JP2007165470A - 光増幅装置、光伝送装置、光増幅器、及び励起光生成器 - Google Patents

Abstract

【課題】信号チャネル数の変動に柔軟に対応でき、且つ信号チャネル数に応じた規模に構成できる光増幅装置を提供する。また、この光増幅装置を備える光伝送装置、並びにこの光増幅装置に好適に備えられる光増幅器及び励起光生成器を提供する。
【解決手段】光伝送装置１ａは、互いに共通する形状をなす複数の電気的なスロット２３を有する本体部２と、複数のスロット２３に含まれる一つのスロット２３に対して挿抜可能な筐体３０を有する光増幅器３ａ〜３ｃとを備える。光増幅器３ａ〜３ｃは、筐体３０と、光入力端子３２ａに光結合されており光信号Ｌを増幅するＥＤＦ３１とを有する。本体部２は、ＥＤＦ３１における利得を指示するための利得指示信号をスロット２３へ提供する利得指示手段としての中央処理回路２１を有する。ＥＤＦ３１は、利得指示信号に応じた利得で光信号Ｌを増幅する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光増幅装置、光伝送装置、光増幅器、及び励起光生成器に関するものである。

従来の光増幅装置の構成例を図７に示す。この光増幅装置１００は、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）１０１と、エルビウム添加光ファイバ１０１の両端それぞれに光結合された入力用光コネクタ１０２及び出力用光コネクタ１０３と、エルビウム添加光ファイバ１０１及び入力用光コネクタ１０２の間に配置された合波器１０４と、合波器１０４を介してエルビウム添加光ファイバ１０１へ励起光を供給する励起用レーザダイオード１０５と、エルビウム添加光ファイバ１０１及び出力用光コネクタ１０３の間に配置された分波器１０６と、分波器１０６によって分離された光の強度を検出するフォトダイオード１０７と、エルビウム添加光ファイバ１０１における利得が所定の値に近づくように、フォトダイオード１０７からの検出信号に基づいて励起用レーザダイオード１０５の発光強度を制御する制御部１０８と、を備えている。そして、これらの要素は、一つの筐体１０９に収容されている。

このような構成を備える光増幅装置１００は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信システムなどにおいて、互いに波長が異なる複数の信号チャネルからの光信号を一度に増幅できる利点を有する。なお、上記構成を備える光増幅装置の例としては、例えば非特許文献１に開示された光増幅器がある。

鈴木ほか７名，「高速ＡＧＣ機能付、及びアナログ伝送用小型光増幅器」，古河電工時報，第１１３号，ｐ．１８−２１

近年、通信容量の増大要求に応え、ＷＤＭ通信システムの利用が積極的に進められてきている。また、ＷＤＭ通信システムには、ネットワークの信頼性及び効率性の向上のため、該ネットワークを伝搬するＷＤＭ信号光の一部を分岐あるいは挿入するＯＡＤＭ（Optical Add-Drop Multiplexer）などが導入されつつある。

このようなＷＤＭ通信システムは、ネットワーク上における信号チャネル数の変動に柔軟に対応しなければならない。そのため、ＷＤＭ通信システムに用いられる光増幅装置にも信号チャネル数の変動に対する柔軟性が要求される。図７に示したような従来の光増幅装置では、例えば１６チャネル以上といった多チャネルの光信号を一度に十分な利得で増幅する能力を有するＥＤＦ１０１や励起用レーザダイオード１０５を備えることにより、信号チャネル数の変動に対応している。

しかしながら、このように大きな増幅能力を有するＥＤＦ１０１や励起用レーザダイオード１０５を備えた場合、付随する回路も大規模かつ複雑になり、結果的に光増幅装置自体が大型化し消費電力も増大することとなる。さらに、信号チャネル数が少ない場合でも過剰な増幅能力を持つこととなり、コスト増に繋がる。また、信号チャネル数に応じた規模の増幅能力を有する光増幅装置を選択したとしても、将来、信号チャネル数が増加するとより大きな増幅能力を有する光増幅装置と交換しなければならず、現在の光増幅装置が無駄になるおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、信号チャネル数の変動に柔軟に対応でき、且つ信号チャネル数に応じた規模に構成できる光増幅装置を提供することを目的とする。また、この光増幅装置を備える光伝送装置、並びにこの光増幅装置に好適に備えられる光増幅器及び励起光生成器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光増幅装置は、光信号を増幅するための光増幅装置であって、互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部と、複数のスロットに含まれる少なくとも一つのスロットに対して挿抜可能な筐体を有する少なくとも１つの光増幅部とを備え、光増幅部が、スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、光信号を入力する光入力端子と、筐体内において光入力端子に光結合されており光信号を増幅する光増幅媒体と、光増幅媒体に光結合されており増幅後の光信号を出力する光出力端子とを有し、本体部が、光増幅媒体における利得を伝達する利得指示信号をスロットへ入力することを特徴とする。

