JP2002534815A - パワー依存フィードバックを伴う光増幅器 - Google Patents
パワー依存フィードバックを伴う光増幅器Info
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Abstract
(57)【要約】
光増幅器は、パワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）を含む光フィードバック共振レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）を含み、該ＰＤＬＥへの入射レーザ強度が増加するとキャビティ損失が減少する特徴を有する。ＰＤＬＥを伴うＯＦＲＣは、ＷＤＭ増幅器若しくは単一チャネルパワー等化増幅器（ＰＥＡ）に対して、それぞれ光利得制御若しくは光パワー制御を提供する。これらの増幅器の１つ以上を取り入れた１×Ｎ×ＮのＷＡＤＭノードと、励起源を共有するそれらのうちのいくつかと、単一チャネル光増幅器の過渡パワー制御方法、若しくは、増幅器の入力において動的可変動作条件に従うＷＤＭ光増幅器のＤＣ利得エラーを減じる方法と、が開示されている。
Description
【０００１】
本発明は、光ファイバＷＤＭ送信システム及びこれに使用される光増幅器に関
し、特に、光利得制御（ＯＧＣ）若しくは光パワー制御（ＯＰＣ）をなすための
パワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）を含む光フィードバック共振レーザキャビティ
（ＯＦＲＣ）に関し、更に増幅波長分岐挿入多重化（ＷＡＤＭ）送信ノードにお
いて、上記制御を実施するのに特に適した（これに限定はしないが）方法に関す
る。
し、特に、光利得制御（ＯＧＣ）若しくは光パワー制御（ＯＰＣ）をなすための
パワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）を含む光フィードバック共振レーザキャビティ
（ＯＦＲＣ）に関し、更に増幅波長分岐挿入多重化（ＷＡＤＭ）送信ノードにお
いて、上記制御を実施するのに特に適した（これに限定はしないが）方法に関す
る。
【０００２】
光波長分割多重化伝送方式（ＷＤＭ）は、既存の光ファイバネットワークの伝
送容量を拡大するために導入された技術である。ＷＤＭシステムは、多数の光信
号チャネルを使用し、各チャネルには特定の波長若しくは波長帯が割り当てられ
る。ＷＤＭシステムにおいて複数の光信号チャネルが生成され、多重化されて個
々の光信号チャネルを含む光信号を形成して、一本の光導波路を経て送信される
。各チャネルは分波（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）されて個別に指定された受信器
へ送信される。多数の光チャネルは、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ
）の如き光増幅器において同時に増幅され得るので、長距離伝送でのＷＤＭシス
テムの使用を促進する。
送容量を拡大するために導入された技術である。ＷＤＭシステムは、多数の光信
号チャネルを使用し、各チャネルには特定の波長若しくは波長帯が割り当てられ
る。ＷＤＭシステムにおいて複数の光信号チャネルが生成され、多重化されて個
々の光信号チャネルを含む光信号を形成して、一本の光導波路を経て送信される
。各チャネルは分波（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）されて個別に指定された受信器
へ送信される。多数の光チャネルは、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ
）の如き光増幅器において同時に増幅され得るので、長距離伝送でのＷＤＭシス
テムの使用を促進する。
【０００３】 例えば、ＷＤＭ通信ネットワークのノードにおいて、多重化された流れから１
つ以上のチャネルを抽出して残りのチャネルは次のノードまで不変とする一方、
多重化された流れに送信する新しいチャネルを追加する、分岐（ｄｒｏｐ）挿入
（ａｄｄ）多重化装置が使用される。この種のデバイスの別の応用例は、再生可
能な光ネットワークの伝送ノードであって、すなわち、変化してしまった伝送状
況の結果として、若しくはノードからの流れの欠損を補償するために、特定の情
報流れを別ルートで送るものである。
つ以上のチャネルを抽出して残りのチャネルは次のノードまで不変とする一方、
多重化された流れに送信する新しいチャネルを追加する、分岐（ｄｒｏｐ）挿入
（ａｄｄ）多重化装置が使用される。この種のデバイスの別の応用例は、再生可
能な光ネットワークの伝送ノードであって、すなわち、変化してしまった伝送状
況の結果として、若しくはノードからの流れの欠損を補償するために、特定の情
報流れを別ルートで送るものである。
【０００４】 図１に概略を示した如く、従来のＷＡＤＭノード120は、それぞれ利得制御さ
れた入力増幅器121、出力増幅器123、１×Ｎマルチプレクサ125、及びＮ×１デ
マルチプレクサ127、分岐挿入スイッチアレイ129からなる。この種のＷＡＤＭノ
ードは、単一の入力増幅器と単一の出力増幅器があり、両増幅器は利得平坦化・
利得制御増幅器の如きものであり、本明細書において１×Ｎ×１ノードと称され
る。波長分岐挿入多重化によって、信号が異なるネットワークから発送されるか
若しくは異なるスパンを通って伝播することを可能とする。しかしながら、結果
として、各分岐挿入スイッチの後のチャネルごとのパワーは大きく変化し、これ
をＹｄＢとする。各ノードの出力におけるチャネルパワーを等化する方法は、チ
ャネルごとのパワーをモニタし、各チャネル経路において一定のチャネルパワー
を維持する可変光学減衰器（ＶＯＡ）131を使用することである。しかしながら
特徴的に遅いＶＯＡ応答によって、チャネル付加の設定時間は、使用されるＶＯ
Ａ技術に依存してミリ秒から秒の単位へ変化する。ＶＯＡ応答時間は現時点では
問題はないが（スイッチチャネルにおいて伝送の中断がある程度は予想されるが
）、出力増幅器において、残存するチャネルに必要な保護を与える為に課される
大きな励起パワー損失が存在する。例としてフィードバック制御を伴うＶＯＡは
、上述の如くＹｄＢの値（つまり線形目盛では１０(Y/10)倍と同量）だけチャネ
ルの間で変化するチャネルパワーを、均一化しなければならない。Ｎ−１チャネ
ルの全てでＹｄＢを超えるパワーを同時に追加する如き最悪の場合の信号の保護
において、出力増幅器の励起パワーはＶＯＡ応答前に（１０(Y/10)×（Ｎ−１）
）＋１チャネルのパワーのサポートを必要とする。換言すれば、残存するチャネ
ルを保護するための励起パワーの損失は、Ｎが大きければほぼＹｄＢである。
れた入力増幅器121、出力増幅器123、１×Ｎマルチプレクサ125、及びＮ×１デ
マルチプレクサ127、分岐挿入スイッチアレイ129からなる。この種のＷＡＤＭノ
ードは、単一の入力増幅器と単一の出力増幅器があり、両増幅器は利得平坦化・
利得制御増幅器の如きものであり、本明細書において１×Ｎ×１ノードと称され
る。波長分岐挿入多重化によって、信号が異なるネットワークから発送されるか
若しくは異なるスパンを通って伝播することを可能とする。しかしながら、結果
として、各分岐挿入スイッチの後のチャネルごとのパワーは大きく変化し、これ
をＹｄＢとする。各ノードの出力におけるチャネルパワーを等化する方法は、チ
ャネルごとのパワーをモニタし、各チャネル経路において一定のチャネルパワー
を維持する可変光学減衰器（ＶＯＡ）131を使用することである。しかしながら
特徴的に遅いＶＯＡ応答によって、チャネル付加の設定時間は、使用されるＶＯ
Ａ技術に依存してミリ秒から秒の単位へ変化する。ＶＯＡ応答時間は現時点では
問題はないが（スイッチチャネルにおいて伝送の中断がある程度は予想されるが
）、出力増幅器において、残存するチャネルに必要な保護を与える為に課される
大きな励起パワー損失が存在する。例としてフィードバック制御を伴うＶＯＡは
、上述の如くＹｄＢの値（つまり線形目盛では１０(Y/10)倍と同量）だけチャネ
ルの間で変化するチャネルパワーを、均一化しなければならない。Ｎ−１チャネ
ルの全てでＹｄＢを超えるパワーを同時に追加する如き最悪の場合の信号の保護
において、出力増幅器の励起パワーはＶＯＡ応答前に（１０(Y/10)×（Ｎ−１）
）＋１チャネルのパワーのサポートを必要とする。換言すれば、残存するチャネ
ルを保護するための励起パワーの損失は、Ｎが大きければほぼＹｄＢである。
【０００５】 この問題を扱うために提案された方法は、ＶＯＡ及び１×Ｎ×１の構造の出力
増幅器を、図２に示される多重並列パワー等化増幅器（ＰＥＡ）と置き換えるこ
とである。ここでＮ個の光学的に制御された出力がある故、本願明細書において
は１×Ｎ×Ｎの構造として言及する。各ＰＥＡは、その飽和領域の中で動作する
ように設計され得て、出力信号パワーは励起パワーによって決定され、入力パワ
ーとは実質的に独立である。シミュレーション結果では、これらＰＥＡの出力パ
ワーが、入力パワーの６デシベルの差に対して僅か０．５デシベルだけ異なり得
ることが示されており、実験では１デシベル差が示された。この方法は、ＶＯＡ
及び複雑な出力増幅器がシステムから排除されること、各ＰＥＡに対する個々の
励起ダイオードが共通した励起源に置き換えられることにおいて経済的であるが
、各並列増幅器に対して（チャネルの分岐挿入の度毎に）過渡パワー制御が必要
である。上述の如き制御なしでは、該増幅器の反転は、チャネルが分岐される時
に高くなり、別のチャネルが増幅器に挿入されたときに、大きな過渡パワースパ
イクが起こる。一連の増幅器に沿ってこの過渡スパイクの増幅を繰り返すことは
、結果として、素子の破損、若しくは、残りのチャネル保護に対する、より大な
る励起パワーの損失を引き起こす。しかし、個々の過渡制御は、これらの並列増
幅器が励起源を共有する故、励起パワー制御の如き従来の電気的制御によって簡
単に達成されるものではない。
増幅器を、図２に示される多重並列パワー等化増幅器（ＰＥＡ）と置き換えるこ
とである。ここでＮ個の光学的に制御された出力がある故、本願明細書において
は１×Ｎ×Ｎの構造として言及する。各ＰＥＡは、その飽和領域の中で動作する
ように設計され得て、出力信号パワーは励起パワーによって決定され、入力パワ
ーとは実質的に独立である。シミュレーション結果では、これらＰＥＡの出力パ
