JP2002359421A - Ｅｄｆａ装置および光強度増幅方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光カプラに入力される信号光の光強度が低く
てもＥＤＦＡ動作を安定に行うことができる。 【解決手段】 信号光を発生させる信号光発生部１２
と、補助光を発生させる補助光発生部１４と、信号光お
よび補助光を混合させて混合光を形成し、この混合光を
出力させる光カプラ１６と、混合光を増幅させて増幅光
を形成し、この増幅光を出力させるＥＤＦＡ１８と、増
幅光から信号光由来の増幅光のみを選択的に出力させる
光波長フィルタ２０とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エルビウム添加
光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium doped fiber amp
lifier）の構成およびＥＤＦＡ装置を用いた光強度増幅
方法に関するものであり、特に、出力光強度を一定にす
るモードの光強度増幅方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６を参照して、一般的なＥＤＦＡ装置
の構成について説明する。図６はＥＤＦＡ装置１００の
概略的な構成図である。

【０００３】ＥＤＦＡ１０２は、Ｅｒ（エルビウム）イ
オンが添加された光ファイバを励起することによって生
じる２つのエネルギー準位間の誘導放出を利用した光増
幅器である。ＥＤＦＡにおける光増幅には２つのモード
がある。１つは、励起光が一定となるように制御して、
入力光を増幅するモードである。もう１つは、出力光が
一定となるように制御して、入力光を増幅するモードで
ある。

【０００４】図６に示したＥＤＦＡ装置１００は、出力
光が一定となるように制御するモードの構成である。こ
のＥＤＦＡ装置１００は、ＥＤＦＡ１０２に入射させる
信号光を発生させる信号光発生部１０４と、ＥＤＦＡ１
０２とを含んで構成されている。この信号光発生部１０
４は、信号光の波長（λ₁）の連続光を発生させるレー
ザ１０６と、電気パルスを発生させるパルス発生器１０
８と、上記連続光を上記電気パルスによって変調させて
波長λ₁のパルス光を信号光として出力させる変調器１
１０とを具えている。

【０００５】また、ＥＤＦＡ１０２は、エルビウム添加
光ファイバ（ＥＤＦ）１１２と、ＥＤＦ１１２の光を励
起するための励起光源１１４としての半導体レーザと、
信号光および励起光を光ファイバに結合するための光結
合器（光カプラ）１１６と、反射を抑え動作を安定させ
るための光アイソレータ１１８ａ，１１８ｂと、ＥＤＦ
１１２からの出力光を分岐させるための光カプラ１２０
と、分岐された光を電気信号に変換するための光電気変
換器１２２と、光電気変換器１２２からの電気信号を励
起光源１１４に入力するための制御回路１２４とを具え
ている。

【０００６】このＥＤＦＡ装置１００では、まず、信号
光発生部１０４において、変調器１１０を用いて、レー
ザ１０６から出力された波長λ₁の連続光と、パルス発
生器１０８から発生される電気パルスとから、信号光１
３０を形成する。

【０００７】次に、信号光１３０をＥＤＦＡ１０２に入
力させる。そして、この信号光１３０と励起光源１１４
からの励起光１４０とを第１光カプラ１１６によって結
合させて、この結合光１５０を、第１光アイソレータ１
１８ａを通した後、ＥＤＦ１１２に入力させる。入力さ
れた結合光１５０は、ＥＤＦ１１２によって増幅され
る。そして、増幅された、ＥＤＦ１１２からの出力光１
６０は、第２光アイソレータ１１８ｂを通った後、第２
光カプラ１２０に入力される（第２光カプラへの入力光
をＰとする。）。この第２光カプラ１２０で、出力光Ｐ
のパワー（パワーもＰで表すとする。）を一部（α％）
分岐させる。そして、この分岐光Ｐ_c（分岐光のパワー
Ｐ_c＝（α／１００）×Ｐ）を光電気変換器１２２で電
気信号に変換する。この電気信号の変化量を、光電気変
換器１２２に接続されている制御回路１２４にてモニタ
する。これにより、分岐光Ｐ_cの変化を読みとることが
できる。また、制御回路１２４からの出力信号１７０
は、励起光源１１４に入力されるように構成してある。
このため、出力信号１７０の変化に応じて、パワーＰ_c
の値が常に一定となるように励起光源からの出力光１４
０の強度を調整することにより、Ｐを一定に制御してい
る。

【０００８】したがって、Ｐ_cの値が常に一定であれ
ば、ＥＤＦＡ１０２からの出力光Ｐ_e（出力光のパワー
Ｐ_e＝（１−α／１００）×Ｐ）も一定となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＥＤＦＡ装置１００においては、次のような問題
がある。

