JP3295148B2 - ファイバ型光増幅器 - Google Patents
ファイバ型光増幅器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の利得物質（例えば
Ｅｒ，Ｎｄその他の希土類元素）がドープされたドープ
ファイバを備えたファイバ型光増幅器に関する。
Ｅｒ，Ｎｄその他の希土類元素）がドープされたドープ
ファイバを備えたファイバ型光増幅器に関する。
【０００２】光ファイバ通信の分野においては、ファイ
バ型光増幅器が実用化レベルにある。ファイバ型光増幅
器を用いることで、信号光の減衰を補償することができ
るので、長距離の光ファイバ通信が可能になる。このよ
うなファイバ型光増幅器を実用するうえで、信号光の入
出力パワーや利得をモニタすることが要求されている。
バ型光増幅器が実用化レベルにある。ファイバ型光増幅
器を用いることで、信号光の減衰を補償することができ
るので、長距離の光ファイバ通信が可能になる。このよ
うなファイバ型光増幅器を実用するうえで、信号光の入
出力パワーや利得をモニタすることが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】ドープファイバと、励起光源と、励起光
源からの励起光を増幅すべき信号光とともにドープファ
イバに入射させる手段とを備えたファイバ型光増幅器が
知られている。従来、ファイバ型光増幅器の信号光入出
力パワーや利得をモニタするために、ファイバ型光増幅
器の入出力部でそれぞれ信号光を分岐し、そのパワーを
測定するようにしていた。その具体例を図５により説明
する。
源からの励起光を増幅すべき信号光とともにドープファ
イバに入射させる手段とを備えたファイバ型光増幅器が
知られている。従来、ファイバ型光増幅器の信号光入出
力パワーや利得をモニタするために、ファイバ型光増幅
器の入出力部でそれぞれ信号光を分岐し、そのパワーを
測定するようにしていた。その具体例を図５により説明
する。
【０００４】供給された信号光は、光カプラ１０１で２
分岐され、一方の分岐信号光は受光器１０２に入射して
ここで信号光の入力パワーが測定される。光カプラ１０
１からの他方の分岐信号光は、光アイソレータ１０３を
順方向に透過し、光合波器１０４で励起光源１０５から
の励起光と合波されてドープファイバ１０６に供給され
る。
分岐され、一方の分岐信号光は受光器１０２に入射して
ここで信号光の入力パワーが測定される。光カプラ１０
１からの他方の分岐信号光は、光アイソレータ１０３を
順方向に透過し、光合波器１０４で励起光源１０５から
の励起光と合波されてドープファイバ１０６に供給され
る。
【０００５】ドープファイバ１０６内で増幅された信号
光は、光アイソレータ１０７を順方向に透過し、光カプ
ラ１０８で２分岐される。一方の分岐増幅信号光は受光
器１０９に入射しここで信号光出力パワーを測定され
る。光カプラ１０８からの他方の分岐増幅信号光は例え
ば図示しない光伝送路に送出される。
光は、光アイソレータ１０７を順方向に透過し、光カプ
ラ１０８で２分岐される。一方の分岐増幅信号光は受光
器１０９に入射しここで信号光出力パワーを測定され
る。光カプラ１０８からの他方の分岐増幅信号光は例え
ば図示しない光伝送路に送出される。
【０００６】このようなファイバ型光増幅器を実用する
場合、光伝送路若しくはファイバ型光増幅器における障
害の検出を可能にし又はファイバ型光増幅器の利得制御
を実施するために、利得並びに信号光の入力パワー及び
出力パワーを把握しておく必要がある。これら３つのパ
ラメータのうち２つを測定することができれば他の１つ
は計算により求めることができるので、図５の実施例で
は、信号光の入力パワー及び出力パワーを測定して、こ
れら３つのパラメータを特定するようにしている。
場合、光伝送路若しくはファイバ型光増幅器における障
害の検出を可能にし又はファイバ型光増幅器の利得制御
を実施するために、利得並びに信号光の入力パワー及び
出力パワーを把握しておく必要がある。これら３つのパ
ラメータのうち２つを測定することができれば他の１つ
は計算により求めることができるので、図５の実施例で
は、信号光の入力パワー及び出力パワーを測定して、こ
れら３つのパラメータを特定するようにしている。
【０００７】尚、ファイバ型光増幅器の利得に関して
は、ドープファイバからその周囲に放射された自然放出
光の強度との間に相関があることが報告されている。
は、ドープファイバからその周囲に放射された自然放出
光の強度との間に相関があることが報告されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５により説明した従
来技術による場合、信号光の入力パワー及び出力パワー
を測定するために、信号光を分岐しているので、分岐損
