JP2002368698A

JP2002368698A - 波長多重用光増幅器

Info

Publication number: JP2002368698A
Application number: JP2002104678A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sugaya; 靖菅谷; Yoshinori Takeda; 美紀竹田; Susumu Kinoshita; 進木下; Terumi Chikama; 輝美近間
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2002-12-20
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP3551417B2

Abstract

(57)【要約】【課題】波長多重システムにおける波長多重用光増幅
器に関し、利得の波長依存性をなくして、波長多重光信
号を一括増幅する。【解決手段】入出力光レベルの比が一定になるように
制御するＡＧＣ回路を含む前段の光増幅部１と、この前
段の光増幅部１で増幅された信号光を入力して増幅する
ための励起光が一定となるように制御するＡＧＣ回路を
含む後段の光増幅部２と、前段と後段との光増幅部の間
に、後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように
減衰量を制御される可変減衰器１１と波長特性補償用の
光フィルタ１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波長多重システム用の
光増幅器に関し、特に２段構成にすることによって利得
の波長依存性を除去した波長多重用光増幅器に関する。

【０００２】近年、光通信ネットワークは、通信分野に
急速に浸透しているが、今後は、マルチメディア化への
対応が不可欠であり、その対応策として、波長多重によ
る大容量化が有望であるが、これには、波長多重信号光
を増幅する波長多重用光増幅器が必須である。

【０００３】波長多重用光増幅器は、波長多重信号光の
一括増幅時に利得の波長依存性がないこと、更に、入力
パワーの変化によって利得の波長依存性を生じないこと
が要求されている。

【０００４】

【従来の技術】稀土類元素をドープした光ファイバによ
って、光の直接増幅を行う光増幅器は既に知られてお
り、このような稀土類ドープファイバ光増幅器を用い
て、波長多重光信号の一括増幅を行う波長多重用光増幅
器の開発も一部において行なわれている。

【０００５】しかしながら、稀土類ドープファイバ光増
幅器の利得が波長依存性を有しない領域は、一般に極め
て狭く、波長多重システム用の光増幅器として実用に耐
えるものは、従来、知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、稀土類ド
ープファイバ光増幅器による波長多重光信号の一括増幅
の際に生じる利得の波長依存性、あるいは、当初、各波
長の信号光の利得が同じであっても、入力パワーが変化
した場合に生じる利得の波長依存性が、特定の信号にお
ける信号対雑音比の劣化を招き、波長多重用光増幅器の
実現の妨げになっていた。

【０００７】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、光増幅器を２段構成とす
ることによって、多波長一括増幅の際に利得の波長依存
性がなく、利得の波長依存性が入力パワーの大きさによ
って変化しないようにした波長多重用光増幅器を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の波長多重用光増
幅器は、図３を参照して説明すると、入出力光レベルの
比が一定になるように制御される前段の光増幅部１と、
この前段の光増幅部１で増幅された信号光を入力して増
幅するための励起光が一定となるように制御される後段
の光増幅部２と、前段と後段との光増幅部の間に、後段
の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように減衰量を
制御される可変減衰器１１と波長特性補償用の光フィル
タ１５とを備えている。

【０００９】又入出力光レベルの比が一定になるように
制御される前段の光増幅部と、この前段の光増幅部で増
幅された信号光を入力して増幅するための励起光が一定
となるように制御される後段の光増幅部と、該前段と後
段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光出力パワー
を一定に保つように減衰量を制御される可変減衰器と、
後段の光増幅部の後に波長特性補償用の光フィルタとを
備えている。