上記した光増幅装置においては、本体部のスロットに挿入される光増幅部の個数を適宜増減し、隣り合う光増幅部同士の光入力端子と光出力端子とを光ファイバ等によって結合するとともに、各光増幅部における利得を本体部で統合的に制御することにより、信号チャネル数の変動に応じて光信号に対する増幅能力を容易に増減させることができる。従って、上記した光増幅装置によれば、信号チャネル数の変動に柔軟に対応できる。また、信号チャネル数が比較的少ない場合には光増幅部も少数で済むので、光増幅装置を信号チャネル数に応じた規模に構成できる。

また、光増幅装置は、光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、光増幅部が、光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源と、光増幅媒体から出力された光信号の一部を分離する分波器とを筐体内に更に有し、光増幅部が、分波器により分離された光の強度情報によって励起光強度を制御することを特徴としてもよい。これにより、利得指示信号に応じた利得でもって光増幅媒体が光信号を好適に増幅できる。

また、光増幅装置は、光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、光増幅部が、スロットに挿抜可能な複数の筐体を有し、少なくとも一つの筐体に、光増幅媒体から出力された光信号の一部を分離する分波器と、分波器により分離された光の強度情報を生成する情報生成手段とを有し、分波器を含む筐体とは別の少なくとも１つの筐体に励起光生成部を有し、励起光生成部が、光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源を有し、スロットを介して分波器により分離された光の強度情報を入力されて、励起光の強度を制御することを特徴としてもよい。これにより、利得指示信号に応じた利得でもって光増幅媒体が光信号を好適に増幅できる。

また、光増幅装置は、光増幅部の光出力端子が、該光出力端子に接続される光コネクタが該光出力端子から外された際に光信号の出力を遮るシャッタ機構を有することを特徴としてもよい。これにより、レーザ光である光信号が光出力端子から光増幅装置の周囲へ照射されることを防止し、光増幅装置の安全性を高めることができる。

また、本発明の光伝送装置は、電気信号を光信号に変換する送信機能、及び光信号を電気信号に変換する光受信機能のうち少なくとも一方の機能を具備する光伝送装置であって、互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部と、複数のスロットに含まれる少なくとも一つのスロットに対して挿抜可能な筐体を有する少なくとも１つの光増幅部と、複数のスロットに含まれる一つのスロットに対して挿抜可能な筐体を有し、光信号の送信、受信、または送信及び受信の双方を行う光通信部とを備え、光増幅部が、スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、光信号を入力する光入力端子と、筐体内において光入力端子に光結合されており光信号を増幅する光増幅媒体と、光増幅媒体に光結合されており増幅後の光信号を出力する光出力端子とを有し、本体部が、光増幅媒体における利得を伝達する利得指示信号をスロットへ入力することを特徴とする。これにより、光信号の送信（または受信）機能及び光増幅機能の双方を有するとともに、信号チャネル数の変動に柔軟に対応でき且つ信号チャネル数に応じた規模に構成できる光伝送装置を提供できる。

また、本発明の光増幅器は、互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部の複数のスロットのうち少なくとも一つのスロットに差し込まれて用いられる光増幅器であって、スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、光信号を入力する光入力端子と、筐体内において光入力端子に光結合されており、本体部から提供される利得指示信号に応じた利得で光信号を増幅する光増幅媒体と、光増幅媒体に光結合されており増幅後の光信号を出力する光出力端子とを備えることを特徴とする。

また、光増幅器は、光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源と、光増幅媒体から出力された光信号の一部を分離する分波器とを筐体内に更に備え、分波器により分離された光の強度情報によって励起光強度を制御することを特徴としてもよい。

また、光増幅器は、光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、光増幅媒体から出力された光信号の一部を分離する分波器と、分波器により分離された光の強度情報を生成する情報生成手段とを筐体内に更に備えることを特徴としてもよい。

また、本発明の励起光生成器は、互いに共通する形状をなす複数の電気的なスロットを有する本体部の複数のスロットのうち一つのスロットに差し込まれて用いられ、請求項８に記載の光増幅器へ所定波長の励起光を提供する励起光生成器であって、スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、光増幅器の光入力端子または光出力端子に光結合されており、光増幅媒体へ励起光を供給する励起光源とを筐体内に具備し、スロットを介して分波器により分離された光の強度情報及び利得指示信号を入力されて、励起光の強度を制御することを特徴とする。

本発明によれば、信号チャネル数の変動に柔軟に対応でき、且つ信号チャネル数に応じた規模に構成できる光増幅装置を提供できる。また、本発明によれば、この光増幅装置を備える光伝送装置、並びにこの光増幅装置に好適に備えられる光増幅器及び励起光生成器を提供できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光増幅装置、光伝送装置、光増幅器、及び励起光生成器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る光増幅装置を備えた光伝送装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態の光伝送装置１ａは、ＷＤＭ通信システムにおけるｎ個の信号チャネルから送信されたチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）を含む光信号Ｌを受信するための光受信装置である。図１を参照すると、光伝送装置１ａは、本体部２、複数の光増幅器３ａ〜３ｃ、及び複数の光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎを備えている。これらの構成要素のうち、複数の光増幅器３ａ〜３ｃは、本実施形態における光増幅部であり、本体部２とともに本実施形態における光増幅装置を構成している。また、光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎは、本実施形態における光通信部である。