ワーが、入力パワーの６デシベルの差に対して僅か０．５デシベルだけ異なり得
ることが示されており、実験では１デシベル差が示された。この方法は、ＶＯＡ
及び複雑な出力増幅器がシステムから排除されること、各ＰＥＡに対する個々の
励起ダイオードが共通した励起源に置き換えられることにおいて経済的であるが
、各並列増幅器に対して（チャネルの分岐挿入の度毎に）過渡パワー制御が必要
である。上述の如き制御なしでは、該増幅器の反転は、チャネルが分岐される時
に高くなり、別のチャネルが増幅器に挿入されたときに、大きな過渡パワースパ
イクが起こる。一連の増幅器に沿ってこの過渡スパイクの増幅を繰り返すことは
、結果として、素子の破損、若しくは、残りのチャネル保護に対する、より大な
る励起パワーの損失を引き起こす。しかし、個々の過渡制御は、これらの並列増
幅器が励起源を共有する故、励起パワー制御の如き従来の電気的制御によって簡
単に達成されるものではない。
【０００６】 この問題を扱う１つの方法は、励起パワーを共有する場合であっても、過渡制
御がこれらの並列な増幅器に個々に施されるべく、光フィードバックレーザキャ
ビティ（ＯＦＲＣ）を各ＰＥＡへ組み込むことである。ＰＥＡの過渡パワーを制
御するために、信号チャネルがＰＥＡから分岐される際、光パワー制御（ＯＰＣ
）レーザがオンになる（レーザ光線を出射する）ようにＯＦＲＣが構成される。
理想的には、ＰＥＡ内に信号チャネルが出現した時、ＯＰＣレーザがオフとなっ
て（レーザ光線の出射を停止する）、該ＰＥＡは、信号チャネルによって飽和さ
せられるだけであって、該信号チャネルは励起パワーによって与えられる利用可
能な全てのエネルギーを抽出する。しかしながら、信号チャネルの中でＹｄＢの
パワー変化があり得る故、ＯＰＣレーザは可能な最低チャネルパワーを有する信
号チャネルによってオフにされなければならない。この動作条件を達成するため
に、ＯＦＲＣのキャビティ損失は高くなければならない。しかしながら、高い損
失はレーザがオンになる時に、ＯＰＣレーザ出力の低減を生じ、故に高い増幅器
反転を起こす。結果として、高パワーの信号チャネルは、低パワーＯＰＣレーザ
によって飽和させられた高反転ＰＥＡへ挿入されて、高反転による過渡パワース
パイクとなる。過渡スパイクを除去するためには、ＯＦＲＣはより低いキャビテ
ィ損失と、より高いＯＰＣレーザパワーとを必要とする。これはＯＦＲＣにおい
て、高損失と低損失とを有するというパラドックスを示す。
御がこれらの並列な増幅器に個々に施されるべく、光フィードバックレーザキャ
ビティ（ＯＦＲＣ）を各ＰＥＡへ組み込むことである。ＰＥＡの過渡パワーを制
御するために、信号チャネルがＰＥＡから分岐される際、光パワー制御（ＯＰＣ
）レーザがオンになる（レーザ光線を出射する）ようにＯＦＲＣが構成される。
理想的には、ＰＥＡ内に信号チャネルが出現した時、ＯＰＣレーザがオフとなっ
て（レーザ光線の出射を停止する）、該ＰＥＡは、信号チャネルによって飽和さ
せられるだけであって、該信号チャネルは励起パワーによって与えられる利用可
能な全てのエネルギーを抽出する。しかしながら、信号チャネルの中でＹｄＢの
パワー変化があり得る故、ＯＰＣレーザは可能な最低チャネルパワーを有する信
号チャネルによってオフにされなければならない。この動作条件を達成するため
に、ＯＦＲＣのキャビティ損失は高くなければならない。しかしながら、高い損
失はレーザがオンになる時に、ＯＰＣレーザ出力の低減を生じ、故に高い増幅器
反転を起こす。結果として、高パワーの信号チャネルは、低パワーＯＰＣレーザ
によって飽和させられた高反転ＰＥＡへ挿入されて、高反転による過渡パワース
パイクとなる。過渡スパイクを除去するためには、ＯＦＲＣはより低いキャビテ
ィ損失と、より高いＯＰＣレーザパワーとを必要とする。これはＯＦＲＣにおい
て、高損失と低損失とを有するというパラドックスを示す。
【０００７】 上述した中で検討されたＰＥＡの過渡パワー制御に加えて、図１及び図２に示
されるＷＤＭ入力増幅器は、利得制御されて、定常状態（ＤＣ）利得エラーを減
じる。ＷＤＭ光増幅器においてかかる制御を実施する通常の技術は、光利得制御
（ＯＧＣ）レーザキャビティの如きＯＦＲＣを伴う各増幅器の構成を含む。かか
る配列に対して、光利得は、レイジング波長において受動的な損失に等しくなら
なければならないことは周知である。結果として、均一な媒質に対して、任意の
特定の波長において１度利得が固定されると、与えられたスペクトル内の全ての
波長における光利得が固定される。従って、ＯＧＣレーザ波長と、その波長にお
ける受動的な損失が１度決定されると、増幅器の利得スペクトルが決定される。
されるＷＤＭ入力増幅器は、利得制御されて、定常状態（ＤＣ）利得エラーを減
じる。ＷＤＭ光増幅器においてかかる制御を実施する通常の技術は、光利得制御
（ＯＧＣ）レーザキャビティの如きＯＦＲＣを伴う各増幅器の構成を含む。かか
る配列に対して、光利得は、レイジング波長において受動的な損失に等しくなら
なければならないことは周知である。結果として、均一な媒質に対して、任意の
特定の波長において１度利得が固定されると、与えられたスペクトル内の全ての
波長における光利得が固定される。従って、ＯＧＣレーザ波長と、その波長にお
ける受動的な損失が１度決定されると、増幅器の利得スペクトルが決定される。
【０００８】 エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）は、光増幅器に対して完全な均一媒質では
なく、むしろある程度の不均一性を有していることが当業者に認識されている。
この状況はスペクトルにホールバーニングの現象を引き起こす。例えば、チャネ
ルの分岐、若しくは、励起パワーの増加によってＯＧＣレーザのパワーが増加す
る時、レイジング波長におけるスペクトルのホールがより深くなり、結果として
信号帯における定常状態（ＤＣ）利得エラーを引き起こす。これは図３において
図式的に例示される。従って、信号が分岐挿入されるか若しくは励起パワーが変
化する時、ＯＧＣレーザによるスペクトルのホールバーニングによって引き起こ
される利得エラーの問題を解決する必要がある。
なく、むしろある程度の不均一性を有していることが当業者に認識されている。
この状況はスペクトルにホールバーニングの現象を引き起こす。例えば、チャネ
ルの分岐、若しくは、励起パワーの増加によってＯＧＣレーザのパワーが増加す
る時、レイジング波長におけるスペクトルのホールがより深くなり、結果として
信号帯における定常状態（ＤＣ）利得エラーを引き起こす。これは図３において
図式的に例示される。従って、信号が分岐挿入されるか若しくは励起パワーが変
化する時、ＯＧＣレーザによるスペクトルのホールバーニングによって引き起こ
される利得エラーの問題を解決する必要がある。
【０００９】
本発明の１つの実施例は光増幅器に関し、該光増幅器は、利得媒質と、利得媒
質を励起するために該利得媒質に結合された励起源と、該利得媒質に結合された
光フィードバック共振レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）と、増大入射レーザパワー
の関数として減少損失を呈するＯＦＲＣ内のパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）と
、を含む。ＷＤＭ増幅器に対する光利得制御（ＯＧＣ）、若しくは、信号チャネ
ル増幅器に対する光パワー制御（ＯＰＣ）のいずれか一方が動的可変増幅器の入
力条件に従う時、本発明によるＰＤＬＥ含むＯＦＲＣは、これらの制御を与える
。本実施例の特徴として、好ましくは、ＰＤＬＥは可飽和吸収体の如き受動機構
である。該可飽和吸収体は希土類添加ファイバであり、より好ましくはエルビウ
ム添加ファイバである。また別の特徴として、ＰＤＬＥはフィードバック制御を
伴う光強度モジュレータ、すなわち、音響光学モジュレータ若しくは電気光学モ
ジュレータの如き能動機構である。好適なＯＦＲＣは、リングキャビティ若しく
は線形キャビティを形成する。ＯＦＲＣ構造、及びＯＦＲＣの増幅器への結合に
使用される結合素子は、レーザのレイジング波長を実質的に決定する。例として
、好ましくはリングキャビティは信号帯波長を送信し、ＯＧＣレーザ若しくはＯ
ＰＣレーザの波長帯をフィードバックキャビティに結合する２つの波長選択カプ
ラを介して増幅器に結合される。同様に、線形キャビティは好ましくは、レイジ
ング波長に対応して光を反射し、信号バンド波長に対応して光を透過するキャビ
ティ端反射透過器としてグレーティング構造を使用する。増幅器は好ましくはＥ
ＤＦＡであるが、代わりに、半導体増幅器、ラマン増幅器、ブリュアン増幅器、
或いは、通常の若しくは拡張された光学バンドに亘って動作する他のタイプの増
幅器であり得る。
質を励起するために該利得媒質に結合された励起源と、該利得媒質に結合された
光フィードバック共振レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）と、増大入射レーザパワー
の関数として減少損失を呈するＯＦＲＣ内のパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）と
、を含む。ＷＤＭ増幅器に対する光利得制御（ＯＧＣ）、若しくは、信号チャネ
ル増幅器に対する光パワー制御（ＯＰＣ）のいずれか一方が動的可変増幅器の入
力条件に従う時、本発明によるＰＤＬＥ含むＯＦＲＣは、これらの制御を与える
。本実施例の特徴として、好ましくは、ＰＤＬＥは可飽和吸収体の如き受動機構
である。該可飽和吸収体は希土類添加ファイバであり、より好ましくはエルビウ
ム添加ファイバである。また別の特徴として、ＰＤＬＥはフィードバック制御を
伴う光強度モジュレータ、すなわち、音響光学モジュレータ若しくは電気光学モ
ジュレータの如き能動機構である。好適なＯＦＲＣは、リングキャビティ若しく
は線形キャビティを形成する。ＯＦＲＣ構造、及びＯＦＲＣの増幅器への結合に
使用される結合素子は、レーザのレイジング波長を実質的に決定する。例として
、好ましくはリングキャビティは信号帯波長を送信し、ＯＧＣレーザ若しくはＯ
ＰＣレーザの波長帯をフィードバックキャビティに結合する２つの波長選択カプ
ラを介して増幅器に結合される。同様に、線形キャビティは好ましくは、レイジ
ング波長に対応して光を反射し、信号バンド波長に対応して光を透過するキャビ