【００１０】

【作用】波長多重システムにおいて、稀土類ドープファ
イバ光増幅器による、波長多重光信号の一括増幅時に生
じる、利得の波長依存性、あるいは、当初は各波長の光
信号の利得が同じであっても、入力パワーが変化したと
き生じる利得の波長依存性に対して、２つの光増幅器を
縦続に接続し、前段と後段の光増幅部において、それぞ
れ入力パワーと出力パワーをモニタして、それぞれの励
起光源に帰還をかけて、各増幅部の利得を一定にするＡ
ＧＣ（Automatic Gain Control）制御を行なって、各光
増幅部の利得の波長依存性が、入力パワーが変化しても
一定になるようにする。

【００１１】また、前段の光増幅部の線形な利得の波長
依存性を、後段の光増幅部のＡＧＣ設定レベルを調整し
て制御することによって、広い入力パワーレンジにおい
て補償する。即ち、ある特定の増幅帯域内において利得
を等しくする。

【００１２】そして、後段光増幅器のＡＧＣ設定レベル
を調整して、広い入力パワーレンジにおいて、２段構成
の光増幅器の利得の波長依存性を制御し、光フィルタ等
の波長依存性を有する光学部品によって利得の波長依存
性を操作して、後段光増幅器の所定の利得及び利得波長
特性を得るための負担を軽減する。

【００１３】また、広い入力パワーレンジにわたって、
利得の波長依存性を均一に保ちながら、出力一定制御機
能を兼ね備えるために、後段の光増幅部の入力側に可変
光減衰器を接続し、可変光減衰器の出力における光パワ
ーをモニタして、可変光減衰器の減衰量を制御すること
によって、後段の光増幅部の入力が一定になるように制
御するとともに、後段の光増幅部では、ＡＧＣ制御、ま
たはより簡易な、励起光パワーを一定に保つＡＰＣ制御
によって、等価な効果を生じるようにし、後段の光増幅
部に大きな信号光パワーが入力された場合に、ＡＧＣ制
御が励起エネルギーに対して破綻することを防止して、
広い入力レンジにおいて、利得の波長依存性の緩和と光
出力一定制御を可能にする。

【００１４】以上の手段により、波長多重用光増幅器に
おいて、波長多重光信号の一括増幅の際に、入力パワー
に依存して生じる利得の波長依存性を均一に保ちなが
ら、出力一定制御を行うことができ、低雑音化，入力の
広ダイナミックレンジ化、後段光増幅器の励起光電力の
低減を実現することができる。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照して説明する。図１におい
て、１は前段の光増幅部、２は後段の光増幅部、３₁ 〜
３₄ は光分岐カプラ、４₁ 〜４₄ はホトダイオード（Ｐ
Ｄ）、５_1,５₂ は信号光と励起光とを合分波する光カプ
ラ、６_1,６₂ はＡＧＣ回路、７は前段の稀土類ドープフ
ァイバ、８は後段の稀土類ドープファイバ、９_1,９₂は
励起光源（ＰＳ）、１１は可変光減衰器（ＡＴＴ）、１
２はＡＬＣ用光分岐カプラ、１３はホトダイオード（Ｐ
Ｄ）、１４はＡＬＣ（Automatic Level Control ）回路
である。

【００１６】図１の構成において、前段の光増幅部１で
は、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからなる
前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイオ
ード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される光
レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御に
よって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００１７】後段の光増幅部２においても同様に、光分
岐カプラ３₃ とホトダイオード４₃とからなる後段光入
力モニタ部と、光分岐カプラ３₄ とホトダイオード４₄
とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの
比、即ち，光利得を、ＡＧＣ回路６₂ の制御によって一
定に保つように励起光源９₂ に帰還をかける。

【００１８】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にす
る。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得
波長特性は、組み合わされた状態で、均一な利得が得ら
れるように設定されている。

【００１９】さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、Ａ
ＬＣ回路１４によって、ホトダイオード１３からなる後
段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制
御することによって、後段の光増幅部２の光出力レベル
が一定に保たれる。可変光減衰器１１としては、ファラ
デー回転子や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）結晶
の電気光学効果を利用したもの等を用いることができ
る。