【００１０】第２光カプラ１２０で分岐される分岐光Ｐ
_cのパワーの割合は、通常、ＥＤＦＡ１０２からの出力
光Ｐ_eのパワーと比べて小さいものである。また、第１
光カプラ１１６に入力される信号光１３０はパルス光で
あるために、平均の光強度すなわちパワーは低い。よっ
て、ＥＤＦ１１２で増幅された光１６０の光強度もそれ
ほど高くない。第２光カプラ１２０における分岐光Ｐ_c
となる光分岐のパワーの割合が小さいことに加えて、第
２光カプラ１２０への入力光Ｐの光強度が低いと、光電
気変換器１２２で変換される信号も小さくなるので、制
御回路１２４での信号の変化量の読みとり分解能が低下
する。したがって励起光源１１４における励起光１４０
の強度の制御が不能となり、その結果、ＥＤＦＡ動作が
不安定となるおそれがある。

【００１１】この問題の解決を図るために、光カプラに
入力される信号光の強度すなわちパワーが低くてもＥＤ
ＦＡ動作を安定に行うことのできる光強度増幅方法の出
現が望まれていた。また、このような光強度の増幅を行
うことのできるＥＤＦＡ装置の出現も望まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、この発明のＥ
ＤＦＡ装置によれば、信号光を発生させる信号光発生部
と、補助光を発生させる補助光発生部と、信号光および
補助光を混合させて混合光を形成し、この混合光を出力
させる光カプラと、混合光を増幅させて増幅光を形成
し、この増幅光を出力させるＥＤＦＡと、増幅光から信
号光由来の増幅光のみを選択的に出力させる光波長フィ
ルタとを具えている。

【００１３】したがって、ＥＤＦＡには、信号光と補助
光との混合光が入力される。これにより、ＥＤＦＡで増
幅される入力光の強度が大きくなるので、ＥＤＦＡ動作
の安定化が図れる。そして、補助光のみでも増幅を安定
して行うことができる程度に、補助光の強度を十分に高
くしておく。これにより、信号光がパルス光のように平
均の光強度が小さい光であっても、出力光が一定となる
モードにおいてのＥＤＦＡによる増幅動作を安定して行
うことができる。また、光波長フィルタを具えているの
で、増幅光から信号光の波長の増幅光だけを選択的に取
り出すことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。

【００１５】＜第１の実施の形態＞図１は、この発明の
実施の形態の説明に供する、ＥＤＦＡ装置の一構成例を
示す概略的な構成図である。

【００１６】図１によれば、この実施の形態のＥＤＦＡ
装置１０は、信号光発生部１２と、補助光発生部１４
と、光カプラ１６と、ＥＤＦＡ１８と、光波長フィルタ
２０とを具えている。

【００１７】信号光発生部１２および補助光発生部１４
の各出力端側（出力ポート）１２ｂ、１４ｂは、光カプ
ラ１６の入力端側（入力ポート）１６ａに、光ファイバ
２２ａ、２２ｂによって、それぞれ接続されている。そ
して、光カプラ１６の出力端側（出力ポート）１６ｂ
は、ＥＤＦＡ１８の入力端側（入力ポート）１８ａに、
光ファイバ２２ｃにより接続されている。また、ＥＤＦ
Ａ１８の出力端側（出力ポート）１８ｂは、光波長フィ
ルタ２０に、光ファイバ２２ｄによって接続されてい
る。

【００１８】信号光発生部１２からは信号光が発生され
る。この実施の形態の信号光発生部１２は、第１レーザ
２４と、第１パルス発生器２６と、第１変調器２８とを
具えて構成されている。

【００１９】第１レーザ２４は、波長λ₁の連続光を発
生させるレーザとする。また、第１パルス発生器２６か
らは電気パルスが所定の時間間隔で発生する。また、第
１変調器２８は、第１レーザ２４に、光ファイバ２２ｅ
を介して接続されており、また、第１パルス発生器２６
に電気的配線３０ａにより接続されている。この第１変
調器２８では、第１レーザ２４から出力される波長λ₁
の連続光を、第１パルス発生器２６からの電気パルスを
用いて変調させる。これにより、波長λ₁のパルス光が
形成され、これを信号光として出力する。この信号光
は、信号光発生部１２の出力ポート１２ｂからの出力光
となる。

【００２０】また、補助光発生部１４からは補助光が発
生される。この実施の形態の補助光発生部１４は、第２
レーザ３２と、第２パルス発生器３４と、第２変調器３
６とを具えて構成されている。

