JP2003017786A - 光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重化された各波長の光信号の光パワ−
を調節し、各波長の光出力パワ−と波長間偏差を調節す
る。 【解決手段】 光パワ−調節部８では、光スタ−カプラ
１８で光を分岐し、光フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
で分岐した各光から波長λ１、λ２、λ３の光を各々抽
出する。そして、光利得調節器１７ａ，１７ｂで波長λ
２の光と、波長λ３の光のみを独立に増幅または減衰さ
せ、この後、光スタ−カプラ１９で各波長の光を合波す
る。光増幅部９では、この波された光の全体を増幅させ
る。光増幅部９、光利得調節器１７ａ，１７ｂの利得
は、制御装置１４が個別に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システム等
において使用される光増幅装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの低コスト化要求に伴
い、一本の伝送ファイバーに１種以上の相異なる波長の
信号光を多重して伝送する、波長多重光伝送が検討され
ている。また、このような波長多重光伝送に用いる増幅
器としては、増幅波長帯域が広く、低雑音での増幅が可
能な光増幅装置が適していると考えられている。

【０００３】しかし、この光増幅装置を構成する希土類
添加光ファイバや半導体光増幅器には、利得の波長依存
性があり増幅後の各波長の光出力又は利得に波長間偏差
を生ずることが知られている。このため伝送後の光パワ
−には波長間偏差が生じる。特に、光増幅器による多段
中継を行う場合には、各中継段における光増幅装置によ
る波長間偏差が積算されることになるため、伝送後の光
パワ−の波長間偏差は大きくなる。

【０００４】ここで、多重された波長のうち最も低いパ
ワーの波長信号を伝送後の受信パワーの下限値と考えな
ければならないので、波長多重伝送における最大伝送距
離は、最も低いパワーの波長信号によって制限される。
したがい、光増幅装置の出力波長間偏差を低減すること
が、最大中継伝送距離を拡大させる上で重要となる。

【０００５】そこで、たとえば、電子情報通信学会信学
技法ＯＣＳ９４−６６，ＯＰＥ９４−８８（１９９４−
１１）「ファイバ増幅率制御を用いた光ファイバ増幅器
の多波長一括増幅特性平坦化」では次のような技術が提
案されている。

【０００６】図１８に、この技術に係る光増幅装置の構
成を示す。図１８において、５０はエルビウム添加光フ
ァイバ、５１、５２は光アイソレータ、５３は光合波
器、５４は励起光源、５５は光減衰器である。また、５
６は光減衰器５５の出力を分岐する光カップラ、５７
は、分岐した光を検出する光検出器５７である。

【０００７】この技術では、このような光増幅装置によ
って、オウトファイバゲインコントローラ（ＡＦＧＣ）
によってファイバゲインが１２ｄＢ一定となるように制
御することにより、各波長間偏差を最小にしている。ま
た、光減衰器５５によるオウトパワ−コントロ−ラ（Ａ
ＰＣ）によって、中継器増幅率が変わってもゲインスペ
クトルに影響が及ばないようにしている。

【０００８】理論上の計算によれば、このような光増幅
器によれば、入力光の波長間偏差を０ｄＢと仮定した場
合には、エルビウム添加光ファイバ５０の長さが１１ｍ
の時に各波長間の利得偏差が最小となり、０．１２ｄＢ
以下になると報告されている。また、このような光増幅
器を用いて、４波長が多重された光を６０回中継した後
の利得偏差が１．５ｄＢ以下となることも併せて報告さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、伝送中の各
波長の光損失は中継区間内におけるファイバー損失の違
いや、隣り合う波長同士の光パワーの違い等によって異
なる。また、実使用状態においては、中継間隔や区間内
のファイバー損失は必ずしも一定ではない。このため、
実使用状態における波長間偏差や各波長の光パワーを予
測することは困難である。したがい、図１８に示した光
増幅器では実使用状態において次のような問題が生ず
る。すなわち、入力レベルが変化したり、入力波長間偏
差が生じた場合には出力波長間偏差を０ｄＢにすること
ができない。

【００１０】また、図１８に示した光増幅器を用いた場
合に、外的な要因により、例えばある一つの波長に生じ
た独立な変動を抑圧しようとすると、他の波長の安定し
た出力パワ−も同時に抑圧されるため、これらの信号光
波長出力パワ−の安定性に悪影響を与える。

【００１１】また、図１８に示した光増幅器では、波長
間偏差をなくすための最適条件が光増幅器の利得に依存
するため、信号光の出力を自在に設定できない。すなわ
ち、中継間隔が光増幅器によって制限されるためことに
なるため、システム構築の自由度が制限される。また、
中継区間毎に波長間偏差を無くすための最適化を行う必
要があるという問題もある。

【００１２】そこで、本発明は、波長多重化された各波
長の光出力パワ−と、各波長の光のパワ−の波長間偏差
を任意に調節することのできる光増幅装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
本発明は、入力した複数の異なる波長の信号光が多重さ
れた光を増幅する光増幅手段の前段または後段に、複数
の異なる波長の信号光が多重された光を受け入れ、受け
入れた光に含まれる少なくとも１つの波長の光を、当該
光の波長と異なる波長の光とは独立に増幅または減衰す
る光パワー調節手段を設けた。また、前記光パワー調節
手段の行う増幅または減衰の利得と、前記光増幅手段の
行う増幅の利得とを、それぞれ制御する制御手段を設け
た。

【００１４】ここで、光増幅手段として一般的に用いら
れている希土類添加光ファイバや半導体増幅器は、励起
パワー一定の条件下においては、出力パワーが入力パワ
ーに依存する。このことは波長λ１、λ２、λ３、‥‥
‥λＮの光を多重した多重光を同時に増幅した場合でも
同様である。したがい、各波長の光について光増幅器の
入力パワーを増減させることにより、入力パワーの増減
に依存した出力を得ることが可能である。

