JP3516881B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、光信号を増幅する
光ファイバ増幅器に関し、特に、光ファイバ型の光増幅
媒体、この光増幅媒体に正または負の熱量を与える加熱
素子、前記光増幅媒体に与える励起光を発生する励起光
源、及びこの励起光源からの励起光と信号光を合波して
前記光増幅媒体に導く光合波手段からなる光増幅部と、
前記信号光のパワーの一部を分岐して、その光パワーを
測定する光検出器に導く光分岐手段と、前記励起光源が
発生する光パワーと加熱素子が発生する熱量とを制御す
る制御手段とを具備する光ファイバ増幅器に関するもの
である。
光ファイバ増幅器に関し、特に、光ファイバ型の光増幅
媒体、この光増幅媒体に正または負の熱量を与える加熱
素子、前記光増幅媒体に与える励起光を発生する励起光
源、及びこの励起光源からの励起光と信号光を合波して
前記光増幅媒体に導く光合波手段からなる光増幅部と、
前記信号光のパワーの一部を分岐して、その光パワーを
測定する光検出器に導く光分岐手段と、前記励起光源が
発生する光パワーと加熱素子が発生する熱量とを制御す
る制御手段とを具備する光ファイバ増幅器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、通信容量増加への要求が高まる中
で、波長多重（ＷＤＭ；Ｗavelength Ｄivision Ｍil
tiplex）光通信システムの実用化への研究・開発が盛ん
になっている。前記ＷＤＭシステムにおいて、光ファイ
バ増幅器は広帯域性、低雑音性、高出力性の観点から必
要不可欠な光デバイスとなっている。
で、波長多重（ＷＤＭ；Ｗavelength Ｄivision Ｍil
tiplex）光通信システムの実用化への研究・開発が盛ん
になっている。前記ＷＤＭシステムにおいて、光ファイ
バ増幅器は広帯域性、低雑音性、高出力性の観点から必
要不可欠な光デバイスとなっている。
【０００３】前記ＷＤＭシステムに光ファイバ増幅器を
導入する上での課題は、スパンロス変動による増幅器の
入力パワー変動や分散補償ファイバなどの分散補償器の
損失に関われず、一定出力が得られる光ファイバ増幅器
の開発である。
導入する上での課題は、スパンロス変動による増幅器の
入力パワー変動や分散補償ファイバなどの分散補償器の
損失に関われず、一定出力が得られる光ファイバ増幅器
の開発である。
【０００４】これらの課題に対しては、２つの増幅部の
中間にアッテネータ及び分散補償器を配置し、アッテネ
ータにより自動レベル制御（ＡＬＣ）を行い、各増幅部
は自動利得制御（ＡＧＣ）をかけることによって入力パ
ワー変動や分散補償器の損失を補償し、一定出力で信号
を増幅する増幅器が開発されている（ＯＡＡ’９８Ｔec
hnical Ｄigest, ＷＡ２, ｐ.173）。増幅部間に挿
入するアッテネータとしては、ファラデー効果型やＮＤ
フィルタを使用した機械型がある。
中間にアッテネータ及び分散補償器を配置し、アッテネ
ータにより自動レベル制御（ＡＬＣ）を行い、各増幅部
は自動利得制御（ＡＧＣ）をかけることによって入力パ
ワー変動や分散補償器の損失を補償し、一定出力で信号
を増幅する増幅器が開発されている（ＯＡＡ’９８Ｔec
hnical Ｄigest, ＷＡ２, ｐ.173）。増幅部間に挿
入するアッテネータとしては、ファラデー効果型やＮＤ
フィルタを使用した機械型がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、増幅部間に挿入するアッテネータとして
ファラデー効果型を用いた場合、減衰量によって波長依
存性が異なるために、入力パワーの変化に応じて減衰量
を変えると、出力パワーレベルの波長依存性が大きく変
化するという問題があった。
来の技術では、増幅部間に挿入するアッテネータとして
ファラデー効果型を用いた場合、減衰量によって波長依
存性が異なるために、入力パワーの変化に応じて減衰量
を変えると、出力パワーレベルの波長依存性が大きく変
化するという問題があった。
【０００６】また、ＮＤフィルタを用いた機械型アッテ
ネータは、ステッピングモータを使用するため、耐久性
がなく信頼性の点で問題があった。
ネータは、ステッピングモータを使用するため、耐久性
がなく信頼性の点で問題があった。
【０００７】従って、入力レベル変動や分散補償器の損
失を補償し、常に一定の出力でかつ波長依存性が変化し
ない光ファイバ増幅器の開発が必要である。
失を補償し、常に一定の出力でかつ波長依存性が変化し
ない光ファイバ増幅器の開発が必要である。
【０００８】本発明の目的は、入力レベルや分散補償器
の損失が変化しても一定の出力でかつ出力の波長依存性
が変化しない光ファイバ増幅器を提供することにある。
の損失が変化しても一定の出力でかつ出力の波長依存性
が変化しない光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１１】（１）Ｅｒ添加ファイバからなる光ファイ
バ型の光増幅媒体、この光増幅媒体に正または負の熱量
を与える加熱素子、前記光増幅媒体に与える励起光を発
生する励起光源、及びこの励起光源からの励起光と信号
光を合波して前記光増幅媒体に導く光合波手段からなる
光増幅部と、前記信号光のパワーの一部を分岐して、そ
の光パワーを測定する光検出器に導く光分岐手段と、前
記励起光源が発生する光パワーと加熱素子が発生する熱
量とを制御する制御手段とを具備し、波長域１５６５ｎ
ｍから１６１０ｎｍにある複数波長の信号光を増幅する
光ファイバ増幅器であって、前記光増幅部からなる前段
光増幅部及び後段光増幅部を設け、前記前段増幅部の入
力パワー、前記後段増幅部の入力パワー、及び前記後段
増幅部の出力パワーをモニターする手段と、前記前段増
幅部と前記後段増幅部との利得を制御する制御手段とを
具備し、前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前
記前段増幅部の入力パワーに応じて前記光増幅部の自動