【００２１】第２レーザ３２からは、波長λ₂の連続光
が発生される。また、第２パルス発生器３４からは、電
気パルスが所定の時間間隔で発生する。また、第２変調
器３６は、第２レーザ３２に、光ファイバ２２ｆを介し
て接続されており、また、第２パルス発生器３４に電気
的配線３０ｂにより接続されている。この第２変調器３
６では、第２レーザ３２から出力される波長λ₂の連続
光を、第２パルス発生器３４からの電気パルスを用いて
変調させる。これにより、波長λ₂のパルス光が形成さ
れ、これを補助光として出力する。この補助光を、補助
光発生部１４の出力ポート１４ｂからの出力光とする。

【００２２】また、この実施の形態のＥＤＦＡ装置１０
においては、同期手段３８を用いることにより、信号光
と補助光とが時間的に重複しないように、それぞれの光
を発生させている。これは、信号光と補助光との間で、
干渉等の相互作用による悪影響が発生するおそれを念の
ために防ぐためである。よって、ここでは、同期手段３
８を用いて、第１パルス発生器２６および第２パルス発
生器３４からそれぞれ発生させる電気パルスを同期させ
ている。

【００２３】また、信号光は、ＥＤＦＡ１８の規定使用
波長領域内の波長であって、かつこの装置１０から出力
させたい増幅光の波長の光とする。

【００２４】また、補助光は、ＥＤＦＡ装置１０によっ
て、単独でも安定に増幅動作を行うことができる程度の
光強度を有する光とする。この光強度は、例えば、実測
によって、ＥＤＦＡ１８の安定動作が確保できる光強度
を予め確認しておく。そして、使用する補助光の光強度
は、その実測値以上の値の光強度に設定する。また、補
助光の波長λ₂は、波長λ₁と同様に、ＥＤＦＡ１８の規
定使用波長領域内の波長であり、光波長フィルタ２０に
よって波長λ₁と分離できる波長とする。

【００２５】この実施の形態では、１５５０ｎｍの波長
で利得が最大となるように、ＥＤＦＡ１８を設計してあ
る。このため、例えば、信号光の波長λ₁を１５５２ｎ
ｍとし、補助光の波長λ₂を１５３８ｎｍとする。

【００２６】図２（Ａ）にこの実施の形態の信号光を示
す。縦軸に振幅（パルス高とも称し、瞬間的な光強度を
指す。）（任意単位）をとり、横軸に時間（任意単位）
をとって示してある。また、図２（Ｂ）にこの実施の形
態の補助光を示す。図２（Ａ）と同様に縦軸に振幅（パ
ルス高（任意単位））をとり、横軸に時間（任意単位）
をとって示してある。

【００２７】また、上記第１変調器２８および第２変調
器３６の各出力端側２８ｂ，３６ｂは、光カプラ１６の
入力端側１６ａに、光ファイバ２２ａ、２２ｂを介して
接続されている。光カプラ１６では、上記信号光および
補助光とが混合され、混合光が形成される。この実施の
形態の混合光を図２（Ｃ）に示す。この図では、混合光
を、縦軸に振幅（パルス高（任意単位））をとり、横軸
に時間（任意単位）をとって示してある。そして、この
混合光は、波長λ₁の光とこの光とは光強度の異なる波
長λ₂の光との混合光である。

【００２８】信号光の波長λ₁の光は、パルス幅が狭い
（図２（Ａ）参照。）。このため、光強度は低い光であ
る。また、補助光の波長λ₂の光は信号光よりもパルス
幅が広く光強度の高い光である（図２（Ｂ）参照。）。
したがって、図２（Ｃ）で示される混合光は、波長λ₁
の光と波長λ₂の光とが混合されているので、混合光全
体のパルス幅は当然λ₂の光よりも広くなる。よって、
混合光の光強度は、ＥＤＦＡ１８での動作を安定して行
うことができる光強度以上の光強度となる。

【００２９】ＥＤＦＡ１８では、上記混合光を、含まれ
る波長毎に増幅する。ＥＤＦＡ１８の増幅動作は、ＥＤ
ＦＡ１８への入射光、すなわち混合光全体の光強度によ
って制御される。この実施の形態では、混合光に含まれ
る波長λ₂の光の光強度を、ＥＤＦＡ１８の増幅動作を
安定して行うことができる光強度以上の強度に設定して
ある。したがって、混合光の光強度は、十分にＥＤＦＡ
１８の増幅動作を安定して行うことができる光強度であ
る。よって、ＥＤＦＡ１８では、混合光の各波長の光を
安定した状態で増幅させることができる。そして、ＥＤ
ＦＡ１８の出力端側１８ｂからは混合光の増幅光が出力
される。