【００１５】そこで、本発明では、光増幅手段の前段
に、複数の波長の光が多重された光を受け入れ、受け入
れた光に含まれる少なくとも１つの波長の光を、当該光
の波長と異なる波長の光とは独立に増幅または減衰する
光パワー調節手段を設け、この光パワー調節手段によっ
て、光増幅手段に入力する各波長の光の波長間偏差を調
節し、その後に、光増幅手段によって、各波長の光を多
重した光を同時に増幅することにより、各波長の光のパ
ワ−、波長間偏差を所望の値に調節する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光増幅装置の
実施例について説明する。

【００１７】まず、第１の実施例について説明する。

【００１８】図１に、本第１実施例に係る光伝送システ
ムの構成を示す。

【００１９】図中、１は信号光を送出する光送信器、２
は送出された信号光のパワーを増幅する光ブースタアン
プ、３は信号光を伝送する伝送ファイバ、４は信号光を
増幅して中継する光中継器、５は伝送された信号光を増
幅する光プリアンプであり、６は光プリアンプで増幅さ
れた信号光を入力する光受信器である。

【００２０】本第１実施例に係る光増幅装置は、このよ
うな光伝送システムの、光ブースタアンプ２、光中継器
４、光プリアンプ５として用いることができる。

【００２１】本第１実施例では、代表として光ブースタ
アンプ２を本第１実施例に係る光増幅装置によって構成
した場合について説明する。

【００２２】次に、図２に、この光ブースタアンプ２の
構成を示す。

【００２３】本第１実施例では、光送信器１より、λ１
＝１５４７ｎｍ、λ２＝１５５２ｎｍ、λ３＝１５５７
ｎｍの３種類の波長の光が波長多重化された入力信号光
Ｐｉｎが光ブースタアンプ２に入力される。

【００２４】図２に示すように、光ブースタアンプ２
は、光アイソレータ７、光パワー調節部８、光増幅部
９、光アイソレータ１３、制御装置１４より構成され
る。

【００２５】また、光増幅部９は、希土類添加光ファイ
バ１０、励起光源１１、光合波器１２で構成されてい
る。本第１実施例では、希土類添加光ファイバ１０とし
ては、エルビウム添加光ファイバを用いる。また、励起
光源１１としては、１４８０ｎｍの半導体レーザーを用
いる。

【００２６】このような、光ブースタアンプ２におい
て、入力信号光Ｐｉｎは、光アイソレータ７を介して、
光パワー調節部８に供給される。

【００２７】光パワー調節部８は、供給された各波長の
光の光パワー及び光パワーの波長間偏差の調節を行う。
そして、調節した信号光を光増幅部９に出力する。

【００２８】光増幅部９において、励起光源１１からの
励起光は光合波器１２を介してエルビウム添加光ファイ
バ１０に流入し、エルビウム添加光ファイバ１０を励起
する。このためエルビウム添加光ファイバ１０に、光パ
ワー調節部８より入力した信号光は増幅され光合波器１
２を介して、光アイソレータ１３に出力される。そし
て、光アイソレータ１３よりは、λ１、λ２、λ３の波
長の光が多重した出力信号光Ｐｏｕｔとして出力され
る。ここで、励起光源１１の励起光量の制御は、制御装
置１４によって行われる。

【００２９】なお、光増幅部９における励起光はエルビ
ウム添加光ファイバ１０の前段から入力しても構わな
い。また光増幅部９としては、半導体増幅器を用いても
よい。

【００３０】制御装置１４は、光増幅部９、光パワー調
節部８を制御することにより、波長毎に光出力及び波長
間偏差の調節を行なう。その詳細については後に説明す
る。

【００３１】次に、光パワー調節部８について説明す
る。

【００３２】図３に、光パワー調節部８の内部構成を示
す。

【００３３】図示するように、光パワー調節部８は、λ
１、λ２、λ３の波長毎に信号光を分波する光合分波部
１５，１６と、λ１、λ２の波長の光の光パワーを調節
する光利得調節器１７ｂ，１７ｃを備えている。また、
光合分波部１５，１６は二つの１×３光スターカップラ
１８、１９と光フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを組み
合わせた構成となっている。また、光利得調節器１７
ｂ，１７ｃは、希土類添加光ファイバ２１ｂ，２１ｃ、
励起光源２２ｂ，２２ｃと、光合波器２３ｂ，２３ｃと
から構成されている。本第１実施例では、励起光源２２
ｂ，２２ｃとして８２０ｎｍの波長の発光ダイオード
を、希土類添加光ファイバ２１ｂ，２１ｃとしては、エ
ルビウム添加光ファイバを用いる。

【００３４】さて、波長間偏差は一つの波長の光を基準
として相対的に設定することが可能である。例えば、λ
１の波長の光出力パワ−が＋１０ｄＢｍになるように、
前述した光増幅部９の利得を励起光源１１の励起光量を
設定することにより定めると共に、これに応じてλ２、
λ３の波長の光の利得を光利得調節器１７ｂ，１７の励
起光源２２ｂ，２２ｃｃの励起光量をに調節すれば、各
波長の光の出力パワ−および波長間偏差を任意に調節す
ることが可能である。ここで、励起光源２２ｂ，２２ｃ
の出力する調節の制御は制御装置１４によって行われ
る。

【００３５】なお、図３には、λ１の波長の光に対する
光利得調節器を設けない場合について示したが、λ１の
波長の光に対する光利得調節器を備え、代えて、λ２の
波長の光もしくはλ３の波長の光に対する光利得調節器
を設けないようにしてもよい。また、本第１実施例で用
いたエルビウム添加光ファイバ１０の特性によると、１
５４４ｎｍと１５６５ｎｍの波長間偏差はほとんどな
い。従って、１５４４ｎｍと１５６５ｎｍの波長を多重
する波長の一種として用いた場合には１５４４ｎｍと１
５６５ｎｍの光合分波や光利得調節器１７による利得の
調節は行わずに、他の波長のみについて光利得調節器１
７による調節を行うようにしてもよい。このように構成
することにより、簡略化した光パワー調節部８を構成で
きる。