【００２０】前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との
２段構成の各光増幅部１，２において、ＡＧＣ制御を行
なってその利得を一定に保つことにより、利得の波長依
存性が、広い入力レンジにおいて一定に保たれる。

【００２１】そして、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２とのそれぞれの出力スペクトルにおいて利得波長特
性が均一、即ち、平坦特性であるようなＡＧＣ制御設定
レベルをＧ_0,1 _,Ｇ_0,2 としたとき、前段の光増幅部１
と後段の光増幅部２とのＡＧＣ制御の設定レベルＧ₁ _,
Ｇ₂ を、Ｇ₁ ≧Ｇ_0,1 _,Ｇ₂ ≦Ｇ_0,2 に設定する。それ
により、各信号波長における利得の波長依存性を後段の
光増幅部２で相殺するだけでなく、前段の光増幅部１が
高い利得であるので、広い入力範囲で、低雑音特性を実
現することができる。

【００２２】なお図１の構成においては、前方励起構成
としているが、後方励起構成でも、原理的には同じであ
る。また、光入力モニタ及び光出力モニタにおいては、
光入力パワーまたは光出力パワーの一部分（一部の波長
部分）を、波長特性を有する光フィルタ等を通して検出
する場合を含むものとする。

【００２３】又図１に示す構成において、図２に示す特
性とすることができる。同図において、（ａ）は前段の
光増幅部の利得波長特性、（ｂ）は後段の光増幅部の利
得波長特性、（ｃ）は前段の光増幅部と後段の光増幅部
との２段構成の利得波長特性であって、λ（ｎｍ）は光
の波長、Ｇ（ｄＢ）は利得を示し、（ｃ）に示すよう
に、合成した利得波長特性は平坦となる。

【００２４】稀土類ドープファイバとして、アルミナ
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を高濃度に添加したエルビウム（Ｅｒ）
ドープファイバを用いることにより、１５５０ｎｍ付近
の増幅帯域において、図２に示すような利得の波長特性
がほぼ線形であるような利得帯域特性を持たせることが
できる。

【００２５】前述のアルミナ高濃度添加のＥｒドープフ
ァイバにおける、Ｅｒイオンの吸収・放出の特性に依存
して、１５５０ｎｍ付近の増幅帯域においては、励起率
が高いとき、短波長側の利得が高く長波長側の利得が低
いが、励起率が低いとき、長波長側の利得が高く短波長
側の利得が低くなる。図２において、前段の光増幅部で
は、例えばファイバ長を長くして励起率を高くすること
により、図２の（ａ）に示すように長波長側が利得が低
い特性とする。一方、後段の光増幅部では、例えばファ
イバ長を短くして励起率を低くすることによって、図２
の（ｂ）に示すように長波長側の利得が高くなるように
する。

【００２６】この両者の特性によって、前段の光増幅部
と後段の光増幅部の相互の利得の傾きを相殺し、全体と
しては、図２の（ｃ）に見られるように、利得均一なス
ペクトル特性が得られるようになるとともに、前段の光
増幅部を高励起率にすることよって低雑音指数化し、後
段の光増幅部を低励起率にすることによって、励起効率
を向上するとともに、高出力化・低消費電力化すること
ができる。

【００２７】実際に光増幅器を構成して得られた実験例
として、４波（１５４８ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５４
ｎｍ，１５５７ｎｍ）増幅の場合、光入力レベル−２５
ｄＢｍ〜−１５ｄＢｍにおいて、前段の光増幅部は、最
大励起光パワー１６０ｍＷ（９８０ｎｍ）において、利
得を２０ｄＢ，利得チルトを１．５ｄＢとし、後段の光
増幅部は、最大励起光パワー１００ｍＷ（１４８０ｎ
ｍ）において、各チャネルにおける出力を＋７ｄＢｍと
した場合、雑音指数として、最大５．６ｄＢ、最大利得
チルト０．２ｄＢが得られた。

