and a light source drive circuit for excitation. A coupler for combining a pump light and a signal light, a tap for branching a part of the amplified outgoing light from the optical fiber, and a light detection for outgoing light monitoring for OE conversion of the branched outgoing light. An optical filter that passes only a specific frequency component of the electric signal from the output light monitoring photodetector, and an electric signal that has passed through the electric filter and a preset value. And an arithmetic circuit for calculating the difference between them and outputting the result, and a light source drive circuit for adjusting the amount of excitation light based on the output of the arithmetic circuit, to obtain a constant output light amount. And wherein the door.

【0009】上記目的を達成する本発明の請求項2に係
る光ファイバ増幅器は、増幅媒体として希土類添加光フ
ァイバを用い、励起用の光源と、励起用光源駆動回路
と、励起光と信号光の合波用カップラと、前記光ファイ
バヘの入射信号光の一部を分岐するためのタップと、分
岐した光信号をOE変換するための入射信号光モニタ用
光検出器と、光ファイバアンプからの増幅された出射光
の一部を分岐するためのタップと、分岐した出射光をO
E変換するための出射光モニタ用光検出器とを具備した
光ファイバ増幅器において、前記出射光モニタ用光検出
器からの電気信号のうち特定の周波数成分のみを通過さ
せる電気フィルタと、該電気フィルタを通過した電気信
号と入射信号光モニタ用光検出器からの電気信号とが入
力され、それらの比を計算し、結果を出力する演算回路
と、該演算回路の出力を基に励起光量を調整する光源駆
動回路を備え、信号光に対して利得一定の出力光量を得
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical fiber amplifier using a rare earth-doped optical fiber as an amplification medium, a pumping light source, a pumping light source driving circuit, a pumping light and a signal light. A multiplexing coupler, a tap for branching a part of the incident signal light to the optical fiber, an incident signal light monitoring photodetector for OE conversion of the branched optical signal, and amplification from the optical fiber amplifier A tap for branching a part of the split outgoing light and an O
An optical fiber amplifier comprising an output light monitoring photodetector for E-conversion, an electric filter for passing only a specific frequency component of an electric signal from the output light monitoring photodetector, and the electric filter And an arithmetic circuit that calculates the ratio of the electrical signals and outputs the result, and adjusts the amount of excitation light based on the output of the arithmetic circuit. And a light source driving circuit for obtaining a constant output light quantity with respect to the signal light.

【0010】上記目的を達成する本発明の請求項3に係
る光ファイバ増幅器は、請求項1又は2記載の光ファイ
バ増幅器において、前記電気フィルタの周波数特性は、
前記希土類添加光ファイバの希土類イオンの増幅に関与
する誘導放出遷移の始準位の寿命の逆数より決定される
周波数以上の高周波成分を通過させることを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical fiber amplifier according to the first or second aspect, wherein the frequency characteristic of the electric filter is:
The method is characterized in that a high-frequency component having a frequency equal to or higher than a frequency determined by the reciprocal of the lifetime of the starting level of stimulated emission transition involved in the amplification of rare earth ions in the rare earth-doped optical fiber is passed.

【0011】上記目的を達成する本発明の請求項4に係
る光ファイバ増幅器は、請求項1又は2記載の光ファイ
バ増幅器において、前記電気フィルタの周波数特性は、
被増幅信号光の伝送速度を中心とするバンドパス特性を
持つことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber amplifier according to the first or second aspect, wherein the frequency characteristic of the electric filter is:
It has a bandpass characteristic centered on the transmission speed of the amplified signal light.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明では、ASE成分と信号光
成分との分離法として、モニタ用受光器で両者を分離せ
ずに受光した後、得られた電気信号を電気的な周波数弁
別フィルタを通すことで、ASE成分を除去し信号光成
分のみを取り出すことにある。電気的な弁別フィルタと
して、使用する光伝送システムの伝送ビットレートを中
心周波数とするバンドパスフィルタを用いるか、光ファ
イバ増幅器に使用する希土類イオンの誘導放出遷移の始
準位の寿命の逆数より決定される周波数以上の高周波成
分を通過させるバイパス型フィルタでも良い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, as a method for separating an ASE component and a signal light component, after a monitor light receiver receives light without separating the two, an obtained electric signal is subjected to an electric frequency discrimination filter. To remove the ASE component and extract only the signal light component. Use a band-pass filter with the transmission bit rate of the optical transmission system used as the center frequency as the electrical discrimination filter, or determine from the reciprocal of the lifetime of the starting level of the stimulated emission transition of rare earth ions used in the optical fiber amplifier. Alternatively, a bypass filter that passes a high-frequency component higher than the frequency to be used may be used.

