JP3287591B2 - 光増幅装置及び光増幅方法 - Google Patents

光増幅装置及び光増幅方法

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JP3287591B2
JP3287591B2 JP29356991A JP29356991A JP3287591B2 JP 3287591 B2 JP3287591 B2 JP 3287591B2 JP 29356991 A JP29356991 A JP 29356991A JP 29356991 A JP29356991 A JP 29356991A JP 3287591 B2 JP3287591 B2 JP 3287591B2
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gain
optical fiber
signal
optical
light
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秀世 平松
頤浩 程
一則 中村
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光信号を増幅する希土類
添加光ファイバ型増幅器を用いた光増幅装置及び光増幅
方法に関し、入力信号光を、特に、希土類添加光ファイ
バ型増幅器の利得が飽和する領域を使用して光増幅する
光増幅装置及び光増幅方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】希土類を添加したファイバを光ファイバ
型増幅器として使用する光増幅装置が報告されている。
光ファイバ型増幅器としてエルビウム(Er)を添加し
たエルビウムドープファイバ(EDFA)を使用する場
合を例にすると、Erの蛍光寿命は約13msec と非常
に長いため、約100kHz以上の変調光に対しては利
得が飽和する領域を使用して光増幅しても信号の歪増加
など伝送特性に劣化がみられないことが知られている。
このため高出力を必要とするパワーアンプでは、利得の
飽和した領域で使用することが可能である。このEDF
Aの入力信号光の大きさと利得飽和の特性の関係を図3
(a)に示す。一方、光ファイバ型増幅器を用いた光増
幅装置の特性は、光ファイバ型増幅器の増幅特性とそれ
に結合される励起光源のパワーによって定まる。また、
増幅に関する特性は光ファイバ型増幅器を利得の未飽和
の状態で使用する小信号利得と、利得の飽和した領域
(利得飽和領域)で励起光を信号光に変換する効率によ
って表される。ちなみに、飽和利得とは利得が飽和した
高出力の運用状態における利得である。従来、光増幅装
置を構成する際には、定められた励起光パワーに対して
小信号利得が最大となるように最適ファイバ長(L0 )
を定めるのが一般的であった。図3(c)に示すように
ファイバ長Lを長くすると利得は初め徐々に増大し、や
がて逆に低下していく。このときピークとなるファイバ
長L0 が最適長である。この最適ファイバ長L0 は、同
図(c)に示すように励起光パワーに大きく依存し、入
力信号光の強さにも少し依存する。また、励起光パワー
を変えて、夫々の励起光パワーのときのファイバ長Lを
最適長L0 に設定すると図3(b)のようになる。な
お、入力信号光の強度が飽和領域にあるときの光増幅器
装置の構成については従来は言及されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】小信号利得が高いED
FAを飽和領域で使用すると以下のような問題あった。
信号光を制御する(切替える)光スイッチ等を有する光
伝送システムにおいては、図2(a)に示す無信号状態
から前記光スイッチの切替え等により急峻な信号がED
FAに印加されると、切替え直後に図2(b)に示すよ
うに大きな信号aが瞬時に発生し、すぐに定常時に戻る
過渡的現象が起る。この瞬時の信号aは、光ファイバ型
増幅器1が本来有する小信号利得に従ったものとなる
が、このような高い強度の信号aが発生すると、光ファ
イバ型増幅器の出力側に位置する受光器2等が破壊した
り、同受光器2の飽和を招くという問題を引き起こす。
【0004】本発明の目的は、動作点での利得と小信号
利得との利得差を小さく抑えて、光スイッチ等の切替え