ティ端反射透過器としてグレーティング構造を使用する。増幅器は好ましくはＥ
ＤＦＡであるが、代わりに、半導体増幅器、ラマン増幅器、ブリュアン増幅器、
或いは、通常の若しくは拡張された光学バンドに亘って動作する他のタイプの増
幅器であり得る。
【００１０】 別の実施例では、波長分岐挿入多重（ＷＡＤＭ）増幅光学送信ノードは、波長
範囲Δλinの光信号を各々離散した波長λi（ｉ＝１からＮ）のＮ個の光信号、
若しくは各々波長範囲Δλj（ｊ＝１からＮ−１）のＮ個の光信号に分離するＭi n ×Ｎout（Ｍin≧１、Ｎout＞１）個のポートのデマルチプレクサと、各経路の
一端がＮoutポートに結合されて各信号伝播経路に利得媒質を有する光増幅器を
含むＮ個の分岐挿入信号伝播経路と、Ｎ個の分岐挿入信号伝播経路の他端に結合
されたＮin光信号の少なくともいくつかを多重化するＮin×Ｚout（Ｚout≧１）
多重化装置と、を含む。Ｎ個の光増幅器の各々が、増幅器のそれぞれの利得媒質
に結合された光フィードバック共鳴レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）を含むことを
特徴とする。更にＰＤＬＥへ入力する若しくはＰＤＬＥから出力する増大レーザ
光強度の関数として減少損失を呈するパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）を含む。
範囲Δλinの光信号を各々離散した波長λi（ｉ＝１からＮ）のＮ個の光信号、
若しくは各々波長範囲Δλj（ｊ＝１からＮ−１）のＮ個の光信号に分離するＭi n ×Ｎout（Ｍin≧１、Ｎout＞１）個のポートのデマルチプレクサと、各経路の
一端がＮoutポートに結合されて各信号伝播経路に利得媒質を有する光増幅器を
含むＮ個の分岐挿入信号伝播経路と、Ｎ個の分岐挿入信号伝播経路の他端に結合
されたＮin光信号の少なくともいくつかを多重化するＮin×Ｚout（Ｚout≧１）
多重化装置と、を含む。Ｎ個の光増幅器の各々が、増幅器のそれぞれの利得媒質
に結合された光フィードバック共鳴レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）を含むことを
特徴とする。更にＰＤＬＥへ入力する若しくはＰＤＬＥから出力する増大レーザ
光強度の関数として減少損失を呈するパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）を含む。
【００１１】 光増幅器の実施例について上述した如く、好適なＯＧＣ若しくはＯＰＣレーザ
キャビティはリングキャビティ、若しくは他の線形キャビティを形成し、このと
きのレイジング波長は結合された波長によって実質的に決定される。例えば、リ
ングキャビティは、好ましくは、信号波長バンドを送信するとともにレーザ波長
を結合する２つの波長選択カプラを介して増幅器に結合される。同様に、線形キ
ャビティは、好ましくは、レイジング波長に対応して光を反射し、信号バンド波
長に対応して光を透過するキャビティ端反射透過器としての、グレーティング構
造を使用する。本実施例の特徴として好ましくは、ＰＤＬＥはまた、可飽和吸収
体の如き受動機構である。該可飽和吸収体は、希土類添加ファイバであり得て、
より好ましくは、エルビウム添加ファイバである。また別の特徴は、ＰＤＬＥが
同様に、フィードバック制御を伴う光強度モジュレータ、すなわち、音響光学モ
ジュレータの如き能動機構であり得る。
キャビティはリングキャビティ、若しくは他の線形キャビティを形成し、このと
きのレイジング波長は結合された波長によって実質的に決定される。例えば、リ
ングキャビティは、好ましくは、信号波長バンドを送信するとともにレーザ波長
を結合する２つの波長選択カプラを介して増幅器に結合される。同様に、線形キ
ャビティは、好ましくは、レイジング波長に対応して光を反射し、信号バンド波
長に対応して光を透過するキャビティ端反射透過器としての、グレーティング構
造を使用する。本実施例の特徴として好ましくは、ＰＤＬＥはまた、可飽和吸収
体の如き受動機構である。該可飽和吸収体は、希土類添加ファイバであり得て、
より好ましくは、エルビウム添加ファイバである。また別の特徴は、ＰＤＬＥが
同様に、フィードバック制御を伴う光強度モジュレータ、すなわち、音響光学モ
ジュレータの如き能動機構であり得る。
【００１２】 本発明の更なる実施例は、単一チャネル光増幅器の過渡パワー変化を制御する
、若しくは、増幅器の入力において動的可変動作条件に従ってＷＤＭ光増幅器の
ＤＣ利得エラーを減じる方法であって、動作状況に動的に依存する出力パワーを
有する増幅器の利得媒質に結合されるＯＦＲＣを含み、該方法はＯＦＲＣの出力
パワーの増加若しくは減少に従ってＯＦＲＣのキャビティ損失を減じるステップ
を含み、それによって増幅器利得媒質の反転は動的に変化し、増幅器の利得若し
くはパワー変化を減じる。
、若しくは、増幅器の入力において動的可変動作条件に従ってＷＤＭ光増幅器の
ＤＣ利得エラーを減じる方法であって、動作状況に動的に依存する出力パワーを
有する増幅器の利得媒質に結合されるＯＦＲＣを含み、該方法はＯＦＲＣの出力
パワーの増加若しくは減少に従ってＯＦＲＣのキャビティ損失を減じるステップ
を含み、それによって増幅器利得媒質の反転は動的に変化し、増幅器の利得若し
くはパワー変化を減じる。
【００１３】 本明細書に記載される発明は、改良された、光利得若しくはパワー制御に対す
るデバイス及び方法を提供する。（電気的制御に対して）光学的制御の利点は、
高く認められており、受動的（すなわち、利得リップル、信号入力パワー、及び
励起パワーから実質的に独立）で、完全独立である特性を含む。本発明は特に、
正確なチャネルパワーが重要であるソリトン伝播システムでは当然ながら、各１
×Ｎ×Ｎノードにおけるパワー“再等化”から利益を受けるＷＡＤＭの応用にお
いても有益である。各１×Ｎ×Ｎノードにおいて、出力パワーと入力パワーとが
独立であるＰＥＡの後で、チャネルパワーが再等化される故、利得リップルは一
連の増幅器によって蓄積しない。
るデバイス及び方法を提供する。（電気的制御に対して）光学的制御の利点は、
高く認められており、受動的（すなわち、利得リップル、信号入力パワー、及び
励起パワーから実質的に独立）で、完全独立である特性を含む。本発明は特に、
正確なチャネルパワーが重要であるソリトン伝播システムでは当然ながら、各１
×Ｎ×Ｎノードにおけるパワー“再等化”から利益を受けるＷＡＤＭの応用にお
いても有益である。各１×Ｎ×Ｎノードにおいて、出力パワーと入力パワーとが
独立であるＰＥＡの後で、チャネルパワーが再等化される故、利得リップルは一
連の増幅器によって蓄積しない。
【００１４】 本発明の付加的な特徴及び利点は、以下の詳細な説明で明らかにされる。そし
て一部は当業者であれば詳細な説明から容易に明らかとなるであろうし、添付図
面のみならず、詳細な説明、及び請求の範囲に示す如く発明を実施することで理
解されるであろう。 以下の一般的な説明及び詳細な説明は共に、単に本発明の例示的な記述であっ
て、請求される発明の本質及び特徴を理解する概観若しくは枠組の提供を意図し
ている。
て一部は当業者であれば詳細な説明から容易に明らかとなるであろうし、添付図
面のみならず、詳細な説明、及び請求の範囲に示す如く発明を実施することで理
解されるであろう。 以下の一般的な説明及び詳細な説明は共に、単に本発明の例示的な記述であっ
て、請求される発明の本質及び特徴を理解する概観若しくは枠組の提供を意図し
ている。
【００１５】 添付の図面は本発明の理解を深める為に含まれ、組み入れられて本明細書の一
部を構成する。図面は本発明の実施例を示し、説明と共に本発明の原理及び実施
の説明に役立つ。
部を構成する。図面は本発明の実施例を示し、説明と共に本発明の原理及び実施
の説明に役立つ。
【００１６】
本発明の好適な実施例はここで詳細に説明され、実施例は添付図面に図示され
ている。添付図面において、同様の若しくは類似の部分を参照するときは、可能
な限り同じ参照番号を使用するものとする。本発明の光増幅器の実施例の１つが
図４に示されており、全体を通して参照番号10で示される。
ている。添付図面において、同様の若しくは類似の部分を参照するときは、可能
な限り同じ参照番号を使用するものとする。本発明の光増幅器の実施例の１つが
図４に示されており、全体を通して参照番号10で示される。
【００１７】 本発明を記載する前に、本明細書に記載されている光制御の２つのタイプ、つ
まり光パワー制御（ＯＰＣ）及び光利得制御（ＯＧＣ）に関して、基礎となる物
理特性を明白に理解しておくことは、本発明の理解及び本発明の多くの特徴を理
解する上で役立つであろう。 光パワー制御 本明細書において使用されるパワー等化増幅器（ＰＥＡ）は、（光利得制御に
関して後述される）ＷＤＭ増幅器とは対照的に、飽和状態で動作する単一光信号
チャネル増幅器である。信号チャネルが分岐されるとき、ＰＥＡ内にはもはや飽
和している信号はなく、結果としてＰＥＡの反転状態は比較的高い。従って、こ
の高い反転状態下で信号チャネルが増幅器に入力されて挿入されるとき、有害で
あると知られている過渡パワースパイクが起こる。光フィードバック共鳴キャビ
ティ（ＯＦＲＣ）による光パワー制御の背後にある考えは、信号が分岐されると
きＯＰＣレーザを“オンにする”ことであって、増幅器の反転を調整するために
ＯＰＣレーザのパワーを増加することである。このＯＰＣレーザを“オンにする
”ことは、光フィードバックキャビティ内の損失を制御することで達成される。
信号分岐状態におけるＯＰＣレーザ波長の増幅器利得が、光フィードバックキャ
ビティ損失よりも高いとき、ＯＰＣレーザはオンになり（レーザ光線を発し）、
信号が分岐されるとき増幅器利得をキャビティ損失と等しい値に低下させる。従
って、ＯＰＣレーザは、増幅器を飽和させて、増幅器反転を制御する。理想的に
は、信号チャネルが増幅器に挿入されるとき、ＯＰＣレーザは “オフになる”
か、若しくは、ＯＰＣレーザはポンプ源により与えられるエネルギーの一部を抽
出し、信号のみでＰＥＡを飽和させることによるパワー等化の概念は破られる。
さらに、信号パワーはＹｄＢの如き要因によって変化し得るので、可能な最低の
チャネルパワーを有する信号チャネルの挿入によってＯＰＣレーザをオフにする
ことが重要である。これは光フィードバックキャビティに固定された（高い）損
失を置くことによって達成される。ＯＰＣレーザ波長において、可能な最低信号
