JP2003163398A - 光増幅装置及びそれを用いた信号光の増幅方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な装置構成で入力信号パワーが変化して
も波長が相異なる複数の信号光の増幅利得差を小さなも
のに抑制することができる光増幅装置及びそれを用いた
信号光の増幅方法を提供する。 【解決手段】 入力信号光のパワーが変化したとき、信
号光の増幅利得を利得測定装置３１で測定して、その情
報から波長が相異なる各信号光の利得のばらつきが最小
になるように、ＥＤＦ温度制御回路３０を通じてＥＤＦ
加熱冷却装置２１を操作して、ＥＤＦ１４の温度を上昇
又は降下させる。さらに、上記利得の情報から減衰量制
御回路２２を通じて可変光アテネータ１７の減衰量を変
更し、全波長領域に亘って一律に利得を減衰させて、各
波長の信号光の利得の平均値を所定の値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光を発する励
起光源と、該励起光及び波長が相異なる複数の信号光が
入力する希土類元素ドープファイバとを備え、これらの
入力信号光を増幅する光増幅装置及びそれを用いた信号
光の増幅方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光通信システムにおいて、長距
離伝送によって減衰した光信号の増幅には、光信号を直
接増幅する光増幅器が用いられている。光増幅器として
は、エルビウム（Ｅｒ）やネオジウム（Ｎｄ）等の希土
類元素をドープした光ファイバが広く使われていて、そ
のなかでも、エルビウムドープファイバ（以下、ＥＤＦ
という）が多く用いられている。

【０００３】希土類元素ドープファイバによる光増幅の
メカニズムは、信号光と励起光とを該光ファイバに同時
に入力すると、励起光により希土類元素が励起状態にな
り、同時に入力した信号光が通過するときに誘導放出が
生じ、それによって信号光が増幅される、というもので
ある。

【０００４】ところで近年、大量の情報を同時にやりと
りするために、波長が相異なる複数の信号光を１本の光
ファイバで同時に送受信する波長多重（ＷＤＭ）方式の
光通信システムが実用化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＷ
ＤＭ方式の信号光を希土類元素ドープ光ファイバによっ
て増幅する場合に、伝送途中でいくつかの波長信号を取
り出したり、あるいは逆に加えたりする等により全体の
入力信号のパワーが変化すると、それによって増幅利得
が変化してしまうが、この増幅利得の変化度合いが波長
によって異なってしまう。このように波長により増幅利
得が異なると、長距離の伝送において増幅器を複数用い
て多段の増幅を行う場合には、波長による利得の差が重
畳されて利得の低い波長の信号光では読みとりエラーが
生じる虞がある。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、簡単な装置構成
で入力信号パワーが変化しても波長が相異なる複数の信
号光の増幅利得差を小さなものに抑制することができる
光増幅装置及びそれを用いた信号光の増幅方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、希土類元素ドープファイバの温度を制御して各波
長の信号光の増幅利得を一定とすることにした。

【０００８】具体的には、請求項１の発明は、励起光を
発する励起光源と、該励起光及び波長が相異なる複数の
信号光が入力する希土類元素ドープファイバとを備え、
該希土類元素ドープファイバによりこれらの入力信号光
を増幅する光増幅装置を前提とする。

【０００９】そして、上記希土類元素ドープファイバに
より増幅された信号光の増幅利得又は出力パワーをモニ
タするモニタ手段と、上記モニタ手段によりモニタした
上記増幅利得又は出力パワーに基づいて、上記各信号光
の増幅利得のばらつきが最小になるように上記希土類元
素ドープファイバの温度を制御する出力基準温度制御手
段とを備えているものとする。

【００１０】ここで、各信号光の増幅利得のばらつきが
最小になるとは、各信号光増幅利得の中での最大と最小
の差が最も小さくなること、或いは、各信号光増幅利得
のばらつきの指標である標準偏差が最小となることであ
る。

【００１１】請求項１の発明の構成であれば、入力信号
パワー変動や外的要因等に由来する各波長の信号光毎の
増幅利得又は出力パワー変動をモニタ手段によりモニタ
して、その情報に基づいて波長が相異なる信号光の増幅
利得のばらつきが最小となるように希土類元素ドープフ
ァイバの温度を上昇又は降下させてフィードバックの制
御をするので、簡単な装置構成で容易に各信号光の増幅
利得のばらつきを最小にするように調節することができ
る。

【００１２】入力信号光全体のパワーの変動によって変
化する増幅利得の変動は、各波長の増幅利得がランダム
に変動するのではなく、縦軸に増幅利得、横軸に波長を
取ったグラフで表すと、入力信号光全体のパワーの変動
により波長毎の増幅利得は、全体としてその傾きが変化
するものが変動の主体であって、希土類元素ドープファ
イバの温度を変えたときにも、同様な傾き変化を示すた
めに、希土類元素ドープファイバの温度を制御して、各
波長の増幅利得のばらつきを最小とすることができる。

