JP3953769B2 - 光増幅装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重方式で伝送される複数の信号光を増幅する光増幅装置に関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing：以下「ＷＤＭ」という)方式による光伝送が実用化されつつある。ＷＤＭ方式の光通信システムでは、中継増幅する光増幅装置の利得制御等を目的として、主信号光に監視制御信号光が多重化された信号光（以下「ＷＤＭ信号光」という）が伝送される。このＷＤＭ信号光を増幅する光増幅装置としては、従来、例えば、特開２０００−３４９７１７号公報（光増幅装置及び光増幅方法）に開示されたものが知られている。
【０００３】
図１１は、従来の光増幅装置の構成例である。図１１において、この光増幅装置は、外部から入力するＷＤＭ信号光を２分岐する１３ｄＢ光カプラ２０１と、１３ｄＢ光カプラ２０１の一方の分岐光が入力される光増幅部２０２と、１３ｄＢ光カプラ２０１の他方の分岐光が入力されるＷＤＭ光カプラ２０３と、ＷＤＭ光カプラ２０３の出力光の光レベルを検出するフォトダイオード（以下、「ＰＤ」と略称する）２０４と、ＰＤ２０４の検出信号が入力される制御電気回路２０５と、光増幅部２０２の出力光を２つに分離するＷＤＭカプラ２０６と、ＷＤＭカプラ２０６の一方の分離光のレベルを検出し、検出信号を制御電気回路２０５に出力するＰＤ２０７と、制御電気回路２０５からの制御信号に従って監視制御信号光を発生するレーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略称する）２０８と、ＬＤ２０８の出力光とＷＤＭカプラ２０６の他方の分離光とを合波して外部に出力するＷＤＭ光カプラ２０９とを備えている。
【０００４】
光増幅部２０２は、１３ｄＢ光カプラ２０１の一方の分岐光が入力される光アイソレータ２２１と、制御電気回路２０５からの制御信号に従って励起光を発生するＬＤ２２２と、ＬＤ２２２の出力光と光アイソレータ２２１の出力光とを結合するＷＤＭカプラ２２３と、ＷＤＭカプラ２２３の出力光を増幅するエルビウム添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」という）２２４と、ＥＤＦ２２４の出力光を当該光増幅部の出力光としてＷＤＭカプラ２０６に与える光アイソレータ２２５とで構成されている。
【０００５】
次に、図１１、図１２を参照して、動作について説明する。なお、図１２は、図１１に示す光増幅装置に入出力されるＷＤＭ信号光および増幅動作を説明する光スペクトルを示す。
【０００６】
図１２において、横軸は波長、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは主信号光の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）であり、λｓは監視制御信号光の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。図１２に示すように、ＷＤＭ信号光は、光増幅装置の増幅帯域３０１内に、主信号光３０２と監視制御信号光３０３とが波長分割多重された構成となっている。
【０００７】
図１１において、１３ｄＢ光カプラ２０１では、外部から入力される図１２に示す構成のＷＤＭ信号光の５％がＷＤＭ光カプラ２０３に分岐出力され、残りの９５％が光増幅部２０２の光アイソレータ２２１に分岐出力される。
【０００８】
ＷＤＭ光カプラ２０３では、入力されたＷＤＭ信号から監視制御信号光（波長λｓ）が分離され、ＰＤ２０４に出力される。ＰＤ２０４では、監視制御信号光（波長λｓ）の光レベルが検出され、検出信号が制御電気回路２０５に出力される。制御電気回路２０５では、ＰＤ２０４から入力された検出信号に基づき光増幅部２０２のＬＤ２２２を駆動し、波長λｐ（例えば、１４８０ｎｍ）の励起光を所定レベルで発生させる。
【０００９】
光増幅部２０２では、ＷＤＭ光カプラ２２３にて、光アイソレータ２２１の出力光（ＷＤＭ信号光）とＬＤ２２２の出力光（励起光）とが結合され、ＥＤＦ２２４に入力される。ＥＤＦ２２４では、励起光がエルビウムイオンに吸収されることより、誘導放出現象による増幅作用が行われ、ＷＤＭ信号光が増幅され、光アイソレータ２２５を介してＷＤＭ光カプラ２０６に出力される。すなわち、ＥＤＦ２２４の増幅帯域３０１では、ＥＤＦ２２４の内部で励起光によって自然放出光が発生し、この増幅帯域３０１内に設定した複数の波長λ１〜λｎの主信号光および波長λｓの監視制御信号光に追加されて出力される。なお、光アイソレータ２２１，２２５は、それぞれ逆方向への光進行を阻止して増幅動作を安定化させるために設けられている。
【００１０】
ＷＤＭ光カプラ２０６では、光増幅部２０２で増幅されたＷＤＭ信号光が主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離され、主信号光（波長λ１〜λｎ）がＷＤＭ光カプラ２０９に出力され、監視制御信号光（波長λｓ）がＰＤ２０７に出力される。
【００１１】
ＰＤ２０７では、監視制御信号光（波長λｓ）の光レベルが検出され、検出信号が制御電気回路２０５に出力される。制御電気回路２０５では、ＰＤ２０７から入力された検出信号に基づきＬＤ２０８を駆動し、所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。
【００１２】
その結果、ＷＤＭ光カプラ２０９では、光増幅部２０２で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ２０８が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とが多重され、図１２に示す光スペクトルを有するＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００１３】
ここで、制御電気回路２０５では、ＰＤ２０４で検出された入力監視制御信号光の光レベルとＰＤ２０７で検出された増幅後の監視制御信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ２２４に所定の信号利得を与えるように、ＥＤＦ２２４に入力する励起光パワーをＬＤ２２２の駆動電流を変える制御を行う。
【００１４】
または、制御電気回路２０５では、ＰＤ２０７で検出された増幅後の監視制御信号光の光レベルが一定となるように、ＥＤＦ２２４に入力する励起光パワーをＬＤ２２２の駆動電流を変える制御を行う。従来の光増幅装置では、このような制御によって、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に維持できるようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光増幅装置では、ＥＤＦで増幅後の監視制御信号光を用いてＥＤＦの利得制御を行っているので、監視制御信号光の波長をＥＤＦの増幅帯域内に設定しなければならず、監視制御信号光の波長を任意に設定できないという問題がある。
【００１６】
