JP3514436B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP3514436B2 JP3514436B2 JP2000032963A JP2000032963A JP3514436B2 JP 3514436 B2 JP3514436 B2 JP 3514436B2 JP 2000032963 A JP2000032963 A JP 2000032963A JP 2000032963 A JP2000032963 A JP 2000032963A JP 3514436 B2 JP3514436 B2 JP 3514436B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
に関する。詳しくは、光ファイバの低損失領域である波
長１４００〜１５３０ｎｍに増幅帯域を有する光ファイ
バ増幅器の利得制御に関するものである。
に関する。詳しくは、光ファイバの低損失領域である波
長１４００〜１５３０ｎｍに増幅帯域を有する光ファイ
バ増幅器の利得制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インターネットの普及に伴い増大した通
信量に対応する１つの方法として、一本の伝送路に多チ
ャンネルの光信号を伝送する波長分割多重通信（ＷＤ
Ｍ）がある。波長分割多重通信では通信需要のさらなる
増加によるチャネル数増加には信号波長帯域の拡大で対
処する。現在、波長分割多重通信で利用されている信号
波長帯域はエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）の増幅帯域内の１５３０〜１５６０ｎｍであるが、
将来的には伝送用に広く用いられる石英系光ファイバの
低損失域である１４５０〜１６５０ｎｍ全体にまで信号
波長帯域を拡大することも考えられる。そのため１４０
０ｎｍ帯の伝送実験も報告されている（参考文献：J. K
ani et.al., Electron. Lett., pp 1118-1119), 1998.,
A. K. Srivastava et .al.,Proc. OAA'98., PD2, 199
8.)。１４００ｎｍ帯用光増幅器として知られているツ
リウム（Ｔｍ）添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）では
１４５０〜１４９０ｎｍに増幅帯域がある。図１３にツ
リウム添加光ファイバ増幅器の増幅特性の例を示す。図
１３では信号光波長１４５３〜１４８３ｎｍ（帯域幅３
０ｎｍ）に対して、利得２０ｄＢ以上、雑音指数６ｄＢ
以下と良好な特性を実現している。
信量に対応する１つの方法として、一本の伝送路に多チ
ャンネルの光信号を伝送する波長分割多重通信（ＷＤ
Ｍ）がある。波長分割多重通信では通信需要のさらなる
増加によるチャネル数増加には信号波長帯域の拡大で対
処する。現在、波長分割多重通信で利用されている信号
波長帯域はエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）の増幅帯域内の１５３０〜１５６０ｎｍであるが、
将来的には伝送用に広く用いられる石英系光ファイバの
低損失域である１４５０〜１６５０ｎｍ全体にまで信号
波長帯域を拡大することも考えられる。そのため１４０
０ｎｍ帯の伝送実験も報告されている（参考文献：J. K
ani et.al., Electron. Lett., pp 1118-1119), 1998.,
A. K. Srivastava et .al.,Proc. OAA'98., PD2, 199
8.)。１４００ｎｍ帯用光増幅器として知られているツ
リウム（Ｔｍ）添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）では
１４５０〜１４９０ｎｍに増幅帯域がある。図１３にツ
リウム添加光ファイバ増幅器の増幅特性の例を示す。図
１３では信号光波長１４５３〜１４８３ｎｍ（帯域幅３
０ｎｍ）に対して、利得２０ｄＢ以上、雑音指数６ｄＢ
以下と良好な特性を実現している。
【０００３】ところで複数段の光アンプを中継器として
用いた波長分割多重通信伝送において、中継後のスペク
トルが経時変化し、場合によっては大きく歪むという問
題が発生することがある。これは、伝送路損失の経時変
化や信号チャネル数の変化によりアンプへの入力信号パ
ワーが変化するために起こる。即ち、このために各段の
光アンプの利得スペクトルが変化し、伝送経路全体では
この変化が累積して信号の歪みを生じる。この問題を回
避するための１つの方法として、各アンプにおいて利得
スペクトルを一定に保つ。エルビウム添加光ファイバ増
幅器の場合、利得スペクトル一定制御方法はほぼ確立さ
れている。図１４にエルビウム添加光ファイバ増幅器の
増幅に関与するエルビウムイオン（Ｅ3+）のエネルギー
準位図を示す。
用いた波長分割多重通信伝送において、中継後のスペク
トルが経時変化し、場合によっては大きく歪むという問
題が発生することがある。これは、伝送路損失の経時変
化や信号チャネル数の変化によりアンプへの入力信号パ
ワーが変化するために起こる。即ち、このために各段の
光アンプの利得スペクトルが変化し、伝送経路全体では
この変化が累積して信号の歪みを生じる。この問題を回
避するための１つの方法として、各アンプにおいて利得
スペクトルを一定に保つ。エルビウム添加光ファイバ増
幅器の場合、利得スペクトル一定制御方法はほぼ確立さ
れている。図１４にエルビウム添加光ファイバ増幅器の
増幅に関与するエルビウムイオン（Ｅ3+）のエネルギー
準位図を示す。
【０００４】また波長λにおけるエルビウム添加光ファ
イバ増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）は以下の式で表される
（参考文献：E. Desurvire, "Erbium-Doped Fiber Ampl
ifiers," A Wiley-Intersciene Publication, Appendix
q, 1994) 。 Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）Ｎ1）・Ｌ …（１） Ｎ1＋Ｎ2≒Ｎtotal …（２） σe：誘導放出断面積 σa：誘導吸収面積 Ｎ2：増幅の上凖位（3Ｉ13/2）のイオン数 Ｎ1：増幅の下凖位（3Ｉ15/2）のイオン数 Ｎtotal：全イオン数 ここで（１），（２）式より Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）（Ｎtotal−Ｎ2））・Ｌ …（３） を得る。（３）式での変数はＮ2のみになる。
イバ増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）は以下の式で表される
（参考文献：E. Desurvire, "Erbium-Doped Fiber Ampl
ifiers," A Wiley-Intersciene Publication, Appendix
q, 1994) 。 Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）Ｎ1）・Ｌ …（１） Ｎ1＋Ｎ2≒Ｎtotal …（２） σe：誘導放出断面積 σa：誘導吸収面積 Ｎ2：増幅の上凖位（3Ｉ13/2）のイオン数 Ｎ1：増幅の下凖位（3Ｉ15/2）のイオン数 Ｎtotal：全イオン数 ここで（１），（２）式より Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）（Ｎtotal−Ｎ2））・Ｌ …（３） を得る。（３）式での変数はＮ2のみになる。
【０００５】アンプへの入力パワーが変化すると、3Ｉ
13/2にあるＥｒ3+の誘導放出速度が変化するためＮ2が
変化しその結果、利得が変化する。しかしＮ2は励起光
によっても変化させることが可能であるので、励起光パ
ワーを制御することにより入力信号レベルの変動に対し
て利得スペクトルを一定に保つことが可能である。また
利得スペクトル一定制御を行うためには、利得スペクト
ルの監視が必要な場合がある。エルビウム添加光ファイ
バ増幅器の場合、増幅用光ファイバの入力端及び出力端
に信号光を分波して信号光のパワーを、それぞれの場所
での信号光パワーを検出し、その検出値から信号光の利
得を求めることにより、利得スペクトルの状態を監視し
ている。
13/2にあるＥｒ3+の誘導放出速度が変化するためＮ2が
変化しその結果、利得が変化する。しかしＮ2は励起光
によっても変化させることが可能であるので、励起光パ
ワーを制御することにより入力信号レベルの変動に対し
て利得スペクトルを一定に保つことが可能である。また
利得スペクトル一定制御を行うためには、利得スペクト
ルの監視が必要な場合がある。エルビウム添加光ファイ
バ増幅器の場合、増幅用光ファイバの入力端及び出力端
に信号光を分波して信号光のパワーを、それぞれの場所
での信号光パワーを検出し、その検出値から信号光の利
得を求めることにより、利得スペクトルの状態を監視し
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１５にＴｍ3+のエネ
ルギー準位図を示す。また波長λにおけるツリウム添加
光ファイバ増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）は以下の式で表
せる。 Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）Ｎ1）・Ｌ …（４） Ｎ0＋Ｎ1＋Ｎ2≒Ｎtotal …（５） σe：誘導放出断面積 σa：誘導吸収面積 Ｎ2：増幅の上凖位（3Ｈ4）のイオン数 Ｎ1：増幅の下凖位（3Ｆ4）のイオン数 Ｎ0：基底凖位（3Ｈ6）のイオン数 Ｎtotal：全イオン数 図１５より、ツリウム添加光ファイバ増幅器では大部分
のＴｍ3+がＮ0，Ｎ1及びＮ2の３つ準位のいずれかに存
在する。そのため（４），（５）式からＮ1をＮ2のみで
表すことが出来ない。従って、エルビウム添加光ファイ
バ増幅器の場合と異なり利得スペクトル一定制御を行う
ためには、Ｎ1及びＮ2（増幅の上下準位のイオン密度）
を独立に制御する必要がある。
ルギー準位図を示す。また波長λにおけるツリウム添加
光ファイバ増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）は以下の式で表
せる。 Ｇａｉｎ（λ）＝（σe（λ）Ｎ2−σa（λ）Ｎ1）・Ｌ …（４） Ｎ0＋Ｎ1＋Ｎ2≒Ｎtotal …（５） σe：誘導放出断面積 σa：誘導吸収面積 Ｎ2：増幅の上凖位（3Ｈ4）のイオン数 Ｎ1：増幅の下凖位（3Ｆ4）のイオン数 Ｎ0：基底凖位（3Ｈ6）のイオン数 Ｎtotal：全イオン数 図１５より、ツリウム添加光ファイバ増幅器では大部分
のＴｍ3+がＮ0，Ｎ1及びＮ2の３つ準位のいずれかに存
在する。そのため（４），（５）式からＮ1をＮ2のみで
表すことが出来ない。従って、エルビウム添加光ファイ
バ増幅器の場合と異なり利得スペクトル一定制御を行う
ためには、Ｎ1及びＮ2（増幅の上下準位のイオン密度）
を独立に制御する必要がある。
【０００７】またツリウム添加光ファイバ増幅器は、増
幅の下準位の蛍光寿命が増幅の上準位の蛍光寿命より長
いために反転分布が形成されにくい。そこで図１５に示
すように基底準位から増幅の下準位へ一旦励起した後、
さらに増幅の下準位から増幅の上準位へ励起するupconv
ersion励起を用いることにより、増幅の下準位のイオン
密度を下げ反転分布の改善を図っている（参考文献：T.