時に図2(b)に示すような急峻な信号が生じないよう
にし、常に安定した利得を保つことができる光増幅装置
及び光増幅方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項1の
光増幅装置は、図1に示すように、 希土類が添加され
た光ファイバに定められた励起光パワーを入力するとと
もに、増幅器の利得飽和領域で動作するレベルの信号光
を前記光ファイバに入力させ、前記光ファイバ中で前記
信号光を利得飽和領域内でのみ光増幅させる光増幅装置
において、前記光ファイバの長さLを、前記定められた
励起光パワーに対して小信号利得が最大となる光ファイ
バ長(最適長L0 )よりも短くし、光信号が無信号状態
から前記レベルに変化した際に、過大なパルスとして出
力されるのを抑制するようにしたものである。
【0006】本発明のうち請求項2の光増幅装置は、請
求項1記載の光増幅装置において、利得飽和領域におけ
る入力信号光の定常時の利得G1(dB) が次の関係を満た
す光増幅装置である。 G0 −G1 <Pmax −P0 G0 :光ファイバ形増幅器1の小信号利得(dB) P0 :定常時に受光器に受光される光パワー(dBm) Pmax :受光器に許容される最大受光パワー(dBm)
【0007】本発明のうち請求項3の光増幅方法は、希
土類が添加された光ファイバに定められた励起光パワー
を入力するとともに、増幅器の利得飽和領域で動作する
レベルの信号光を前記光ファイバに入力して、当該光フ
ァイバに入力される信号光を利得飽和領域で光増幅させ
る光増幅方法であって、前記光ファイバの長さLを、前
記励起光パワーに対して小信号利得が最大となる光ファ
イバ長(最適長LO )よりも短くして、当該光ファイバ
長における小信号利得を最適長における小信号利得より
も小さくすることにより、その小信号利得と前記飽和領
域における利得との利得差を最適長時の利得差よりも小
さくして、光信号が無信号状態から前記レベルに変化し
た際に、過大なパルスとして出力されるのを抑制する方
法である。
【0008】図3(b)に示すように、励起光パワーを
どんどん高めていくと、飽和が始まる入力信号光の強度
は大きくなって同図の右方向にシフトしていくが、その
場合、励起光のパワーが大きくなり過ぎる。このため、
図4に示すように励起光パワーを一定にしてファイバ長
Lを最適長L0 より短くしていくと、小信号利得G0は
低下していくが、飽和点Gmax は右にシフトして動作点
での利得Gと小信号利得G0 との差ΔG0 が小さくなっ
ていく。図4において、所望とする利得が飽和利得Gと
すると、ファイバ長Lを短くしたための利得の低下分Δ
Gを補うために励起光パワ−を上げる(このときの利得
特性を同図に点線で示す)必要があるが、この励起光パ
ワ−はそれほど大きくないので、励起光に負荷がかかり
すぎることはない。いづれにしてもファイバ長Lを短め
に設定し、動作させたい動作点(指定された入力信号レ
ベル)での利得Gと小信号利得G0 との差ΔG0 を小さ
くすることにより光スイッチ切替え時の過渡的な立ち上
りの過大パルスの発生を防ぐことができる。
【0009】
【作用】本発明の光増幅装置では、図1に示す光ファイ
バ型増幅器1のファイバ長Lを最適長L0 より短くした
ため小信号利得が小さくなる。このため光ファイバ型増
幅器1に急激に光信号が入力されると、その入力の瞬
間、同光ファイバ型増幅器1の光信号は小信号利得で増
幅されて、図2(c)に示すように大きくなるが、光フ
ァイバ型増幅器1を最適長L0 とした場合(図2
(b))よりは大きくならない。
【0010】
【実施例1】本発明の光増幅装置の一実施例を図1に示
す。図1の光増幅装置は光源5、エルビウム添加ファイ
バの光ファイバ型増幅器1、励起光源6、合波器7、受
光器2を備えている。そして前記光ファイバ型増幅器1
としてファイバ長Lが異なる2種のエルビウム添加ファ
イバ(タイプA、タイプB)を用い、夫々の光ファイバ
型増幅器1に光源5から光を入力した状態で光スイッチ
を切替えた。この結果を表1に示す。なお、タイプAは
ファイバ長Lが最適長L0 である従来の光ファイバ型増
幅器1、タイプBはファイバ長Lが最適長L0 より短い
光ファイバ型増幅器1であり、本発明の光増幅装置に使