すなわち、監視制御信号光は、前段装置の出力部と後段装置の入力部で送受信されるので、元来、光増幅装置の増幅帯域に無関係に波長の選択が可能なものである。通常、例えば、１５１０ｎｍ、１６２０ｎｍ等、ＥＤＦの増幅帯域外の波長が使用される場合が多い。したがって、従来の光増幅装置の構成では、これらに対応して製造された監視制御系が使用できない。
【００１７】
また、監視制御信号光の波長がＥＤＦの増幅帯域に制約されると、異なる増幅帯域を持つ複数の光増幅装置を並列接続して使用したり、後から追加したりすることもできない。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、増幅帯域に制約されずに波長が設定された監視制御信号光を利用して、伝送損失の急激な変動を動的に補償できるような高度な利得制御機能を持つ光増幅装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長の補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の光レベルが一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の光レベルと光増幅部に入力される前記補助信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の前記監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の光レベルに従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する前記監視制御信号光を前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において発生する主信号光と異なる波長の補助信号光は、その光レベルが、補助信号光調整手段にて、前記分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記分離された主信号光の光レベルと実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、該主信号光と共に増幅部に入力され、増幅される。このとき、光増幅部の利得が、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された増幅補助信号光の光レベルが一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の光レベルと光増幅部に入力される前記補助信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、制御される。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、増幅補助信号光の光レベルに従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長を持ち所定の周波数で強度変調された補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の変調強度と前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の変調強度が一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の変調強度と光増幅部に入力される前記補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の変調強度に従って、前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において発生する主信号光と異なる波長を持ち所定の周波数で強度変調された補助信号光は、その変調強度が、補助信号光調整手段にて、前記分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記分離された主信号光の光レベルと実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、該主信号光と共に増幅部に入力され、増幅される。このとき、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された増幅補助信号光の変調強度が一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の変調強度と光増幅部に入力される前記補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、光増幅部の利得が制御される。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、増幅補助信号光の変調強度に従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光を減衰させる可変光減衰手段と、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光との変調強度が所定値となるように、前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段および第２補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光および第２補助信号光は、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段にて、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度と実質的に等しくなるように前記光増幅部の利得が制御される。そして、前記光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光の変調強度とが所定値となるように可変光減衰手段の減衰量が調節され、光増幅部の出力光レベルの一定化が行われる。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、可変光減衰手段の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と前記増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部と前記出力手段との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００２９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部および第２光増幅部と、前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、前記第１光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。第１光増幅部および第２光増幅部は、同一の特性であって、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段と第２補助信号光発生手段とが、各増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光と第２補助信号光とは、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段によって、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、第１利得制御手段によって、第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第１光増幅部の利得が制御される。