JP2003037317A - 光ファイバ増幅装置 - Google Patents

光ファイバ増幅装置

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JP2003037317A
JP2003037317A JP2001222500A JP2001222500A JP2003037317A JP 2003037317 A JP2003037317 A JP 2003037317A JP 2001222500 A JP2001222500 A JP 2001222500A JP 2001222500 A JP2001222500 A JP 2001222500A JP 2003037317 A JP2003037317 A JP 2003037317A
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JP
Japan
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optical
optical fiber
light
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JP2001222500A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Takatsu
一利 高津
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ増幅装置において、実際の光出力
レベルと、受光素子による光モニタ値との相関値データ
を得るための時間を短縮する。 【解決手段】 光パワーメータ147によって測定され
た光出力レベルと、光ファイバ増幅装置101内の受光
素子111によって測定された光出力モニタ値との関係
を相関値データとして光ファイバ増幅装置101内に保
存する機能を有する光ファイバ増幅装置101におい
て、光ファイバ増幅装置101内に設けられた利得一定
制御用光減衰器114を用いて相関値データの測定時に
出力光レベルを目標値に制御する。光出力モニタ値の目
標値を外部制御装置115に設定し、外部制御装置11
5からの指令により、光ファイバ増幅装置101の中央
処理装置105が目標値と受光素子によって測定された
光出力モニタ値とを比較して光減衰器114を制御して
も良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅装
置に関し、特に、光モニタ回路の受信感度のばらつきを
排除するための制御手段を備えた光ファイバ増幅装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバ増幅装置において、出
力光のモニタレベルを、出力断検出、レベル低下等のア
ラーム処理に用いている。この出力光をモニタするため
の受光素子は、受信感度に個体ばらつきがあるため、モ
ニタした光のレベルが装置毎に異なり、正確な光レベル
のモニタを行うことができない。そこで、光ファイバ増
幅装置の出荷前に調整を行って受光素子の受信感度のば
らつきを補正するため、実際の光出力レベルと、受光素
子による光モニタ値との関係を相関値データとして測定
して装置内に記憶していた。
【0003】この相関値データの測定方法として、外部
に光入力用の光源と、この光源の光レベルを調整するた
めの光減衰器と、出力光のレベルを測定するための光パ
ワーメータとを用い、外部制御装置(以下「PC」とい
う)からの制御により、相関値データの測定を行ってい
た。
【0004】従来の光ファイバ増幅装置における光モニ
タ回路の相関値の測定にあたって、PCから、光源と、
光減衰器と、光パワーメータの制御を行う。まず、PC
から光源を制御して光出力をONする。次に、パワーメ
ータの値をモニタしつつ、光減衰器のロス値を段階的に
変化させ、光のモニタレベルを目標とする値に合わせ込
む。そして、光パワーメータの値が目標の値に達したと
ころで、PCから光ファイバ増幅装置に対して光出力レ
ベルのモニタ要求を出し、光モニタ値を読み出して光パ
ワーメータの測定値とともに記憶装置に記憶する。これ
らの操作を数ポイントから数十ポイントのレベルに対し
て行って光モニタ回路の相関値測定を実施していた。
【0005】図3は、従来の光ファイバ増幅装置の一例
を示し、この光ファイバ増幅装置301は、光信号を入
力する入力端子302と、出力端子303と、エルビウ
ムドープファイバ(以下「EDF」という)304と、
励起光注入レーザダイオード307と、励起光をEDF
304に注入するための光カプラ306と、レーザダイ
オード307を駆動するための駆動回路308と、駆動
回路308の出力電圧を設定するD/A部309と、増
幅された光信号を光カプラ310を介してモニタする出
力光モニタ用受光素子311と、出力光モニタ用受光素
子311にて受光された光を電圧に変換するI/V変換
部312と、I/V変換部312の電圧をデジタル変換
するA/D部313と、レーザダイオード307の出力
レベル設定、及び、出力光モニタ用受光素子311の受