Komukai et al., "Upconversion pumped Thulium-Dope
d Fluoride Fiber Amplifier and Laser Operating at
1.47μm", IEEE Journal of Quantumn Electronics, Vo
l. 31, No.11, 1995, pp.1880-1889) 。しかし、この励
起法を使用しているツリウム添加光ファイバ増幅器に対
して利得スペクトル一定制御を行う場合、エルビウム添
加光ファイバ増幅器のように励起光パワーを変化させる
のみでは、１つの準位の密度制御となってしまうので、
増幅の上下準位のイオン密度をともに一定にするのは難
しい。また入力信号レベル変動に対して増幅の上下準位
のイオン密度がそれぞれ変化するため、利得スペクトル
を監視するには増幅の上下準位のイオン密度に対応する
少なくとも２つの物理量を監視しなければならない。本
発明が解決しようとする第一の課題は、ツリウム添加光
ファイバ増幅器の増幅の上下準位のイオン密度をそれぞ
れ独立に制御し、利得スペクトルを一定に保つ方法を確
立することである。本発明が解決しようとする第二の課
題は、ツリウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクトル
の変化を監視する方法を確立することである。
幅の下準位の蛍光寿命が増幅の上準位の蛍光寿命より長
いために反転分布が形成されにくい。そこで図１５に示
すように基底準位から増幅の下準位へ一旦励起した後、
さらに増幅の下準位から増幅の上準位へ励起するupconv
ersion励起を用いることにより、増幅の下準位のイオン
密度を下げ反転分布の改善を図っている（参考文献：T.
Komukai et al., "Upconversion pumped Thulium-Dope
d Fluoride Fiber Amplifier and Laser Operating at
1.47μm", IEEE Journal of Quantumn Electronics, Vo
l. 31, No.11, 1995, pp.1880-1889) 。しかし、この励
起法を使用しているツリウム添加光ファイバ増幅器に対
して利得スペクトル一定制御を行う場合、エルビウム添
加光ファイバ増幅器のように励起光パワーを変化させる
のみでは、１つの準位の密度制御となってしまうので、
増幅の上下準位のイオン密度をともに一定にするのは難
しい。また入力信号レベル変動に対して増幅の上下準位
のイオン密度がそれぞれ変化するため、利得スペクトル
を監視するには増幅の上下準位のイオン密度に対応する
少なくとも２つの物理量を監視しなければならない。本
発明が解決しようとする第一の課題は、ツリウム添加光
ファイバ増幅器の増幅の上下準位のイオン密度をそれぞ
れ独立に制御し、利得スペクトルを一定に保つ方法を確
立することである。本発明が解決しようとする第二の課
題は、ツリウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクトル
の変化を監視する方法を確立することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ため、本発明の請求項１に係る光ファイバ増幅器は、Ｔ
ｍ3+をコア或いはクラッドの少なくともいずれか一方に
添加した増幅用光ファイバと、増幅用光ファイバの入力
端と出力端の双方から前方励起光量をＰｆとし、後方励
起光量をＰｂとして励起光を入力する励起手段と、光ア
イソレータと、励起光と信号光を合波する合波器とを含
む光増幅部と、光増幅部の状態を監視するのに必要な情
報を検出する状態検出手段と、状態検出手段の検出値か
ら、光増幅部の状態を示す物理量を導出する監視部、監
視部で得た物理量と予め設定した所望の物理量との誤差
信号を抽出する誤差信号抽出部と、誤差信号に応じて励
起光パワーを変動させる励起光パワー制御部とを備えて
いる光ファイバ増幅器において、励起光パワー制御部の
励起光パワーを、ＰｆとＰｂの比（分配比）が変化する
ように変動させることを特徴とする。ツリウム添加光フ
ァイバ増幅器において励起光の分配比を変えた場合の利
得スペクトルを図１６に示す。図１６に示すように、励
起光の分配比の変化により、大きな利得変化を起こさず
利得ピークがシフトしている。本発明では全請求項に対
して、この利得ピークのシフトを利得スペクトル一定制
御に用いる。入力信号光パワーが変化し短波長側の利得
減少が生じた場合は、利得ピークの短波長側へのシフ
ト、長波長側の利得減少が生じた場合は、利得ピークの
長波長側へのシフトを分配比制御により行う。これによ
り利得スペクトル一定制御が可能となる。
ため、本発明の請求項１に係る光ファイバ増幅器は、Ｔ
ｍ3+をコア或いはクラッドの少なくともいずれか一方に
添加した増幅用光ファイバと、増幅用光ファイバの入力
端と出力端の双方から前方励起光量をＰｆとし、後方励
起光量をＰｂとして励起光を入力する励起手段と、光ア
イソレータと、励起光と信号光を合波する合波器とを含
む光増幅部と、光増幅部の状態を監視するのに必要な情
報を検出する状態検出手段と、状態検出手段の検出値か
ら、光増幅部の状態を示す物理量を導出する監視部、監
視部で得た物理量と予め設定した所望の物理量との誤差
信号を抽出する誤差信号抽出部と、誤差信号に応じて励
起光パワーを変動させる励起光パワー制御部とを備えて
いる光ファイバ増幅器において、励起光パワー制御部の
励起光パワーを、ＰｆとＰｂの比（分配比）が変化する
ように変動させることを特徴とする。ツリウム添加光フ
ァイバ増幅器において励起光の分配比を変えた場合の利
得スペクトルを図１６に示す。図１６に示すように、励
起光の分配比の変化により、大きな利得変化を起こさず
利得ピークがシフトしている。本発明では全請求項に対
して、この利得ピークのシフトを利得スペクトル一定制
御に用いる。入力信号光パワーが変化し短波長側の利得
減少が生じた場合は、利得ピークの短波長側へのシフ
ト、長波長側の利得減少が生じた場合は、利得ピークの
長波長側へのシフトを分配比制御により行う。これによ
り利得スペクトル一定制御が可能となる。
【０００９】本発明の請求項２に係る光ファイバ増幅器
は、分岐器を用いることにより使用した励起光源の台数
より多くの励起光源で行った場合と同様に分配比制御が
可能となる。本発明の請求項３に係る光ファイバ増幅器
は、分岐器を用いることにより１台の励起光源で、２台
の励起光源で行った場合と同様に分配比制御が可能とな
る。本発明の請求項４に係る光ファイバ増幅器は、増幅
の下準位から増幅の上準位への吸収の大きい波長１００
０〜１１２０ｎｍを用いることにより、反転分布を改善
し効率的な励起状態した上で利得スペクトルを一定に制
御する。本発明の請求項５に係る光ファイバ増幅器は、
さらに別の波長の励起波長として、Ｔｍ3+の基底吸収の
大きい波長６３０〜７２０ｎｍ，７４０〜８３０ｎｍ，
１１００〜１３００ｎｍ，１５００〜２０００ｎｍのい
ずれかを追加することによって、励起効率を改善した上
で、利得スペクトルを一定に制御する。本発明の請求項
６に係る光ファイバ増幅器は、制御に必要な物理量を常
時測定し、所望の値との差を可能な限り縮小できるよう
に励起光の分配比を制御することで利得スペクトルを一
定に制御する。本発明の請求項７に係る光ファイバ増幅
器は励起準位からの発光を測定し、所望の値との差を可
能な限り縮小できるように励起光の分配比を制御するこ
とで利得スペクトルを一定に制御する。
は、分岐器を用いることにより使用した励起光源の台数
より多くの励起光源で行った場合と同様に分配比制御が
可能となる。本発明の請求項３に係る光ファイバ増幅器
は、分岐器を用いることにより１台の励起光源で、２台
の励起光源で行った場合と同様に分配比制御が可能とな
る。本発明の請求項４に係る光ファイバ増幅器は、増幅
の下準位から増幅の上準位への吸収の大きい波長１００
０〜１１２０ｎｍを用いることにより、反転分布を改善
し効率的な励起状態した上で利得スペクトルを一定に制
御する。本発明の請求項５に係る光ファイバ増幅器は、
さらに別の波長の励起波長として、Ｔｍ3+の基底吸収の
大きい波長６３０〜７２０ｎｍ，７４０〜８３０ｎｍ，
１１００〜１３００ｎｍ，１５００〜２０００ｎｍのい
ずれかを追加することによって、励起効率を改善した上
で、利得スペクトルを一定に制御する。本発明の請求項
６に係る光ファイバ増幅器は、制御に必要な物理量を常
時測定し、所望の値との差を可能な限り縮小できるよう
に励起光の分配比を制御することで利得スペクトルを一
定に制御する。本発明の請求項７に係る光ファイバ増幅
器は励起準位からの発光を測定し、所望の値との差を可
能な限り縮小できるように励起光の分配比を制御するこ
とで利得スペクトルを一定に制御する。
【００１０】本発明の請求項８に係る光ファイバ増幅器
は、２つの異なる波長のモニタ信号を入力し、その利得
を測定し、（４）式を用いることにより上下準位のイオ
ン密度を導出し、利得スペクトルを監視することを特徴
とする。本発明の請求項９に係る光ファイバ増幅器は、
上下準位から発生する光パワーを測定し、上下準位のイ
オン密度を導出することにより、利得スペクトルを監視
することを特徴とする。本発明の請求項１０，１１に係
る光ファイバ増幅器は、上下準位から発生する自然放出
光（ＡＳＥ）パワーを測定し、上下準位のイオン密度を
導出することにより、利得スペクトルを監視することを
特徴とする。自然放出光の発生量は遷移する前の準位の
イオン密度に比例する。ファイバで考慮した場合ＡＳＥ
の発生量は遷移する前の準位のイオン密度に必ずしも比
例するわけではないが、上下準位から発生するＡＳＥパ
ワーをモニタし、ファイバ全体でシミュレーションを行
うことにより、利得スペクトルを導出することは可能で
ある。本発明の請求項１２に係る光ファイバ増幅器は、
上下準位から発生するＡＳＥパワーを狭帯域のフィルタ
により所望の波長のＡＳＥパワーを切り出し、モニタす
る。ファイバ全体でシミュレーションを行うことによ
り、利得スペクトルを導出する。本発明の請求項１３に
係る光ファイバ増幅器は、上下準位のいずれかから発生
するＡＳＥパワーと、他方の準位から発生し狭帯域のフ
ィルタにより切り出したＡＳＥパワーをモニタし、ファ
イバ全体でシミュレーションを行うことにより、利得ス
ペクトルを導出することは可能である。本発明の請求項
１４に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信号の利
得と上下準位のいずれかから発生する光パワーを測定
し、上下準位のイオン密度を導出することにより、利得
スペクトルを監視することを特徴とする。本発明の請求
項１５に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信号の
利得と上下準位のいずれかから発生するＡＳＥパワーを
測定し、上下準位のイオン密度を導出することにより、
利得スペクトルを監視することを特徴とする。本発明の
請求項１６に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信
号の利得と上下準位のいずれかから発生し、狭帯域のフ
ィルタで切り出したＡＳＥパワーを測定し、上下準位の
イオン密度を導出することにより、利得スペクトルを監
視することを特徴とする。
は、２つの異なる波長のモニタ信号を入力し、その利得
を測定し、（４）式を用いることにより上下準位のイオ
ン密度を導出し、利得スペクトルを監視することを特徴
とする。本発明の請求項９に係る光ファイバ増幅器は、
上下準位から発生する光パワーを測定し、上下準位のイ
オン密度を導出することにより、利得スペクトルを監視
することを特徴とする。本発明の請求項１０，１１に係
る光ファイバ増幅器は、上下準位から発生する自然放出
光（ＡＳＥ）パワーを測定し、上下準位のイオン密度を
導出することにより、利得スペクトルを監視することを
特徴とする。自然放出光の発生量は遷移する前の準位の
イオン密度に比例する。ファイバで考慮した場合ＡＳＥ