【００３０】ここで、ＥＤＦＡ１８内において、増幅光
を出力させる前に、増幅光の一部を分岐させる。そし
て、従来と同様に、この分岐光を光電気変換器で電気信
号に変換する。この電気信号の変化量を光電気変換器に
接続されている制御回路にてモニタする。これにより、
分岐光の変化量を読みとり、この変化量に応じて、分岐
光の光強度が常に一定となるように、ＥＤＦを励起する
ための励起光源の発光強度を調整する（ＥＤＦＡの構造
については図６参照。）。

【００３１】したがって、分岐光の光強度が一定となれ
ば、ＥＤＦＡ１８からの出力光の光強度も一定となる。

【００３２】分岐光は、信号光の増幅光と補助光の増幅
光との混合光を分岐させた光である。よって、この実施
の形態の分岐光には、従来の分岐光よりも補助光に由来
する分岐光が含まれている。よって、分岐光は、信号光
の光強度が小さくても、ある程度の光強度が得られる。
したがって、分岐光が変換された電気信号の変化量の読
みとり分解能は、従来よりも格段に向上する。よって、
励起光源の発光強度は制御しやすくなるので、ＥＤＦＡ
動作を安定にすることができる。

【００３３】また、ＥＤＦＡ１８からは、混合光の増幅
光の分岐後の光が出力される。この実施の形態のＥＤＦ
Ａ装置１０の構成例においては、ＥＤＦＡ１８の出力端
側（出力ポート）１８ｂは、光波長フィルタ２０に接続
されている。この光波長フィルタ２０は、波長λ₁の光
のみを透過する特性を有している。この実施の形態で
は、波長λ₁を１５５２ｎｍとし、波長λ₂を１５３８ｎ
ｍとしている。波長λ₁の光を透過して、波長λ₂の光を
遮断する光波長フィルタ２０として、具体的には、波長
フィルタ可変フィルタモジュール（型名：ＴＦＭ−Ａ−
１５６０−０．５（株）応用光電研究室製）を用いる。
これにより、光波長フィルタ２０からは、図２（Ｄ）に
示すとおり、波長λ₁の光が選択的に出力される。

【００３４】以上、説明したように、この実施の形態の
ＥＤＦＡ装置１０によれば、信号光に光強度の高い補助
光を混合させた混合光をＥＤＦＡ１８に入力させること
によって、信号光の光強度が低くても安定した増幅動作
を行うことができる。そして、この装置１０には、信号
光の波長の光しか透過しない特性を有する光波長フィル
タ２０が具えてあるので、ＥＤＦＡ１８から出力される
増幅光から、信号光由来の増幅光のみを選択的に取り出
すことができる。

【００３５】＜第２の実施の形態＞第２の実施の形態と
して、図３を参照して、補助光を連続光とする例につき
説明する。

【００３６】図３は、第２の実施の形態のＥＤＦＡ装置
１０の概略的な構成図である。

【００３７】以下、第１の実施の形態と相違する点につ
き説明し、同様の点についてはその詳細な説明を省略す
る。

【００３８】図３によれば、第２の実施の形態のＥＤＦ
Ａ装置４０は、第１の実施の形態の装置と同様に、信号
光発生部１２と、補助光発生部４２と、光カプラ１６
と、ＥＤＦＡ１８と、光波長フィルタ２０とを具えてい
る。信号光発生部１２および補助光発生部４２の出力端
側（出力ポート）１２ｂ，４２ｂは、光カプラ１６の入
力端側（入力ポート）１６ａに、それぞれ光ファイバ２
２ａ，２２ｂによって接続されている。そして、光カプ
ラ１６の出力端側１６ｂは、ＥＤＦＡ１８の入力端側
（入力ポート）１８ａに光ファイバ２２ｃにより接続さ
れている。また、ＥＤＦＡ１８の出力端側（出力ポー
ト）１８ｂは、光波長フィルタ２０に、光ファイバ２２
ｄによって接続されている。

【００３９】信号光発生部１２の構成は、第１の実施の
形態と同様とする。すなわち、波長λ₁の連続光を発生
させる第１レーザ２４と、電気パルスが所定の時間間隔
で発生する第１パルス発生器２６と、波長λ₁の連続光
を電気パルスを用いて変調させて波長λ₁のパルス光を
出力させる第１変調器２８とを具えている。

【００４０】また、この構成例では、補助光発生部４２
を、第２レーザ４４と光減衰器４６とを具える構成とす
る。

【００４１】第２レーザ４４は、波長λ₂の連続光を発
生させる。また、光減衰器４６は、第２レーザ４４の出
力端側（出力ポート）４４ｂに、光ファイバ２２ｇを介
して接続されている。そして、この光減衰器４６は、波
長λ₂の連続光の光強度を調整して、調整された光を補
助光として出力させる。波長λ₂の連続光の光強度は、
ＥＤＦＡ１８で単独でも安定に増幅動作を行うことがで
きる光強度であって、所望の利得が得られる光強度とす
る。このため、光減衰器４６を用いて光強度を調整する
場合がある。補助光の光強度は低すぎても高すぎても所
望の利得は得られない。