利得制御の目標値を変化させ前記目標値となるように前
記励起光源の出力パワーを制御し、前記加熱素子の制御
と前記励起光源の出力パワーの制御を同時に行って、前
記後段増幅部の出力パワーを一定とし、かつ前記後段増
幅部の出力の波長依存性が変化しない光ファイバ増幅器
である。
バ型の光増幅媒体、この光増幅媒体に正または負の熱量
を与える加熱素子、前記光増幅媒体に与える励起光を発
生する励起光源、及びこの励起光源からの励起光と信号
光を合波して前記光増幅媒体に導く光合波手段からなる
光増幅部と、前記信号光のパワーの一部を分岐して、そ
の光パワーを測定する光検出器に導く光分岐手段と、前
記励起光源が発生する光パワーと加熱素子が発生する熱
量とを制御する制御手段とを具備し、波長域１５６５ｎ
ｍから１６１０ｎｍにある複数波長の信号光を増幅する
光ファイバ増幅器であって、前記光増幅部からなる前段
光増幅部及び後段光増幅部を設け、前記前段増幅部の入
力パワー、前記後段増幅部の入力パワー、及び前記後段
増幅部の出力パワーをモニターする手段と、前記前段増
幅部と前記後段増幅部との利得を制御する制御手段とを
具備し、前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前
記前段増幅部の入力パワーに応じて前記光増幅部の自動
利得制御の目標値を変化させ前記目標値となるように前
記励起光源の出力パワーを制御し、前記加熱素子の制御
と前記励起光源の出力パワーの制御を同時に行って、前
記後段増幅部の出力パワーを一定とし、かつ前記後段増
幅部の出力の波長依存性が変化しない光ファイバ増幅器
である。
【００１２】（２）前記手段（１）の光ファイバ増幅器
において、前記光増幅部を分散補償器の前段と後段にそ
れぞれ設け、前段増幅部の入力パワー、後段増幅部の入
力パワー、及び後段増幅部の出力パワーをモニターする
手段と、前記２個の光増幅部の利得を制御する制御手段
を設け、前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前
記前段増幅部の入力パワー及び前記分散補償器の損失に
応じて前記光増幅部の自動利得制御の目標値を変化させ
前記目標値となるように前記励起光源の出力パワーを制
御することを特徴とする。
において、前記光増幅部を分散補償器の前段と後段にそ
れぞれ設け、前段増幅部の入力パワー、後段増幅部の入
力パワー、及び後段増幅部の出力パワーをモニターする
手段と、前記２個の光増幅部の利得を制御する制御手段
を設け、前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前
記前段増幅部の入力パワー及び前記分散補償器の損失に
応じて前記光増幅部の自動利得制御の目標値を変化させ
前記目標値となるように前記励起光源の出力パワーを制
御することを特徴とする。
【００１３】以下、本発明について、図面を参照して実
施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
【００１４】なお、実施例及び参考例を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
【発明の実施の形態】（実施形態１）
図１は、本発明による実施形態１の光ファイバ増幅器の
概略構成を示すブロック図である。
概略構成を示すブロック図である。
【００１６】本実施形態１の光ファイバ増幅器は、図１
に示すように、光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-
１，１-２、励起光と信号項を合波する合波器２-１，２
-２，２-３，２-４、励起光源３-１，３-２，３-３，３
-４、アイソレータ４-１，４-２，４-３，４-４、及び
Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２に正または負の熱量を与
える加熱素子７-１，７-２からなる増幅部１０-１，１
０-２と、光パワーの一部を分岐する分岐器５-１，５-
２，５-３と、フォトダイオード（ＬＤ）６-１，６-
２，６-３と、制御回路８-１，８-２とで構成されてい
る。前記２つの増幅部１０-１，１０-２の間には分散補
償器９を挿入している。
に示すように、光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-
１，１-２、励起光と信号項を合波する合波器２-１，２
-２，２-３，２-４、励起光源３-１，３-２，３-３，３
-４、アイソレータ４-１，４-２，４-３，４-４、及び
Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２に正または負の熱量を与
える加熱素子７-１，７-２からなる増幅部１０-１，１
０-２と、光パワーの一部を分岐する分岐器５-１，５-
２，５-３と、フォトダイオード（ＬＤ）６-１，６-
２，６-３と、制御回路８-１，８-２とで構成されてい
る。前記２つの増幅部１０-１，１０-２の間には分散補
償器９を挿入している。
【００１７】図２（ａ）は図１の概略構成図であり、図
２（ｂ）は図２（ａ）に示す光増幅器内部での光ファイ
バ長手方向の位置における光パワーレベル特性を示す図
である。図２（ａ），（ｂ）において、ｍ1，ｍ2，
ｍ3，ｍ4は光増幅器内の光ファイバ長手方向の各部の位
置を示している。図２（ｂ）において、実線と破線は分
散補償器９の挿入損失の違いを示し、実線が損失最小の
とき、破線が損失最大のときを示している。
２（ｂ）は図２（ａ）に示す光増幅器内部での光ファイ
バ長手方向の位置における光パワーレベル特性を示す図
である。図２（ａ），（ｂ）において、ｍ1，ｍ2，
ｍ3，ｍ4は光増幅器内の光ファイバ長手方向の各部の位
置を示している。図２（ｂ）において、実線と破線は分
散補償器９の挿入損失の違いを示し、実線が損失最小の
とき、破線が損失最大のときを示している。
【００１８】以下、図２（ａ），（ｂ）を用いて本実施
形態１の光ファイバ増幅器の動作を説明する。
形態１の光ファイバ増幅器の動作を説明する。