第１光増幅部の出力光は、可変光減衰器を介して第２光増幅部に入力される。次いで、第２利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第２光増幅部の利得が制御されるとともに、調節手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように、可変光減衰手段の減衰量が調節される。次いで、監視制御信号光発生手段によって、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する。そして、出力手段によって、前記監視制御信号光発生手段が発生した監視制御信号光が第２光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重され外部に出力される。
【００３１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記可変光減衰手段と第２光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００３３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部と、前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、前記第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、前記第２光増幅部の出力光を受ける前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第３光増幅部の利得を制御する第３利得制御手段と、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第３光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部は、同一の特性であって、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段と第２補助信号光発生手段とが、各増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光と第２補助信号光とは、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段によって、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、第１利得制御手段によって、前記第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得が制御される。第１光増幅部の出力光は、可変光減衰器を介して第２光増幅部に入力される。次いで、第２利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得が制御される。次いで、第３利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光を受ける第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第３光増幅部の利得が制御される。並行して、調節手段によって、第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように、前記可変光減衰手段の減衰量が調節される。次いで、監視制御信号光発生手段によって、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する。そして、出力手段によって、前記監視制御信号光発生手段が発生した監視制御信号光が第２光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重され外部に出力される。
【００３５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第２光増幅部と前記第３光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバ、主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００３７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルを異常検出直前のレベル値に固定して一定制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、制御手段によって、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルが異常検出直前のレベル値に固定され、一定制御が行われる。
【００３９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御を固定するとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段における光減衰量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、制御手段によって、第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御が固定されるとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように可変光減衰手段における光減衰量が制御される。
【００４１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部は、光励起による光増幅媒体を含み、前記利得制御手段は、励起光パワーの調整を含むことを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、光増幅部には、光励起による光増幅媒体が含まれ、利得制御手段には、励起光パワーの調整が含まれる。
【００４３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅媒体は、希土類イオン添加光ファイバであることを特徴とする。
【００４４】
この発明によれば、光増幅媒体には、希土類イオン添加光ファイバが用いられる。
【００４５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記希土類イオンは、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかであることを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、希土類イオンには、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかが用いられる。
