JP2605969B2 - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信に用いられる光増
幅器に係り、特に励起光源を有する光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、光通信システムの分野では、波長
や位相等の光情報をそのまま増幅する光増幅器の研究が
重要性を増している。
【0003】光増幅器の種類としては、光増幅が容易に
実現できることから、希土類元素を添加した光ファイバ
が注目されており、特にエルビウム(Er)添加光ファ
イバは光通信システムに適した光増幅波長域を有し、簡
易で高性能増幅器を実現できることから注目を浴びてい
る。
【0004】図5は、エルビウム添加光ファイバを用い
た従来の光増幅器の概略的ブロック構成図である。
【0005】同図において、入力コネクタ1から入力し
た光信号は、光分岐器2を通り、励起光によって励起さ
れたEr添加光ファイバ3によって増幅され、光分岐器
4を介して出力コネクタ5から伝送路へ送出される。
【0006】このような光増幅器には、出力光のパワー
を所定値に維持するための出力制御系と、光信号が入力
断となった時に光増幅器の発振等の異常動作を防止する
ための励起光遮断制御系とが設けられている。
【0007】前記出力制御系では、光分岐器4によって
分岐された出力光信号が光検出器101によってモニタ
ーされ、そのモニター値が一定になるように自動出力制
御回路102によって励起光源104の駆動回路103
が制御される。
【0008】また、励起光遮断制御系では、光分岐器2
によって分岐された入力光信号は光検出器105によっ
て検出され、その検出信号の基づいて入力断検出回路1
06が入力断を検出すると、自動出力制御回路102へ
入力断検出信号を送る。それによって自動出力制御回路
102は駆動回路103を介して励起光源104の出力
を遮断し、発振等の異常動作を防止する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光増幅器では、光増幅器の電源を投入した場合ある
いは光信号が無入力状態から入力状態へ変化した場合な
どに、励起光源104を急激に起動させて出力光のパワ
ーを所定値へ上昇させようとするために、励起光源10
4に過大な駆動電流が流れ、場合によっては励起光源1
04の劣化を速める結果となる。
【0010】このような事態を防ぐ対策として前記出力
制御系に大きな時定数を設けることが考えられるが、出
力制御系は定常時にも作動しているために、この時定数
を大きくすると定常動作時にも応答速度が遅くなるとい
う問題が生じてしまう。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による光増幅器
は、励起光源から出力される励起光によって入力光信号
を増幅する光増幅手段を有し、前記光増幅手段の出力に
基づいて前記励起光源の駆動電流を制御することで前記
光増幅手段の出力を安定化させる出力制御手段と、前記
励起光源の起動時における駆動電流の立上り速度を緩和
するように前記励起光源を制御するスロースタート手段
と、前記スロースタート手段からの制御出力及び前記出
力制御手段からの制御出力のうち、前記励起光源の駆動
電流が小さくなる方の制御出力を選択する選択手段と、
を設けたことを特徴とする。
【0012】前記スロースタート手段は、前記入力光信
号が入力断状態から入力有状態へ変化した時又は電源が
投入された時に、前記励起光源の起動速度を緩和するよ
うに前記励起光源を制御する。スロースタート手段は、
例えば、励起光源の駆動電流の立上りを緩和するため
に、抵抗とコンデンサからなる時定数回路を有する。
【0013】また、前記選択手段は、前記励起光源の起
動時は前記スロースタート手段によって前記励起光源を
制御し、起動時以後は前記出力制御手段によって前記励
起光源を制御するように制御主体を選択する。
【0014】
【作用】入力光信号が入力断状態から入力有状態へ変化
した時又は電源が投入された時のように励起光源が起動
される時はスロースタート手段からの制御によって励起
光源の駆動電流が徐々に上昇し、ほぼ定常状態になると
出力制御手段によって励起光源が制御され出力光信号の
