JP2728157B2 - Optical amplifier - Google Patents

Optical amplifier

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JP2728157B2
JP2728157B2 JP4012989A JP1298992A JP2728157B2 JP 2728157 B2 JP2728157 B2 JP 2728157B2 JP 4012989 A JP4012989 A JP 4012989A JP 1298992 A JP1298992 A JP 1298992A JP 2728157 B2 JP2728157 B2 JP 2728157B2
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optical
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清司 中川
順 中島
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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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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送方式,光信号処
理等において必要とされる光増幅器に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier required in an optical transmission system, optical signal processing, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】入力光信号を光のまま増幅して、信号出
力の大きい光信号を得るために使われる光増幅器として
は、半導体レーザ増幅器,希土類添加光ファイバ増幅器
等がある。これらの光増幅器は、すべて入力される光信
号電力の増加に対して信号光利得が減少するので、動作
入力レベルを高くしようとすると、入出力の比例関係が
保たれない。このため、光増幅器への入力信号と出力信
号とを検出して、半導体レーザ増幅器では駆動電流に、
希土類添加光ファイバ増幅器では励起光源に帰還をかけ
て利得が一定になるような制御系が検討されていた。
2. Description of the Related Art As an optical amplifier used to amplify an input optical signal as it is to obtain an optical signal having a large signal output, there are a semiconductor laser amplifier, a rare earth-doped optical fiber amplifier and the like. In all of these optical amplifiers, the signal light gain decreases as the input optical signal power increases. Therefore, when trying to increase the operating input level, the input / output proportional relationship cannot be maintained. Therefore, the input signal and the output signal to the optical amplifier are detected, and the driving current is
In the rare earth doped optical fiber amplifier, a control system has been studied in which the gain is constant by feeding back the pump light source.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の利
得制御回路では、入力信号と出力信号とを同時に検出
し、入力光と出力光との比較を行っているので、信号が
無いときは制御ができないという欠点があった。すなわ
ち、入力信号には情報が重畳されているので、強度変調
方式では信号が零となる時が必ずあり、制御系の時定数
は入力信号の統計的性質を考慮して慎重に設定する必要
があった。さらに、出力光信号には増幅された自然放出
光が含まれるので利得が大きい増幅器では制御誤差が増
加する等の欠点があった。
As described above, in the conventional gain control circuit, the input signal and the output signal are simultaneously detected and the input light and the output light are compared. There was a disadvantage that control was not possible. That is, since information is superimposed on the input signal, the signal always becomes zero in the intensity modulation method, and the time constant of the control system must be carefully set in consideration of the statistical properties of the input signal. there were. Further, since the output optical signal contains amplified spontaneous emission light, an amplifier having a large gain has a drawback that a control error increases.

