JP3442897B2 - 範囲別利得制御光増幅器及び範囲別光増幅器利得制御方法及び光受信器及び光中継器 - Google Patents
範囲別利得制御光増幅器及び範囲別光増幅器利得制御方法及び光受信器及び光中継器Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/293—Signal power control
- H04B10/2931—Signal power control using AGC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
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- H01S3/06758—Tandem amplifiers
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- H01S3/1305—Feedback control systems
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ使用光増幅
器に関し、特に、低雑音特性を持った光入力電力によら
ずに、光出力電力が一定となる利得制御機能を有する光
増幅器に関するものである。
器に関し、特に、低雑音特性を持った光入力電力によら
ずに、光出力電力が一定となる利得制御機能を有する光
増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ増幅器は、従来の３Ｒ（Ｒｅ
ｓｈａｐｉｎｇ，Ｒｅｔｉｍｉｎｇ，Ｒｅｇｅｎｅｒａ
ｔｉｎｇ）機能を有する光中継器と比較して、伝送速度
に依存しない中継器の簡素化が可能、波長多重による大
容量化が可能等の望ましい特徴を有している。このた
め、海底光ケーブルシステムから、光カプラを用いた分
配型光加入者システムに至る様々な用途が期待されてい
る。また、光ファイバ増幅器は、光中継器以外にも送信
側では光出力の高出力化、受信側では量子限界に近い高
感度受信を可能とし、伝送距離、或いは、分配システム
における分配数の損失限界をなくすものとして期待され
ている。一般に、光ファイバ増幅器には、広い光入力レ
ベルにわたり、一定の光信号電力を出力する利得制御機
能が要求される。これは、光中継器においては、システ
ムのレベルダイヤグラムを長期に渡って一定化して、伝
送特性を安定化するためである。また、受信側の光プリ
アンプとして、光ファイバ増幅器を用いた場合には、受
信器のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎ
ｔｒｏｌ）機能を行うものであり、電気デバイスでＡＧ
Ｃ動作を行う場合に問題となる利得制御に伴う帯域変動
がなく、広いダイナミックレンジが達成できる。
ｓｈａｐｉｎｇ，Ｒｅｔｉｍｉｎｇ，Ｒｅｇｅｎｅｒａ
ｔｉｎｇ）機能を有する光中継器と比較して、伝送速度
に依存しない中継器の簡素化が可能、波長多重による大
容量化が可能等の望ましい特徴を有している。このた
め、海底光ケーブルシステムから、光カプラを用いた分
配型光加入者システムに至る様々な用途が期待されてい
る。また、光ファイバ増幅器は、光中継器以外にも送信
側では光出力の高出力化、受信側では量子限界に近い高
感度受信を可能とし、伝送距離、或いは、分配システム
における分配数の損失限界をなくすものとして期待され
ている。一般に、光ファイバ増幅器には、広い光入力レ
ベルにわたり、一定の光信号電力を出力する利得制御機
能が要求される。これは、光中継器においては、システ
ムのレベルダイヤグラムを長期に渡って一定化して、伝
送特性を安定化するためである。また、受信側の光プリ
アンプとして、光ファイバ増幅器を用いた場合には、受
信器のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎ
ｔｒｏｌ）機能を行うものであり、電気デバイスでＡＧ
Ｃ動作を行う場合に問題となる利得制御に伴う帯域変動
がなく、広いダイナミックレンジが達成できる。
【０００３】従来のこの種の利得制御機能付光増幅装置
としては、例えば、Optical FiberTechnology Vol.1, N
o.1, p.p.59〜71,“Optical Preamplifier Receivers:
Application to Long-Haul Digital Transmission,”Y.
K. Park and S.W. Granlundに示されたものがある。図
１１は、上記文献に示された従来の利得制御機能付光増
幅装置の構成を示す図である。本従来例では、利得制御
機能付光増幅装置を受信側の光プリアンプとして使用し
ている。図において、１は信号光入力端子、２は光アイ
ソレータ、３，４は第１及び第２の光増幅ユニット、
５，６は希土類元素または遷移金属等のレーザ活性物質
を添加した光ファイバ（以下、ドープファイバと略
す）、７，８は信号光と励起光を低損失で結合する波長
多重結合器（以下、ＷＤＭカプラと略す）、９，１０は
光アイソレータ、１１，１２は励起光源、１３，１００
は信号光波長を透過させ、それ以外の波長で発生する雑
音光を除去する光フィルタ、１５は第１の出力信号レベ
ル検出器、１６は光電変換を行うホトダイオード、１７
は前置増幅器、１８はピーク検波器、１４は第２の光増
幅ユニット４の出力を第１の出力信号レベル検出器１５
に入力する光コネクタ、１０１は励起光源１１，１２の
出力を合波する光カプラ、１０２は励起光源を駆動する
励起光源駆動回路である。
としては、例えば、Optical FiberTechnology Vol.1, N
o.1, p.p.59〜71,“Optical Preamplifier Receivers:
Application to Long-Haul Digital Transmission,”Y.
K. Park and S.W. Granlundに示されたものがある。図
１１は、上記文献に示された従来の利得制御機能付光増
幅装置の構成を示す図である。本従来例では、利得制御
機能付光増幅装置を受信側の光プリアンプとして使用し
ている。図において、１は信号光入力端子、２は光アイ
ソレータ、３，４は第１及び第２の光増幅ユニット、
５，６は希土類元素または遷移金属等のレーザ活性物質
を添加した光ファイバ（以下、ドープファイバと略
す）、７，８は信号光と励起光を低損失で結合する波長
多重結合器（以下、ＷＤＭカプラと略す）、９，１０は
光アイソレータ、１１，１２は励起光源、１３，１００
は信号光波長を透過させ、それ以外の波長で発生する雑
音光を除去する光フィルタ、１５は第１の出力信号レベ
ル検出器、１６は光電変換を行うホトダイオード、１７
は前置増幅器、１８はピーク検波器、１４は第２の光増
幅ユニット４の出力を第１の出力信号レベル検出器１５
に入力する光コネクタ、１０１は励起光源１１，１２の
出力を合波する光カプラ、１０２は励起光源を駆動する
励起光源駆動回路である。
【０００４】動作について説明する。信号光入力端子１
から入力される光信号は、光アイソレータ２を介して第
１の光増幅ユニットに入力される。第１の光増幅ユニッ
トは、ドープファイバ５においてＷＤＭカプラから信号
の進行方向と逆方向に伝搬する励起光のエネルギーを、
信号光エネルギーに変換することで信号光の増幅を行
う。増幅された信号光は、光アイソレータ９を介して第
２の光増幅ユニットに入力され、同様の原理に従って、
更に、増幅される。光アイソレータ２及び９は光増幅ユ
ニット１の入力及び出力側の反射によって、ドープファ
イバ５の動作が発振等不安定になることを防ぐ目的で挿
入されている。第１及び第２の光増幅ユニットの間に挿
入された光フィルタ１００は、信号光を透過させ、他の
波長の雑音光を除去するために挿入される。雑音光とし
ては、信号光入力端子から入力される光信号自体に含ま
れる雑音光及びドープファイバ５で発生する自然放出光
があり、一般的には、後者が支配的である。光増幅器を
第１及び第２の光増幅ユニット３，４に分割するメリッ
トは、一般にはドープファイバは２０ｄＢ以上の利得を
有すると自然放出光電力が大きくなり、利得の低下と雑
音指数の増加という問題が生じるが、この原因は、信号
光と逆方向に伝搬する自然放出光であり、光アイソレー
タ９でこれを遮断できるため、低雑音・高利得化が可能
なことである。
から入力される光信号は、光アイソレータ２を介して第
１の光増幅ユニットに入力される。第１の光増幅ユニッ
トは、ドープファイバ５においてＷＤＭカプラから信号
の進行方向と逆方向に伝搬する励起光のエネルギーを、
信号光エネルギーに変換することで信号光の増幅を行
う。増幅された信号光は、光アイソレータ９を介して第
２の光増幅ユニットに入力され、同様の原理に従って、
更に、増幅される。光アイソレータ２及び９は光増幅ユ
ニット１の入力及び出力側の反射によって、ドープファ
イバ５の動作が発振等不安定になることを防ぐ目的で挿
入されている。第１及び第２の光増幅ユニットの間に挿
入された光フィルタ１００は、信号光を透過させ、他の
波長の雑音光を除去するために挿入される。雑音光とし
ては、信号光入力端子から入力される光信号自体に含ま
れる雑音光及びドープファイバ５で発生する自然放出光
があり、一般的には、後者が支配的である。光増幅器を
第１及び第２の光増幅ユニット３，４に分割するメリッ
トは、一般にはドープファイバは２０ｄＢ以上の利得を
有すると自然放出光電力が大きくなり、利得の低下と雑
音指数の増加という問題が生じるが、この原因は、信号
光と逆方向に伝搬する自然放出光であり、光アイソレー
タ９でこれを遮断できるため、低雑音・高利得化が可能
なことである。
【０００５】ところで、第２の光増幅ユニットで増幅さ
れた信号光は、光フィルタ１００と同様の目的で挿入さ
れた光フィルタ１３を介して第１の出力信号レベル検出
器１５に入力され、光電変換される。第１の出力信号レ
ベル検出器１５は、ホトダイオード１６で電流信号に変
換された信号を前置増幅器１７で増幅し、その信号振幅
をピーク検波器１８で検出する。光プリアンプの応用で
は、第１の出力信号レベル検出器１５は、光受信器とし
て機能するものであり、前置増幅器１７の出力は、後段
に配置される同期再生回路に入力され、ディジタルデー
タが再生される。ピーク検波器１８の出力は、励起光源
駆動回路１０２へ入力され、励起光源１１，１２の出力
がピーク検波器１８の出力が許容される制御誤差の範囲