【0013】本発明の主要な点を図面を用いて次に説明
する。図1に示すように、入射した信号光は、信号光は
信号光入力測光アイソレータ8を通り、希土類添加光フ
ァイバ1に入射する。希土類添加光ファイバ1内で増幅
された信号光は、信号光出力測光アイソレータ9を通過
し、信号光出力モニタ用タップ11によりその一部が出
力光モニタ用光検出器2に入射する。励起光は、励起光
/信号光合分波用カップラ12により前方向励起或いは
後方向励起(必要によりその両者の併用)として信号光
と合波される。
The main points of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the incident signal light passes through the signal light input photometric isolator 8 and enters the rare earth-doped optical fiber 1. The signal light amplified in the rare earth-doped optical fiber 1 passes through the signal light output photometric isolator 9, and a part of the signal light enters the output light monitoring photodetector 2 by the signal light output monitoring tap 11. The pumping light is multiplexed with the signal light by the pumping light / signal light multiplexing / demultiplexing coupler 12 as forward pumping or backward pumping (both may be used as needed).

【0014】通常の、ALC動作型光ファイバ増幅器で
は、出力光モニタ用光検出器2からの電気信号と、出力
レベル設定信号発生回路5からの信号を、直接比較回路
4で比較(差動増幅)し、設定レベルに対する誤差信号
を取り出し、その誤差信号を励起用光源駆動回路6に入
力し、誤差信号が零になるように励起光量を調整する。
本発明の特徴は、出力光モニタ用光検出器2からの電気
信号を比較回路4に入力する前に、電気的なフィルタ回
路3を通過させることにある。このフィルタの効果につ
いて、図3から図5を用いて詳しく説明する。
In a normal ALC operation type optical fiber amplifier, an electric signal from the output light monitoring photodetector 2 is compared with a signal from an output level setting signal generation circuit 5 by a direct comparison circuit 4 (differential amplification). Then, an error signal corresponding to the set level is extracted, and the error signal is input to the excitation light source drive circuit 6, and the excitation light amount is adjusted so that the error signal becomes zero.
A feature of the present invention is that the electric signal from the output light monitoring photodetector 2 is passed through the electric filter circuit 3 before being input to the comparison circuit 4. The effect of this filter will be described in detail with reference to FIGS.

【0015】図3は、出力光モニタ用光検出器2に入射
する光信号のスペクトルを示している。この例では、希
土類添加光ファイバとしてPr(プラセオジム)添加光
ファイバであるが、他の種類の希土類添加光ファイバで
あってももちろん構わない。光ファイバ増幅器の出射光
のスペクトルは、増幅された信号光の成分以外に、それ
に重なる形でASE(増幅された自然放出光)成分が存
在している。この、増幅された信号光成分と、ASE成
分の関係を、電気信号の周波数軸上でより詳しく説明し
たものが図4である。
FIG. 3 shows the spectrum of an optical signal incident on the output light monitoring photodetector 2. In this example, the rare-earth-doped optical fiber is a Pr (praseodymium) -doped optical fiber, but other types of rare-earth-doped optical fibers may of course be used. The spectrum of the light emitted from the optical fiber amplifier includes an ASE (amplified spontaneous emission light) component in a form overlapping with the amplified signal light component in addition to the amplified signal light component. FIG. 4 illustrates the relationship between the amplified signal light component and the ASE component on the frequency axis of the electric signal in more detail.