【００２８】図３に示す実施例において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１５は波長特性補償用の光フィル
タであって、後段の光増幅部２の入力側に挿入されてい
る。図４は、図３に示す構成の動作原理を示したもので
ある。図４の（ａ）は前段の光増幅部１の利得波長特
性、（ｂ）は前段の光増幅部２と波長特性補償用光フィ
ルタ１５とを合わせた利得波長特性、（ｃ）は後段の光
増幅部２の利得波長特性、（ｄ）は全体の利得波長特性
を示す。

【００２９】図３の構成において、前段の光増幅部１で
は、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからなる
前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイオ
ード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される光
レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御に
よって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００３０】後段の光増幅部２においても同様に、光分
岐カプラ３₃ とホトダイオード４₃とからなる後段光入
力モニタ部と、光分岐カプラ３₄ とホトダイオード４₄
とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの
比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₂ の制御によって一
定に保つように、励起光源９₂ に帰還をかける。

【００３１】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係、あ
るいは入力依存性の小さい状態にする。また、波長特性
補償用光フィルタ１５によって、前段の光増幅部１にお
ける利得波長特性をさらに極端にし、後段の光増幅部２
の利得波長特性によって、最終的に均一な利得波長特性
を持つように設定する。

【００３２】さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、Ａ
ＬＣ回路１４によって、ホトダイオード１３からなる後
段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制
御することにより、後段の光増幅部２の光出力レベルを
一定に保つ。

【００３３】従って、前段の光増幅部１では、図４の
（ａ）に示すように、長波長側が利得の低い特性を持た
せて、前段の光増幅部１の励起率を向上させて低雑音指
数化に寄与し、波長特性補償用光フィルタ１５を通し
て、図４の（ｂ）に示すように、傾きを大きくし、後段
の光増幅部２では図４の（ｃ）に示すように長波長側が
極端に高い特性を持たせて低励起率とし、さらに後段の
光増幅部２の励起効率を向上させて、さらなる高出力
化，低消費電力化を図ることができる。

【００３４】これらの特性によって、前段の光増幅部１
と後段の光増幅部２との相互の利得の傾きを相殺し、全
体としては、図４の（ｄ）に示すように、利得均一なス
ペクトル特性が得られる。

【００３５】図５に示す実施例において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１５は波長特性補償用光フィルタ
であって、後段の光増幅部２の出力側に挿入されてい
る。また図６の（ａ）は前段の光増幅部１の利得波長特
性、（ｂ）は後段の光増幅部２の利得波長特性、（ｃ）
は後段の光増幅部２と波長特性補償用光フィルタ１５と
を合わせた利得波長特性、（ｄ）は全体の利得波長特性
う示す。

【００３６】図５の構成において、前段の光増幅部１で
は、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからなる
前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイオ
ード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される光
レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御に
よって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００３７】後段の光増幅部２においても同様に、光分
岐カプラ３₃ とホトダイオード４₃とからなる後段光入
力モニタ部と、光分岐カプラ３₄ とホトダイオード４₄
とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの
比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₂ の制御によって一
定に保つように、励起光源９₂ に帰還をかける。

【００３８】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にす
る。従って、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利
得波長特性によって、ある程度均一に補正されるが、さ
らに後段の光増幅部２の出力側の波長特性補償用光フィ
ルタ１５によって、最終的に均一な利得特性を持たせる
ようにする。さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の間に配置された可変減衰器１１によって、光出力
レベルが一定に保たれる。

【００３９】従って、図６に示すように、前段の光増幅
部１では、（ａ）のように長波長側が利得が低い特性を
持たせ、前段の光増幅部１の励起率を向上させて低雑音
指数化に寄与するとともに、後段の光増幅部２では、
（ｂ）のように長波長側が極端に利得が高い特性を持た
せて低励起率にして、さらに後段の光増幅部２の励起効
率を向上させて、さらなる高出力化・低消費電力化を図
る。