【００４７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部は、半導体レーザ増幅媒体を含み、利得制御手段は、半導体レーザの順方向電流の調整を含むことを特徴とする。
【００４８】
この発明によれば、光増幅部には、半導体レーザ増幅媒体が含まれ、利得制御手段には、半導体レーザの順方向電流の調整が含まれる。
【００４９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、異なる複数の波長範囲の主信号光を増幅帯域毎に直接増幅するように、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個を並列に配置し、異なる複数の波長範囲の主信号光と監視制御信号光とが所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光の入力を受けて、前記多重化信号光から前記監視制御信号光を分離して前記複数の光増幅装置に供給するとともに、前記多重化信号光から前記異なる複数の波長範囲の主信号光をそれぞれ分離して前記複数の光増幅装置の対応する光増幅装置に供給する光供給手段と、前記複数の光増幅装置が出力する異なる複数の波長範囲の主信号光を多重化し、さらに前記多重化された主信号光に前記複数の光増幅装置が出力する監視制御信号光を多重して出力する多重化信号光出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００５０】
この発明によれば、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個が、異なる複数の波長範囲の主信号光を増幅帯域毎に直接増幅するように、並列に配置される。そして、光供給手段によって、異なる複数の波長範囲の主信号光と監視制御信号光とが所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光の入力を受けて、多重化信号光から監視制御信号光を分離して複数の光増幅装置に供給するとともに、多重化信号光から異なる複数の波長範囲の主信号光をそれぞれ分離して複数の光増幅装置の対応する光増幅装置に供給する、一方、多重化信号光出力手段は、前記複数の光増幅装置が出力する異なる複数の波長範囲の主信号光を多重化し、さらに前記多重化された主信号光に前記複数の光増幅装置が出力する監視制御信号光を多重して出力する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１において、この光増幅装置は、外部から入力するＷＤＭ信号光を主信号（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（λｓ）とに分離するＷＤＭ光カプラ１と、分離された監視制御信号光（波長λｓ）のレベルを検出するＰＤ２と、ＰＤ２の検出信号が入力される制御電気回路３と、制御電気回路３からの制御信号に従って補助信号光（波長λｍ）を発生するＬＤ４と、ＬＤ４の出力光のレベルを制御電気回路３からの制御信号に従って調整する可変光減衰器５と、可変光減衰器５の出力光を２分岐する１３ｄＢ光カプラ６と、１３ｄＢ光カプラ６の一方の分岐光（波長λｍ）のレベルを検出して制御電気回路３に出力するＰＤ７と、ＷＤＭ光カプラ１で分離された主信号光（波長λ１〜λｎ）と１３ｄＢ光カプラ６の他方の分岐光（波長λｍ）とが合波されるＷＤＭ光カプラ８とを備えている。
【００５３】
さらに、この光増幅装置は、ＷＤＭ光カプラ８の出力光を増幅する光増幅部９と、光増幅部９の出力信号光を主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ）とに分離するＷＤＭ光カプラ１０と、ＷＤＭ光カプラ１０の一方の分離光（波長λｍ）の光レベルを検出し、制御電気回路３に出力するＰＤ１１と、制御電気回路３からの制御信号に従って監視制御信号光（λｓ）を発生するＬＤ１２と、ＬＤ１２の出力光（波長λｓ）とＷＤＭ光カプラ１０の他方の分離光である主信号光（波長λ１〜λｎ）とを合波して外部に出力するＷＤＭ光カプラ１３とを備えている。
【００５４】
光増幅部９は、ＷＤＭ光カプラ８で合波された主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（λｍ）が入力される光アイソレータ９１と、制御電気回路３からの制御信号に従って励起光（波長λｐ）を発生するＬＤ９２と、ＬＤ９２の出力光（波長λｐ）と光アイソレータ９１の出力光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（λｍ）とを合波するＷＤＭ光カプラ９３と、ＷＤＭ光カプラ９３の合波光を増幅する光増幅媒体としてのＥＤＦ９４と、ＥＤＦ９４の出力光を当該光増幅部９の出力光としてＷＤＭ光カプラ１０に与える光アイソレータ９５とで構成されている。
【００５５】
次に、図１、図２を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。なお、図２は、光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【００５６】
まず、図２において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは、主信号光１５の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）である。λｍは、この実施の形態で新たに追加した補助信号光１６の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。λｓは、監視制御信号光１７の波長（例えば１５１０ｎｍ）である。装置間で送受信されるＷＤＭ信号光は、従来例と同様に、主信号光１５と監視制御信号光１７とが波長分割多重されたものであるが、図２に示すように、監視制御信号光１７の波長λｓは、この実施の形態では、光増幅部９の増幅帯域１８外にある。つまり、監視制御信号光１７は、従来例とは異なり、光増幅部９で増幅されない。
【００５７】
一方、この実施の形態による補助信号光１６の波長λｍは、図２に示すように、主信号光１５と共に光増幅部９の増幅帯域１８内にある。但し、補助信号光１６は、後述するように、光増幅部９で主信号光１５と共に増幅されるが、装置外には出力されず、光増幅部９の利得制御にのみ使用されるようになっている。
【００５８】
図１において、ＷＤＭ光カプラ１に外部から入力されるＷＤＭ信号光は、図２に示すように、この実施の形態では、複数の主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しい光レベルで多重化されている。このＷＤＭ信号光が、ＷＤＭ光カプラ１にて、主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離される。分離された監視制御信号光（波長λｓ）は、ＰＤ２に入力され、レベル検出信号が制御電気回路３に入力される。また、分離された主信号光（波長λ１〜λｎ）は、ＷＤＭ光カプラ８に入力される。
【００５９】