【0016】図4は、光検出器で受光した信号をRFス
ペクトラムアナライザで周波数軸上で表示した図であ
る。光アンプに入力した光信号の信号フォーマットは、
156Mb/sのNRZ(Non Return to Zero code)
変調である。図中の、10Mz以下の低周波成分は、増
幅された出力光の時間的な変動に依存する成分である。
これは、光ファイバ増幅器に入力する信号光の平均光電
力が時間的に変動するために生じる。
FIG. 4 is a diagram showing a signal received by a photodetector displayed on a frequency axis by an RF spectrum analyzer. The signal format of the optical signal input to the optical amplifier is
156Mb / s NRZ (Non Return to Zero code)
Modulation. In the figure, the low-frequency component of 10 Mz or less is a component that depends on the temporal variation of the amplified output light.
This occurs because the average optical power of the signal light input to the optical fiber amplifier fluctuates with time.

【0017】一方、156MHz近傍にピークが観測さ
れているが、これは信号の変調成分に対応したピークで
ある。図5は、図4で説明した156Mb/s光信号の
増幅を行った際に、光アンプヘの光信号の入力レベルを
変化させた場合の、出力される出力光レベル(細い実
線)と、その出力光中に含まれる信号光成分の光パワー
(太い実線)の関係を示す。同時に、図5中には、出力
モニタより得られた電気信号について、周波数フィルタ
等を通一過させる前の全スペクトル成分(−点鎖線)、
156Mb/sを中心周波数としたRFバンドパスフィ
ルタを通過させた後の電気信号成分(点線)、前記バン
ドパスフィルタの代わりに50MHz以上の高周波成分
を通過させるRFハイパスフィルタを通過させた電気信
号成分(2点鎖線)をあわせて示した。
On the other hand, a peak is observed near 156 MHz, which is a peak corresponding to the modulation component of the signal. FIG. 5 shows the output light level (thin solid line) output when the input level of the optical signal to the optical amplifier is changed when the 156 Mb / s optical signal described in FIG. 4 is amplified. The relationship between the optical power (thick solid line) of the signal light component included in the output light is shown. At the same time, FIG. 5 shows all the spectral components (-dot chain line) of the electric signal obtained from the output monitor before passing through the frequency filter and the like,
An electric signal component (dotted line) after passing through an RF band-pass filter having a center frequency of 156 Mb / s, and an electric signal component passing through an RF high-pass filter that passes a high-frequency component of 50 MHz or more instead of the band-pass filter (Two-dot chain line) are also shown.

【0018】光アンプからの出射光レベル(細い実線)
を一定値に保っても、入射信号光レベルが低下する際
に、出射光中の信号光レベル(太い実線)は低下する事
が判る。光アンプ内の出力光モニタからの電気信号の全
スペクトル成分(一点鎖線)は、当然の事ながら入射信
号光レベルに関わりなくほぼ一定値となる。一方、RF
バンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタを通過させ
た成分(点線及び2点鎖線)は、実際の信号光出力とほ
ぼ同じ出力特性を示していることが判る。以上の説明で
明らかなように、RFバンドパスフィルタ或いはハイパ
スフィルタを通過させた成分(点線及び2点鎖線)をモ
ニタ用の電気信号として使用すれば、増幅された光信号
光に比例したモニタ出力が得られるために、真に出力一
定動作型光アンプ或いは利得一定型光アンプが構成でき
ることになる。
Output light level from optical amplifier (thin solid line)
It can be seen that, even if is maintained at a constant value, the signal light level (thick solid line) in the outgoing light decreases when the incident signal light level decreases. All the spectral components (dashed lines) of the electric signal from the output light monitor in the optical amplifier have a substantially constant value irrespective of the incident signal light level. On the other hand, RF
It can be seen that the components (dotted line and two-dot chain line) passed through the band-pass filter or the high-pass filter have almost the same output characteristics as the actual signal light output. As is apparent from the above description, if the components (dotted line and two-dot chain line) passed through the RF band-pass filter or the high-pass filter are used as the monitoring electric signal, the monitor output proportional to the amplified optical signal light can be obtained. Thus, a constant output operation type optical amplifier or a constant gain type optical amplifier can be realized.