【００３６】ここで、図４を用いて、光パワー調節部８
の光合分波部１５，１６の動作を説明しておく。なお、
図４では、説明の明確化のため光利得調節器１７ｂ，１
７ｃの図示を省略した。

【００３７】さて、図中の、１×３光スターカップラ１
８によって光は３等分される。そして、３等分された光
を、それぞれ入力する３つの光フィルタ２０ａ〜２０ｃ
からは、それぞれ、λ１、λ２、λ３の波長の光が出力
される。すなわち、１５４７ｎｍ±１ｎｍの通過帯域を
持つ光フィルタ２０ａはλ１＝１５４７ｎｍの光のみを
通過させ、１５５２ｎｍ±１ｎｍの通過帯域を持つ光フ
ィルタ２０ｂはλ２＝１５５２ｎｍの光のみを通過さ
せ、１５５７ｎｍ±１ｎｍの通過帯域を持つ光フィルタ
２０ｃはλ３＝１５５７ｎｍの光のみを通過させる。

【００３８】これらの光のうちλ２、λ３の波長の光
は、光利得調節器１７ｂ、１７ｃで利得を各々調節さ
れ、光フィルタ２０ａが出力するλ１の波長の光と１×
３光スターカップラ１９によって合波させる。

【００３９】なお、光フィルタ２０ａはλ２、λ３の波
長を通さないものであれば、例えば約１５４８ｎｍ以下
の通過波長帯域を持つ低域通過フィルタを用いてもよ
く、また同様に、光フィルタ２０ｃはλ１、λ２の波長
を通さないものであれば、例えば約１５６４ｎｍ以上の
通過波長帯域を持つ高域通過フィルタを用いてもよい。

【００４０】ここで、１×３光スターカップラ１８によ
って３つの波長はそれぞれ−５ｄＢのほぼ均等な損失を
受け、光フィルタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃによりそれぞ
れ−１ｄＢのほぼ均等な損失を受け、最後に１×３光ス
ターカップラ１９によって３つの波長はそれぞれ−５ｄ
Ｂのほぼ均等な損失を受ける。従って、光学部品による
各波長の光損失はどれもほぼ均等に−１１ｄＢになる。
このことは、光パワー調節部８内部において波長間偏差
を生じさせる要因が光利得調節器１７のみとなり、それ
以外の光学部品によらないことを示している。なお、波
長の多重数をλ１、λ２、λ３、λ４‥‥‥‥λＮのよ
うに増やす場合は、スターカップラ１８，１９の分岐
数、光フィルタ２０の数、光利得調節器１７の数を同様
に増やせばよい。

【００４１】次に、図５を用いて光利得調節器１７の動
作を詳しく説明する。

【００４２】本第１実施例では、光利得調節器１７ｂ，
１７ｃとして同じものを用いているので、ここでは光利
得調節器１７ｂについて説明する。

【００４３】図中の励起光源２２ｂからの励起光は光合
波器２３ｂによってエルビウム添加光ファイバ２１ｂの
後方端より流入し、これを励起する。λ２び波長の光は
エルビウム添加光ファイバ２１ｂの前方端より入力さ
れ、エルビウム添加光ファイバ２１ｂにおいて増幅ある
いは減衰を受けた後、出力される。励起光源２２ｂは制
御装置１４によって制御される。なお、ここで励起光は
エルビウム添加光ファイバ２１の前段から入力しても構
わない。また光利得調節器１７ｂは半導体増幅器を用い
てもよく、この場合には、励起電流を制御装置１４によ
って制御する。

【００４４】さて、一般に光増幅器に用いられる光増幅
媒体は励起パワーが流入しているときは光を増幅する媒
体として作用するが、流入量が少ないか又は０の時には
光を減衰する媒体として作用する。本第１実施例に係る
光利得調節器１７は、希土類添加光ファイバ２１と励起
光源２２と光合波器２３とからなる構成であるため、励
起パワーが少ない時には負の利得を有する光利得調節器
１７として機能し、励起パワーの多い時には光が増幅さ
れ正の利得を有する光利得調節器１７として機能する。

【００４５】従来の光減衰器では外部から電動モーター
等による制御を必要としたため構成規模が大きくまた制
御速度も遅かったのに対して、本光利得調節器１７で
は、励起パワーの増減のみによって光出力パワ−の調節
が可能なため、減衰方向も含め、光の利得の調節を簡単
かつ瞬時に行うことができる。さらに増幅波長帯域が、
多重する信号の帯域を十分にカバーする広さを有するた
め、それぞれの波長に対する光利得調節器１７として同
じ構成のものを用いることができる。

【００４６】また、本第１実施例において光利得調節器
１７ｂに、後段の光増幅器９のエルビウム添加光ファイ
バ１０と同一の素材のエルビウム添加光ファイバ２１ｂ
を用いのは、次の理由によるものである。

【００４７】すなわち、前述したように制御部１４によ
って制御される、光増幅器９の励起光源１１の励起光量
による制御速度（約１〜５ｍＳ）は、ほぼ光増幅器９の
エルビウム添加光ファイバ１０が励起光によって励起さ
れたときの緩和寿命時間によって決まる。光利得調節器
１７ｂも同様に調節速度がエルビウム添加光ファイバ２
１ｂが励起光によって励起されたときの緩和寿命時間に
よって決まるため、前記光増幅器９の制御速度とほぼ同
じ速度となる。従って、制御部１４によって制御される
前記光増幅器９の励起光源１１の励起光量による制御速
度と同等の早い速度で調節可能であり、かつ、調節の際
に信号変調波形に悪影響を与えるような、過度に早い調
節を行わない。また、光増幅器９のエルビウム添加光フ
ァイバ１０の増幅波長帯域と、光利得調節器１７ｂの調
節波長帯域とを全く同一とすることができる。