【0004】さらに、光中継伝送方式に使われる光増幅
器においては、光ファイバ伝送路に損失変動(温度特
性,経年変化特性)があるため、中継器への入力信号電
力は変動する。光ファイバ損失が小さくなった場合には
中継器への入射電力が増加し、中継器の増幅器利得が一
定であると、増幅器出力は中継器の出力側(後段)の光
ファイバの入力限界(非線形効果等による)を越えてし
まう恐れがある。また、光ファイバ損失が大きくなった
場合には中継器への入射電力が低下し、中継器の増幅器
利得が一定であると、増幅器出力も減少するので伝送系
のS/Nが劣化する恐れがある。このため、増幅器の信
号出力を基準値に設定しておく必要がある。このため、
リミッタ増幅器の適用が考えられるが、入出力の線形性
が保たれなくなるので、光強度変調方式では、アナログ
伝送系では歪率の増加、ディジタル伝送系では誤り率の
劣化を招く。また、方式構成上、光増幅器出力には+1
0dBm程度の高出力が要求されているが、この値は光
増幅器の飽和領域に入っており利得一定制御を行わない
と伝送特性劣化を招く。すなわち、光中継伝送方式に使
われる光増幅器においては、この一見矛盾した2課題
(出力一定,利得一定)を同時に解決する必要がある。
Furthermore, in an optical amplifier used in an optical repeater transmission system, the input signal power to the repeater fluctuates due to loss fluctuation (temperature characteristics and aging characteristics) in the optical fiber transmission line. When the optical fiber loss decreases, the incident power to the repeater increases, and if the amplifier gain of the repeater is constant, the amplifier output becomes the input limit (non-linear) of the optical fiber on the output side (later stage) of the repeater. Effect, etc.). Also, when the optical fiber loss increases, the power incident on the repeater decreases, and when the amplifier gain of the repeater is constant, the output of the amplifier also decreases, which may degrade the S / N of the transmission system. is there. Therefore, it is necessary to set the signal output of the amplifier to a reference value. For this reason,
Although the application of a limiter amplifier is conceivable, the linearity of input and output cannot be maintained, so that in the light intensity modulation method, the distortion rate increases in an analog transmission system, and the error rate deteriorates in a digital transmission system. Also, due to the system configuration, the output of the optical amplifier is +1.
Although a high output of about 0 dBm is required, this value is in the saturation region of the optical amplifier, and if the constant gain control is not performed, the transmission characteristics deteriorate. That is, in the optical amplifier used in the optical repeater transmission system, it is necessary to simultaneously solve these two seemingly contradictory problems (constant output and constant gain).

【0005】本発明はこれらの問題点を解決するため、
入出力光信号を検出することなく利得が一定に制御され
た光増幅器を提供することを第1の目的とする。
[0005] The present invention solves these problems,
A first object is to provide an optical amplifier whose gain is controlled to be constant without detecting an input / output optical signal.

【0006】さらに、本発明は出力と利得とが同時に一
定に制御された光増幅器を提供することを第2の目的と
する。
It is a second object of the present invention to provide an optical amplifier in which the output and the gain are simultaneously controlled to be constant.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明による光増幅器は光励起によって信号光
を増幅するための希土類添加光ファイバと、それぞれ前
記希土類添加光ファイバに入射される励起光電力および
前記希土類添加光ファイバを通過した出力励起光電力を
検出する手段、および前記入射励起光電力と出力励起光
電力の比を検出し、該比が予め設定された基準値と一致
するように前記励起光の光源を制御する手段を具えたこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an optical amplifier according to the present invention comprises a rare earth-doped optical fiber for amplifying signal light by optical pumping, and a pump which is respectively incident on the rare earth-doped optical fiber. Means for detecting optical power and output pumping light power passing through the rare-earth-doped optical fiber; and detecting a ratio between the incident pumping light power and the output pumping light power, wherein the ratio matches a preset reference value.
Characterized in that comprises means for controlling the light source of the excitation light to.

【0008】ここで、入射励起光電力の検出手段として
光励起用半導体レーザの背面光モニタを使用してもよ
い。入射励起光と出力励起光の比を取る手段としてログ
増幅器を適用してもよい。入力出力励起光電力の比、基
準値との比較ならびに励起光源への帰還量の算定をディ
ジタル処理により行い、励起光源を制御してもよく、D
/A変換後の帰還量をパルス幅変調、あるいはパルス密
度変調(パルス数変調)されたパルス列として出力し、
本パルス列で励起光源を駆動してもよい。
Here, a back light monitor of the semiconductor laser for photoexcitation may be used as a means for detecting the power of the incident excitation light. A log amplifier may be used as a means for obtaining the ratio between the incident pump light and the output pump light. The ratio of the input output pump light power, comparison with the reference value, and calculation of the amount of feedback to the pump light source may be performed by digital processing to control the pump light source.
Output the feedback amount after the / A conversion as a pulse train subjected to pulse width modulation or pulse density modulation (pulse number modulation),
The excitation light source may be driven by this pulse train.