の発生量は遷移する前の準位のイオン密度に必ずしも比
例するわけではないが、上下準位から発生するＡＳＥパ
ワーをモニタし、ファイバ全体でシミュレーションを行
うことにより、利得スペクトルを導出することは可能で
ある。本発明の請求項１２に係る光ファイバ増幅器は、
上下準位から発生するＡＳＥパワーを狭帯域のフィルタ
により所望の波長のＡＳＥパワーを切り出し、モニタす
る。ファイバ全体でシミュレーションを行うことによ
り、利得スペクトルを導出する。本発明の請求項１３に
係る光ファイバ増幅器は、上下準位のいずれかから発生
するＡＳＥパワーと、他方の準位から発生し狭帯域のフ
ィルタにより切り出したＡＳＥパワーをモニタし、ファ
イバ全体でシミュレーションを行うことにより、利得ス
ペクトルを導出することは可能である。本発明の請求項
１４に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信号の利
得と上下準位のいずれかから発生する光パワーを測定
し、上下準位のイオン密度を導出することにより、利得
スペクトルを監視することを特徴とする。本発明の請求
項１５に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信号の
利得と上下準位のいずれかから発生するＡＳＥパワーを
測定し、上下準位のイオン密度を導出することにより、
利得スペクトルを監視することを特徴とする。本発明の
請求項１６に係る光ファイバ増幅器は、１つのモニタ信
号の利得と上下準位のいずれかから発生し、狭帯域のフ
ィルタで切り出したＡＳＥパワーを測定し、上下準位の
イオン密度を導出することにより、利得スペクトルを監
視することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］本発明の第１の
実施の形態を図１に示す。図１は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。同図に示すように、この光ファイバ増幅器
は、光増幅ブロック１０、光監視ブロック２０、光源ブ
ロック４０、信号入力用光ファイバ及び信号出力用光フ
ァイバ（図示省略）からなる。光増幅ブロック１０は、
コアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ3+）を添加した増
幅用光ファイバ１１、光アイソレータ１２，１５、励起
光と１４００〜１５２０ｎｍの信号光とを合波する波長
分割多重カプラ１３，１４により構成される。光アイソ
レータ１２、波長分割多重カプラ１３は、前方励起光導
入部６０を構成する。また、波長分割多重カプラ１４、
光アイソレータ１５は後方励起光導入部７０を構成す
る。光監視ブロック２０は、光検出器２１，２２、演算
部２３により構成される。光源ブロック４０は、励起光
を発生する第１，２の励起光源４１，４２、励起光パワ
ーを制御する光制御部４３より構成される。Ｔｍ3+を添
加した増幅用光ファイバ１１のホストガラスとして非輻
射遷移の起こりにくいフッ化物系ガラスのＺＢＬＡＮガ
ラス、Ｉｎ−Ｐｂガラスとテルライトガラス等がある。
光アイソレータ１２，１５としてはバルク型、埋め込み
型、全光ファイバ型等が使用可能である。励起光を発生
する励起光源４１，４２としては、Ｎｄ−ＹＬＦレー
ザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザなどの固体レーザやＩｎＧａＡ
ｓＰ系の半導体レーザ、Ｙｂをコアに添加したファイバ
レーザ等が使用可能である。励起光と１４００〜１５２
０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラ１３，
１４としては自然波長依存型、誘電体多層膜型、ファイ
バグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等が使
用可能である。
実施の形態を図１に示す。図１は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。同図に示すように、この光ファイバ増幅器
は、光増幅ブロック１０、光監視ブロック２０、光源ブ
ロック４０、信号入力用光ファイバ及び信号出力用光フ
ァイバ（図示省略）からなる。光増幅ブロック１０は、
コアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ3+）を添加した増
幅用光ファイバ１１、光アイソレータ１２，１５、励起
光と１４００〜１５２０ｎｍの信号光とを合波する波長
分割多重カプラ１３，１４により構成される。光アイソ
レータ１２、波長分割多重カプラ１３は、前方励起光導
入部６０を構成する。また、波長分割多重カプラ１４、
光アイソレータ１５は後方励起光導入部７０を構成す
る。光監視ブロック２０は、光検出器２１，２２、演算
部２３により構成される。光源ブロック４０は、励起光
を発生する第１，２の励起光源４１，４２、励起光パワ
ーを制御する光制御部４３より構成される。Ｔｍ3+を添
加した増幅用光ファイバ１１のホストガラスとして非輻
射遷移の起こりにくいフッ化物系ガラスのＺＢＬＡＮガ
ラス、Ｉｎ−Ｐｂガラスとテルライトガラス等がある。
光アイソレータ１２，１５としてはバルク型、埋め込み
型、全光ファイバ型等が使用可能である。励起光を発生
する励起光源４１，４２としては、Ｎｄ−ＹＬＦレー
ザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザなどの固体レーザやＩｎＧａＡ
ｓＰ系の半導体レーザ、Ｙｂをコアに添加したファイバ
レーザ等が使用可能である。励起光と１４００〜１５２
０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラ１３，
１４としては自然波長依存型、誘電体多層膜型、ファイ
バグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等が使
用可能である。
【００１２】光検出器２１，２２の測定値を演算部２３
に送り、その値を基に前方励起光入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起
光及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は、前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利
得ピークがシフトしていると判断した場合には後方側の
励起光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰ
ｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利
得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ））により制御する。こ
れにより利得スペクトル一定制御が可能となる。図２に
分配比制御を使用した場合と使用しない場合の比較を示
す。図２（ａ）はアンプへの入力パワーが減少後の利得
スペクトル、図２（ｂ）は励起光の分配比の変化及び励
起光パワーの変化により制御を行った場合の利得スペク
トル、図２（ｃ）は励起光の分配比を変化させずに励起
光パワーのみの変化により制御を行った場合の利得スペ
クトルの概念図を表している。分配比制御を使用した場
合は、ほぼ所望の利得スペクトルと一致しているが、分
配比制御を使用しなかった場合には全体の利得を下げる
ことは出来ても利得ピークの位置を合わせることは難し
い。入力パワーが増加した場合も分配比制御を使用した
場合には利得スペクトルの制御が可能であるが、分配比
制御を使用しない場合は難しい。
に送り、その値を基に前方励起光入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起
光及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は、前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利
得ピークがシフトしていると判断した場合には後方側の
励起光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰ
ｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利
得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ））により制御する。こ
れにより利得スペクトル一定制御が可能となる。図２に
分配比制御を使用した場合と使用しない場合の比較を示
す。図２（ａ）はアンプへの入力パワーが減少後の利得
スペクトル、図２（ｂ）は励起光の分配比の変化及び励
起光パワーの変化により制御を行った場合の利得スペク
トル、図２（ｃ）は励起光の分配比を変化させずに励起
光パワーのみの変化により制御を行った場合の利得スペ
クトルの概念図を表している。分配比制御を使用した場
合は、ほぼ所望の利得スペクトルと一致しているが、分
配比制御を使用しなかった場合には全体の利得を下げる
ことは出来ても利得ピークの位置を合わせることは難し
い。入力パワーが増加した場合も分配比制御を使用した
場合には利得スペクトルの制御が可能であるが、分配比
制御を使用しない場合は難しい。
【００１３】［実施の形態２］本発明の第２の実施の形
態を図３に示す。図３は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４は励起光と１４００〜１５２０ｎ
ｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示してお
り、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光監視ブ
ロック２０は実施の形態１と同様である。４１は励起光
を発生する第１の励起光源、４３は励起光パワーを制御
する光制御部、４４はマッハツェンダ干渉型分岐器を示
しており、これらは光源ブロック４０を構成する。マッ
ハツェンダ干渉型分岐器４４の構成図を図４に示す。図
中、５１は電圧印加やファイバの加熱等による屈折率変
化を用いた位相調整器、５２，５３はカプラを示してお
り、これらはマッハツェンダ干渉型分岐器を構成する。
態を図３に示す。図３は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４は励起光と１４００〜１５２０ｎ
ｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示してお
り、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光監視ブ
ロック２０は実施の形態１と同様である。４１は励起光
を発生する第１の励起光源、４３は励起光パワーを制御
する光制御部、４４はマッハツェンダ干渉型分岐器を示
しており、これらは光源ブロック４０を構成する。マッ
ハツェンダ干渉型分岐器４４の構成図を図４に示す。図
中、５１は電圧印加やファイバの加熱等による屈折率変
化を用いた位相調整器、５２，５３はカプラを示してお
り、これらはマッハツェンダ干渉型分岐器を構成する。
【００１４】入力した励起光はカプラ５３により分岐さ
れ、分岐された２つの励起光の内１つの励起光が位相調
整器５１により位相シフトを起こし、さらにカプラ５２
により合波される際にその位相シフト量に応じた分岐比
で前方及び後方に入力される。この位相シフト量を変化
させることにより、分岐比の制御が可能となる。光検出
器２１，２２の測定値を演算部２３に送り、その値を基
に前方励起光入力ポート及び後方励起光入力ポートから
の光出力の和及び比を導出し光制御部４３へ送る。光制
御部４３はその値を基にマッハツェンダ干渉型分岐器４
４の位相調整器５１及び励起光源４１を制御する。演算
部２３は、短波長側へ利得ピークがシフトしていると判
