JP3462555B2 - 光ファイバ増幅器の増幅率制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおい
て中継増幅器や前置増幅器として用いられる光ファイバ
増幅器の自動復旧装置に関し、より詳細には、出力端に
おける開放状態及び接続状態を検知して出力光のパワー
を自律的に調整することにより、出力光の放出がもたら
す事故を防止すると共に、信号光を増幅する状態に安全
に復帰する光ファイバ増幅器の増幅率制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバ増幅器の出力端が整備
作業あるいは偶発事故等によって開放された場合におい
て、高出力光が作業者の目に誤って入るなどの危険を防
止するために、光ファイバ増幅器の出力保護回路が開発
されている。

【０００３】図９に、従来の光ファイバ増幅器の出力保
護回路の構成を示す。この出力保護回路では、光ファイ
バ増幅器２０からの出力光が、光分岐器１１で所定の分
岐比で出射端及び光検出器３２に所定の分岐比で出力さ
れる。出射端に向けて出力された出力光の一部は、出射
端で反射されて再び光分岐器１１に入力され、所定の分
岐比で光検出器３１及び光ファイバ増幅器２０に出力さ
れる。光検出器３２では、検出した出力光がその光強度
に対応した出力光測定信号Ｓ_O に変換される。光検出器
３１では、検出した反射戻り光がその光強度に対応した
反射光測定信号Ｓ_R に変換される。演算回路７０では、
光検出器３１，３２からの二つの測定信号が演算処理さ
れ、出力光と反射戻り光との強度比Ｓ_R ／Ｓ_O を表す電
圧信号Ｓ_A が出力される。

【０００４】判定回路７１では、演算回路７０からの電
圧信号Ｓ_A は所定の基準電圧Ｖと比較される。この基準
電圧Ｖは、出力光に対する反射戻り光の光強度が最大で
ある場合、すなわち出力端が開放状態となっている場合
における演算回路７０からの出力電圧Ｓ_A1と、出力光に
対する反射戻り光の光強度が最小である場合、すなわち
出力端が接続状態となっている場合における演算回路７
０からの出力電圧Ｓ_A2との中間値（Ｓ_A1＋Ｓ_A2）／２に
設定されている。

【０００５】ここで、図１０に、上記従来例における光
ファイバ増幅部の構成を示す。増幅用光ファイバ２５で
は、励起光源２７からＷＤＭカプラ２３を介して前方励
起光が入力し、励起光源２８からＷＤＭカプラ２４を介
して後方励起光が入力することにより、コアに添加され
た活性物質が励起される。そして、入力光は、ＷＤＭカ
プラ２３を介して増幅用光ファイバ２５に入力され、励
起した活性物質の誘導放出により増幅され、ＷＤＭカプ
ラ２４を介して出力される。

【０００６】演算回路７０からの出力電圧Ｓ_A が当該基
準値Ｖより大きい場合、励起光源２７，２８の駆動をそ
れぞれ指示する制御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2が光ファイバ増幅器
２０に出力され、増幅用光ファイバ２５が入力光を増幅
して出力する。一方、演算回路７０からの出力電圧Ｓ_A
が当該基準値Ｖより小さい場合、励起光源２７，２８の
停止をそれぞれ指示する制御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2が光ファイ
バ増幅器２０に出力され、増幅用光ファイバが信号光を
増幅せずに出力する。

【０００７】なお、このような先行技術に関しては、公
報「特開平４−３２４３３５号」などに詳細に記載され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光ファイバ
増幅器の出力保護回路では、出力端が開放された状態を
検知して励起光源の駆動を停止することができる。しか
しながら、その後で出力端が接続し直された状態を検知
して励起光源の駆動を開始することが困難である。

【０００９】というのは、光ファイバ増幅器が信号光を
増幅しない場合、信号光は増幅用光ファイバで吸収され
て１／１０〜１／１００程度に減衰されるので、出力光
の光強度は微小な値になってしまう。このとき、実際に
は光ファイバ増幅器に入力される信号光は通常１ｍＷ程
度であるので、光検出器に入力される反射戻り光の光強
度は極微小な値になる。そのため、通常の対数増幅器等
を用いても光検出器からの微小な出力電圧を増幅するこ
とが現実には困難である上に、このような対数増幅器の
付加により装置規模が過大になる。したがって、出力端
が接続し直された状態を確実に検知することができな
い。

【００１０】また、伝送用光ファイバや光分岐器等など
の挿入損失がもたらす影響により、実際には光ファイバ
増幅器が信号光に与える利得に対応し、判定回路におけ
る基準電圧は変化する必要がある。このような基準電圧
の切替タイミングを実現することは、上述したようなハ
ードウェア構成では困難である。

【００１１】そこで、本発明は、上記の問題点を解決
し、出力端の開放状態を検知して信号光の増幅機能を低
減すると共に、出力端の接続状態を検知して信号光を増
幅する状態に安全に復帰することができる光ファイバ増
幅器の増幅率制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器の増幅率制御装置は、上記の目的を達成するために、
入射端から入力した信号光を増幅して出力する光ファイ
バ増幅器と、この光ファイバ増幅器の出力側と出射端と
の間に設けられ、光ファイバ増幅器に入力して出射端に
出力する信号光の一部を第１分岐出力部に分岐し、出射
端からの反射光の全部または一部を第２分岐出力部に分
岐する光分岐器と、この光分岐器の第１分岐出力部から
出力された信号光を検出し、その光強度に対応する第１
の測定信号を出力する第１の光検出器と、光分岐器の第
２分岐出力部から出力された反射光を検出し、その光強
度に対応する第２の測定信号を出力する第２の光検出器
と、第１及び第２の測定信号に基づいて光ファイバ増幅
器の増幅率を制御する制御信号を光ファイバ増幅器に出
力する中央制御ユニットとを備え、中央制御ユニット
は、第１の測定信号に対する第２の測定信号のレベル比
を所定の基準値と比較し、そのレベル比が基準値よりも
大きい場合、前記光ファイバ増幅器の増幅率を定常状態
の増幅率よりも低下させる増幅率低下手段と、この増幅
率低下手段から増幅率低下の制御信号が出力された後、
光ファイバ増幅器の増幅率が定常状態の増幅率に達する
まで増幅率を段階的に増大させる制御信号を出力する駆
動復旧手段とから構成され、増幅率低下手段が、レベル
比を基準値と比較することを、駆動復旧手段からの制御
信号により増幅率が段階的に増大する各段階において実
行することを特徴とする。