内で一定となるように制御される。励起光源１１，１２
出力は、光カプラ１０１で合波された後、第１及び第２
の光増幅ユニット３，４に入力される。光カプラ１０１
は、励起光源１１，１２のいずれかが劣化して発光を停
止した場合にも、他の励起光源でカバーできるよう冗長
化構成を取るために挿入されたものである。つまり、励
起光源１１と１２は、同じ役割分担をしている。
れた信号光は、光フィルタ１００と同様の目的で挿入さ
れた光フィルタ１３を介して第１の出力信号レベル検出
器１５に入力され、光電変換される。第１の出力信号レ
ベル検出器１５は、ホトダイオード１６で電流信号に変
換された信号を前置増幅器１７で増幅し、その信号振幅
をピーク検波器１８で検出する。光プリアンプの応用で
は、第１の出力信号レベル検出器１５は、光受信器とし
て機能するものであり、前置増幅器１７の出力は、後段
に配置される同期再生回路に入力され、ディジタルデー
タが再生される。ピーク検波器１８の出力は、励起光源
駆動回路１０２へ入力され、励起光源１１，１２の出力
がピーク検波器１８の出力が許容される制御誤差の範囲
内で一定となるように制御される。励起光源１１，１２
出力は、光カプラ１０１で合波された後、第１及び第２
の光増幅ユニット３，４に入力される。光カプラ１０１
は、励起光源１１，１２のいずれかが劣化して発光を停
止した場合にも、他の励起光源でカバーできるよう冗長
化構成を取るために挿入されたものである。つまり、励
起光源１１と１２は、同じ役割分担をしている。
【０００６】上記構成の問題点を明らかにするため、利
得制御時の雑音指数の入力信号電力依存性を考える。一
般に、ドープファイバの利得Ｇ［ｄＢ］は、利得係数を
γ、ファイバ長をＬとすると、以下の式で表せる。 Ｇ＝１０×ｌｏｇ［ｅｘｐ（γＬ）］ ＝４．３４×γＬ （１） ここで、利得係数γは、簡単のためドープファイバの長
手方向に対して一様であると仮定した。利得係数γは、
更に、ドープファイバ中のレーザイオンの密度ρ［個／
ｍ3 ］、誘導吸収断面積σａ［ｍ2 ］、誘導放出断面積
σｅ［ｍ2 ］、レーザイオン分布と光強度分布の重なり
積分Γ及び基底準位、励起準位にあるレーザイオンの割
合をそれぞれＮ1 ，Ｎ2 （Ｎ1 ＋Ｎ2 ＝１）とすると、
以下の式で表せる。 γ＝γｅ−γａ ＝Γ×ρ×σｅ×Ｎ2 −Γ×ρ×σａ×Ｎ1（２） ここで、γｅ，γａは、放出係数、吸収係数と呼ばれる
係数であり、それぞれＮ2 ，Ｎ1 に比例する値である。
得制御時の雑音指数の入力信号電力依存性を考える。一
般に、ドープファイバの利得Ｇ［ｄＢ］は、利得係数を
γ、ファイバ長をＬとすると、以下の式で表せる。 Ｇ＝１０×ｌｏｇ［ｅｘｐ（γＬ）］ ＝４．３４×γＬ （１） ここで、利得係数γは、簡単のためドープファイバの長
手方向に対して一様であると仮定した。利得係数γは、
更に、ドープファイバ中のレーザイオンの密度ρ［個／
ｍ3 ］、誘導吸収断面積σａ［ｍ2 ］、誘導放出断面積
σｅ［ｍ2 ］、レーザイオン分布と光強度分布の重なり
積分Γ及び基底準位、励起準位にあるレーザイオンの割
合をそれぞれＮ1 ，Ｎ2 （Ｎ1 ＋Ｎ2 ＝１）とすると、
以下の式で表せる。 γ＝γｅ−γａ ＝Γ×ρ×σｅ×Ｎ2 −Γ×ρ×σａ×Ｎ1（２） ここで、γｅ，γａは、放出係数、吸収係数と呼ばれる
係数であり、それぞれＮ2 ，Ｎ1 に比例する値である。
【０００７】図１１の利得係数制御機能付光増幅装置で
は、ＡＧＣ機能によりドープファイバ５，６の利得Ｇ1
［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄＢ］は、信号光入力端子１から入力
される光信号電力Ｐin［ｄＢｍ］に依存した値を取り、
以下の式で表せる。 Ｇ1 ＋Ｇ2 ＋Ｐin＝Ｇ1max＋Ｇ2max＋Ｐinmin ＝Ｐout ＝ＰPD＋Ｌ （３） ここで、Ｇ1max，Ｇ2max，Ｐinmin ，Ｐout ，ＰPD，Ｌ
は、それぞれドープファイバ５，６の最大利得、信号光
入力端子１から入力される光信号電力の最小値、第２の
光増幅ユニットの光信号出力電力、第１の出力信号レベ
ル検出器１５へ入力される光信号電力、光フィルタ１３
の挿入損失及び光コネクタの接続損失の和であり、Ｐ
out とＰPDはＡＧＣ機能により安定化されており、信号
光入力端子１から入力される光信号電力Ｐinによらず、
一定値とみなせる。光信号電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が、そ
の最小値Ｐｉｎｍｉｎ ［ｄＢｍ］から大きくなると、
ドープファイバ５，６の利得Ｇ1 ［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄ
Ｂ］は、その最大値Ｇ1max［ｄＢ］，Ｇ2max［ｄＢ］か
ら小さくなる。図１１の利得制御機能付光増幅装置で
は、励起光源の冗長化構成を取っているため、ドープフ
ァイバ５，６に入力される励起光電力は、ＡＧＣ動作に
より同時に変化するため、利得Ｇ1 ［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄ
Ｂ］ともに変化する。
は、ＡＧＣ機能によりドープファイバ５，６の利得Ｇ1
［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄＢ］は、信号光入力端子１から入力
される光信号電力Ｐin［ｄＢｍ］に依存した値を取り、
以下の式で表せる。 Ｇ1 ＋Ｇ2 ＋Ｐin＝Ｇ1max＋Ｇ2max＋Ｐinmin ＝Ｐout ＝ＰPD＋Ｌ （３） ここで、Ｇ1max，Ｇ2max，Ｐinmin ，Ｐout ，ＰPD，Ｌ
は、それぞれドープファイバ５，６の最大利得、信号光
入力端子１から入力される光信号電力の最小値、第２の
光増幅ユニットの光信号出力電力、第１の出力信号レベ
ル検出器１５へ入力される光信号電力、光フィルタ１３
の挿入損失及び光コネクタの接続損失の和であり、Ｐ
out とＰPDはＡＧＣ機能により安定化されており、信号
光入力端子１から入力される光信号電力Ｐinによらず、
一定値とみなせる。光信号電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が、そ
の最小値Ｐｉｎｍｉｎ ［ｄＢｍ］から大きくなると、
ドープファイバ５，６の利得Ｇ1 ［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄ
Ｂ］は、その最大値Ｇ1max［ｄＢ］，Ｇ2max［ｄＢ］か
ら小さくなる。図１１の利得制御機能付光増幅装置で
は、励起光源の冗長化構成を取っているため、ドープフ
ァイバ５，６に入力される励起光電力は、ＡＧＣ動作に
より同時に変化するため、利得Ｇ1 ［ｄＢ］，Ｇ2 ［ｄ
Ｂ］ともに変化する。
【０００８】次に、図１１の利得制御機能付光増幅装置
の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］を考える。ドープファイバ５，
６の自然放出係数をそれぞれｎsp1 ，ｎsp2 とすると、 上式から、ドープファイバ５の利得Ｇ1 が１より十分大
きい場合には、利得制御機能付光増幅装置の雑音指数Ｎ
Ｆ［ｄＢ］は、ドープファイバ５の自然放出係数ｎsp1
だけに依存する。ドープファイバ５の自然放出係数ｎ
sp1 は、式（２）の放出係数と吸収係数で以下の式で表
せる。 ｎsp＝γｅ／（γｅ−γａ） （５） 式（５）と式（１）〜（４）より、利得制御機能付光増
幅装置の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］は、以下の式で表せる。
の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］を考える。ドープファイバ５，
６の自然放出係数をそれぞれｎsp1 ，ｎsp2 とすると、 上式から、ドープファイバ５の利得Ｇ1 が１より十分大
きい場合には、利得制御機能付光増幅装置の雑音指数Ｎ
Ｆ［ｄＢ］は、ドープファイバ５の自然放出係数ｎsp1
だけに依存する。ドープファイバ５の自然放出係数ｎ
sp1 は、式（２）の放出係数と吸収係数で以下の式で表
せる。 ｎsp＝γｅ／（γｅ−γａ） （５） 式（５）と式（１）〜（４）より、利得制御機能付光増
幅装置の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］は、以下の式で表せる。
【０００９】
【数１】
【００１０】式（６）から雑音指数ＮＦは、ＡＧＣ制御
によりドープファイバ５の利得Ｇ1が変化することで、
変動することが分かる。例えば、ドープファイバ５とし
て、エルビウムドープファイバを信号波長１５５０ｎｍ
で使用した場合を考えると、誘導吸収断面積σａ
［ｍ2 ］、誘導放出断面積σｅ［ｍ2 ］は、ほぼ等し
い。Ｇ1 がＧ1max＝２０ｄＢから１０ｄＢに減少する
と、利得制御機能付光増幅装置の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］
は、３ｄＢから４．８ｄＢと１．８ｄＢの劣化が発生す
る。
によりドープファイバ５の利得Ｇ1が変化することで、
変動することが分かる。例えば、ドープファイバ５とし
て、エルビウムドープファイバを信号波長１５５０ｎｍ
で使用した場合を考えると、誘導吸収断面積σａ
［ｍ2 ］、誘導放出断面積σｅ［ｍ2 ］は、ほぼ等し
い。Ｇ1 がＧ1max＝２０ｄＢから１０ｄＢに減少する
と、利得制御機能付光増幅装置の雑音指数ＮＦ［ｄＢ］
は、３ｄＢから４．８ｄＢと１．８ｄＢの劣化が発生す
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の利得制御機能付
光増幅装置は、上記の通り第１及び第２の光増幅ユニッ
ト３，４の励起光電力がともに制御されているため、雑
音指数の劣化が低い受光電力で起こりやすいという課題
がある。従って、雑音指数の劣化により、受光電力のダ
イナミックレンジが制限されてしまう。
光増幅装置は、上記の通り第１及び第２の光増幅ユニッ
ト３，４の励起光電力がともに制御されているため、雑
音指数の劣化が低い受光電力で起こりやすいという課題
がある。従って、雑音指数の劣化により、受光電力のダ
イナミックレンジが制限されてしまう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る範囲別利
得制御光増幅器は、希土類元素または遷移金属含有レー