【００１３】上記希土類元素ドープファイバとしては、
特に限定されるものではないが、ＥＤＦ、ネオジウムを
ドープしたネオジウムドープファイバ（ＮＤＦ）、イッ
テルビウムをドープしたイッテルビウムドープファイバ
（ＹＤＦ）又はツリウムをドープしたツリウムドープフ
ァイバ（ＴＤＦ）を用いることができる。また、信号光
の波長範囲も、特に限定されるものではないが、現在Ｗ
ＤＭ通信で用いられているＣバンド（１５３０〜１５６
５ｎｍ）、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）及びＳ
バンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）を挙げることがで
き、その他にもＯバンド（１２６０〜１３６０ｎｍ）、
Ｅバンド（１３６０〜１４６０ｎｍ）及びＵバンド（１
６２５〜１６７５ｎｍ）を挙げることができる。

【００１４】また、上記モニタ手段とは、例えば、各波
長の信号光の増幅利得やパワー（強度）等、直接的又は
間接的に増幅利得の波長依存性を知ることができる手段
のことであり、上記出力基準温度制御手段とは、モニタ
手段からのモニタ情報を得て、それに基づいて希土類元
素ドープファイバの温度をヒータ等の加熱素子あるいは
ペルチエ素子等の冷却素子によって制御する手段のこと
である。

【００１５】次に、請求項２の発明は、励起光を発する
励起光源と、該励起光及び波長が相異なる複数の信号光
が入力する希土類元素ドープファイバとを備え、該希土
類元素ドープファイバによりこれらの入力信号光を増幅
する光増幅装置を前提とする。

【００１６】そして、上記希土類元素ドープファイバの
温度を検知するファイバ温度検知手段と、上記入力信号
光の強度をモニタする入力信号光強度モニタ手段と、上
記ファイバ温度検知手段により検知したファイバ温度及
び上記入力信号強度モニタ手段によりモニタした入力信
号強度に基づいて、上記各信号光の増幅利得のばらつき
が最小となるように上記希土類元素ドープファイバの温
度を制御する入力信号光強度基準温度制御手段とを備え
ているものとする。

【００１７】請求項２の発明の構成であれば、希土類元
素ドープファイバの温度をファイバ温度検知手段により
検知し、入力信号光の強度を入力信号光強度モニタ手段
によりモニタして、それらの情報に基づいて波長が相異
なる信号光の増幅利得のばらつきが最小となるように希
土類元素ドープファイバの温度を上昇又は降下させて制
御をするので、簡単な装置構成で容易に各信号光の増幅
利得のばらつきを最小にするように調節することができ
る。

【００１８】希土類元素ドープファイバや信号光の波長
範囲等に関しては、請求項１の発明と同様である。

【００１９】ここで、上記入力信号光強度モニタ手段と
は、各波長の信号光の入力強度（入力パワー）を直接的
あるいは間接的に知ることができる計測及び換算手段の
ことである。上記入力信号光強度基準温度制御手段と
は、入力信号光強度モニタ手段からのモニタ情報を得
て、それに基づいて、例えば、種々の入力信号光強度の
変動に対する増幅利得ばらつきが最小となる最適の温度
条件をメモリ等に格納しておいてこれを用いて、希土類
元素ドープファイバの温度をヒータ等の加熱素子あるい
はペルチエ素子等の冷却素子によって制御する手段のこ
とである。

【００２０】次に、請求項３の発明は、励起光を発する
励起光源と、該励起光及び波長が相異なる複数の信号光
が入力する希土類元素ドープファイバとを備え、該希土
類元素ドープファイバによりこれらの入力信号光を増幅
する光増幅装置を用いた信号光の増幅方法を前提とす
る。

【００２１】そして、上記希土類元素ドープファイバに
より増幅された信号光の増幅利得又は出力パワーをモニ
タするステップと、上記モニタした増幅利得又は出力パ
ワーに基づいて、上記各信号光の増幅利得のばらつきが
最小となるように上記希土類元素ドープファイバの温度
を制御するステップとを備えているものとする。

【００２２】請求項３の発明の増幅方法であれば、信号
光の増幅利得又は出力パワーをモニタするステップと、
該モニタした増幅利得又は出力パワーに基づいて上記各
信号光の増幅利得のばらつきが最小となるように上記希
土類元素ドープファイバの温度を制御するステップと、
を経ることにより、簡単な構成で容易に各信号光の増幅
利得のばらつきを最小にするように制御することができ
る。なお、各ステップの実現手段としては、請求項１に
説明した手段と同様である。

【００２３】次に、請求項４の発明は、励起光を発する
励起光源と、該励起光及び波長が相異なる複数の信号光
が入力する希土類元素ドープファイバとを備え、該希土
類元素ドープファイバによりこれらの入力信号光を増幅
する光増幅装置を用いた信号光の増幅方法を前提とす
る。

