JP2826444B2 - 波長多重伝送用光ファイバ増幅器 - Google Patents

波長多重伝送用光ファイバ増幅器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ増幅器に係わ
り、特に多重化された各信号光ごとに出力レベルを制御
できる波長多重伝送用光ファイバ増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】複数の相異なる波長の信号光を1本の光
ファイバで伝送する波長分割多重伝送システムでは、こ
れらの信号光の波長多重化と直接増幅を併せて行う波長
多重伝送用光ファイバ増幅器を用いることができる。
【0003】図2は、従来提案されたこのような波長多
重伝送用光ファイバ増幅器およびその周辺の構成を表わ
したものである。この波長多重伝送用光ファイバ増幅器
は、2つ以上の相異なる波長の信号光を多重化するとと
もにこれらを増幅するようになっている。第1〜第nの
光送信器111 〜11n はそれぞれλ1 〜λn の互いに
異なった波長の信号光を送出するようになっており、こ
れらの信号光は波長多重伝送用光ファイバ増幅器12に
入力されるようになっている。波長多重伝送用光ファイ
バ増幅器12は、これらの信号光を入力して合波する光
合波器13とこれらの出力を直接増幅する光ファイバ増
幅器14を備えている。光ファイバ増幅器14の出力側
には光分岐器15が配置されていて、これによって分岐
された一部の出力は光−電気変換器16に入力されて電
気信号に変換され、この電気信号が光ファイバ増幅器1
4にフィードバックされている。
【0004】このような構成の波長多重伝送用光ファイ
バ増幅器12で、入力されたn個の信号光は光合波器1
3で波長多重化される。多重化された信号光は光ファイ
バ増幅器14で増幅されたのち光分岐器15を経て出力
されるが、その一部は光−電気変換器16で電気信号に
変換されたのち、光ファイバ増幅器14の増幅率を制御
するのに用いられる。この制御は多重化された信号光が
所定の光出力レベルになるように施される制御である。
【0005】このような波長多重伝送用光ファイバ増幅
器では、信号光の間の利得競合が発生する。このため、
光送信器から入力した各信号光の光パワーが同じであっ
ても、増幅された各信号光の光パワーは同一にならない
のが一般的である。特に光ファイバ増幅器の利得は信号
光の波長に大きく依存するので、利得のピーク近傍の波
長と利得のピークから離れた波長とでは最大10dB程
度の出力パワーの差が生じる。
【0006】ところで、波長多重伝送用光ファイバ増幅
器では、光パワーのバラツキが大きくなると受信側にお
いてアイソレーション特性の劣化が起きる。すなわち、
受信側では多重化された信号光から元の各信号光を取り
出すのに光分波器を用いるが、一般的に光分波器には信
号光の間のクロストークがあり、他の信号光が雑音とし
て混入する。特に取り出そうとしている信号光の光パワ
ーが小さい場合には、クロストークによって混入した他
の大きな光パワーの信号光が相対的に大きな雑音となる
ため、受信感度の大幅な低下を招く。従って、このよう
な波長多重伝送用光ファイバ増幅器においては、増幅後
の各信号光の光パワーを同一レベルに揃えることが重要
である。
【0007】ところが、図2に示したような従来提案さ
れた波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、各信号光ご
とに増幅率を制御することができない。そこで、光送信
器側で各信号光ごとに光パワーを調整することによっ
て、増幅後の各信号光の光パワーを揃える必要があっ
た。信号光の光パワーを調整する一般的な装置として、
特開昭61−28243には、電気光学効果を利用した
マッハ・ツェンダ型変調装置等が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来提案
された波長多重伝送用光ファイバ増幅器では、個々の信
号光の光出力パワーを所定の値に設定する作業が面倒で
あった。また、例えば波長多重伝送用光ファイバ増幅器
を構成する個々の部品の特性のバラツキ、温度変化、経
時変化によっても、各信号光に対して所期設定した光出