ザ活性物質を添加した光ファイバと励起光源からなる光
増幅ユニットを複数個縦続接続し、信号入力側から順次
縦続接続された上記光増幅ユニットの信号最出力側に設
けられた信号レベル検出器と、この信号レベル検出器の
検出レベルの低いレベルから高いレベルへとその検出範
囲に応じて、上記縦続接続の最出力側光増幅ユニットか
ら最入力側光増幅ユニット対応の励起光源へと制御対象
を変え、制御対象範囲外の高いレベルでは励起光源の出
力を一定とするよう制御し、また制御対象範囲内ではこ
の検出レベルに応じて各光増幅ユニットの励起光源の出
力を制御する励起光源制御回路を備えた。
得制御光増幅器は、希土類元素または遷移金属含有レー
ザ活性物質を添加した光ファイバと励起光源からなる光
増幅ユニットを複数個縦続接続し、信号入力側から順次
縦続接続された上記光増幅ユニットの信号最出力側に設
けられた信号レベル検出器と、この信号レベル検出器の
検出レベルの低いレベルから高いレベルへとその検出範
囲に応じて、上記縦続接続の最出力側光増幅ユニットか
ら最入力側光増幅ユニット対応の励起光源へと制御対象
を変え、制御対象範囲外の高いレベルでは励起光源の出
力を一定とするよう制御し、また制御対象範囲内ではこ
の検出レベルに応じて各光増幅ユニットの励起光源の出
力を制御する励起光源制御回路を備えた。
【００１３】また更に、縦続接続される光増幅ユニット
を２個に限定し、入力信号側を第１の光増幅ユニットと
し信号出力側を第２の光増幅ユニットとした場合、励起
光源制御回路は信号レベル検出器の検出レベルが高い時
は第１の光増幅ユニットの励起光源のみを制御し、検出
レベルが低い時は第２の光増幅ユニットの励起光源のみ
を制御する励起光源制御回路とした。
を２個に限定し、入力信号側を第１の光増幅ユニットと
し信号出力側を第２の光増幅ユニットとした場合、励起
光源制御回路は信号レベル検出器の検出レベルが高い時
は第１の光増幅ユニットの励起光源のみを制御し、検出
レベルが低い時は第２の光増幅ユニットの励起光源のみ
を制御する励起光源制御回路とした。
【００１４】また更に、励起光源制御回路は、制御対象
の数だけ設けた複数の電圧電流変換回路と、対応する数
の励起光源駆動回路とで構成され、かつ上記電圧電流変
換回路は、検出された信号レベルを入力とし入力の一定
範囲でのみ線形出力し他の範囲では固定出力する特性と
し、上記励起光源駆動回路は、電圧電流変換回路出力を
基準電流として光増幅ユニットの励起光源を光出力制御
回路で駆動するようにした。
の数だけ設けた複数の電圧電流変換回路と、対応する数
の励起光源駆動回路とで構成され、かつ上記電圧電流変
換回路は、検出された信号レベルを入力とし入力の一定
範囲でのみ線形出力し他の範囲では固定出力する特性と
し、上記励起光源駆動回路は、電圧電流変換回路出力を
基準電流として光増幅ユニットの励起光源を光出力制御
回路で駆動するようにした。
【００１５】また更に基本構成回路に加えて、信号の最
出力側に設けた信号レベル検出器を第１の信号レベル検
出器とし、かつ第１の信号レベル検出器に基づく励起光
源の制御出力レベルを第１の制御出力レベルとした場
合、別に第２の信号レベル検出器を設け、かつ第２の信
号検出レベルに基づく制御出力レベルが上記第１の制御
出力レベルよりは大きくした励起光源電流制限回路を励
起光源制御回路に付加した。
出力側に設けた信号レベル検出器を第１の信号レベル検
出器とし、かつ第１の信号レベル検出器に基づく励起光
源の制御出力レベルを第１の制御出力レベルとした場
合、別に第２の信号レベル検出器を設け、かつ第２の信
号検出レベルに基づく制御出力レベルが上記第１の制御
出力レベルよりは大きくした励起光源電流制限回路を励
起光源制御回路に付加した。
【００１６】また更に、各光増幅ユニットの光ファイバ
への無励起状態における入力の信号電力を、光ファイバ
の飽和電力の１０倍以上に設定した。
への無励起状態における入力の信号電力を、光ファイバ
の飽和電力の１０倍以上に設定した。
【００１７】また更に、各励起光源の出力側に波長選択
性共振器を設けて波長安定化した励起光源とした。
性共振器を設けて波長安定化した励起光源とした。
【００１８】また更に、各励起光源には、分布帰還型レ
ーザダイオード等の動的単一モードレーザダイオードを
用いた。
ーザダイオード等の動的単一モードレーザダイオードを
用いた。
【００１９】この発明に係る範囲別光増幅器利得制御方
法は、光ファイバと対応する個別の励起光源からなる光
増幅ユニットを複数個縦続接続し、この縦続接続された
光増幅ユニットの信号最出力側での信号の検出レベルを
検出し、対応する光増幅ユニットの励起光源の出力を制
御する励起光源制御回路を備え、上記励起光源制御回路
には、信号最出力側での信号を検出するステップと、こ
の検出された信号の低いレベルから高いレベルへとその
検出範囲に応じて制御対象励起光源を選択するステップ
と、この選択された制御対象の励起光源に対し、その検
出した信号のレベルに応じて該励起光源の出力を制御す
るステップとを備えた。
法は、光ファイバと対応する個別の励起光源からなる光
増幅ユニットを複数個縦続接続し、この縦続接続された
光増幅ユニットの信号最出力側での信号の検出レベルを
検出し、対応する光増幅ユニットの励起光源の出力を制
御する励起光源制御回路を備え、上記励起光源制御回路
には、信号最出力側での信号を検出するステップと、こ
の検出された信号の低いレベルから高いレベルへとその
検出範囲に応じて制御対象励起光源を選択するステップ
と、この選択された制御対象の励起光源に対し、その検
出した信号のレベルに応じて該励起光源の出力を制御す
るステップとを備えた。
【００２０】この発明に係る光受信器は、光ファイバと
対応する個別の励起光源からなる光増幅ユニットを複数
個縦続接続し、信号入力側から順次縦続接続された光増
幅ユニットの信号最出力側に設けられた信号レベル検出
器と、信号レベル検出器の検出レベルの低いレベルから
高いレベルへとその検出範囲に応じて制御対象を変え、
制御対象範囲内では検出レベルに応じて上記各光増幅ユ
ニットの励起光源の出力を制御する励起光源制御回路と
を備えた範囲別利得制御光増幅器を前置した。
対応する個別の励起光源からなる光増幅ユニットを複数
個縦続接続し、信号入力側から順次縦続接続された光増
幅ユニットの信号最出力側に設けられた信号レベル検出
器と、信号レベル検出器の検出レベルの低いレベルから
高いレベルへとその検出範囲に応じて制御対象を変え、
制御対象範囲内では検出レベルに応じて上記各光増幅ユ
ニットの励起光源の出力を制御する励起光源制御回路と
を備えた範囲別利得制御光増幅器を前置した。
【００２１】この発明に係る光中継器は、光ファイバと
対応する個別の励起光源からなる光増幅ユニットを複数
個縦続接続し、信号入力側から順次縦続接続された光増
幅ユニットの信号最出力側に設けられた信号レベル検出
器と、信号レベル検出器の検出レベルの低いレベルから
高いレベルへとその検出範囲に応じて制御対象を変え、
制御対象範囲内では検出レベルに応じて上記各光増幅ユ
ニットの励起光源の出力を制御する励起光源制御回路と
を備えた範囲別利得制御光増幅器を、上記信号入力と、
信号出力の間に設置した。
対応する個別の励起光源からなる光増幅ユニットを複数
個縦続接続し、信号入力側から順次縦続接続された光増
幅ユニットの信号最出力側に設けられた信号レベル検出
器と、信号レベル検出器の検出レベルの低いレベルから
高いレベルへとその検出範囲に応じて制御対象を変え、
制御対象範囲内では検出レベルに応じて上記各光増幅ユ
ニットの励起光源の出力を制御する励起光源制御回路と
を備えた範囲別利得制御光増幅器を、上記信号入力と、
信号出力の間に設置した。
【００２２】
【作用】この発明による範囲別利得制御光増幅器は、受
光レベルが高い値から低くなるに従って、縦続接続され
た光増幅ユニットの信号出力側にある後段の光増幅ユニ
ットの光増幅利得は押さえられたままで、前段の光増幅
ユニットから順次対応利得になるよう励起光源の出力が
制御される。
光レベルが高い値から低くなるに従って、縦続接続され
た光増幅ユニットの信号出力側にある後段の光増幅ユニ
ットの光増幅利得は押さえられたままで、前段の光増幅
ユニットから順次対応利得になるよう励起光源の出力が
制御される。
【００２３】また更に、受光レベルが低くなるに従っ
て、縦続接続された２個の光増幅ユニットの信号出力側
にある第２の光増幅ユニットの光増幅利得は押さえられ
たままで、前段の第１の光増幅ユニットが対応利得にな
るよう励起光源の出力が制御され、その後受光レベルが
更に低くなると第２の励起光源が制御される。
て、縦続接続された２個の光増幅ユニットの信号出力側
にある第２の光増幅ユニットの光増幅利得は押さえられ
たままで、前段の第１の光増幅ユニットが対応利得にな
るよう励起光源の出力が制御され、その後受光レベルが
更に低くなると第２の励起光源が制御される。
【００２４】また更に、受光レベルが高い値から低くな
るに従って、検出された信号レベルに従ってそれぞれ定
められた範囲でのみ線形出力する電圧電流変換回路によ
り各基準電流が出力され、縦続接続された光増幅ユニッ
トの信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利
得は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットが対応
利得になるよう励起光源の出力が利得制御機能付き回路
で制御され、その後受光レベルが更に低くなると順次後
段の励起光源が利得制御機構付き回路で制御される。
るに従って、検出された信号レベルに従ってそれぞれ定
められた範囲でのみ線形出力する電圧電流変換回路によ
り各基準電流が出力され、縦続接続された光増幅ユニッ
トの信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利
得は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットが対応
利得になるよう励起光源の出力が利得制御機能付き回路
で制御され、その後受光レベルが更に低くなると順次後
段の励起光源が利得制御機構付き回路で制御される。
【００２５】また更に、第１の信号レベル検出器に基づ
く励起光源の制御出力レベルよりも、別に設けた第２の
信号検出レベルに基づく制御出力レベルが大きく、従っ
て通常は第２の信号検出レベルに基づく制御は競合せ
