JP2649737B2 - 光増幅器の励起光源駆動方式 - Google Patents

光増幅器の励起光源駆動方式

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、希土類元素をドープした希土類ドープ光フ
ァイバとこれを励起する励起光源から構成される光増幅
器の励起光源駆動方式に関するものである。
（従来の技術） 希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバとこ
れを励起する励起光源から構成される光増幅器は、利得
が偏光に依存しないこと、結合損失が小さい等の利点が
ある。
光増幅器の従来の励起光源駆動方式として、第５図の
駆動方式がある〔1990電子情報通信学会春期全国大会予
稿集、分冊４、1990年、堀口正治他、1.48μｍ帯LD励起
希土類ドープ光ファイバ増幅器モジュールの検討、pp.3
98〕。図において、１は信号光と励起光を合成する光合
波器、２はEr等の希土類元素のドープした希土類ドープ
光ファイバ、3a,3bは励起光源を発振させる駆動回路、4
a,4bは希土類ドープ光ファイバ２にドープされた希土類
元素を励起する現用および予備の励起光源、５は偏光面
の異なる２台の励起光源4aと4bの出力を合波する偏光合
波器を示す。
従来では、２台の励起光源のうち、１台の励起光源を
現用励起光源として駆動し、他の１台を予備励起光源と
してバックアップ用にしている。現用励起光源4a（4b）
を10mWから50mW程度の高出力状態で常時動作させ、希土
類ドープ光ファイバ２にドープされた希土類元素を励起
させ、光合波器１によって合波された信号光を増幅す
る。この方式はホットスタンドバイあるいはコールドス
タンドバイの予備励起光源4b（4a）を用いることによっ
て励起光源を冗長構成とし、光増幅器の信頼性を高めて
いる。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、励起光源4a（4b）の寿命は光出力に直接関係
し、従来の駆動方式は１台の現用励起光源を高出力で駆
動するため励起光源の寿命（動作時間）が低下するとい
う問題点がある。第６図は、励起光源４の出力パワーを
パラメータとする動作時間と累積障害率との関係図であ
る。図のように、励起光源のパワーを30mWから50mWに上
げた場合、同一の動作時間に対して50mW出力の方が累積
障害率が大幅に大きくなっている（JOURNAL OF LIRGHTW
AVE TECHNOLOGY,VOL.LT−５、NO.9、SEPTEMBER 1987、I
EE）。例えば、希土類ドープ光ファイバを用いた光増幅
器を光海底ケーブルシステムへ適用する場合には約25年
間の寿命が要求されるが、従来のように現用励起光源4a
（4b）を常に高出力で動作させた場合に光増幅器の寿命
が短くなり、信頼制御の面で問題点があった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、励起用光源を長寿命化させて信頼性
の高い光増幅器を実現することができる光増幅器の駆動
方式を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明による光増幅器の
励起光源駆動方式は、希土類元素をドープした希土類ド
ープ光ファイバと該希土類ドープ光ファイバを励起する
励起光源から構成される光増幅器の該励起光源を駆動す
る励起光源駆動方式において、 常時動作している複数の前記励起光源と、 該複数の励起光源の出力を電力合成する合成手段と、 前記希土類ドープ光ファイバの出力における出力信号
電力または該合成手段により合成された前記励起光源の
合成電力を検出し、予め定めた基準電力と比較して前記
励起光源の出力電力を制御する比較・制御手段と を備え、該出力信号電力または前記励起光源の合成電力
が予め定めたレベルとなるように該比較・制御手段によ
り、前記励起光源の出力を制御するように構成されてい
る。
（作 用） 以上のように構成することにより、１台の励起用光源
を用いる場合に比べて、１台当たりの出力を半減させる
ことが可能となり、励起用光源の長寿命化が図れる。そ
