JP2507967B2

JP2507967B2 - 光増幅器

Info

Publication number: JP2507967B2
Application number: JP5175441A
Authority: JP
Inventors: 博一村瀬
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPH0728107A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希土類添加ファイバを使
用した光増幅器に係わり、特に雑音光を検出する手段を
備えた光増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】希土類添加ファイバを用いた光増幅器は
励起光がこのファイバ中で起こす誘導放出現象を利用し
て信号光を増幅している。このような光増幅器は、希土
類添加ファイバ中で自然放出現象によって雑音光を発生
する。この雑音光の強さは希土類添加ファイバの利得に
比例している。これを応用し、雑音光をモニタすること
で異常を発見できるようにした光増幅器が考案されてい
る。従来の雑音検出手段を備えた光増幅器では、その出
力部において出力光の一部を光分岐器で分岐した後、光
フィルタで雑音光のみを取り出していた。

【０００３】図４は、従来のこのような光増幅器の構成
を表わしたものである。この光増幅器は、信号入力端子
１１と、励起用レーザ光源１２と、信号光と励起光を合
波させる光合波器１３と、その後段で信号光を直接増幅
する希土類添加ファイバ１４と、その出力を分岐する光
分岐器１５と、分岐された一方を出力する信号出力端子
１６と、分岐されたもう一方の光から雑音光を取り出す
光フィルタ１７と、その雑音光を検出する光検出器１８
とから構成される。

【０００４】この光増幅器では信号光は信号入力端子１
１より入力し、励起光源１２で発生した励起光と光合波
器１３で合波される。光合波器１３の出力は希土類添加
ファイバ１４に入力し、ここで信号光は励起光の作用に
よって増幅される。希土類添加ファイバ１４の出力は光
分岐器１５で２つに分岐される。そのうちの一方は光増
幅器の出力として信号出力端子１６から出力される。他
方は光フィルタ１７で信号光および励起光が除去され、
その結果、雑音光のみを光検出器１８で検出することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の雑音
光検出手段を備えた光増幅器では、雑音光を取り出すた
めに光フィルタを使用していた。光フィルタを使用して
雑音光を効率良く取り出すには信号光や励起光の波長付
近のみを鋭くカットする理想的な特性を有するものが必
要であり、このような高性能な光フィルタはコストが高
くなるという問題があった。また、このような従来の光
増幅器では光フィルタの他に光分岐器などの光部品も必
要であり、一般的に光部品の数が多くなりがちであっ
た。

【０００６】そこで本発明の目的は、高性能な光部品を
用いることなく少ない光部品数で比較的簡単に雑音光を
検出できる光増幅器を提供することにある。

【０００７】請求項１記載の発明では、所定の励起光を
発生する励起光源と、この励起光源が発生する励起光と
信号光を合波する光合波器と、この光合波器の出力側に
直列に接続され励起光によって信号光を順次増幅する第
１および第２の希土類添加ファイバと、雑音光を検出す
る光検出器と、第１および第２の希土類添加ファイバの
間に接続され第１の希土類添加ファイバの出力を第２の
希土類添加ファイバにのみ伝搬させると共に第２の希土
類添加ファイバ中で発生し信号光の注入方向と逆方向に
伝搬する雑音光成分を光検出器のみに伝搬させる光サー
キュレータとを光増幅器に具備させる。

【０００８】すなわち請求項１記載の発明では、光合波
器の出力側に直列に接続され励起光によって信号光を順
次増幅する第１および第２の希土類添加ファイバを設け
ている。また、これらの希土類添加ファイバの間に光サ
ーキュレータを接続しており、その１つの出力側に雑音
光を検出する光検出器を配置している。光サーキュレー
タは、第１の希土類添加ファイバの出力を第２の希土類
添加ファイバにのみ伝搬させると共に第２の希土類添加
ファイバ中で発生し信号光の注入方向と逆方向に伝搬す
る光成分を光検出器に伝搬させる。信号光と逆方向に伝
搬する光はこの雑音光以外はないので、光フィルタを用
いることなく雑音光を検出することが可能となる。