光レベルのモニタ制御を行うCPU305とを有する。
【0006】この光ファイバ増幅装置301では、入力
端子302に、測定用光源315と、測定用光源315
からの入力光レベル調整用の光減衰器316とを、出力
端子303に、出力光のレベル測定を行う光パワーメー
タ317を接続し、PC314から各測定器の制御を行
う。また、従来の光ファイバ増幅装置301内のCPU
305と、PC314とは、双方向に接続され、PC3
14からの命令により装置内の設定・モニタ制御を行う
ことができる。
【0007】図4に、従来の光ファイバ増幅装置におけ
る光出力レベルモニタの相関値の測定動作を説明したフ
ローチャートを示す。
【0008】PC314は、従来の光ファイバ増幅装置
301内のCPU305に対して励起用レーザダイオー
ド307の出力を一定レベルで励起させるよう命令を送
信する。命令を受信したCPU305はレーザダイオー
ド307の出力をPC314からの設定レベルで励起す
る値をD/A部309に設定する。
【0009】次に、PC314は外部光源315に対し
て測定光の出力をONする制御を行い、測定用の光を出
力する。外部光源315から出力された測定光は、外部
光減衰器316に入力され、測定光のレベル調整が行わ
れる。PC314へは、測定ポイント数と各測定ポイン
トの目標レベルが設定され、光ファイバ増幅装置301
からの出力光レベルを測定する光パワーメータ317の
測定値が目標レベルに達するまで外部光減衰器316の
ロス値を制御する。
【0010】目標レベルへの制御方法としては、光ファ
イバ増幅装置301内のCPU305に対し、光減衰器
316のロス値を最大にするよう命令を送る。光減衰器
316の減衰量の設定を完了したところで光パワーメー
タ317の測定値を読み込み、PC314に設定された
測定ポイントの目標値と比較し、目標レベルに達してい
るか否かの確認を行う。光パワーメータ317の測定値
が目標に達していない場合には、光減衰器316のロス
値をある固定レベル分だけ動かすコマンドを送り、光減
衰器316の制御が完了した時点で光パワーメータ31
7の測定値を読み込む。これらの制御を、測定ポイント
の目標値に達するまで繰り返す。光パワーメータ317
の測定値が測定ポイントの目標値に達したところで、P
C314から光ファイバ増幅装置内のCPU305に対
して出力光モニタのA/D値を読み出す命令を送信す
る。CPU305は、受光素子311で受光された出力
光のレベルをA/D部313でA/D変換されたデータ
を読み込み、相関値データとして保存する。以上の動作
を測定ポイント数分繰り返すことで相関値の測定を行
う。
【0011】また、一般的には、増幅率を高くするため
に、多段構成の光ファイバ増幅装置が使用されている。
図6に示すように、この光ファイバ増幅装置601は、
光信号の入力端子602と、出力端子603と、1段目
のEDF604と、2段目のEDF605と、1段目の
EDF604に励起光を注入するレーザダイオード60
8と、励起光をEDF605に注入するための光カプラ
607と、レーザダイオード608を駆動する駆動回路
609と、駆動回路609の出力電圧を設定するD/A
部610と、2段目のEDF605に励起光を注入する
レーザダイオード612と、励起光をEDF605に注
入するための光カプラ611と、レーザダイオード61
2を駆動する駆動回路613と、駆動回路613の出力
電圧を設定するD/A部614と、増幅された光信号を
光カプラ615を介してモニタする受光素子616と、
受光素子616にて受光された光を電圧に変換するI/
V変換部617と、I/V変換部617の電圧をデジタ
ル変換するA/D部618と、1段目のレーザダイオー
ド608及び2段目のレーザダイオード612の出力レ
ベルの設定、受光素子616の受光レベルのモニタ制御
を行うCPU606とを有する。
【0012】そして、相関値の測定時には、入力端子6
02に、光源620と、光源620からの入力光レベル
の調整用の光減衰器621とを、出力端子603に、出
力光のレベル測定を行う光パワーメータ622を接続
し、PC619から各測定器の制御を行う。光ファイバ
増幅装置601内のCPU606と、PC619は、双
方向に接続され、PC619からの命令により装置内の
設定、モニタ制御を行うことができる。
【0013】そして、図6に示した光ファイバ増幅装置
601における光出力モニタの相関値測定方式では、3
0ポイントの相関値の測定を実施した場合、外部光減衰
器621を目標レベルに調整するのに1段階当たり20
0msを必要とし、目標レベルへの調整に10段階必要
とすると、200ms×10段階=2sを必要とする。
これに加え、EDF604、605の光出力安定にED
F1段あたり100msの待ち時間を必要とするため、
100ms×2段構成×10段階=2sの待ち時間を必
要とする。これらの処理を30ポイント実施すると、
(2s+2s)×30ポイント=120s(2分)の時
間を必要としていた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、上記従