【００４０】また、図６の（ｃ）に示すように、長波長
側が利得が高いが、最後に、波長特性補償用光フィルタ
１５を通すことによって、利得の傾きを相殺し、全体と
しては、図６の（ｄ）に示すように、利得均一なスペク
トル特性が得られるようになる。

【００４１】なお、図５に示された波長特性補償用光フ
ィルタ１５の実現手段としては、融着型カプラの波長周
期を調節することによって、これを利得傾斜フィルタと
して用いることができる。この例では、約３ｄＢダウン
のポイントで、線形な利得傾斜が得られる。

【００４２】又図３に示す波長特性補償用光フィルタ１
５を、合波カプラとしての機能と兼用させて、後段の光
増幅部２の入力側の波長特性補償用光フィルタを省略す
ることができる。この場合の構成は、図１に示された構
成と同様である。ただし、この場合、少なくとも前段の
光増幅部１が後方励起であるか、または後段の光増幅部
２が前方励起であることが必要である。

【００４３】図７の（ａ）は合波器と励起光源の構成を
示し、（ｂ）は合波器の透過特性を示している。図中、
２１は合波器、２２は励起光源である。合波器２２の透
過特性において、λ_pは励起光の波長、λ_sは信号光の
波長であって、λ_s1〜λ_snは信号光の帯域を示してい
る。実線は通常、通信に使用される特性を示し、点線は
特性を変更した場合を示している。

【００４４】図７の（ａ）に示す合波器２１を、前段の
光増幅部１の後方励起用合波器または後段の光増幅部２
の前方励起用合波器として、波長λ_S1〜λ_Snの信号光帯
域において、図７の（ｂ）のＡで示すように、波長特性
に傾斜を持たせることによって、図３に示す構成におけ
る波長特性補償用光フィルタ１５の利得波長特性と同様
の特性を持たせることができ、これによって、図４の
（ｃ）に示す場合と同様に、後段の光増幅部２の励起効
率を向上させることができる。

【００４５】又図５に示す構成における波長特性補償用
光フィルタ１５を、合波カプラとしての機能と兼用させ
て、後段の光増幅部２の出力側の波長特性補償用光フィ
ルタを省略することができる。この場合の構成は、図１
に示された構成と同様である。ただし、この場合、少な
くとも後段の光増幅部２が後方励起であることが必要で
ある。

【００４６】図７（ａ）に示す合波器２１を、後段の光
増幅部の後方励起用合波器として、波長λ_S1〜λ_Snの信
号光帯域において、図７（ｂ）に示すように、波長特性
に傾斜を持たせることによって、実施例(4) の場合の波
長特性補償用光フィルタにおける、利得波長特性と同様
の特性を持たせることができ、これによって、図６
（ｂ）におけるように、後段の光増幅部の励起効率を向
上させることができる。

【００４７】図８に示す構成において、図１と同一符号
は同一部分を示し、１０はＡＰＣ（Automatic Power Co
ntrol ）回路であり、前段の光増幅部１では、光分岐カ
プラ３₁ とホトダイオード４₁ とからなる前段光入力モ
ニタ部と、光分岐カプラ３₂とホトダイオード４₂ とか
らなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、
即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御によって一定に
保つように、励起光源９₁ に帰還をかける。

【００４８】後段の光増幅部２においては、ＡＰＣ回路
１０によって、励起光源９₂ に帰還をかけて、励起光源
９₂ の励起光出力が一定になるように制御を行なってい
る。後段の光増幅部２においては、光入出力条件が、可
変光減衰器１１によってほぼ一定に保たれるので、励起
光出力を一定にするＡＰＣ制御を行うことにより、利得
波長特性を入力パワーに無依存にするための制御の簡略
化を図っている。