【0009】入出力励起光電力の比および入射励起光電
力から出力光信号電力を算定し、適当な時定数で積分し
た後この値が一定値となるように入出力励起光電力比の
基準値を変更する帰還系を有してもよく、または、出力
信号光をモニタし適当な時定数で積分した後、この値が
一定値となるように入出力励起光電力比の基準値を変更
する帰還系を有してもよい。
The output optical signal power is calculated from the input / output pumping light power ratio and the incident pumping light power, integrated with an appropriate time constant, and the reference value of the input / output pumping light power ratio is set so that this value becomes constant. Or, after monitoring the output signal light and integrating with an appropriate time constant, change the reference value of the input / output pumping light power ratio so that this value becomes a constant value. A feedback system may be provided.

【0010】[0010]

【作用】本発明の作用を以下に説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0011】希土類添加ファイバ増幅器の利得特性につ
いては、励起光電力,入力光信号電力等をパラメータと
する偏微分方程式(レート方程式)により記述されるこ
とが知られている。しかし、従来はレート方程式を数値
解析により解いており、これらのパラメータの間に下記
に示すように単純な関係があることは知られていなかっ
た。
It is known that the gain characteristic of a rare-earth-doped fiber amplifier is described by a partial differential equation (rate equation) using pump power, input optical signal power, and the like as parameters. However, conventionally, the rate equation was solved by numerical analysis, and it was not known that there was a simple relationship between these parameters as shown below.

【0012】希土類添加ファイバにおける励起光電力の
損失特性αを
The loss characteristic α of the pumping light power in the rare earth doped fiber is

【0013】[0013]

【数1】α=(希土類添加ファイバからの励起光の出力
電力)/(励起光の入射電力)(1) で定義すると、希土類添加ファイバ増幅器の利得Gは、
レート方程式を解析的に解くことにより励起光電力損失
特性αと下式の関係にあることがわかる。
[Mathematical formula-see original document] α = (output power of pump light from rare earth doped fiber) / (incident power of pump light) (1)
By analytically solving the rate equation, it can be seen that there is a relationship between the pumping light power loss characteristic α and the following equation.

【0014】[0014]

【数2】 G =exp[(Logα+ρηp σp aL)ηss e+σs a) /{ηpp e+σp a)}−ρηs σs aL] (2) ρ :エルビウム添加密度 σs a:信号波長における吸収断面積 σs e:信号波長における誘導放出断面積 σp a:励起波長における吸収断面積 σp e:励起波長における誘導放出断面積 ηs :信号波長のオーバーラップファクタ ηp :励起波長のオーバーラップファクタ で表わされる。すなわち、利得Gは式(1)で定義され
る希土類添加ファイバを通過する励起光の損失αで記述
される。式(2)を構成する他のパラメータは、励起光
強度,信号光強度に依存しない定数となっている。した
がって、αが一定となるように、励起光源の電力を制御
することにより、利得を一定に保つことができる。
[Number 2] G = exp [(Logα + ρη p σ p a L) η s (σ s e + σ s a) / {η p (σ p e + σ p a)} - ρη s σ s a L] (2) [rho: erbium doped density sigma s a: absorption cross section at the signal wavelength sigma s e: induction in the signal wavelength emission cross section sigma p a: the absorption cross section at the excitation wavelength sigma p e: induction at the excitation wavelength of the emission cross section eta s: Signal wavelength overlap factor η p : represented by pump wavelength overlap factor. That is, the gain G is described by the loss α of the pump light passing through the rare earth doped fiber defined by the equation (1). The other parameters constituting the equation (2) are constants independent of the pump light intensity and the signal light intensity. Therefore, the gain can be kept constant by controlling the power of the excitation light source so that α is constant.

【0015】[0015]

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の基本構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention.