【００１９】分岐器５-１及びフォトダイオード６-１に
より入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１
０-２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値をそれぞれ
Ｇ1，Ｇ2とし、次の数１の式のように、入力パワー及び
分散補償器の損失に応じて変化させる。すなわち、図２
（ｂ）に示すように、増幅部１０-１の利得のみを変化
させる。
より入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１
０-２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値をそれぞれ
Ｇ1，Ｇ2とし、次の数１の式のように、入力パワー及び
分散補償器の損失に応じて変化させる。すなわち、図２
（ｂ）に示すように、増幅部１０-１の利得のみを変化
させる。
【００２０】
【数１】 Ｇ1＝ｇ1（Ｐin）＝Ｐmid／Ｐin
Ｇ2＝Ｐout／Ｐmid
全数式において、Ｐinは入力パワー、Ｐmidは中間パワ
ー、Ｐoutは出力パワーを表わし、ｇ1（Ｐin）及びｇ2
（Ｐin）はそれぞれＰin（入力パワー）の関数を表わし
ている。
ー、Ｐoutは出力パワーを表わし、ｇ1（Ｐin）及びｇ2
（Ｐin）はそれぞれＰin（入力パワー）の関数を表わし
ている。
【００２１】Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２の温度は、
サーミスタにより検知し、それぞれの利得がＧ1及びＧ2
となるように加熱素子７-１，７-２により制御する。前
記光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-１，１-２の温
度の制御方法は、例えば、Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-
２を熱伝導性のある（アルミ製など）ボビンに巻き取
り、ペルチェ素子を用いて制御する。Ｅｒ添加ファイバ
１-１，１-２の温度をサーミスタで検知し、それをペル
チェ素子駆動回路にフィードバックすることにより当該
Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２の温度を所望の温度に制
御する。
サーミスタにより検知し、それぞれの利得がＧ1及びＧ2
となるように加熱素子７-１，７-２により制御する。前
記光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-１，１-２の温
度の制御方法は、例えば、Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-
２を熱伝導性のある（アルミ製など）ボビンに巻き取
り、ペルチェ素子を用いて制御する。Ｅｒ添加ファイバ
１-１，１-２の温度をサーミスタで検知し、それをペル
チェ素子駆動回路にフィードバックすることにより当該
Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２の温度を所望の温度に制
御する。
【００２２】また、励起光源３-１，３-２，３-３，３-
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値となるように制御する。
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値となるように制御する。
【００２３】図３は、本実施形態１の光ファイバ増幅器
の出力スペクトルを示す図であり、図４は、本実施形態
１の光ファイバ増幅器の平均出力パワーと利得偏差を示
す図である。
の出力スペクトルを示す図であり、図４は、本実施形態
１の光ファイバ増幅器の平均出力パワーと利得偏差を示
す図である。
【００２４】図３及び図４において、増幅部１０-１，
１０-２の励起光源は、１．４８ミクロン帯ＬＤを使用
し、加熱素子にはフォトダイオード（ＬＤ）やアレイ型
導波路格子（ＡＷＧ）の温度制御に使用され、充分な信
頼性があるペルチェ素子を用いている。
１０-２の励起光源は、１．４８ミクロン帯ＬＤを使用
し、加熱素子にはフォトダイオード（ＬＤ）やアレイ型
導波路格子（ＡＷＧ）の温度制御に使用され、充分な信
頼性があるペルチェ素子を用いている。
【００２５】本実施形態１の光ファイバ増幅器では、図
３及び図４に示すように、−１６から-１１ｄＢｍ／ｃ
ｈまでの５ｄＢの入力パワーの変化に対して、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化、すなわち利得偏差の変
化０.１ｄＢが達成されている。
３及び図４に示すように、−１６から-１１ｄＢｍ／ｃ
ｈまでの５ｄＢの入力パワーの変化に対して、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化、すなわち利得偏差の変
化０.１ｄＢが達成されている。
【００２６】また、励起光源として０.９８ミクロン帯
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様、波長依存性の変化無しに一定出力を
達成している。
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様、波長依存性の変化無しに一定出力を
達成している。
【００２７】以上説明したように、本実施形態１の光フ
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器の損失
が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力で
光を増幅することができる。
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器の損失
が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力で