本体部２は、中央処理回路２１と、互いに共通する形状をなす複数の電気的なスロット２３とを有する。光増幅器３ａ〜３ｃは、本体部２の複数のスロット２３に対して挿抜可能な構造を有しており、複数のスロット２３のうち一部のスロット２３にそれぞれ差し込まれ、固定されている。光増幅器３ａ〜３ｃは、互いに同じ構成を有しており、例えば光送受信器の分野における一般的な規格であるＳＦＰやＸＦＰに定められた寸法及び形状を有する。

光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎは、光信号Ｌに含まれる各チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）それぞれを受信するための光受信部である。光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎは、複数のスロット２３に対して挿抜可能（プラガブル）な構造を有しており、複数のスロット２３のうち光増幅器３ａ〜３ｃが差し込まれたスロット２３とは異なるスロット２３に差し込まれ、固定されている。光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎは、互いに同じ構成を有しており、ＳＦＰやＸＦＰに定められた寸法及び形状を有する。

光増幅器３ａ〜３ｃは、それぞれ光ファイバ６ａ〜６ｃによって直列に光結合されている。具体的には、光ファイバ６ａの一端は光増幅器３ａの光入力端子に結合されており、光ファイバ６ｂの一端は光増幅器３ａの光出力端子に結合されており、光ファイバ６ｂの他端は光増幅器３ｂの光入力端子に結合されており、光ファイバ６ｃの一端は光増幅器３ｂの光出力端子に結合されており、光ファイバ６ｃの他端は光増幅器３ｃの光入力端子に結合されている。

本実施形態においては、光増幅器３ｃの光出力端子は、光ファイバ６ｄを介して分波器５に光結合されている。分波器５は、複数のチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）を含む光信号Ｌから各チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）を取り出すための光学要素である。分波器５は、光ファイバ６ｅ_１〜６ｅ_ｎを介して光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎと光結合されており、各光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎへ各チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）を提供する。

本体部２の中央処理回路２１は、例えばＣＰＵやメモリ等によって構成される演算手段である。本実施形態の中央処理回路２１は、各光増幅器３ａ〜３ｃにおいて光信号Ｌを増幅する際の利得を各光増幅器３ａ〜３ｃに指示する利得指示手段としての機能を備える。中央処理回路２１は、各光増幅器３ａ〜３ｃが差し込まれたスロット２３と通信バス２２を介して電気的に接続されており、各光増幅器３ａ〜３ｃにおける利得を示す利得指示信号を、通信バス２２を介して各スロット２３へ（すなわち、各光増幅器３ａ〜３ｃへ）伝達する。また、中央処理回路２１は、各光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎによって受信された各チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）に含まれるデータを、スロット２３及び通信バス２２を介して取り込むことができる。

ここで、図２は、本実施形態の光増幅器３ａの内部構成を示すブロック図である。なお、光増幅器３ｂ及び３ｃの内部構成は、図２に示す光増幅器３ａの内部構成と同様である。

図２を参照すると、光増幅器３ａは、筐体３０、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）３１、光入力端子３２ａ、光出力端子３２ｂ、光アイソレータ３３ａ及び３３ｂ、合波器３４、励起用レーザダイオード３５、分波器３６、モニタ用フォトダイオード３７、利得制御回路３８、並びにコネクタ３９を有する。

筐体３０は、本体部２の複数のスロット２３（図１）に含まれる一つのスロット２３に対して挿抜可能（プラガブル）に構成されたパッケージであり、本体部２と比較して小型に構成されている。筐体３０は、ＥＤＦ３１、光アイソレータ３３ａ及び３３ｂ、合波器３４、励起用レーザダイオード３５、分波器３６、モニタ用フォトダイオード３７、並びに利得制御回路３８を収容している。筐体３０は、上述したようにＳＦＰやＸＦＰに定められた寸法及び形状を有する。

ＥＤＦ３１は、光増幅器３ａにおける光増幅媒体であり、希土類元素としてエルビウム（Ｅｒ）がドープされた光ファイバによって構成されている。ＥＤＦ３１は、エルビウムが所定波長の励起光によって励起されることにより、内部を通過する光信号Ｌを増幅する。ＥＤＦ３１の一端は光入力端子３２ａに光結合されており、ＥＤＦ３１の他端は光出力端子３２ｂに光結合されている。