【0017】入力信号光はアイソレータ1および波長多
重合波器2を経て、例えばエルビウムなど希土類元素が
添加された光ファイバ(EDF)3に入射され、光励起
によって増幅され、合波器4およびアイソレータ5を経
て出力信号光として取出される。エルビウム添加光ファ
イバの励起のための励起光源6である半導体レーザは駆
動回路7によって駆動され、その出力光(励起光)は分
波器8および合波器4を通ってエルビウム添加光ファイ
バ3に入射される。入射励起光の一部は分波器8によっ
て分岐され、その光電力は励起光モニタ9によって検出
された後、増幅器(または減衰器)10によって増幅
(または減衰)されて比較器11に入力される。一方、
エルビウム添加光ファイバ3を通過した出力励起光は合
波器2を介して取出され、その光電力は励起光モニタ1
2によって検出された後、増幅器(または減衰器)13
によって増幅(または減衰)されて比較器11に入力さ
れる。この比較器11の出力が駆動回路7に帰還される
が、その際、増幅器(または減衰器)10および13に
よって入射励起光と出力励起光の電力比が一定になるよ
うに保たれる。
The input signal light is passed through an isolator 1 and a wavelength-multiplexed optical device 2 to be incident on an optical fiber (EDF) 3 to which a rare earth element such as erbium is added, amplified by optical pumping, and combined with a multiplexer 4 and an isolator 5. And is extracted as output signal light. A semiconductor laser, which is a pump light source 6 for pumping the erbium-doped optical fiber, is driven by a drive circuit 7, and its output light (pump light) passes through a splitter 8 and a multiplexer 4 to the erbium-doped optical fiber 3. Incident. A part of the incident pump light is branched by the demultiplexer 8, and its optical power is detected by the pump light monitor 9, amplified (or attenuated) by the amplifier (or attenuator) 10, and input to the comparator 11. You. on the other hand,
The output pump light that has passed through the erbium-doped optical fiber 3 is extracted through the multiplexer 2 and its optical power is supplied to the pump light monitor 1.
2 after detection by the amplifier (or attenuator) 13
Is amplified (or attenuated) and input to the comparator 11. The output of the comparator 11 is fed back to the drive circuit 7. At this time, the power ratio between the incident pump light and the output pump light is kept constant by the amplifiers (or attenuators) 10 and 13.

【0018】すなわち、本実施例においては、エルビウ
ム添加ファイバ等の希土類添加ファイバに入射される励
起光電力と、希土類添加ファイバを通過した励起光電力
とを検出し、両者の比(すなわち、励起光の損失α)を
算出し、この値が一定となるように励起光源を制御する
構成としているので、式(2)から明らかなように、利
得Gを一定値にすることができる。
That is, in the present embodiment, the power of the pumping light incident on the rare-earth-doped fiber such as the erbium-doped fiber and the power of the pumping light passing through the rare-earth-doped fiber are detected, and the ratio between the two (that is, the pump light) is detected. Is calculated, and the pumping light source is controlled so that this value is constant, so that the gain G can be set to a constant value, as is apparent from equation (2).

【0019】図2に本発明の他の実施例を示す。この例
では、入射励起光電力の検出手段である励起光モニタ9
として光励起用半導体レーザの背面光モニタを使用する
構成としている。このため、励起光の入射電力検出のた
めの光分岐を設ける必要がなく、装置構成が簡単になる
と共に、光分岐により励起光が損失を被ることもないな
ど、光増幅器の簡易化と高性能化に寄与する。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this example, an excitation light monitor 9 which is a means for detecting incident excitation light power is used.
The configuration uses a back light monitor of a semiconductor laser for light excitation. Therefore, there is no need to provide an optical branch for detecting the incident power of the pump light, which simplifies the configuration of the device, and also eliminates the loss of the pump light due to the optical branch, thereby simplifying the optical amplifier and improving the performance. Contributes to

【0020】図3に本発明の第3の実施例を示す。入射
励起光と出力励起光の比を取る手段としてログ増幅器1
4を用い、比較器11において、その比の値と予め設定
された基準値とを比較する構成としているので、光増幅
器の簡易化に寄与する。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. A log amplifier 1 is used as a means for obtaining the ratio between the incident pump light and the output pump light.
4, the comparator 11 compares the ratio value with a preset reference value, which contributes to simplification of the optical amplifier.