【0019】[0019]

【実施例1】本実施例では、図1に示した基本構成1を
ベースに、1.3μm帯用光アンプについて検討した。
光信号のフォーマットは、波長1.33μmのファブリ
ペロー型半導体LDを使用し、信号変調フォーマットは
156Mb/sの2値スクランブルドNRZとした。希
土類添加光ファイバ1としては、Pr(プラセオジム)
添加Zr系フッ化物ファイバを使用し、フッ化物ファイ
バと石英ファイバとの接続は斜めV溝接続を使用した。
Embodiment 1 In this embodiment, an optical amplifier for the 1.3 μm band was studied based on the basic configuration 1 shown in FIG.
The format of the optical signal was a Fabry-Perot semiconductor LD with a wavelength of 1.33 μm, and the signal modulation format was a binary scrambled NRZ of 156 Mb / s. Pr (praseodymium) is used as the rare earth-doped optical fiber 1.
An additive Zr-based fluoride fiber was used, and an oblique V-groove connection was used for connection between the fluoride fiber and the quartz fiber.

【0020】Pr添加フッ化物ファイバのスペックは以
下の通りである。 Pr添加濃度 1000ppm カットオフ波長 0.95μm 比屈折率差 2.5% 励起光/信号光合分波用カップラ12としては、融着延
伸ファイバカップラを使用し、励起用光源は1020n
m発振の半導体LDを使用した。
The specifications of the Pr-doped fluoride fiber are as follows. Pr-added concentration 1000 ppm Cut-off wavelength 0.95 μm Relative refractive index difference 2.5% As the coupler 12 for multiplexing / demultiplexing the excitation light / signal light, a fusion drawn fiber coupler is used, and the light source for excitation is 1020 n.
An m oscillation semiconductor LD was used.

【0021】出力光モニタ用光検出器2としては、PI
N−PDを使用し、OE変換後の電気信号は中心周波数
156MHz,3dB低下時のスペクトル半値幅は20
MHzとした。RFバンドパスフィルタ3を通過後の信
号は、OPアンプで増幅後に、設定レベル信号と共に比
較回路4に入力し、誤差信号を生成させた。
The output light monitoring photodetector 2 is a PI
Using an N-PD, the electrical signal after OE conversion has a center frequency of 156 MHz and a spectral half width at the time of 3 dB reduction is 20.
MHz. The signal after passing through the RF band-pass filter 3 was amplified by an OP amplifier and then input to a comparison circuit 4 together with a set level signal to generate an error signal.

【0022】この誤差信号を励起用1020nmLDの
駆動回路6に入力し、LDの駆動電流を誤差信号が零に
なるように制御した。この構成により、信号光入力範囲
として−10Bmから+2dBmの範囲で、光アンプか
らの信号光成分のみの出力として6±0.2dBmに制
御することができた。なお、同一の構成でRFバンドパ
スフィルタ3のみをはずした場合、信号光入力範囲とし
て−10Bmから+2dBmの範囲で、光アンプからの
信号光成分のみの出力は−3dBmから+6dBm変化
した。
This error signal was input to the drive circuit 6 of the 1020 nm LD for excitation, and the drive current of the LD was controlled so that the error signal became zero. With this configuration, it was possible to control the output of only the signal light component from the optical amplifier to 6 ± 0.2 dBm in the signal light input range of −10 Bm to +2 dBm. When only the RF bandpass filter 3 was removed with the same configuration, the output of only the signal light component from the optical amplifier changed from -3 dBm to +6 dBm in the signal light input range of -10 Bm to +2 dBm.

【0023】[0023]

【実施例2】本実施例は、実施例1に比較しRFフィル
タ以外は同一の構成とした。RFフィルタ3としては、
カットオフ周波数が10MHzのバイパス特性を持つフ
ィルタを使用した。この構成により、信号光入力範囲と
して−10Bmから+2dBmの範囲で、光アンプから
の信号光成分のみの出力として6±0.2dBmに制御
することができた。
Embodiment 2 This embodiment has the same configuration as that of Embodiment 1 except for the RF filter. As the RF filter 3,
A filter having a cutoff frequency of 10 MHz and having a bypass characteristic was used. With this configuration, it was possible to control the output of only the signal light component from the optical amplifier to 6 ± 0.2 dBm in the signal light input range of −10 Bm to +2 dBm.