断した場合には前方側の励起光パワーの比率を上げ、長
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は後方側の励起光パワーの比率を上げるように前方励起
光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節する。ま
た全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御
する。これにより利得スペクトル一定制御が可能とな
る。
れ、分岐された２つの励起光の内１つの励起光が位相調
整器５１により位相シフトを起こし、さらにカプラ５２
により合波される際にその位相シフト量に応じた分岐比
で前方及び後方に入力される。この位相シフト量を変化
させることにより、分岐比の制御が可能となる。光検出
器２１，２２の測定値を演算部２３に送り、その値を基
に前方励起光入力ポート及び後方励起光入力ポートから
の光出力の和及び比を導出し光制御部４３へ送る。光制
御部４３はその値を基にマッハツェンダ干渉型分岐器４
４の位相調整器５１及び励起光源４１を制御する。演算
部２３は、短波長側へ利得ピークがシフトしていると判
断した場合には前方側の励起光パワーの比率を上げ、長
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は後方側の励起光パワーの比率を上げるように前方励起
光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節する。ま
た全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御
する。これにより利得スペクトル一定制御が可能とな
る。
【００１５】［実施の形態３］本発明の第３の実施の形
態を図５に示す。図５は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４，１６は励起光と１４００〜１５
２０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示
しており、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光
監視ブロック２０は実施の形態１と同様である。４１，
４２は励起光を発生する第１、第２の励起光源、４３は
励起光パワーを制御する光制御部、４４はマッハツェン
ダ干渉型分岐器を示しており、これらは光源ブロック４
０を構成する。マッハツェンダ干渉型分岐器４４の構成
は実施の形態２と同様である。
態を図５に示す。図５は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４，１６は励起光と１４００〜１５
２０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示
しており、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光
監視ブロック２０は実施の形態１と同様である。４１，
４２は励起光を発生する第１、第２の励起光源、４３は
励起光パワーを制御する光制御部、４４はマッハツェン
ダ干渉型分岐器を示しており、これらは光源ブロック４
０を構成する。マッハツェンダ干渉型分岐器４４の構成
は実施の形態２と同様である。
【００１６】光検出器２１，２２の測定値を演算部２３
に送り、その値を基に前方励起光入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値を基にマッハツェ
ンダ干渉型分岐器４４の位相調整器５１及び励起光源４
１，４２を制御する。演算部２３は、短波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には前方側の励起
光パワーの比率を下げ、長波長側へ利得ピークがシフト
していると判断した場合には後方側の励起光パワーの比
率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光
パワーＰｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量
（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペク
トル一定制御が可能となる。 ［実施の形態４］本発明の実施の形態は、実施の形態
１，２，３記載の光ファイバ増幅器おいて、励起光の励
起波長として増幅の下準位から増幅の上準位への吸収の
大きい１０００〜１１２０ｎｍを用いている。これによ
り、反転分布が改善し効率的な励起が可能となる。
に送り、その値を基に前方励起光入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値を基にマッハツェ
ンダ干渉型分岐器４４の位相調整器５１及び励起光源４
１，４２を制御する。演算部２３は、短波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には前方側の励起
光パワーの比率を下げ、長波長側へ利得ピークがシフト
していると判断した場合には後方側の励起光パワーの比
率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光
パワーＰｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量
（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペク
トル一定制御が可能となる。 ［実施の形態４］本発明の実施の形態は、実施の形態
１，２，３記載の光ファイバ増幅器おいて、励起光の励
起波長として増幅の下準位から増幅の上準位への吸収の
大きい１０００〜１１２０ｎｍを用いている。これによ
り、反転分布が改善し効率的な励起が可能となる。
【００１７】［実施の形態５］本発明の第５の実施の形
態を図６に示す。図６は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４，１６は励起光と１４００〜１５
２０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示
しており、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光
監視ブロック２０は実施の形態１と同様である。４１，
４２は励起光を発生する第１、第２の励起光源、４５は
後方励起の第３の励起光源、４３は励起光パワーを制御
する光制御部を示しており、これらは光源ブロック４０
を構成する。利得スペクトル一定制御方法は実施の形態
１と同様である。第１，２の励起光の波長は励起準位か
らの吸収（ＥＳＡ）の大きい位置であるが基底準位から
の吸収（ＧＳＡ）の小さい位置でもあるため励起効率が
悪い。しかし、ＧＳＡの大きい第３の励起波長を追加す
ることにより励起効率の改善が可能となった。また、第
３の励起光源４５を後方励起に用いることにより、増幅
用光ファイバ１１の前端部分の反転分布状態が良いため
雑音指数が良く、また高効率な増幅も可能である。
態を図６に示す。図６は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。図中、１１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ
3+）を添加した増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイ
ソレータ、１３，１４，１６は励起光と１４００〜１５
２０ｎｍの信号光とを合波する波長分割多重カプラを示
しており、これらは光増幅ブロック１０を構成する。光
監視ブロック２０は実施の形態１と同様である。４１，
４２は励起光を発生する第１、第２の励起光源、４５は
後方励起の第３の励起光源、４３は励起光パワーを制御
する光制御部を示しており、これらは光源ブロック４０
を構成する。利得スペクトル一定制御方法は実施の形態
１と同様である。第１，２の励起光の波長は励起準位か
らの吸収（ＥＳＡ）の大きい位置であるが基底準位から
の吸収（ＧＳＡ）の小さい位置でもあるため励起効率が
悪い。しかし、ＧＳＡの大きい第３の励起波長を追加す
ることにより励起効率の改善が可能となった。また、第
３の励起光源４５を後方励起に用いることにより、増幅
用光ファイバ１１の前端部分の反転分布状態が良いため
雑音指数が良く、また高効率な増幅も可能である。
【００１８】［実施の形態６］本発明の第６の実施の形
態を図７に示す。図７は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。実施の形態５とは、第３の励起光源を後方励起では
なく前方励起に用いている点において異なる。図中、１
１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ3+）を添加し
た増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイソレータ、１
３，１４，１６は励起光と１４００〜１５２０ｎｍの信
号光とを合波する波長分割多重カプラを示しており、こ
れらは光増幅ブロック１０を構成する。光監視ブロック
２０は実施の形態１と同様である。４１，４２は励起光
を発生する第１、第２の励起光源、４５は前方励起の第
３の励起光源、４３は励起光パワーを制御する光制御部
を示しており、これらは光源ブロック４０を構成する。
利得スペクトル一定制御方法は実施の形態１と同様であ
る。第１，２の励起光の波長はＥＳＡの大きい位置であ
るがＧＳＡの小さい位置でもあるため励起効率が悪い。
しかし、ＧＳＡの大きい第３の励起波長を追加すること
により励起効率の改善が可能となった。また、第３の励
起光源４５を前方励起に用いることにより実施の形態５
と比較して増幅効率は悪く、増幅用光ファイバ１１の前
端部分の反転分布状態も悪いため雑音指数も悪い。
態を図７に示す。図７は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。実施の形態５とは、第３の励起光源を後方励起では
なく前方励起に用いている点において異なる。図中、１
１はコアに希土類イオン・ツリウム（Ｔｍ3+）を添加し
た増幅用光ファイバ、１２，１５は光アイソレータ、１
３，１４，１６は励起光と１４００〜１５２０ｎｍの信
号光とを合波する波長分割多重カプラを示しており、こ
れらは光増幅ブロック１０を構成する。光監視ブロック
２０は実施の形態１と同様である。４１，４２は励起光
を発生する第１、第２の励起光源、４５は前方励起の第
３の励起光源、４３は励起光パワーを制御する光制御部
を示しており、これらは光源ブロック４０を構成する。
利得スペクトル一定制御方法は実施の形態１と同様であ
る。第１，２の励起光の波長はＥＳＡの大きい位置であ
るがＧＳＡの小さい位置でもあるため励起効率が悪い。
しかし、ＧＳＡの大きい第３の励起波長を追加すること
により励起効率の改善が可能となった。また、第３の励
起光源４５を前方励起に用いることにより実施の形態５
と比較して増幅効率は悪く、増幅用光ファイバ１１の前
端部分の反転分布状態も悪いため雑音指数も悪い。
【００１９】［実施の形態７］本発明の実施の形態は、
実施形態５，６記載の光ファイバ増幅器４５において、
光増幅部の第３の励起光源４５の励起波長としてＧＳＡ
の大きい６３０〜７２０ｎｍ，７４０〜８３０ｎｍ，１
１００〜１３００ｎｍ，１５００〜２０００ｎｍのいず
れかを用いている。これにより、増幅の上下準位のイオ
ン密度が上昇し高効率な増幅が可能となる。
実施形態５，６記載の光ファイバ増幅器４５において、
光増幅部の第３の励起光源４５の励起波長としてＧＳＡ
の大きい６３０〜７２０ｎｍ，７４０〜８３０ｎｍ，１
１００〜１３００ｎｍ，１５００〜２０００ｎｍのいず
れかを用いている。これにより、増幅の上下準位のイオ