【0021】図4に本発明の第4の実施例を示す。励起
光モニタ9および12によって検出された入力および出
力励起光の光電力をA/D変換器16および17によっ
てディジタル化し、入力出力励起光電力の比、基準値と
の比較ならびに励起光源への帰還量の算定を演算装置
(CPU)18によってディジタル処理により行い、さ
らに帰還量をD/A変換器19によってアナログ化して
励起光源を制御する構成としているので、高精度な利得
制御が可能である。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. The optical powers of the input and output pump lights detected by the pump light monitors 9 and 12 are digitized by A / D converters 16 and 17, and the ratio of the input and output pump light powers, comparison with a reference value, and feedback to the pump light source Since the calculation of the amount is performed by a processing unit (CPU) 18 by digital processing, and the feedback amount is converted into an analog signal by the D / A converter 19 to control the excitation light source, highly accurate gain control is possible.

【0022】次に、図5に本発明の第5の実施例を示
す。図4に示した構成において、帰還量をD/A変換し
た後、パルス増幅器20によってパルス幅変調、あるい
はパルス密度変調(パルス数変調)されたパルス列とし
て出力し、このパルス列で励起光源6を駆動している。
エルビウム添加光ファイバ光増幅器の利得はミリ秒のオ
ーダーの時定数を有しており、高速で変化するパルス列
励起光は時定数で積分されるのでCW励起光と同等とな
る。このため、D/A変換器19から励起光源6の駆動
回路まで全てをパルス動作回路で構成でき、高精度なア
ナログ増幅器や低域通過フィルタを必要としない。従っ
て、アナログ回路では必須であった調整作業が簡略化さ
れるにもかかわらず、高精度な利得制御が可能である。
また、製造コストの低減も期待される。
Next, FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 4, after the feedback amount is D / A converted, it is output as a pulse train modulated by pulse width modulation or pulse density modulation (pulse number modulation) by the pulse amplifier 20, and the excitation light source 6 is driven by this pulse train. doing.
The gain of the erbium-doped optical fiber optical amplifier has a time constant on the order of milliseconds, and the pulse train pump light that changes at a high speed is integrated by the time constant, so that it becomes equivalent to the CW pump light. Therefore, everything from the D / A converter 19 to the drive circuit of the excitation light source 6 can be configured by a pulse operation circuit, and a high-precision analog amplifier and a low-pass filter are not required. Therefore, high-precision gain control is possible despite the simplification of the adjustment work that was essential in an analog circuit.
It is also expected that manufacturing costs will be reduced.

【0023】次に第6の実施例によって利得と同時に出
力を一定化する方法について述べる。
Next, a method of stabilizing the output simultaneously with the gain according to the sixth embodiment will be described.

【0024】希土類添加光増幅器の出力光電力は、励起
光損失,利得および入射励起光電力と下式の関係にあ
る。
The output optical power of the rare-earth-doped optical amplifier has the following relationship with the pump light loss, gain, and incident pump light power.

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】である。## EQU1 ##

【0027】したがって、入出力励起光電力の比および
入射励起光電力から式(3)により出力光信号電力を算
定することができるので、出力光信号のモニタのために
出力を分岐することなく信号の出力電力を知ることがで
きる。
Accordingly, the output optical signal power can be calculated from the ratio of the input / output pumping light power and the incident pumping light power by the equation (3), so that the signal is output without branching to monitor the output optical signal. Output power.