光を増幅することができる。
【００２８】図５は、前記実施形態１の変形例を説明す
るための部分構成図である。
るための部分構成図である。
【００２９】前記実施形態１では、光パワーのモニタ方
法として、分岐器５-１，５-２，５-３とフォトダイオ
ード（ＬＤ）６-１，６-２，６-３を使用し、入力全パ
ワーをモニターしたが、図５に示すように、分岐器５と
フォトダイオード６の間にバンドパスフィルタ１１を挿
入し、特定チャネルの入力パワーをモニターするように
しても良い。
法として、分岐器５-１，５-２，５-３とフォトダイオ
ード（ＬＤ）６-１，６-２，６-３を使用し、入力全パ
ワーをモニターしたが、図５に示すように、分岐器５と
フォトダイオード６の間にバンドパスフィルタ１１を挿
入し、特定チャネルの入力パワーをモニターするように
しても良い。
【００３０】（実施形態２）
図６は、本発明による実施形態２の光ファイバ増幅器の
概略構成を示すブロック図である。図７（ａ）は図６の
概略構成図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す増幅
器内部での光ファイバ長手方向の位置における光パワー
レベル特性を示す図である。図７（ａ），（ｂ）におい
て、ｍ1，ｍ2，ｍ3，ｍ4は光増幅器内の光ファイバ長手
方向の各部の位置を示している。図７（ｂ）において、
実線と破線は分散補償器９の挿入損失の違いを示し、実
線が損失最小のとき、破線が損失最大のときを示してい
る。
概略構成を示すブロック図である。図７（ａ）は図６の
概略構成図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す増幅
器内部での光ファイバ長手方向の位置における光パワー
レベル特性を示す図である。図７（ａ），（ｂ）におい
て、ｍ1，ｍ2，ｍ3，ｍ4は光増幅器内の光ファイバ長手
方向の各部の位置を示している。図７（ｂ）において、
実線と破線は分散補償器９の挿入損失の違いを示し、実
線が損失最小のとき、破線が損失最大のときを示してい
る。
【００３１】本発明による実施形態２の光ファイバ増幅
器は、図６に示すように、前記実施形態１の各装置の配
置構成では同じであるが、増幅部１０-１及び１０-２の
両方の利得を変化させる制御手段が異なるものである。
器は、図６に示すように、前記実施形態１の各装置の配
置構成では同じであるが、増幅部１０-１及び１０-２の
両方の利得を変化させる制御手段が異なるものである。
【００３２】以下、図７（ａ），（ｂ）を用いて本実施
形態２の光ファイバ増幅器の制御動作を説明する。
形態２の光ファイバ増幅器の制御動作を説明する。
【００３３】分岐器５-１とフォトダイオード６-１によ
り入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１０-
２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値をそれぞれ次の数
２の式のように入力パワー及び分散補償器９の損失に応
じて変化させる。すなわち、増幅部１０-１及び１０-２
の両方の利得を変化させる。
り入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１０-
２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値をそれぞれ次の数
２の式のように入力パワー及び分散補償器９の損失に応
じて変化させる。すなわち、増幅部１０-１及び１０-２
の両方の利得を変化させる。
【００３４】
【数２】 Ｇ1＝ｇ1（Ｐin）＝Ｐmid（Ｐin）／Ｐin
Ｇ2＝ｇ2（Ｐin）＝Ｐout／Ｐmid（Ｐin）
Ｅｒ添加光ファイバ１-１，１-２の温度はサーミスタに
より検知し、それぞれ利得がｇ1（Ｐin）及びｇ2（Ｐi
n）となるように加熱素子７-１及び７-２によって制御
する。
より検知し、それぞれ利得がｇ1（Ｐin）及びｇ2（Ｐi
n）となるように加熱素子７-１及び７-２によって制御
する。
【００３５】また、励起光源３-１，３-２，３-３，３-
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値になるように制御する。入力パワーを-１６から-６ｄ
Ｂｍ／ｃｈまで、１０ｄＢ変化させたとき、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化０.１ｄＢを達成した。
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値になるように制御する。入力パワーを-１６から-６ｄ
Ｂｍ／ｃｈまで、１０ｄＢ変化させたとき、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化０.１ｄＢを達成した。
【００３６】すなわち、本実施形態２の制御方法のよう
に、増幅部１０-１，１０-２の両方の利得を変化させる
ことにより、前記実施形態１の制御方法に比べ、入力ダ
イナミックレンジを大きくすることができる。
に、増幅部１０-１，１０-２の両方の利得を変化させる
ことにより、前記実施形態１の制御方法に比べ、入力ダ
イナミックレンジを大きくすることができる。
【００３７】また、励起光源として０.９８ミクロン帯
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
【００３８】以上説明したように、本実施形態２の光フ
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器９の損
失が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力
で光を増幅することができる。基本的には、前記実施形
態１の図３及び図４とほとんど同じ特性であるので、そ
の結果の図示は省略する。
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器９の損