光入力端子３２ａは、光増幅器３ａに光信号Ｌを入力するための光端子である。光入力端子３２ａは、光ファイバ６ａの端部に取り付けられた光コネクタ６１ａと挿抜可能に接続され、ＥＤＦ３１の一端と光ファイバ６ａとを光結合する。また、光出力端子３２ｂは、増幅後の光信号Ｌを出力するための光端子である。光出力端子３２ｂは、光ファイバ６ｂの端部に取り付けられた光コネクタ６１ｂと挿抜可能に接続され、ＥＤＦ３１の他端と光ファイバ６ｂとを光結合する。光出力端子３２ｂは、光コネクタ６１ｂが該光出力端子３２ｂから外された際に光信号Ｌの出力を遮るためのシャッタ機構（物理スイッチ）を有することが好ましい。このシャッタ機構により、レーザ光である光信号Ｌが光出力端子３２ｂから光伝送装置１ａの周囲へ照射されることを防止し、光伝送装置１ａの安全性を高めることができる。

光アイソレータ３３ａは、光入力端子３２ａとＥＤＦ３１との間に結合されている。また、光アイソレータ３３ｂは、ＥＤＦ３１と光入力端子３２ａとの間に結合されている。光アイソレータ３３ａは、光入力端子３２ａを通過した光信号ＬをＥＤＦ３１へ向かって通過させる一方、ＥＤＦ３１からの光（戻り光）を遮断するように機能する。光アイソレータ３３ｂは、ＥＤＦ３１において増幅された光信号Ｌを光出力端子３２ｂへ向かって通過させる一方、光出力端子３２ｂからの光（戻り光）を遮断するように機能する。

励起用レーザダイオード３５は、ＥＤＦ３１へ所定波長の励起光Ｌｅを供給するための本実施形態における励起光源である。また、合波器３４は、光アイソレータ３３ａとＥＤＦ３１との間に結合された光学要素であり、励起用レーザダイオード３５によって生成された励起光Ｌｅを光信号Ｌに合波する。こうして、励起用レーザダイオード３５は、励起光ＬｅをＥＤＦ３１へ供給する。

分波器３６は、ＥＤＦ３１から出力された（増幅後の）光信号Ｌの一部を分離するための光学要素である。また、モニタ用フォトダイオード３７は、分波器３６によって分離された光の強度を検出し、該強度を電気信号（強度情報）に変換するための情報生成手段である。モニタ用フォトダイオード３７は、利得制御回路３８と電気的に接続されており、分波器３６によって分離された光の強度情報を利得制御回路３８へ提供する。

利得制御回路３８は、モニタ用フォトダイオード３７から提供された強度情報を利用して励起光Ｌｅの強度を制御することにより、ＥＤＦ３１における利得制御を行うための利得制御手段である。また、コネクタ３９は、利得制御回路３８とスロット２３（図１）とを電気的に接続するための構成要素である。利得制御回路３８は、コネクタ３９、スロット２３、及び通信バス２２（図１）を介して本体部２の中央処理回路２１と電気的に接続される。そして、利得制御回路３８は、中央処理回路２１から利得指示信号を受け、該利得指示信号に応じた利得でＥＤＦ３１が光信号Ｌを増幅するように、ＥＤＦ３１の利得制御を行う。具体的には、利得制御回路３８は、励起用レーザダイオード３５へ供給される駆動電流量を利得指示信号に応じて増減することにより、励起光Ｌｅの強度を制御する。

図３は、図２に示した構成を有する光増幅器３ａの具体的な構成例の概略を示す平面図である。図３に示すように、合波器３４及び分波器３６は、例えばハーフミラー３４ａ及び３６ａを有する光デバイスによって実現される。また、励起用レーザダイオード３５、モニタ用フォトダイオード３７、利得制御回路３８、及びコネクタ３９は、筐体３０の小型化のため、例えば図３に示すように一体的に構成された光学ブロックとしてコンパクトにまとめられることが好ましい。

以上の構成を備える本実施形態による光伝送装置１ａの動作の概要は、次のとおりである。まず、本体部２の中央処理回路２１から各光増幅器３ａ〜３ｃへ利得指示信号が送られる。この利得指示信号は、光伝送装置１ａへ入力される光信号Ｌに含まれるチャネル成分の数ｎに応じて決定される。そして、光信号Ｌが光ファイバ６ａを介して光増幅器３ａに入力されると、光信号Ｌは、ＥＤＦ３１において、利得指示信号に応じた利得でもって増幅される。続いて、増幅後の光信号Ｌは光ファイバ６ｂを介して光増幅器３ｂに入力される。このようにして、光増幅器３ｂ及び３ｃにおいても上記と同様にして光信号Ｌが増幅される。

光増幅器３ａ〜３ｃによって増幅された光信号Ｌは、分波器５によって各信号チャネル毎のチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）に分離される。チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）は、それぞれ光ファイバ６ｅ_１〜６ｅ_ｎを介して光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎへ送られる。光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎは、それぞれチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）を検出することにより、各信号チャネルからのデータを取り込む。

本実施形態の光増幅装置を備える光伝送装置１ａによって得られる効果について説明する。本実施形態の光伝送装置１ａ（または増幅装置）においては、本体部２のスロット２３に挿入される光増幅器（本実施形態では、３個の光増幅器３ａ〜３ｃ）の個数を適宜増減し、隣り合う光増幅器同士の光入力端子と光出力端子とを光ファイバ等によって結合するとともに、各光増幅器３ａ〜３ｃにおける利得を本体部２の中央処理回路２１（利得指示手段）によって統合的に制御することができる。これにより、光信号Ｌに含まれるチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）の数ｎの変動に応じて光信号Ｌに対する増幅能力を容易に増減させることができる。