ず、異常時には第２の信号検出レベルに基づく制御によ
り電流制限がされる。
く励起光源の制御出力レベルよりも、別に設けた第２の
信号検出レベルに基づく制御出力レベルが大きく、従っ
て通常は第２の信号検出レベルに基づく制御は競合せ
ず、異常時には第２の信号検出レベルに基づく制御によ
り電流制限がされる。
【００２６】また更に、各光増幅ユニットの励起光源へ
の無励起状態における入力の信号電力を大きくし、従っ
て利得の偏波依存性が小さくなる。
の無励起状態における入力の信号電力を大きくし、従っ
て利得の偏波依存性が小さくなる。
【００２７】また更に、各励起光源の出力側に設けられ
た波長選択性共振器により、励起光源からの光は選択さ
れた安定な波長の光のみが光増幅ユニットへ入力され
る。
た波長選択性共振器により、励起光源からの光は選択さ
れた安定な波長の光のみが光増幅ユニットへ入力され
る。
【００２８】また更に、各励起光源には分布帰還型レー
ザダイオード等の動的単一モードレーザダイオードが用
いられ、安定した波長の光が光増幅ユニットへ入力され
る。
ザダイオード等の動的単一モードレーザダイオードが用
いられ、安定した波長の光が光増幅ユニットへ入力され
る。
【００２９】またこの発明による範囲別光増幅器利得制
御方法は、検出された信号レベルの範囲が調べられ、こ
の調べた範囲に従って制御対象の励起光源が選択され、
選択された励起光源の出力が対応する値に制御される。
御方法は、検出された信号レベルの範囲が調べられ、こ
の調べた範囲に従って制御対象の励起光源が選択され、
選択された励起光源の出力が対応する値に制御される。
【００３０】またこの発明による光受信器は、受光レベ
ルが低くなるに従って、縦続接続された光増幅ユニット
の信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利得
は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットから順次
対応利得になるよう励起光源の出力が制御される前置光
増幅器により、信号が受信される。
ルが低くなるに従って、縦続接続された光増幅ユニット
の信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利得
は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットから順次
対応利得になるよう励起光源の出力が制御される前置光
増幅器により、信号が受信される。
【００３１】またこの発明による光中継器は、受光レベ
ルが低くなるに従って、縦続接続された光増幅ユニット
の信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利得
は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットから順次
対応利得になるよう励起光源の出力が制御される範囲別
利得制御光増幅器により、信号が増幅、中継される。
ルが低くなるに従って、縦続接続された光増幅ユニット
の信号出力側にある後段の光増幅ユニットの光増幅利得
は押さえられたままで、前段の光増幅ユニットから順次
対応利得になるよう励起光源の出力が制御される範囲別
利得制御光増幅器により、信号が増幅、中継される。
【００３２】
実施例１．本発明の範囲別利得制御光増幅器が用いられ
る代表的な通信システムについて説明する。図１は、そ
の通信システムを表すシステム構成図である。図におい
て、３００は光送信装置、３０１，３０３，３０５，３
０７，３０９，３１１は光ファイバ、３０２，３０４，
３０６，３０８，３１０は光中継器、３１２は光受信装
置、３１３は光プリアンプ、３１４は光、電気変換回路
である。本発明の範囲別利得制御光増幅器は、このシス
テム中の光中継器３０２，３０４，３０６，３０８，３
１０または光受信装置３１２の光プリアンプ３１３に用
いられる。送信データは、光送信装置３００から送信さ
れ、各光中継器３０２ー３１０を経由して光受信装置３
１２に入り、光電気変換回路３１４で電気信号に変換さ
れてディジタルデータが再生される。
る代表的な通信システムについて説明する。図１は、そ
の通信システムを表すシステム構成図である。図におい
て、３００は光送信装置、３０１，３０３，３０５，３
０７，３０９，３１１は光ファイバ、３０２，３０４，
３０６，３０８，３１０は光中継器、３１２は光受信装
置、３１３は光プリアンプ、３１４は光、電気変換回路
である。本発明の範囲別利得制御光増幅器は、このシス
テム中の光中継器３０２，３０４，３０６，３０８，３
１０または光受信装置３１２の光プリアンプ３１３に用
いられる。送信データは、光送信装置３００から送信さ
れ、各光中継器３０２ー３１０を経由して光受信装置３
１２に入り、光電気変換回路３１４で電気信号に変換さ
れてディジタルデータが再生される。
【００３３】実施例２．図２は、図１の通信システム中
の光受信器に本発明の範囲別利得制御光増幅器を用いた
実施例を示す構成図である。図において、範囲別利得制
御光増幅器を受信側の光プリアンプとして用い、第１の
出力信号レベル検出器１５は、受信器となる。図中、１
９は励起光源制御回路、２０は第１の電圧電流変換回
路、２１は第２の電圧電流変換回路、２２は第１の励起
光源駆動回路、２３は第２の励起光源駆動回路でそれぞ
れ励起光源１１と、励起光源１２を別々の入力範囲で制
御している。従来例と同一の部分については、同一符号
を付しておく。なお、従来例で用いられている光カプラ
１０１は用いていない。図３は、第１，２の電圧電流変
換回路の動作を示す図であり、２４は第２の電圧電流変
換回路の入出力特性、２５は第１の電圧電流変換回路の
入出力特性である。即ち、２５が第１の電圧電流変換回
路２０の特性を示す。
の光受信器に本発明の範囲別利得制御光増幅器を用いた
実施例を示す構成図である。図において、範囲別利得制
御光増幅器を受信側の光プリアンプとして用い、第１の
出力信号レベル検出器１５は、受信器となる。図中、１
９は励起光源制御回路、２０は第１の電圧電流変換回
路、２１は第２の電圧電流変換回路、２２は第１の励起
光源駆動回路、２３は第２の励起光源駆動回路でそれぞ
れ励起光源１１と、励起光源１２を別々の入力範囲で制
御している。従来例と同一の部分については、同一符号
を付しておく。なお、従来例で用いられている光カプラ
１０１は用いていない。図３は、第１，２の電圧電流変
換回路の動作を示す図であり、２４は第２の電圧電流変
換回路の入出力特性、２５は第１の電圧電流変換回路の
入出力特性である。即ち、２５が第１の電圧電流変換回
路２０の特性を示す。
【００３４】上記構成の光受信機の動作を説明する。光
変換された受信信号は、ピーク検出器１８で検出され、
検出値１８ａは励起光源制御回路１９内の第１の電圧電
流変換回路２０と、第２の電圧電流変換回路２１とに入
力される。図４は、励起光源制御回路１９の具体的な詳
細構成図である。図において、電圧電流変換回路２０と
２１は、図３に示すＶref1とＶref2の値が異なるのみ
で、他は同じ差動動作を行う。図４において、検出値１
８ａは、例えば、電圧電流変換回路２０に加えられ、差
動増幅器２０２，２０３に入り、２０２側は基準値Ｖre
f1を中心にして図の接続ではＶref1より大きくなると、
抵抗２０４側を流れる電流は少なくなり、やがて０とな
る（図３の入力が−０．５Ｖから０Ｖに対応）。検出値
１８ａが２０２側でＶref1より小さくなると、制御電流
Ｉ1 はやがで抵抗２０４側のみを通るようになり（図３
の入力が−０．７５Ｖ以下に対応）、最大制御電流で第
１の励起光源制御回路２２を制御する。ダーリントン接
続のトランジスタ２２１，２２２，２２３は、励起光源
１１の赤外線ダイオード２２５を駆動する。第２の電圧
電流変換回路２１と第２の励起光源駆動回路２３の動作
は、Ｖref2と制御電流Ｉ2 が異なる点を除いて上記と同
様である。
変換された受信信号は、ピーク検出器１８で検出され、
検出値１８ａは励起光源制御回路１９内の第１の電圧電
流変換回路２０と、第２の電圧電流変換回路２１とに入
力される。図４は、励起光源制御回路１９の具体的な詳
細構成図である。図において、電圧電流変換回路２０と
２１は、図３に示すＶref1とＶref2の値が異なるのみ
で、他は同じ差動動作を行う。図４において、検出値１
８ａは、例えば、電圧電流変換回路２０に加えられ、差
動増幅器２０２，２０３に入り、２０２側は基準値Ｖre
f1を中心にして図の接続ではＶref1より大きくなると、
抵抗２０４側を流れる電流は少なくなり、やがて０とな
る（図３の入力が−０．５Ｖから０Ｖに対応）。検出値
１８ａが２０２側でＶref1より小さくなると、制御電流
Ｉ1 はやがで抵抗２０４側のみを通るようになり（図３
の入力が−０．７５Ｖ以下に対応）、最大制御電流で第
１の励起光源制御回路２２を制御する。ダーリントン接
続のトランジスタ２２１，２２２，２２３は、励起光源
１１の赤外線ダイオード２２５を駆動する。第２の電圧
電流変換回路２１と第２の励起光源駆動回路２３の動作
は、Ｖref2と制御電流Ｉ2 が異なる点を除いて上記と同
様である。
【００３５】第１，２の電圧電流変換回路２０，２１
は、それぞれ第１の励起光源駆動回路２２、第２の励起
光源駆動回路２３にＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏ
ｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）基準電流を供給する。第１の励
起光源駆動回路２２、第２の励起光源駆動回路２３は、
電流電圧変換回路２０，２１により、それぞれ第１の励
起光源１１、第２の励起光源１２の光出力がＡＰＣ基準
電流に比例するよう図３の入出力特性である駆動電流を
発生する。図３で、横軸の第１の出力信号レベル検出器
出力電圧は、第１の出力信号レベル検出器１５に入力さ
れる信号光電力が高い時、大きくなるとする。励起光源
制御回路１９は、第１の出力信号レベル検出器１５の出
力電圧が、約−０．７５Ｖに対応するまでは、第１の励
起光源１１の光出力を制御する。この間、入力電圧が−
０．２５ないし−０．７５Ｖでは線形動作をする。−
０．７５Ｖ以下の電圧になって、初めて第２の励起光源
１２が増加を始める。この範囲では第１の励起光源１１
は、最大値に固定されたままである。更に、入力が−
０．７５ないし−１．２５Ｖでは、第２の励起光源が線