ン密度が上昇し高効率な増幅が可能となる。
【００２０】［実施の形態８］本発明の第８の実施の形
態を図８に示す。図８は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０として実
施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれかを使用
する。図中、２６，２７は波長の異なる２つのモニタ用
信号光源、２８，２９は２つのモニタ用信号光のパワー
を測定する光検出器、２１０，２１１は２つのモニタ用
信号光を分波する光ファイバカプラ、２１２は２モニタ
用信号光を合波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ用信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３，
２１４は増幅された２モニタ用信号光パワーを測定する
光検出器、２１５，２１６はそれぞれのモニタ用信号光
を抽出するためのフィルタ、２５，２１７はモニタ用信
号光及び信号光を分岐する光ファイバカプラ、２３は演
算部を示しており、これらは光監視ブロック２０を構成
する。モニタ用信号光源２６，２７としては、周回型半
導体レーザ、分布帰還型半導体レーザ、分布反射型半導
体レーザなどが使用可能である。モニタ用信号光を合分
波する光ファイバカプラ２１２としては方向性結合型、
誘電体多層膜型、サーキュレータ等が使用可能である。
光検出器２８，２９，２１３，２１４としてはｐｉｎフ
ォトダイオード、アバランシフォトダイオード等があ
る。フィルタ２１５，２１６としては誘電体多層膜フィ
ルタ、ファイバグレーティング等がある。２つのモニタ
信号光の波長は信号波長帯域の利得スペクトルを把握す
るために、信号波長帯域の両端若しくは片端若しくは帯
域内の１３００〜１６００ｎｍに位置する。
態を図８に示す。図８は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０として実
施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれかを使用
する。図中、２６，２７は波長の異なる２つのモニタ用
信号光源、２８，２９は２つのモニタ用信号光のパワー
を測定する光検出器、２１０，２１１は２つのモニタ用
信号光を分波する光ファイバカプラ、２１２は２モニタ
用信号光を合波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ用信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３，
２１４は増幅された２モニタ用信号光パワーを測定する
光検出器、２１５，２１６はそれぞれのモニタ用信号光
を抽出するためのフィルタ、２５，２１７はモニタ用信
号光及び信号光を分岐する光ファイバカプラ、２３は演
算部を示しており、これらは光監視ブロック２０を構成
する。モニタ用信号光源２６，２７としては、周回型半
導体レーザ、分布帰還型半導体レーザ、分布反射型半導
体レーザなどが使用可能である。モニタ用信号光を合分
波する光ファイバカプラ２１２としては方向性結合型、
誘電体多層膜型、サーキュレータ等が使用可能である。
光検出器２８，２９，２１３，２１４としてはｐｉｎフ
ォトダイオード、アバランシフォトダイオード等があ
る。フィルタ２１５，２１６としては誘電体多層膜フィ
ルタ、ファイバグレーティング等がある。２つのモニタ
信号光の波長は信号波長帯域の利得スペクトルを把握す
るために、信号波長帯域の両端若しくは片端若しくは帯
域内の１３００〜１６００ｎｍに位置する。
【００２１】光検出器２８，２９により入力モニタ信号
光パワーを検出する。光増幅ブロック１０により入力信
号光及びモニタ信号光を増幅する。増幅された２つのモ
ニタ信号光は光ファイバカプラ２５，２１７により光増
幅ブロック１０の出力端で分波され、光検出器２１５に
よりそれぞれの信号光パワーが検出され、入力モニタ信
号光パワー値を用いることにより演算部２３において利
得を導出する。導出された利得と所望の値を基に、前方
励起光の入力ポート及び後方励起光入力ポートからの光
出力の和及び比を導出し、光源ブロック４０の光制御部
４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起光
及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短波
長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合には
前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には後方側の励起
光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及
び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利得
を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ））により制御する。これ
により利得スペクトル一定制御が可能となる。
光パワーを検出する。光増幅ブロック１０により入力信
号光及びモニタ信号光を増幅する。増幅された２つのモ
ニタ信号光は光ファイバカプラ２５，２１７により光増
幅ブロック１０の出力端で分波され、光検出器２１５に
よりそれぞれの信号光パワーが検出され、入力モニタ信
号光パワー値を用いることにより演算部２３において利
得を導出する。導出された利得と所望の値を基に、前方
励起光の入力ポート及び後方励起光入力ポートからの光
出力の和及び比を導出し、光源ブロック４０の光制御部
４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起光
及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短波
長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合には
前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には後方側の励起
光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及
び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利得
を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ））により制御する。これ
により利得スペクトル一定制御が可能となる。
【００２２】［実施の形態９］本発明の第９の実施の形
態を図９に示す。図９は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０として実
施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれかを使用
する。図中、２１８，２１９はＡＳＥパワーを測定する
光検出器、２２０，２２１は上下準位から発光波長に対
応した光を抽出するフィルタ、２２２，２２３は前記光
を分波する分波器、２３は演算部を示しており、これら
は光監視ブロック２０を構成する。光増幅ブロック１０
により入力信号光を増幅する。増幅の上準位から発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍの光のいずれかと増幅の下準位から
発生する１６００〜２０００ｎｍの光は分波する分波器
２２２，２２３により光増幅ブロック１０の出力端で分
波され、光監視ブロック２０により２つの光パワーを検
出する。２つの光パワー値は演算部２３に送られ、所望
の値との比較により前方励起光の入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し、光源
ブロック４０の光制御部４３へ送る。光制御部４３はそ
の値どおりに前方励起光及び後方励起光のパワーを制御
する。演算部２３は短波長側へ利得ピークがシフトして
いると判断した場合には前方側の励起光パワーの比率を
上げ、長波長側へ利得ピークがシフトしていると判断し
た場合には後方側の励起光パワーの比率を上げるように
前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節
する。また全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）に
より制御する。これにより利得スペクトル一定制御が可
能となる。
態を図９に示す。図９は利得スペクトル一定制御機能及
びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成図であ
る。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０として実
施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれかを使用
する。図中、２１８，２１９はＡＳＥパワーを測定する
光検出器、２２０，２２１は上下準位から発光波長に対
応した光を抽出するフィルタ、２２２，２２３は前記光
を分波する分波器、２３は演算部を示しており、これら
は光監視ブロック２０を構成する。光増幅ブロック１０
により入力信号光を増幅する。増幅の上準位から発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍの光のいずれかと増幅の下準位から
発生する１６００〜２０００ｎｍの光は分波する分波器
２２２，２２３により光増幅ブロック１０の出力端で分
波され、光監視ブロック２０により２つの光パワーを検
出する。２つの光パワー値は演算部２３に送られ、所望
の値との比較により前方励起光の入力ポート及び後方励
起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出し、光源
ブロック４０の光制御部４３へ送る。光制御部４３はそ
の値どおりに前方励起光及び後方励起光のパワーを制御
する。演算部２３は短波長側へ利得ピークがシフトして
いると判断した場合には前方側の励起光パワーの比率を
上げ、長波長側へ利得ピークがシフトしていると判断し
た場合には後方側の励起光パワーの比率を上げるように
前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰｂを調節
する。また全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）に
より制御する。これにより利得スペクトル一定制御が可
能となる。
【００２３】［実施の形態１０］本発明の第１０の実施
の形態を図１０に示す。図１０は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２２４，２２５はＡＳＥパワーを測
定する光検出器、２２６，２２７は上下準位から発生す
るＡＳＥを抽出するフィルタ、２２８，２２９はＡＳＥ
を分波する分波器、２３は演算部を示しており、これら
は光監視ブロック２０を構成する。光増幅ブロック１０
により入力信号光を増幅する。増幅の上準位から発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍのＡＳＥのいずれかと増幅の下準位
から発生する１６００〜２０００ｎｍのＡＳＥは分波す
る分波器２２８，２２９により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、光監視ブロック２０により２つのＡＳ
Ｅパワーを検出する。２つのＡＳＥパワー値は演算部２
３に送られ、所望の値との比較により前方励起光の入力
ポート及び後方励起光入力ポートからの光出力の和及び
比を導出し、光源ブロック４０の光制御部４３へ送る。
光制御部４３はその値どおりに前方励起光及び後方励起