パワーによって飽和された増幅器の利得より損失は高くなければならず、従って
信号が現われるとき、ＯＰＣレーザはレイジングを停止する。しかしながら、高
いキャビティ損失は、信号が分岐される時の低いＯＰＣレーザパワーと、高い増
幅器反転とを意味する。挿入されたチャネルがより高いパワーを有している時、
高い増幅器反転による過渡パワースパイクが起こる。過渡パワースパイクを減じ
るために、光フィードバックキャビティ内の固定された損失が減少しなければな
らない。キャビティ損失が固定されている場合は、高い若しくは低い光フィード
バックキャビティ損失を有するというパラドックスがある。
まり光パワー制御（ＯＰＣ）及び光利得制御（ＯＧＣ）に関して、基礎となる物
理特性を明白に理解しておくことは、本発明の理解及び本発明の多くの特徴を理
解する上で役立つであろう。 光パワー制御 本明細書において使用されるパワー等化増幅器（ＰＥＡ）は、（光利得制御に
関して後述される）ＷＤＭ増幅器とは対照的に、飽和状態で動作する単一光信号
チャネル増幅器である。信号チャネルが分岐されるとき、ＰＥＡ内にはもはや飽
和している信号はなく、結果としてＰＥＡの反転状態は比較的高い。従って、こ
の高い反転状態下で信号チャネルが増幅器に入力されて挿入されるとき、有害で
あると知られている過渡パワースパイクが起こる。光フィードバック共鳴キャビ
ティ（ＯＦＲＣ）による光パワー制御の背後にある考えは、信号が分岐されると
きＯＰＣレーザを“オンにする”ことであって、増幅器の反転を調整するために
ＯＰＣレーザのパワーを増加することである。このＯＰＣレーザを“オンにする
”ことは、光フィードバックキャビティ内の損失を制御することで達成される。
信号分岐状態におけるＯＰＣレーザ波長の増幅器利得が、光フィードバックキャ
ビティ損失よりも高いとき、ＯＰＣレーザはオンになり（レーザ光線を発し）、
信号が分岐されるとき増幅器利得をキャビティ損失と等しい値に低下させる。従
って、ＯＰＣレーザは、増幅器を飽和させて、増幅器反転を制御する。理想的に
は、信号チャネルが増幅器に挿入されるとき、ＯＰＣレーザは “オフになる”
か、若しくは、ＯＰＣレーザはポンプ源により与えられるエネルギーの一部を抽
出し、信号のみでＰＥＡを飽和させることによるパワー等化の概念は破られる。
さらに、信号パワーはＹｄＢの如き要因によって変化し得るので、可能な最低の
チャネルパワーを有する信号チャネルの挿入によってＯＰＣレーザをオフにする
ことが重要である。これは光フィードバックキャビティに固定された（高い）損
失を置くことによって達成される。ＯＰＣレーザ波長において、可能な最低信号
パワーによって飽和された増幅器の利得より損失は高くなければならず、従って
信号が現われるとき、ＯＰＣレーザはレイジングを停止する。しかしながら、高
いキャビティ損失は、信号が分岐される時の低いＯＰＣレーザパワーと、高い増
幅器反転とを意味する。挿入されたチャネルがより高いパワーを有している時、
高い増幅器反転による過渡パワースパイクが起こる。過渡パワースパイクを減じ
るために、光フィードバックキャビティ内の固定された損失が減少しなければな
らない。キャビティ損失が固定されている場合は、高い若しくは低い光フィード
バックキャビティ損失を有するというパラドックスがある。
【００１８】 このパラドックスは本明細書に記載される如く、光フィードバックレーザキャ
ビティの範囲内で、ＰＤＬＥを取り入れることによって、本発明で説明される。
信号が現われるとき、ＯＰＣレーザパワーは、エネルギー保存によって減じられ
る。結果として、ＰＤＬＥからのキャビティ内の損失は増加する。光フィードバ
ックキャビティのパワー依存損失の増加は、ＯＰＣレーザパワーをさらに減じさ
せる。従って、ＰＤＬＥ及びＯＰＣレーザパワーの間のフィードバック効果が、
ＯＰＣレーザをオフにする。ＰＤＬＥによって、ＯＰＣレーザは弱い信号パワー
と共にオフにされ得る。一方、信号が分岐されるときは、増幅器反転（増幅器利
得）及び増幅自然放出光（ＡＳＥ）が増加する。波長選択コンポーネントの中心
波長付近の、より多くのＡＳＥがキャビティ及びＰＤＬＥに供給されるとき、Ｐ
ＤＬＥの損失が減少する。従って、キャビティ損失の減少は、結果として、キャ
ビティ内のより多くのフィードバックと、キャビティへ供給されるＡＳＥの強度
の増加とになる。結局、パワー依存損失はＯＰＣレーザがオンとなるために充分
に低くなり、ＰＤＬＥはＯＰＣレーザにより、その低損失状態へと導かれる。本
発明によるＰＤＬＥによって、一旦ＯＰＣレーザがオンになるとキャビティは低
い損失を有し、利得媒質は低い反転を有する。加えて、ＯＰＣレーザがオンにな
るとき増幅器反転は、可能な最高の挿入信号パワーによって飽和された反転に匹
敵する。従って、高いパワー信号の挿入によって起こる過渡パワースパイクは減
じられる。光利得制御 ＥＤＦＡは通常、その飽和領域内で動作せしめられる。従って、多重チャネル
（ＷＤＭ）のＥＤＦＡの利得スペクトルは、入力パワー若しくは励起パワーの変
化の如き増幅器入力の状況の変化に応じて変化する。特にこれは、有害であると
知られている利得急騰の原因になる。光フィードバック共鳴キャビティ（ＯＦＲ
Ｃ）による光利得制御（ＯＧＣ）の背後にある考えは、結果として生じる利得急
騰を補正するために、入力状況の変化に伴って、ＯＧＣレーザパワーを動的に変
化させることである。しかし、エルビウム利得媒質は不均一である故、ＯＧＣレ
ーザは、ＯＧＣレイジング波長において利得スペクトルにスペクトルホールが形
成される。結果として、例えば、チャネルの分岐若しくは励起パワーの増加によ
りＯＧＣレーザパワーが増加される時、レイジング波長におけるスペクトルホー
ルはより深くなる。レーザキャビティ損失が固定されていれば、励起されたエル
ビウム利得媒質の反転は、スペクトルホールの最下部において、光利得を光損失
と等しい値に維持するために増加しなければならない。従って、増幅されるチャ
ネル上の利得は増加して、ＤＣ利得エラーを起こす。これは図３（ａ）（キャビ
ティ内にＰＤＬＥなし）に示されている。対照的に、図３（ｂ）に示される如く
、本発明によるＰＤＬＥが、入射ＯＧＣレーザ光強度における増加によってキャ
ビティ損失が減少するレーザキャビティ内に組み込まれているとき、パワー依存
損失は、増幅器の反転を下げ、ＯＧＣレーザによるスペクトルのホールバーニン
グによって引き起こされた反転の増加の効果を補正する。従って、ＤＣ利得エラ
ーは減じられる。
ビティの範囲内で、ＰＤＬＥを取り入れることによって、本発明で説明される。
信号が現われるとき、ＯＰＣレーザパワーは、エネルギー保存によって減じられ
る。結果として、ＰＤＬＥからのキャビティ内の損失は増加する。光フィードバ
ックキャビティのパワー依存損失の増加は、ＯＰＣレーザパワーをさらに減じさ
せる。従って、ＰＤＬＥ及びＯＰＣレーザパワーの間のフィードバック効果が、
ＯＰＣレーザをオフにする。ＰＤＬＥによって、ＯＰＣレーザは弱い信号パワー
と共にオフにされ得る。一方、信号が分岐されるときは、増幅器反転（増幅器利
得）及び増幅自然放出光（ＡＳＥ）が増加する。波長選択コンポーネントの中心
波長付近の、より多くのＡＳＥがキャビティ及びＰＤＬＥに供給されるとき、Ｐ
ＤＬＥの損失が減少する。従って、キャビティ損失の減少は、結果として、キャ
ビティ内のより多くのフィードバックと、キャビティへ供給されるＡＳＥの強度
の増加とになる。結局、パワー依存損失はＯＰＣレーザがオンとなるために充分
に低くなり、ＰＤＬＥはＯＰＣレーザにより、その低損失状態へと導かれる。本
発明によるＰＤＬＥによって、一旦ＯＰＣレーザがオンになるとキャビティは低
い損失を有し、利得媒質は低い反転を有する。加えて、ＯＰＣレーザがオンにな
るとき増幅器反転は、可能な最高の挿入信号パワーによって飽和された反転に匹
敵する。従って、高いパワー信号の挿入によって起こる過渡パワースパイクは減
じられる。光利得制御 ＥＤＦＡは通常、その飽和領域内で動作せしめられる。従って、多重チャネル
（ＷＤＭ）のＥＤＦＡの利得スペクトルは、入力パワー若しくは励起パワーの変
化の如き増幅器入力の状況の変化に応じて変化する。特にこれは、有害であると
知られている利得急騰の原因になる。光フィードバック共鳴キャビティ（ＯＦＲ
Ｃ）による光利得制御（ＯＧＣ）の背後にある考えは、結果として生じる利得急
騰を補正するために、入力状況の変化に伴って、ＯＧＣレーザパワーを動的に変
化させることである。しかし、エルビウム利得媒質は不均一である故、ＯＧＣレ
ーザは、ＯＧＣレイジング波長において利得スペクトルにスペクトルホールが形
成される。結果として、例えば、チャネルの分岐若しくは励起パワーの増加によ
りＯＧＣレーザパワーが増加される時、レイジング波長におけるスペクトルホー
ルはより深くなる。レーザキャビティ損失が固定されていれば、励起されたエル
ビウム利得媒質の反転は、スペクトルホールの最下部において、光利得を光損失
と等しい値に維持するために増加しなければならない。従って、増幅されるチャ
ネル上の利得は増加して、ＤＣ利得エラーを起こす。これは図３（ａ）（キャビ
ティ内にＰＤＬＥなし）に示されている。対照的に、図３（ｂ）に示される如く
、本発明によるＰＤＬＥが、入射ＯＧＣレーザ光強度における増加によってキャ
ビティ損失が減少するレーザキャビティ内に組み込まれているとき、パワー依存
損失は、増幅器の反転を下げ、ＯＧＣレーザによるスペクトルのホールバーニン
グによって引き起こされた反転の増加の効果を補正する。従って、ＤＣ利得エラ
ーは減じられる。
【００１９】 本発明に従うと、図４を参照して、光ファイバ増幅器10は、増幅器の入力14及
び出力16に結合されたエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）12の形態で利得媒質を
含む。光フィードバック共鳴レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）30は、好ましくは、
リングキャビティの形態であり、それぞれＥＤＦ12の下流側及び上流側にある波
長選択カプラ24及び26を通して増幅器に接続される。カプラ24及び26へ結合され
る波長は、実質的にＯＦＲＣ30内のレーザ波長を決定する。光アイソレータ28は
、好ましくは、レーザー信号の方向（ＯＧＣレーザ若しくはＯＰＣレーザの方向
）を決定し、図示される如く、レーザ信号は入力信号と同じ時計回り方向に進行
する。ＥＤＦ利得媒質を励起する励起源18は、好ましくはＷＤＭカプラであるカ