安定化制御が行われる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明による光増幅器の一実施例
を示すブロック構成図である。
【0017】同図において、入力コネクタ1から入力し
た光信号は、光分岐器2を通り、励起光によって励起さ
れたEr添加光ファイバ3によって増幅され、光分岐器
4を介して出力コネクタ5から伝送路へ送出される。
【0018】光分岐器4によって分岐された光信号は、
伝送路へ送出される出力光信号のパワーを所定値に維持
するための出力制御系によって使用される。出力制御系
は、光検出器4、自動出力制御回路7、駆動回路12、
及び励起光源13からなる。
【0019】出力制御系において、光分岐器4によって
分岐された出力光信号は光検出器6に入力し、光検出器
6はその出力光のパワーに応じた出力検出信号を自動出
力制御回路7へ出力する。その出力検出信号に基づい
て、自動出力制御回路7は伝送路へ送出される出力光信
号のパワーを所定値に維持するように制御信号S1を出
力する。
【0020】一方、光分岐器2によって分岐された入力
光信号は光検出器8に入力し、光検出器8はその入力光
のパワーに応じた入力検出信号を入力断検出回路9へ出
力する。その入力検出信号に基づいて、入力断検出回路
9は入力光信号の有無を示す入力有状態と入力断状態と
を検出し、入力状態検出信号(リセット信号)CTをス
ロースタート回路10へ送出する。
【0021】スロースタート回路10は、リセット信号
CTに従って制御信号S2を出力する。この制御信号S
2には次の制御信号が含まれる。1つは、電源が投入さ
れた時あるいは入力コネクタ1からの光信号が無入力か
ら入力有状態へ変化した時(リセット信号CTが解除
(OFF)された時)に励起光源13への駆動電流の立
上り速度を緩和するための制御信号であり、他の1つ
は、入力有から入力断へ変化した時、即ちリセット信号
CTが立ち上がった時(ONになった時)に、励起光を
遮断するための制御信号である。スロースタート回路1
0の構成は後述する。
【0022】選択回路11は、自動出力制御回路7から
の制御信号S1とスロースタート回路10からの制御信
号S2とを入力し、励起光源13への駆動電流が小さく
なる方の信号を選択して制御信号Sとして駆動回路12
へ送出する。選択回路11の構成も後述する。
【0023】駆動回路12は、その制御信号Sに従って
励起光源13へ駆動電流を供給し、励起光源13からの
励起光によって、Er添加光ファイバ3は励起され入力
光信号を増副する。励起光源13は、例えば半導体レー
ザである。
【0024】次に、本実施例の動作を図2を参照しなが
ら説明する。
【0025】図2は、本実施例のスロースタート回路1
0の制御信号出力S1、自動出力制御回路7の制御信号
出力S2、及び選択回路11の制御信号出力Sの経時変
化を示す動作説明図である。
【0026】なお、同図における出力開始点とは、電源
投入時点、又は入力光信号が無入力から入力有状態へ変
化した時点、即ち入力断検出回路9からのリセット信号
CTが解除(OFF)された時点をいう。
【0027】同図に示すように、出力開始点では、光増
幅器の出力光信号がゼロであるから、自動出力制御回路
7からの制御信号S1は出力光信号を立ち上げるために
最大値となる(同図の点線)。
【0028】一方、スロースタート回路10は、リセッ
ト信号CTが解除されると、設定された時定数に従って
徐々に増大する制御信号S2を出力する(同図の破
線)。
【0029】選択回路11は制御信号S1及びS2を比
較し、いずれか小さい方を選択して制御信号Sとして出
力する。即ち、出力開始点から制御信号S1とS2とが
交差する時点までは、スロースタート回路10からの徐
々に増大する制御信号S2を選択し、その交差時点以降
は自動出力制御回路7からの制御信号S1を選択する。
従って、同図の実線で示す制御信号Sが選択回路11か
ら駆動回路12へ与えられ、制御信号Sに従った大きさ
の駆動電流が励起電源13へ供給される。
【0030】このような動作によって、出力開始時に励
起電源13へ過大な駆動電流が流れる事態が防止され
る。更に、出力開始時を経過した定常動作時には、自動
出力制御回路7だけで出力安定化制御が行われるため
に、光増幅器としての応答速度が低下することもない。
【0031】また、定常動作状態において入力断検出回
路9が入力断を検出すると、リセット信号CTがONと