【００４２】この実施の形態で使用する、信号光の波長
（λ₁）および補助光の波長（λ₂）は、第１の実施の形
態と同様とする。λ₁およびλ₂は、いずれもＥＤＦＡ１
８の規定使用波長領域内の波長とする。また、λ₁は、
この装置４０から出力光として取り出したい所望の波長
である。一方、λ₂は、光波長フィルタ２０でλ₁の光と
分離可能な波長とする。

【００４３】このような装置４０を用いた光増幅動作
は、第１の実施の形態と同様である。ここで、図４に、
この実施の形態の信号光、補助光、混合光および出力光
を示す。これらの光は、各図（図４（Ａ）〜図４
（Ｄ））において縦軸に振幅（パルス高とも称する。こ
こでは瞬間的な光強度のことを指す。）（任意単位）を
とり、横軸に時間（任意単位）をとって示してある。

【００４４】波長λ₁の光の増幅を行うにあたり、ま
ず、信号光発生部１２において、第１レーザ２４から波
長λ₁の連続光を発生させる。この連続光を第１パルス
発生器２６からの電気パルスを用いて第１変調器２８で
以て変調させることにより、波長λ₁のパルス光を形成
する。波長λ₁のパルス光を図４（Ａ）に示す。このパ
ルス光を信号光として、光カプラ１６に入力する。

【００４５】信号光の出力と同時に、補助光発生部４２
から補助光を光カプラ１６に入力させる。

【００４６】このため、第２レーザ４４から波長λ₂の
連続光を発生させる。そして、この連続光の光強度が高
すぎる場合には、光減衰器４６で光強度を調整した後、
調整光を補助光として光カプラ１６に入力する。この補
助光を図４（Ｂ）に示す。

【００４７】次に、光カプラ１６で、信号光と補助光と
を混合する。この混合光を図４（Ｃ）に示す。図４
（Ｃ）において、信号光と補助光とは時間的に重複して
いるが、この例では、信号光と補助光との間に相互作用
は見られなかった。このため、図４（Ｃ）に表される混
合光を、そのままＥＤＦＡ１８に入力させる光として用
いた。したがって、その後、混合光を、ＥＤＦＡ１８に
入力させる。

【００４８】ＥＤＦＡ１８では、第１の実施の形態と同
様に、混合光を、含まれる波長毎に増幅する。この実施
の形態では、補助光の光強度が、補助光単独でもＥＤＦ
Ａ１８の増幅動作を安定して行うことができる程度に調
整されている。よって、混合光は、ＥＤＦＡ１８の増幅
動作を行うのに十分な光強度を有している。このため、
波長λ₁の光の増幅も安定して行うことができる。

【００４９】増幅された光は、従来の装置と同様に、Ｅ
ＤＦＡ１８内にある光カプラによってその一部を分岐さ
せて、分岐光を光電気変換器で電気信号に変換する。そ
して、この電気信号の変化量を光電気変換器に接続され
ている制御回路でモニタする。これにより、分岐光の変
化量を読みとり、変化量に応じて、分岐光の光強度が常
に一定となるように、ＥＤＦを励起するための励起光源
の発光強度を調整する（図６参照。）。この分岐光のモ
ニタから励起光源の発光強度の調整までの一連の処理
は、従来の装置と同様である。

【００５０】ただし、この実施の形態では、分岐光には
信号光の増幅光だけでなく、補助光の増幅光の分岐光も
含まれている。したがって、例えば、信号光の光強度が
低い場合であっても、分岐光の光強度は従来よりも高く
なる。よって、電気信号（分岐光が光電気変換器で変換
されたもの）の変化量が読みとり分解能以下となる心配
はない。このため、励起光源の発光強度の制御は従来よ
りもずっとし易くなる。この結果、ＥＤＦＡ動作をより
安定に行うことができる。

【００５１】また、ＥＤＦＡ１８からの出力光は、増幅
された混合光の分岐後の光である。この出力光には、信
号光の増幅光および補助光の増幅光が含まれている。Ｅ
ＤＦＡ１８の出力端側（出力ポート）１８ｂは、光波長
フィルタ２０に接続されている。この光波長フィルタ２
０は、第１の実施の形態で用いたのと同様のフィルタで
ある。よって、波長λ₁の光のみを透過する特性を有す
る。したがって、ＥＤＦＡ１８からの出力光をこの光波
長フィルタ２０に通すことによって、波長λ₁の光のみ
を透過させて取り出すことができる。光波長フィルタ２
０から取り出される光を図４（Ｄ）に示す。この結果、
信号光由来の増幅光のみを選択的に取り出すことができ
る。