プラ20を経由して、ＥＤＦ12の入力へ結合される。励起源18は、好ましくは９８
０ｎｍ若しくは１４８０ｎｍのレーザダイオードである。図４に示される配置は
、共伝播信号及びポンプ（図４において左から右）を与えるが、励起源18は、信
号に対して逆方向に伝播するＥＤＦ12の出力により近い位置に配置され得ること
が理解されるであろう。あるいは、増幅器10は、従来技術で知られる如く、副励
起若しくはクラッドのポンピングを利用できる。図４に示される説明的な実施例
において、可変光学減衰器（ＶＯＡ）32は、これもＶＯＡ32のＯＦＲＣの下流内
に配置されるパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）34に沿ってＯＦＲＣ30内に配置さ
れる。
び出力16に結合されたエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）12の形態で利得媒質を
含む。光フィードバック共鳴レーザキャビティ（ＯＦＲＣ）30は、好ましくは、
リングキャビティの形態であり、それぞれＥＤＦ12の下流側及び上流側にある波
長選択カプラ24及び26を通して増幅器に接続される。カプラ24及び26へ結合され
る波長は、実質的にＯＦＲＣ30内のレーザ波長を決定する。光アイソレータ28は
、好ましくは、レーザー信号の方向（ＯＧＣレーザ若しくはＯＰＣレーザの方向
）を決定し、図示される如く、レーザ信号は入力信号と同じ時計回り方向に進行
する。ＥＤＦ利得媒質を励起する励起源18は、好ましくはＷＤＭカプラであるカ
プラ20を経由して、ＥＤＦ12の入力へ結合される。励起源18は、好ましくは９８
０ｎｍ若しくは１４８０ｎｍのレーザダイオードである。図４に示される配置は
、共伝播信号及びポンプ（図４において左から右）を与えるが、励起源18は、信
号に対して逆方向に伝播するＥＤＦ12の出力により近い位置に配置され得ること
が理解されるであろう。あるいは、増幅器10は、従来技術で知られる如く、副励
起若しくはクラッドのポンピングを利用できる。図４に示される説明的な実施例
において、可変光学減衰器（ＶＯＡ）32は、これもＶＯＡ32のＯＦＲＣの下流内
に配置されるパワー依存損失素子（ＰＤＬＥ）34に沿ってＯＦＲＣ30内に配置さ
れる。
【００２０】 本発明によれば、ＰＤＬＥ34は、その損失の値（例えばキャビティ損失）がＯ
ＧＣレーザ若しくはＯＰＣレーザからの入射光強度の増加とともに減少すること
によって特徴づけられる。これは図５に示されており、ＰＤＬＥ34のパワー依存
損失の特徴を図式的に示している。図示される如く、ＰＤＬＥへの入射光強度が
増加するに従い、ＰＤＬＥの損失は非線形に減少する。好適な実施例において、
ＰＤＬＥは可飽和吸収体の如きの受動機構である。Ｉ13/2状態及び基底状態の間
の電子力学により、ＥＤＦが本出願によく適していることを当業者は理解するで
あろう。最も好ましくは、可飽和吸収体は、ライフタイムの短い１ｍｓ未満のオ
ーダーのＩ13/2状態のエルビウムイオンを有するＥＤＦ12である。その他の染料
の如き可飽和吸収体、若しくは半導体可飽和吸収体もまた適している。別の実施
例においてＰＤＬＥ34は、増幅器の装荷条件に従いキャビティ損失を動的に調整
するフィードバック制御を伴う音響光学モジュレータの如くレーザ光強度を調整
する能動的なデバイスである。
ＧＣレーザ若しくはＯＰＣレーザからの入射光強度の増加とともに減少すること
によって特徴づけられる。これは図５に示されており、ＰＤＬＥ34のパワー依存
損失の特徴を図式的に示している。図示される如く、ＰＤＬＥへの入射光強度が
増加するに従い、ＰＤＬＥの損失は非線形に減少する。好適な実施例において、
ＰＤＬＥは可飽和吸収体の如きの受動機構である。Ｉ13/2状態及び基底状態の間
の電子力学により、ＥＤＦが本出願によく適していることを当業者は理解するで
あろう。最も好ましくは、可飽和吸収体は、ライフタイムの短い１ｍｓ未満のオ
ーダーのＩ13/2状態のエルビウムイオンを有するＥＤＦ12である。その他の染料
の如き可飽和吸収体、若しくは半導体可飽和吸収体もまた適している。別の実施
例においてＰＤＬＥ34は、増幅器の装荷条件に従いキャビティ損失を動的に調整
するフィードバック制御を伴う音響光学モジュレータの如くレーザ光強度を調整
する能動的なデバイスである。
【００２１】 本発明による、ＰＤＬＥ34に結合されたリング構造のＯＦＲＣ30は、ＷＤＭ増
幅器若しくはＰＥＡに対して、それぞれ光利得制御（ＯＧＣ）若しくは光パワー
制御（ＯＰＣ）を効果的に提供する。別の構成は、ミラー、格子、フィルタ、若
しくはその他の適した素子の如き適当な端部反射体を有する線形ＯＦＲＣの構造
（図示せず）からなり得ることが認められる。
幅器若しくはＰＥＡに対して、それぞれ光利得制御（ＯＧＣ）若しくは光パワー
制御（ＯＰＣ）を効果的に提供する。別の構成は、ミラー、格子、フィルタ、若
しくはその他の適した素子の如き適当な端部反射体を有する線形ＯＦＲＣの構造
（図示せず）からなり得ることが認められる。
【００２２】 励起源18及びＥＤＦ12の組合せは、１５００ｎｍの通信ウィンドウ（およそ１
５２０−１５６５ｎｍのＣバンド周波数帯、及び、およそ１５６５−１６２５ｎ
ｍのＬバンド周波数帯）における信号増幅媒質を提供するが、これは本発明を制
限するものではなく、任意の適切な、スペクトル的に適当な利得媒質が利用でき
ることを、当業者は理解されるであろう。いくつかの実施例では、電流励起源を
伴う半導体光増幅器か、異なる希土類が不純物として添加されたガラス、ガラス
セラミック、混成物、若しくはその他の複合体、の導波路を含み、若しくは、適
当な励起源を形成する。
５２０−１５６５ｎｍのＣバンド周波数帯、及び、およそ１５６５−１６２５ｎ
ｍのＬバンド周波数帯）における信号増幅媒質を提供するが、これは本発明を制
限するものではなく、任意の適切な、スペクトル的に適当な利得媒質が利用でき
ることを、当業者は理解されるであろう。いくつかの実施例では、電流励起源を
伴う半導体光増幅器か、異なる希土類が不純物として添加されたガラス、ガラス
セラミック、混成物、若しくはその他の複合体、の導波路を含み、若しくは、適
当な励起源を形成する。
【００２３】 以下の記述は、本発明の説明的なＯＧＣの実施例であって、図４と共にパワー
依存損失素子34を含むＯＦＲＣ30を伴うＥＤＦＡ10を示す。ＰＤＬＥ34は、図５
に示す如くパワー依存損失の特徴を示す１ｍの長さのＥＤＦ12である。ＶＯＡ32
は８．３ｄＢにセットされて、レイジング波長１５２７ｎｍで、レーザキャビテ
ィ30に固定された損失を提供し、増幅器の利得スペクトルを定める。８つの波長
（チャネル）での光利得は、１チャネルに付き−１０ｄＢｍのパワーを有する８
つの飽和信号で測定される。比較の為、ＰＤＬＥ34を伴わない場合、及び９．５
ｄＢに定められたＶＯＡ32を伴う場合のＯＦＲＣ30の挙動もまた特徴付けられる
。図６に示される２条件に対する利得スペクトルは、本質的に同じであり、およ
そ１６ｄＢの平均利得を示す。利得スペクトルの提供に必要な励起パワーは、Ｐ
ＤＬＥを伴う場合、２０．８ｄＢｍであった。実際の都市部におけるＷＡＤＭシ
ステムに対して１チャネルごとの出力パワーが０ｄＢｍであると仮定すると、各
飽和チャネルは、実際に４チャネル分のパワーを示した。結果として、８チャネ
ルだけが使用された場合でも、２つのＯＧＣの方法は、３２チャネルパワーを装
荷したＥＤＦＡと同等に評価された。ＯＧＣの方法に対する信号チャネルの分岐
による利得エラー（ΔＧ）の、ＰＤＬＥを伴う場合と伴わない場合が図７に示さ
れており、利得エラーはＥＤＦＡの完全に装荷された利得から最大に逸脱してい
るものとして定義される。ＯＧＣキャビティ30においてＰＤＬＥ34を伴わない場
合、残存する（分岐していない）チャネルの利得は、ＯＧＣレーザパワーの増加
によって起こるスペクトルホールの深さの増加により、分岐したチャネルの数と
共に増加する。７チャネルが同時に分岐されるという最悪の場合には、１５３３
ｎｍのチャネルに対して利得エラーはおよそ１．３ｄＢの大きさである。キャビ
ティ内にＰＤＬＥを伴う場合、１チャネルが分岐される時、全てのチャネルは負
の利得エラーを得る。より多くのチャネルが分岐される時は、チャネルの利得は
増加する。最終的に、７チャネルが分岐された時、残存するチャネルの利得エラ
ーは正の最大値に到達する。最悪の場合の利得エラーは、残存する７チャネルが
分岐される時、１５３３ｎｍの残存するチャネルに対しておよそ＋０．４ｄＢで
ある。
依存損失素子34を含むＯＦＲＣ30を伴うＥＤＦＡ10を示す。ＰＤＬＥ34は、図５
に示す如くパワー依存損失の特徴を示す１ｍの長さのＥＤＦ12である。ＶＯＡ32
は８．３ｄＢにセットされて、レイジング波長１５２７ｎｍで、レーザキャビテ
ィ30に固定された損失を提供し、増幅器の利得スペクトルを定める。８つの波長
（チャネル）での光利得は、１チャネルに付き−１０ｄＢｍのパワーを有する８
つの飽和信号で測定される。比較の為、ＰＤＬＥ34を伴わない場合、及び９．５
ｄＢに定められたＶＯＡ32を伴う場合のＯＦＲＣ30の挙動もまた特徴付けられる
。図６に示される２条件に対する利得スペクトルは、本質的に同じであり、およ
そ１６ｄＢの平均利得を示す。利得スペクトルの提供に必要な励起パワーは、Ｐ
ＤＬＥを伴う場合、２０．８ｄＢｍであった。実際の都市部におけるＷＡＤＭシ
ステムに対して１チャネルごとの出力パワーが０ｄＢｍであると仮定すると、各
飽和チャネルは、実際に４チャネル分のパワーを示した。結果として、８チャネ
ルだけが使用された場合でも、２つのＯＧＣの方法は、３２チャネルパワーを装
荷したＥＤＦＡと同等に評価された。ＯＧＣの方法に対する信号チャネルの分岐
による利得エラー（ΔＧ）の、ＰＤＬＥを伴う場合と伴わない場合が図７に示さ
れており、利得エラーはＥＤＦＡの完全に装荷された利得から最大に逸脱してい
るものとして定義される。ＯＧＣキャビティ30においてＰＤＬＥ34を伴わない場
合、残存する（分岐していない）チャネルの利得は、ＯＧＣレーザパワーの増加
によって起こるスペクトルホールの深さの増加により、分岐したチャネルの数と
共に増加する。７チャネルが同時に分岐されるという最悪の場合には、１５３３
ｎｍのチャネルに対して利得エラーはおよそ１．３ｄＢの大きさである。キャビ
ティ内にＰＤＬＥを伴う場合、１チャネルが分岐される時、全てのチャネルは負