形増加をし、やがて最大値に達する。
は、それぞれ第１の励起光源駆動回路２２、第２の励起
光源駆動回路２３にＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏ
ｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）基準電流を供給する。第１の励
起光源駆動回路２２、第２の励起光源駆動回路２３は、
電流電圧変換回路２０，２１により、それぞれ第１の励
起光源１１、第２の励起光源１２の光出力がＡＰＣ基準
電流に比例するよう図３の入出力特性である駆動電流を
発生する。図３で、横軸の第１の出力信号レベル検出器
出力電圧は、第１の出力信号レベル検出器１５に入力さ
れる信号光電力が高い時、大きくなるとする。励起光源
制御回路１９は、第１の出力信号レベル検出器１５の出
力電圧が、約−０．７５Ｖに対応するまでは、第１の励
起光源１１の光出力を制御する。この間、入力電圧が−
０．２５ないし−０．７５Ｖでは線形動作をする。−
０．７５Ｖ以下の電圧になって、初めて第２の励起光源
１２が増加を始める。この範囲では第１の励起光源１１
は、最大値に固定されたままである。更に、入力が−
０．７５ないし−１．２５Ｖでは、第２の励起光源が線
形増加をし、やがて最大値に達する。
【００３６】図５は、図２に示した範囲別利得制御光増
幅器の光入力電力対利得特性である。図中、２６は利得
制御機能付光増幅装置の利得、２７は第２の光増幅ユニ
ットの利得、２８は第１の光増幅ユニットの利得であ
る。光入力電力−４０〜−１０ｄＢｍの範囲では、第２
の光増幅ユニットの利得２７が制御され、光入力電力−
１０ｄＢｍ以上では、第１の光増幅ユニットの利得２８
が制御されることが分かる。図６は、図２に示した範囲
別利得制御光増幅器の光入力電力対雑音指数特性であ
る。図中、２９は利得制御機能付光増幅装置の雑音指
数、３０は第１の光増幅ユニットの雑音指数である。第
１の光増幅ユニットの利得２８が最大値に保たれる光入
力電力−４０〜−１０ｄＢｍの範囲では、第１の光増幅
ユニットの雑音指数３０は、最小値４．１ｄＢにほぼ保
持され、第１の光増幅ユニットの利得２８が制御される
光入力電力−１０ｄＢｍ以上の範囲においても、利得低
下に伴う第１の光増幅ユニットの雑音指数３０の劣化
は、約０．４８ｄＢ程度である。範囲別利得制御光増幅
器の雑音指数２９は、光入力電力−４０〜−２０ｄＢｍ
の範囲では、ほぼ第１の光増幅ユニットの雑音指数３０
と同一の雑音指数４．３ｄＢが得られている。光入力電
力−２０ｄＢｍ以上の範囲では、第２の光増幅ユニット
の利得２７が０ｄＢ以下となり、第１の光増幅ユニット
３で増幅された信号電力が雑音光に変換されるため、範
囲別利得制御光増幅器の雑音指数２９は、徐々に増加
し、第１の光増幅ユニットの利得２８が制御される光入
力電力−１０ｄＢｍ以上では、急速に劣化する。しか
し、光入力電力範囲３５ｄＢで雑音指数は、４．１〜
６．５ｄＢになっており、十分な低雑音特性が達せされ
ている。尚、上記の雑音指数は、信号光入力端子１に続
く光アイソレータ２の挿入損失１．０ｄＢを含んでお
り、ドープファイバ５の入力点に換算すると雑音指数
３．１〜５．５ｄＢの低雑音特性が得られている。
幅器の光入力電力対利得特性である。図中、２６は利得
制御機能付光増幅装置の利得、２７は第２の光増幅ユニ
ットの利得、２８は第１の光増幅ユニットの利得であ
る。光入力電力−４０〜−１０ｄＢｍの範囲では、第２
の光増幅ユニットの利得２７が制御され、光入力電力−
１０ｄＢｍ以上では、第１の光増幅ユニットの利得２８
が制御されることが分かる。図６は、図２に示した範囲
別利得制御光増幅器の光入力電力対雑音指数特性であ
る。図中、２９は利得制御機能付光増幅装置の雑音指
数、３０は第１の光増幅ユニットの雑音指数である。第
１の光増幅ユニットの利得２８が最大値に保たれる光入
力電力−４０〜−１０ｄＢｍの範囲では、第１の光増幅
ユニットの雑音指数３０は、最小値４．１ｄＢにほぼ保
持され、第１の光増幅ユニットの利得２８が制御される
光入力電力−１０ｄＢｍ以上の範囲においても、利得低
下に伴う第１の光増幅ユニットの雑音指数３０の劣化
は、約０．４８ｄＢ程度である。範囲別利得制御光増幅
器の雑音指数２９は、光入力電力−４０〜−２０ｄＢｍ
の範囲では、ほぼ第１の光増幅ユニットの雑音指数３０
と同一の雑音指数４．３ｄＢが得られている。光入力電
力−２０ｄＢｍ以上の範囲では、第２の光増幅ユニット
の利得２７が０ｄＢ以下となり、第１の光増幅ユニット
３で増幅された信号電力が雑音光に変換されるため、範
囲別利得制御光増幅器の雑音指数２９は、徐々に増加
し、第１の光増幅ユニットの利得２８が制御される光入
力電力−１０ｄＢｍ以上では、急速に劣化する。しか
し、光入力電力範囲３５ｄＢで雑音指数は、４．１〜
６．５ｄＢになっており、十分な低雑音特性が達せされ
ている。尚、上記の雑音指数は、信号光入力端子１に続
く光アイソレータ２の挿入損失１．０ｄＢを含んでお
り、ドープファイバ５の入力点に換算すると雑音指数
３．１〜５．５ｄＢの低雑音特性が得られている。
【００３７】実施例３．上記実施例では、ハードウェア
回路による制御回路を説明したが、他の方法によっても
よい。即ち、図２において、出力信号レベル検出器１５
のピーク検波器１８出力１８ａを、汎用の制御装置で順
次走査し、そのレベルを調べて制御対象を選択し、対応
する励起光源を制御することを繰り返してもよい。即
ち、励起光源制御回路相当１９は、出力信号レベルを検
出するステップと、この検出レベルの範囲に応じて制御
対象の励起光源を選択するステップと、選択された励起
光源に対して出力を制御するステップとを持つ。この場
合には、制御時間の遅れの許容度により、複数のループ
の制御を単一の汎用制御装置で行うこともできる。
回路による制御回路を説明したが、他の方法によっても
よい。即ち、図２において、出力信号レベル検出器１５
のピーク検波器１８出力１８ａを、汎用の制御装置で順
次走査し、そのレベルを調べて制御対象を選択し、対応
する励起光源を制御することを繰り返してもよい。即
ち、励起光源制御回路相当１９は、出力信号レベルを検
出するステップと、この検出レベルの範囲に応じて制御
対象の励起光源を選択するステップと、選択された励起
光源に対して出力を制御するステップとを持つ。この場
合には、制御時間の遅れの許容度により、複数のループ
の制御を単一の汎用制御装置で行うこともできる。
【００３８】実施例４．本発明の範囲別利得制御光増幅
器を光中継器に用いた例を説明する。図７は、その範囲
別利得制御光増幅器の構成図である。図中、３１は光カ
プラである。範囲別利得制御光増幅器の出力の光コネク
タ１４の前に光カプラ３１を配し、出力光電力の一部を
第１の出力信号レベル検出器１５へ入力する。第１の出
力信号レベル検出器１５、励起光源制御回路１９の動作
は、図２の範囲別利得制御光増幅器と同一であり、同様
な効果が得られる。
器を光中継器に用いた例を説明する。図７は、その範囲
別利得制御光増幅器の構成図である。図中、３１は光カ
プラである。範囲別利得制御光増幅器の出力の光コネク
タ１４の前に光カプラ３１を配し、出力光電力の一部を
第１の出力信号レベル検出器１５へ入力する。第１の出
力信号レベル検出器１５、励起光源制御回路１９の動作
は、図２の範囲別利得制御光増幅器と同一であり、同様
な効果が得られる。
【００３９】実施例５．図８は、実施例５の範囲別利得
制御光増幅器の構成を示す図であり、範囲別利得制御光
増幅器は、受信装置内の光プリアンプとして用いられ
る。受信装置内では、消費電力、サイズ等の制限要因か
ら、範囲別利得制御光増幅器と光電気変換・データ再生
部が別基板に実装される場合がある。そして、光コネク
タ１４を介した光カプラ３１と光電気変換部としての第
１の出力信号レベル検出器１５の接続が保守、調整等の
作業ではずされることがある。この時、範囲別利得制御
光増幅器への入力信号電力によらず、第１の出力信号レ
ベル検出器１５からは、範囲別利得制御光増幅器の利得
が最大となるよう制御信号が出力される。この状態から
光コネクタ１４が再接続されると、過大な光信号電力が
第１の出力信号レベル検出器１５へ入力され、ホトダイ
オード１６を破壊したり、作業者の目を痛める可能性が
ある。このような不具合を解消すべく、図８に示す励起
光源電流制御付光増幅器を使用する。図中、３１は光カ
プラ、３２は第２の出力信号レベル検出器、３３はホト
ダイオード、３４は前置増幅器、３５は誤差増幅器、３
６は基準電圧設定端子、３７，３８は第１，２の電流制
限回路である。
制御光増幅器の構成を示す図であり、範囲別利得制御光
増幅器は、受信装置内の光プリアンプとして用いられ
る。受信装置内では、消費電力、サイズ等の制限要因か
ら、範囲別利得制御光増幅器と光電気変換・データ再生
部が別基板に実装される場合がある。そして、光コネク
タ１４を介した光カプラ３１と光電気変換部としての第
１の出力信号レベル検出器１５の接続が保守、調整等の
作業ではずされることがある。この時、範囲別利得制御
光増幅器への入力信号電力によらず、第１の出力信号レ
ベル検出器１５からは、範囲別利得制御光増幅器の利得
が最大となるよう制御信号が出力される。この状態から
光コネクタ１４が再接続されると、過大な光信号電力が
第１の出力信号レベル検出器１５へ入力され、ホトダイ
オード１６を破壊したり、作業者の目を痛める可能性が
ある。このような不具合を解消すべく、図８に示す励起
光源電流制御付光増幅器を使用する。図中、３１は光カ
プラ、３２は第２の出力信号レベル検出器、３３はホト
ダイオード、３４は前置増幅器、３５は誤差増幅器、３
６は基準電圧設定端子、３７，３８は第１，２の電流制
限回路である。
【００４０】動作について説明する。範囲別利得制御光
増幅器の出力の光コネクタ１４の前に光カプラ３１を配
し、出力光電力の一部を第２の出力信号レベル検出器３
２へ入力する。第２の出力信号レベル検出器３２では、
ホトダイオード３３で光電変換された信号が前置増幅器
３４で増幅された後、誤差増幅器３５で基準電圧設定端
子３６へ入力される基準電圧と比較・増幅される。基準
電圧設定端子３６へ入力される基準電圧は、光カプラ３
１でモニタされる範囲別利得制御光増幅器の出力光電力
値の所定値Ｐou t1に対応している。そして、実際の範囲
別利得制御光増幅器の出力光電力値が所定値Ｐout1より
大きい場合、誤差増幅器３５は、第１，２の電力制限回
路３７，３８によて第１の励起光源駆動回路２２、第２