例えば、各チャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）に要求される利得が２０ｄＢであり、チャネル数ｎが５程度であれば一つの光増幅器で２０ｄＢの利得を実現できるとする。この場合、チャネル数ｎが５〜１０程度であれば、光増幅器を２つ（たとえば光増幅器３ａ及び３ｂを）、直列に結合するとよい。また、チャネル数ｎが２０程度に増えた場合には、光増幅器を４つ程度に増設すればよい。このように、本実施形態の光伝送装置１ａ（または光増幅装置）によれば、信号チャネル数の変動に柔軟に対応できる。また、必要な利得を一つの光増幅器で実現する構成と比較して、各光増幅器３ａ〜３ｃの増幅能力を抑えることができるので、電力の消費を分散でき、総消費電力の点でも有利である。

また、信号チャネル数が比較的少ない場合には光増幅器も少数で済む。例えば、本実施形態において信号チャネル数が約２／３に減った場合、光増幅器３ｃを取り外し、光増幅器３ｂの光出力端子を分波器５と結合するとよい。従って、本実施形態の光伝送装置１ａ（または光増幅装置）によれば、過剰な増幅能力を有することなく、信号チャネル数に応じた規模に構成できる。

また、本実施形態のように、光増幅器３ａ〜３ｃの筐体３０は、光送受信器の分野における一般的な規格であるＳＦＰやＸＦＰに定められた寸法及び形状を有するとよい。これにより、本体部２における複数のスロット２３に空きが生じた場合でも、そのスロット２３を受信器や送信器等に割り当て、有効に利用できる。

なお、本実施形態では光増幅器３ａ〜３ｃ及び光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎを備える光伝送装置１ａを例示したが、光受信器ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎに代えて、光信号Ｌの送信を行う光送信器を備えてもよく、或いは送信及び受信の双方を行う光送受信器を備えてもよい。または、光受信器や光送信器を備えず、本体部２及び光増幅器３ａ〜３ｃを備える光増幅装置としても好適に用いられる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る光増幅装置を備えた光伝送装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態の光伝送装置１ｂにおける第１実施形態の光伝送装置１ａとの主な相違点は、光信号Ｌに含まれるチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）のうち一部のチャネル成分Ｌ（λ_１）を、他のチャネル成分Ｌ（λ_２）〜Ｌ（λ_ｎ）とは異なる利得で増幅できるようにした点である。

すなわち、本実施形態の光伝送装置１ｂは、第１実施形態の光伝送装置１ａの構成に加え、更に合波器７を備えている。光増幅器３ｂの光出力端子は光ファイバ６ｈを介して合波器７に光結合されており、光増幅器３ｃの光入力端子は光ファイバ６ｊを介して合波器７に光結合されている。また、合波器７には光ファイバ６ｉが光結合されており、光ファイバ６ｉを介して或る信号チャネルからの光信号Ｌ（λ_１）が合波器７へ提供される。合波器７は、この光信号Ｌ（λ_１）と、光増幅器３ｂから出力された光信号Ｌ（λ_２〜λ_ｎ）とを合波する。そして、合波器７は、合波された光信号Ｌ（λ_１〜λ_ｎ）を光ファイバ６ｊを介して光増幅器３ｃへ提供する。

ＷＤＭ通信システムにおいては、別々の信号チャネルから送られてくる光信号に対して異なる利得で増幅することが要求される場合がある。このような場合、従来の光増幅装置では、各チャネルの光信号それぞれに光増幅装置を配置する必要があるので、ＷＤＭ通信システムが大規模となってしまう。本実施形態の光伝送装置１ｂ（または光増幅装置）によれば、光増幅部同士を繋ぐ光ファイバの途中から任意のチャネル成分Ｌ（λ_１）を合波することにより、装置規模にほとんど影響を与えずに、別々の信号チャネルから送られてくるチャネル成分Ｌ（λ_１）〜Ｌ（λ_ｎ）の一部に対して他と異なる利得で増幅できる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明に係る光増幅器（光増幅部）の第３実施形態の構成の概略を示す平面図である。上記第１、第２実施形態の光伝送装置１ａ、１ｂ（または光増幅装置）は、光増幅器３ａ〜３ｃに代えて本実施形態の光増幅器８を複数備えてもよい。

光増幅器８は、筐体８０、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）８１、光入力端子８２ａ、光出力端子８２ｂ、分波器８６、モニタ用フォトダイオード８７、利得制御回路８８、及びコネクタ８９を有する。なお、これらのうち、光入力端子８２ａ及び光出力端子８２ｂについては、第１実施形態の光入力端子３２ａ及び光出力端子３２ｂと同様の構成を有するので詳細な説明を省略する。