【００５２】以上、上述した第１および第２の実施の形
態では、ＥＤＦＡ装置の構成を例に挙げて説明したが、
この発明の構成を、各種の光ファイバシステムに適用す
ることが可能である。

【００５３】例えば、光ファイバ通信において、長距離
伝送を行う場合のシステムを図５に示す。従来、このよ
うなシステムにおいて、長距離伝送を行うと、光ファイ
バにおける光損失は無視できない程度になる。一般的に
は、光ファイバのロスは０．２５ｄＢ〜０．３ｄＢ／ｋ
ｍとされている。このような損失を補うためには、伝送
経路の途中で光信号を増幅する必要がある。

【００５４】そこで、図５に示す、光ファイバシステム
５０は、光源部５２と、光中継器５４としてのＥＤＦＡ
と、光波長フィルタ５６と、受光部５８とを具えてい
る。

【００５５】そして、光源部５２は、伝送させる波長λ
_xのパルス光を出力する信号光発生部６０と、補助光を
発生させる補助光発生部６２と、信号光と補助光とを混
合させて、混合光を出力させる光カプラ６４とを具えて
いる。

【００５６】また、信号光発生部は、波長λ_xの連続光
を発生させる第１レーザ６６と、所定の時間間隔で電気
パルスを発生させる第１パルス発生器６８と、上記波長
λ_xの連続光を、電気パルスを用いて変調させて波長λ_x
のパルス光をつくる第１変調器７０とを含んで構成され
ている。そして、この波長λ_xのパルス光を信号光とす
る。

【００５７】また、補助光発生部６２は、上記波長λ_x
とは異なる波長λ_yの連続光を発生させる第２レーザ７
２と、所定の時間間隔で電気パルスを発生させる第２パ
ルス発生器７４と、波長λ_yの連続光を、電気パルスに
よって波長λ_yのパルス光に変調させる第２変調器７６
とを含んで構成されている。そして、この波長λ_yのパ
ルス光を補助光とする。

【００５８】なお、補助光の光強度は、この補助光単独
でＥＤＦＡ５４での増幅動作を安定して行うことのでき
る光強度とする。さらに、このシステムでは、光ファイ
バによる長距離伝送を行うので、その損失分を考慮して
光強度を設定する。また、補助光の波長λ_yは、ＥＤＦ
Ａ５４の規定使用波長領域内の波長であり、かつ、光波
長フィルタ５６により、波長λ_xの光と分離可能な波長
とする。

【００５９】また、第１パルス発生器６８からの電気信
号および第２パルス発生器７４からの電気信号の発生タ
イミングは、同期手段７８によって時間的に重複しない
ように同期させておく。

【００６０】信号光発生部６０から発生する信号光と、
補助光発生部６２から発生する補助光とは、光カプラ６
４で混合されて、この混合光が光源部５２からの出力光
として出力される。

【００６１】そして、この光ファイバシステム５０にお
いて、上記混合光を光ファイバ８０ａを介して伝送させ
る。

【００６２】次に、混合光を、伝送途中で、光中継器５
４としてのＥＤＦＡに入力させる。ＥＤＦＡでは、入力
された光を増幅した後、その増幅光を出力させる。

【００６３】ＥＤＦＡ５４では、増幅させる光は混合光
であるため、実際に伝送させるべき波長λ_xの信号光よ
りも補助光の分だけ光強度の高い（強い）光である。ま
た、光ファイバ８０ａを伝送している間に損失があった
としても、補助光の光強度は、この損失分を考慮して設
定された光強度である。よって、ＥＤＦＡ５４の動作を
安定して行うことができる。したがって、このＥＤＦＡ
５４で、出力光一定モードでの増幅動作を行えば、光中
継器（ＥＤＦＡ）５４からの出力光強度は、常に一定と
なる。また、長距離伝送による信号光の損失は、ＥＤＦ
Ａ５４による増幅動作によって補うことができる。

【００６４】したがって、この後、光中継器５４からの
出力光を光波長フィルタ５６に通すことによって、補助
光由来の増幅光を遮断し、伝送させるべき波長λ_xの増
幅光のみを透過させることができる。

【００６５】次に、この透過光を、光ファイバ８０ｂを
介して受光器５８に入力させる。

【００６６】これにより、光源部５２から受光器５８ま
で波長λ_xの信号光を長距離伝送する場合に、受光器５
８では、伝送途中で光ファイバの光損失があったとして
も、所望の光強度で信号光を受光することができる。