【００４８】以上の理由から、光利得調節器１７ｂ内の
希土類添加光ファイバ２１ｂと、後段の光増幅器９の希
土類添加光ファイバ１０の素材は同一化させた方が良い
と発明者は考える。ただし、エルビウム添加光ファイバ
２１ｂに代えて他の希土類添加光ファイバを用いても良
い。

【００４９】さて、エルビウム添加光ファイバ２１ｂの
長さは、過度の増幅特性を必要としないため３ｍ程度の
長さで良く、光増幅器９に用いるエルビウム添加光ファ
イバ１０と比較して約１／１０の長さで済む。

【００５０】次に、励起光源２２ｂに用いた８３０ｎｍ
の波長の発光ダイオード２２ｂの出力は２０ｍＷ以下で
良い。一般に希土類添加光ファイバを増幅媒体として用
いる場合には高利得効率が得られる、９８０ｎｍや、１
４８０ｎｍの波長帯を有する高出力半導体レーザーが有
効であるが、光利得調節器１７ｂに用いる励起光源２２
ｂには低利得効率の波長帯を有する光源や、低出力の光
源でも充分適用可能である。従って光利得調節器１７ｂ
に使用可能な励起光源２２ｂの適用範囲は広く、例えば
５２０ｎｍ近隣や６６０ｎｍ近隣、８２０ｎｍ近隣、９
８０ｎｍ近隣、１４８０ｎｍ近隣に波長帯を有する低出
力の光源を用いることができる。特に８３０ｎｍ近隣の
発光ダイオード２２ｂは低価格で入手可能であるため、
これを用いた本第１実施例によれば低コストにて光利得
調節器１７ｂを構成可能である。

【００５１】次に、制御装置１４について説明する。

【００５２】制御装置１４は、前述したように光増幅器
９の励起光源１１の励起光量、光パワー調節部８の各光
利得調節器１７ｂ，１７ｃの励起光源２２ｂ，２２ｃの
励起光量を制御し、波長毎に光出力及び波長間偏差の調
節を行なう。

【００５３】図６に、制御装置１４の内部構成を示す。

【００５４】図中において、メモリ部２４には、あらか
じめいくつかの制御パラメータ２５が記憶されている。
例えば光増幅器９の励起光源１１である１４８０ｎｍ半
導体レーザー１１の励起光量と、各光利得調節器１７内
部の励起光源２２ｂ，２２ｃである８２０ｎｍの発光ダ
イオード２２ｂ，２２ｃの励起光量との組がパラメータ
２５として、複数記憶され、このうちの一つが外部から
の入力情報に応じて、制御部２６によって選択されるよ
うになっている。

【００５５】制御部２６は、光増幅器９の励起光源１１
である１４８０ｎｍ半導体レーザー１１の励起光量と、
各光利得調節器１７内部の励起光源２２ｂ，２２ｃであ
る８２０ｎｍの発光ダイオード２２ｂ，２２ｃの励起光
量を、選択されたパラメータ２５に従って制御する。

【００５６】ここで、制御パラメータ２５は入力光の各
波長のパワ−の組み合わせ毎に設けておき、制御部２６
が外部より通知された現実の入力光パワ−に応じて選択
する。

【００５７】表１に各波長の入力光のパワ−の組み合わ
せ毎に設けた制御パラメータ２５を示す。

【００５８】この制御パラメ−タ２５によれば、入力光
の各波長のパワ−の組み合わせが表１に示すいずれの場
合でも光出力パワ−を各波長とも＋１０ｄＢｍ、波長間
偏差を０ｄＢに設定することができる。本第１実施例で
は、光送信器１の光ブースタアンプ２への入力パワーは
λ１、λ２、λ３共に−２ｄＢｍに精度良く制御され、
入力パワーの変動や入力波長間偏差がほとんどないた
め、制御部２６によって下記表１の網掛の部分のパラメ
ータ２５を選択する。

【００５９】

【表１】

【００６０】なお、制御パラメータ２５としては、励起
光源１１及び２２に与える電流値を記述したものを用い
てもよい。

【００６１】また、制御パラメータ２５は出力光のパワ
−の組み合わせ毎に設けておき、制御部２６が外部より
通知された所望の出力光のパワ−の組み合わせに応じて
選択するようにしてもよい。

【００６２】表２に、出力光のパワ−の組み合わせ毎に
設けた制御パラメータ２５の例を示す。

【００６３】表２に示す制御パラメ−タ２５によれば、
任意の出力波長間偏差毎、出力光パワ−を得ることがで
きる。本実施例における光送信器１の光増幅装置への入
力パワーはλ１、λ２、λ３共に−２ｄＢｍに精度良く
制御され、入力パワーの変動や入力波長間偏差がほとん
どない。このような条件において、信号光を１２０ｋｍ
伝送した後の光パワーを、各波長共−２５ｄＢｍ一定に
するためには、伝送中の減衰の波長間偏差が相殺される
ように、制御部２６によって例えば表２の網掛のパラメ
ータ２５ａを選択すればよい。各波長の光出力パワ−
は、伝送距離や伝送ファイバ３の損失に応じて最適な状
態を求めるようにする。

【００６４】

【表２】

【００６５】この場合も、制御パラメータ２５として
は、励起光源１１及び２２に与える電流値を用いてもよ
い。また、出力パワーではなく、換算利得を制御するよ
うに設定してもよい。

【００６６】ところで、光パワー調節部８は、図７に示
すように構成しても良い。

【００６７】図７に示した構成と、先に図３に示した構
成との相違は、λ１、λ２、λ３全ての波長に対して光
利得調節器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けた点である。
このように構成すれば、全く独立に各波長の光パワーを
調節可能であり、調節精度も向上する。この場合、制御
部１４において記憶する制御パラメータ２５には、λ
１、の光利得調節器１７ａの励起光源２２ａの励起光パ
ワ−も記述するようにする。なお、この構成は、同様に
光利得調節器１７の数を増やすことにより、波長の多重
数をλ１、λ２、λ３、λ４‥‥‥‥λＮのように増え
た場合にも対応できる。