【００１３】なお、上記基準値は、第１の測定信号のレ
ベルに対する、出射端が開放状態にある場合における第
２の測定信号と、出射端が接続状態にある場合における
第２の測定信号との中間レベルの比として、あらかじめ
実測済みのデータに基づいて第１の測定信号のレベルに
対応するように調整されて設定されることを特徴として
もよい。

【００１４】また、入射端から入力した信号光を分岐
し、一方の分岐光を光ファイバ増幅器に出力する光分岐
器と、この光分岐器から出力された他方の分岐光を検出
し、その光強度に対応する第３の測定信号を中央制御ユ
ニットに出力する第３の光検出器とをさらに備え、上記
駆動復旧手段は、第３の測定信号のレベルを所定の基準
値と比較し、第３の測定信号のレベルが基準値よりも大
きい場合、光ファイバ増幅器の増幅率を段階的に増大さ
せる制御信号の出力を開始することを特徴としてもよ
い。

【００１５】

【作用】本発明によれば、光ファイバ増幅器が通常の駆
動状態にあって一定の増幅率を保持している場合、入射
端から光ファイバ増幅器に入力した信号光は一定の利得
で増幅して出力され、光分岐器において出射端と第１の
光検出器に分岐して出力される。第１の光検出器に入力
した信号光は、第１の測定信号に光電変換して中央制御
ユニットに出力される。出射端に入力した信号光は、出
射端における接続または開放状態に対応した光強度を有
する反射戻り光として部分的に反射される。この反射戻
り光の全部または一部は、光分岐器を介して第２の光検
出器に出力される。第２の光検出器に入力した反射戻り
光は、第２の測定信号に光電変換して中央制御ユニット
に出力される。

【００１６】光ファイバ増幅器が通常の駆動状態にある
場合、中央制御ユニットでは増幅率低下手段が次のよう
に機能する。まず、第１の測定信号によって光ファイバ
増幅器から出力された信号光の光強度を検知し、第２の
測定信号によって出射端からの反射戻り光の光強度を検
知する。そして、基準値として、第１の測定信号のレベ
ルに対応して変動する所定のレベルが設定される。

【００１７】次に、第１の測定信号に対する第２の測定
信号のレベル比を演算し、このレベル比と基準値とを比
較することにより、そのレベル比が基準値よりも大きい
場合、出力端が開放状態にあると判定する。そして、光
ファイバ増幅器の増幅率を定常状態の値よりも低下させ
る制御信号を光ファイバ増幅器に出力することにより、
光ファイバ増幅器の駆動状態が低減されるので、その増
幅率が低下する。一方、第１の測定信号に対する第２の
測定信号のレベル比が基準値以下である場合、出力端が
接続状態にあると判定する。そして、光ファイバ増幅器
の増幅率を定常状態の値に保持する制御信号を光ファイ
バ増幅器に出力することにより、光ファイバ増幅器の駆
動状態が一定に保持されるので、その増幅率が定常状態
の値に維持される。

【００１８】光ファイバ増幅器の駆動が停止状態にある
場合、中央制御ユニットでは駆動復旧手段が次のように
機能する。光ファイバ増幅器の増幅率が定常状態の値に
達するまで、その増幅率を段階的に増大させる制御信号
を光ファイバ増幅器に出力することにより、光ファイバ
増幅器が通常の駆動状態に段階的に漸近するので、その
増幅率が徐々に定常状態の値に向って増大する。そし
て、光ファイバ増幅器の増幅率が定常状態の値に達した
場合、光ファイバ増幅器が通常の駆動状態にある場合の
処理に移行する。

【００１９】また、光ファイバ増幅器が停止状態から通
常の駆動状態に漸近している場合、中央制御ユニットで
は増幅率低下手段が次のように機能する。まず、第１の
測定信号によって光ファイバ増幅器から出力された信号
光の光強度を検知し、第２の測定信号によって出射端か
らの反射戻り光の光強度を検知する。そして、基準値と
して、第１の測定信号のレベルに対応して変動する所定
のレベルが設定される。

【００２０】次に、第１の測定信号に対する第２の測定
信号のレベル比を演算し、このレベル比と基準値とを比
較することにより、そのレベル比が基準値よりも大きい
場合、出力端が開放状態にあると判定する。そして、光
ファイバ増幅器の増幅率を低下させる制御信号を光ファ
イバ増幅器に出力することにより、光ファイバ増幅器の
駆動状態が低減するので、その増幅率が低下する。一
方、第１の測定信号に対する第２の測定信号のレベル比
が基準値以下である場合、出力端が接続状態にあると判
定し、駆動復旧手段が上述した機能を続行する。

【００２１】なお、基準値が、第１の測定信号のレベル
に対する、出力端が開放状態にある場合における第２の
測定信号と、出力端が接続状態にある場合における第２
の測定信号との中間レベルの比として設定されることに
より、出力端における開放及び接続状態に関してより確
実な判定が可能になるので、増幅率低下手段が光ファイ
バ増幅器の駆動を有効に停止するように機能する。