力パワーが変動するので、光送信器側の光パワーの調整
を繰り返し行わなければならないという不便さがあっ
た。
【0009】そこで本発明の目的は、光送信器の光パワ
ーをいちいち調整しなくても、増幅器側で各信号光の光
出力パワーを所望のレベルに設定でき、しかも一旦設定
すればその出力パワーを維持することのできる波長多重
伝送用光ファイバ増幅器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の波長多重伝送用
光ファイバ増幅器は、上記問題点を解決するために、相
違なる波長の信号光をそれぞれ入力する複数の信号光入
力部と、各信号光を波長多重して多重化信号光を送出す
る光合波器(WDM)と、多重化信号光を光増幅して増
幅多重化信号光を送出する光ファイバ増幅器とを備えて
いる。そして、増幅多重化信号光の一部を分岐して第1
の分岐多重化信号光を送出する第1の光分岐器と、第1
の分岐多重化信号光を各波長の信号光に分波して分波信
号光を送出する光分波器(WDM)と、分波信号光の
パワーのレベルに基づいて信号光入力部からの信号光の
光パワーのレベルを制御し、光合波器に信号光を送出す
る、信号光入力部にそれぞれ対応した光出力制御部とを
備えていることを特徴とする。
【0011】本発明の波長多重伝送用光ファイバ増幅器
はまた、上記構成において、第1の光分岐器から出力さ
れた第1の分岐多重化信号光をさらに第2と第3の分岐
多重化信号光に分岐する第2の光分岐器を備えている。
第2の分岐多重化信号光は上記と同様に、光分波器によ
り各波長の信号光に分波され分波信号光の光パワーのレ
ベルに基づいて信号光の光パワーのレベルが制御され
る。一方、第3の分岐多重化信号光はその光パワーのレ
ベルが検出され、そのレベルに基づいて光ファイバ増幅
器の出力パワーが所定のレベルになるように光ファイバ
増幅器が制御される。
【0012】また、光出力制御部は、信号光を減衰させ
ることにより信号光の出力を制御する減衰率制御器であ
ることを特徴とする。
【0013】本発明の波長多重伝送用光ファイバ増幅器
は、複数の信号光が波長多重化された後に光ファイバ増
幅器により一括して光増幅しているので、光ファイバ増
幅器は単体で済む。そして、このような構成において生
じる利得競合の問題を解決し、しかも各信号光出力の制
御を容易にするために、増幅後の多重化信号光の一部を
分岐し、さらに多重化前の各個別の波長の信号光に分
け、この分岐信号光により各信号光の出力を制御するよ
うにしている。このような構成の採用により、個々に増
幅後の信号光強度が制御されるので、利得競合により生
じた増幅後の信号光の強度のバラツキを低減させること
ができるようになる。
【0014】その一方で、本発明の波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器はまた、第の光分岐器により分岐された
増幅多重化信号光をさらに分岐し、一方はすでに説明し
たように各個別の波長の信号光に分け、各信号光の出力
を制御する。分岐された他方の多重化された信号光はそ
の光パワーのレベルが検出され、そのレベルにより多重
化信号光全体の出力制御を同時に制御するようにしても
よい。従って、各波長の信号光間の光パワーのレベルの
バラツキがなく、しかも多重化された信号光を所望の
ベルにして送信側から送出することができるようにな
る。
【0015】なお、波長多重化前のもとの信号光の強度
を制御する手段として、光減衰器を用いる方法がある。
【0016】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例の波長多重伝送用
光ファイバ増幅器およびその周辺を表わしたものであ
る。光送信器311 〜31n が送出する相異なる波長λ
1 〜λ n の各信号光は、本実施例の波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器32に入力されるようになっている。波長
多重伝送用光ファイバ増幅器32は、これらの信号光を
個別に入力する光減衰器331 〜33n と、これらの光
減衰器331 〜33n の出力を合波する光合波器(WD
M)34を備えている。光合波器34の出力はエルビウ