来の光ファイバ増幅装置における光出力レベルモニタの
相関値測定方式では、外部の光減衰器と光パワーメータ
を用いて光の入力レベルを目標値に近づける制御を行っ
ているが、光入力レベルが目標値に達するまでに平均5
〜10段階の減衰器制御が必要であり、1段階近づける
制御を実施する度にPCは光減衰器へのロスの設定制御
と、光パワーメータ値の読み出し制御とを実施しなけれ
ばならない。そのため、光減衰器への設定と光パワーメ
ータの読み出しコマンドを測定器に対して毎回送受信す
るための時間が必要となり、光パワーメータの測定値を
目標レベルに調整するにあたって、1ポイントあたり数
秒の時間を必要とするため、30ポイントの相関値を測
定するためには、約2分程度の時間を要していた。
【0015】そこで、本発明は上記従来の光ファイバ増
幅装置における問題点に鑑みてなされたものであって、
実際の光出力レベルと、受光素子による光モニタ値との
相関値データを得るための時間を短縮することを目的と
する。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、光パワーメータによって測
定された光出力レベルと、光ファイバ増幅装置内の受光
素子によって測定された光出力モニタ値との関係を相関
値データとして光ファイバ増幅装置内に保存する機能を
有する光ファイバ増幅装置において、該光ファイバ増幅
装置内に設けられた利得一定制御用光減衰器を用いて前
記相関値データの測定時に前記出力光レベルを目標値に
制御することを特徴とする。
【0017】従来の光ファイバ増幅装置における光出力
レベルモニタの相関値測定方式では、外部の光減衰器と
光パワーメータを用いて光の入力レベルを目標値に近づ
ける制御を行っているため、目標値の調整にあたって毎
回測定器の制御コマンドを送信する必要があり、光パワ
ーメータの測定値を目標レベルに調整するのに1ポイン
トあたり数秒を必要としていたが、請求項1記載の発明
によれば、該光ファイバ増幅装置内に設けられた利得一
定制御用光減衰器を用いて前記相関値データの測定時に
前記出力光レベルを目標値に制御するため、1回の制御
命令で実行できること、及び光ファイバの光出力安定ま
での待ち時間が、装置内の光減衰器の後段のみの待ち時
間で済むため、従来の光ファイバ増幅装置での光出力モ
ニタの相関値測定方式に比べ、相関値測定に要する時間
を1/3程度に短縮することが可能となる。
【0018】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の光ファイバ増幅装置の好ましい一形態として、前記
光ファイバ増幅装置内の前記光出力モニタ値の目標値を
外部制御装置に設定し、該外部制御装置からの指令によ
り、該光ファイバ増幅装置の中央処理装置が該目標値と
前記受光素子によって測定された光出力モニタ値とを比
較して該光出力モニタ値が該目標値になるように前記利
得一定制御用光減衰器を制御することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる光ファイバ
増幅装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説
明する。
【0020】図1は、本発明にかかる光ファイバ増幅装
置の一実施例を示し、この光ファイバ増幅装置101
は、光信号の入力端子102と、出力端子103と、光
減衰器114と、EDF104と、励起光注入レーザダ
イオード107と、励起光をEDF104に注入するた
めの光カプラ106と、レーザダイオード107を駆動
する駆動回路108と、駆動回路108の出力電圧を設
定するD/A部109と、増幅された光信号を光カプラ
110を介してモニタする出力光モニタ用受光素子11
1と、出力光モニタ用受光素子111にて受光された光
を電圧に変換するI/V変換部112と、I/V変換部
112の電圧をデジタル変換するA/D部113と、光
減衰器114の減衰量の設定、レーザダイオード107
の出力レベル設定、及び出力光モニタ用受光素子111
の受光レベルのモニタ制御を行うCPU105とを有す
る。
【0021】また、光ファイバ増幅装置101を使用し
て光出力レベルモニタの相関値測定を行う際には、入力
端子102に測定用光源116を接続し、出力端子10
3に出力光レベルの測定を行う光パワーメータ117を
接続する。光源116と光パワーメータ117とは、P
C115から制御される。また、PC115と光ファイ
バ増幅器101の制御用CPU105とは、双方向に接
続され、CPU105からの制御情報の設定をPC11
5から行うことができる。
【0022】入力端子102から入力された光信号は、
光減衰器114に入力され、通常動作時では、入力光の
波長数に応じてロスを変化させる利得一定制御を行う。
光減衰器114からの出力は、EDF104に入力され
る。このEDF104へは、レーザダイオード107か
ら光カプラ106を介して励起光が注入される。レーザ
ダイオード107は、CPU105からD/A部109
へ設定された制御電圧を駆動回路108を介して制御す
る。EDF104からの出力は、出力端子103から外