【００２２】また、入射端と光ファイバ増幅器との間で
第３の光分岐器が入射端から入力した信号光を分岐し、
一方の分岐光を検出した光検出器がその光強度に対応す
る第３の測定信号を中央制御ユニットに出力することに
より、駆動復旧手段が第３の測定信号のレベルを所定の
基準値と比較し、第３の測定信号のレベルが所定の基準
値よりも大きい場合、入射端から光ファイバ増幅器に入
力する信号光が存在すると判定し、光ファイバ増幅器の
駆動を開始するタイミングを適切に設定するので、光フ
ァイバ増幅器の増幅率を有効に段階的に増大する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成及び作用に
ついて、図１ないし図７を参照して説明する。なお、図
面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の
ものと必ずしも一致していない。

【００２４】まず、本発明に係る一実施例の構成につい
て説明する。

【００２５】図１に、本発明の光ファイバ増幅器の増幅
率制御装置に係る一実施例の構成図を示す。この実施例
には、入力光が入射端から光分岐器１０、光ファイバ増
幅器２０及び光分岐器１１を経て出力光として出射端に
至る増幅用経路が構成されている。また、入力光の一部
が光分岐器１０から光検出器３０に至る分岐経路と、出
力光の一部が光分岐器１１から光検出器３２に至る分岐
経路と、反射戻り光が光分岐器１１から光検出器３１に
至る分岐経路とがそれぞれ構成されている。さらに、光
分岐器１０、光ファイバ増幅器２０及び光分岐器１１が
中央制御ユニット４０にそれぞれ電気的に接続している
配線が施されている。

【００２６】光分岐器１０は溶融延伸型の１対２分岐フ
ァイバカプラであり、入射端からの入力光を所定の分岐
比ａ：（１−ａ）で光ファイバ増幅器２０と光検出器３
０に分岐して出力する。光ファイバ増幅器２０は、光分
岐器１０からの入力光を所定の増幅率ｇで増幅して出力
光として出力する。光分岐器１１は溶融延伸型の２対２
分岐ファイバカプラであり、光ファイバ増幅器２０から
の出力光を所定の分岐比ｂ：（１−ｂ）で出射端と光検
出器３２に分岐して出力すると共に、出射端からの反射
戻り光を所定の分岐比ｂ：（１−ｂ）で光検出器３０と
光ファイバ増幅器２０に分岐して出力する。

【００２７】光検出器３０はフォトダイオード（ＰＤ）
やアバランシェ・ファトダイオード（ＡＰＤ）であり、
光分岐器１０からの入力光を検出し、その光強度に比例
した入力光測定信号Ｓ_I に光電変換して出力する。光検
出器３２はＰＤやＡＰＤであり、光分岐器１１からの出
力光を検出し、その光強度に比例した出力光測定信号Ｓ
_O に光電変換して出力する。光検出器３１はＰＤやＡＰ
Ｄであり、光分岐器１１からの反射戻り光を検出し、そ
の光強度に比例した反射光測定信号Ｓ_R に光電変換して
出力する。中央制御ユニット４０はマイクロコンピュー
タシステムであり、光検出器３０〜３２からの入力光測
定信号Ｓ_I ，出力光測定信号Ｓ_O ，反射光測定信号Ｓ_R
をそれぞれ入力されると共に、光ファイバ増幅器２０か
らの励起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2と温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ
_T2をそれぞれ入力され、光ファイバ増幅器２０に励起光
制御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2と温度制御信号Ｃ_T1，Ｃ_T2をそれぞ
れ出力する。

【００２８】図２に、上記実施例における光ファイバ増
幅器の構成を示す。この光ファイバ増幅器２０には、入
力光が光分岐器１０から光アイソレータ２１、ＷＤＭ
（波長分割多重）カプラ２３、増幅用光ファイバ２５、
ＷＤＭカプラ２４０及び光アイソレータ２２を経て出力
光として光分岐器１１に至る増幅用経路が構成されてい
る。また、励起光が励起光源２７，２８から光合分岐器
２６にそれぞれ至る二つの分岐経路と、前方励起光が光
合分岐器２６からＷＤＭＴカプラ２３に至る分岐経路
と、後方励起光が光合分岐器２６からＷＤＭＴカプラ２
４に至る分岐経路とがそれぞれ構成されている。さら
に、励起光源２７，２８が中央制御ユニット４０にそれ
ぞれ電気的に接続している配線が、上述したように施さ
れている。

【００２９】励起光源２７，２８は、図示しないレーザ
ダイオード（ＬＤ）等の発光素子、ＰＤ等の受光素子、
サーミスタ等の温度測定素子及びペルチェ素子等の温度
制御素子とからそれぞれ構成されている。発光素子は中
央制御ユニット４０からの励起光制御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2に
比例した光強度を有する波長１．４８μｍの励起光を発
生し、光合分岐器２６に出力する。受光素子は発光素子
からの励起光を検出し、その光強度に比例した励起光測
定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2を中央制御ユニット４０に出力する。
温度測定素子は発光素子の温度を検出し、その温度に比
例した温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ_T2を中央制御ユニット４０
に出力する。温度制御素子は中央制御ユニット４０から
の温度制御信号Ｃ_T1，Ｃ_T2に比例した熱を発生し、発光
素子の温度を調整する。光合分岐器２６は溶融延伸型の
２対２分岐ファイバカプラであり、励起光源２７，２８
それぞれからの励起光を合波すると共に、所定の分岐比
ｃ：（１−ｃ）、例えば１：１でＷＤＭカプラ２３，２
４に前方励起光と後方励起光としてそれぞれ出力する。