筐体８０は、第１実施形態の筐体３０と同様の寸法形状を有するパッケージである。筐体８０は、ＳＯＡ８１、分波器８６、モニタ用フォトダイオード８７、及び利得制御回路８８を収容している。

ＳＯＡ８１は、光増幅器８における光増幅媒体であり、ｐ型半導体及びｎ型半導体に挟まれた活性層において光信号Ｌを増幅する。ＳＯＡ８１の一端は光入力端子８２ａに光結合されており、ＳＯＡ８１の他端はミラー８１ａを介して分波器８６に光結合されている。なお、光増幅媒体としては、ＳＯＡに限らず、例えば光導波路にエルビウムなどの希土類元素がドープされた構成の導波路型光アンプ（ＥＤＷＡ：Erbium-Doped Waveguide Amplifier）といった他の光増幅デバイスを用いても良い。

分波器８６は、ＳＯＡ８１から出力された（増幅後の）光信号Ｌの一部を分離するための光学要素である。また、モニタ用フォトダイオード８７は、分波器８６によって分離された光の強度を検出し、該強度を電気信号（強度情報）に変換するための情報生成手段である。分波器８６は、ミラー８６ａを介して取り込んだ光信号Ｌの一部を、ハーフミラー８６ｂによってモニタ用フォトダイオード８７へ向けて分離する。モニタ用フォトダイオード８７は、利得制御回路８８と電気的に接続されており、分波器８６によって分離された光の強度情報を利得制御回路８８へ提供する。なお、分波器８６のハーフミラー８６ｂを透過した光信号Ｌは、光出力端子８２ｂへ出力される。

利得制御回路８８は、モニタ用フォトダイオード８７から提供された強度情報を利用してＳＯＡ８１への駆動電流量を制御することにより、ＳＯＡ８１における利得制御を行うための利得制御手段である。また、コネクタ８９は、利得制御回路８８とスロット２３（図１）とを電気的に接続するための構成要素である。利得制御回路８８は、コネクタ８９、スロット２３、及び通信バス２２（図１）を介して本体部２の中央処理回路２１と電気的に接続される。そして、利得制御回路８８は、中央処理回路２１から利得指示信号を受け、該利得指示信号に応じた利得でＳＯＡ８１が光信号Ｌを増幅するように、ＳＯＡ８１の利得制御を行う。

本発明による光増幅器（光増幅部）は、第１、第２実施形態の光増幅器３ａのような構成に限らず、本実施形態の光増幅器８のような構成を有してもよい。これにより、第１、第２実施形態と同様の効果を好適に得ることができる。

（第４の実施の形態）
図６は、本発明に係る光増幅装置の第４実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態と上記第１、第２実施形態との相違点は、光増幅媒体（ＥＤＦ）を励起するための励起光源を、光増幅媒体とは別のパッケージ（励起光生成部）に収めた点である。すなわち、本実施形態の光増幅装置１ｃは、励起光生成器９ａといった励起光生成部と、光増幅器９ｂといった光増幅部とを備えている。

図６を参照すると、励起光生成器９ａは、筐体９０ａ、光入力端子９２ａ、光出力端子９２ｂ、光アイソレータ９３ａ、合波器９４、励起用レーザダイオード９５、利得制御回路９８ａ、及びコネクタ９９ａを有する。筐体９０ａは、第１実施形態の筐体３０と同様の寸法形状を有するパッケージである。筐体９０ａは、光アイソレータ９３ａ、合波器９４、励起用レーザダイオード９５、及び利得制御回路９８ａを収容している。

光入力端子９２ａは、励起光生成器９ａに光信号Ｌを入力するための光端子である。光入力端子９２ａは、外部から光信号Ｌを伝搬する光ファイバ６ｋの光コネクタ６１ｋと挿抜可能に接続され、合波器９４の一端と光ファイバ６ｋとを光結合する。励起用レーザダイオード９５は、後述するＥＤＦ９１へ所定波長の励起光Ｌｅを供給するための励起光源である。合波器９４は、励起用レーザダイオード９５によって生成された励起光Ｌｅを光信号Ｌに合波するための光学要素である。

光出力端子９２ｂは、光信号Ｌ及び励起光Ｌｅを出力するための光端子である。光出力端子９２ｂは、光ファイバ６ｍの光コネクタ６１ｍと挿抜可能に接続され、合波器９４の他端と光ファイバ６ｍとを光結合する。光アイソレータ９３ａは、光入力端子９２ａと合波器９４との間に結合されており、光入力端子９２ａを通過した光信号Ｌを合波器９４へ向かって通過させる一方、合波器９４からの光（戻り光）を遮断するように機能する。