部へ出力される。出力端子103の手前には、出力光を
モニタするための受光素子111が光カプラ110を介
して接続される。受光素子111でモニタされた出力光
は、I/V変換部112で電圧変換され、A/D部11
3を介してデジタル変換され、CPU105に検出され
る。
【0023】CPU105で検出された出力光のモニタ
レベルは、出力断検出、レベル低下等のアラーム処理に
用いられる。この出力光をモニタするための受光素子1
11は、受信感度に個体ばらつきがあるため、モニタし
た光のレベルが装置毎に異なり、正確な光レベルのモニ
タを行うことができない。そのため、出荷前に調整を行
って受光素子の受信感度ばらつきを補正するための相関
値の測定を行う必要がある。
【0024】図2に本発明の光ファイバ増幅装置におけ
る光出力レベルモニタの相関値測定動作を説明したフロ
ーチャートを示す。
【0025】PC115は、光ファイバ増幅装置1内の
CPU105に対してレーザダイオード107の出力を
一定レベルで励起させるように命令を送信する。命令を
受信したCPU105は、レーザダイオード107の出
力にPC115から送られたレベルで励起する値をD/
A部109に設定する。次に、PC115は、外部光源
116に対して測定光の出力をONする制御を行い、測
定用の光を入力端子102から入力する。PC115へ
は、測定ポイント数と各測定ポイントの目標レベルが設
定されている。PC115は、光ファイバ増幅装置10
1内のCPU105に対して目標レベルへの設定制御命
令を送信する。目標レベル設定制御命令を受信したCP
U105は、受光素子111で受光され、A/D部11
3で変換されたデータを読み出し、PC115からの目
標に達しているか否かを確認し、目標レベルに達するま
で光減衰器114のロス値制御を行う。
【0026】目標レベルへの制御方法としては、PC1
15から目標レベル設定制御命令を受信した光ファイバ
増幅装置101内のCPU105は、光減衰器114の
ロス値を最大に設定する。光減衰器114の減衰量の設
定を完了したところで、受光素子111で受光されA/
D部113で変換されたデータを読み出す。読み出した
データと、PC115からの目標値とを比較し、目標レ
ベルに達している否かを確認する。読み出したデータが
PC115からの目標に達していない場合には、CPU
105は、光減衰器114のロス値を目標値に近づける
方向で固定レベル分だけ動かす制御を行い、光減衰器1
14への制御が完了した時点で、再度受光素子111で
受光されA/D部113で変換されたデータを読み出
し、目標値との比較を行う。これらの制御を、測定ポイ
ントの目標値に達するまで繰り返す。
【0027】受光素子111で受光されA/D部113
で変換されたデータが目標値に達したところで、CPU
105は、PC115に対して目標レベル設定制御の完
了を通知する。目標レベル設定制御完了の通知を受信し
たPC115は、光パワーメータ117に対して測定値
読み出しのコマンドを送信し、測定値の読み出しを行
う。読み出されたデータは、相関値データとして保存さ
れる。
【0028】以上の動作を測定ポイント数分繰り返し相
関値の測定を行う。全ポイントの相関値測定が終了する
と、PC115に保存されていた相関値データを光ファ
イバ増幅装置101に転送し、相関値データを装置内に
保存して相関値測定を完了する。
【0029】図7に相関値の測定を実施した結果を示
す。横軸が光パワーメータ117の測定値、縦軸が受光
素子111で受光され、A/D部113で変換された測
定データを示す。受光素子の受信感度にばらつきがある
と、モニタした受光素子で受光した光のレベルが装置毎
に異なってしまう。そこで、図7に示す相関値を取るこ
とによって受光素子で受光した測定値から光パワーメー
タ値に変換することで受光素子のばらつきの影響を排除
することができる。
【0030】図5は、本発明にかかる光ファイバ増幅装
置の他の実施の形態を示し、同図に示すように、一般的
に使用されている光ファイバ増幅装置は、増幅率を高く
するために、多段構成となっている。
【0031】光ファイバ増幅装置501は、光信号の入
力端子502と、出力端子503と、光減衰器519
と、1段目のEDF504と、2段目のEDF505
と、1段目のEDF504に励起光を注入するレーザダ
イオード508と、励起光をEDF504に注入するた
めの光カプラ507と、レーザダイオード508を駆動
する駆動回路509と、駆動回路509の出力電圧を設
定するD/A部510と、2段目のEDF505に励起
光を注入するレーザダイオード512と、励起光をED
F505に注入するための光カプラ511と、レーザダ
イオード512を駆動する駆動回路513と、駆動回路
513の出力電圧を設定するD/A部514と、増幅さ
れた光信号を光カプラ515を介してモニタする受光素
子516と、受光素子516にて受光された光を電圧に
変換するI/V変換部517と、I/V変換部517の
電圧をデジタル変換するA/D部518と、光減衰器5
19の減衰量の設定、1段目のレーザダイオード508
及び2段目のレーザダイオード512の出力レベルの設