れと同時に並列冗長系を構成することにより光増幅器の
信頼性を向上させることが可能となる。
（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例である光増幅器の励起
光源駆動方式のブロック図である。本発明による励起光
源駆動方式が従来例と異なるのは、２台の励起用光源10
a,10bを常時動作させ、その出力を偏光合波器12によっ
て電力合成し、希土類をドープした希土類ドープ光ファ
イバ２を励起する点である。本発明では２台の励起用光
源を常時動作させ、電力合成することにより予め定めた
出力レベルを得ると同時に並列冗長系を構成しているこ
とを特徴としている。
第１図において、駆動回路9a,9bでそれぞれ出力電力
が制御された２台の励起光源10a,10bは、従来構成同様
に希土類ドープ光ファイバ２の希土類元素を励起する。
希土類ドープ光ファイバ２内を伝搬することにより増幅
された出力信号のうち信号光の一部は光分波器20により
分波されて、光検出器21、増幅器22、低域通過波器2
3、比較器24及び予め定めた基準電圧を発生する基準電
圧発生器25で構成される比較・制御部30に入力する。２
台の励起光源10a,10bはそれぞれ駆動回路9a,9bによって
駆動され、それらの出力を偏光合波器12によって電力合
成し、光合波器１によって信号光と合成された後、希土
類ドープ光ファイバ２を励起して光増幅器する。光増幅
された信号光の一部を光分波器20で取り出し、光検出器
21、増幅器22、低域通過波器23を通して信号電力レベ
ルを検出し、比較器24において基準電圧発生器25から出
力される予め定められた電力レベルとの比較を行なう。
その際、基準電圧より低い場合には、駆動回路9a,9bか
らの注入電流を大きくし、基準電圧より高い場合は駆動
回路9a,9bからの注入電流を小さくする。これにより、
励起光源の光出力を制御し、光分波器20の出力における
光増幅された信号電力レベルを一定にしている。励起光
源の駆動電流をそれぞれ電流計11a,11bで監視し、２台
の励起光源のうち１台の励起光源駆動電流が予め設定さ
れた電流値を越えた場合、またはほぼ零となった場合、
その光源を系から切り放し、他の１台で希土類ドープ光
ファイバ２の励起を行なう。
従って、本発明は従来の励起光源10の出力パワーを約
半分にすることができるため、第６図から明らかなよう
に同一の累積障害率に対して光増幅器の動作時間を約４
倍程度に改善することができる。
なお、上述の説明では光分波器20で出力信号のうち光
信号を取り出したが、光信号の代わりに励起光を取り出
して比較・制御部30で監視しても良い。
（実施例２） 第２図は本発明の第２の実施例である光増幅器の励起
光源駆動方式のブロック図である。この光増幅器が第１
図の実施例と異なるのは、２台の励起光源のうち、１台
のみを第１図と同じ機能を有する比較・制御部30に接続
し、他の１台をその光源の光出力が一定となるように機
能する光源出力制御回路13に接続している点である。光
源出力制御回路13は励起光源10bの後方モニタ光の光パ
ワーを監視し、これが一定となるように駆動電源9bから
の注入電流を制御する。さらに、励起光源10aへの駆動
電流を電流計11でモニタし、励起光源駆動電流が予め設
定された電流値を越えた場合、またはほぼ零となった場
合、スイッチ14bで励起光源10aを比較・制御部30から切
り放し、同時にスイッチ14aで他方の励起光源10bを光源
出力制御回路13から切り放し、比較・制御部30に接続す
る。
（実施例３） 第３図は本発明の第３の実施例である光増幅器の励起
光源駆動方式のブロック図である。この光増幅器が第１
図の実施例と異なるのは、２台の励起光源のうち、１台
のみを第１図と同じ機能を有する比較・制御部30に接続
し、他の１台を定電流源15に接続している点である。励
起光源10aへの駆動電流を電流計11で監視し、励起光源
駆動電流が予め設定された電流値を越えた場合、または
ほぼ零となった場合、スイッチ14でその励起光源10aを
比較・制御部30から切り放し、他方の励起光源10bを比
較・制御部30に接続している。
（実施例４） 第４図は本発明の第４の実施例である光増幅器の励起