が生じるという問題がある。
来技術による場合、信号光の入力パワー及び出力パワー
を測定するために、信号光を分岐しているので、分岐損
が生じるという問題がある。
【０００９】よって、本発明の目的は、分岐損が生じ
ず、利得並びに信号光の入力パワー及び出力パワーの３
パラメータから選択される少なくとも２つのパラメータ
を測定可能なファイバ型光増幅器を提供することにあ
る。
ず、利得並びに信号光の入力パワー及び出力パワーの３
パラメータから選択される少なくとも２つのパラメータ
を測定可能なファイバ型光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】図１は本発明の基本構成
を示すブロック図である。本発明のファイバ型光増幅器
は、光の利得物質がドープされたドープファイバ１と、
励起光源２と、励起光源２からの励起光を増幅すべき信
号光と共にドープファイバ１に入射させる信号光／励起
光供給手段３と、ドープファイバ１からその周囲に放射
される自然放出光の強度（長手方向の平均強度）を検出
する第１の検出手段４と、ドープファイバ１の上記信号
光の伝搬方向下流側の部分を覆うように設けられ、該部
分からその周囲に放射される自然放出光の強度を検出す
る第２の検出手段５とを備える。第１の検出手段４は例
えばドープファイバ１を全体的に覆うように設けられ
る。また、第１の検出手段４及び第２の検出手段５の検
出結果を受け、利得又は信号光の入力パワー若しくは出
力パワーに関する信号を外部に出力する制御手段が設け
られる。
を示すブロック図である。本発明のファイバ型光増幅器
は、光の利得物質がドープされたドープファイバ１と、
励起光源２と、励起光源２からの励起光を増幅すべき信
号光と共にドープファイバ１に入射させる信号光／励起
光供給手段３と、ドープファイバ１からその周囲に放射
される自然放出光の強度（長手方向の平均強度）を検出
する第１の検出手段４と、ドープファイバ１の上記信号
光の伝搬方向下流側の部分を覆うように設けられ、該部
分からその周囲に放射される自然放出光の強度を検出す
る第２の検出手段５とを備える。第１の検出手段４は例
えばドープファイバ１を全体的に覆うように設けられ
る。また、第１の検出手段４及び第２の検出手段５の検
出結果を受け、利得又は信号光の入力パワー若しくは出
力パワーに関する信号を外部に出力する制御手段が設け
られる。
【００１１】望ましくは、ドープファイバ１にドープさ
れている光の利得物質は、Ｅｒ，Ｎｄその他の希土類元
素或いはその化合物である。また、望ましくは、第２の
検出手段５は、ドープファイバ１の信号光伝搬方向下流
側の部分から周囲に放射された自然放出光の強度を効率
的に検出するために、楕円鏡を含む。
れている光の利得物質は、Ｅｒ，Ｎｄその他の希土類元
素或いはその化合物である。また、望ましくは、第２の
検出手段５は、ドープファイバ１の信号光伝搬方向下流
側の部分から周囲に放射された自然放出光の強度を効率
的に検出するために、楕円鏡を含む。
【００１２】
【作用】ドープファイバにおいては、ドープされている
光の利得物質が励起光の作用により反転分布を形成して
いる。ドープファイバのある部分の反転分布は、その部
分における励起光及び信号光のパワーの関数で表され
る。また、ドープファイバのある部分で発生する自然放
出光のパワーは、その部分での反転分布により決定され
る。
光の利得物質が励起光の作用により反転分布を形成して
いる。ドープファイバのある部分の反転分布は、その部
分における励起光及び信号光のパワーの関数で表され
る。また、ドープファイバのある部分で発生する自然放
出光のパワーは、その部分での反転分布により決定され
る。
【００１３】ドープファイバにドープされている光の利
得物質がＥｒ（エルビウム）である場合のエネルギー状
態を図２に示す。Ｎ1 は基底状態にあるＥｒの密度、Ｎ
2 は励起状態にあるＥｒの密度、Ｒは励起光のパワーに
比例する量、Ｗは信号光のパワーに比例する量、Ａ21は
励起状態から基底状態への遷移確率をそれぞれ表してい
る。
得物質がＥｒ（エルビウム）である場合のエネルギー状
態を図２に示す。Ｎ1 は基底状態にあるＥｒの密度、Ｎ
2 は励起状態にあるＥｒの密度、Ｒは励起光のパワーに
比例する量、Ｗは信号光のパワーに比例する量、Ａ21は
励起状態から基底状態への遷移確率をそれぞれ表してい
る。
【００１４】これらの間には次式が成り立つことが知ら
れている。 Ｎ2 ：Ｎ1 ＝Ｒ：（Ｗ＋Ａ21） また、自然放出光のパワーをＰSEとすると、 ＰSE∝Ｎ2 であり、自然放出光のパワーＰSEが信号光のパワーの関
数になっていることが分かる。
れている。 Ｎ2 ：Ｎ1 ＝Ｒ：（Ｗ＋Ａ21） また、自然放出光のパワーをＰSEとすると、 ＰSE∝Ｎ2 であり、自然放出光のパワーＰSEが信号光のパワーの関