失が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力
で光を増幅することができる。基本的には、前記実施形
態１の図３及び図４とほとんど同じ特性であるので、そ
の結果の図示は省略する。
【００３９】また、２つの増幅部の利得をそれぞれ変化
させることにより、入力ダイナミックレンジを大きくす
ることができる。
させることにより、入力ダイナミックレンジを大きくす
ることができる。
【００４０】また、前記実施形態１と同様に、図５に示
すように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンド
パスフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワー
をモニターするようにしても良い。
すように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンド
パスフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワー
をモニターするようにしても良い。
【００４１】（実施形態３）
図８（ａ）は、本発明による実施形態３の光ファイバ増
幅器の概略構成を示すブロック図であり、図８（ｂ）は
図８（ａ）に示す増幅器内部での光ファイバ長手方向の
位置における光パワーレベル特性を示す図である。図８
（ａ），（ｂ）において、ｍ1，ｍ2，ｍ3，ｍ4は光増幅
器内の光ファイバ長手方向の各部の位置を示している。
図８（ｂ）において、実線と破線は分散補償器９の挿入
損失の違いを示し、実線が損失最小のとき、破線が損失
最大のときを示している。
幅器の概略構成を示すブロック図であり、図８（ｂ）は
図８（ａ）に示す増幅器内部での光ファイバ長手方向の
位置における光パワーレベル特性を示す図である。図８
（ａ），（ｂ）において、ｍ1，ｍ2，ｍ3，ｍ4は光増幅
器内の光ファイバ長手方向の各部の位置を示している。
図８（ｂ）において、実線と破線は分散補償器９の挿入
損失の違いを示し、実線が損失最小のとき、破線が損失
最大のときを示している。
【００４２】本発明による実施形態３は、図８（ａ）に
示すように、前記図６に示した実施形態２の光ファイバ
増幅器と回路構成は同じであるが、前記実施形態２の制
御手段と異なる制御手段で制御する場合の例である。
示すように、前記図６に示した実施形態２の光ファイバ
増幅器と回路構成は同じであるが、前記実施形態２の制
御手段と異なる制御手段で制御する場合の例である。
【００４３】分岐器５-１及びフォトダイオード６-１に
より入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１
０-２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値を次の数３の
式のような入力パワー及び分散補償器９の損失に応じて
変化させる。すなわち、増幅部１０-２の利得のみを変
化させる。
より入力パワーＰinをモニタし、増幅部１０-１及び１
０-２の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値を次の数３の
式のような入力パワー及び分散補償器９の損失に応じて
変化させる。すなわち、増幅部１０-２の利得のみを変
化させる。
【００４４】
【数３】 Ｇ1＝ｇ1＝Ｐmid（Ｐin）／Ｐin
Ｇ2＝ｇ2（Ｐin）＝Ｐout／Ｐmid（Ｐin）
Ｅｒ添加ファイバ１-１，１-２の温度はサーミスタによ
り検知し、それぞれの利得がｇ1及びｇ2（Ｐin）となる
ように加熱素子７-１及び７-２によって制御する。
り検知し、それぞれの利得がｇ1及びｇ2（Ｐin）となる
ように加熱素子７-１及び７-２によって制御する。
【００４５】また、励起光源３-１，３-２，３-３，３-
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値となるように制御する。
４の出力パワーは各増幅部の利得が各々のＡＧＣの目標
値となるように制御する。
【００４６】本実施形態３の光ファイバ増幅器では、-
１６から-１１ｄＢｍ／ｃｈまで５ｄＢの入力パワーの
変化に対して、出力変動０.２ｄＢ、波長依存性の変
化、すなわち利得偏差の変化０.１ｄＢが達成されてい
る。
１６から-１１ｄＢｍ／ｃｈまで５ｄＢの入力パワーの
変化に対して、出力変動０.２ｄＢ、波長依存性の変
化、すなわち利得偏差の変化０.１ｄＢが達成されてい
る。
【００４７】図９は、本実施形態３及び前記実施形態１
の光ファイバ増幅器の雑音特性を示す図である。図９に
示すように、前記実施形態１の光ファイバ増幅器では、
入力パワーが変化すると雑音特性も変化していたが、本
実施形態３の光ファイバ増幅器では、雑音特性にほとん
ど変化がない。２つの増幅部１０-１，１０-２を有する
光ファイバ増幅器の雑音指数ＮＦは、次の数４の式のよ
うに表わせる。
の光ファイバ増幅器の雑音特性を示す図である。図９に
示すように、前記実施形態１の光ファイバ増幅器では、
入力パワーが変化すると雑音特性も変化していたが、本
実施形態３の光ファイバ増幅器では、雑音特性にほとん
ど変化がない。２つの増幅部１０-１，１０-２を有する
光ファイバ増幅器の雑音指数ＮＦは、次の数４の式のよ
うに表わせる。
【００４８】
【数４】
【００４９】ここで、ＮＦ1，ＮＦ2はそれぞれ、増幅部
１０-１，１０-２の雑音指数、Ｇ1は増幅部１０-１の利
得、Ｌは分散補償器の損失を示す。
１０-１，１０-２の雑音指数、Ｇ1は増幅部１０-１の利
得、Ｌは分散補償器の損失を示す。
【００５０】前記実施形態１では、入力パワーに応じて
Ｇ1を変化させているために、入力パワーが大きいとき
にはＧ1が小さくなり、雑音指数ＮＦが大きくなる。
Ｇ1を変化させているために、入力パワーが大きいとき
にはＧ1が小さくなり、雑音指数ＮＦが大きくなる。
【００５１】しかし、本実施形態３では、Ｇ1は変化さ
せていないので、入力パワーが変化しても雑音指数ＮＦ