光源駆動方式のブロック図である。上述の実施例１〜３
では、光増幅器の出力信号である増幅された光信号電力
を比較・制御部30により監視して励起光源10a,10bを制
御するように構成したのに対し、この実施例４は励起光
源10a,10bの合成電力の一部を直接に比較・制御部30′
で監視してして励起光源10a,10bを制御するように構成
したものである。
図において、26は分岐比が１（監視信号Ｍ）:9（光合
波器１側）または2:8等のように監視信号Ｍ側の分岐比
が小さい光分波器、30′は励起光源の合成電力の一部で
ある監視信号Ｍと基準電圧発生器25からの基準電圧とを
比較器24により比較して励起光源10a,10bを制御する比
較・制御部である。このように、実施例４では励起光源
10a,10bの合成出力の一部を基準電圧発生器25からの基
準信号と直接比較して励起光源10a,10bの合成出力を制
御するように構成したものであり、比較・制御部30′を
簡単にすることができる。なお、図示しなかったが、実
施例２及び３の如く比較・制御部30′を少なくとも一方
に接続するように構成していもよい。
以上の実施例１〜４の説明では、説明を簡単化するた
めに励起光源10a,10bが２台の場合を例に取ったが、励
起光源10を２台以上の複数配置して合波する構成でも良
い。
（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、励起光源１台当
たりの光出力を低減して駆動することにより、長寿命化
を図ると同時に並列冗長系を構成して光増幅器の信頼性
を上げることが可能となる。
また、比較・制御部30（30′）を少なくとも一つの励
起光源10に接続することにより、信号光の出力が一定と
なるように制御することが出来る。
従って、希土類ドープ光ファイバ２の希土類元素を励
起する希土類ドープ光ファイバを用いた光増幅器を始
め、このような光増幅器を用いた光増幅中継伝送による
光ファイバ通信に広く適用が可能であり、その効果が大
である。
【図面の簡単な説明】
第１図から第４図は本発明による第１から第３の実施例
である光増幅器の励起光源駆動方式のブロック図、第５
図は従来の光増幅器の励起光源駆動方式のブロック図、
第６図は従来の光増幅器の出力パワーに対する動作時間
と累積障害率との関係図である。 １……光合波器、２……希土類ドープ光ファイバ、3a,3
b,9a,9b……駆動回路、4a,4b,10a,10b……励起光源、5,
12……偏光合波器、11,11a,11b……電流計、13……光源
出力制御回路、14a,14b……スイッチ、15……定電流
源、20……光分波器、21……光検出器、22……増幅器、
23……低域通過波器、24……比較器、25……基準電圧
発生器、26……光分波器、30,30′……比較・制御部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】希土類元素をドープした希土類ドープ光フ
    ァイバと該希土類ドープ光ファイバを励起する励起光源
    から構成される光増幅器の該励起光源を駆動する励起光
    源駆動方式において、 常時動作している複数の前記励起光源と、 該複数の励起光源の出力を電力合成する合成手段と、 前記希土類ドープ光ファイバの出力における出力信号電
    力または該合成手段により合成された前記励起光源の合
    成電力を検出し、予め定めた基準電力と比較して前記励
    起光源の出力電力を制御する比較・制御手段と を備え、該出力信号電力または前記励起光源の合成電力
    が予め定めたレベルとなるように該比較・制御手段によ
    り、前記励起光源の出力を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする光増幅器の励起光源駆動方式。
  2. 【請求項２】前記比較・制御手段が前記複数の励起光源
    のうち少なくとも一つの前記励起光源に接続されている
    ことを特徴とする請求項１記載の光増幅器の励起光源駆
    動方式。
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