【００３０】光アイソレータ２１は偏波無依存型光アイ
ソレータであり、光分岐器１０からの入力光をＷＤＭカ
プラ２３に向かう一方向のみに出力する。ＷＤＭカプラ
２３は溶融延伸型の１対２波長多重分割ファイバカプラ
であり、光アイソレータ２１からの入力光と光合分岐器
２６からの前方励起光を共に増幅用光ファイバ２５に出
力する。増幅用光ファイバ２５はそのコアに活性物質と
して微量のＥｒ元素が添加されたＥｒ添加石英系光ファ
イバであり、ＷＤＭカプラ２３からの前方励起光とＷＤ
Ｍカプラ２４からの後方励起光で励起したＥｒの誘導放
出によってＷＤＭカプラ２３からの波長１．５５μｍ帯
の入力光を増幅し、出力光としてＷＤＭカプラ２４に出
力する。ＷＤＭカプラ２４は溶融延伸型の２対１波長多
重分割ファイバカプラであり、増幅用光ファイバ２５か
らの出力光を光アイソレータ１１に出力すると共に、光
合分岐器２６からの後方励起光を増幅用光ファイバ２５
に出力する。光アイソレータ２２は偏波無依存型光アイ
ソレータであり、ＷＤＭカプラ２４からの出力光を光分
岐器１１に向かう一方向のみに出力する。

【００３１】図３に、上記実施例における中央制御ユニ
ットの構成を示す。この中央制御ユニット４０には、デ
ータバス５０を介して、入力光検出部４１、出力光検出
部４２、反射光検出部４３、励起光検出部４４、発光素
子制御部４５、温度検出部４６及び温度制御素子制御部
４７と、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＥＥ−ＰＲＯＭ５３
及びＲＡＭ５４とが電気的に接続されている。

【００３２】入力光検出部４１は、光検出器３０からの
入力光測定信号Ｓ_I を内部信号に変換し、データバス５
０に出力する。出力光検出部４２は光検出器３２からの
出力光測定信号Ｓ_O を内部信号に変換し、データバス５
０に出力する。反射光検出部４３は光検出器３１からの
反射光測定信号Ｓ_R を内部信号に変換し、データバス５
０に出力する。励起光検出部４４は励起光源２７，２８
の各受光素子からの励起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2を内部信
号に変換し、データバス５０に出力する。発光素子制御
部４５はデータバス５０からの内部信号を励起光制御信
号Ｃ_L1，Ｃ_L2に変換し、励起光源２７，２８の各発光素
子に出力する。温度検出部４６は励起光源２７，２８の
各温度測定素子からの温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ_T2を内部信
号に変換し、データバス５０に出力する。温度制御素子
制御部４７はデータバス５０からの内部信号を温度制御
信号Ｃ_T1，Ｃ_T2に変換し、励起光源２７，２８の各温度
制御素子に出力する。

【００３３】ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２及びＥＥ−ＰＲ
ＯＭ５３に格納された所定のプログラム及びデータを起
動することにより、データバス５０からの入力光測定信
号Ｓ_I 、出力光測定信号Ｓ_O 、反射光測定信号Ｓ_R 、励
起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2及び温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ_T2に
対応した内部信号に基づいて所定の解析処理をＲＡＭ５
４において実行させ、その解析結果として励起光制御信
号Ｃ_L1，Ｃ_L2及び温度制御信号Ｃ_T1，Ｃ_T2に対応した内
部信号をデータバス５０に出力する。

【００３４】ＲＯＭ５２は、所定の解析処理に対応した
主ルーチンプログラム、定常ルーチンプログラム、停止
ルーチンプログラム及び始動ルーチンプログラムを格納
する。主ルーチンプログラムは、定常ルーチンプログラ
ム、停止ルーチンプログラム及び始動ルーチンプログラ
ムを順次呼び出す。定常ルーチンプログラムは、発光素
子を最適な駆動状態に保持させる。停止ルーチンプログ
ラムは、最適な駆動状態にある発光素子を停止させる。
始動ルーチンプログラムは、停止状態にある発光素子を
最適な駆動状態に多段階に復帰させる。

【００３５】ＥＥ−ＰＲＯＭ５３は、所定の解析処理に
必要な励起光基準値Ｂ_L1，Ｂ_L2、温度基準値Ｂ_T1，
Ｂ_T2、反射光基準値Ｂ_RO、励起光基底値Ｄ_L1，Ｄ_L2、温
度基底値Ｄ_T1，Ｄ_T2、入力光基準値Ｂ_I 、励起光増進値
α_L1，α_L2、温度増進値α_T1，α_T2、励起光調整値
β_L1，β_L2、温度調整値β_T1，β_T2及び反射光調整値γ
_ROを格納している。

【００３６】励起光基準値Ｂ_L1，Ｂ_L2と温度基準値
Ｂ_T1，Ｂ_T2はそれぞれ、最適な駆動状態にある発光素子
の励起光強度と温度である。入力光基準値Ｂ_I は、入力
光の光強度に対応する値を有する。反射光基準値Ｂ
_ROは、出力光の光強度に対応して変化し、出力端の接続
状態と開放状態における出力光に対する反射戻り光の強
度比の中間値である。励起光基底値Ｄ_L1，Ｄ_L2と温度基
底値Ｄ_T1，Ｄ_T2はそれぞれ、停止状態にある発光素子の
励起光強度と温度である。励起光増進値α_L1，α_L2と温
度増進値α_T1，α_T2はそれぞれ、発光素子を停止状態か
ら最適な駆動状態に多段階に復帰させるように励起光強
度と温度を段階的に変更する値である。