の利得エラーを得る。より多くのチャネルが分岐される時は、チャネルの利得は
増加する。最終的に、７チャネルが分岐された時、残存するチャネルの利得エラ
ーは正の最大値に到達する。最悪の場合の利得エラーは、残存する７チャネルが
分岐される時、１５３３ｎｍの残存するチャネルに対しておよそ＋０．４ｄＢで
ある。
【００２４】 ＰＤＬＥ34を伴うＯＧＣに対する利得エラーのサインは、以下に記述する如く
、分岐されたチャネルの数に従って変化する。図５は、パワー依存損失対ＰＤＬ
Ｅへ入射するＯＧＣレーザパワーを示し、説明的な実施例によるＰＤＬＥの操作
方式を示している。増幅器が完全に装荷される時、ＰＤＬＥへの入射レーザパワ
ーはおよそ−４ｄＢｍであり、ＰＤＬＥはおよそ１．４ｄＢの損失を有する。し
かしながらパワー依存損失は、増幅器へ入力する信号チャネルが１つだけ残存す
る点において、およそ０．４ｄＢ減じられる。図５のデータ曲線より、パワー依
存損失が入射ＯＧＣレーザパワーに対して非線形である（傾きは残存するチャネ
ルが多いほど大きい）ことがわかる。第一チャネルが分岐される時、パワー依存
損失の減少はＯＧＣレーザパワー及びスペクトルホールの深さの小さな変化を過
剰に埋め合わせるように減じられ、結果として、負の利得エラーとなっている。
、分岐されたチャネルの数に従って変化する。図５は、パワー依存損失対ＰＤＬ
Ｅへ入射するＯＧＣレーザパワーを示し、説明的な実施例によるＰＤＬＥの操作
方式を示している。増幅器が完全に装荷される時、ＰＤＬＥへの入射レーザパワ
ーはおよそ−４ｄＢｍであり、ＰＤＬＥはおよそ１．４ｄＢの損失を有する。し
かしながらパワー依存損失は、増幅器へ入力する信号チャネルが１つだけ残存す
る点において、およそ０．４ｄＢ減じられる。図５のデータ曲線より、パワー依
存損失が入射ＯＧＣレーザパワーに対して非線形である（傾きは残存するチャネ
ルが多いほど大きい）ことがわかる。第一チャネルが分岐される時、パワー依存
損失の減少はＯＧＣレーザパワー及びスペクトルホールの深さの小さな変化を過
剰に埋め合わせるように減じられ、結果として、負の利得エラーとなっている。
【００２５】 他の７チャネルの挿入若しくは分岐による１５３３ｎｍチャネルの過渡応答も
また特徴付けられ、結果が図８に示されている。増幅器10の出力は、帯域通過の
フィルタをかけられて（３ｎｍの帯域幅に渡っておよそ−２０ｄＢ）、１つの残
存するチャネルのパワー急騰のみが測定されることを保証する。ＰＤＬＥ34を伴
わない（ＶＯＡのみの）ＯＧＣキャビティについては、１５３３ｎｍチャネルの
利得は、１００μ秒の分岐期間（残存する７チャネルの分岐）の後で、およそ１
ｄＢだけゼロレベルを通り越す。従って、利得エラーはおよそ１．３ｄＢの安定
状態の値まで徐々に増加する。７つの分岐されたチャネルが増幅器に戻される時
、増幅器は完全にフルロードされて、１５３３ｎｍチャネルの利得エラーは、ゼ
ロに戻る。ＯＧＣレーザの緩和振動もまた、残存チャネルに反映されて示される
。比較の為、ＯＧＣキャビティ30内にＰＤＬＥ34を伴う場合における、残存チャ
ネルの過渡応答もまた示されている。７チャネルが分岐される時、残存チャネル
の利得は（垂直軸上の０値から）０．５ｄＢだけ増加し、０．４ｄＢの安定状態
利得エラーへ落ち着くことが期待される。挿入によって増幅器へ７チャネルが戻
る事で、残存チャネル利得は、フルロードされた増幅器に対する利得値へ復帰し
、定義によるゼロ利得エラーを有するべきである。しかしながら、ゼロ利得エラ
ーをすぐに復帰するのではなく、１５３３ｎｍチャネルの利得は、約０．６ｄＢ
だけゼロ利得値を下回り、最終的にゼロ利得エラーに復帰する。このゼロ利得値
を下回った後に、ゆっくりと復帰を示すことは、ＥＤＦ−ＰＤＬＥのスローダイ
ナミクスによる。全てのチャネルが現れるとき、ＯＧＣレーザパワーは減じられ
、ＰＤＬＥの損失はより大きくなって増幅器利得を増加する。しかしながら、Ｅ
ＤＦ−ＰＤＬＥのＩ13/2状態のエルビウムイオンの長いライフタイムのために、
パワー依存損失は、ＯＧＣレーザパワーが減る瞬間には低く維持される。従って
、ＰＤＬＥ３４の損失は、約１０ｍｓ（ＥＤＦ ＰＤＬＥのＩ13/2状態のライフ
タイムのオーダーで）の時定数で増加し、増幅器利得をその完全に装荷された値
へ回復する。短いライフタイムのエルビウムファイバ若しくは半導体可飽和吸収
体の如き速いダイナミクスを伴うＰＤＬＥは、観測された不到達分を減じ、過渡
応答を改善する。
また特徴付けられ、結果が図８に示されている。増幅器10の出力は、帯域通過の
フィルタをかけられて（３ｎｍの帯域幅に渡っておよそ−２０ｄＢ）、１つの残
存するチャネルのパワー急騰のみが測定されることを保証する。ＰＤＬＥ34を伴
わない（ＶＯＡのみの）ＯＧＣキャビティについては、１５３３ｎｍチャネルの
利得は、１００μ秒の分岐期間（残存する７チャネルの分岐）の後で、およそ１
ｄＢだけゼロレベルを通り越す。従って、利得エラーはおよそ１．３ｄＢの安定
状態の値まで徐々に増加する。７つの分岐されたチャネルが増幅器に戻される時
、増幅器は完全にフルロードされて、１５３３ｎｍチャネルの利得エラーは、ゼ
ロに戻る。ＯＧＣレーザの緩和振動もまた、残存チャネルに反映されて示される
。比較の為、ＯＧＣキャビティ30内にＰＤＬＥ34を伴う場合における、残存チャ
ネルの過渡応答もまた示されている。７チャネルが分岐される時、残存チャネル
の利得は（垂直軸上の０値から）０．５ｄＢだけ増加し、０．４ｄＢの安定状態
利得エラーへ落ち着くことが期待される。挿入によって増幅器へ７チャネルが戻
る事で、残存チャネル利得は、フルロードされた増幅器に対する利得値へ復帰し
、定義によるゼロ利得エラーを有するべきである。しかしながら、ゼロ利得エラ
ーをすぐに復帰するのではなく、１５３３ｎｍチャネルの利得は、約０．６ｄＢ
だけゼロ利得値を下回り、最終的にゼロ利得エラーに復帰する。このゼロ利得値
を下回った後に、ゆっくりと復帰を示すことは、ＥＤＦ−ＰＤＬＥのスローダイ
ナミクスによる。全てのチャネルが現れるとき、ＯＧＣレーザパワーは減じられ
、ＰＤＬＥの損失はより大きくなって増幅器利得を増加する。しかしながら、Ｅ
ＤＦ−ＰＤＬＥのＩ13/2状態のエルビウムイオンの長いライフタイムのために、
パワー依存損失は、ＯＧＣレーザパワーが減る瞬間には低く維持される。従って
、ＰＤＬＥ３４の損失は、約１０ｍｓ（ＥＤＦ ＰＤＬＥのＩ13/2状態のライフ
タイムのオーダーで）の時定数で増加し、増幅器利得をその完全に装荷された値
へ回復する。短いライフタイムのエルビウムファイバ若しくは半導体可飽和吸収
体の如き速いダイナミクスを伴うＰＤＬＥは、観測された不到達分を減じ、過渡
応答を改善する。
【００２６】 ２つ目の実施例において、ＰＥＡ10の過渡応答は、３条件、すなわち図９に示
す如く、過渡パワー制御を伴わず、固定されたキャビティ損失を有する光フィー
ドバック制御を伴い、且つ、キャビティ内のＰＤＬＥ34による光フィードバック
制御を伴う、条件下で特徴付けられる。分岐挿入信号は、１５５７．２ｎｍであ
り、信号パワーは−６ｄＢｍである。およそ１２ｍの長さを有するＥＤＦ12が、
ＰＤＬＥとして使用される。およそ０．３ｄＢの挿入損失を有するＶＯＡ32は、
光フィードバックキャビティ30の総損失の微調整に使用された。−６ｄＢｍのパ
ワー信号がＰＥＡ10に挿入される時、図９の“信号挿入”領域に示される如く、
出力パワーはおよそ６ｄＢｍであった。ＰＥＡのパワー制御がない場合において
は、増幅器内にＡＳＥのみが存在し、飽和している信号が存在しない故、信号が
分岐される時、増幅器の反転は高い。結果として、−６ｄＢｍのパワーを有する
信号が増幅器に戻される時、過渡パワースパイクは図示される如くおよそ１７ｄ
Ｂｍの高さである。該過渡パワースパイクは、光フィードバック制御によって減
じられる。しかしながら、６ｄＢｍでも高すぎると考えられているが、それはま
だ１２ｄＢｍである。ＯＰＣレーザは、可能な最低入力信号パワー（例としては
−１２ｄＢｍ）の出現によってオフにされなければならない。光フィードバック
キャビティが固定された損失を有するのであれば、損失は充分に高くなければな
らず、換言すれば、増幅器がその飽和信号として−１２ｄＢｍの入力チャネルを
有するならば、光フィードバックキャビティの損失の総計はＯＰＣレーザ波長で
の光利得よりも高くなければならない。高い光フィードバックキャビティ損失は
、低いＯＰＣレーザパワーを意味する。結果として、信号が分岐され、増幅器が
低いパワーのＯＰＣレーザによって飽和させられる時、増幅器の反転は高く、実
際、−６ｄＢｍの信号チャネルによる飽和時よりも高い。結局、−６ｄＢｍのパ
ワーの信号が増幅器に挿入される時、過渡スパイクが発生する。上述の如く、キ
ャビティ損失は動的に調整される故、過渡スパイクは光フィードバックキャビテ
ィ30のＰＤＬＥ34によってほとんど除去されることがわかる。本発明の別の特徴
においては、光フィードバックキャビティ内のＶＯＡは、損失要素として正確に
調整されたオフセットスプライスをなすことによって取って代わられ得る。
す如く、過渡パワー制御を伴わず、固定されたキャビティ損失を有する光フィー
ドバック制御を伴い、且つ、キャビティ内のＰＤＬＥ34による光フィードバック
制御を伴う、条件下で特徴付けられる。分岐挿入信号は、１５５７．２ｎｍであ
り、信号パワーは−６ｄＢｍである。およそ１２ｍの長さを有するＥＤＦ12が、
ＰＤＬＥとして使用される。およそ０．３ｄＢの挿入損失を有するＶＯＡ32は、
光フィードバックキャビティ30の総損失の微調整に使用された。−６ｄＢｍのパ
ワー信号がＰＥＡ10に挿入される時、図９の“信号挿入”領域に示される如く、
出力パワーはおよそ６ｄＢｍであった。ＰＥＡのパワー制御がない場合において
は、増幅器内にＡＳＥのみが存在し、飽和している信号が存在しない故、信号が
分岐される時、増幅器の反転は高い。結果として、−６ｄＢｍのパワーを有する
信号が増幅器に戻される時、過渡パワースパイクは図示される如くおよそ１７ｄ
Ｂｍの高さである。該過渡パワースパイクは、光フィードバック制御によって減
じられる。しかしながら、６ｄＢｍでも高すぎると考えられているが、それはま
だ１２ｄＢｍである。ＯＰＣレーザは、可能な最低入力信号パワー（例としては
−１２ｄＢｍ）の出現によってオフにされなければならない。光フィードバック
キャビティが固定された損失を有するのであれば、損失は充分に高くなければな
らず、換言すれば、増幅器がその飽和信号として−１２ｄＢｍの入力チャネルを