定、受光素子516の受光レベルのモニタ制御を行うC
PU506とを有する。
【0032】そして、相関値の測定時には、入力端子5
02に光源521を、出力端子503に出力光のレベル
設定を行う光パワーメータ522を接続し、PC520
から各測定器の制御を行う。光ファイバ増幅装置501
内のCPU506とPC520とは、双方向に接続さ
れ、PC520からの命令により装置内の設定、モニタ
制御を行うことができる。
【0033】これによって、図5に示した光ファイバ増
幅装置501における光出力レベルモニタの相関値測定
方式では、PC520によって制御されていた相関値測
定時の目標レベル設定制御を、従来の光減衰器と光パワ
ーメータの代わりに、利得一定制御用に設けた装置内の
光減衰器519と光出力モニタ用の受光素子516を用
いた制御を行うことで、目標レベル調整までに毎回測定
器の制御コマンドを送信する必要があったものが、光フ
ァイバ増幅装置501のCPU506への1回の制御命
令で実行できるようになったことと、EDF504、5
05の光出力安定までの待ち時間が、内部光減衰器51
9の後段のみの待ち時間で済むため、相関値測定にかか
る時間を短縮することができた。
【0034】そのため、30ポイントの相関値の測定を
実施した場合、内部光減衰器519を目標レベルに調整
するにあたって、1段あたり約50ms(CPU制御に
なったため時間が短縮された)、目標レベルへの調整
(10段階)で50ms×10段階=0.5s、EDF
504、505の光出力安定時間100ms×1段構成
(光減衰器以降の段数分のみの待ち時間で済む)×10
段階=1sの待ち時間がかかる。これらの処理を30ポ
イント実施すると(0.5s+1s)×30ポイント=
45秒で実施できる。実施時間は、測定する光ファイバ
増幅装置のEDF段数等の構成や測定ポイント数によっ
て変化するが、従来の相関測定方式に対して測定時間の
短縮を図ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実際の光出力レベルと、受光素子による光モニタ値との
相関値データを得るための時間を短縮することが可能な
光ファイバ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】本発明にかかる光ファイバ増幅装置の一実施例
を示すブロック図である。
【図2】図1の光ファイバ増幅装置の制御フロー図であ
る。
【図3】従来の光ファイバ増幅装置の一例を示すブロッ
ク図である。
【図4】図3の光ファイバ増幅装置の制御フロー図であ
る。
【図5】本発明にかかる光ファイバ増幅装置の他の実施
例を示すブロック図である。
【図6】従来の光ファイバ増幅装置の他の例を示すブロ
ック図である。
【図7】図1の光ファイバ増幅装置による相関値特定結
果を示すグラフである。
【符号の説明】
101 光ファイバ増幅装置 102 入力端子 103 出力端子 104 EDF 105 CPU 106 光カプラ 107 レーザダイオード 108 駆動回路 109 D/A部 110 光カプラ 111 受光素子 112 I/V変換部 113 A/D部 114 光減衰器 115 PC 116 光源 117 光パワーメータ 501 光ファイバ増幅装置 502 入力端子 503 出力端子 504 EDF 505 EDF 506 CPU 507 光カプラ 508 レーザダイオード 509 駆動回路 510 D/A部 511 光カプラ 512 レーザダイオード 513 駆動回路 514 D/A部 515 光カプラ 516 受光素子 517 I/V変換部 518 A/D部 519 光減衰器 520 PC 521 光源 522 光パワーメータ
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/06 H04B 9/00 S 10/14 10/16 10/17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光パワーメータによって測定された光出
    力レベルと、光ファイバ増幅装置内の受光素子によって
    測定された光出力モニタ値との関係を相関値データとし
    て光ファイバ増幅装置内に保存する機能を有する光ファ
    イバ増幅装置において、 該光ファイバ増幅装置内に設けられた利得一定制御用光
    減衰器を用いて前記相関値データの測定時に前記出力光
    レベルを目標値に制御することを特徴とする光ファイバ
    増幅装置。
  2. 【請求項2】 前記光ファイバ増幅装置内の前記光出力
    モニタ値の目標値を外部制御装置に設定し、該外部制御
    装置からの指令により、該光ファイバ増幅装置の中央処
    理装置が該目標値と前記受光素子によって測定された光
    出力モニタ値とを比較して該光出力モニタ値が該目標値
    になるように前記利得一定制御用光減衰器を制御するこ
    とを特徴とする請求項1記載の光ファイバ増幅装置。
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