用されるものである。
【0011】
【表1】 その他の条件としては、 (1)信号光入力:−2dBm (2)光スイッチ切替え立ち上がり時間:20μs
【0012】
【発明の効果】本発明の第1の光増幅装置は、希土類が
添加された光ファイバ型増幅器を用いた光増幅装置にお
いて、光ファイバ型増幅器のファイバ長を最適長LO よ
りも短くしたので、動作点における利得と小信号利得と
の差が小さくなり、光信号切替え時等の瞬時に発生する
出力光パワーを低減することが可能となる。
【0013】本発明の第2の光増幅装置は、前記第1の
光増幅装置において、光ファイバ型増幅器の飽和領域で
の使用状態の利得G1 がGO −G1 <Pmax −PO の関
係を満たすので、光信号切替えの瞬時に発生する出力光
パワーが、受光器の許容最大受光パワーの範囲内とな
り、受光器が損傷しにくくなる。
【0014】本発明の第3の光増幅方法は、前記第1、
2の光増幅装置を使用して、その光増幅装置における光
ファイバ長の小信号利得を最適長における小信号利得よ
りも小さくし、その小信号利得と前記飽和領域における
利得との利得差を最適長時の利得差よりも小さくして、
光信号切替時等に立ち上がる過大なパルスの発生を抑制
するので、受光器の損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光増幅装置の一実施例を示す概略図。
【図2】同図(a)はEDFAに入力する信号の波形
図、同図(b)はEDFAのファイバ長LがL0 である
ときの出力波形図、同図(c)は前記ファイバ長LがL
0より短い時の出力波形図。
【図3】同図(a)は入力信号光と利得の関係を示す説
明図、同図(b)は励起パワーが変化したときの入力信
号光と利得の関係を示す説明図、同図(c)は励起パワ
ーが変化したときのファイバ長と利得の関係を示す説明
図。
【図4】ファイバ長を短くしていくときの入力信号光と
利得の関係を示す説明図。
【符号の説明】
1 光ファイバ型増幅器 2 受光器 L ファイバ長 LO 最適長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類が添加された光ファイバに定められ
    た励起光パワーを入力するとともに、増幅器の利得飽和
    領域で動作するレベルの信号光を前記光ファイバに入力
    させ、前記光ファイバ中で前記信号光を利得飽和領域内
    でのみ光増幅させる光増幅装置において、前記光ファイ
    バの長さLを、前記定められた励起光パワーに対して小
    信号利得が最大となる光ファイバ長(最適長L0 )より
    も短くし、光信号が無信号状態から前記レベルに変化し
    た際に、過大なパルスとして出力されるのを抑制するよ
    うにしたことを特徴とする光増幅装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の光増幅装置において、利得
    飽和領域における入力信号光の定常時の利得G1(dB) が
    次の関係を満たすことを特徴とする光増幅装置。 G0 −G1 <Pmax −P00 :光ファイバ形増幅器1の小信号利得(dB) P0 :定常時に受光器に受光される光パワー(dBm) Pmax :受光器に許容される最大受光パワー(dBm)
  3. 【請求項3】希土類が添加された光ファイバに定められ
    た励起光パワーを入力するとともに、増幅器の利得飽和
    領域で動作するレベルの信号光を前記光ファイバに入力
    して、当該光ファイバに入力される信号光を利得飽和領
    域で光増幅させる光増幅方法であって、前記光ファイバ
    の長さLを、前記励起光パワーに対して小信号利得が最
    大となる光ファイバ長(最適長LO )よりも短くして、
    当該光ファイバ長における小信号利得を最適長における
    小信号利得よりも小さくすることにより、その小信号利
    得と前記飽和領域における利得との利得差を最適長時の
    利得差よりも小さくして、光信号が無信号状態から前記
    レベルに変化した際に、過大なパルスとして出力される
    のを抑制することを特徴とする光増幅方法。
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