はほとんど変化しない。
せていないので、入力パワーが変化しても雑音指数ＮＦ
はほとんど変化しない。
【００５２】また、励起光源として０.９８ミクロン帯
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
【００５３】以上説明したように、本実施形態３の光フ
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器９の損
失が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力
で光を増幅することができる。
ァイバ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器９の損
失が変化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力
で光を増幅することができる。
【００５４】また、分散補償器９の後段の増幅部１０-
２の利得のみを変化させることにより、雑音指数がほと
んど変化しない。
２の利得のみを変化させることにより、雑音指数がほと
んど変化しない。
【００５５】また、前記実施形態１と同様に、図５に示
すように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンド
パスフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワー
をモニターするようにしても良い。
すように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンド
パスフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワー
をモニターするようにしても良い。
【００５６】（参考例）
図１０は、本発明の参考例である光ファイバ増幅器の概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【００５７】本参考例の光ファイバ増幅器は、図１０に
示すように、光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-１
と、励起光と信号項を合波する合波器２-１，２-２と、
励起光源３-１，３-２と、アイソレータ４-１，４-２
と、Ｅｒ添加ファイバ１-１に正または負の熱量を与え
る加熱素子７-１とから構成される増幅部１０-１と、光
パワーの一部を分岐する分岐器５-１，５-２と、フォト
ダイオード６-１，６-２と、制御回路８-１とにより構
成され、増幅部１０-１の出力側には分散補償器９を挿
入している。
示すように、光増幅媒体であるＥｒ添加ファイバ１-１
と、励起光と信号項を合波する合波器２-１，２-２と、
励起光源３-１，３-２と、アイソレータ４-１，４-２
と、Ｅｒ添加ファイバ１-１に正または負の熱量を与え
る加熱素子７-１とから構成される増幅部１０-１と、光
パワーの一部を分岐する分岐器５-１，５-２と、フォト
ダイオード６-１，６-２と、制御回路８-１とにより構
成され、増幅部１０-１の出力側には分散補償器９を挿
入している。
【００５８】図１１（ａ）は、本発明の参考例である光
ファイバ増幅器の概略構成を示すブロック図、図１１
（ｂ）は図１１（ａ）の増幅器内部での光ファイバ長手
方向の位置における光パワーレベル特性を示す図であ
る。
ファイバ増幅器の概略構成を示すブロック図、図１１
（ｂ）は図１１（ａ）の増幅器内部での光ファイバ長手
方向の位置における光パワーレベル特性を示す図であ
る。
【００５９】本発明の参考例である光ファイバ増幅器
は、図１１（ａ）に示すように、分岐器５-１及びフォ
トダイオード６-１により入力パワーＰinをモニタし、
増幅部１０-１の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値を、
次の数５の式のように、入力パワー及び分散補償の損失
に応じて変化させる。
は、図１１（ａ）に示すように、分岐器５-１及びフォ
トダイオード６-１により入力パワーＰinをモニタし、
増幅部１０-１の自動利得制御（ＡＧＣ）の目標値を、
次の数５の式のように、入力パワー及び分散補償の損失
に応じて変化させる。
【００６０】
【数５】Ｇ1＝ｇ1＝Ｐmid（Ｐin）／Ｐin
Ｅｒ添加ファイバ１-１の温度は、サーミスタにより検
知し、利得がｇ1になるように加熱素子７-１によって制
御する。
知し、利得がｇ1になるように加熱素子７-１によって制
御する。
【００６１】また、励起光源３-１，３-２の出力パワー
は増幅部１０-２の利得がＡＧＣの目標値となるように
制御する。
は増幅部１０-２の利得がＡＧＣの目標値となるように
制御する。
【００６２】図１２は、本参考例の光ファイバ増幅器の
平均出力パワーと利得偏差を示す図である。図１２にお
いて、光ファイバ増幅器１０-１の励起光源は、１．４
８ミクロン帯ＬＤを使用し、加熱素子にはＬＤやアレイ
型導波路格子（ＡＷＧ）の温度制御に使用され、充分な
信頼性があるペルチェ素子を用いている。
平均出力パワーと利得偏差を示す図である。図１２にお
いて、光ファイバ増幅器１０-１の励起光源は、１．４
８ミクロン帯ＬＤを使用し、加熱素子にはＬＤやアレイ
型導波路格子（ＡＷＧ）の温度制御に使用され、充分な
信頼性があるペルチェ素子を用いている。
【００６３】また、入力パワーは-１６から-１１ｄＢｍ
／ｃｈまで変化させている。
／ｃｈまで変化させている。
【００６４】本参考例の光ファイバ増幅器では、図１２
に示すように、５ｄＢの入力変化に対して、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化、すなわち利得偏差の変
化０.１ｄＢが達成されている。
に示すように、５ｄＢの入力変化に対して、出力変動
０.２ｄＢ、波長依存性の変化、すなわち利得偏差の変
化０.１ｄＢが達成されている。
【００６５】また、励起光源として０.９８ミクロン帯