光のパワーを制御する。演算部２３は短波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には前方側の励起
光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得ピークがシフト
していると判断した場合には後方側の励起光パワーの比
率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光
パワーＰｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量
（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペク
トル一定制御が可能となる。
の形態を図１０に示す。図１０は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２２４，２２５はＡＳＥパワーを測
定する光検出器、２２６，２２７は上下準位から発生す
るＡＳＥを抽出するフィルタ、２２８，２２９はＡＳＥ
を分波する分波器、２３は演算部を示しており、これら
は光監視ブロック２０を構成する。光増幅ブロック１０
により入力信号光を増幅する。増幅の上準位から発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍのＡＳＥのいずれかと増幅の下準位
から発生する１６００〜２０００ｎｍのＡＳＥは分波す
る分波器２２８，２２９により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、光監視ブロック２０により２つのＡＳ
Ｅパワーを検出する。２つのＡＳＥパワー値は演算部２
３に送られ、所望の値との比較により前方励起光の入力
ポート及び後方励起光入力ポートからの光出力の和及び
比を導出し、光源ブロック４０の光制御部４３へ送る。
光制御部４３はその値どおりに前方励起光及び後方励起
光のパワーを制御する。演算部２３は短波長側へ利得ピ
ークがシフトしていると判断した場合には前方側の励起
光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得ピークがシフト
していると判断した場合には後方側の励起光パワーの比
率を上げるように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光
パワーＰｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量
（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペク
トル一定制御が可能となる。
【００２４】［実施の形態１１］本発明の実施形態は、
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において広帯域で発生するＡＳＥのパワーを測定する
のではなく、上下準位から発生するそれぞれ１波長のＡ
ＳＥパワーをフィルタにより抽出して測定する。
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において広帯域で発生するＡＳＥのパワーを測定する
のではなく、上下準位から発生するそれぞれ１波長のＡ
ＳＥパワーをフィルタにより抽出して測定する。
【００２５】［実施の形態１２］本発明の実施形態は、
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において、上準位から発生するＡＳＥパワーを広帯域
で測定、下準位から発生するＡＳＥパワーついてはフィ
ルタにより１波長のＡＳＥパワーを抽出して測定する。
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において、上準位から発生するＡＳＥパワーを広帯域
で測定、下準位から発生するＡＳＥパワーついてはフィ
ルタにより１波長のＡＳＥパワーを抽出して測定する。
【００２６】［実施の形態１３］本発明の実施形態は、
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において、下準位から発生するＡＳＥパワーを広帯域
で測定、上準位から発生するＡＳＥパワーついてはフィ
ルタにより１波長のＡＳＥパワーを抽出して測定する。
実施の形態１０の光ファイバ増幅器の光監視ブロック２
０において、下準位から発生するＡＳＥパワーを広帯域
で測定、上準位から発生するＡＳＥパワーついてはフィ
ルタにより１波長のＡＳＥパワーを抽出して測定する。
【００２７】［実施の形態１４］本発明の第１４の実施
の形態を図１１に示す。図１１は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２６はモニタ信号光源、２８は入力
モニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１０はモニ
タ信号光を分波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３は増
幅されたモニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１
９は上下準位のいずれかからの発光の波長に対応した光
のパワーを測定する光検出器、２１５は増幅されたモニ
タ信号光を抽出するフィルタ、２２１は上下準位のいず
れかからの発光の波長に対応した光を抽出する光フィル
タ、２３０は上下準位のいずれかからの発光の波長に対
応した光及びモニタ信号光を分波する光ファイバカプ
ラ、２３１は信号光及び上下準位のいずれかからの発光
の波長に対応した光及びモニタ信号光を分波する光ファ
イバカプラ、２３は演算部を示しており、これらは光監
視ブロック２０を構成する。モニタ信号光の波長は信号
光波長帯域の片端若しくは帯域内の１３００〜１６００
ｎｍに位置する。
の形態を図１１に示す。図１１は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２６はモニタ信号光源、２８は入力
モニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１０はモニ
タ信号光を分波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３は増
幅されたモニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１
９は上下準位のいずれかからの発光の波長に対応した光
のパワーを測定する光検出器、２１５は増幅されたモニ
タ信号光を抽出するフィルタ、２２１は上下準位のいず
れかからの発光の波長に対応した光を抽出する光フィル
タ、２３０は上下準位のいずれかからの発光の波長に対
応した光及びモニタ信号光を分波する光ファイバカプ
ラ、２３１は信号光及び上下準位のいずれかからの発光
の波長に対応した光及びモニタ信号光を分波する光ファ
イバカプラ、２３は演算部を示しており、これらは光監
視ブロック２０を構成する。モニタ信号光の波長は信号
光波長帯域の片端若しくは帯域内の１３００〜１６００
ｎｍに位置する。
【００２８】入力側光監視ブロックの光検出器２８によ
り入力モニタ信号光パワーを検出し、演算部２３へ送
る。光増幅ブロック１０により信号光とモニタ信号光を
増幅する。増幅されたモニタ信号光は分波する光ファイ
バカプラ２３０，２３１により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、増幅されたモニタ信号光パワーを光検
出器２１３により検出し、演算部２３へ送る。入力モニ
タ信号光パワーと増幅されたモニタ信号光パワーの値よ
り利得が導出される。増幅の上下準位のから発生する７
４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０００
〜２６００ｎｍ，１６００〜２０００ｎｍのいずれかに
対応した光、若しくは７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜
１６００ｎｍ，２０００〜２６００ｎｍ，１６００〜２
０００ｎｍの帯域内１波長の光は分波する光ファイバカ
プラ２３０により光増幅ブロック１０の出力端で分波さ
れ、出力側光監視ブロックにより上下準位のいずれかか
らの発光の波長に対応した光が検出される。導出された
モニタ信号光の利得及び上下準位のいずれかからの発光
の波長に対応した光のパワー値は、演算部２３に送ら
れ、所望の値との比較により前方励起光の入力ポート及
び後方励起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出
し、光源ブロック４０の光制御部４３へ送る。光制御部
４３はその値どおりに前方励起光及び後方励起光のパワ
ーを制御する。演算部２３は短波長側へ利得ピークがシ
フトしていると判断した場合には前方側の励起光パワー
の比率を上げ、長波長側へ利得ピークがシフトしている
と判断した場合には後方側の励起光パワーの比率を上げ
るように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰ
ｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋
Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペクトル一定
制御が可能となる。
り入力モニタ信号光パワーを検出し、演算部２３へ送
る。光増幅ブロック１０により信号光とモニタ信号光を
増幅する。増幅されたモニタ信号光は分波する光ファイ
バカプラ２３０，２３１により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、増幅されたモニタ信号光パワーを光検
出器２１３により検出し、演算部２３へ送る。入力モニ
タ信号光パワーと増幅されたモニタ信号光パワーの値よ
り利得が導出される。増幅の上下準位のから発生する７
４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０００
〜２６００ｎｍ，１６００〜２０００ｎｍのいずれかに
対応した光、若しくは７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜
１６００ｎｍ，２０００〜２６００ｎｍ，１６００〜２
０００ｎｍの帯域内１波長の光は分波する光ファイバカ
プラ２３０により光増幅ブロック１０の出力端で分波さ
れ、出力側光監視ブロックにより上下準位のいずれかか
らの発光の波長に対応した光が検出される。導出された
モニタ信号光の利得及び上下準位のいずれかからの発光
の波長に対応した光のパワー値は、演算部２３に送ら
れ、所望の値との比較により前方励起光の入力ポート及
び後方励起光入力ポートからの光出力の和及び比を導出
し、光源ブロック４０の光制御部４３へ送る。光制御部
４３はその値どおりに前方励起光及び後方励起光のパワ
ーを制御する。演算部２３は短波長側へ利得ピークがシ
フトしていると判断した場合には前方側の励起光パワー
の比率を上げ、長波長側へ利得ピークがシフトしている
と判断した場合には後方側の励起光パワーの比率を上げ
るように前方励起光パワーＰｆ及び後方励起光パワーＰ
ｂを調節する。また全体の利得を、総励起光量（Ｐｆ＋
Ｐｂ）により制御する。これにより利得スペクトル一定
制御が可能となる。
【００２９】［実施の形態１５］本発明の第１５の実施
の形態を図１２に示す。図１２は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２６はモニタ信号光源、２８は入力
モニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１０はモニ
タ信号光を分波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３は増