【０００９】

【００１０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１１】第１の実施例

【００１２】図１は、本発明の一実施例で、雑音光の分
岐に光サーキュレータを用いた光増幅器の構成を表わし
ている。この光増幅器は、信号入力端子３１から入力し
た信号光と励起用レーザ光源３２で発生する励起光を合
波する光合波器３３と、その後段に直列に接続され２段
階に信号光を増幅する２本のエルビウム（Ｅｒ）添加フ
ァイバ３４、３５と、これらの間に接続され光分岐器と
して動作する３ポート光サーキュレータ３６と、分岐さ
れた雑音光を検出する光検出器３７とから構成されてい
る。

【００１３】図２は本実施例の光増幅器で使用される３
ポート光サーキュレータの構造を示している。この光サ
ーキュレータは、Ｙ分岐導波路２１、２２、２３と光ア
イソレータ２４、２５、２６で構成された３ポート光サ
ーキュレータである。三角形の頂点にＹ分岐導波路を配
置し、分岐が辺の方向になるようにしている。さらに、
２つのＹ分岐導波路の間には光アイソレータが接続され
ている。光アイソレータ２４は、Ｙ分岐導波路２１から
Ｙ分岐導波路２２の向きにのみ光を透過するように接続
されている。同様に、光アイソレータ２５は、Ｙ分岐導
波路２２からＹ分岐導波路２３の向きにのみ光を透過す
るように、そして、光アイソレータ２６は、Ｙ分岐導波
路２３からＹ分岐導波路２１の向きにのみ光を透過する
ようにそれぞれ接続されている。

【００１４】この光サーキュレータ３６のポート２７に
入力した光は、Ｙ分岐導波路２１で２つに分岐され光ア
イソレータ２４と２６に入力する。光アイソレータ２４
に入力した光は透過されるが、光アイソレータ２６に入
力した光は遮断される。従って、ポート２７に入力した
光はポート２８から出力される。同様に、ポート２８に
入力した光はポート２９から、そして、ポート２９に入
力した光はポート２７からそれぞれ出力される。

【００１５】以上のような構成の光増幅器の動作を説明
する。信号光は信号入力端子３１から入力し、励起用レ
ーザ光源３２で発生した励起光と光合波器３３で合波さ
れる。光合波器３３より出力された信号光は第１のエル
ビウム添加ファイバ３４で直接増幅される。増幅された
信号光は、光サーキュレータ３６の第１のポート２７に
入力し第２のポート２８から出力される。第２のエルビ
ウム添加ファイバ３５でさらに直接増幅された信号光
は、信号出力端子３８から出力される。

【００１６】エルビウム添加ファイバの中では自然放出
現象によって雑音光が発生する。この雑音光には、信号
光と同方向に伝搬する順方向成分とそれとは逆方向に伝
搬する逆方向成分がある。ここで、エルビウム添加ファ
イバ中を信号光と逆方向に伝搬する光は、この雑音光の
逆方向成分のみである。従って、信号光と逆方向に伝搬
する光のみを分岐できれば雑音光を検出できることにな
る。そこで、第２のエルビウム添加ファイバ３５中を伝
搬する光について見てみる。信号光と逆方向に伝搬する
光は光サーキュレータ３６の第２のポート２８に入力し
第３のポート２９から出力される。逆に、光サーキュレ
ータの性質により、第３のポート２９から出力される光
は第２のポート２８に入力した光のみである。従って、
光サーキュレータにより、第２のエルビウム添加ファイ
バ３５を信号光と逆方向に伝搬する光、すなわち、雑音
光の逆方向成分のみを分岐できたことになる。以上によ
り、光フィルタを用いずに光検出器３７で雑音光を検出
できる。

【００１７】第２の実施例

【００１８】図３は本発明第２の実施例を表わしてい
る。図１と同じ部分には同一の符号を付しており、その
説明を適宜省略する。この実施例の光増幅器では、第２
のエルビウム添加ファイバ３５で直接増幅された信号光
を２つに分岐する光分岐器３９と、その一方を電気信号
に変換する第２の光検出器４０と、この光検出器４０の
出力と予め設定されている基準値の比較に基づいて励起
用レーザ光源の出力を制御する出力一定制御回路４１と
を備えている。