数になっていることが分かる。
【００１５】この関係は信号光のパワーが大きいほど顕
著になるものであり、従って、本発明のようにドープフ
ァイバ１に対して特定の位置に第２の検出手段５を設
け、自然放出光のパワーを検出することで、信号光の出
力パワーを間接的に知ることができる。
著になるものであり、従って、本発明のようにドープフ
ァイバ１に対して特定の位置に第２の検出手段５を設
け、自然放出光のパワーを検出することで、信号光の出
力パワーを間接的に知ることができる。
【００１６】また、第１の検出手段４によりドープファ
イバ１の全体から周囲に放射される自然放出光の強度
（長手方向の平均強度）を検出することで、このファイ
バ型光増幅器の利得を知ることができる。
イバ１の全体から周囲に放射される自然放出光の強度
（長手方向の平均強度）を検出することで、このファイ
バ型光増幅器の利得を知ることができる。
【００１７】従って、本発明のファイバ型光増幅器によ
ると、信号光を分岐することなしに、利得並びに信号光
の入力パワー及び出力パワーを動作状態で特定すること
ができる。
ると、信号光を分岐することなしに、利得並びに信号光
の入力パワー及び出力パワーを動作状態で特定すること
ができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図３は、
本発明の実施例を示すファイバ型光増幅器の構成図であ
る。
本発明の実施例を示すファイバ型光増幅器の構成図であ
る。
【００１９】レーザダイオード１１は駆動回路１２によ
りＤＣの駆動電流を与えられて、一定波長で制御された
強度の励起光を出力する。この励起光は、光合波器１４
で光アイソレータ１３を順方向に透過してきた信号光と
合波され、これら信号光及び励起光は同一光路でドープ
ファイバ１５に供給される。
りＤＣの駆動電流を与えられて、一定波長で制御された
強度の励起光を出力する。この励起光は、光合波器１４
で光アイソレータ１３を順方向に透過してきた信号光と
合波され、これら信号光及び励起光は同一光路でドープ
ファイバ１５に供給される。
【００２０】ドープファイバ１５においては、ドープさ
れている光の利得物質及び供給された励起光の作用によ
り生じる誘導放出の原理に従って信号光が増幅され、こ
の増幅された信号光は、光アイソレータ１６を順方向に
透過してこの光増幅器から出力される。
れている光の利得物質及び供給された励起光の作用によ
り生じる誘導放出の原理に従って信号光が増幅され、こ
の増幅された信号光は、光アイソレータ１６を順方向に
透過してこの光増幅器から出力される。
【００２１】ドープファイバ１５の全体からその周囲に
放射された自然放出光の強度を検出する全体検出部１７
は、必要に応じて巻回されたドープファイバ１５を覆う
ように設けられその内面に反射面を有する反射器１８
と、反射器１８の内部に設けられたフォトダイオード１
９とを備えている。
放射された自然放出光の強度を検出する全体検出部１７
は、必要に応じて巻回されたドープファイバ１５を覆う
ように設けられその内面に反射面を有する反射器１８
と、反射器１８の内部に設けられたフォトダイオード１
９とを備えている。
【００２２】また、ドープファイバ１５の信号光伝搬方
向下流側の部分からその周囲に放射された自然放出光の
強度を検出するために、反射器１７の内部には部分検出
部２０が設けられている。部分検出部２０の構成につい
ては後述する。部分検出部２０は反射鏡１７の外部に設
けられていてもよい。
向下流側の部分からその周囲に放射された自然放出光の
強度を検出するために、反射器１７の内部には部分検出
部２０が設けられている。部分検出部２０の構成につい
ては後述する。部分検出部２０は反射鏡１７の外部に設
けられていてもよい。
【００２３】全体検出部１７及び部分検出部２０からの
検出信号は制御回路２１に供給される。制御回路２１
は、供給された検出信号に基づいて必要な演算を行い、
例えばこの光増幅器の利得が一定になるように制御され
た制御信号を駆動回路１２に与える。
検出信号は制御回路２１に供給される。制御回路２１
は、供給された検出信号に基づいて必要な演算を行い、
例えばこの光増幅器の利得が一定になるように制御され
た制御信号を駆動回路１２に与える。
【００２４】尚、図３のレーザダイオード１１と光合波
器１４とドープファイバ１５と全体検出部１７と部分検
出部２０とがそれぞれ図１の励起光源２と信号光／励起
光供給手段３とドープファイバ１と第１の検出手段４と
第２の検出手段５とに対応する。
器１４とドープファイバ１５と全体検出部１７と部分検
出部２０とがそれぞれ図１の励起光源２と信号光／励起
光供給手段３とドープファイバ１と第１の検出手段４と
第２の検出手段５とに対応する。