ム添加光ファイバ増幅器35に入力される。エルビウム
添加光ファイバ増幅器35の出力はこの波長多重伝送用
光ファイバ増幅器の出力として後段の図示しない光ファ
イバに入力される他、光分岐器37に入力されて更に2
系統に分岐されるようになっている。
【0018】このうちの最初の分岐出力は光−電気変換
器38に入力されて電気信号に変換され、光ファイバ増
幅器35に入力されて、前記したような利得制御に用い
られるようになっている。
【0019】光分岐器37によって分岐された他の出力
は、光分波器(WDM)39に入力され、前記した各波
長λ1 〜λn に分波される。光分波器39から出力され
るこれら波長別の信号光は光−電気変換器401 〜40
n に入力されてそれぞれ対応する電気信号に変換され
る。光−電気変換器401 〜40n の出力は対応する減
衰率制御器411 〜41n に入力され、予め設定されて
いる所定の出力レベルと個別に比較される。それらの結
果に基づいて、対応する第1〜第nの光減衰器331
33n の減衰率を変化させるようになっている。
【0020】光減衰器331 〜33n としては、印加電
圧によって光の透過率が変化する液晶が用いられてい
る。また、光合波器34および光分波器39は回折格子
を利用したものが用いられている。
【0021】このような構成の波長多重伝送用光ファイ
バ増幅器の動作の説明を、簡単のためnが“2”の場合
について行う。第1の光送信器311 から出力される波
長λ 1 の信号光(以後、第1の信号光と呼ぶ)と第2の
光送信器312 で発生した波長λ2 の信号光(以後、第
2の信号光と呼ぶ)は、波長多重伝送用光ファイバ増幅
器32に入力され、対応する光減衰器331 〜33n
減衰される。第1の光減衰器331 と第2の光減衰器3
2 はそれぞれ固有の減衰率を持っている。個々に減衰
された第1の信号光と第2の信号光は光合波器34で多
重化され、後段のエルビウム添加光ファイバ増幅器35
で所定の光出力パワーになるよう増幅される。
【0022】増幅された信号光は光分岐器36を経て出
力されるが、その一部は光分岐器37を経て光−電気変
換器38に入力されて、エルビウム添加光ファイバ増幅
器35を制御する。この帰還制御は波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器から出力される合波後の信号光を所定のレ
ベルに制御するための利得調整に使用される。
【0023】一方、光分岐器37から光分波器39に到
達し、ここで分波された第1の信号光(波長λ1 )と第
2の信号光(波長λ2 )は、それぞれ対応する光−電気
変換器401 ,402 で電気信号に変換されて、同じく
対応する減衰率制御器411,412 に入力される。こ
れらの減衰率制御器411 ,412 では、信号光パワー
を表わす入力電気信号が所定のレベルに達しなければ対
応する光減衰器331または332 の減衰率が小さくな
るようにその印加電圧を制御し、逆に所定のレベルを越
えていれば対応する光減衰器の減衰率が大きくなるよう
にその印加電圧を制御する。これらの帰還制御は、先に
述べたエルビウム添加光ファイバ増幅器35全体の利得
調整と異なり、各信号光ごとの利得調整を行うものであ
る。
【0024】このように各信号光ごとの利得制御を行う
ことにより、第1および第2の信号光を、所望の光出力
パワーになるように増幅することができる。ここでは説
明上の都合により、nが“2”の場合について説明を行
ったが、nが“3”以上の場合、すなわち信号光が3個
以上の場合にも全く同様に動作することは言うまでもな
い。
【0025】
【0026】さらに、増幅率可変手段として、印加電圧
により透過率の変化する液晶の代わりに別のタイプの光
減衰器を使用してもよい。また、本実施例ではコストが
安いことと設置スペースが少なくてすむことを考慮して
光減衰器を用いているが、光増幅器を用いても差し支え
ない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長多重され、光増幅された後の信号光の一部を分岐し
て、この分岐された光を再び分波しこれに基づいて、各
信号光を帰還制御するので、光増幅器の波長依存性や利
得競合の影響を排除し光増幅後の各信号光を所定のレベ