【0028】具体的には、図5に示したブロック図のC
PU18に図6のフローチャートに従って、1.入射励
起光電力,出力励起光電力の入力およびそれらの比の計
算、2.出力信号電力の計算、3.出力信号電力の平均
値の計算、4.基準出力信号電力との比較および5.基
準励起光損失の変更を実行させる。
Specifically, C in the block diagram shown in FIG.
According to the flowchart of FIG. 1. Calculation of input and output pumping light powers and their ratios; 2. Calculation of output signal power; 3. Calculation of average value of output signal power; 4. comparison with reference output signal power and The change of the reference pumping light loss is executed.

【0029】この際、特に、入出力励起光電力の比およ
び入射励起光電力から算定した出力光信号電力を信号の
統計的性質に基づく時定数τ(積分値の時間変動がなく
なる積分時間)よりも長い時間で積分し、この積分値と
信号出力の基準値とを比較して、光増幅器の入出力励起
光電力比の基準値を変更し、信号出力電力の積分値が一
定となるようにするとよい。さらに、光増幅器は入出力
励起光電力比が基準値と一致するよう励起光源を希土類
添加ファイバの自然放出時間τよりも十分短い時間で制
御しているので、増幅率は一定である。この結果、増幅
器の入出力の線形性が保たれるので、伝送特性の劣化を
招かない。次に、出力レベルも、一定(時定数τ以上の
平均)に保たれるので、ファイバの入力制限による特性
劣化やS/N劣化を避けることができる。
In this case, in particular, the output optical signal power calculated from the input / output pumping light power ratio and the incident pumping light power is calculated from the time constant τ (integration time during which the time variation of the integrated value is eliminated) based on the statistical properties of the signal. Is also integrated over a long period of time, and this integrated value is compared with the reference value of the signal output to change the reference value of the input / output pumping light power ratio of the optical amplifier so that the integrated value of the signal output power becomes constant. Good to do. Furthermore, since the optical amplifier controls the pumping light source for a time sufficiently shorter than the spontaneous emission time τ of the rare-earth-doped fiber so that the input / output pumping light power ratio matches the reference value, the amplification factor is constant. As a result, the input / output linearity of the amplifier is maintained, so that the transmission characteristics do not deteriorate. Next, since the output level is also kept constant (average equal to or longer than the time constant τ), it is possible to avoid deterioration of characteristics and deterioration of S / N due to input limitation of the fiber.

【0030】次に、図7を用いて本発明の第7の実施例
を説明する。上記の第6の実施例の構成においては計算
により出力信号光を求めていたが、本実施例の構成にお
いては出力信号光を分波器21によって分岐し、信号光
モニタ22によってモニタし、さらに出力信号光電力を
A/D変換器23によってディジタル化してCPU18
に入力している。この結果、制御系の信号処理系の構成
が簡単となるが、信号光を分岐するための光部品を光増
幅器の出力部に設ける必要がある。本実施例により達成
される効果は第6の実施例と同等であるので、回路の製
造性やコスト等を考慮して構成を選択すればよい。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the configuration of the sixth embodiment, the output signal light is obtained by calculation. However, in the configuration of the present embodiment, the output signal light is branched by the demultiplexer 21 and monitored by the signal light monitor 22. The output signal light power is digitized by the A / D converter 23 and
Is being entered. As a result, the configuration of the signal processing system of the control system is simplified, but it is necessary to provide an optical component for splitting the signal light at the output of the optical amplifier. Since the effect achieved by this embodiment is equivalent to that of the sixth embodiment, the configuration may be selected in consideration of circuit manufacturability, cost, and the like.