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
ＬＤを使用した場合でも、１．４８ミクロン帯ＬＤを使
用したときと同様に、波長依存性の変化無しに一定出力
を達成している。
【００６６】以上説明したように、本参考例の光ファイ
バ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器の損失が変
化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力で光を
増幅することができる。
バ増幅器によれば、入力レベルや分散補償器の損失が変
化しても波長依存性が変化せず、かつ一定の出力で光を
増幅することができる。
【００６７】また、本参考例では、増幅部が１つで増幅
器出力端に分散補償器があるため、出力特性（利得特
性）が前記実施例１乃至３の光ファイバ増幅器に比べ若
干悪くなるが、増幅部が１つであるため、増幅器を構成
するＥｒ添加ファイバや、励起光源等の光学部品が少な
く、安価な増幅器をつくることができる。
器出力端に分散補償器があるため、出力特性（利得特
性）が前記実施例１乃至３の光ファイバ増幅器に比べ若
干悪くなるが、増幅部が１つであるため、増幅器を構成
するＥｒ添加ファイバや、励起光源等の光学部品が少な
く、安価な増幅器をつくることができる。
【００６８】また、前記実施例１と同様に、図５に示す
ように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンドパ
スフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワーを
モニターするようにしても良い。
ように、分岐器５とフォトダイオード６の間にバンドパ
スフィルタ１１を挿入し、特定チャネルの入力パワーを
モニターするようにしても良い。
【００６９】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
励起光源が発生する光パワーと加熱素子が発生する熱量
とを制御するので、入力レベルや分散補償器の損失が変
化しても一定の出力でかつ出力の波長依存性が変化しな
い光ファイバ増幅器を実現することができる。
励起光源が発生する光パワーと加熱素子が発生する熱量
とを制御するので、入力レベルや分散補償器の損失が変
化しても一定の出力でかつ出力の波長依存性が変化しな
い光ファイバ増幅器を実現することができる。
【図１】本発明による実施例１の光ファイバ増幅器の概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例１の光ファイバ増幅器の制御動作を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】本実施例１の光ファイバ増幅器の出力スペクト
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図４】本実施例１の光ファイバ増幅器の平均出力パワ
ーと利得偏差を示す図である。
ーと利得偏差を示す図である。
【図５】実施例１の変形例を説明するための部分構成図
である。
である。
【図６】本発明による実施例２の光ファイバ増幅器の概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図７】本実施例２の光ファイバ増幅器の制御動作を説
明するための図である。
明するための図である。
【図８】本発明による実施例３の光ファイバ増幅器の概
略構成及び制御動作を説明するための図である。
略構成及び制御動作を説明するための図である。
【図９】本実施例３及び前記実施例１の光ファイバ増幅
器の雑音特性を示す図である。
器の雑音特性を示す図である。
【図１０】本発明の参考例である光ファイバ増幅器の概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の参考例である光ファイバ増幅器の概
略構成及び制御動作を説明するための図である。
略構成及び制御動作を説明するための図である。
【図１２】参考例の光ファイバ増幅器の平均出力パワー
と利得偏差を示す図である。
と利得偏差を示す図である。
１-１，１-２…Ｅｒ添加ファイバ、２-１，２-２，２-
３，２-４…合波器、３-１，３-２，３-３，３-４…励
起光源、４-１，４-２，４-３，４-４…アイソレータ、
５，５-１，５-２，５-３…分岐器、６，６-１，６-
２，６-３…フォトダイオード、７-１，７-２…加熱素
子、８-１，８-２…制御回路、９…分散補償器、１０-
１，１０-２…増幅部、１１…バンドパスフィルタ。
３，２-４…合波器、３-１，３-２，３-３，３-４…励
起光源、４-１，４-２，４-３，４-４…アイソレータ、
５，５-１，５-２，５-３…分岐器、６，６-１，６-
２，６-３…フォトダイオード、７-１，７-２…加熱素
子、８-１，８-２…制御回路、９…分散補償器、１０-
１，１０-２…増幅部、１１…バンドパスフィルタ。
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(56)参考文献 特開 平４−11794（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−319259（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−237033（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−68203（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−17259（ＪＰ，Ａ)
特開2000−277842（ＪＰ，Ａ)
Ｎ．Ｋａｇｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．９，
Ｎｏ．２， ｐｐ．261−265 （1991)
鈴木幹哉 他，1999年電子情報通信学
会総合大会講演論文集 通信２，ｐｐ.