【００６８】なお、この場合も、光利得調節器１７ａ，
１７ｂ，１７ｃとして、半導体増幅装置を用いるように
してもよい。

【００６９】光パワー調節部８は、また、図８のように
構成するようにしてもよい。

【００７０】図８に示した構成によれば、前記光パワー
調節部８は、光アイソレータ２７と希土類添加光ファイ
バ２８と、制御部１４によって制御される励起光源２９
と光合波器３０と、外部から制御部１４によって制御さ
れる１種以上の相異なるλ１、λ２、λ３の波長の光源
３１ａ，３１ｂ，３１ｃと該光源からの光を信号光とは
逆方向に合波する１×４光スターカップラ３２とで構成
される。

【００７１】光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃの光はそれぞ
れ多重した信号光の波長帯と一致している。このような
構成により、例えば或る波長の信号光の光パワーが大き
いときにはそれと同じ波長帯の光源３１の光出力を大き
くすることにより、希土類添加光ファイバ２８内の増幅
エネルギーを消費させ、その波長の信号光の増幅率を下
げることができる。逆に或る波長の信号光の光パワーが
小さいときにはそれと同じ波長帯の光源３１の光出力を
小さくすることにより、希土類添加光ファイバ２８内の
増幅エネルギーを保ち、その波長の信号光の増幅率を上
げることができる。

【００７２】図８の構成では、光源３１からの光を信号
光とは逆方向に入射することにより、これらの光が信号
光に混在することを防止している。また、希土類添加光
ファイバ２８の前段に光アイソレータ２７によって、希
土類添加光ファイバ２８内において増幅されて逆方向に
進む光源３１からの光を遮断し、光パワー調節部８前段
に配置される部品への影響を防止している。ここで、図
８の構成でも、希土類添加光ファイバ２８にはエルビウ
ム添加光ファイバを、励起光源２９には８３０ｎｍの半
導体レーザーを用いた。そして、光出力を各波長とも＋
１０ｄＢｍ、波長間偏差を０ｄＢに設定する為に、制御
部２６によって表３のような制御パラメータ２５を選択
した。

【００７３】

【表３】

【００７４】なお、この構成においても、制御パラメー
タ２５は、励起光源１１及び２２や光源３１の電流値を
用いてもよい。また光合波器３０、エルビウム添加光フ
ァイバ２８、励起光源２９の部分を半導体増幅装置に置
き換えてもよい。

【００７５】以下、本発明に係る光増幅装置の第２の実
施例について説明する。

【００７６】図９に、本第２実施例に係る光増幅装置の
構成を示す。

【００７７】本第２実施例に係る光増幅装置の構成が、
光ブ−スタアンプ２として適用した第１実施例に係る光
増幅装置（図２参照）と異なる点は、光出力の一部を分
岐する光分岐部３３、光分岐部３３によって分岐された
光中に含まれるλ１、λ２、λ３の波長の光各々のパワ
−もしくは波長間偏差を検知する出力モニタ部３４、入
力光の一部を分岐する光分岐部３５、光分岐部３５によ
って分岐された光に含まれるλ１、λ２、λ３の波長の
光の各々のパワ−もしくは波長間偏差を検知する入力モ
ニタ部３６を備えた点である。また、本第２実施例にお
いては、制御装置１４は、出力モニタ部３４と入力モニ
タ部３６との少なくとも一方により検出された各波長の
光のパワーもしくは波長間偏差に応じて、出力光に含ま
れる各波長の光のパワ−あるいは波長間偏差が予め定め
られた値になるよう、前記光パワー調節器８内の各光利
得調節器１７と、光増幅部９の励起光源１１を自動制御
する。

【００７８】このような構成によれば、光増幅装置への
入力パワーや出力パワーや換算利得に変動があった場合
でも、各波長の光出力パワ−や波長間偏差を予め定めら
れた値に自動制御することができる。また何れかの波長
の光のみに変動があった場合も、他の波長の出力パワ−
に影響を与えることなく、この変動があった波長の光の
出力パワ−を予め定められた値に制御することが可能と
なる。また、光増幅部９の励起光源１１などの経年劣化
が生じた場合でも、常に各波長の光出力パワ−及び波長
間偏差を予め定められた値に維持することができ、光増
幅装置全体としての安定性と信頼性を向上させることが
可能となる。

【００７９】ただし、本第２実施例において新たに設け
た光分岐部３３、出力モニタ部３４、光分岐部３５、入
力モニタ部３６のうち、光分岐部３３と出力モニタ部３
４のみ、もしくは、光分岐部３５と入力モニタ部３６の
みを設けるようにしてもよい。

【００８０】以下では、本第２実施例において新たに設
けた光分岐部３３、出力モニタ部３４、光分岐部３５、
入力モニタ部３６のうち、光分岐部３３、出力モニタ部
３４のみを設けた場合について説明する。

【００８１】図１０に、この場合の光増幅装置の、より
詳細な構成を示す。

【００８２】図中において、出力モニタ部３４は、１×
３光スターカップラ３７、光カップラ３８ａ，３８ｂ，
３８ｃ、光フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを通過して
再び光カップラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ、光検出器４０
ａ，４０ｂ，４０ｃによって構成される。ここで、光フ
ィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、図３に示した光フィ
ルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃである。すなわち、本第２
実施例では、光フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、出
力モニタ部３４の一部としても用いられる。また、他の
部位は、図３に同符号で示した部位と同じものである。