の励起光源駆動回路２３のＡＰＣ基準電流を制限し、第
１，第２の励起光源１１，１２の光出力を制限する。こ
の負帰還動作により、範囲別利得制御光増幅器の出力電
力は、所定値Ｐout1に保たれる。光コネクタ１４が接続
されている場合には、励起光源制御回路１９と第１の出
力信号レベル検出器１５で構成される負帰還ループで、
範囲別利得制御光増幅機の出力電力は、それよりは小さ
い所定値Ｐout2になるよう制御される。２つの負帰還ル
ープによる制御が競合しないよう、所定置Ｐout1は、所
定置Ｐout2より大きく設定する。こうして、光コネクタ
１４が接続される場合には、励起光源制御回路１９の動
作は、図２の範囲別利得制御増幅器のそれと同一であ
り、同様な効果が得られる。
増幅器の出力の光コネクタ１４の前に光カプラ３１を配
し、出力光電力の一部を第２の出力信号レベル検出器３
２へ入力する。第２の出力信号レベル検出器３２では、
ホトダイオード３３で光電変換された信号が前置増幅器
３４で増幅された後、誤差増幅器３５で基準電圧設定端
子３６へ入力される基準電圧と比較・増幅される。基準
電圧設定端子３６へ入力される基準電圧は、光カプラ３
１でモニタされる範囲別利得制御光増幅器の出力光電力
値の所定値Ｐou t1に対応している。そして、実際の範囲
別利得制御光増幅器の出力光電力値が所定値Ｐout1より
大きい場合、誤差増幅器３５は、第１，２の電力制限回
路３７，３８によて第１の励起光源駆動回路２２、第２
の励起光源駆動回路２３のＡＰＣ基準電流を制限し、第
１，第２の励起光源１１，１２の光出力を制限する。こ
の負帰還動作により、範囲別利得制御光増幅器の出力電
力は、所定値Ｐout1に保たれる。光コネクタ１４が接続
されている場合には、励起光源制御回路１９と第１の出
力信号レベル検出器１５で構成される負帰還ループで、
範囲別利得制御光増幅機の出力電力は、それよりは小さ
い所定値Ｐout2になるよう制御される。２つの負帰還ル
ープによる制御が競合しないよう、所定置Ｐout1は、所
定置Ｐout2より大きく設定する。こうして、光コネクタ
１４が接続される場合には、励起光源制御回路１９の動
作は、図２の範囲別利得制御増幅器のそれと同一であ
り、同様な効果が得られる。
【００４１】実施例６．次に、実施例６の動作を説明す
る。この範囲別利得制御光増幅器では、無励起時のドー
プファイバへの入力信号光電力を光ファイバの飽和電力
の１０倍以上にすることによって、利得の偏光依存性を
小さく、損失が少なくできる。図９は、ドープファイバ
６の無励起時の特性を示す。図中、３９はドープファイ
バ６の無励起時の入力信号光電力対損失特性、４０は損
失の偏波依存性を示す。ドープファイバ６の無励起時の
信号光電力対損失特性３９は、典型的な過飽和吸収体の
損失特性を示しており、入力信号光電力が小さい時大き
い損失があり、入力信号光電力が放出係数γｅ、吸収係
数γａで決定される飽和電力Ｐsat の１０倍以上になる
と、急速に損失が低下する。図９で示すドープファイバ
では、飽和電力Ｐsat は、０．３２ｍＷ（−４．９４ｄ
Ｂｍ）である。一方、損失の偏波依存性４０は、入力信
号光電力対損失特性３９の立ち上がる入力信号光電力＋
２〜＋８ｄＢｍにおいて、０．１〜０．２ｄＢのピーク
値を取り、その他の入力信号電力範囲では、０．１ｄＢ
以下の値を取る。この原因は、ドープファイバ６のコア
形状、あるいは、レーザイオンの分布の非軸対称性に起
因した放出係数γｅ、吸収係数γａの異方性と、ドープ
ファイバ６へ入力される光電力の僅かな変動が、無励起
時の入力信号光電力対損失特性３９の急峻な立ち上がり
により増幅される効果の２つがあり、後者が支配的であ
る。ドープファイバ６の最大入力信号電力を、利得制御
によって無励起状態になった時のドープファイバ６への
入力信号電力で定義する。この最大入力信号電力が＋５
ｄＢｍに設定されていると、大きな利得の偏波依存性が
発生することを意味し、範囲別利得制御光増幅器への入
力信号の偏波状態で利得が変動して伝送特性へ影響を及
ぼす。従って、実際には、この両者を満足させるよう、
無励起状態の入力信号電力が大きくなるよう前段の増幅
器を制御して、ドープファイバ６への最大入力信号電力
を飽和電力Ｐsat より十分大きく、例えば、１０倍ない
し１４倍以上に設定することにより、利得の偏波依存性
を小さく、損失が少なくできる。
る。この範囲別利得制御光増幅器では、無励起時のドー
プファイバへの入力信号光電力を光ファイバの飽和電力
の１０倍以上にすることによって、利得の偏光依存性を
小さく、損失が少なくできる。図９は、ドープファイバ
６の無励起時の特性を示す。図中、３９はドープファイ
バ６の無励起時の入力信号光電力対損失特性、４０は損
失の偏波依存性を示す。ドープファイバ６の無励起時の
信号光電力対損失特性３９は、典型的な過飽和吸収体の
損失特性を示しており、入力信号光電力が小さい時大き
い損失があり、入力信号光電力が放出係数γｅ、吸収係
数γａで決定される飽和電力Ｐsat の１０倍以上になる
と、急速に損失が低下する。図９で示すドープファイバ
では、飽和電力Ｐsat は、０．３２ｍＷ（−４．９４ｄ
Ｂｍ）である。一方、損失の偏波依存性４０は、入力信
号光電力対損失特性３９の立ち上がる入力信号光電力＋
２〜＋８ｄＢｍにおいて、０．１〜０．２ｄＢのピーク
値を取り、その他の入力信号電力範囲では、０．１ｄＢ
以下の値を取る。この原因は、ドープファイバ６のコア
形状、あるいは、レーザイオンの分布の非軸対称性に起
因した放出係数γｅ、吸収係数γａの異方性と、ドープ
ファイバ６へ入力される光電力の僅かな変動が、無励起
時の入力信号光電力対損失特性３９の急峻な立ち上がり
により増幅される効果の２つがあり、後者が支配的であ
る。ドープファイバ６の最大入力信号電力を、利得制御
によって無励起状態になった時のドープファイバ６への
入力信号電力で定義する。この最大入力信号電力が＋５
ｄＢｍに設定されていると、大きな利得の偏波依存性が
発生することを意味し、範囲別利得制御光増幅器への入
力信号の偏波状態で利得が変動して伝送特性へ影響を及
ぼす。従って、実際には、この両者を満足させるよう、
無励起状態の入力信号電力が大きくなるよう前段の増幅
器を制御して、ドープファイバ６への最大入力信号電力
を飽和電力Ｐsat より十分大きく、例えば、１０倍ない
し１４倍以上に設定することにより、利得の偏波依存性
を小さく、損失が少なくできる。
【００４２】実施例７．次に、波長を安定させて、波長
変動による利得変動を除いた低雑音光増幅器の例を説明
する。図１０は、実施例７の範囲別利得制御光増幅器の
構成を示す図であり、図中、４１，４２は励起光源波長
に反射率のピーク波長が設定されたファイバグレーティ
ングである。動作について説明する。通常は、励起光源
１１，１２として高出力化が容易なファブリ・ペロータ
イプの半導体レーザが一般的に用いられるため、多数の
軸モードで発光する。そして、各軸モードの電力が時間
的に変動するモード配分雑音が発生する。このモード分
配雑音は、利得制御動作によって励起光源１１，１２の
光出力が時間的に変化する時に、著しく増加する特性が
あり、可変利得光増幅装置では、特に問題となる。利得
ドープファイバ５，６は、その吸収特性の波長依存性を
持ち、特にドープファイバとして最も多用されるエルビ
ウムドープファイバでは、低雑音特性が得られる９８０
ｎｍ領域の吸収特性は、帯域が約８ｎｍと非常に狭い。
このため、励起光源１１，１２のモード分配雑音がドー
プファイバ５，６に吸収される励起光電力の変動に変換
され、結果的に、利得の変動につながる。
変動による利得変動を除いた低雑音光増幅器の例を説明
する。図１０は、実施例７の範囲別利得制御光増幅器の
構成を示す図であり、図中、４１，４２は励起光源波長
に反射率のピーク波長が設定されたファイバグレーティ
ングである。動作について説明する。通常は、励起光源
１１，１２として高出力化が容易なファブリ・ペロータ
イプの半導体レーザが一般的に用いられるため、多数の
軸モードで発光する。そして、各軸モードの電力が時間
的に変動するモード配分雑音が発生する。このモード分
配雑音は、利得制御動作によって励起光源１１，１２の
光出力が時間的に変化する時に、著しく増加する特性が
あり、可変利得光増幅装置では、特に問題となる。利得
ドープファイバ５，６は、その吸収特性の波長依存性を
持ち、特にドープファイバとして最も多用されるエルビ
ウムドープファイバでは、低雑音特性が得られる９８０
ｎｍ領域の吸収特性は、帯域が約８ｎｍと非常に狭い。
このため、励起光源１１，１２のモード分配雑音がドー
プファイバ５，６に吸収される励起光電力の変動に変換
され、結果的に、利得の変動につながる。
【００４３】この現象は、利得制御による励起光源１
１，１２の出力の変動とともに波長が変動することで、
更に、大きな影響を及ぼすことになる。ところで、図１
０の構成では、光励起は結果的に狭い波長幅の光で行わ
れる。即ち、ファイバグレーティング４１，４２によっ
て、その反射率のピーク波長に対応した極僅かな波長選
択性を持った外部共振器として働き、励起光源１１，１
２の発振波長自体が出力電力によらず、ファイバグレー
ティング４１，４２の反射率のピーク波長に固定され
る。従って、ファイバグレーティング４１，４２の反射
率のピーク波長をドープファイバ５，６の吸収特性のピ
ーク値に合わせることにより、安定した利得制御が行え
る。
１，１２の出力の変動とともに波長が変動することで、
更に、大きな影響を及ぼすことになる。ところで、図１
０の構成では、光励起は結果的に狭い波長幅の光で行わ
れる。即ち、ファイバグレーティング４１，４２によっ
て、その反射率のピーク波長に対応した極僅かな波長選
択性を持った外部共振器として働き、励起光源１１，１
２の発振波長自体が出力電力によらず、ファイバグレー
ティング４１，４２の反射率のピーク波長に固定され
る。従って、ファイバグレーティング４１，４２の反射
率のピーク波長をドープファイバ５，６の吸収特性のピ
ーク値に合わせることにより、安定した利得制御が行え
る。
【００４４】実施例８．他の利得安定化の方法として、
励起光源１１，１２として、分布帰還型レーザダイオー
ドで代表される動的単一モードレーザダイオード等の構
造的発振波長が決定され、単一波長動作する励起光源を
用いてもよい。この方法によっても、上記ファイバグレ
ーティング４１，４２を付加する方法と同様の効果が得
られる。