【００２４】そして、上記希土類元素ドープファイバの
温度を検知するステップと、上記入力信号光の強度をモ
ニタするステップと、上記検知した希土類元素ドープフ
ァイバの温度及び上記モニタした入力信号強度に基づい
て、上記各信号光の増幅利得のばらつきが最小となるよ
うに上記希土類元素ドープファイバの温度を制御するス
テップとを備えているものとする。

【００２５】請求項４の発明の増幅方法であれば、希土
類元素ドープファイバの温度を検知するステップ及び入
力信号光の強度をモニタするステップと、該検知したフ
ァイバ温度及び該モニタした入力信号強度に基づいて、
上記各信号光の増幅利得のばらつきが最小になるように
上記希土類元素ドープファイバの温度を制御するステッ
プと、を経ることにより、簡単な構成により容易に各信
号光の増幅利得のばらつきを最小にするように制御する
ことができる。なお、各ステップの実現手段としては、
請求項２に説明した手段と同様である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２７】−第一の実施の形態− 図１に本発明の第一の実施形態に係る光増幅装置１０を
示す。この光増幅装置１０は、信号光の増幅利得をモニ
タして、それによってＥＤＦ１４の温度を制御するもの
である。なお、増幅利得を測定するには、入力・出力パ
ワーの双方のモニタが必要であるが、装置を簡素化する
ために端的に出力パワーをモニタする方式であってもよ
い。

【００２８】この光増幅装置１０では、信号光入力端１
１から信号光出力端１８に向かって、第一アイソレータ
１２、第一ＷＤＭカプラ１３、ＥＤＦ（希土類元素ドー
プファイバ）１４とＥＤＦ加熱冷却装置２１、第二ＷＤ
Ｍカプラ１５、第二アイソレータ１６、可変光アテネー
タ１７及び第三ＷＤＭカプラ３１が、光信号パスを介し
て直列に接続されており、これがＷＤＭ信号の伝搬路を
構成している。また、第一ＷＤＭカプラ１３には、励起
光源である第一励起レーザダイオード（以下、励起ＬＤ
という）１３ａが、第二ＷＤＭカプラ１５には、励起光
源である第二励起ＬＤ１５ａがそれぞれ光信号パスを介
して接続されている。そして、第三ＷＤＭカプラ３１に
は、利得測定装置（モニタ手段）１９が光信号パスを介
して接続されており、この利得測定装置１９は、ＥＤＦ
温度制御回路３０と減衰量制御回路２２とに電気的に接
続されている。このＥＤＦ温度制御回路３０はＥＤＦ加
熱冷却装置２１（両者合わせて出力基準温度制御手段）
に、この減衰量制御回路２２は可変光アテネータ１７
（両者合わせて利得制御手段）に、それぞれ電気的に接
続されている。ここで、上記光信号パスは、光ファイバ
等で構成されている。

【００２９】第一及び第二アイソレータ１２，１６は、
信号光及び励起光が逆向きに伝搬されるのを阻止してそ
れらの損失を抑制するものである。

【００３０】第一及び第二ＷＤＭカプラ１３，１５は、
それぞれ第一及び第二励起ＬＤ１３ａ，１５ａからの励
起光を信号光伝搬路に注入してＥＤＦ１４に入力するも
のであって、本光増幅装置１０は双方向励起の装置であ
る。また、第三ＷＤＭカプラ３１は、出力信号光の一部
（例えば１％）を利得測定装置１９に、残部（例えば９
９％）を信号光出力端１８に出力するものである。

【００３１】ＥＤＦ１４は、コアにエルビウムがドープ
された光ファイバであり、第一及び第二励起ＬＤ１３
ａ，１５ａからの励起光によりエルビウムの電子が励起
し、誘導放出によって入力信号光を増幅する。

【００３２】可変光アテネータ１７は、出力信号光のパ
ワー（強度）を全波長領域に亘って一律に減衰させ、し
かもその減衰量が可変な装置である。

【００３３】第一及び第二励起ＬＤ１３ａ，１５ａは、
ＥＤＦ１４のエルビウムの電子を励起状態にする波長
１．４８μｍのレーザ励起光を発する。

【００３４】ＥＤＦ加熱冷却装置２１は、ヒータ等の加
熱素子とペルチエ素子等の冷却素子とで構成され、ＥＤ
Ｆ１４をそれら二つの素子により挟んでＥＤＦ１４の温
度を上昇又は降下させる。

【００３５】利得測定装置１９は、第三ＷＤＭカプラ３
１から送られてきた出力信号光の増幅利得を各波長の信
号光毎に測定をし、その結果を電気信号として出力する
ものである。

【００３６】ＥＤＦ温度制御回路３０は、利得測定装置
１９から送られてきた電気信号である増幅利得情報に基
づいて判断をして、ＥＤＦ加熱冷却装置２１に加熱ある
いは冷却の指示を送るものである。

【００３７】減衰量制御回路２２は、利得測定装置１９
から送られてきた電気信号である増幅利得情報に基づい
て判断をして、可変光アテネータ１７に減衰量の変更の
指示を送るものである。