【００４９】この場合、前段の光増幅部１と後段の光増
幅部２との利得波長特性は、組み合わせられたとき、均
一な利得波長特性となるように設定されている。さらに
前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との間に配置され
た可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保
たれる。

【００５０】図９に示す構成において、図１と同一符号
は同一部分を示す。この場合の構成は、可変光減衰器１
１を、後段の光増幅部２の出力側に設けた点が、図１の
構成とは相違している。

【００５１】この図９に示す構成は、前段の光増幅部１
では、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからな
る前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイ
オード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される
光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御
によって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００５２】後段の光増幅部２においても同様に、光分
岐カプラ３₃ とホトダイオード４₃とからなる後段光入
力モニタ部と、光分岐カプラ３₄ とホトダイオード４₄
とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの
比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₂ の制御によって一
定に保つように、励起光源９₂ に帰還をかける。

【００５３】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２との利得波長特性を、光入力パワーに対して
無依存にする。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の利得波長特性は、組み合わせた状態で、均一な利
得が得られるように設定されている。

【００５４】さらに、後段の光増幅部２の後方に配置さ
れた可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４によ
って、光分岐カプラ１２と、ホトダイオード１３とから
なる後段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応
じて制御することにより、後段の光増幅部２の光出力レ
ベルが一定に保たれる。

【００５５】この場合、前段の光増幅部１と後段の光増
幅部２との間での利得損失の増加がないので、雑音指数
の劣化はあまり生じないが、可変光減衰器１１の前にあ
る後段の光増幅部２の出力レベルが高いことが要求され
る等により、図１に示す構成に比較して、格段に高い励
起光エネルギーを必要とすることになる。

【００５６】次の図１０，図１１，図１２に示す構成
は、図１に示す構成と組合せることも可能である。即
ち、ＡＧＣ制御手段を、前段の光増幅部１と後段の光増
幅部２とに対して適用することも可能なものである。図
１０に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を
示し、２０_1,２０₂ は側方向ホトダイオード（ＰＤ）で
ある。

【００５７】ホトダイオード２０₁，２０₂は、稀土類
ドープファイバ７，８の側面から漏出する自然放出光
（Amplified Spontaneous Emission :ＡＳＥ）を検出し
て、ＡＧＣ回路６₁，６₂に帰還し、ＡＧＣ回路６₁，
６₂から励起光源９₁ ，９₂の励起パワーを制御して、
自然放出光レベルを一定に保つことにより、結果とし
て、前段の光増幅部１及び後段の光増幅部２の利得を一
定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。

【００５８】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２との利得波長特性を、光入力レベルに対して
無依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後
段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたと
き、均一な利得を持つように設定されている。さらに、
前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された
可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保た
れる。

【００５９】図１１に示す構成において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１６_1,１６₂は１５３０／１５５
０ＷＤＭカプラであって、１５３０ｎｍ帯の光（自然放
出光）と、１５５０ｎｍ帯の光（信号光）とを分離す
る。１７_1,１７₂ は自然放出光（ＡＳＥ）を検出するＡ
ＳＥ検出用ホトダイオード（ＰＤ）である。

【００６０】図１１の構成において、前段の光増幅部１
では、前段の稀土類ドープファイバ７内を入力側方向に
伝搬する後方ＡＳＥ（１５３０ｎｍ）を、１５３０／１
５５０ＷＤＭカプラ１６₁ で分離して、ＡＳＥ検出用ホ
トダイオード１７₁ で検出し、ＡＧＣ回路６₁ に帰還し
て、励起光源９₁ の励起パワーを制御し、後方ＡＳＥの
レベルを一定に保つことによって、前段の光増幅部１の
利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。

【００６１】後段の光増幅部２においても同様に、後段
の稀土類ドープファイバ８内を入力方向に伝搬する後方
ＡＳＥ（１５３０ｎｍ）を、１５３０／１５５０ＷＤＭ
カプラ１６₂ で分離して、ＡＳＥ検出用ホトダイオード
１７₂ で検出し、ＡＧＣ回路６₂ に帰還して、励起光源
９₂ の励起パワーを制御し、後方ＡＳＥのレベルを一定
に保つことによって、前段の光増幅部２の利得を一定に
保つＡＧＣ制御が行なわれる。