励起光源１１，１２として、分布帰還型レーザダイオー
ドで代表される動的単一モードレーザダイオード等の構
造的発振波長が決定され、単一波長動作する励起光源を
用いてもよい。この方法によっても、上記ファイバグレ
ーティング４１，４２を付加する方法と同様の効果が得
られる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、信号
レベル検出器出力に対して制御対象を変え、変えた対象
毎に励起光源を制御する励起光源制御回路を設けたの
で、広い範囲の入力信号に対して雑音の少ない範囲別利
得制御光増幅器ができる効果がある。
レベル検出器出力に対して制御対象を変え、変えた対象
毎に励起光源を制御する励起光源制御回路を設けたの
で、広い範囲の入力信号に対して雑音の少ない範囲別利
得制御光増幅器ができる効果がある。
【００４６】また更に、縦続接続数を２個とし、信号レ
ベル検出器出力に対して制御対象を変え、入力のレベル
低下にはまず第１の励起光源のみを制御するようにし、
その後のレベル低下に対して第２の励起光源を制御する
ようにしたので、簡単な構成で広い範囲の入力信号に対
して雑音の少ない範囲別利得制御光増幅器ができる効果
がある。
ベル検出器出力に対して制御対象を変え、入力のレベル
低下にはまず第１の励起光源のみを制御するようにし、
その後のレベル低下に対して第２の励起光源を制御する
ようにしたので、簡単な構成で広い範囲の入力信号に対
して雑音の少ない範囲別利得制御光増幅器ができる効果
がある。
【００４７】また更に、信号レベル検出器出力に対して
それぞれ設定範囲内で線形出力する電圧電流制御回路と
対応する光出力制御回路を設けたので、少ない構成で広
い範囲の入力信号に対して雑音の少ない範囲別利得制御
光増幅器ができる効果がある。
それぞれ設定範囲内で線形出力する電圧電流制御回路と
対応する光出力制御回路を設けたので、少ない構成で広
い範囲の入力信号に対して雑音の少ない範囲別利得制御
光増幅器ができる効果がある。
【００４８】また更に、通常の励起光源制御回路に付加
して、それよりも大きな制御出力を持つ第２の制御出力
のループを設け、励起光源制御回路出力を制限したの
で、異常時にも過大な出力になることを防ぐ効果があ
る。
して、それよりも大きな制御出力を持つ第２の制御出力
のループを設け、励起光源制御回路出力を制限したの
で、異常時にも過大な出力になることを防ぐ効果があ
る。
【００４９】また更に、無励起状態における入力の信号
電力を大きくしたので、利得の偏波依存性が少なくなる
効果がある。
電力を大きくしたので、利得の偏波依存性が少なくなる
効果がある。
【００５０】また更に、励起光源出力側に波長選択性共
振器を設けたので、光増幅ユニットへは安定な波長の励
起光となり、安定な利得が得られる効果がある。
振器を設けたので、光増幅ユニットへは安定な波長の励
起光となり、安定な利得が得られる効果がある。
【００５１】また更に、励起光源は単一波長で動作する
光源としたので、光増幅ユニットへは安定な波長の励起
光となり、安定な利得が得られる効果がある。
光源としたので、光増幅ユニットへは安定な波長の励起
光となり、安定な利得が得られる効果がある。
【００５２】またこの発明の範囲別光増幅器利得制御方
法は、複数の縦続接続した光増幅ユニットと、励起光源
制御回路を備えて、検出ステップと選択ステップと選択
対象を制御するステップを設けたので、汎用制御回路に
よっても制御できる効果がある。
法は、複数の縦続接続した光増幅ユニットと、励起光源
制御回路を備えて、検出ステップと選択ステップと選択
対象を制御するステップを設けたので、汎用制御回路に
よっても制御できる効果がある。
【００５３】この発明の光受信器は、光ファイバと励起
光源からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、また
信号レベル検出器を設け、信号レベル検出器の検出レベ
ルの検出範囲に応じて制御対象を変え、変えた制御対象
の励起光源の出力を制御する励起光源制御回路とを備え
た範囲別利得制御光増幅器を前置したので、雑音指数の
小さい光受信器が得られる効果がある。
光源からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、また
信号レベル検出器を設け、信号レベル検出器の検出レベ
ルの検出範囲に応じて制御対象を変え、変えた制御対象
の励起光源の出力を制御する励起光源制御回路とを備え
た範囲別利得制御光増幅器を前置したので、雑音指数の
小さい光受信器が得られる効果がある。
【００５４】この発明の光中継器は、光ファイバと励起
光源からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、また
信号レベル検出器を設け、信号レベル検出器の検出レベ
ルの検出範囲に応じて制御対象を変え、変えた制御対象
の励起光源の出力を制御する励起光源制御回路とを備え
た範囲別利得制御光増幅器を用いたので、雑音指数の小
さい光中継器が得られる効果がある。
光源からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、また
信号レベル検出器を設け、信号レベル検出器の検出レベ
ルの検出範囲に応じて制御対象を変え、変えた制御対象
の励起光源の出力を制御する励起光源制御回路とを備え
た範囲別利得制御光増幅器を用いたので、雑音指数の小
さい光中継器が得られる効果がある。
【図１】 本発明の範囲別利得制御光増幅器を使用した
通信システムの構造図である。
通信システムの構造図である。
【図２】 実施例１の範囲別利得制御光増幅器の構成を
示す図である。
示す図である。
【図３】 実施例１の範囲別利得制御光増幅器の電圧電
流変換回路の特性例を示す図である。
流変換回路の特性例を示す図である。
【図４】 実施例１の励起光源制御回路の具体構成図で
ある。
ある。
【図５】 実施例１の範囲別利得制御光増幅器の光入力
電力対利得特性を示す図である。
電力対利得特性を示す図である。
【図６】 実施例１の範囲別利得制御光増幅器の光入力
電力対雑音指数特性を示す図である。
電力対雑音指数特性を示す図である。
【図７】 実施例４の範囲別利得制御光増幅器の構成を
示す図である。
示す図である。
【図８】 実施例５の範囲別利得制御光増幅器の構成を
示す図である。
示す図である。
【図９】 実施例６の無励起ドープファイバの特性を示
す図である。
す図である。
【図１０】 実施例７の範囲別利得制御光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】 従来の利得制御機能付光増幅装置の構成を
示す図である。
示す図である。
１ 信号光入力端子、２ 光アイソレータ、３ 第１の
光増幅ユニット、４第２の光増幅ユニット、５，６ ド
ープファイバ、７，８ ＷＤＭカプラ、９，１０ 光ア
イソレータ、１１，１２ 励起光源、１３ 光フィル
タ、１４ 光コネクタ、１５ 第１の出力信号レベル検
出器、１６ ホトダイオード、１７ 前置増幅器、１８
ピーク検出器、１９ 励起光源制御回路、２０ 第１
の電圧電流変換回路、２１ 第２の電圧電流変換回路、
２２ 第１の励起光源駆動回路、２３ 第２の励起光源
駆動回路、３１ 光カプラ、３２ 第２の出力信号レベ
ル検出器、３５ 誤差増幅器、４１，４２ ファイバグ
レーティング、３０２，３０４，３０６，３０８，３１
０ 光中継器、３１２ 光受信装置、３１３ 光プリア
ンプ。
光増幅ユニット、４第２の光増幅ユニット、５，６ ド
ープファイバ、７，８ ＷＤＭカプラ、９，１０ 光ア
イソレータ、１１，１２ 励起光源、１３ 光フィル
タ、１４ 光コネクタ、１５ 第１の出力信号レベル検
出器、１６ ホトダイオード、１７ 前置増幅器、１８
ピーク検出器、１９ 励起光源制御回路、２０ 第１
の電圧電流変換回路、２１ 第２の電圧電流変換回路、
２２ 第１の励起光源駆動回路、２３ 第２の励起光源
駆動回路、３１ 光カプラ、３２ 第２の出力信号レベ
ル検出器、３５ 誤差増幅器、４１，４２ ファイバグ
レーティング、３０２，３０４，３０６，３０８，３１
０ 光中継器、３１２ 光受信装置、３１３ 光プリア
ンプ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 枝川 登
東京都新宿区西新宿二丁目３番２号 国
際電信電話株式会社内
(72)発明者 秋葉 重幸
東京都新宿区西新宿二丁目３番２号 国
際電信電話株式会社内
(72)発明者 本島 邦明
鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株
式会社 通信システム研究所内
(72)発明者 高野 勝美
鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株
式会社 通信システム研究所内
(72)発明者 北山 忠善
鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株
式会社 通信システム研究所内
(56)参考文献 特開 平７−46186（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−276120（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−48207（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275779（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−233519（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
Claims (10)
- 【請求項１】 希土類元素または遷移金属含有レーザ活
性物質を添加した光ファイバと励起光源からなる光増幅
ユニットを複数個縦続接続し、 信号入力側から順次接続された上記複数の光増幅ユニッ
トの最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力され
る光出力信号のレベルが予め決められたレベルの光出力
信号になるように制御する利得制御光増幅器において、 最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力される光
出力信号のレベルを検出する信号レベル検出器と、 上記信号レベル検出器の検出レベルが所定の範囲内の場