幅されたモニタ信号光パワーを測定する光検出器、２２
４は上下準位のいずれかから発生するＡＳＥパワーを測
定する光検出器、２１５は増幅されたモニタ信号光を抽
出するフィルタ、２２６は上下準位のいずれかから発生
するＡＳＥを抽出する光フィルタ、２３２はＡＳＥ及び
モニタ信号光を分波する光ファイバカプラ、２３３は信
号光及びＡＳＥ及びモニタ信号光を分波する光ファイバ
カプラ、２３は演算部を示しており、これらは光監視ブ
ロック２０を構成する。モニタ信号光の波長は信号光波
長帯域の片端若しくは帯域内の１３００〜１６００ｎｍ
に位置する。
の形態を図１２に示す。図１２は利得スペクトル一定制
御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅器の構成
図である。光増幅ブロック１０及び光源ブロック４０と
して実施の形態１，２，３，４，５，６，７のいずれか
を使用する。図中、２６はモニタ信号光源、２８は入力
モニタ信号光パワーを測定する光検出器、２１０はモニ
タ信号光を分波する光ファイバカプラ、２４は信号光と
モニタ信号光を合波する光ファイバカプラ、２１３は増
幅されたモニタ信号光パワーを測定する光検出器、２２
４は上下準位のいずれかから発生するＡＳＥパワーを測
定する光検出器、２１５は増幅されたモニタ信号光を抽
出するフィルタ、２２６は上下準位のいずれかから発生
するＡＳＥを抽出する光フィルタ、２３２はＡＳＥ及び
モニタ信号光を分波する光ファイバカプラ、２３３は信
号光及びＡＳＥ及びモニタ信号光を分波する光ファイバ
カプラ、２３は演算部を示しており、これらは光監視ブ
ロック２０を構成する。モニタ信号光の波長は信号光波
長帯域の片端若しくは帯域内の１３００〜１６００ｎｍ
に位置する。
【００３０】入力側光監視ブロックの光検出器２８によ
り入力モニタ信号光パワーを検出し、演算部２３へ送
る。光増幅ブロック１０により信号光とモニタ信号光を
増幅する。増幅されたモニタ信号光は分波する光ファイ
バカプラ２３２，２３３により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、増幅されたモニタ信号光パワーを光監
視ブロック２０により検出し、演算部２３へ送る。入力
モニタ信号光パワーと増幅されたモニタ信号光パワーの
値より利得が導出される。増幅の上下準位のから発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍ，１６００〜２０００ｎｍのいずれ
かのＡＳＥ、若しくは７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜
１６００ｎｍ，２０００〜２６００ｎｍ，１６００〜２
０００ｎｍの帯域内１波長のＡＳＥは分波する光ファイ
バカプラにより光増幅ブロック１０の出力端で分波さ
れ、出力側光監視ブロックによりＡＳＥパワーが検出さ
れる。導出されたモニタ信号光の利得及びＡＳＥパワー
値は、演算部２３に送られ、所望の値との比較により前
方励起光の入力ポート及び後方励起光入力ポートからの
光出力の和及び比を導出し、光源ブロック４０の光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起
光及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得
ピークがシフトしていると判断した場合には後方側の励
起光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰｆ
及び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利得
を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これに
より利得スペクトル一定制御が可能となる。
り入力モニタ信号光パワーを検出し、演算部２３へ送
る。光増幅ブロック１０により信号光とモニタ信号光を
増幅する。増幅されたモニタ信号光は分波する光ファイ
バカプラ２３２，２３３により光増幅ブロック１０の出
力端で分波され、増幅されたモニタ信号光パワーを光監
視ブロック２０により検出し、演算部２３へ送る。入力
モニタ信号光パワーと増幅されたモニタ信号光パワーの
値より利得が導出される。増幅の上下準位のから発生す
る７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜１６００ｎｍ，２０
００〜２６００ｎｍ，１６００〜２０００ｎｍのいずれ
かのＡＳＥ、若しくは７４０〜８８０ｎｍ，１４００〜
１６００ｎｍ，２０００〜２６００ｎｍ，１６００〜２
０００ｎｍの帯域内１波長のＡＳＥは分波する光ファイ
バカプラにより光増幅ブロック１０の出力端で分波さ
れ、出力側光監視ブロックによりＡＳＥパワーが検出さ
れる。導出されたモニタ信号光の利得及びＡＳＥパワー
値は、演算部２３に送られ、所望の値との比較により前
方励起光の入力ポート及び後方励起光入力ポートからの
光出力の和及び比を導出し、光源ブロック４０の光制御
部４３へ送る。光制御部４３はその値どおりに前方励起
光及び後方励起光のパワーを制御する。演算部２３は短
波長側へ利得ピークがシフトしていると判断した場合に
は前方側の励起光パワーの比率を上げ、長波長側へ利得
ピークがシフトしていると判断した場合には後方側の励
起光パワーの比率を上げるように前方励起光パワーＰｆ
及び後方励起光パワーＰｂを調節する。また全体の利得
を、総励起光量（Ｐｆ＋Ｐｂ）により制御する。これに
より利得スペクトル一定制御が可能となる。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光ファ
イバ増幅器は、前方励起光量Ｐｆと後方励起光量Ｐｂの
比を変化させることにより、アンプへの入力信号光パワ
ーの変動に対して利得スペクトルを一定に保つことがで
きる。また利得スペクトル状態を表す利得、ＡＳＥパワ
ーの中から任意の組み合わせの２つの値を測定すること
により、利得スペクトル状態の監視を行うことができ
る。
イバ増幅器は、前方励起光量Ｐｆと後方励起光量Ｐｂの
比を変化させることにより、アンプへの入力信号光パワ
ーの変動に対して利得スペクトルを一定に保つことがで
きる。また利得スペクトル状態を表す利得、ＡＳＥパワ
ーの中から任意の組み合わせの２つの値を測定すること
により、利得スペクトル状態の監視を行うことができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図２】図２（ａ）はアンプへの入力パワーが減少後の
利得スペクトル、図２（ｂ）は励起光の分配比の変化及
び励起光パワーの変化により制御を行った場合の利得ス
ペクトル、図２（ｃ）は励起光の分配比を変化させずに
励起光パワーのみの変化により制御を行った場合の利得
スペクトルの概念図を表している。
利得スペクトル、図２（ｂ）は励起光の分配比の変化及
び励起光パワーの変化により制御を行った場合の利得ス
ペクトル、図２（ｃ）は励起光の分配比を変化させずに
励起光パワーのみの変化により制御を行った場合の利得
スペクトルの概念図を表している。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図４】マッハツェンダ干渉型分岐器の構成図を示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係る利得スペクト
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
ル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ増幅
器の構成図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る利得スペ
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
【図１１】本発明の第１４の実施の形態に係る利得スペ
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
【図１２】本発明の第１５の実施の形態に係る利得スペ
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
クトル一定制御機能及びモニタ機能を備えた光ファイバ
増幅器の構成図である。
【図１３】ツリウム添加光ファイバ増幅器の増幅特性の
例を示すグラフである。
例を示すグラフである。
【図１４】エルビウム添加光ファイバ増幅器の増幅に関
与するエルビウムイオン（Ｅ3+）のエネルギー準位図を
示すグラフである。
与するエルビウムイオン（Ｅ3+）のエネルギー準位図を
示すグラフである。
【図１５】Ｔｍ3+のエネルギー準位図を示すグラフであ
る。
る。
【図１６】ツリウム添加光ファイバ増幅器において励起
光の分配比を変えた場合の利得スペクトルを示すグラフ
である。
光の分配比を変えた場合の利得スペクトルを示すグラフ
である。
１０ 光増幅ブロック
１１ 増幅用光ファイバ
１２，１５ 光アイソレータ
１３，１４，１６ 波長分割多重カプラ
２０ 光監視ブロック
２１，２２ 光検出器
２３ 演算部
２４，２５，２１０，２１１，２１２，２１７，２３
０，２３１，２３２，２３３ 光ファイバカプラ ２６，２７ モニタ用信号光源 ２８，２９，２１３，２１４，２１８，２１９，２２
４，２２５ 光検出器 ２１５，２１６，２２０，２２１，２２６，２２７ フ
ィルタ ２２２，２２３，２２８，２２９ 分波器 ４１，４２，４５ 励起光源 ４３ 光制御部 ４４ マッハツェンダ干渉型分岐器 ５１ 位相調整器 ５２，５３ カプラ ６０ 前方励起光導入部 ７０ 後方励起光導入部
０，２３１，２３２，２３３ 光ファイバカプラ ２６，２７ モニタ用信号光源 ２８，２９，２１３，２１４，２１８，２１９，２２
４，２２５ 光検出器 ２１５，２１６，２２０，２２１，２２６，２２７ フ
ィルタ ２２２，２２３，２２８，２２９ 分波器 ４１，４２，４５ 励起光源 ４３ 光制御部 ４４ マッハツェンダ干渉型分岐器 ５１ 位相調整器 ５２，５３ カプラ ６０ 前方励起光導入部 ７０ 後方励起光導入部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 清水 誠
東京都千代田区大手町二丁目３番１号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平11−340920（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−112434（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−107141（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−83054（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−270640（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275792（ＪＰ，Ａ)
Ｋａｓａｍａｔｓｕ Ｔａｄａｓｈｉ
ｅｔ ａｌ，”Ｎｏｖｅｌ １．50μ
ｍ Ｂａｎｄ Ｇａｉｎ−Ｓｈｉｆｔｅ
ｄ Ｔｈｕｌｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉ
ｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｂｙ ｕ
ｓｉｎｇ Ｄｕａｌ Ｗａｖｅｌｅｎｇ
ｔｈ Ｐｕｍｐｉｎｇ ｏｆ １，Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎ
ｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎｓ （ＯＡＡ’99），ｐｐ．46−50.