【0024】[0024]

【実施例3】本実施例では、図2に示す基本構成2をベ
ースに、1.5m帯用光アンプについて検討した。光信
号のフォーマットは、波長1.55のDFB型半導体L
Dを使用し、信号変調フォーマットは156Mb/sの
2値スクランブルドNRZとした。希土類添加光ファイ
バとして1は、Er(エルビウム)添加Al共添加石英系
ファイバを使用した。
Embodiment 3 In this embodiment, a 1.5 m band optical amplifier was studied based on the basic configuration 2 shown in FIG. The format of the optical signal is a DFB semiconductor L with a wavelength of 1.55.
D was used, and the signal modulation format was 156 Mb / s binary scrambled NRZ. As the rare earth-doped optical fiber, an Er (erbium) -doped Al co-doped quartz fiber was used.

【0025】Er添加ファイバのスペックは以下の通り
である。 Er添加濃度 1000ppm カットオフ波長 0.95μm 比屈折率差 1.8% 励起光/信号光合分波用カップラ12としては、誘電体
多層膜フィルタ用いファイバコリメータにより構成した
バルク型カップラを使用し、励起用光源は1480nm
発振の半導体LDを使用した。
The specifications of the Er-doped fiber are as follows. Er added concentration 1000 ppm Cut-off wavelength 0.95 μm Relative refractive index difference 1.8% As the coupler 12 for the multiplexing / demultiplexing of pumping light / signal light, a bulk type coupler constituted by a fiber collimator using a dielectric multilayer filter is used. Light source for 1480nm
An oscillating semiconductor LD was used.

【0026】出力光モニタ用光検出器2としては、PI
N−PDを使用し、OE変換後の電気信号は中心周波数
156MHz,3dB低下時のスペクトル半値幅は20
MHzとした。RFバンドパスフィルタ3を通過後の信
号は、OPアンプで増幅後に割り算回路14に入力させ
た。同時に入力光モニタ用光検出器15からの電気信号
をOPアンプで適当に増幅後、割り算回路14に入力さ
せ、前述のRFバンドパスフィルタ3を通過後の信号と
の割り算を行い、割り算回路14からの出力を利得設定
信号発生回路13からの設定レベル信号と共に比較誤差
信号を発生させた。
The output light monitoring photodetector 2 includes a PI
Using an N-PD, the electrical signal after OE conversion has a center frequency of 156 MHz and a spectral half width at the time of 3 dB reduction is 20.
MHz. The signal after passing through the RF bandpass filter 3 was amplified by an OP amplifier and then input to a division circuit 14. At the same time, the electric signal from the input light monitoring photodetector 15 is appropriately amplified by an OP amplifier, and then input to a division circuit 14, where the signal is divided by the signal after passing through the above-mentioned RF band-pass filter 3, and divided. And a comparison error signal together with the set level signal from the gain setting signal generation circuit 13.

【0027】この誤差信号を励起用1480nmLDの
駆動回路6に入力し、LDの駆動電流を誤差信号が零に
なるように制御した。この構成により利得を20dBに
なるように調整した場合、信号光入力範囲として−15
Bmから0dBmの範囲で、光アンプからの信号光成分
のみの利得として20±0.2dBに制御することがで
きた。なお、同一の構成でRFバンドパスフィルタのみ
をはずした場合、信号光入力範囲として−15sBから
0Bmの範囲で、光アンプからの信号光成分のみの利得
は25dBから20dBに変化した。
This error signal was input to the drive circuit 6 of the excitation 1480 nm LD, and the LD drive current was controlled so that the error signal became zero. When the gain is adjusted to be 20 dB by this configuration, the signal light input range is -15.
In the range from Bm to 0 dBm, it was possible to control the gain of only the signal light component from the optical amplifier to 20 ± 0.2 dB. When only the RF bandpass filter was removed with the same configuration, the gain of only the signal light component from the optical amplifier was changed from 25 dB to 20 dB in the signal light input range from -15 sB to 0 Bm.