なり、スロースタート回路10は制御信号S2を直ちに
ゼロへ降下させる。従って、制御信号S2が自動出力制
御回路7の制御信号S1より低下した時点で、選択回路
11はスロースタート回路10からの制御信号S2を選
択し、駆動回路12への制御信号Sを遅延なくゼロへ降
下させる。これによって励起光源13を消灯し、発振等
の異常事態を防ぐことができる。
【0032】次に、スロースタート回路10及び選択回
路11の具体的構成を説明する。
【0033】図3は、本実施例におけるスロースタート
回路10の一例を示す概略的回路構成図である。
【0034】同図において、演算増幅器OPはボルテー
ジホロアで使用される。その反転入力端子は出力端子に
接続され、非反転入力端子は抵抗R1を介して電源へ接
続され、更にコンデンサC、抵抗R2、及びリセットス
イッチSWrをそれぞれ介して接地されている。リセッ
トスイッチSWrの制御端子は、入力断検出回路9の出
力端子に接続され、リセット信号CTを受け取る。
【0035】スロースタート回路10は、電源投入時あ
るいは無入力から入力状態への変化時に、制御信号S1
を徐々に立ち上がらせるための回路である。
【0036】先ず、電源投入時では、リセットスイッチ
SWrは開いており、電源からの電流がコンデンサCに
流入して演算増幅器OPの非反転入力端子の電位を徐々
に上昇させる。これに伴って、演算増幅器OPの出力で
ある制御信号S2も徐々に上昇する。この時定数は、抵
抗R1、R2、及びコンデンサCの容量によって決定さ
れる。制御信号S2が徐々に上昇することで、図2に示
すように当該制御信号S2が選択され、励起電源13の
駆動電流の急激な上昇を抑制できる。
【0037】定常動作状態において入力断検出回路9に
よって入力断が検出されてリセット信号CTがONにな
ると、リセットスイッチSWrは閉じてコンデンサCは
放電し、演算増幅回路OPの非反転入力端子は即座に接
地電位となる。これによって演算増幅器OPの出力であ
る制御信号S2も接地電位に低下し、上述したように励
起電源13の駆動電流を即座に停止して発振等の異常動
作を防止できる。
【0038】入力断によりリセットスイッチSWrが閉
じた状態にある時に、光信号が入力して入力状態へ変化
し入力断検出回路9がリセット信号CTを解除すると、
電源からコンデンサCへ電流が流入し、電源投入時と同
様に制御信号S2は徐々に上昇して、その結果、励起電
源13の駆動電流の急激な上昇を抑制できる。
【0039】図4は、本実施例における選択回路11の
一例を示す概略的回路構成図である。
【0040】同図において、演算増幅器OP1及びOP
2の非反転入力端子には、スロースタート回路10から
の制御信号S2及び自動出力制御回路7からの制御信号
S1がそれぞれ入力する。
【0041】演算増幅器OP1及びOP2の出力端子に
はダイオードD1及びD2のn端子がそれぞれ接続され
ている。ダイオードD1及びD2のp端子は各演算増幅
器の反転入力端子にそれぞれ接続されると共に、相互に
接続されて選択回路11の出力端子となっている。
【0042】このようにダイオードD1及びD2を設け
ることにより最小値回路が構成され、選択回路11に入
力する制御信号S1及び制御信号S2のうち低い電圧の
信号を制御信号Sとして駆動回路12へ送出することが
できる。
【0043】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る光増幅器は、入力光信号が入力断状態から入力有状態
へ変化した時又は電源が投入された時に励起光源をスロ
ースタートさせ、起動時以後は前記励起光源を安定化制
御するようにしたことで、定常動作時の出力安定化制御
系の応答速度を低下させることなく、励起光源起動時に
おける励起光源への過大電流の流入を抑制でき、励起光
源の劣化防止あるいは長寿命化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光増幅器の一実施例を示すブロッ
ク構成図である。
【図2】本実施例のスロースタート回路10の制御信号
出力S1、自動出力制御回路7の制御信号出力S2、及
び選択回路11の制御信号出力Sの経時変化を示す動作
説明図である。
【図3】本実施例におけるスロースタート回路10の一
例を示す概略的回路構成図である。
【図4】本実施例における選択回路11の一例を示す概