【００３７】励起光調整値β_L1，β_L2と温度調整値
β_T1，β_T2はそれぞれ、発光素子を最適な駆動状態に保
持させるように励起光強度と温度を微妙に調整する値で
ある。これらの値それぞれは、励起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ
_L2と励起光基準値Ｂ_L1，Ｂ_L2との差、温度測定信号
Ｐ_T1，Ｐ_T2と温度基準値Ｂ_T1，Ｂ_T2との差に対応して可
変である。反射光調整値γ_ROは、あらかじめ実測済みの
データに基づいて出力光の光強度に対応するように反射
光基準値Ｂ_ROを調整する値である。ＲＡＭ５４は、ＣＰ
Ｕ５１によって所定のプログラム及びデータが実行され
る。

【００３８】次に、上記実施例の作用について説明す
る。

【００３９】光ファイバ増幅器２０が通常の駆動状態に
ある場合、励起光源２７，２８では、発光素子が中央制
御ユニット４０からの励起光制御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2に対応
した光強度を有する励起光を発生する。この励起光の一
部は受光素子で検出され、その光強度に対応した励起光
測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2が中央制御ユニット４０に出力され
る。また、温度制御素子が中央制御ユニット４０からの
温度制御信号Ｃ_T1，Ｃ_T2に対応した熱を発光素子に供給
し、発光素子の温度を調整する。この温度が温度測定素
子で検出され、その温度に対応した温度測定信号Ｐ_T1，
Ｐ_T2が中央制御ユニット４０に出力される。

【００４０】励起光源２７，２８の発光素子からの励起
光が光合分岐器２６で合波され、分岐比ｃ：（１−ｃ）
でＷＤＭカプラ２３，２４に前方励起光と後方励起光と
してそれぞれ出力される。これら前方励起光と後方励起
光は、ＷＤＭカプラ２３，２４から増幅用光ファイバ２
５に入力し、そのコアに添加された活性物質を励起す
る。

【００４１】入射端からの入力光は、光分岐器１０にお
いて分岐比ａ：（１−ａ）で光ファイバ増幅器２０と光
検出器３０に分岐して出力される。光検出器３０に入力
した入力光は、その光強度に対応した入力光測定信号Ｓ
_I に光電変換して中央制御ユニット４０に出力される。
光ファイバ増幅器２０に入力した入力光は、光アイソレ
ータ２１及びＷＤＭカプラ２７を経て増幅用光ファイバ
２５で励起した活性物質の誘導放出により増幅され、出
力光として出力される。

【００４２】この出力光は、ＷＤＭカプラ２８及び光ア
イソレータ２２を経て光分岐器１１において分岐比ｂ：
（１−ｂ）で出射端と光検出器３２に分岐して出力され
る。光検出器３２に入力した出力光は、出力光測定信号
Ｓ_O に光電変換して中央制御ユニット４０に出力され
る。出射端に到達した出力光は、出射端における接続ま
たは開放状態に対応した光強度を有する反射戻り光とし
て部分的に反射される。この反射戻り光は、光分岐器１
１において分岐比ｂ：（１−ｂ）で光検出器３１と光フ
ァイバ増幅器２０に分岐して出力される。光検出器３１
に入力した反射戻り光は、反射光測定信号Ｓ_R に光電変
換して中央制御ユニット４０に出力される。

【００４３】図４に、上記実施例の中央制御ユニットに
おける主ルーチンを示す。中央制御ユニット４０では、
主ルーチンプログラムが起動される。ステップ１００で
は、定常ルーチンプログラムが起動され、ステップ１０
１に移行する。

【００４４】図５に、上記実施例の中央制御ユニットに
おける定常ルーチンを示す。ステップ１０１では、励起
光源２７，２８の受光素子から励起光検出部４４に入力
した励起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2により、励起光源２７，
２８の発光素子から出力される励起光の光強度を検知す
る。また、励起光源２７，２８の温度測定素子から温度
検出部４５に入力した温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ_T2により、
励起光源２７，２８の発光素子の温度を検知する。

【００４５】ステップ１０２では、励起光測定信号Ｐ_L1
のレベルと励起光基準値Ｂ_L1を比較し、これらが一致す
る場合にはステップ１０３に移行し、一致しない場合に
はステップ１０４に移行する。ステップ１０３では、励
起光調整値β_L1として励起光測定信号Ｐ_L1のレベルを励
起光基準値Ｂ_L1に一致させる値を設定し、これを励起光
制御信号Ｃ_L1に加算する。

【００４６】ステップ１０４では、励起光測定信号Ｐ_L2
のレベルと励起光基準値Ｂ_L2を比較し、これらが一致す
る場合にはステップ１０５に移行し、一致しない場合に
はステップ１０６に移行する。ステップ１０５では、励
起光調整値β_L2として励起光測定信号Ｐ_L2のレベルを励
起光基準値Ｂ_L1に一致させる値を設定し、これを励起光
制御信号Ｃ_L2に加算する。

【００４７】ステップ１０６では、温度測定信号Ｐ_T1の
レベルと温度基準値Ｂ_T1を比較し、これらが一致する場
合にはステップ１０７に移行し、一致しない場合にはス
テップ１０８に移行する。ステップ１０７では、温度調
整値β_T1として温度測定信号Ｐ_T1のレベルを温度基準値
Ｂ_T1に一致させる値を設定し、これを温度制御信号Ｃ_T1
に加算する。

【００４８】ステップ１０８では、温度測定信号Ｐ_T2の
レベルと温度基準値Ｂ_T2を比較し、これらが一致する場
合にはステップ１０９に移行し、一致しない場合にはス
テップ１１０に移行する。ステップ１０９では、温度調
整値β_T2として温度測定信号Ｐ_T2のレベルを温度基準値
Ｂ_T2に一致させる値を設定し、これを温度制御信号Ｃ_T2
に加算する。