【0028】[0028]

【実施例4】本実施例では、実施例3に比較し、RFフ
ィルタのみバイパス型を使用した場合の例について述べ
る。使用したEr添加ファイバでのErの誘導放出遷移の
寿命は約9msecであり、飽和信号が入力している条
件でも1msec前後である。そこで、誘導放出寿命の
逆数で算出される周波数より低周波数まで通過させるハ
イパスフィルタ(カットオフ周波数0.5KHz)と、
誘導放出寿命の逆数で算出される周波数より十分高い周
波数をカットオフ波長とするハイパスフィルタ(カット
オフ周波数が10MHz)としたハイパスフィルタの2
種類について比較検討した。
[Embodiment 4] In this embodiment, an example in which a bypass type is used only for an RF filter will be described in comparison with Embodiment 3. The life of the stimulated emission transition of Er in the used Er-doped fiber is about 9 msec, and is about 1 msec even under the condition where the saturation signal is input. Therefore, a high-pass filter (cut-off frequency 0.5 KHz) that passes a frequency lower than the frequency calculated by the reciprocal of the stimulated emission lifetime,
2 of a high-pass filter using a high-pass filter having a cut-off wavelength at a frequency sufficiently higher than the frequency calculated by the reciprocal of the stimulated emission lifetime (the cut-off frequency is 10 MHz)
The types were compared and examined.

【0029】まず、10MHzのカットオフ周波数のフ
ィルタの場合について述べる。この場合、信号光入力が
0dBmで利得が20dBになるように調整した場合、
信号光入力範囲として−15Bmから0dBmの範囲
で、光アンプからの信号光成分のみの利得として20±
0.2dBに制御することができた。次に、0.5mz
のカットオフ周波数のフィルタの場合について述べる。
この場合、信号光入力が0dBmで利得が20dBにな
るように調整した場合、信号光入力範囲として−15B
mから0dBmの範囲で、光アンプからの信号光成分の
みの利得として25dBから20dBへと変化した。使
用したEr添加ファイバでのErの誘導放出遷移の寿命は
約9msecであり、飽和信号が入力している条件でも
1msec前後である。
First, a case of a filter having a cut-off frequency of 10 MHz will be described. In this case, when the signal light input is adjusted so that the gain becomes 0 dBm and the gain becomes 20 dB,
The signal light input range is -15 Bm to 0 dBm, and the gain of only the signal light component from the optical amplifier is 20 ±
It could be controlled to 0.2 dB. Next, 0.5mz
The case of a filter having a cutoff frequency of
In this case, when the signal light input is adjusted to 0 dBm and the gain is set to 20 dB, the signal light input range is -15 B
In the range from m to 0 dBm, the gain of only the signal light component from the optical amplifier was changed from 25 dB to 20 dB. The life of the stimulated emission transition of Er in the used Er-doped fiber is about 9 msec, and is about 1 msec even under the condition where the saturation signal is input.