略的回路構成図である。
【図5】従来の光増幅器の一例を示すブロック構成図で
ある。
【符号の説明】
1 入力コネクタ 2 光分岐器 3 エルビウム添加光ファイバ 4 光分岐器 5 出力コネクタ 6 光検出器 7 自動出力制御回路 8 光検出器 9 入力断検出回路 10 スロースタート回路 11 選択回路 12 駆動回路 13 励起光源
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/14

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起光源から出力される励起光によって
    入力光信号を増幅する光増幅手段を有する光増幅器にお
    いて、 前記光増幅手段の出力に基づいて前記励起光源の駆動電
    流を制御することで前記光増幅手段の出力を安定化させ
    る出力制御手段と、 前記励起光源の起動時における駆動電流の立上り速度を
    緩和するように前記励起光源を制御するスロースタート
    手段と、 前記スロースタート手段からの制御出力及び前記出力制
    御手段からの制御出力のうち、前記励起光源の駆動電流
    が小さくなる方の制御出力を選択する選択手段と、 を設けたことを特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項2】 前記スロースタート手段は、 前記入力光信号の入力断状態と入力有状態とを検出する
    入力状態検出手段と、 前記入力状態検出手段によって入力断状態から入力有状
    態へ変化した時又は電源が投入された時に、前記励起光
    源の駆動電流の立上り速度を緩和する制御出力を生成す
    るための時定数設定手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載の光増幅器。
  3. 【請求項3】 前記スロースタート手段は、前記入力状
    態検出手段により入力有状態から入力断状態への変化が
    検出された時に、前記励起光源を遮断する制御出力を生
    成することを特徴とする請求項2記載の光増幅器。
  4. 【請求項4】 前記光増幅手段は、希土類元素を添加し
    た光ファイバであることを特徴とする請求項1記載の光
    増幅器。
  5. 【請求項5】 前記光増幅手段は、エルビウムを添加し
    た光ファイバであることを特徴とする請求項4記載の光
    増幅器。
  6. 【請求項6】 前記励起光源は、半導体レーザであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の光増幅器。
  7. 【請求項7】 励起光源から出力される励起光によって
    入力光信号を増幅する光増幅手段を有する光増幅器にお
    いて、 前記光増幅手段の出力に基づいて前記励起光源を制御す
    ることで前記光増幅手段の出力を安定化させる出力制御
    手段と、 前記入力光信号が入力断状態から入力有状態へ変化した
    時又は電源が投入された時に、前記励起光源の起動速度
    を緩和するように前記励起光源を制御するスロースター
    ト手段と、 前記励起光源の起動時は前記スロースタート手段によっ
    て前記励起光源を制御し、定常動作時は前記出力制御手
    段によって前記励起光源を制御するように制御主体を選
    択する選択手段と、 を設けたことを特徴とする光増幅器。
  8. 【請求項8】 入力光信号を増幅するための希土類元素
    添加光ファイバに対して励起光を供給する励起光源と、
    前記励起光源の駆動電流を制御する励起光源制御回路
    と、を有する光増幅器において、 前記励起光源制御回路は、 前記光増幅手段の出力に基づいて前記光増幅手段の出力
    を安定化させる出力安定化手段と、 前記励起光源の駆動電流の立上り速度を緩和する時定数
    設定回路を有するスロースタート手段と、 前記スロースタート手段からの制御出力及び前記出力制
    御手段からの制御出力のうち、前記励起光源の駆動電流
    が小さくなる方の制御出力を選択する選択手段と、 からなることを特徴とする光増幅器。
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