有するならば、光フィードバックキャビティの損失の総計はＯＰＣレーザ波長で
の光利得よりも高くなければならない。高い光フィードバックキャビティ損失は
、低いＯＰＣレーザパワーを意味する。結果として、信号が分岐され、増幅器が
低いパワーのＯＰＣレーザによって飽和させられる時、増幅器の反転は高く、実
際、−６ｄＢｍの信号チャネルによる飽和時よりも高い。結局、−６ｄＢｍのパ
ワーの信号が増幅器に挿入される時、過渡スパイクが発生する。上述の如く、キ
ャビティ損失は動的に調整される故、過渡スパイクは光フィードバックキャビテ
ィ30のＰＤＬＥ34によってほとんど除去されることがわかる。本発明の別の特徴
においては、光フィードバックキャビティ内のＶＯＡは、損失要素として正確に
調整されたオフセットスプライスをなすことによって取って代わられ得る。
【００２７】 本発明の別の実施例は、図２に関し、従来の１×Ｎ×Ｎ波長分岐挿入多重化（
ＷＡＤＭ）光伝送ノード110の改良として示される。波長範囲Δλinを有する光
信号を、各々に離散した波長λi（ｉ＝１からＮ）を有するＮ個の光信号（わか
りやすく２つが示されている）、若しくは、各々が波長範囲Δλj（ｊ＝１から
Ｎ−１）を有する複数のＮ個の光信号へ分配するＭin×Ｎout（Ｍin≧１、Ｎout ＞１）個のデマルチプレクサ101を含む。Ｎ個の分岐挿入信号伝播経路103があっ
て、各々の一端でデマルチプレクサ101のＮoutへ結合され、励起源18が一般にポ
ンプ経路121によってＮ個の光増幅器10の間で共有されることを除いて、各経路1
03は図４に示される如き光増幅器10を含む。Ｎin光信号の少なくともいくつかを
多重化するＮin×Ｚout（Ｚout≧１）個のマルチプレクサ107は、Ｎ個の分岐挿
入信号伝播経路の他端109にそれぞれ結合される。光増幅器10の少なくともいく
つかは、各々、上述の如くＰＤＬＥ34からなるＯＦＲＣ30を取り入れ、それによ
ってチャネルの分岐挿入の結果として起こる動的可変増幅器への信号入力条件の
問題を処理する。Ｎ個の光増幅器10の全て若しくはいくつかは、アプリケーショ
ンに対応した単一チャネルＰＥＡ若しくはＷＤＭ増幅器である。増幅器がＰＥＡ
であれば、入力条件を変化させることは、出力パワー変化の要因となる。同様に
増幅器がＷＤＭ増幅器であれば、入力状況を変えることは、増幅器出力の利得エ
ラーの要因となる。本実施例の１つの特徴において、入力増幅器121は、好まし
くはＷＤＭ増幅器であって、ノードの入力においてデマルチプレクサ105に接続
される。増幅器121は、好ましくは、本発明によるＰＤＬＥ34を含むＯＦＲＣ30
を装備する。更なる特徴としてノード110は、出力増幅器123、好ましくは利得制
御されたＷＤＭ増幅器を装備する。
ＷＡＤＭ）光伝送ノード110の改良として示される。波長範囲Δλinを有する光
信号を、各々に離散した波長λi（ｉ＝１からＮ）を有するＮ個の光信号（わか
りやすく２つが示されている）、若しくは、各々が波長範囲Δλj（ｊ＝１から
Ｎ−１）を有する複数のＮ個の光信号へ分配するＭin×Ｎout（Ｍin≧１、Ｎout ＞１）個のデマルチプレクサ101を含む。Ｎ個の分岐挿入信号伝播経路103があっ
て、各々の一端でデマルチプレクサ101のＮoutへ結合され、励起源18が一般にポ
ンプ経路121によってＮ個の光増幅器10の間で共有されることを除いて、各経路1
03は図４に示される如き光増幅器10を含む。Ｎin光信号の少なくともいくつかを
多重化するＮin×Ｚout（Ｚout≧１）個のマルチプレクサ107は、Ｎ個の分岐挿
入信号伝播経路の他端109にそれぞれ結合される。光増幅器10の少なくともいく
つかは、各々、上述の如くＰＤＬＥ34からなるＯＦＲＣ30を取り入れ、それによ
ってチャネルの分岐挿入の結果として起こる動的可変増幅器への信号入力条件の
問題を処理する。Ｎ個の光増幅器10の全て若しくはいくつかは、アプリケーショ
ンに対応した単一チャネルＰＥＡ若しくはＷＤＭ増幅器である。増幅器がＰＥＡ
であれば、入力条件を変化させることは、出力パワー変化の要因となる。同様に
増幅器がＷＤＭ増幅器であれば、入力状況を変えることは、増幅器出力の利得エ
ラーの要因となる。本実施例の１つの特徴において、入力増幅器121は、好まし
くはＷＤＭ増幅器であって、ノードの入力においてデマルチプレクサ105に接続
される。増幅器121は、好ましくは、本発明によるＰＤＬＥ34を含むＯＦＲＣ30
を装備する。更なる特徴としてノード110は、出力増幅器123、好ましくは利得制
御されたＷＤＭ増幅器を装備する。
【００２８】 本発明の別の実施例では、単チャネル光増幅器の過渡パワー変化を制御する方
法、若しくは、増幅器の入力において動的可変動作条件に従うＷＤＭ光増幅器の
ＤＣ利得エラーを減じる方法、及び、動的に動作条件に依存する出力パワーを有
する増幅器の利得媒質に結合されたＯＦＲＣを含む方法は、ＯＦＲＣの出力パワ
ーの増加若しくは減少に従い、ＯＦＲＣのキャビティ損失を減じるステップを含
み、それによって増幅器利得媒質の反転は、増幅器内の利得若しくはパワー変化
を減じるために動的可変である。
法、若しくは、増幅器の入力において動的可変動作条件に従うＷＤＭ光増幅器の
ＤＣ利得エラーを減じる方法、及び、動的に動作条件に依存する出力パワーを有
する増幅器の利得媒質に結合されたＯＦＲＣを含む方法は、ＯＦＲＣの出力パワ
ーの増加若しくは減少に従い、ＯＦＲＣのキャビティ損失を減じるステップを含
み、それによって増幅器利得媒質の反転は、増幅器内の利得若しくはパワー変化
を減じるために動的可変である。
【００２９】 ＤＣ利得エラーは、エルビウムが完全な均質媒体ではないため、光信号と分岐
挿入する若しくは増幅器への励起パワーを増減する加工物であるスペクトルのホ
ールバーニングを原因として起こる。上述の如く、ＯＦＲＣ30は、増幅器10の光
利得制御（ＯＧＣ）として機能する。本発明による、キャビティ内にＰＤＬがな
い場合は、キャビティ損失は固定されて、ＥＤＦ利得媒質12の反転は、ＯＧＣレ
ーザ波長での光学損失に等しいスペクトルホールの最下部で光学利得を維持する
為に増加しなければならない。従って、増幅チャネルの利得は増加してＤＣ利得
エラーを引き起こす。本発明によるパワー依存損失を伴うレーザキャビティ30を
提供することは、ＥＤＦ12の反転を減じ、ＯＧＣレーザの初期のスペクトルのホ
ールバーニングによって引き起こされる増加された反転の効果を次々に埋め合わ
せる。同様に、増幅器10がＰＥＡであれば、増幅器の入力条件の変化によって生
じる過渡パワースパイクを減じる方法が、光パワー制御に対して提供される。
挿入する若しくは増幅器への励起パワーを増減する加工物であるスペクトルのホ
ールバーニングを原因として起こる。上述の如く、ＯＦＲＣ30は、増幅器10の光
利得制御（ＯＧＣ）として機能する。本発明による、キャビティ内にＰＤＬがな
い場合は、キャビティ損失は固定されて、ＥＤＦ利得媒質12の反転は、ＯＧＣレ
ーザ波長での光学損失に等しいスペクトルホールの最下部で光学利得を維持する
為に増加しなければならない。従って、増幅チャネルの利得は増加してＤＣ利得
エラーを引き起こす。本発明によるパワー依存損失を伴うレーザキャビティ30を
提供することは、ＥＤＦ12の反転を減じ、ＯＧＣレーザの初期のスペクトルのホ
ールバーニングによって引き起こされる増加された反転の効果を次々に埋め合わ
せる。同様に、増幅器10がＰＥＡであれば、増幅器の入力条件の変化によって生
じる過渡パワースパイクを減じる方法が、光パワー制御に対して提供される。
【００３０】 本発明において、本発明の精神、若しくは観点から逸脱することなく多様な修
正例及び変形例が作られ得ることは、当業者にとって明らかである。従って、本
発明の変形例及び修正例は、添付の請求の範囲及びそれらと等価な範囲内であっ
て、本発明に包含されるものである。
正例及び変形例が作られ得ることは、当業者にとって明らかである。従って、本
発明の変形例及び修正例は、添付の請求の範囲及びそれらと等価な範囲内であっ
て、本発明に包含されるものである。
【図１】 単一入力及び単一出力の増幅器を有する従来の１×Ｎ×１のＷＡＤＭ
ノードを示す図である。
ノードを示す図である。
【図２】 並列パワー等化増幅器（ＰＥＡ）と、共有ポンプとを有する従来の１
×Ｎ×ＮのＷＡＤＭノードを示す図である。
×Ｎ×ＮのＷＡＤＭノードを示す図である。
【図３ａ】 本発明によるＰＤＬＥを伴わない異なる信号チャネル計数に対する
２つの利得対波長の曲線のプロット図である。
２つの利得対波長の曲線のプロット図である。
【図３ｂ】 本発明によるＰＤＬＥを伴う異なる信号チャネル計数に対する２つ
の利得対波長の曲線のプロット図である。
の利得対波長の曲線のプロット図である。
【図４】 本発明の実施例によるＰＤＬＥを含むＯＦＲＣを伴う増幅器を示す図
である。
である。
【図５】 本発明の実施例によるパワー依存損失対ＰＤＬＥに対するＯＧＣレー
ザからの入射レーザパワーのプロット図である。
ザからの入射レーザパワーのプロット図である。
【図６】 本発明の実施例によるＯＧＣ増幅器によって増幅される光信号の利得
対波長のデータであって、ＯＧＣキャビティ損失が固定されている時（ＶＯＡの
み）、及び、ＯＧＣキャビティがＰＤＬＥを含む時、の２セットのプロットを示
す図である。
対波長のデータであって、ＯＧＣキャビティ損失が固定されている時（ＶＯＡの
み）、及び、ＯＧＣキャビティがＰＤＬＥを含む時、の２セットのプロットを示
す図である。
【図７】 本発明の実施例によるＯＧＣ増幅器により増幅された８つの光信号チ
ャネルに対する７チャネルと１チャネルがそれぞれ分岐される時の利得エラー対
波長のプロットであって、増幅器が固定の損失及び、ＯＧＣキャビティ内にＰＤ
ＬＥを有する時の、プロットのセットである。
ャネルに対する７チャネルと１チャネルがそれぞれ分岐される時の利得エラー対
波長のプロットであって、増幅器が固定の損失及び、ＯＧＣキャビティ内にＰＤ
ＬＥを有する時の、プロットのセットである。
【図８】 本発明によるＯＧＣ増幅器に対して残りのチャネルが分岐若しくは挿
入される時の１５３３ｎｍの信号チャネルに対する、過渡利得エラー対時間のグ
ラフであって、ＯＧＣ増幅器にＰＤＬＥが伴う場合、及び伴わない場合の２つの
プロットの比較のグラフである。
入される時の１５３３ｎｍの信号チャネルに対する、過渡利得エラー対時間のグ
ラフであって、ＯＧＣ増幅器にＰＤＬＥが伴う場合、及び伴わない場合の２つの