【0030】このように説明したように本発明は、出力
光の一部(モニタ光)を励起光源光量調整部にフィード
バックして出力強度を制御する光ファイバアンプにおい
て、モニタ光を電器信号に変換してノイズと信号を分離
し、光量調整部にフィードバックするものであり、信号
光の線幅が広い或いはその波長が時間的に変動するため
に、光学的なバンドパスフィルタでは信号成分のみを取
り出すことが難しい場合でも、電気的な処理で信号成分
のみを取り出すことができるので、出力の安定したアン
プが実現できる。
As described above, according to the present invention, a monitor light is converted into an electric signal in an optical fiber amplifier that controls the output intensity by feeding back a part of the output light (monitor light) to the excitation light source light amount adjusting unit. And separates the signal from noise and feeds it back to the light amount adjustment unit. Since the line width of the signal light is wide or its wavelength fluctuates with time, an optical band-pass filter extracts only the signal component. Even when it is difficult, only signal components can be extracted by electrical processing, so that an amplifier with stable output can be realized.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、出力一定或いは利得一定動
作型の光アンプを構成する際に、従来信号光成分のみを
分離するために必要であった光学的なバンドパスフィル
タが不要となり、電気的な処理のみで同様の効果が実現
できる。このことは、光信号の波長が時間的に変動する
ような場合においても、電気的な処理のみで安定光アン
プが実現できるメリットを持つ。
As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, when configuring an optical amplifier of a constant output or constant gain operation type, only the conventional signal light component is separated. This eliminates the need for an optical bandpass filter, which is necessary for the above, and the same effect can be realized only by electrical processing. This has an advantage that a stable optical amplifier can be realized only by electrical processing even when the wavelength of an optical signal fluctuates with time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】主に本発明の請求項1に係る光ファイバ増幅器
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier mainly according to claim 1 of the present invention.

【図2】主に本発明の請求項2に係る光ファイバ増幅器
の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier mainly according to claim 2 of the present invention.

【図3】光アンプからの出力光のスペクトルを示すグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing a spectrum of output light from an optical amplifier.

【図4】出力側モニタ用光検出器でOE変換した電気信
号の周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a frequency spectrum of an electric signal subjected to OE conversion by an output-side monitoring photodetector.

【図5】出力モニタからの電気信号と増幅後の光信号レ
ベルの入力光信号レベル依存性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an input optical signal level dependency of an electric signal from an output monitor and an amplified optical signal level.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 希土類添加光ファイバ 2 出力光モニタ用光検出器 3 高周波通過型電気フィルタ(或いはバンドバス型電
気フィルタ) 4 比較回路 5 出力レベル設定信号発生回路 6 励起用光源駆動回路 7 励起用光源 8 信号光入力測光アイソレータ 9 信号光出力測光アイソレータ 10 信号光入力モニタ用タップ 11 信号光出力モニタ用タップ 12 励起光/信号光合分波用カップラ 13 利得設定信号発生回路 14 割り算回路 15 信号光入力モニタ用光検出器
REFERENCE SIGNS LIST 1 rare-earth doped optical fiber 2 output light monitoring photodetector 3 high-frequency pass electric filter (or band-pass electric filter) 4 comparison circuit 5 output level setting signal generation circuit 6 excitation light source drive circuit 7 excitation light source 8 signal light Input photometric isolator 9 Signal light output photometric isolator 10 Signal light input monitor tap 11 Signal light output monitor tap 12 Excitation light / signal light multiplexing / demultiplexing coupler 13 Gain setting signal generation circuit 14 Division circuit 15 Signal light input monitor light detection vessel