利得制御回路９８ａは、本実施形態における利得制御手段である。利得制御回路９８ａには、後述する光増幅器９ｂから増幅後の光の強度情報が提供される。そして、利得制御回路９８ａは、この強度情報を利用して励起光Ｌｅの強度を制御することにより、後述するＥＤＦ９１における利得制御を行う。また、コネクタ９９ａは、利得制御回路９８ａと本体部２のスロット２３（図１参照）とを電気的に接続するための構成要素である。利得制御回路９８ａは、コネクタ９９ａ、スロット２３、及び通信バス２２を介して本体部２の中央処理回路２１と電気的に接続される。利得制御回路９８ａは、中央処理回路２１から利得指示信号を受け、該利得指示信号に応じた利得でＥＤＦ９１（後述）が光信号Ｌを増幅するように、ＥＤＦ９１の利得制御を行う。

光増幅器９ｂは、筐体９０ｂ、ＥＤＦ９１、光入力端子９２ｃ、光出力端子９２ｄ、光アイソレータ９３ｂ及び９３ｃ、分波器９６、モニタ用フォトダイオード９７、制御回路９８ｂ、及びコネクタ９９ｂを有する。筐体９０ｂは、励起光生成器９ａの筐体９０ａと同様の寸法形状を有するパッケージである。筐体９０ｂは、ＥＤＦ９１、光アイソレータ９３ｂ及び９３ｃ、分波器９６、モニタ用フォトダイオード９７、及び制御回路９８ｂを収容している。

ＥＤＦ９１は、光増幅器９ｂにおける光増幅媒体であり、第１実施形態のＥＤＦ３１と同様の構成を有する。ＥＤＦ９１の一端は光入力端子９２ｃに光結合されており、ＥＤＦ９１の他端は光出力端子９２ｄに光結合されている。光入力端子９２ｃは、光増幅器９ｂに光信号Ｌ及び励起光Ｌｅを入力するための光端子である。光入力端子９２ｃは、励起光生成器９ａから光信号Ｌ及び励起光Ｌｅを伝搬する光ファイバ６ｍの光コネクタ６２ｍと挿抜可能に接続され、ＥＤＦ９１の一端と光ファイバ６ｍとを光結合する。光出力端子９２ｄは、増幅された光信号Ｌを出力するための光端子である。光出力端子９２ｄは、光ファイバ６ｎの光コネクタ６１ｎと挿抜可能に接続され、ＥＤＦ９１の他端と光ファイバ６ｎとを光結合する。

分波器９６は、ＥＤＦ９１から出力された（増幅後の）光信号Ｌの一部を分離するための光学要素である。また、モニタ用フォトダイオード９７は、分波器９６によって分離された光の強度を検出し、該強度に応じた電気信号（強度情報）を生成するための情報生成手段である。モニタ用フォトダイオード９７は、制御回路９８ｂを介してコネクタ９９ｂと電気的に接続されている。強度情報は、制御回路９８ｂ及びコネクタ９９ｂを介して本体部２へ送られ、更に本体部２の通信バス２２を介して励起光生成器９ａへ提供される。

光アイソレータ９３ｂは、光入力端子９２ｃとＥＤＦ９１との間に結合されており、光入力端子９２ｃを通過した光信号Ｌ及び励起光ＬｅをＥＤＦ９１へ向かって通過させる一方、ＥＤＦ９１からの光（戻り光）を遮断するように機能する。また、光アイソレータ９３ｃは、分波器９６と光出力端子９２ｄとの間に結合されており、分波器９６を通過した光信号Ｌを光出力端子９２ｄへ向かって通過させる一方、光出力端子９２ｄからの光（戻り光）を遮断するように機能する。

本発明による光増幅装置は、本実施形態の光増幅装置１ｃのような構成によっても、第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施形態のように励起光源（励起用レーザダイオード９５）と光増幅媒体（ＥＤＦ９１）とを別々のパッケージに収容することにより、一つのパッケージ当たりの消費電力を更に小さくできる。

なお、本実施形態では励起光生成器９ａ及び光増幅器９ｂを備える光増幅装置１ｃを示したが、例えば、本体部２のスロット２３に対して挿抜可能な筐体を有し、光信号Ｌの送信、受信、または送信及び受信の双方を行う光通信部を更に備えることにより、光伝送装置を構成することができる。また、本実施形態ではＥＤＦ９１の前方から励起光Ｌｅを供給する前方励起型の構成を示しているが、ＥＤＦ９１の後方から励起光を供給する後方励起型の構成としてもよい。

図１は、本発明に係る光増幅装置を備えた光伝送装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の光増幅器の内部構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示した構成を有する光増幅器の具体的な構成例の概略を示す平面図である。 図４は、本発明に係る光増幅装置を備えた光伝送装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明に係る光増幅器（光増幅部）の第３実施形態の構成の概略を示す平面図である。 図６は、本発明に係る光増幅装置の第４実施形態の構成を示すブロック図である。 図７は、従来の光増幅装置の構成例である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…光伝送装置、１ｃ…光増幅装置、２…本体部、３ａ〜３ｃ，８，９ｂ…光増幅器、５…分波器、６ａ〜６ｎ，６ｅ_１〜６ｅ_ｎ…光ファイバ、７…合波器、９ａ…励起光生成器、２１…中央処理回路、２２…通信バス、２３…スロット、３０…筐体、３２ａ…光入力端子、３２ｂ…光出力端子、３３ａ，３３ｂ…光アイソレータ、３４…合波器、３５…励起用レーザダイオード、３６…分波器、３７…モニタ用フォトダイオード、３８…利得制御回路、３９…コネクタ、Ｌ…光信号、Ｌｅ…励起光、ＲＸ_１〜ＲＸ_ｎ…光受信器。