制御電気回路３では、ＰＤ２の検出信号に基づきＬＤ４に駆動電流を供給し、ＬＤ４から所定光レベルの補助信号光（波長λｍ）を発生させる。この補助信号光は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％がＷＤＭ光カプラ８に分岐出力される。ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ）のレベルが検出され、制御電気回路３に入力される。制御電気回路３では、ＰＤ７から入力される補助信号光（波長λｍ）の検出レベルと、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６からＷＤＭ光カプラ８に入力される補助信号光（波長λｍ）のレベルが、ＷＤＭ光カプラ１から同じくＷＤＭ光カプラ８に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００６０】
その結果、ＷＤＭ光カプラ８では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（波長λｍ）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１を介してＷＤＭ光カプラ８３に入力される。また、制御電気回路３では、ＰＤ２から入力された検出信号に基づき光増幅部９のＬＤ９２を駆動し、波長λｐ（例えば、１４８０ｎｍ）の励起光を所定レベルで発生させる。ＬＤ９２が発生する励起光は、ＷＤＭ光カプラ８３に入力される。ＷＤＭ光カプラ８３では、光アイソレータ９１の出力光（主信号光と補助信号光の多重化信号光）とＬＤ９２の出力光（励起光）とが合波され、ＥＤＦ９４に入力される。
【００６１】
ＥＤＦ９４では、励起光がエルビウムイオンに吸収されることより、誘導放出現象による増幅作用が行われ、主信号光と補助信号光の多重化信号光が増幅される。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ）が光アイソレータ９５を介してＷＤＭ光カプラ１０に出力される。すなわち、ＥＤＦ９４の増幅帯域１８では、ＥＤＦ９４の内部で励起光によって自然放出光が発生し、この増幅帯域１８内に設定した複数の波長λ１〜λｎの主信号光および波長λｍの補助信号光に追加されて出力される。なお、光アイソレータ９１，９５は、それぞれ逆方向への光進行を阻止して増幅動作を安定化させるために設けられている。
【００６２】
ＷＤＭ光カプラ１０では、光増幅部９の出力光が増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と増幅補助信号光（波長λｍ）とに分離される。増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）はＷＤＭ光カプラ１３に出力され、増幅補助信号光（波長λｍ）はＰＤ１１に出力される。ＰＤ１１では、増幅補助信号光（波長λｍ）のレベルが検出され、検出信号が制御電気回路３に出力される。制御電気回路３では、ＰＤ１１から入力された検出信号に基づきＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００６３】
このとき、制御電気回路３では、ＰＤ７で検出された入力補助信号光レベルとＰＤ１１で検出された増幅補助信号光レベルとの比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ９４に所定の信号利得を与えるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。
【００６４】
または、制御電気回路３では、ＰＤ１１で検出された増幅補助信号光レベルが一定となるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に制御できるようになる。
【００６５】
以上のように、実施の形態１では、利得制御の増幅対象として監視制御信号光を用いないようにするため、利得制御のための補助信号光を発生する手段を装置内に設け、かつ、主信号光と監視制御信号光の光レベルが、図２に示すように等しいことから、入力監視制御信号光レベルと補助信号光レベルとがほぼ等しくなるように常に調整するようにした。したがって、増幅帯域に制約されずに波長を設定した監視制御信号光を利用して、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に保たれるように利得制御が可能である。
【００６６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、実施の形態１で示した補助信号光を変調し、増幅された補助信号光を検出して利得制御を行う場合の構成例が示されている。
【００６７】
すなわち、図３に示すように、この実施の形態２では、図１に示した構成において、制御電気回路３とＬＤ４との間に設けられた強度変調信号発生器２１と、ＷＤＭ光カプラ８に代えた１３ｄＢ光カプラ２２と、ＰＤ７と制御電気回路３との間に設けられた電気フィルタ２３と，ＷＤＭ光カプラ１０に代えた１３ｄＢ光カプラ２４と、ＰＤ１１と制御電気回路３との間に設けられた電気フィルタ２５と、１３ｄＢ光カプラ２４とＷＤＭ光カプラ１３との間に設けられた光フィルタ２６とが追加されている。その他は、図１に示した構成と同様である。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００６８】
図３において、強度変調信号発生器２１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、周波数ｆ１の強度変調信号を発生してＬＤ４を駆動し、ＬＤ４から周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１の補助信号光を発生させることを行う。なお、波長λｍ１は、実施の形態１で示した波長λｍと同じ波長（例えば１５３０ｎｍ）である。つまり、波長λｍ１は、光増幅部９の増幅帯域１８内にある。
【００６９】
電気フィルタ２３は、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。１３ｄＢ光カプラ２２は、ＷＤＭ光カプラ１が出力する主信号光（波長λ１〜λｎ）と１３ｄＢ光カプラ６が出力する補助信号光（波長λｍ１）とを合波して光増幅部９のアイソレータ９１に出力する。
【００７０】
１３ｄＢ光カプラ２４は、光増幅部９のアイソレータ９５が出力する信号光（主信号光と補助信号光）を２分岐する。電気フィルタ２５は、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。光フィルタ２６は、１３ｄＢ光カプラ２４の出力光から主信号光（波長λ１〜λｎ）を抽出してＷＤＭ光カプラ１３に出力するようになっている。
【００７１】
次に、図３を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図３において、強度変調信号発生器２１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、ＬＤ４に供給する駆動電流の大きさを周波数ｆ１の間隔で制御する。その結果、ＬＤ４から周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１（例えば１５３０ｎｍ）の補助信号光が出力される。
【００７２】