【００４９】ステップ１１０では、更新された励起光制
御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2は、発光素子制御部４５から励起光源
２７，２８の発光素子にそれぞれ出力され、励起光強度
の帰還制御を実行する。また、更新された温度制御信号
Ｃ_T1，Ｃ_T2は、温度制御素子制御部４６から励起光源２
７，２８の温度制御素子にそれぞれ出力され、発光素子
温度の帰還制御を実行する。したがって、増幅用光ファ
イバ２５では、増幅率ｇが最適値に維持される。続い
て、主ルーチンプログラムのステップ１２０に移行す
る。

【００５０】ステップ１２０では、光検出器３２から出
力光検出部４２に入力した出力光測定信号Ｓ_O により、
光ファイバ増幅器２０からの出力光の光強度を検知す
る。また、光検出器３１から反射光検出部４３に入力し
た反射光測定信号Ｓ_R により、出射端からの反射戻り光
の光強度を検知する。ステップ１３０では、反射光調整
値γ_ROとして反射光基準値Ｂ_ROを、出力端の接続状態と
開放状態における出力光に対する反射戻り光の強度比の
中間値に一致させる値を設定し、これを反射光基準値Ｂ
_ROに加算する。

【００５１】ステップ１４０では、出力光測定信号Ｓ_O
に対する反射光測定信号Ｓ_R のレベル比Ｓ_R ／Ｓ_O と反
射光基準値Ｂ_ROを比較し、（Ｓ_R ／Ｓ_O ）＞Ｂ_ROが成立
する場合にはステップ１５０に移行し、成立しない場合
にはステップ１００からの繰り返し処理に移行する。ス
テップ１５０では、停止ルーチンプログラムが起動さ
れ、ステップ１５１に移行する。

【００５２】図６に、上記実施例の中央制御ユニットに
おける停止ルーチンを示す。ステップ１５１では、励起
光制御信号Ｃ_L1として励起光基底値Ｄ_L1を設定する。ス
テップ１５２では、励起光制御信号Ｃ_L2として励起光基
底値Ｄ_L2を設定する。ステップ１５３では、温度制御信
号Ｃ_T1として温度基底値Ｄ_T1を設定する。ステップ１５
４では、温度制御信号Ｃ_T2として温度基底値Ｄ_T2を設定
する。

【００５３】ステップ１５５では、更新された励起光制
御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2は、発光素子制御部４５から励起光源
２７，２８の発光素子にそれぞれ出力され、励起光の発
生が停止する。また、更新された温度制御信号Ｃ_T1，Ｃ
_T2は、温度制御素子制御部４６から励起光源２７，２８
の温度制御素子にそれぞれ出力され、発光素子温度が停
止状態にある一定値となる。したがって、増幅用光ファ
イバ２５では、増幅率ｇが基底値になる。続いて、主ル
ーチンプログラムのステップ１６０に移行する。

【００５４】ステップ１６０では、光検出器３０から入
力光検出部４１に入力した入力光測定信号Ｓ_I により、
入射端からの入力光の光強度を検知する。ステップ１７
０では、入力光測定信号Ｓ_I のレベルと入力光基準値Ｂ
_I を比較し、Ｓ_I ＞Ｂ_I が成立する場合にはステップ１
８０に移行し、成立しない場合にはステップ１５０から
の繰り返し処理に移行する。ステップ１８０では、始動
ルーチンプログラムが起動され、ステップ１８１に移行
する。

【００５５】図７に、上記実施例の中央制御ユニットに
おける始動ルーチンを示す。ステップ１８１では、増進
ルーチンプログラムが起動され、ステップ１９０に移行
する。

【００５６】図８に、上記実施例の中央制御ユニットに
おける増進ルーチンを示す。ステップ１９０では、励起
光源２７，２８の受光素子から励起光検出部４４に入力
した励起光測定信号Ｐ_L1，Ｐ_L2により、励起光源２７，
２８の発光素子から出力される励起光の光強度を検知す
る。また、励起光源２７，２８の温度測定素子から温度
検出部４５に入力した温度測定信号Ｐ_T1，Ｐ_T2により、
励起光源２７，２８の発光素子の温度を検知する。

【００５７】ステップ１９１では、励起光測定信号Ｐ_L1
のレベルと励起光基準値Ｂ_L1を比較し、Ｐ_L1＜Ｂ_L1が成
立しない場合にはステップ１９３に移行し、成立する場
合にはステップ１９２に移行する。ステップ１９２で
は、励起光増進値α_L1として励起光測定信号Ｐ_L1のレベ
ルを段階的に微増させる値を設定し、これを励起光制御
信号Ｃ_L1に加算する。

【００５８】ステップ１９３では、励起光測定信号Ｐ_L2
のレベルと励起光基準値Ｂ_L2を比較し、Ｐ_L2＜Ｂ_L2が成
立しない場合にはステップ１９５に移行し、成立する場
合にはステップ１９４に移行する。ステップ１９４で
は、励起光増進値α_L2として励起光測定信号Ｐ_L2のレベ
ルを段階的に微増させる値を設定し、これを励起光制御
信号Ｃ_L2に加算する。

【００５９】ステップ１９５では、温度測定信号Ｐ_T1の
レベルと温度基準値Ｂ_T1を比較し、Ｐ_T1＜Ｂ_T1が成立し
ない場合にはステップ１９７に移行し、成立する場合に
はステップ１９６に移行する。ステップ１９６では、温
度増進値α_T1として温度測定信号Ｐ_T1のレベルを段階的
に微増させる値を設定し、これを励起光制御信号Ｃ_T1に
加算する。