ルに設定することができる。また、この光出力レベルを
一旦設定すれば、波長多重伝送用光ファイバ増幅器を構
成する部品の特性が温度変化や経時変化によって変動し
ても、初期設定された光出力パワーを維持するよう自動
的に各信号光ごとの増幅率が補正制御されるという効果
もある。
【0028】また、本発明によれば、多重化された信号
光全体の利得調整と各波長ごとの利得調整を互いに独立
して行なえるようにしたので、利得調整が容易になると
いう効果がある。
【0029】さらに、本発明によれば、光増幅器と比べ
てコストが安く設置スペースの面でも有利な光減衰器を
用いているので、波長多重伝送用光ファイバ増幅器の低
コスト化およびコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器およびその周辺の構成を表わした概略説明
図である。
【図2】従来の波長多重伝送用光ファイバ増幅器および
その周辺の構成を表わした概略説明図である。
【符号の説明】
11k 第kの光送信器(1≦k≦n) 12 従来の波長多重伝送用光ファイバ増幅器 13 光合波器(WDM) 14 エルビウム添加光ファイバ増幅器 15 光分岐器 16 光−電気変換器 31k 第kの光送信器(1≦k≦n) 32 本発明の波長多重伝送用光ファイバ増幅器 33k 第kの光減衰器(1≦k≦n) 34 光合波器(WDM) 35 エルビウム添加光ファイバ増幅器 36,37 光分岐器 38 第(n+1)の光−電気変換器 39 光分波器(WDM) 40k 第kの光−電気変換器(1≦k≦n) 41k 第kの減衰率制御器(1≦k≦n)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相違なる波長の信号光をそれぞれ入力す
    複数の信号光入力手段と、 前記各信号光を波長多重して多重化信号光を送出する波
    長多重化手段と、 前記多重化信号光を光増幅して増幅多重化信号光を送出
    する光ファイバ増幅手段と、 前記増幅多重化信号光の一部を分岐して第1の分岐多重
    化信号光を送出する第1の光分岐手段と、 前記第1の分岐多重化信号光を前記各波長の信号光に分
    波して分波信号光を送出する分波手段と、 前記分波信号光の光パワーのレベルに基づいて前記信号
    光入力手段からの信号光の光パワーのレベルを制御し、
    前記波長多重化手段に信号光を送出する、前記信号光入
    力手段にそれぞれ対応した光出力制御手段とを備えてい
    ることを特徴とする波長多重伝送用光ファイバ増幅器。
  2. 【請求項2】 相違なる波長の信号光をそれぞれ入力す
    る複数の信号光入力手段と、 前記各信号光を波長多重して多重化信号光を送出する波
    長多重化手段と、 前記多重化信号光を光増幅して増幅多重化信号光を送出
    する光ファイバ増幅手段と、 前記増幅多重化信号光の一部を分岐して第1の分岐多重
    化信号光を送出する第1の光分岐手段と、 前記第1の分岐多重化信号光をさらに分岐して第2の分
    岐多重化信号光と第3の分岐多重化信号光を送出する第
    2の光分岐手段と、 前記第2の分岐多重化信号光を前記各波長の信号光に分
    波して分波信号光を送出する分波手段と、 前記分波信号光の光パワーのレベルに基づいて前記信号
    光入力手段からの信号光の光パワーのレベルを制御し、
    前記波長多重化手段に信号光を送出する、前記信号光入
    力手段にそれぞれ対応した光出力制御手段と、 前記第3の分岐多重化信号光光パワーのレベルに基づ
    いて、前記光ファイバ増幅手段の出力パワーが所定のレ
    ベルになるように前記光ファイバ増幅手段を制御する光
    増幅制御手段とを備えていることを特徴とする波長多重
    伝送用光ファイバ増幅器。
  3. 【請求項3】 前記光出力制御手段は、 前記信号光を減衰させて、該信号光の出力を制御する減
    衰率制御手段を含むことを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の波長多重伝送用光ファイバ増幅器。
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