プロットの比較のグラフである。
【図９】 本発明による、−６ｄＢｍのパワーを伴う１５５７．２ｎｍのチャネ
ルがＰＥＡに加えられる時の単チャネル増幅器（ＰＥＡ）に対する出力パワー対
時間のグラフであって、制御のない場合、固定された損失を伴う光フィードバッ
ク制御の場合、及び、ＯＦＲＣ内のＰＤＬＥを伴う光フィードバック制御の場合
、の３つのプロットの比較のグラフである。
ルがＰＥＡに加えられる時の単チャネル増幅器（ＰＥＡ）に対する出力パワー対
時間のグラフであって、制御のない場合、固定された損失を伴う光フィードバッ
ク制御の場合、及び、ＯＦＲＣ内のＰＤＬＥを伴う光フィードバック制御の場合
、の３つのプロットの比較のグラフである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年４月４日（２００１．４．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｊ 14/02 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 マクナマラ トマス ダブリュ． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング ウエストサードストリート 400 (72)発明者 ワン チャイア シー． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッドポスト ジェイコブドライ ブ ８ Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH03 JJ05 KK06 LL17 MM01 PP07 RR01 YY17 5K002 AA06 BA02 BA04 BA05 BA13 CA13 DA02 FA01 【要約の続き】
Claims (37)
- 【請求項１】 波長分岐挿入多重（ＷＡＤＭ）増幅光伝送ノードであって、 Ｍin×Ｎout（Ｍin≧１、Ｎout＞１）個のポートのデマルチプレクサと、 各々がＮout個のポートに結合した端部を有するＮ個の挿入及び／若しくは分
岐する信号伝播経路と、 前記Ｎ個の挿入及び／若しくは分岐信号伝播経路のうち少なくとも１つに配置
された利得媒質を有する光増幅器と、 前記Ｎ個の経路の各々の他端がＺoutポートの１つに結合された、Ｎin×Ｚout （Ｚout≧１）個のポートのデマルチプレクサと、 を含み、 前記光増幅器の各々は前記利得媒質に結合された光フィードバック共振レーザ
キャビティを含み、且つ 前記光フィードバック共振レーザキャビティの各々の内のパワー依存損失素子
は、前記パワー依存損失素子への増大入射レーザ光強度の関数としての減少損失
を呈することを特徴とするノード。 - 【請求項２】 前記パワー依存損失素子は、能動機構若しくは受動機構の少な
くとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のノード。 - 【請求項３】 前記能動機構は、光強度モジュレータと、フィードバック制御
と、からなることを特徴とする請求項２記載のノード。 - 【請求項４】 前記能動機構は、可飽和吸収体からなることを特徴とする請求
項２記載のノード。 - 【請求項５】 前記可飽和吸収体は、希土類酸化物添加ファイバであることを
特徴とする請求項４記載のノード。 - 【請求項６】 前記可飽和吸収体は、エルビウム添加ファイバであることを特
徴とする請求項４記載のノード。 - 【請求項７】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、リングキャビ
ティであることを特徴とする請求項２記載のノード。 - 【請求項８】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、線形キャビテ
ィであることを特徴とする請求項２記載のノード。 - 【請求項９】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、レイジング波
長を前記光フィードバック共振レーザキャビティへ結合する波長選択カプラによ
って利得媒質に結合されていることを特徴とする請求項７記載のノード。 - 【請求項１０】 前記レイジング波長は、前記光フィードバック共振レーザキ
ャビティ内を増幅器への光信号入力と同じ方向へ伝播することを特徴とする請求
項９記載のノード。 - 【請求項１１】 前記利得媒質は、希土類酸化物添加ファイバであることを特
徴とする請求項１記載のノード。 - 【請求項１２】 前記希土類酸化物添加ファイバは、エルビウム添加ファイバ
であることを特徴とする請求項１１記載のノード。 - 【請求項１３】 複数の前記光増幅器に結合された単一の励起源をさらに含み
、前記増幅器の各々は前記増幅器へ励起エネルギーを提供する伝播経路のうちの
１つに配置されていることを特徴とする請求項１記載のノード。 - 【請求項１４】 前記励起源は光源であることを特徴とする請求項１３記載の
ノード。 - 【請求項１５】 前記励起源は電流源であることを特徴とする請求項１３記載
のノード。 - 【請求項１６】 前記請求項１記載のノードであって、前記ノードの入力にお
いてデマルチプレクサへ結合されたＷＤＭ光増幅器をさらに含み、前記ＷＤＭ光
増幅器は、前記光フィードバック共振レーザキャビティのうちの１つと、パワー
依存損失素子のうちの１つと、を含むことを特徴とするノード。 - 【請求項１７】 前記光増幅器は、単一チャネル増幅器であることを特徴とす
る請求項１記載のノード。 - 【請求項１８】 前記光増幅器は、ＷＤＭ増幅器であることを特徴とする請求
項１記載のノード。 - 【請求項１９】 光増幅器であって、 利得媒質と、 前記利得媒質に結合された励起源と、 前記利得媒質に結合された光フィードバック共振レーザキャビティと、 パワー依存損失素子への増大入射レーザ光強度の関数としての減少損失を呈す
る前記光フィードバック共振レーザキャビティ内のパワー依存損失素子と、 からなることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２０】 前記増幅器はＷＤＭ増幅器であって、前記増幅器は、前記増
幅器の入力における動的可変動作条件の下で、前記増幅器の出力における利得エ
ラーをもたらして、前記光フィードバック共振レーザキャビティが利得エラーを
前記動的可変動作条件の関数として動的可変損失若しくは利得を示して改善する
ことを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項２１】 前記増幅器は単一チャネル増幅器であって、前記増幅器は、
増幅器の入力における動的可変動作条件の下で、前記増幅器の出力における出力
パワーの変化をもたらして、光フィードバック共振レーザキャビティが、前記動
的可変動作条件の関数として動的可変損失若しくは利得を示して出力パワーの変
化を補正することを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項２２】 前記パワー依存損失素子は、能動機構若しくは受動機構を少
なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項２３】 前記能動機構は、光強度モジュレータと、フィードバック制
御と、からなることを特徴とする請求項２２記載の増幅器。 - 【請求項２４】 前記受動機構は、可飽和吸収体からなることを特徴とする請
求項２２記載の増幅器。 - 【請求項２５】 前記可飽和吸収体は、希土類酸化物添加ファイバであること
を特徴とする請求項２４記載の増幅器。 - 【請求項２６】 前記可飽和吸収体は、エルビウム添加ファイバであることを
特徴とする請求項２４記載の増幅器。 - 【請求項２７】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、リングキャ
ビティであることを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項２８】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、線形キャビ
ティであることを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項２９】 前記光フィードバック共振レーザキャビティは、レイジング
波長を前記光フィードバック共振レーザキャビティへ結合する波長選択素子によ
って利得媒質へ結合されていることを特徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項３０】 前記レイジング波長は、入力光信号と同一方向に伝播するこ
とを特徴とする請求項２７記載の増幅器。 - 【請求項３１】 前記利得媒質は、希土類酸化物添加ファイバであることを特
徴とする請求項１９記載の増幅器。 - 【請求項３２】 前記希土類酸化物添加ファイバは、エルビウム添加ファイバ
であることを特徴とする請求項３１記載の増幅器。 - 【請求項３３】 前記励起源は、光源であることを特徴とする請求項１９記載
の増幅器。 - 【請求項３４】 前記励起源は、電流源であることを特徴とする請求項１９記
載の増幅器。 - 【請求項３５】 前記利得媒質は、半導体であることを特徴とする請求項１９
記載の増幅器。 - 【請求項３６】 単一チャネル光増幅器の過渡パワー変化を制御若しくは入力
における動的可変動作条件の下でＷＤＭ光増幅器の直流利得エラーを減じる方法
であって、動的動作条件に依存する出力パワーを有する増幅器の利得媒質に結合
されたＯＦＲＣを含む方法であって、前記ＯＦＲＣの入射出力パワーの増加若し
くは減少に従って、前記ＯＦＲＣのキャビティ損失を減じるステップを含み、増
幅器利得媒質の反転は動的に変化して、増幅器の利得若しくはパワー変化を減じ
ることを特徴とする方法。 - 【請求項３７】 前記ＯＦＲＣの入射出力パワーの増加若しくは減少に従って
、前記ＯＦＲＣのキャビティ損失をそれぞれ減少若しくは増加させる前記ステッ
プは、可飽和吸収体への前記ＯＦＲＣ入射の出力パワー増加に従って、吸収体の
損失が減少する特性を有する可飽和吸収体をＯＦＲＣ内に与えることを含むこと
を特徴とする請求項３６記載の方法。
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