【００６０】ステップ１９７では、温度測定信号Ｐ_T2の
レベルと温度基準値Ｂ_T2を比較し、Ｐ_T2＜Ｂ_T2が成立し
ない場合にはステップ１９９に移行し、成立する場合に
はステップ１９８に移行する。ステップ１９８では、温
度増進値α_T2として温度測定信号Ｐ_T2のレベルを段階的
に微増させる値を設定し、これを励起光制御信号Ｃ_T2に
加算する。

【００６１】ステップ１９９では、更新された励起光制
御信号Ｃ_L1，Ｃ_L2は、発光素子制御部４５から励起光源
２７，２８の発光素子にそれぞれ出力され、励起光強度
を多段階に増進する。また、更新された温度制御信号Ｃ
_T1，Ｃ_T2は、温度制御素子制御部４６から励起光源２
７，２８の温度制御素子にそれぞれ出力され、発光素子
温度を多段階に増進する。したがって、増幅用光ファイ
バ２５では、増幅率ｇが徐々に増進する。続いて、始動
ルーチンプログラムのステップ１８２に移行する。

【００６２】ステップ１８２では、光検出器３２から出
力光検出部４２に入力した出力光測定信号Ｓ_O により、
光ファイバ増幅器２０からの出力光の光強度を検知す
る。また、光検出器３１から反射光検出部４３に入力し
た反射光測定信号Ｓ_R により、出射端からの反射戻り光
の光強度を検知する。ステップ１８３では、反射光調整
値γ_ROとして反射光基準値Ｂ_ROを、出力端の接続状態と
開放状態における出力光に対する反射戻り光の強度比の
中間値に一致させる値を設定し、これを反射光基準値Ｂ
_ROに加算する。

【００６３】ステップ１８４では、出力光測定信号Ｓ_O
に対する反射光測定信号Ｓ_R のレベル比Ｓ_R ／Ｓ_O と反
射光基準値Ｂ_ROを比較し、（Ｓ_R ／Ｓ_O ）＞Ｂ_ROが成立
する場合には主ルーチンプログラムのステップ１５０に
移行し、成立しない場合にはステップ１８５に移行す
る。

【００６４】ステップ１８５では、励起光測定信号
Ｐ_L1，Ｐ_L2と励起光基準値Ｂ_L1，Ｂ_L2、温度測定信号Ｐ
_T1，Ｐ_T2と温度基準値Ｂ_T1，Ｂ_T2をそれぞれ比較し、
（Ｐ_L1＞Ｂ_L1）かつ（Ｐ_L2＞Ｂ_L2）かつ（Ｐ_T1＞Ｂ_T1）
かつ（Ｐ_T2＞Ｂ_T2）が成立する場合には主ルーチンプロ
グラムのステップ１００に移行し、成立しない場合には
ステップ１８１からの繰り返し処理に移行する。

【００６５】このように、上述した中央制御ユニット４
０の機能によれば、ステップ１００〜１４０の処理が繰
り返される動作期間では、出力端が接続状態であること
を検知し、励起光源２７，２８の発光素子における励起
光強度及び素子温度を自動帰還制御によって一定値に維
持することにより、光ファイバ増幅器２０の増幅率ｇが
最適値に保持される。

【００６６】

【００６７】さらに、ステップ１８０の処理期間では、
入力光が光ファイバ増幅器２０に入力していることを検
知し、励起光源２７，２８の発光素子を停止状態から最
適な駆動状態に段階的に復帰させることにより、光ファ
イバ増幅器２０の増幅率ｇが徐々に増進させる。この途
中で出力端が開放状態であることを検知した場合、励起
光源２７，２８の発光素子の駆動を停止することによ
り、光ファイバ増幅器２０の増幅率ｇが基底値になる。
そして、入力光を検知する処理に移行することにより、
再び光ファイバ増幅器２０における増幅率の増進を試み
る。そのため、出力光の光強度が大きく増大しない間に
出力端の開放状態が検知されるので、事故等を起こすこ
となく安全に光ファイバ増幅器２０の増幅率ｇが最適値
に到達する。

【００６８】なお、本発明は、上記実施例に限られるも
のではなく、種々の変形が可能である。

【００６９】例えば、上記実施例では、中央制御ユニッ
トが出力端の開放状態を検知した場合に光ファイバ増幅
器の駆動を停止させているが、光ファイバ増幅器の増幅
率を定常状態の値よりも低下させて出力光のレベルを低
減しても、同様な作用効果が得られる。

【００７０】また、上記実施例では、出力端に接続され
ている光部品について記載がないが、通常の光コネクタ
が出力端に接続されているとしても、同様な作用効果が
得られる。

【００７１】また、上記実施例では、光分岐器としてフ
ァイバカプラを用いているが、ビームスプリッタ等を用
いても、同様な作用効果が得られる。

【００７２】さらに、上記実施例では、増幅用光ファイ
バとしてＥｒ添加光ファイバを用いているが、これを通
常の石英系光ファイバに置換すると共に、励起光源とし
てＮｄ：ＹＡＧレーザ等を用いることにより、光ファイ
バ増幅器をラマン増幅器として用いても、同様な作用効
果が得られる。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、光ファイバ増幅器が通常の駆動状態にある場
合、中央制御ユニットの増幅率低下手段は、光ファイバ
増幅器から出力された信号光に対する出射端からの反射
戻り光の強度比を演算し、この強度比と、光ファイバ増
幅器から出力された光強度に対応して変動する基準値と
を比較することにより、出力端が開放状態にあることを
検知し、光ファイバ増幅器の増幅率を低下させる。その
ため、光強度の大きい信号光を開放状態にある出力端か
ら放出しないので、その信号光が作業者等の目に誤って
入射して負傷させるような危険が防止される。