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/04 10/17 10/16 (72)発明者 阪本 匡 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小野 浩孝 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 西田 好毅 東京都渋谷区道玄坂一丁目12番1号 エヌ ティティエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 大石 泰丈 東京都渋谷区道玄坂一丁目12番1号 エヌ ティティエレクトロニクス株式会社内 Fターム(参考) 5F072 AB07 AK06 HH02 JJ05 PP07 YY17 5K002 AA06 BA05 BA13 CA09 CA10 CA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/04 10/17 10/16 (72) Inventor Tadashi Sakamoto 2-3-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Hirotaka Ono Inventor 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Yoshiki Nishida 1-chome Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo No. 12-1 NTT Electronics Corporation (72) Inventor Yasutake Oishi 1-12-1 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo F-term (Reference) 5F072 AB07 AK06 HH02 JJ05 PP07 YY17 5K002 AA06 BA05 BA13 CA09 CA10 CA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 増幅媒体として希土類添加光ファイバを
用い、励起用の光源と、励起用光源駆動回路と、励起光
と信号光の合液用カップラと、前記光ファイバからの増
幅された出射光の一部を分岐するためのタップと、分岐
した出射光をOE変換するための出射光モニタ用光検出
器とを具備した光ファイバ増幅器において、前記出射光
モニタ用光検出器からの電気信号のうち特定の周波数成
分のみを通過させる電気フィルタと、該電気フィルタを
通過した電気信号とあらかじめ設定された値の電気信号
とが入力され、それらの差を計算し、結果を出力する演
算回路と、該演算回路の出力を基に励起光量を調整する
光源駆動回路を備え、一定の出力光量を得ることを特徴
とする光ファイバ増幅器。
An optical fiber is used as an amplifying medium. A pumping light source, a pumping light source driving circuit, a coupler for combining a pumping light and a signal light, and an amplified outgoing light from the optical fiber. A tap for branching a part of the optical fiber, and a photodetector for outgoing light monitoring for OE conversion of the branched outgoing light, wherein an electrical signal from the photodetector for outgoing light monitoring is provided. An electric filter that allows only a specific frequency component to pass therethrough, and an electric circuit that receives an electric signal that has passed through the electric filter and an electric signal having a preset value, calculates a difference between them, and outputs a result, An optical fiber amplifier comprising a light source drive circuit for adjusting the amount of excitation light based on the output of the arithmetic circuit, and obtaining a constant amount of output light.
【請求項2】 増幅媒体として希土類添加光ファイバを
用い、励起用の光源と、励起用光源駆動回路と、励起光
と信号光の合波用カップラと、前記光ファイバヘの入射
信号光の一部を分岐するためのタップと、分岐した光信
号をOE変換するための入射信号光モニタ用光検出器
と、光ファイバアンプからの増幅された出射光の一部を
分岐するためのタップと、分岐した出射光をOE変換す
るための出射光モニタ用光検出器とを具備した光ファイ
バ増幅器において、前記出射光モニタ用光検出器からの
電気信号のうち特定の周波数成分のみを通過させる電気
フィルタと、該電気フィルタを通過した電気信号と入射
信号光モニタ用光検出器からの電気信号とが入力され、
それらの比を計算し、結果を出力する演算回路と、該演
算回路の出力を基に励起光量を調整する光源駆動回路を
備え、信号光に対して利得一定の出力光量を得ることを
特徴とする光ファイバ増幅器。
2. A rare earth-doped optical fiber is used as an amplification medium, a pumping light source, a pumping light source driving circuit, a coupler for combining pumping light and signal light, and a part of signal light incident on the optical fiber. And a tap for splitting a part of the amplified output light from the optical fiber amplifier, a tap for splitting the output signal, an optical detector for monitoring the incident signal light for OE conversion of the split optical signal, and a splitter. An optical fiber amplifier comprising an output light monitoring photodetector for performing OE conversion of the output light, wherein an electric filter that passes only a specific frequency component of an electric signal from the output light monitoring photodetector; An electric signal passing through the electric filter and an electric signal from the incident signal light monitoring photodetector are input,
An arithmetic circuit that calculates these ratios and outputs the result, and a light source drive circuit that adjusts the amount of excitation light based on the output of the arithmetic circuit is provided to obtain a constant output light amount with respect to the signal light. Optical fiber amplifier.
【請求項3】 請求項1又は2記載の光ファイバ増幅器
において、前記電気フィルタの周波数特性は、前記希土
類添加光ファイバの希土類イオンの増幅に関与する誘導
放出遷移の始準位の寿命の逆数より決定される周波数以
上の高周波成分を通過させることを特徴とする光ファイ
バ増幅器。
3. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein a frequency characteristic of the electric filter is based on a reciprocal of a lifetime of a starting level of a stimulated emission transition related to amplification of rare earth ions in the rare earth doped optical fiber. An optical fiber amplifier for passing a high frequency component higher than a determined frequency.
【請求項4】 請求項1又は2記載の光ファイバ増幅器
において、前記電気フィルタの周波数特性は、被増幅信
号光の伝送速度を中心とするバンドパス特性を持つこと
を特徴とする光ファイバ増幅器。
4. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein a frequency characteristic of the electric filter has a band-pass characteristic centered on a transmission speed of the signal light to be amplified.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007502085A (en) * 2003-05-06 2007-02-01 富士通株式会社 Optical performance monitoring method and system

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