【００３８】次に、この光増幅装置１０による信号光の
増幅動作について説明する。

【００３９】信号光入力端１１から信号光が入力する
と、それが第一アイソレータ１２を通過した後、第一Ｗ
ＤＭカプラ１３で第一励起ＬＤ１３ａからの励起光と合
波し、それらが一緒にＥＤＦ１４に入力する。一方、第
二励起ＬＤ１５ａからの励起光は、第二ＷＤＭカプラ１
５を介してＥＤＦ１４に入力する。ＥＤＦ１４内では、
第一及び第二励起ＬＤ１３ａ，１５ａからの励起光によ
る誘導放出によって、入力した信号光が増幅される。増
幅された信号光は、第二ＷＤＭカプラ１５及び第二アイ
ソレータ１６を介して可変アテネータ１７に入力され、
そのまま又は全波長領域に亘って一律に減衰させられ
て、第三ＷＤＭカプラ３１を通過して信号光出力端１８
から出力される。

【００４０】次に、ＥＤＦ１４の温度を変更することに
よる増幅利得の制御について説明する。

【００４１】図３は、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎ
ｍ）における信号光の、ファイバ温度を変えていったと
きの波長とＥＤＦ１４による増幅利得との関係を示すも
のである。ここでは、ファイバ温度２０℃のときに波長
が相異なる各信号光の増幅利得のばらつきが最も小さく
なるように、第一及び第二励起ＬＤ１３ａ，１５ａのパ
ワーを調整している。

【００４２】このように、２０℃のときに増幅利得のば
らつきが最も小さいので、図４に示すように、ファイバ
温度２０℃の増幅利得を基準として、ファイバ温度−１
０℃及び７０℃のときの増幅利得の基準との差の波長特
性をグラフに表してみると、７０℃では１５８０ｎｍ近
辺を境に短波長側に行くに連れ増幅利得が大きくなって
いっており、長波長側に行くに連れ増幅利得が小さくな
っている。逆に、−１０℃では、１５８０ｎｍ近辺を境
に短波長側に行くに連れて増幅利得が小さくなっていっ
ており、長波長側に行くに連れて増幅利得が大きくなっ
ている。このことは、７０℃と−１０℃だけではなく、
図３で示した温度領域において一般的に成り立ってい
る。すなわち、Ｌバンドにおいては、室温付近におい
て、ＥＤＦ１４の温度が降下すると、１５８０ｎｍ近辺
を境に短波長側に行くに連れて増幅利得が小さくなって
いき、長波長側に行くに連れて増幅利得が大きくなって
いく一方、ＥＤＦ１４の温度が上昇すると、１５８０ｎ
ｍ近辺を境に短波長側に行くに連れ増幅利得が大きくな
っていき、長波長側に行くに連れ増幅利得が小さくなっ
ている。このようなＥＤＦ１４の温度の変化に伴う増幅
利得の波長特性変化を利用して、増幅利得の制御を行う
のである。なお、Ｃバンドにおいては、温度変化による
増幅利得の変化は、Ｌバンドとは逆であり、例えば温度
上昇により短波長側ほど増幅利得が小さくなり、長波長
側では増幅利得が大きくなる。

【００４３】次に、具体的な制御方法について図２に示
すフローチャートに従って説明する。

【００４４】スタートして、ステップＳ１では利得測定
装置１９により増幅利得を検知してステップＳ２に進
む。

【００４５】ステップＳ２では、ＥＤＦ温度制御回路３
０によって、検知した増幅利得のうち、最短波長の信号
光の増幅利得（以下、ＰＳという）と最長波長の信号光
の増幅利得（以下、ＰＬという）とを比較して、ＰＳ＞
ＰＬであるか否かを判断する。そして、ＰＳ＞ＰＬであ
ればステップＳ３に進み、ＰＳ＞ＰＬでなければステッ
プＳ４に進む。

【００４６】ステップＳ３では、ＥＤＦ加熱冷却装置２
１によって、ＥＤＦ１４を冷却してステップＳ６に進
む。ＥＤＦ１４を冷却することによって、上述のような
増幅利得の変化によりＰＳとＰＬとの差が小さくなる。

【００４７】一方、ステップＳ４では、ＥＤＦ温度制御
回路３０によって、ＰＳ＜ＰＬであるか否かを判断す
る。ＰＳ＜ＰＬであればステップＳ５に進み、ＰＳ＜Ｐ
ＬでなければステップＳ６に進む。

【００４８】ステップＳ５では、ＥＤＦ加熱冷却装置２
１によって、ＥＤＦ１４を加熱してステップＳ６に進
む。ＥＤＦ１４を加熱することによって、上述のような
増幅利得の変化によりＰＳとＰＬとの差が小さくなる。