【００７４】また、光ファイバ増幅器の駆動が停止状態
にある場合、中央制御ユニットの駆動復旧手段は、光フ
ァイバ増幅器の増幅率が定常状態の値に達するまで、そ
の増幅率を段階的に増大させる。ここで、光ファイバ増
幅器が停止状態から通常の駆動状態に漸近している場合
において、中央制御ユニットの増幅率低下手段が、上述
したように出力端が開放状態にあることを検知したと
き、光ファイバ増幅器の増幅率を低下させる。そのた
め、光ファイバ増幅器から出力される信号光の光強度が
比較的小さい間に出力端の開放状態を検知するので、事
故等を起こすことなく安全に光ファイバ増幅器の増幅率
が定常状態の値に達する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ増幅器の増幅率制御装置に
係る一実施例を示す構成図である。

【図２】図１に示す実施例における光ファイバ増幅器を
示す構成図である。

【図３】図１に示す実施例における中央制御ユニットを
示す構成図である。

【図４】図１に示す実施例の中央制御ユニットにおける
主ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】図１に示す実施例の中央制御ユニットにおける
定常ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】図１に示す実施例の中央制御ユニットにおける
停止ルーチンを示すフローチャートである。

【図７】図１に示す実施例の中央制御ユニットにおける
始動ルーチンを示すフローチャートである。

【図８】図１に示す実施例の中央制御ユニットにおける
増進ルーチンを示すフローチャートである。

【図９】従来の光ファイバ増幅器の出力保護回路を示す
構成図である。

【図１０】図９に示す従来例における光ファイバ増幅部
を示す構成図である。

【符号の説明】

１０〜１１…光分岐器、２０…光ファイバ増幅器、２１
〜２２…光アイソレータ、２３〜２４…ＷＤＭカプラ、
２５…増幅用光ファイバ、２６…光合分岐器、２７〜２
８…励起光源、３０〜３２…光検出器、４０…中央制御
ユニット、４１…入力光検出部、４２…出力光検出部、
４３…反射光検出部、４４…励起光検出部、４５…発光
素子制御部、４６…温度検出部、４７…温度制御素子制
御部、５０…データバス、５１…ＣＰＵ、５２…ＲＯ
Ｍ、５３…ＥＥ−ＰＲＯＭ、５４…ＲＡＭ、７０…演算
回路、７１…判定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 中澤 悟 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 久野 聡志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 山崎 吉晴 東京都中央区八丁堀四丁目７番１号 日 本テレコム株式会社 技術開発室内 (72)発明者 山本 俊次 東京都中央区八丁堀四丁目７番１号 日 本テレコム株式会社 技術開発室内 (72)発明者 宮本 敏夫 東京都中央区八丁堀四丁目７番１号 日 本テレコム株式会社 技術開発室内 (56)参考文献 特開 平４−324335（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83201（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−308166（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−130043（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−68830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/10 H04B 10/16 - 10/17 G02F 1/35 501 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射端から入力した信号光を増幅して出
   力する光ファイバ増幅器と、 この光ファイバ増幅器の出力側と出射端との間に設けら
   れ、前記光ファイバ増幅器に入力して前記出射端に出力
   する信号光の一部を第１分岐出力部に分岐し、前記出射
   端からの反射光の全部または一部を第２分岐出力部に分
   岐する光分岐器と、 この光分岐器の前記第１分岐出力部から出力された前記
   信号光を検出し、その光強度に対応する第１の測定信号
   を出力する第１の光検出器と、 前記光分岐器の前記第２分岐出力部から出力された前記
   反射光を検出し、その光強度に対応する第２の測定信号
   を出力する第２の光検出器と、 前記第１及び第２の測定信号に基づいて前記光ファイバ
   増幅器の増幅率を制御する制御信号を前記光ファイバ増
   幅器に出力する中央制御ユニットとを備え、 前記中央制御ユニットは、 前記第１の測定信号に対する前記第２の測定信号のレベ
   ル比を所定の基準値と比較し、そのレベル比が前記基準
   値よりも大きい場合、前記光ファイバ増幅器の増幅率を
   定常状態の増幅率よりも低下させる増幅率低下手段と、 この増幅率低下手段から増幅率低下の前記制御信号が出
   力された後、前記光ファイバ増幅器の増幅率が前記定常
   状態の増幅率に達するまで前記増幅率を段階的に増大さ
   せる前記制御信号を出力する駆動復旧手段とから構成さ
   れ、 前記増幅率低下手段が、前記レベル比を前記基準値と比
   較することを、前記駆動復旧手段からの前記制御信号に
   より前記増幅率が段階的に増大する各段階において実行
   することを特徴とする光ファイバ増幅器の増幅率制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記基準値は、前記第１の測定信号のレ
   ベルに対する、前記出射端が開放状態にある場合におけ
   る前記第２の測定信号と、前記出射端が接続状態にある
   場合における前記第２の測定信号との中間レベルの比と
   して、あらかじめ実測済みのデータに基づいて前記第１
   の測定信号のレベルに対応するように調整されて設定さ
   れることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器
   の増幅率制御装置。
3. 【請求項３】 前記入射端から入力した前記信号光を分
   岐し、一方の分岐光を前記光ファイバ増幅器に出力する
   光分岐器と、この光分岐器から出力された他方の分岐光
   を検出し、その光強度に対応する第３の測定信号を前記
   中央制御ユニットに出力する第３の光検出器とをさらに
   備え、 前記駆動復旧手段は、前記第３の測定信号のレベルを所
   定の基準値と比較し、前記第３の測定信号のレベルが前
   記基準値よりも大きい場合、前記光ファイバ増幅器の増
   幅率を段階的に増大させる前記制御信号の出力を開始す
   ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器の
   増幅率制御装置。