【００２５】図３の実施例では、光合波器１４をドープ
ファイバ１５の信号光伝搬方向上流側に設け、信号光及
び励起光がドープファイバ１５内を同方向に伝搬するよ
うにしているが、光合波器をドープファイバ１５の信号
光伝搬方向下流側に設けて信号光及び励起光がドープフ
ァイバ１５内を互いに逆の方向に伝搬するように構成し
ても良い。また、２つの励起光源を用いてそれぞれの励
起光をドープファイバの両端から入射させるようにして
も良い。
ファイバ１５の信号光伝搬方向上流側に設け、信号光及
び励起光がドープファイバ１５内を同方向に伝搬するよ
うにしているが、光合波器をドープファイバ１５の信号
光伝搬方向下流側に設けて信号光及び励起光がドープフ
ァイバ１５内を互いに逆の方向に伝搬するように構成し
ても良い。また、２つの励起光源を用いてそれぞれの励
起光をドープファイバの両端から入射させるようにして
も良い。
【００２６】ドープファイバ１５に透明又は半透明な被
覆が施されている場合には、被覆を除去することなし
に、全体検出部１７でドープファイバ１５の全体から放
射された自然放出光の強度を検出することができる。一
方、部分検出部２０に対するドープファイバ１５の被検
出長さは全体検出部１７に対する被検出長さよりも遙か
に小さいので、ドープファイバ１５の部分検出部２０に
対応する部分についてはその被覆を除去しておくことが
望ましい。
覆が施されている場合には、被覆を除去することなし
に、全体検出部１７でドープファイバ１５の全体から放
射された自然放出光の強度を検出することができる。一
方、部分検出部２０に対するドープファイバ１５の被検
出長さは全体検出部１７に対する被検出長さよりも遙か
に小さいので、ドープファイバ１５の部分検出部２０に
対応する部分についてはその被覆を除去しておくことが
望ましい。
【００２７】図４は図３の部分検出部２０の構成例を示
す図である。部分検出部２０は、その内面横断面が楕円
の一部又は全部となる楕円鏡２２と、楕円鏡２２の２焦
点部のうちの１焦点部に位置するフォトダイオード２３
とを備えている。ドープファイバ１５は楕円鏡２２の２
焦点部の他方の焦点部に位置する。
す図である。部分検出部２０は、その内面横断面が楕円
の一部又は全部となる楕円鏡２２と、楕円鏡２２の２焦
点部のうちの１焦点部に位置するフォトダイオード２３
とを備えている。ドープファイバ１５は楕円鏡２２の２
焦点部の他方の焦点部に位置する。
【００２８】このような構成の部分検出部２０を用いる
ことによって、ドープファイバ１５の信号光伝搬方向下
流側の部分から放射された自然放出光の強度を効率的に
検出することができる。
ことによって、ドープファイバ１５の信号光伝搬方向下
流側の部分から放射された自然放出光の強度を効率的に
検出することができる。
【００２９】全体検出部１７のフォトダイオード１９か
らの検出信号はこの光増幅器の利得に対応して変化し、
一方、部分検出部２０のフォトダイオード２３からの検
出信号は、ドープファイバ１５の出力端近傍における信
号光のパワーに応じて変化する。従って、これらの検出
信号を制御回路２１に供給しておくことによって、例え
ば、一定利得を得るような制御が可能になる。
らの検出信号はこの光増幅器の利得に対応して変化し、
一方、部分検出部２０のフォトダイオード２３からの検
出信号は、ドープファイバ１５の出力端近傍における信
号光のパワーに応じて変化する。従って、これらの検出
信号を制御回路２１に供給しておくことによって、例え
ば、一定利得を得るような制御が可能になる。
【００３０】また、必要に応じて制御回路２１にモニタ
出力のための端子を設けておき、利得又は信号光の入力
パワー若しくは出力パワーに関する信号を外部に出力す
るようにしてもよい。
出力のための端子を設けておき、利得又は信号光の入力
パワー若しくは出力パワーに関する信号を外部に出力す
るようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
分岐損が生じず、利得並びに信号光の入力パワー及び出
力パワーの３パラメータから選択される少なくとも２つ
のパラメータを測定可能なファイバ型光増幅器の提供が
可能になるという効果を奏する。
分岐損が生じず、利得並びに信号光の入力パワー及び出
力パワーの３パラメータから選択される少なくとも２つ
のパラメータを測定可能なファイバ型光増幅器の提供が
可能になるという効果を奏する。
【図１】本発明のファイバ型光増幅器の基本構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】Ｅｒのエネルギー状態の説明図である。
【図３】本発明の実施例を示すファイバ型光増幅器のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】図３の部分検出部の構成図である。