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
Claims (16)
- 【請求項１】 光増幅ブロックと光監視ブロックと光源
ブロックと信号入力用光ファイバ及び信号出力用光ファ
イバからなる光増幅器であって、前記光監視ブロックは
少なくとも入力側光監視ブロック又は出力側光監視ブロ
ックのいずれか一方を有し、前記光監視ブロックのう
ち、入力側光監視ブロックは少なくとも前記信号入力用
光ファイバと前記光増幅ブロックの間に設置された第１
の光合分波器を有し、前記光監視ブロックのうち、出力
側光監視ブロックは少なくとも前記信号出力用光ファイ
バと前記光増幅ブロックの間に設置された第２の光合分
波器を有し、前記光増幅ブロックはツリウムイオンをコ
ア又はクラッドの少なくともいずれか一方に添加した増
幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバにそれぞれ一
端で接続した前方励起光導入部と後方励起光導入部より
なり、前記前方励起光導入部は、前記入力側光監視ブロ
ック又は前記信号入力用光ファイバの一端に接続した光
アイソレータと、少なくとも１つの光合分波器と前記光
合分波器の各々に接続した前方励起光入力ポートよりな
り、前記励起光入力ポートは前記第１の光合分波器に接
続され、前記後方励起光導入部は、前記出力側光監視ブ
ロック又は前記信号出力用光ファイバの一端に接続した
光アイソレータと、少なくとも１つの光合分波器と前記
光合分波器の各々に接続した後方励起光入力ポートより
なり、前記後方励起光入力ポートは前記第２の光合分波
器に接続され、前記光源ブロックは少なくとも１つの励
起光源と光制御部よりなり、前記励起光源は前記前方励
起光入力ポート又は前記後方励起光入力ポートに接続さ
れ、前記光監視ブロックは演算部において前記入力光監
視ブロック及び出力光監視ブロックでの測定値を基に前
記前方励起光入力ポート及び後方励起光入力ポートから
の光出力の和及び比を演算し、前記光制御部は前記光監
視ブロックの演算部の出力を基に前記和及び比を制御
し、入力信号光パワーが変化し短波長側の利得が減少し
た場合は、利得ピークを短波長側へシフトさせ、長波長
側の利得が減少した場合は、利得ピークを長波長側へシ
フトさせることにより、利得スペクトルを一定に保つこ
とを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記励起光源のうち少なくとも１つは、
位相調整器を有するマッハツェンダ干渉計の入力部に接
続され、前記マッハツェンダ干渉計の前記励起光源に接
続されていない側はそれぞれ前記前方励起光入力ポート
及び前記後方励起光入力ポートに各々接続され、前記位
相調整器は前記光制御部に接続されたことを特徴とする
請求項１に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 １台のみで構成される前記励起光源は、
位相調整器を有するマッハツェンダ干渉計の入力部に接
続され、前記マッハツェンダ干渉計の前記励起光源に接
続されていない側はそれぞれ前記前方励起光入力ポート
及び前記後方励起光入力ポートに各々接続され、前記位
相調整器は前記光制御部に接続されたことを特徴とする
請求項１又は２に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 少なくとも１台の前記励起光源の出力波
長が１０００ｎｍ乃至１１２０ｎｍであることを特徴と
する請求項１，２又は３に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記励起光源に加えて、出力波長が５３
０ｎｍ乃至７２０ｎｍ，７４０ｎｍ乃至８３０ｎｍ，１
１００ｎｍ乃至１３００ｎｍ、及び１５００ｎｍ乃至２
０００ｎｍの中から選ばれた少なくとも１つの励起光源
を有することを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ
増幅器。 - 【請求項６】 前記光監視ブロックは、演算部において
前記入力光監視ブロック及び出力光監視ブロックでの測
定値と予め設定した基準値との差に基づいて前記和及び
比を演算することを特徴とする請求項１，２，３，４又
は５に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記光監視ブロックは、少なくとも１つ
以上の励起準位からの発光についての前記入力光監視ブ
ロック及び出力光監視ブロックでの光強度の測定値と予
め設定した基準値との差に基づいて前記和及び比を演算
することを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ増幅
器。 - 【請求項８】 前記入力側光監視ブロックは、前記増幅
用光ファイバの増幅帯域内に設定された異なる複数の波
長を各々出力する複数の光源と、前記各々の波長に対応
した複数の光検出器と、前記光源の出力を分岐し、前記
第１の光合波器と前記光検出器に接続した光合分波器を
有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ増
幅器。 - 【請求項９】 前記光監視ブロックは、Ｔｍ3+の3Ｈ4及
び3Ｆ4からの発光の波長に対応した光を各々検出する手
段を有することを特徴とする請求項１，２，３，４，
５，６又は７に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１０】 前記光監視ブロックは、Ｔｍ3+の3Ｈ4
及び3Ｆ4からの増幅された自然放出光を各々検出する手
段を有することを特徴とする請求項８に記載の光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項１１】 前記光監視ブロックは、Ｔｍ3+の3Ｈ4
及び3Ｆ4からの増幅された自然放出光を各々検出する手
段を有することを特徴とする請求項１，２，３，４，
５，６又は７に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１２】 前記光監視ブロックは、Ｔｍ3+の3Ｈ4
及び3Ｆ4からの増幅された自然放出光のうち少なくとも
１つの波長の光を各々検出する手段を有することを特徴
とする請求項１，２，３，４，５，６，９又は１１に記
載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１３】 前記光監視ブロックは、Ｔｍ3+の3Ｈ4
及び3Ｆ4のいずれかの準位からの増幅された自然放出光
と、他方の準位からの増幅された自然放出光から少なく
とも１つの波長の光を各々検出する手段を有することを
特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，９，１
１又は１２に記載光ファイバ増幅器。 - 【請求項１４】 前記光監視ブロックは、前記増幅用光
ファイバの増幅帯域内に設定された少なくとも１つの波
長の光を出力する光源と、前記波長に対応した光検出器
と、前記光源の出力を分岐し、前記第１の光合分波器と
前記光検出器に接続した光合分波器と、Ｔｍ3+の3Ｈ4及
び3Ｆ4からの発光を検出する手段を有することを特徴と
する請求項１，２，３，４，５，６又は１１に記載の光
ファイバ増幅器。 - 【請求項１５】 前記光監視ブロックは、前記増幅用光
ファイバの増幅帯域内に設定された少なくとも１つの波
長の光を出力する光源と、前記波長に対応した光検出器
と、前記光源の出力を分岐し、前記第１の光合分波器と
前記光検出器に接続した光合分波器と、Ｔｍ3+の3Ｈ4及
び3Ｆ4からの増幅された自然放出光を検出する手段を有
することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，
１１又は１４に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１６】 前記光監視ブロックは、前記増幅用光
ファイバの増幅帯域内に設定された少なくとも１つの波
長の光を出力する光源と、前記波長に対応した光検出器
と、前記光源の出力を分岐し、前記第１の光合分波器と
前記光検出器に接続した光合分波器と、Ｔｍ3+の3Ｈ4及
び3Ｆ4からの増幅された自然放出光の少なくとも１つの
波長に対応した光を検出する手段を有することを特徴と
する請求項１，２，３，４，５，６，１１，１４又は１
５に記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032963A JP3514436B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032963A JP3514436B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223419A JP2001223419A (ja) | 2001-08-17 |
| JP3514436B2 true JP3514436B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=18557512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000032963A Expired - Fee Related JP3514436B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 光ファイバ増幅器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3514436B2 (ja) |
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| US7042634B2 (en) | 2002-03-14 | 2006-05-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical amplifier |
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| JP5304378B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2013-10-02 | 富士通株式会社 | 光増幅器 |
| US8848283B2 (en) * | 2010-10-21 | 2014-09-30 | Adva Optical Networking Se | Optical amplification device and method |
-
2000
- 2000-02-10 JP JP2000032963A patent/JP3514436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｋａｓａｍａｔｓｕ Ｔａｄａｓｈｉ ｅｔ ａｌ，"Ｎｏｖｅｌ １．５０μｍ Ｂａｎｄ Ｇａｉｎ−Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｔｈｕｌｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｄｕａｌ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｐｕｍｐｉｎｇ ｏｆ １，Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ （ＯＡＡ’９９），ｐｐ．４６−５０． |
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