【0031】図8に本発明の第8の実施例を示す。本実
施例のブロック構成は図7の構成とほぼ同様であるが、
CPU18に図6に示したフローチャートに従った演算
を実行させる。さらに、基準損失αを保つことができな
い場合、CPU18が警報出力24をモニタに出力す
る。すなわち、本実施例においては、希土類添加ファイ
バに入射する励起光電力と希土類添加ファイバを通過し
た励起光電力とを検出し、両者の比(すなわち、励起光
の損失α)を算出し、この値が一定となるように励起光
源を制御する構成とし、利得Gを一定値に制御するとと
もに、入射励起光電力から、出力光信号電力を算定する
演算回路を有し、さらに出力信号光を直接モニタして制
御系にフィードバックできる構成とし、動作状態を外部
に出力できるようにしている。
FIG. 8 shows an eighth embodiment of the present invention. The block configuration of this embodiment is almost the same as the configuration of FIG.
The CPU 18 makes the CPU 18 execute an operation according to the flowchart shown in FIG. Further, when the reference loss α cannot be maintained, the CPU 18 outputs an alarm output 24 to the monitor. That is, in this embodiment, the power of the pumping light incident on the rare-earth-doped fiber and the power of the pumping light passing through the rare-earth-doped fiber are detected, and the ratio between the two (that is, the loss α of the pumping light) is calculated. Is controlled to keep the pump light source constant, the gain G is controlled to a constant value, and there is an arithmetic circuit for calculating the output optical signal power from the incident pump light power, and the output signal light is directly monitored. As a result, the configuration can be fed back to the control system so that the operation state can be output to the outside.

【0032】このような構成となっているので、必要に
応じて利得一定制御、あるいは出力一定制御の何れにも
対応できる。
With this configuration, it is possible to cope with either constant gain control or constant output control as required.

【0033】利得一定制御においては、励起光源を制御
しても設定された基準損失αを保てない場合に警報をだ
すことができるので、光増幅器が正常に動作しているか
否かを把握することができる。また、計算により得られ
た信号出力値とモニタ値との比較を行うことができる。
初期値は一定しているので、両者に差が生じた場合は、
光増幅器の劣化(励起光波長の変化、内部損失の変化
等)によるものであり、光増幅器の経年変化を監視する
ことが可能となる。
In the constant gain control, an alarm can be issued if the set reference loss α cannot be maintained even when the pumping light source is controlled, so that it is determined whether the optical amplifier is operating normally. be able to. Further, it is possible to compare the signal output value obtained by the calculation with the monitor value.
Since the initial value is constant, if there is a difference between them,
This is due to deterioration of the optical amplifier (change in the pumping light wavelength, change in the internal loss, etc.), and it is possible to monitor the aging of the optical amplifier.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の光増幅器は信号光を検出するこ
となく増幅器の利得を一定に制御することができるの
で、信号のパターン効果等による利得変動を完全に抑制
することが可能である。また、増幅器の利得を一定に制
御しつつ、信号出力電力を一定にすることが可能であ
り、本増幅器により高安定な光中継伝送方式を構成でき
る。
According to the optical amplifier of the present invention, the gain of the amplifier can be controlled to be constant without detecting the signal light. Therefore, it is possible to completely suppress the gain fluctuation due to the signal pattern effect or the like. Further, it is possible to make the signal output power constant while controlling the gain of the amplifier to be constant, and a highly stable optical repeater transmission system can be constituted by the present amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光増幅器の基本構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an optical amplifier according to the present invention.

【図2】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図6】出力信号を一定化するための演算の一例を示す
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an operation for stabilizing an output signal.

【図7】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,5 アイソレータ 2,4 波長多重合波器 3 エルビウム添加ファイバ等の希土類添加ファイバ 6 励起光源 7 駆動回路 8 分波器 9,12 励起光モニタ 10,13 電気の増幅器あるいは減衰器 11 比較器 14 ログアンプ 15 設定基準値 16,17,23 A/D変換器 18 演算装置 19 D/A変換器 20 パルス増幅器 21 分波器 22 信号光モニタ 24 警報モニタ出力 Reference Signs List 1,5 Isolator 2,4 Wavelength multi-wavelength device 3 Rare earth-doped fiber such as erbium-doped fiber 6 Excitation light source 7 Drive circuit 8 Demultiplexer 9,12 Excitation light monitor 10,13 Electric amplifier or attenuator 11 Comparator 14 Log amp 15 Setting reference value 16, 17, 23 A / D converter 18 Arithmetic unit 19 D / A converter 20 Pulse amplifier 21 Duplexer 22 Signal light monitor 24 Alarm monitor output