【００４９】ここまでのフローでは、波長による増幅利
得の差の情報を基に、ＥＤＦ１４を加熱あるいは冷却し
て温度を制御して、波長が相異なる各信号光の増幅利得
のばらつきが最小となるようにしている。

【００５０】それから、ステップＳ６では、減衰量制御
回路２２によって、予め定められた増幅利得の所定値Ｐ
Ｂと、ＰＳ及びＰＬの平均値を比較して、（ＰＳ＋Ｐ
Ｌ）／２＞ＰＢであるか否かを判断する。そして、（Ｐ
Ｓ＋ＰＬ）／２＞ＰＢであればステップＳ７に進み、
（ＰＳ＋ＰＬ）／２＞ＰＢでなければステップＳ８に進
む。

【００５１】ステップＳ７では、可変光アテネータ１７
によって、減衰量を増加させる。このことにより、波長
が相異なる全ての信号光の増幅利得の減衰量が一律に増
やされて、各信号光の増幅利得の平均値が所定の値に近
づく。それからステップＳ１に戻る。

【００５２】ステップＳ８では、減衰量制御回路２２に
よって、（ＰＳ＋ＰＬ）／２＜ＰＢであるか否かを判断
する。そして、（ＰＳ＋ＰＬ）／２＜ＰＢであればステ
ップＳ９に進み、（ＰＳ＋ＰＬ）／２＜ＰＢではなけれ
ばステップＳ１に戻る。

【００５３】ステップＳ９では、可変光アテネータ１７
によって、減衰量を減少させる。このことにより、波長
が相異なる全ての信号光の増幅利得の減衰量が一律に減
らされて、各信号光の増幅利得の平均値が所定の値に近
づく。それから、ステップＳ１に戻る。

【００５４】ステップＳ６以下の後半のフローは、波長
が相異なる全ての信号光の増幅利得の平均値を所定の値
に近づけるためのものであって、信号光波長領域では増
幅利得は波長増に従ってほぼ単調増加あるいは単調減少
しているために、このフローでは最短波長の増幅利得Ｐ
Ｓと最長波長の増幅利得ＰＳとの加重平均（ＰＳ＋Ｐ
Ｌ）／２により全波長領域での平均を代替して制御した
ものである。

【００５５】これまで述べてきたように、本実施形態の
光増幅装置１０及びそれを用いた信号光の増幅方法は、
増幅利得をモニタするステップと、モニタされた増幅利
得の情報に基づいてＥＤＦ１４の温度を制御するステッ
プとを備えていて、それによって、入力信号光のパワー
が変化したときに生じる波長が相異なる信号光間の増幅
利得のばらつきを最小にするので、入力信号光のパワー
変化に対する増幅利得の波長依存の変化を簡単な装置で
効率よく打ち消すことができる。さらに、モニタされた
増幅利得の情報に基づいて、可変光アテネータ１７によ
り、信号光の増幅利得を一律に減衰させて制御している
ので、入力信号光のパワーが変化しても信号光の全波長
領域に亘って増幅利得のレベルを常に一定に保つことが
できる。

【００５６】−第二の実施の形態− 図７に本発明の第二の実施形態に係る光増幅装置２０を
示す。この光増幅装置２０は、入力信号光の強度をモニ
タして、それによってＥＤＦ１４の温度を制御するもの
である。

【００５７】この光増幅装置２０では、信号光入力端１
１から信号光出力端１８に向かって、入力信号光分岐Ｗ
ＤＭカプラ３３、第一アイソレータ１２、第一ＷＤＭカ
プラ１３、ＥＤＦ（希土類元素ドープファイバ）１４と
ＥＤＦ加熱冷却装置２１、第二ＷＤＭカプラ１５、第二
アイソレータ１６及び可変光アテネータ１７が、光信号
パスを介して直列に接続されており、これがＷＤＭ信号
の伝搬路を構成している。また、第一ＷＤＭカプラ１３
には、励起光源である第一励起ＬＤ１３ａが、第二ＷＤ
Ｍカプラ１５には、励起光源である第二励起ＬＤ１５ａ
がそれぞれ光信号パスを介して接続されている。そし
て、入力信号光分岐ＷＤＭカプラ３３には、光強度測定
装置（入力信号光強度モニタ手段）２９が光信号パスを
介して接続されており、この光強度測定装置２９は、入
力信号光基準温度制御回路２５と減衰量制御回路２２と
に電気的に接続されている。この入力信号光基準温度制
御回路２５はＥＤＦ加熱冷却装置２１（両者合わせて入
力信号光強度基準温度制御手段）及びＥＤＦ温度測定器
２７（ファイバ温度検知手段）に、この減衰量制御回路
２２は可変光アテネータ１７（両者合わせて利得制御手
段）に、それぞれ電気的に接続されている。ここで、上
記光信号パスは、光ファイバ等で構成されている。