この強度変調された補助信号光（波長λｍ１）は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％が１３ｄＢ光カプラ２２に分岐出力される。ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ１）が電気信号に変換され、電気フィルタ２３に入力される。電気フィルタ２３では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。
【００７３】
制御電気回路３では、電気フィルタ２３から入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が検出され、検出された変調強度と、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６から１３ｄＢ光カプラ２２に入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が、ＷＤＭ光カプラ１から同じく１３ｄＢ光カプラ２２に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００７４】
その結果、１３ｄＢ光カプラ２２では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（波長λｍ１）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１，ＷＤＭ光カプラ８３を介してＥＤＦ９４に入力される。ＥＤＦ９４では、前述したようにして、主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光についての増幅動作が行われる。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）が光アイソレータ９５を介して１３ｄＢ光カプラ２４に出力される。
【００７５】
１３ｄＢ光カプラ２４では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光のうち、５％がＰＤ１１に分岐出力され、残りの９５％が光フィルタ２６に分岐出力される。ＰＤ１１では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ２５に入力される。電気フィルタ２５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。制御電気回路３では、電気フィルタ２５から入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【００７６】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５の出力に基づき検出された増幅補助信号光（波長λｍ１）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重化され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００７７】
このとき、制御電気回路３では、電気フィルタ２５の出力に基づき検出された増幅補助信号光の変調強度と、電気フィルタ２３の出力に基づき検出された入力補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ９４に所定の信号利得を与えるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。
【００７８】
または、制御電気回路３では、増幅補助信号光の変調強度が一定となるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に制御できるようになる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００７９】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、実施の形態２で示した強度変調補助信号光の２つを利用して利得平坦化制御を行う場合の構成例が示されている。
【００８０】
すなわち、図４に示すように、この実施の形態３では、図３に示した構成において、強度変調信号発生器３１と、ＬＤ３２と、３ｄＢ光カプラ３３と、電気フィルタ３４，３５とが追加されている。その他は、図３に示した構成と同様である。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００８１】
図４において、強度変調信号発生器３１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、周波数ｆ２の強度変調信号を発生してＬＤ３２を駆動し、ＬＤ３２から周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光を発生させることを行う。なお、波長λｍ２は、波長λｍ１と同様に光増幅部９の増幅帯域１８内にある。
【００８２】
３ｄＢ光カプラ３３は、ＬＤ４が発生する補助信号光（波長λｍ１；例えば１５３０ｎｍ）とＬＤ３２が発生する補助信号光（波長λｍ２；例えば１５６５ｎｍ）とを合波して可変光減衰器５に出力する。電気フィルタ３４は、ＰＤ７の検出信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。電気フィルタ３５は、ＰＤ１１の検出信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力するようになっている。
【００８３】
次に、図４、図５を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。なお、図５は、利得平坦化制御を説明する光スペクトルを示す図である。
【００８４】
まず、図５において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは、主信号光３６の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）である。λｍ１は、実施の形態２で示した補助信号光３７の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。λｍ２は、この実施の形態３で追加した補助信号光３８の波長（例えば１５６５ｎｍ）である。λｓは、監視制御信号光３９の波長（例えば１５１０ｎｍ）である。装置間で送受信されるＷＤＭ信号光は、従来例と同様に、主信号光３６と監視制御信号光３９とが波長分割多重されたものであるが、図５に示すように、監視制御信号光３９の波長λｓは、この実施の形態では、光増幅部９の増幅帯域４０外にある。
【００８５】
一方、補助信号光３７の波長λｍ１と補助信号光３８の波長λｍ２とは、図５に示すように、主信号光３６と共に光増幅部９の増幅帯域４０内にある。このとき、補助信号光３７，３８は、主信号光３６の帯域の両側に配置されている。これによって、補助信号光３７，３８の光レベルを等しくすることで、複数の主信号光３６の光レベルの傾き４１を平坦化するようにしている。
【００８６】
図４において、強度変調信号発生器３１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、ＬＤ３２に供給する駆動電流の大きさを周波数ｆ２の変調信号で制御する。その結果、ＬＤ３２から周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光が出力される。