【００８３】さて、このような構成において、出力の一
部から光カップラを用いた光分岐部３３によって分岐さ
れたモニタ光は、１×３光スターカップラ３７によって
再分岐し、それぞれ光パワー調節器８内部において、光
カップラ３８ａ，３８ｂ，３８ｃにより、信号光とは逆
方向に入射する。入射した光は各波長に対応する光フィ
ルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって各々の波長の光が
取り出された後に、さらに光カップラ３９ａ，３９ｂ，
３９ｃにより一部が分岐される。分岐した各波長の光の
パワ−は光検出器４０ａ，４０ｂ，４０ｃによって検出
され、制御装置１４に通知される。

【００８４】このように、図１０に示した構成では、光
フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、モニタ光のうち必
要な波長成分を抽出する機能と、前記第１実施例におい
て果たした入力光を波長毎に分光する機能を共に果たし
ている。このような構成によれば、出力モニタ部３４の
ために新たに光フィルタを設ける必要が無いので、構成
が簡略化させる。

【００８５】また、本構成によれば、出力光から分岐し
たモニタ光は、光利得調節器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの
前段において光フィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃに接続
する光ファイバに入力するため、モニタ光が、光利得調
節器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの影響を被ることはない。
逆に、モニタ光は、光利得調節器１７ａ，１７ｂ，１７
ｃへの入力光とは逆方向に入射するため、入力光と同一
の光ファイバを通過するにも関わらず、入力光自体に悪
影響を与えない。また、本構成では、光カップラ３３を
光アイソレータ１３の後段に配置することによって、光
パワー調節部８から分岐された信号光が、光カップラ３
３によってエルビウム添加光ファイバ１０に逆流せぬよ
うになっている。

【００８６】このように図１０に示した構成によれば、
簡略な構成で出力モニタ部３４を実現することができ
る。なお、本構成は、波長の多重数をλ１、λ２、λ
３、λ４‥‥‥‥のように増やしても１×３光スターカ
ップラ３７の分岐数を増やすことにより拡張可能であ
る。

【００８７】次に、図１１に、制御装置１４の詳細な構
成を示す。

【００８８】図中、４０ａ，４０ｂ，４０ｃは光検出
器、４１は比較回路、４２は所定の基準値を与える回
路、４３は最大誤差判定回路、４４は選択回路、１１は
励起光源、１７ａ，１７ｂ，１７ｃは光利得調節器であ
る。

【００８９】このような構成において、比較回路４１
は、光検出器４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより検出された
各波長の光のパワーと、回路４２が与える基準値とを比
較し、その誤差を出力する。最大誤差判定回路４３は誤
差が最大である波長を求め、選択回路４４が、誤差が最
大である波長の誤差を励起光源１１に伝達し、それ以外
の波長の誤差を各波長に対応する光利得調節器（図では
１７ｂ，１７ｃ）に伝達するよう制御する。これによ
り、検出した各波長の光のパワーのうち、誤差が最大で
ある波長の光パワーが予め定められた値になるよう励起
光源１１を制御し、同時にそれ以外の波長の光パワーが
予め定められた値になるよう各波長に対応した光利得調
節器（図では１７ｂ，１７ｃ）を制御することができ
る。また、誤差が与えられない光利得調節器（図では１
７ａ）は、常に光損失が最小になるような利得を対応す
る波長の光に与える。ここで、回路４２は、誤差が、励
起パワーの不足を示す基準値を与えるように予め設定す
る。

【００９０】このような構成によれば、光利得調節器１
７による光損失を最小にしても予め定められた値に到達
しない波長が存在する時のみ、光増幅部９の励起光源１
１のパワーが加増されるため、励起パワーの過剰な入力
を防止することが可能となる。また、併せて光利得調節
器（図では１７ｂ，１７ｃ）を制御することにより励起
パワーがどの波長に対しても不足せぬようにすることが
できる。

【００９１】従って光増幅装置全体の消費電力を低減で
き、信頼性を向上させる。

【００９２】ところで、図１０に示した光分岐部３３、
出力モニタ部３４は、図１２に示すように構成するよう
にしてもよい。

【００９３】図１２に示した構成では、光カップラ３９
ａ，３９ｂ，３９ｃ、光受光器４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ、光カップラ４５、光合分波部１６によって出力モニ
タ部３４を構成している。図中の光合分波部１５および
光合分波部１６は、それぞれ図４に示した構成を備えて
いる。ただし、本第２実施例における光合分波部１５お
よび光合分波部１６は、図４中の光フィルタ２０ａ，２
０ｂ，２０ｃを共有しておらず、光合分波部１５と光合
分波部１６のそれぞれに、光フィルタ２０ａ，２０ｂ，
２０ｃの組を備えている。

【００９４】このような構成において、光出力の一部を
光分岐部である光カップラ３３によって分岐し、エルビ
ウム添加光ファイバ１０の前段において、光カップラ４
５によって入力光とは逆方向に入力する。ただし、本構
成では、前記光パワー調節部８内部の合分波部１６を、
光利得調節器１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって調節した
各波長の光を合波すると共に、信号光とは逆方向に入射
した光をλ１、λ２、λ３の各波長に分波するように構
成している。

【００９５】合分波部１６によって、各波長毎に分波さ
れた各波長の光は、それぞれ光カップラ３９ａ，３９
ｂ，３９ｃによって分岐し、光受光器４０ａ，４０ｂ，
４０ｃにて、そのパワ−が検出される。

【００９６】このような構成によれば、光合分波器１６
を光パワー調節部８用と出力モニタ部３４用とで共有さ
せたため、少ない構成要素で出力モニタ部３４を実現す
ることが可能となる。また、モニタ光は信号光とは逆方
向に入射するため、信号光と同一の光ファイバを通過す
るにも関わらず、信号光自体に悪影響を与えない。ま
た、光カップラ３３を光アイソレータ１３の後段に配置
することによって、光パワー調節部８から分岐された光
が、光カップラ３３によってエルビウム添加光ファイバ
１０に逆流せぬようにしている。なお、同様の構成によ
って、波長の多重数をλ１、λ２、λ３、λ４‥‥‥‥
のように拡張することができる。