【００５８】上記第一アイソレータ１２、第一ＷＤＭカ
プラ１３等は、それぞれ第一の実施形態と同じであるの
で、第一の実施形態と異なる部分のみを説明する。

【００５９】入力信号光分岐ＷＤＭカプラ３３は、入力
信号光の一部（例えば１％）を取り出して光強度測定装
置２９に送り、残部（例えば９９％）を第一アイソレー
タ１２に送る。

【００６０】光強度測定装置２９は、入力信号光分岐Ｗ
ＤＭカプラ３３から送られてきた入力信号光の強度を各
波長の信号光毎に測定をし、その結果を電気信号として
出力するものである。

【００６１】ＥＤＦ温度測定器２７は、ＥＤＦ１４の温
度を測定して、その温度情報を電気信号にして入力信号
光基準温度制御回路２５及び減衰量制御回路２２に出力
するものである。

【００６２】入力信号光基準温度制御回路２５は、予め
測定された入力信号光強度、ＥＤＦ１４温度及び増幅利
得の関係がメモリーに格納されていて、光強度測定装置
２９から送られてきた電気信号である入力信号光強度情
報及びＥＤＦ１４温度情報に基づいて前記の三者の関係
から判断をして、ＥＤＦ加熱冷却装置２１に加熱あるい
は冷却の指示を送るものである。

【００６３】減衰量制御回路２２は、光強度測定装置２
９から送られてきた電気信号である入力信号光強度情報
及びＥＤＦ温度測定器２７から送られてきた電気信号で
あるＥＤＦ１４温度情報に基づいて判断をして、可変光
アテネータ１７に減衰量の変更の指示を送るものであ
る。

【００６４】なお、本実施形態の光増幅装置２０には、
第一の実施形態と異なり、第三ＷＤＭカプラ３１、ＥＤ
Ｆ温度制御回路３０及び利得測定装置１９はない。

【００６５】次に、本実施形態の増幅利得の具体的な制
御方法について図８に示すフローチャートに従って説明
する。

【００６６】スタートして、ステップＳ１１では、光強
度測定装置２９により入力信号光強度Ｉを検知してステ
ップＳ１２に進む。

【００６７】ステップＳ１２では、ＥＤＦ温度測定器２
７によりＥＤＦ１４の温度Ｔを検知してステップＳ１３
に進む。

【００６８】ステップＳ１３では、入力信号光基準温度
制御回路２５により、入力信号光強度Ｉから換算された
波長が相異なる各信号光の増幅利得のばらつきが最小と
なるＥＤＦ１４の温度と、実際に測定されたＥＤＦ１４
温度Ｔとの差ｆ（Ｉ，Ｔ）が０よりも大きいか否かが判
断され、大きければステップＳ１４に進み、大きくなけ
ればステップＳ１５に進む。

【００６９】ステップＳ１４では、ＥＤＦ加熱冷却装置
２１によって、ＥＤＦ１４を冷却してステップＳ１７に
進む。ＥＤＦ１４を冷却することによって、ｆ（Ｉ，
Ｔ）が０に近づく。

【００７０】ステップＳ１５では、入力信号光基準温度
制御回路２５により、ｆ（Ｉ，Ｔ）が０よりも小さいか
否かが判断され、小さければステップＳ１６に進み、小
さくなければステップＳ１７に進む。

【００７１】ステップＳ１６では、ＥＤＦ加熱冷却装置
２１によって、ＥＤＦ１４を加熱してステップＳ１７に
進む。ＥＤＦ１４を加熱することによって、ｆ（Ｉ，
Ｔ）が０に近づく。

【００７２】ここまでの前半のフローでは、入力信号光
強度ＩとＥＤＦ１４温度Ｔとを検知して、それらによっ
てＥＤＦ１４温度を制御することにより、波長が相異な
る各信号光の増幅利得のばらつきが最小になるようにし
ている。

【００７３】次に、ステップＳ１７では、ＥＤＦ温度測
定器２７によりＥＤＦ１４の温度Ｔａを検知してステッ
プＳ１８に進む。

【００７４】ステップＳ１８では、減衰量制御回路２２
により、入力信号光強度ＩとＥＤＦ１４温度Ｔａから換
算された換算利得ｇ（Ｉ，Ｔａ）が所定の増幅利得ＰＢ
よりも大きいか否かが判断される。大きければステップ
Ｓ１９に進み、大きくなければステップＳ２０に進む。

【００７５】ステップＳ１９では、可変光アテネータ１
７によって、減衰量を増加させる。このことにより、波
長が相異なる全ての信号光の増幅利得の減衰量が一律に
増やされて、各信号光の増幅利得の平均値が所定の値に
近づく。それからステップＳ１１に戻る。

【００７６】ステップＳ２０では、減衰量制御回路２２
により、ｇ（Ｉ，Ｔａ）がＰＢよりも小さいか否かが判
断される。小さければステップＳ２１に進み、小さくな
ければステップＳ１１に戻る。

【００７７】ステップＳ２１では、可変光アテネータ１
７によって、減衰量を減少させる。このことにより、波
長が相異なる全ての信号光の増幅利得の減衰量が一律に
減らされて、各信号光の増幅利得の平均値が所定の値に
近づく。それからステップＳ１１に戻る。