【００８７】
３ｄＢ光カプラ３３では、ＬＤ４が発生する周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１（例えば１５３０ｎｍ）の補助信号光と、ＬＤ３２が発生する周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光とが合波される。合波された２つの強度変調された補助信号光（波長λｍ１、λｍ２）は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％が１３ｄＢ光カプラ２２に分岐出力される。
【００８８】
ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ１、λｍ２）が電気信号に変換され、電気フィルタ２３，３４に入力される。電気フィルタ２３では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。電気フィルタ３４では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。
【００８９】
制御電気回路３では、電気フィルタ２３，３４から入力される補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出され、検出された２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度と、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６から１３ｄＢ光カプラ２２に入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）のレベルが、ＷＤＭ光カプラ１から同じく１３ｄＢ光カプラ２２に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００９０】
その結果、１３ｄＢ光カプラ２２では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１，ＷＤＭ光カプラ８３を介してＥＤＦ９４に入力される。ＥＤＦ９４では、前述したようにして、主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光についての増幅動作が行われる。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）が光アイソレータ９５を介して１３ｄＢ光カプラ２４に出力される。
【００９１】
１３ｄＢ光カプラ２４では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光のうち、５％がＰＤ１１に分岐出力され、残りの９５％が光フィルタ２６に分岐出力される。ＰＤ１１では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ２５，３５に入力される。電気フィルタ２５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ３５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【００９２】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５，３５から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【００９３】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５，３５の出力に基づき検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重化され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。このとき、制御電気回路３では、ＰＤ１１で検出されたと２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がほぼ等しくなるように、ＥＤＦ９４に入力する励起光パワーをＬＤ９２の駆動電流を変化させるようにしている。このような制御によって、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、図５に示された主信号光３６の光レベルの傾き４１が平坦化される。
【００９４】
以上のように、実施の形態３によれば、２つの補助信号光を利用することによって、実施の形態１と同様の作用・効果に加えて、光増幅部の利得平坦化制御が簡単に行えるようになる。
【００９５】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態４では、実施の形態３で示した利得平坦化制御に加えて、出力レベルを一定に保つ制御を行う場合の構成例が示されている。すなわち、図６において、光増幅部９の出力側にある光アイソレータ９５と１３ｄＢ光カプラ２４との間に可変光減衰器４５が追加されている。
【００９６】
可変光減衰器４５は、制御電気回路３からの制御信号に従って、光増幅部９の出力光の光レベルを調整して１３ｄＢ光カプラ２４に出力するようになっている。
【００９７】
次に、図６を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図６において、利得平坦化制御については、実施の形態３と同様である。この実施の形態４では、さらに、制御電気回路３にて、ＰＤ１１で検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度が所定の値になるように、可変光減衰器４５の減衰量を変える制御を行われる。
【００９８】
その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、光増幅部９の利得平坦化制御が行えるのに加えて、増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）の出力レベルをほぼ一定に保つことができる。
【００９９】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５では、実施の形態４において、第２の光増幅部を設けた構成例が示されている。すなわち、図７に示すように、図４に示した構成において、１３ｄＢ光カプラ２４と光フィルタ２６との間に、可変光減衰器５０，光増幅部５１，１３ｄＢ光カプラ５２，ＰＤ５３，電気フィルタ５４，５５が追加されている。その他は、図４に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【０１００】
図７において、光増幅部５１は、光増幅部９と同様の構成を有する第２の光増幅部である。可変光減衰器５０は、制御電気回路３からの制御信号に従って、１３ｄＢ光カプラ２４の出力光を調整して光増幅部５１に出力する。光増幅部５１の出力光は、１３ｄＢ光カプラ５２にて２分岐され、一方の分岐光は光フィルタ２６に入力され、他方の分岐光はＰＤ５３に入力される。ＰＤ５３の出力は、２つの電気フィルタ５４，５５を介して制御電気回路３に入力されるようになっている。