【００６２】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を、光入力レベルに対して無
依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後段
の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたと
き、均一な利得を持つように設定されている。さらに、
前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された
可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保た
れる。

【００６３】図１２に示す構成において、図１と同一符
号は同一部分を示し、５_3,５₄は信号光・励起光分波カ
プラ、１８_1,１８₂ は残留励起光検出用ホトダイオード
（ＰＤ）である。この図１２の構成において、前段の光
増幅部１では、励起光源９₁から前段の稀土類ドープフ
ァイバ７内を伝搬する励起光を、稀土類ドープファイバ
７の他端に配置された信号光・励起光分波カプラ５₃で
分離して、残留励起光検出用ホトダイオード１８₁ でそ
のレベルを検出し、これをＡＧＣ回路６₁ に帰還して、
励起光源９₁ の励起パワーを制御し、残留励起光のレベ
ルを一定に保つことによって、前段の光増幅部１の利得
を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。

【００６４】後段の光増幅部２においても同様に、後段
の稀土類ドープファイバ８内を伝搬する励起光を、稀土
類ドープファイバ８の他端に配置された信号光・励起光
分波カプラ５₄ で分離して、残留励起光検出用ホトダイ
オード１８₂ でそのレベルを検出し、これをＡＧＣ回路
６₂ に帰還して、励起光源９₂ の励起パワーを制御し、
残留励起光のレベルを一定に保つことによって、後段の
光増幅部２の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれ
る。

【００６５】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を、光入力レベルに対して無
依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後段
の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたと
き、均一な利得を持つように設定されている。さらに、
前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された
可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保た
れる。

【００６６】図１３に示す構成において、図１と同一符
号は同一部分を示す。ただし、光分岐カプラ１２が、前
段の光増幅部１の後方に配置された可変光減衰器１１
と、後段の光増幅部２との間に挿入されている点が異な
っている。

【００６７】図１３の構成において、前段の光増幅部１
では、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからな
る前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイ
オード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される
光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御
によって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００６８】後段の光増幅部２においても同様に、光分
岐カプラ３₃ とホトダイオード４₃とからなる後段光入
力モニタ部と、光分岐カプラ３₄ とホトダイオード４₄
とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの
比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₂ の制御によって一
定に保つように、励起光源９₂ に帰還をかける。

【００６９】これによって、前段の光増幅部１と後段の
光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にす
る。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得
波長特性は、組み合わせた状態で、均一な利得が得られ
るように設定されている。

【００７０】さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、Ａ
ＬＣ回路１４によって、光分岐カプラ１２とホトカプラ
１３からなる段間光入力モニタ部で検出された光レベル
に応じて制御することにより、後段の光増幅部２の光入
力レベルが一定に保たれる。従って、等価的に、光増幅
器全体として光出力一定にする制御が実現されている。

【００７１】なお、図１３に示す構成において、可変光
減衰器１１の減衰量を、光分岐カプラ１２の分岐光に基
づいて制御する代わりに、後段の光増幅部２の入力側の
光分岐カプラ３₃ の分岐光に基づいて制御を行う構成と
して、後段の光増幅部２の光入力レベルを一定に保つよ
うにしてもよい。

【００７２】図１４に示す構成において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１４_1,１４₂はＡＬＣ回路であ
る。この図１４の構成において、前段の光増幅部１で
は、光分岐カプラ３₁ とホトダイオード４₁ とからなる
前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３₂ とホトダイオ
ード４₂ とからなる前段光出力モニタ部で検出される光
レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６₁ の制御に
よって一定に保つように、励起光源９₁ に帰還をかけ
る。