【００７８】ステップＳ１７以下の後半のフローは、波
長が相異なる全ての信号光の増幅利得の平均値を所定の
値に近づけるためのものである。

【００７９】これまで述べてきたように、本実施形態の
光増幅装置２０及びそれを用いた信号光の増幅方法は、
ＥＤＦ１４温度を検知するステップと、入力信号光の強
度をモニタするステップと、検知したＥＤＦ１４温度及
びモニタした入力信号光強度の情報に基づいてＥＤＦ１
４の温度を制御するステップとを備えていて、それによ
って、入力信号光のパワーが変化したときに生じる波長
が相異なる信号光間の増幅利得のばらつきを最小にする
ので、入力信号光のパワー変化に対する増幅利得の波長
依存の変化を簡単な装置で効率よく打ち消すことができ
る。さらに、検知したＥＤＦ１４温度及びモニタした入
力信号光強度の情報に基づいて、可変光アテネータ１７
により、信号光の増幅利得を一律に減衰させて制御して
いるので、入力信号光のパワーが変化しても信号光の全
波長領域に亘って増幅利得のレベルを常に一定に保つこ
とができる。

【００８０】−その他の実施の形態− 今まで説明した実施形態は、例であって本発明はこれら
の例に限定されない。例えば、希土類元素ドープファイ
バは、ＥＤＦ１４以外のＮＤＦ、ＹＤＦ又はＴＤＦであ
っても良い。また、希土類元素ドープファイバをシート
上に布線して、それを面接触型の加熱器と冷却器との間
に挟むようにしてもよい。励起ＬＤ１３ａ，１５ａは、
必ずしも二つある必要がなく、信号光と同方向からＥＤ
Ｆ１４に入力される励起ＬＤ１３ａ、又はそれとは反対
側からＥＤＦ１４に入力される励起ＬＤ１５ａのいずれ
か一方だけでも良い。励起光の波長も１．４８μｍ以外
の０．９８μｍや１．５３μｍ等でも良い。

【００８１】また、制御方法も例を示したものであっ
て、ステップの順番を入れ替えたり、別のステップを入
れたり、ＰＳやＰＬ、Ｉ、ｇ（Ｉ，Ｔａ）等の指標を異
なるものにしたり、或いは一部を省略等しても、ＥＤＦ
１４温度を制御して結果として増幅利得の信号光波長領
域におけるばらつきが最小になれば構わない。

【００８２】また、可変光アテネータ１７を用いた波長
が相異なる全ての信号光の一律減衰では、減衰量の制御
は全ての信号光の増幅利得を指標にして減衰量を制御し
ても良いし、全信号光の増幅利得の平均値を指標として
も良いし、特定の波長−増幅利得特性に最も近づくよう
に制御しても構わない。また、この減衰制御の代わりに
励起光パワーで調整しても良い。

【００８３】また、装置構成においてはアイソレータ等
を除いても構わないし、測定器等の別の光部品を加えて
も構わない。利得測定装置１９とＥＤＦ温度制御回路３
０とが一体となっていても良いし、これに減衰量制御回
路２２も一体化していても良い。光強度測定装置２９と
入力信号光基準温度制御回路２５とを一体化させても良
いし、さらに減衰量制御回路２２を一体化させても構わ
ない。これらの一体化させたものがコントローラとして
働き、図２や図８に示すような制御プログラムが格納さ
れていてもよい。

【００８４】また、第二の実施形態において、増幅利得
を検出して、その情報を減衰量制御回路２２に送って減
衰量を制御しても構わない。

【００８５】

【実施例】図１に示す光増幅装置１０により信号光の増
幅を行った。ＥＤＦ１４の濃度条長積は７０ｋｐｐｍ・
ｍ、信号光入力は−９ｄＢｍ／ｃｈとした。この条件
で、１５７０〜１５９８ｎｍの八波（図５参照）をＥＤ
Ｆ１４温度２０℃にて入力させて、これらの増幅利得偏
差（ばらつき）が１ｄＢとなるように励起光パワーを調
整した結果、第一励起ＬＤ１３ａは３００ｍＷ、第二励
起ＬＤ１５ａは１５０ｍＷの出力となった。

【００８６】次に短波長側の四波の信号光を削除して、
長波長側の四波のみを入力したところ、図５に示すよう
に八波のときとは異なり、全体の増幅利得レベルが上が
り且つ波長が長くなるにつれて利得が減少して、増幅利
得偏差が増大した。そこで、図２に示すフローチャート
に従って制御をした。

【００８７】まず、波長による増幅利得の差の情報を基
に増幅利得偏差が最小になるようにＥＤＦ１４の温度を
制御したら、図６に示すように０℃としたときにばらつ
きが最小となった。このままでは、全体の利得レベルが
八波のときよりも大きいので、次に、可変光アテネータ
１７によって一律に１．１ｄＢ減衰させると、２０℃八
波のときとほぼ同じ増幅利得分布となった。