470（1999年３月８日発行)
Ｊ．Ｋｅｍｔｃｈｏｕ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ
ｏｌ．15， Ｎｏ．11， ｐｐ．2083−
2090 （1997)
Ｊ．Ｈ．Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，ＩＥ
ＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ.
10， Ｎｏ．12， ｐｐ．1721−1723
（1998)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
H04B 10/16 - 10/17
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (2)
- 【請求項１】 波長域１５６５ｎｍから１６１０ｎｍに
ある複数波長の信号光を増幅するＥｒ添加ファイバ、該
Ｅｒ添加ファイバの温度を検出する手段、該Ｅｒ添加フ
ァイバに正または負の熱量を与える加熱素子、前記Ｅｒ
添加ファイバに与える励起光を発生する励起光源、及び
この励起光源からの励起光と信号光を合波して前記Ｅｒ
添加ファイバに導く光合波手段からなる光増幅部と、 前記信号光のパワーの一部を分岐して、その光パワーを
測定する光検出器に導く光分岐手段と、前記励起光源が
発生する光パワーと加熱素子が発生する熱量とを制御す
る制御手段と、 前記光増幅部からなる前段光増幅部及び後段光増幅部を
設け、前記前段増幅部の入力パワー、前記後段増幅部の
入力パワー、及び前記後段増幅部の出力パワーをモニタ
ーする手段と、 前記前段増幅部と前記後段増幅部との利得を制御する制
御手段とを具備し、 前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前記前段増
幅部の入力パワーに応じて前記光増幅部の自動利得制御
の目標値を変化させ前記目標値となるように前記励起光
源の出力パワーを制御し、前記加熱素子の制御と前記励
起光源の出力パワーの制御を同時に行って、前記後段増
幅部の出力パワーを一定とし、かつ前記後段増幅部の出
力の波長依存性が変化しないことを特徴とする光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項２】 前記光増幅部を分散補償器の前段と後段
にそれぞれ設け、前段増幅部の入力パワー、後段増幅部
の入力パワー、及び後段増幅部の出力パワーをモニター
する手段と、前記２個の光増幅部の利得を制御する制御
手段を設け、 前記制御手段は前記加熱素子を制御し、かつ前記前段増
幅部の入力パワー及び前記分散補償器の損失に応じて前
記光増幅部の自動利得制御の目標値を変化させ前記目標
値となるように前記励起光源の出力パワーを制御するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09596199A JP3516881B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09596199A JP3516881B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294859A JP2000294859A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3516881B2 true JP3516881B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=14151829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09596199A Expired - Fee Related JP3516881B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516881B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4708890B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2011-06-22 | シンクレイヤ株式会社 | 光送信ユニット |
| JP5331950B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2013-10-30 | 株式会社メガオプト | 光ファイバレーザ光源 |
| US8098424B2 (en) | 2006-03-31 | 2012-01-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber amplifying module |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP09596199A patent/JP3516881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｈ．Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１０， Ｎｏ．１２， ｐｐ．１７２１−１７２３ （１９９８） |
| Ｊ．Ｋｅｍｔｃｈｏｕ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１５， Ｎｏ．１１， ｐｐ．２０８３−２０９０ （１９９７） |
| Ｎ．Ｋａｇｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．９， Ｎｏ．２， ｐｐ．２６１−２６５ （１９９１） |
| 鈴木幹哉 他，１９９９年電子情報通信学会総合大会講演論文集 通信２，ｐｐ．４７０（１９９９年３月８日発行） |
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|---|---|
| JP2000294859A (ja) | 2000-10-20 |
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