【００６７】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のＥＤＦＡ装置によれば、信号光を発生させる信号
光発生部と、補助光を発生させる補助光発生部と、信号
光および補助光を混合させて混合光を形成し、この混合
光を出力させる光カプラと、混合光を増幅させて増幅光
を形成し、この増幅光を出力させるＥＤＦＡと、増幅光
から信号光由来の増幅光のみを選択的に出力させる光波
長フィルタとを具えている。

【００６８】ＥＤＦＡには、信号光と補助光との混合光
が入力される。これにより、ＥＤＦＡで増幅される入力
光の光強度が大きくなるので、ＥＤＦＡ動作の安定化が
図れる。そして、補助光のみでも増幅を安定して行うこ
とができる程度に、補助光の光強度を十分に高くしてお
く。これにより、信号光がパルス光のように平均の光強
度が小さい光であっても、出力光が一定となるモードに
おいてのＥＤＦＡによる増幅動作を安定して行うことが
できる。また、光波長フィルタを具えているので、増幅
光から信号光の波長の増幅光だけを選択的に取り出すこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態のＥＤＦＡ装置の概略的な構
成図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１の実施の形態の説明に
供する図であり、（Ａ）は、信号光の概略的な波形を示
す図である。（Ｂ）は、補助光の概略的な波形を示す図
である。（Ｃ）は、混合光の概略的な波形を示す図であ
る。（Ｄ）は、光波長フィルタを透過した光の概略的な
波形を示す図である。

【図３】第２の実施の形態のＥＤＦＡ装置の概略的な構
成図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施の形態の説明に
供する図であり、（Ａ）は、信号光の概略的な波形を示
す図である。（Ｂ）は、補助光の概略的な波形を示す図
である。（Ｃ）は、混合光の概略的な波形を示す図であ
る。（Ｄ）は、光波長フィルタを透過した光の概略的な
波形を示す図である。