【００８８】このように、本発明の装置及び方法を用い
て制御を行うと、入力信号光パワーが大きく変化して
も、各信号光の利得のばらつきを最小にすることができ
る。さらに、全体の利得レベルを入力信号光パワーの変
化前と同じにできる。

【００８９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施されるので、入力信号光のパワーの変化によって生じ
る波長が相異なる信号光の間での増幅利得の差を簡単な
装置で効率よく補償することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る光増幅装置の回
路図である。

【図２】本発明の第一の実施形態に係る光増幅装置の制
御フローチャート図である。

【図３】励起光のパワーを一定としたときの波長とＥＤ
Ｆの増幅利得との関係を示すグラフ図である。

【図４】ファイバ温度２０℃のときのＥＤＦの増幅利得
を基準として、ファイバ温度−１０℃及び７０℃のそれ
ぞれについての波長及び増幅利得の基準値との差の関係
を示すグラフ図である。

【図５】２０℃のＥＤＦに、同じパワーの信号光を四波
入力したときと、八波入力したときの波長と増幅利得と
の関係を示すグラフ図である。

【図６】四波の信号光が入力したときに本発明の第一の
実施形態に係る制御をした場合の波長と増幅利得との関
係を示すグラフ図である。

【図７】本発明の第二の実施形態に係る光増幅装置の回
路図である。

【図８】本発明の第二の実施形態に係る光増幅装置の制
御フローチャート図である。

【符号の説明】

１０，２０ 光増幅装置 １３ａ 第一励起ＬＤ １４ ＥＤＦ（エルビウムドープファイバ） １５ａ 第二励起ＬＤ １９ 利得測定装置（モニタ手段） ２１ ＥＤＦ加熱冷却装置 ２５ 入力信号光基準温度制御回路 ２７ ＥＤＦ温度測定器（ファイバ温度検知
手段） ２９ 光強度測定装置 ３０ ＥＤＦ温度制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光を発する励起光源と、該励起光及
   び波長が相異なる複数の信号光が入力する希土類元素ド
   ープファイバとを備え、該希土類元素ドープファイバに
   よりこれらの入力信号光を増幅する光増幅装置であっ
   て、 上記希土類元素ドープファイバにより増幅された信号光
   の増幅利得又は出力パワーをモニタするモニタ手段と、 上記モニタ手段によりモニタした上記増幅利得又は出力
   パワーに基づいて、上記各信号光の増幅利得のばらつき
   が最小となるように上記希土類元素ドープファイバの温
   度を制御する出力基準温度制御手段とを備えていること
   を特徴とする光増幅装置。
2. 【請求項２】 励起光を発する励起光源と、該励起光及
   び波長が相異なる複数の信号光が入力する希土類元素ド
   ープファイバとを備え、該希土類元素ドープファイバに
   よりこれらの入力信号光を増幅する光増幅装置であっ
   て、 上記希土類元素ドープファイバの温度を検知するファイ
   バ温度検知手段と、 上記入力信号光の強度をモニタする入力信号光強度モニ
   タ手段と、 上記ファイバ温度検知手段により検知したファイバ温度
   及び上記入力信号強度モニタ手段によりモニタした入力
   信号強度に基づいて、上記各信号光の増幅利得のばらつ
   きが最小となるように上記希土類ドープ元素ファイバの
   温度を制御する入力信号光強度基準温度制御手段とを備
   えていることを特徴とする光増幅装置。
3. 【請求項３】 励起光を発する励起光源と、該励起光及
   び波長が相異なる複数の信号光が入力する希土類元素ド
   ープファイバとを備え、該希土類元素ドープファイバに
   よりこれらの入力信号光を増幅する光増幅装置を用いた
   信号光の増幅方法であって、 上記希土類元素ドープファイバにより増幅された信号光
   の増幅利得又は出力パワーをモニタするステップと、 上記モニタした増幅利得又は出力パワーに基づいて、上
   記各信号光の増幅利得のばらつきが最小となるように上
   記希土類元素ドープファイバの温度を制御するステップ
   とを備えていることを特徴とする信号光の増幅方法。
4. 【請求項４】 励起光を発する励起光源と、該励起光及
   び波長が相異なる複数の信号光が入力する希土類元素ド
   ープファイバとを備え、該希土類元素ドープファイバに
   よりこれらの入力信号光を増幅する光増幅装置を用いた
   信号光の増幅方法であって、 上記希土類元素ドープファイバの温度を検知するステッ
   プと、 上記入力信号光の強度をモニタするステップと、 上記検知した希土類元素ドープファイバの温度及び上記
   モニタした入力信号強度に基づいて、上記各信号光の増
   幅利得のばらつきが最小となるように上記希土類ドープ
   元素ファイバの温度を制御するステップとを備えている
   ことを特徴とする信号光の増幅方法。