Claims (9)

1. 光信号を増幅するための光増幅装置であって、
   互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部と、
   前記複数のスロットに含まれる少なくとも一つの前記スロットに対して挿抜可能な筐体を有する少なくとも１つの光増幅部と
   を備え、
   前記光増幅部が、
   前記スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する前記筐体と、
   前記光信号を入力する光入力端子と、
   前記筐体内において前記光入力端子に光結合されており前記光信号を増幅する光増幅媒体と、
   前記光増幅媒体に光結合されており増幅後の前記光信号を出力する光出力端子と
   を有し、
   前記本体部が、前記光増幅媒体における利得を伝達する利得指示信号を前記スロットへ入力することを特徴とする、光増幅装置。
2. 前記光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、
   前記光増幅部が、
   前記光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源と、前記光増幅媒体から出力された前記光信号の一部を分離する分波器とを前記筐体内に更に有し、
   前記光増幅部が、前記分波器により分離された光の強度情報によって前記励起光強度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の光増幅装置。
3. 前記光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、
   前記光増幅部が、前記スロットに挿抜可能な複数の前記筐体を有し、少なくとも一つの前記筐体に、
   前記光増幅媒体から出力された前記光信号の一部を分離する分波器と、
   前記分波器により分離された光の強度情報を生成する情報生成手段と
   を有し、
   前記分波器を含む前記筐体とは別の少なくとも１つの前記筐体に励起光生成部を有し、
   前記励起光生成部が、
   前記光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源を有し、前記スロットを介して前記分波器により分離された光の前記強度情報を入力されて、前記励起光の強度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の光増幅装置。
4. 前記光増幅部の前記光出力端子が、該光出力端子に接続される光コネクタが該光出力端子から外された際に前記光信号の出力を遮るシャッタ機構を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光増幅装置。
5. 電気信号を光信号に変換する送信機能、及び光信号を電気信号に変換する光受信機能のうち少なくとも一方の機能を具備する光伝送装置であって、
   互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部と、
   前記複数のスロットに含まれる少なくとも一つの前記スロットに対して挿抜可能な筐体を有する少なくとも１つの光増幅部と、
   前記複数のスロットに含まれる一つの前記スロットに対して挿抜可能な筐体を有し、前記光信号の送信、受信、または送信及び受信の双方を行う光通信部と
   を備え、
   前記光増幅部が、
   前記スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する前記筐体と、
   前記光信号を入力する光入力端子と、
   前記筐体内において前記光入力端子に光結合されており前記光信号を増幅する光増幅媒体と、
   前記光増幅媒体に光結合されており増幅後の前記光信号を出力する光出力端子と
   を有し、
   前記本体部が、前記光増幅媒体における利得を伝達する利得指示信号を前記スロットへ入力することを特徴とする、光伝送装置。
6. 互いに共通する形状をなす複数の電気的接続用のスロットを有する本体部の前記複数のスロットのうち少なくとも一つの前記スロットに差し込まれて用いられる光増幅器であって、
   前記スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、
   前記光信号を入力する光入力端子と、
   前記筐体内において前記光入力端子に光結合されており、前記本体部から提供される利得指示信号に応じた利得で前記光信号を増幅する光増幅媒体と、
   前記光増幅媒体に光結合されており増幅後の前記光信号を出力する光出力端子と
   を備えることを特徴とする、光増幅器。
7. 前記光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、
   前記光増幅媒体へ所定波長の励起光を供給する励起光源と、前記光増幅媒体から出力された前記光信号の一部を分離する分波器とを前記筐体内に更に備え、
   前記分波器により分離された光の強度情報によって前記励起光強度を制御することを特徴とする、請求項６に記載の光増幅器。
8. 前記光増幅媒体が希土類元素を含む光導波路であり、
   前記光増幅媒体から出力された前記光信号の一部を分離する分波器と、
   前記分波器により分離された光の強度情報を生成する情報生成手段と
   を前記筐体内に更に備えることを特徴とする、請求項６に記載の光増幅器。
9. 互いに共通する形状をなす複数の電気的なスロットを有する本体部の前記複数のスロットのうち一つの前記スロットに差し込まれて用いられ、請求項８に記載の光増幅器へ所定波長の励起光を提供する励起光生成器であって、
   前記スロットに対して挿抜可能な電気的接続用コネクタを有する筐体と、前記光増幅器の光入力端子または光出力端子に光結合されており、前記光増幅媒体へ前記励起光を供給する励起光源とを前記筐体内に具備し、前記スロットを介して前記分波器により分離された光の前記強度情報及び前記利得指示信号を入力されて、前記励起光の強度を制御することを特徴とする、励起光生成器。

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