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光励起によって信号光を増幅するための
希土類添加光ファイバと、それぞれ前記希土類添加光フ
ァイバに入射される励起光電力および前記希土類添加光
ファイバを通過した出力励起光電力を検出する手段、お
よび前記入射励起光電力と出力励起光電力の比を検出
し、該比が予め設定された基準値と一致するように前記
励起光の光源を制御する手段を具えたことを特徴とする
光増幅器。
1. A rare earth-doped optical fiber for amplifying signal light by optical pumping, and means for detecting a pump light power incident on the rare earth-doped optical fiber and an output pump light power passing through the rare earth-doped optical fiber, respectively. And detecting the ratio of the incident pump light power to the output pump light power
An optical amplifier comprising means for controlling a light source of the excitation light such that the ratio matches a preset reference value .
【請求項2】 前記入射励起光電力を検出する手段が光
励起用半導体レーザの背面光モニタであることを特徴と
する請求項1に記載の光増幅器。
2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the means for detecting the power of the incident pump light is a back light monitor of a semiconductor laser for light pump.
【請求項3】 前記励起光の光源を制御する手段が前記
入射励起光電力と出力励起光電力の比をとるためのログ
増幅器を含むことを特徴とする請求項1または2に記載
の光増幅器。
3. An optical amplifier according to claim 1, wherein the means for controlling the light source of the pumping light includes a log amplifier for obtaining a ratio between the power of the incident pumping light and the power of the output pumping light. .
【請求項4】 前記励起光の光源を制御する手段が前記
入射励起光と出力励起光の検出値をA/D変換する手
段、入力および出力励起光電力の比の演算と得られた比
の値、基準値との比較ならびに前記励起光源への帰還量
の算定をディジタル処理する手段および前記帰還量をD
/A変換する手段を含むことを特徴とする請求項1また
は2に記載の光増幅器。
4. A means for controlling the light source of the pumping light, means for A / D converting the detected values of the incident pumping light and the output pumping light, calculation of the ratio between the input and output pumping light powers, and calculation of the ratio obtained. Means for digitally processing the value, the comparison with the reference value, and the calculation of the amount of feedback to the excitation light source and the amount of feedback as D
3. The optical amplifier according to claim 1, further comprising means for performing / A conversion.
【請求項5】 前記D/A変換された帰還量をパルス幅
変調、あるいはパルス密度変調(パルス数変調)された
パルス列として出力して励起光源を駆動する手段を有す
ることを特徴とする請求項4に記載の光増幅器。
5. A pump for driving an excitation light source by outputting the feedback amount subjected to the D / A conversion as a pulse train subjected to pulse width modulation or pulse density modulation (pulse number modulation). 5. The optical amplifier according to 4.
【請求項6】 前記入力および出力励起光電力の比、お
よび前記入射励起光電力から出力光信号電力を算定し、
適当な時定数で積分した後この値が一定値となるように
入出力励起光電力比の基準値を変更する帰還系を有する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
光増幅器。
6. An output optical signal power is calculated from a ratio between the input and output pump light powers and the incident pump light power.
6. The light according to claim 1, further comprising a feedback system that changes a reference value of the input / output pumping light power ratio so that the value becomes a constant value after integration with an appropriate time constant. amplifier.
【請求項7】 出力信号光をモニタし適当な時定数で積
分した後、この値が一定値となるように入出力励起光電
力比の基準値を変更する帰還系を有することを特徴とす
る請求項1ないし5のいずれかに記載の光増幅器。
7. A feedback system for monitoring an output signal light, integrating it with an appropriate time constant, and then changing a reference value of an input / output pumping light power ratio so that this value becomes a constant value. The optical amplifier according to claim 1.
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