【図５】この発明を光ファイバシステムに適用させた一
例の説明に供する構造図である。

【図６】従来のＥＤＦＡ装置の概略的な構成図である。

【符号の説明】

１０，４０，１００：ＥＤＦＡ装置 １２，６０，１０４：信号光発生部 １２ｂ，１４ｂ，１６ｂ，１８ｂ，２８ｂ，３６ｂ，４
２ｂ，４４ｂ：出力端側（出力ポート） １４，４２，６２：補助光発生部 １６，６４：光カプラ １６ａ，１８ａ：入力端側（入力ポート） １８，１０２：ＥＤＦＡ ２０，５６：光波長フィルタ ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２
２ｇ，８０ａ，８０ｂ：光ファイバ ２４，６６：第１レーザ ２６，６８：第１パルス発生器 ２８，７０：第１変調器 ３０ａ，３０ｂ：電気的配線 ３２，４４，７２：第２レーザ ３４，７４：第２パルス発生器 ３６，７６：第２変調器 ３８，７８：同期手段 ４６：光減衰器 ５０：光ファイバシステム ５２：光源部 ５４：光中継器（ＥＤＦＡ） ５８：受光部 １０６：レーザ １０８：パルス発生器 １１０：変調器 １１２：エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ） １１４：励起光源（半導体レーザ） １１６：光結合器（第１光カプラ） １１８ａ：第１光アイソレータ １１８ｂ：第２光アイソレータ １２０：光カプラ（第２光カプラ） １２２：光電気変換器 １２４：制御回路 １３０：信号光 １４０：励起光 １５０：結合光 １６０：出力光 １７０：出力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH06 JJ05 KK30 MM03 MM07 YY17 5K002 BA13 CA01 CA09 CA13 FA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を発生させる信号光発生部と、 補助光を発生させる補助光発生部と、 前記信号光および前記補助光を混合させて、混合光を出
   力させる光カプラと、前記混合光を増幅させて、増幅光
   を出力させるＥＤＦＡと、 前記増幅光から、前記信号光由来の増幅光のみを選択的
   に出力させる光波長フィルタとを具えていることを特徴
   とするＥＤＦＡ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＥＤＦＡ装置におい
   て、 前記信号光発生部は、 波長λ₁の連続光を発生させる第１レーザと、 電気パルスを発生させる第１パルス発生器と、 前記第１レーザに光ファイバを介して接続され、かつ前
   記第１パルス発生器に電気的配線によって接続された第
   １変調器であって、前記連続光を前記電気パルスを用い
   て変調させて波長λ₁のパルス光を、前記信号光として
   出力させる第１変調器とを具えており、 前記補助光発生部は、波長λ₂の前記補助光を発生させ
   る手段を具えており、 前記波長λ₁および前記波長λ₂は、いずれも前記ＥＤＦ
   Ａの規定使用波長領域内の波長であり、かつ前記光波長
   フィルタによって分離できる程度の互いに異なる波長で
   あって、 前記補助光の強度を、前記増幅光が前記信号光の強度変
   化によらず実質的に一定となるような強度とすることを
   特徴とするＥＤＦＡ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のＥＤＦ
   Ａ装置において、 前記補助光発生部は、 波長λ₂の連続光を発生させる第２レーザと、 電気パルスを発生させる第２パルス発生器と、 前記第２レーザに光ファイバを介して接続され、かつ前
   記第２パルス発生器に電気的配線によって接続された第
   ２変調器であって、前記連続光を前記電気パルスを用い
   て変調させて波長λ₂のパルス光を、前記補助光として
   出力させる第２変調器とを具えており、 該第２変調器および前記第１変調器は、前記光カプラに
   光ファイバを介して接続されていることを特徴とするＥ
   ＤＦＡ装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載のＥＤＦ
   Ａ装置において、 前記補助光発生部は、 波長λ₂の連続光を発生させる第２レーザと、 該第２レーザに光ファイバを介して接続され、かつ前記
   波長λ₂の連続光の強度を調整して、調整光を、前記補
   助光として出力させる光減衰器とを具えており、 該光減衰器および前記第１変調器は、前記光カプラに光
   ファイバを介して接続されていることを特徴とするＥＤ
   ＦＡ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載のＥ
   ＤＦＡ装置において、 前記ＥＤＦＡは、エルビウム添加光ファイバと、 該エルビウム添加光ファイバの光を励起するための励起
   光を発生させる励起光源と、 前記混合光をおよび励起光を光ファイバに結合するため
   の光結合器と、 反射を抑え動作を安定させるための第１および第２光ア
   イソレータと、 前記エルビウム添加光ファイバからの出力光を分岐させ
   るための光カプラと、 分岐された光を電気信号に変換するための光電気変換器
   と、 該光電気変換器からの電気信号を前記励起光源に入力す
   るための制御回路とを具え、 前記変調器の出力側および前記励起光源の励起光出力側
   は、前記光結合器の入力側にそれぞれ光ファイバを介し
   て接続されており、 前記光結合器の出力側は、前記第１光アイソレータの入
   力側に光ファイバを介して接続されており、 該第１光アイソレータの出力側は、前記エルビウム添加
   光ファイバを介して、前記第２光アイソレータの入力側
   に接続されており、 前記第２光アイソレータの出力側は、前記光カプラの入
   力側に光ファイバを介して接続されており、 前記光カプラの出力側には、出力光の大部分を出力させ
   る出力用光ファイバと、前記出力光の一部を前記光電気
   変換器に伝送するための光ファイバとが結合されてお
   り、 前記光電気変換器は、前記制御回路に電気的配線で以て
   電気的に接続されており、 前記制御回路は、前記励起光源に電気的配線で以て電気
   的に接続されていることを特徴とするＥＤＦＡ装置。
6. 【請求項６】 出力光強度を一定にするモードの光強度
   増幅方法において、 波長λ₁の信号光と、波長λ₂の補助光との混合光をＥＤ
   ＦＡに入力する工程と、 前記ＥＤＦＡにおいて、前記混合光を構成する信号光お
   よび補助光のそれぞれの光強度を該ＥＤＦＡに含まれる
   エルビウム添加光ファイバにより増幅させた後、増幅さ
   れた混合光を出力する工程と、 前記増幅された混合光を光波長フィルタに通すことによ
   り、前記増幅された混合光のうち増幅された信号光を選
   択的に出力する工程とを含んでいることを特徴とする光
   強度増幅方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光強度増幅方法におい
   て、 前記波長λ₁および波長λ₂は、いずれもＥＤＦＡの規定
   使用波長領域内の波長であって、 前記波長λ₁は、前記光波長フィルタによって透過され
   る波長であり、かつ前記波長λ₂は、該光波長フィルタ
   によって遮断される波長であり、 前記補助光の強度は、該補助光のみをＥＤＦＡに入力さ
   せた場合に、安定した増幅動作が実現可能な強度とする
   ことを特徴とする光強度増幅方法。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の光強度
   増幅方法において、 前記ＥＤＦＡ内において、前記増幅された混合光を出力
   する前に、該混合光の一部の光を分岐させる工程と、 分岐光を電気信号に変換した後、該電気信号の変化量を
   モニタする工程と、 前記電気信号の値が常に一定となるように、前記エルビ
   ウム添加光ファイバの励起光の発光強度を調整する工程
   と、を含むことを特徴とする光強度増幅方法。