合は、該検出レベルが相対的に高いレベルであれば、先
ず、最入力側に設けられた光増幅ユニット以外の他の光
増幅ユニットの励起光源の出力を一定とし、かつ、最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力を制御する
ことにより光出力信号のレベルが一定になるように制御
し、 上記検出レベルが上記所定の範囲内で、かつ、上記最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力の制御によ
る光出力信号の制御範囲を超える相対的に低いレベルと
なると、次段以外の他の光増幅ユニットの励起光源の出
力を一定にし、かつ、次段にある光増幅ユニットの励起
光源の出力を制御することにより光出力信号のレベルが
一定になるように制御し、 上記検出レベルが上記所定の範囲外の場合は、各励起光
源の出力を一定とする制御を行う、励起光源制御回路を
備えた範囲別利得制御光増幅器。 - 【請求項２】 縦続接続される光増幅ユニット数を２個
とし、信号入力側を第１の光増幅ユニットとし信号出力
側を第２の光増幅ユニットとした場合、 励起光源制御回路は、上記 信号レベル検出器の検出レベルが上記所定の範囲内
の高いレベルに有る第１の範囲内の時は上記第１の光増
幅ユニットの励起光源の出力を上記検出レベルに応じて
制御し、上記第１の範囲外では上記第１の光増幅ユニッ
トの励起光源の出力を一定とする第１の電圧電流変換回
路と、 上記信号レベル検出器の 検出レベルが上記所定の範囲の
第１の範囲より低い第２の範囲内の時は上記第２の光増
幅ユニットの励起光源の出力を上記検出レベル に応じて
制御し、上記第２の範囲外では上記第２の光増幅ユニッ
トの励起光源の出力を一定とする第２の電圧電流変換回
路とを備えることを特徴とする請求項１記載の範囲別利
得制御光増幅器。 - 【請求項３】 励起光源制御回路は、制御対象の数だけ
設けた複数の電圧電流変換回路と、対応する数の励起光
源駆動回路とで構成され、 かつ上記電圧電流変換回路は、検出された信号レベルを
入力とし入力の一定範囲でのみ線形出力し他の範囲では
固定出力する特性とし、上記励起光源駆動回路は、該電
圧電流変換回路出力を基準電流として光増幅ユニットの
励起光源を光出力制御回路で駆動することを特徴とする
請求項１または請求項２記載の範囲別利得制御光増幅
器。 - 【請求項４】 信号レベル検出器は、第１の信号レベル
検出器とし、 第２の信号レベル検出器と、該第２の信号レベル検出器
の出力により上記第１の信号レベル検出器から各励起光
源への制御出力を制限する励起光源電流制限回路を設け
て、 上記第１と第２の信号レベル検出器に基づいて制御する
励起光源の最大出力レベルを、それぞれの信号レベル検
出器対応に第１の最大出力レベルと第２の最大出力レベ
ルとし、かつ上記第２の最大出力レベルを上記第１の最
大出力レベルよりも大きくしたことを特徴とする請求項
１ないし請求項３いずれか記載の範囲別利得制御光増幅
器。 - 【請求項５】 各光増幅ユニットの希土類元素または遷
移金属含有レーザ活性物質を添加した光ファイバへの無
励起状態における入力の信号電力を、光ファイバの飽和
電力の１０倍以上に設定していることを特徴とする請求
項１ないし請求項４いずれか記載の範囲別利得制御光増
幅器。 - 【請求項６】 各励起光源の出力側に波長選択性共振器
を設けて波長安定化した励起光源としたことを特徴とす
る請求項１ないし請求項５いずれか記載の範囲別利得制
御光増幅器。 - 【請求項７】 各励起光源には分布帰還型レーザダイオ
ード等の動的単一モードレーザダイオードを用いたこと
を特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか記載の範
囲別利得制御光増幅器。 - 【請求項８】 希土類元素または遷移金属含有レーザ活
性物質を添加した光ファイバと対応する個別の励起光源
からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、上記縦続
接続された光増幅ユニットの信号最出力側での光出力信
号のレベルを検出し、対応する光増幅ユニットの励起光
源の出力を制御することにより複数の光増幅ユニットの
最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力される光
出力信号のレベルが予め決められたレベルの光出力信号
になるように制御する範囲別光増幅器利得制御方法にお
いて、 複数の光増幅ユニットの最出力側に設けられた光増幅ユ
ニットから出力される光出力信号のレベルを検出するス
テップと、 上記検出された光出力信号のレベルが所定の範囲内の場
合は、該検出レベルが相対的に高いレベルであれば、先
ず、最入力側にある光増幅ユニットの励起光源を選択
し、上記検出レベルが上記所定の範囲内で、かつ、上記
最入力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力の制御
による光出力信号の制御範囲を超える相対的に低いレベ
ルとなると、次段にある光増幅ユニットの励起光源を選
択するステップと、上記選択された制御対象の励起光源以外の他の光増幅ユ
ニットの励起光源の出力を一定とし、かつ、 上記選択さ
れた制御対象の励起光源に対し、その検出した光出力信
号のレベルに応じて該励起光源の出力を制御し、 上記検出レベルが上記所定の範囲外の場合は、各励起光
源の出力を一定とする制御をするステップとを備えたこ
とを特徴とする範囲別光増幅器利得制御方法。 - 【請求項９】 希土類元素または遷移金属含有レーザ活
性物質を添加した光ファイバと対応する個別の励起光源
からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、 信号入力側から順次縦続接続された該複数の光増幅ユニ
ットの最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力さ
れる光出力信号のレベルが予め決められたレベルの光出
力信号になるように制御する利得制御光増幅器であっ
て、 最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力される光
出力信号のレベルを検出する信号レベル検出器と、 該信号レベル検出器の検出レベルが所定の範囲内の場合
は、該検出レベルが相対的に高いレベルであれば、先
ず、最入力側に設けられた光増幅ユニット以外の他の光
増幅ユニットの励起光源の出力を一定とし、かつ、最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力を制御する
ことにより光出力信号のレベルが一定になるように制御
し、 上記検出レベルが上記所定の範囲内で、かつ、上記最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力の制御によ
る光出力信号の制御範囲を超える相対的に低いレベルと
なると、次段以外の他の光増幅ユニットの励起光源の出
力を一定にし、かつ、次段にある光増幅ユニットの励起
光源の出力を制御することにより光出力信号のレベルが
一定になるように制御し、 上記検出レベルが上記所定の範囲外の場合は、各励起光
源の出力を一定とする制御を行う励起光源制御回路とを
備えた範囲別利得制御光増幅器を、前置した光受信器。 - 【請求項１０】 希土類元素または遷移金属含有レーザ
活性物質を添加した光ファイバと対応する個別の励起光
源からなる光増幅ユニットを複数個縦続接続し、 信号入力側から順次縦続接続された該複数の光増幅ユニ
ットの最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力さ
れる光出力信号のレベルが予め決められたレベルの光出
力信号になるように制御する利得制御光増幅器であっ
て、 最出力側に設けられた光増幅ユニットから出力される光
出力信号のレベルを検出する信号レベル検出器と、 該信号レベル検出器の検出レベルが所定の範囲内の場合
は、該検出レベルが相対的に高いレベルであれば、先
ず、最入力側に設けられた光増幅ユニット以外の他の光
増幅ユニットの励起光源の出力を一定とし、かつ、最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力を制御する
ことにより光出力信号のレベルが一定になるように制御
し、 上記検出レベルが上記所定の範囲内で、かつ、上記最入
力側にある光増幅ユニットの励起光源の出力の制御によ
る光出力信号の制御範囲を超える相対的に低いレベルと
なると、次段以外の他の光増幅ユニットの励起光源の出
力を一定にし、かつ、次段にある光増幅ユニットの励起
光源の出力を制御することにより光出力 信号のレベルが
一定になるように制御し、 上記検出レベルが上記所定の範囲外の場合は、各励起光
源の出力を一定とする制御を行う励起光源制御回路とを
備えた範囲別利得制御光増幅器を、 上記信号入力と、信号出力の間に設置した光中継器。
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|---|---|---|---|
| JP04839795A JP3442897B2 (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 範囲別利得制御光増幅器及び範囲別光増幅器利得制御方法及び光受信器及び光中継器 |
| US08/606,653 US5710660A (en) | 1995-03-08 | 1996-02-26 | Gain-controllable optical amplifier and optical gain-control method |
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| FR9602980A FR2731525B1 (fr) | 1995-03-08 | 1996-03-08 | Amplificateur optique a gain commandable et procede de commande d'un gain optique |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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