【図５】従来のファイバ型光増幅器のブロック図であ
る。
る。
１，１５ ドープファイバ ２ 励起光源 ３ 信号光／励起光供給手段 ４ 第１の検出手段 ５ 第２の検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/094 Ｈ０１Ｓ 3/094 Ｓ // Ｇ０２Ｂ 6/28 Ｇ０２Ｂ 6/28 Ｚ (56)参考文献 特開 平３−270520（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−87727（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 91 ［282］（1991）ｐ．１−６ＯＣＳ91− 32 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02B 6/00 G02F 1/35 501 G02B 6/28 H04B 10/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 光の利得物質がドープされたドープファ
イバと、 励起光源と、 該励起光源からの励起光を増幅すべき信号光と共に上記
ドープファイバに入射させる信号光／励起光供給手段
と、 上記ドープファイバからその周囲に放射される自然放出
光の長手方向の平均強度を検出する第１の検出手段と、 上記ドープファイバの上記信号光の伝搬方向下流側の部
分の被覆を除去しその部分を覆うように設けられ、該部
分からその周囲に放射される自然放出光の強度を検出す
る第２の検出手段と、 上記第１及び第２の検出手段の検出結果を受け、利得又
は上記信号光の入力パワー若しくは出力パワーに関する
信号を外部に出力する制御手段とを備えたことを特徴と
するファイバ型光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30915592A JP3295148B2 (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ファイバ型光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30915592A JP3295148B2 (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ファイバ型光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06164020A JPH06164020A (ja) | 1994-06-10 |
| JP3295148B2 true JP3295148B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17989587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30915592A Expired - Fee Related JP3295148B2 (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ファイバ型光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295148B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3065980B2 (ja) * | 1998-01-07 | 2000-07-17 | 日本電気株式会社 | 光増幅器 |
| EP1974423A4 (en) * | 2006-01-20 | 2010-06-09 | Massachusetts Inst Technology | FIBER LASER WITH SURFACE EMISSION |
| KR102233302B1 (ko) * | 2016-12-02 | 2021-03-29 | 한국전자기술연구원 | 광학 센서 |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP30915592A patent/JP3295148B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会技術研究報告 ９１［２８２］（１９９１）ｐ．１−６ＯＣＳ９１−３２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06164020A (ja) | 1994-06-10 |
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