【００９７】なお、図３に示したように任意の一つの波
長の光に対する部の光利得調節器１７を設けない場合に
は、図１２に光増幅装置は図１３に示すように構成す
る。

【００９８】図１３に示した構成が、図１２と異なる点
は、光パワー調節部８内部の光利得調節器１７を一つ削
減した点である。このような構成において、制御装置１
４は、光利得調節器１７が設けられていない波長の光の
モニタ光の検出パワーにより、光増幅部９に励起光源１
１を制御するようにする。また、他の波長の光は、光利
得調節器１７ｂ，１７ｃの調節により制御するようにす
る。

【００９９】このように構成すれば、構成要素を減らす
ことが化できる。また制御装置による制御も簡易とな
る。

【０１００】図１４に、図１３に示すように光増幅装置
を構成した場合の制御装置１４の構成を示す。

【０１０１】図１４中、４０ａ，４０ｂ，４０ｃは光検
出器、４１は比較回路、４２は所定の基準値を与える回
路、１１は励起光源、１７ｂ，１７ｃは光利得調節器で
ある。回路４２が与える基準値は、比較回路４１が出力
する光増幅部９の励起光源１１に対する制御量が、光利
得調節器１７を設けなかった波長の光を光増幅部９が予
め定められたパワ−にするような制御量となるように定
めている。また、回路４２が与える基準値は、残りの波
長の光のパワ−が予め定めたパワ−になるような制御量
が比較回路４２より光利得調節器１７ｂ，１７ｃに対し
て出力するように定めている。つまり、光利得調節器１
７を設けない波長に対しては励起光源１１の増減によっ
て調節を行い、この光に対する光利得調節器１７を設け
る波長の光の調節は光利得調節器１７ｂ，１７ｃの調節
量の増減によって調節を行うようにしている。

【０１０２】以下、本発明の第３の実施例について説明
する。

【０１０３】本第３実施例は、図１に示した光中継器４
として適用する光増幅装置についてのものである。

【０１０４】図１５に、本第３実施例に係る光増幅装置
の構成を示す。

【０１０５】図示するように、本第３実施例に係る光増
幅装置が前記第２の実施例に係る光増幅装置と異なる点
は、光パワー調節器８の前段にも光前置増幅部４６を設
けた点である。

【０１０６】本第３実施例では、このような構成によっ
て、光増幅装置全体としてのＳ／Ｎ比劣化を防止すると
共に、光伝送システム全体のＳ／Ｎ比劣化を防止する。

【０１０７】図１６に、本第３実施例に係る光増幅装置
の、より詳細な構成を示す。

【０１０８】図中、出力モニタ部３４、光パワー調節部
８の構成は、先に図１３に示した光増幅装置の構成と同
じである。

【０１０９】光前置増幅部４６はエルビウム添加光ファ
イバ４７と光合波器４８とで構成される。光カップラ４
９は、励起光源１１からの励起光を分岐し、光増幅部９
内部のエルビウム添加光ファイバ１１へ入力し励起する
働きと、光前置増幅部４６内部のエルビウム添加光ファ
イバ４７へ入力し励起する働きを果たしている。

【０１１０】本構成では光カップラ４９の分岐比を２
０：８０としており、２０側を光前置増幅部４６へ、８
０側を光増幅部９へ分岐している。例えば光パワー調節
部８においてλ１の波長の光が−５ｄＢｍの損失を受け
る場合、光前置増幅部４６において約１８ｄＢの増幅を
行うことによって、光増幅装置全体のＳ／Ｎ比劣化を約
６０％低減することができる。また、本構成における光
前置増幅部４６はλ１、λ２、λ３の波長の光を同時に
増幅するため、同時にλ２の波長の光もＳ／Ｎ比劣化を
約６２％低減、λ３の波長の光もＳ／Ｎ比劣化を約６５
％低減するところで、光増幅器では、一般に信号光の増
幅と同時に、信号波長外に自然放出光と呼ばれる光の雑
音成分が発生する。この自然放出光は光増幅器全体のＳ
／Ｎ比を劣化させる要因となる。しかし、光フルタ２０
によって信号光の波長近傍のみを抽出しているため、前
記光パワー調節部８の前段からλ１、λ２、λ３と同時
に入射する自然放出光成分は除去される。このため、こ
の構成によれば、この意味においても光増幅装置全体と
してのＳ／Ｎ比劣化を抑圧できる。

【０１１１】以下、本発明の第４の実施例について説明
する。

【０１１２】本第４実施例は、図１に示した光プリアン
プ５として適用する光増幅装置についてのものである。

【０１１３】図１７に本第４実施例に係る光増幅装置の
構成を示す。

【０１１４】図示するように、本第４実施例が第１、第
２、第３の実施例と異なる点は、光パワー調節部８と光
増幅部９の前後を入れ替えた点である。一般に、光プリ
アンプ５では過大な光出力を必要としないため、このよ
うに光増幅部９の後段で、光パワー調節器８により出力
パワ−や波長間偏差を調節してもよい。このように構成
すれば、光増幅部９の前段における光損失を防止できる
ため、光増幅装置全体としてのＳ／Ｎ比劣化を抑圧でき
る光プリアンプ５を、簡単な構成で提供可能である。な
お、図中光パワー調節部８と光アイソレータ１３の位置
は入れ換えてもよい。

【０１１５】以上、本発明の実施例について説明した。

【０１１６】なお、以上の各実施例では、光増幅装置８
において、各光利得調節器１７の前段に各光フィルタ２
０を設けた。しかし、図１０に示した光増幅装置を除く
他の光増幅装置においては、各光利得調節器１７の前段
に各光フィルタ２０を設けず、各光利得調節器１７の後
段に光フィルタ２０を設けるようにしてもよい。