【００７３】後段の光増幅部２においては、光分岐カプ
ラ３₄ とホトダイオード４₄ とからなる後段光出力モニ
タ部で検出される光レベルをＡＬＣ回路１４₂ に帰還す
ることによって、後段の光増幅部の出力レベルが一定に
制御される。

【００７４】さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅
部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、Ａ
ＬＣ回路１４₁ によって、光分岐カプラ１２とホトカプ
ラ１３からなる段間の光レベルモニタ部で検出された光
レベルに応じて制御することにより、後段の光増幅部２
の光入力レベルが一定に保たれる。

【００７５】従って、後段の光増幅部２の光入力レベル
が一定であるため、後段の光増幅部２の動作は、実質
上、ＡＧＣ制御されたものと等価であり、前段の光増幅
部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせ
た状態で、均一な利得が得られるように設定されるの
で、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の全体とし
て、利得波長特性が光入力パワーに無依存となる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入出力
光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増
幅部１と、後段の光増幅部２と、光パワーを一定に維持
するように減衰量が制御される可変光減衰器と、波長特
性補償用の光フィルタとを備えたことにより、波長多重
光信号の一括増幅時に、利得の波長依存性がなく、また
波長依存性が入力パワーの大きさによって変化しないよ
うにすることができ、波長多重システムにおける波長多
重光信号を安定に増幅することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例(1) を示す図である。

【図２】本発明の実施例(2) における動作原理を示す図
である。

【図３】本発明の実施例(3) を示す図である。

【図４】本発明の実施例(3) における動作原理を示す図
である。

【図５】本発明の実施例(4) を示す図である。

【図６】本発明の実施例(4) における動作原理を示す図
である。

【図７】本発明の実施例(5) における合波器の特性を示
す図である。

【図８】本発明の実施例(7) を示す図である。

【図９】本発明の実施例(8) を示す図である。

【図１０】本発明の実施例(9) を示す図である。

【図１１】本発明の実施例(10)を示す図である。

【図１２】本発明の実施例(11)を示す図である。

【図１３】本発明の実施例(12)を示す図である。

【図１４】本発明の実施例(13)を示す図である。

【符号の説明】

１，２光増幅部３₁ 〜３₄ 光分岐カプラ４₁ 〜４₄ ホトダイオード（ＰＤ）５₃，５₄ 信号光・励起光分波カプラ６₁ ，６₂ ＡＧＣ回路７稀土類ドープファイバ８稀土類ドープファイバ９₁ ，９₂ 励起光源１０ＡＰＣ回路１１可変光減衰器（ＡＴＴ）１２ＡＬＣ用光分岐カプラ１３ホトダイオード１４，１４₁，１４₂ ＡＬＣ回路１５光フィルタ１６₁ ，１６₂ １５３０／１５５０ＷＤＭカプラ１７₁ ，１７₂ ，１８₁，１８₂，２０₁，２０₂ ホ
トダイオード

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/17 10/18 (72)発明者木下進神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者近間輝美神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 HH03 JJ05 JJ20 MM01 MM20 PP09 RR01 YY17 5K002 AA06 CA03 CA10 CA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入出力光レベルの比が一定になるように
制御される前段の光増幅部と、該前段の光増幅部で増幅された信号光を入力して増幅す
るための励起光が一定となるように制御される後段の光
増幅部と、該前段と後段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光
出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変
減衰器と波長特性補償用の光フィルタとを設けたことを
特徴とする波長多重用光増幅器。
【請求項２】入出力光レベルの比が一定になるように
制御される前段の光増幅部と、該前段の光増幅部で増幅された信号光を入力して増幅す
るための励起光が一定となるように制御される後段の光
増幅部と、該前段と後段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光
出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変
減衰器と、前記後段の光増幅部の後に波長特性補償用の光フィルタ
とを設けたことを特徴とする波長多重用光増幅器。