【００１９】２つのエルビウム添加ファイバ３４、３５
でそれぞれ直接増幅された信号光は、光分岐器３９で２
つに分岐される。そのうちの一方は、第１の光検出器３
７とは別に用意した第２の光検出器４０で電気信号に変
換された後、出力一定制御回路４４に入力する。出力一
定制御回路４４では、この入力値の時間平均と予め設定
されている基準値とを比較器で比較する。入力値が基準
値より小さければ励起光が強くなるように励起用レーザ
光源３２を制御し、逆に、入力値が基準値より大きけれ
ば励起光が弱くなるように励起用レーザ光源３２を制御
する。いま、エルビウム添加ファイバ３４または３５が
劣化して光増幅器の出力レベルが低下したとする。出力
一定制御回路４４は励起光をより強くして利得を大きく
する方向に働く。一般に、エルビウム添加ファイバで発
生する雑音光は利得に比例して強くなる。従って、どち
らのエルビウム添加ファイバが劣化した場合でも、第２
のエルビウム添加ファイバ３５で発生する雑音光が強く
なる。このように、光サーキュレータ３６で分岐された
雑音光を検出することによって光増幅器の状態をモニタ
することができる。

【００２０】なお、以上説明した第１および第２の実施
例では、直列に配置した２個のエルビウム添加ファイバ
の間に光サーキュレータを接続した。これは光サーキュ
レータの入力損失によるＳＮ比（信号対雑音比）の悪化
を避けるために、信号光を前段のエルビウム添加ファイ
バで予め増幅するようにしたものである。これらの実施
例ではエルビウム添加ファイバを用いているが、他の希
土類添加ファイバを用いてもよいことは言うまでもな
い。光サーキュレータについても３ポートのものに限ら
れるわけではなく、４ポート以上のものでもさしつかえ
ない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、希土類添加ファイバ中を信号光の注入方向と
逆方向に伝搬する光が雑音光のみであることを利用し、
この雑音光のみを分岐するようにしたので、特に高性能
な光フィルタを用いることなく光増幅器で雑音光の検出
を行うことが可能である。

【００２２】また、光サーキュレータを用いるだけで雑
音光を分岐して取り出すことができるので、光分岐器と
光フィルタを用いる従来の光増幅器と比べて光部品数を
少なくできる。また、雑音光のうちで信号入力端子側に
伝搬する成分を遮断できるので、光アイソレータをわざ
わざ用いなくても光増幅器の雑音特性を向上させること
ができるという効果がある。（なお、光増幅器の雑音特
性に関しては、例えば山下，他「光ファイバ増幅器の特
性解析 −アイソレータの途中挿入による特性改善と反
射による特性劣化−」，信学技法，Vol.92, No.124 pp.
9-16(1992).に詳細な記載がある。）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光増幅器の構成
を表わした概略構成図である。

【図２】第１の実施例で使用した３ポート光サーキュレ
ータの構成を示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例における光増幅器の構成
を表わした概略構成図である。

【図４】従来の光増幅器の構成を表わした概略構成図で
ある。

【符号の説明】

３１信号入力端子３２励起用レーザ光源３３光合波器３４第１のエルビウム添加ファイバ３５第２のエルビウム添加ファイバ３６３ポート光サーキュレータ３７第１の光検出器３８信号出力端子３９光分岐器４０第２の光検出器４１出力一定制御回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の励起光を発生する励起光源と、この励起光源が発生する励起光と前記信号光を合波する
光合波器と、この光合波器の出力側に直列に接続され前記励起光によ
って信号光を順次増幅する第１および第２の希土類添加
ファイバと、雑音光を検出する光検出器と、前記第１および第２の希土類添加ファイバの間に接続さ
れ第１の希土類添加ファイバの出力を第２の希土類添加
ファイバにのみ伝搬させると共に第２の希土類添加ファ
イバ中で発生し信号光の注入方向と逆方向に伝搬する雑
音光成分を前記光検出器のみに伝搬させる光サーキュレ
ータとを具備することを特徴とする光増幅器。