【０１１７】すなわち、図３の光増幅装置８において、
光フィルタ２０ｂを光合波器２３ｂと光スタ−カプラ１
９の間に配置し、光フィルタ２０ｃを、光合波器２３ｃ
と光スタ−カプラ１９の間に配置するように変更しても
よい。また、同様に、図７の光増幅装置８において、光
フィルタ２０ａを光合波器２３ａと光スタ−カプラ１９
の間に配置し、光フィルタ２０ｂを光合波器２３ｂと光
スタ−カプラ１９の間に配置し、光フィルタ２０ｃを光
合波器２３ｃと光スタ−カプラ１９の間に配置するよう
に変更してもよい。また、図１２、図１３、図１６の光
増幅装置においては、光分波部１５内に光フィルタ２０
を設けず、光分波部１５を光スタ−カプラ１８のみで構
成するようにしてもよい。

【０１１８】このようにしても、各光利得調節器１７の
後段に設けた光フィルタ２０によって、各光利得調節器
１７で増幅された光のうちから、各光フィルタを各光利
得調節器１７の前段に設けた場合と同じ各波長の光のみ
が取り出され、光スタ−カプラ１９に入力するので、前
述した各実施例と同様に、各光利得調節器１７で、それ
ぞれ調節された各波長の光が光スタ−カプラ１９で合波
されることになる。

【０１１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば各波長の
光出力パワ−と波長間偏差を任意に調節することができ
る光増幅装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る光伝送システムの
構成を示すブロック図である例を示す構成図である。

【図２】 本発明の第一の実施例に係る光増幅装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】 本発明の第一の実施例に係る光パワー調節部
の第１の構成例を示すブロック図である。

【図４】 本発明の第一の実施例に係る光合分波器の構
成を示すブロック図である。

【図５】 本発明の第一の実施例に係る光利得調節器の
構成を示すブロック図である。

【図６】 本発明の第一の実施例に係る制御装置の構成
を示すブロック図である。

【図７】 本発明の第一の実施例に係る光パワー調節部
の第２の構成例を示すブロック図である。

【図８】 本発明の第一の実施例に係る光パワー調節部
の第３の構成例を示すブロック図である。

【図９】 本発明の第二の実施例に係る光増幅装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図１０】 本発明の第二の実施例に係る光増幅装置の
第１の構成例を示すブロック図である。

【図１１】 本発明の第二の実施例に係る光増幅装置の
第１の構成例における制御装置の構成を示す図である。

【図１２】 本発明の第二の実施例に係る光増幅装置の
第２の構成例を示すブロック図である。

【図１３】 本発明の第二の実施例に係る光増幅装置の
第３の構成例を示すブロック図である。

【図１４】 本発明の第三の実施例に係る光増幅装置の
第１の構成例における制御装置の構成を示すブロック図
である。

【図１５】 本発明の第三の実施例に係る光増幅装置の
構成を示すブロック図である。

【図１６】 本発明の第三の実施例に係る光増幅装置の
詳細な構成を示すブロック図である。

【図１７】 本発明の第四の実施例に係る光増幅装置の
構成を示すブロック図である。

【図１８】 従来の光増幅装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…光送信器、２…光ブースタアンプ、３…伝送ファイ
バ、４…光中継器、５…光プリアンプ、６…光受信器、
７、１３、２７、５１、５２…光アイソレータ、９…光
増幅部、１２、１６、２３、３０、４８、５３…光合波
器、１０、２１、２８、４７、５０…希土類添加光ファ
イバ、１１、２２、２９、５４…励起光源、８…光パワ
ー調節部、１４…制御装置、１５、３２…光分波部、１
６…光合波部、１７…光利得調節器、１８、１９、３
３、３５、３７、３８、３９、４５、４９、５６…光カ
ップラ、２４…記憶部、２５…制御パラメータ、２６…
制御部、３１…光源、３４…出力モニタ部、３６…入力
モニタ部、４０、５７…光検出器、４２…基準値、４１
…比較器、４３…最大誤差判定器、４４…選択器、４６
…光前置増幅部、５５…光減衰器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 HH09 JJ05 JJ09 JJ20 MM01 MM20 PP07 PP09 RR01 YY17 5K102 AA53 AA55 AD01 MA03 MB05 MB13 MC13 MC14 MC15 MC25 MD01 MH04 MH13 MH14 MH22 PH13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長のそれぞれ異なる複数の光信号を多重
   化し、多重化した光信号を増幅する波長多重光増幅器で
   あって、 複数の入力ファイバからの光信号を入力し、調節された
   光信号を出力する複数の第１の光ファイバ増幅器と、 前記複数の第１の光ファイバ増幅器からの前記調節され
   た光信号を合波する光カップラーと、 合波された光信号を増幅する第２の光ファイバ増幅器
   と、を含む波長多重光増幅器。
2. 【請求項２】波長のそれぞれ異なる複数の光信号を多重
   化し、多重化した光信号を増幅する波長多重光増幅器で
   あって、 複数の入力ファイバと、 前記入力ファイバからの光信号を入力し、前記光信号の
   信号レベルを増幅および減衰可能に調節し、調節された
   光信号を出力する少なくとも一つの光レベル調節器と、 前記光レベル調節器からの前記調節された光信号と、他
   の入力ファイバからの光信号とを合波する光カップラー
   と、 合波された光信号を増幅する光増幅器と、を含む波長多
   重光増幅器。
3. 【請求項３】入力した複数の異なる波長の信号光が多重
   された光を増幅して出力する光増幅器であって、 前記入力した光を受け入れ、受け入れた光に含まれる少
   なくとも１つの波長の光を、当該光の波長と異なる波長
   の光とは独立に調節する光パワー調節手段と、 前記光パワー調節手段によって前記少なくとも１つの波
   長の光が増幅または減衰された光を増幅する光増幅手段
   と、 前記光パワー調節手段の行う増幅または減衰の利得と、 前記光増幅手段の行う増幅の利得とを、それぞれ制御す
   る制御手段とを有することを特徴とする光増幅器。