【０１０１】
次に、図７を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図７において、１３ｄＢ光カプラ２４から出力される増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）は、可変光減衰器５０を介して光増幅部５１に入力され、増幅される。光増幅部５１の出力光は、１３ｄＢ光カプラ５２にて、５％がＰＤ５３に分岐出力され、残りの９５％は光フィルタ２６に分岐出力される。
【０１０２】
ＰＤ５３では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ５４，５５に入力される。電気フィルタ５４では、ＰＤ５３の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ５５では、ＰＤ５３の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【０１０３】
制御電気回路３では、電気フィルタ５４，５５から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【０１０４】
制御電気回路３では、電気フィルタ５４，５５の出力に基づき検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。このとき、制御電気回路３では、ＰＤ５３で検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の一方の変調強度が所定値となるように、可変光減衰器５１の減衰量を変える制御を行う。その結果、実施の形態４では、励起光パワーに応じた所望の出力レベルの得られない場合が想定されるが、そのような場合でも、可変光減衰器５０での減衰を補い、励起光パワーに応じた所望の出力レベルを得ることができるようになる。
【０１０５】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態６では、図８に示すように、図７に示した構成において、可変光減衰器５０と光増幅部５１との間に、光機能部品６０が追加されている。
【０１０６】
その他は、図７に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。
【０１０７】
図８において、光機能部品６０は、例えば、波長分散補償光ファイバや、主信号光を分岐する光分岐器、主信号光を挿入する挿入器などである。
【０１０８】
次に、図８を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図８において、利得制御についての動作は、実施の形態５と同様にして行われる。この実施の形態６では、光機能部品６０が第１の光増幅部９と第２の光増幅部５１の中間に配置されている。
【０１０９】
この光機能部品６０として、例えば、波長分散補償光ファイバを用いれば、伝送光ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することができ、長距離伝送が可能となる。
【０１１０】
また、光機能部品６０として、例えば、主信号光の分岐や挿入を行う光分岐・挿入器を用いれば、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに、新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１１１】
なお、光機能部品６０が第１の光増幅部９と第２の光増幅部５１の中間に配置されているのは、光機能部品６０の挿入損失が主信号光の信号対雑音比や出力レベルを低下させないためである。したがって、実施の形態１〜３においても同様に適用することができる。
【０１１２】
実施の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態７では、実施の形態６において、第３の光増幅部を設けた構成例が示されている。すなわち、図９に示すように、図８に示した構成において、可変光減衰器５０と光機能部品６０との間に、光増幅部６５，１３ｄＢ光カプラ６６，ＰＤ６７，電気フィルタ６８，６９が追加されている。その他は、図８に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。
【０１１３】
図９において、可変光減衰器５０の出力光が入力される光増幅部６５は、光増幅部９，５１と同様の構成を有する第３の光増幅部である。光増幅部６５の出力光は、１３ｄＢ光カプラ６６にて２分岐され、一方の分岐光は光機能部品６０に入力され、他方の分岐光はＰＤ６７に入力される。ＰＤ６７の出力は、２つの電気フィルタ６８，６９を介して制御電気回路３に入力されるようになっている。
【０１１４】
次に、図９を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図９において、１３ｄＢ光カプラ２４から出力される増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）は、可変光減衰器５０を介して光増幅部６５に入力され、増幅される。光増幅部６５の出力光は、１３ｄＢ光カプラ６６にて、５％がＰＤ６７に分岐出力され、残りの９５％は光機能部品６０に分岐出力される。
【０１１５】
ＰＤ６７では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ６８，６９に入力される。電気フィルタ６８では、ＰＤ６７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ６９では、ＰＤ６７の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【０１１６】
制御電気回路３では、電気フィルタ６８，６９から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出され、検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度が所定値となるように、光増幅部６５の利得を変える制御を行う。その結果、光増幅部９の利得を低く設定しても後段の光増幅部６５にて利得低下を補うことができるので、より高い主信号光入力レベルでの動作が可能となる。
【０１１７】
つまり、実施の形態６の構成では、主信号光入力レベルが高くなるのに伴って光増幅部９の出力レベルが高くなるので、光増幅部９の励起光パワー制限によって所望の主信号光入力レベルまで動作しない場合が想定されるが、この実施の形態７では、可変光減衰器５０の後段に光増幅部６５を追加して利得を補うようにしたので、所望の主信号光入力レベルまでの範囲で動作が可能となる。
【０１１８】
実施の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態８では、複数の光増幅装置を並列接続する場合の構成例が示されている。図１０では、図８に示した光増幅装置の２つが並列接続されている。
【０１１９】
図１０において、入力側のＷＤＭ光カプラ１０１，ＰＤ１０２は、図８におけるＷＤＭ光カプラ１，ＰＤ２に対応している。出力側のＷＤＭ光カプラ１０５，ＬＤ１０６は、図８におけるＷＤＭ光カプラ１３，ＬＤ１２に対応している。ＷＤＭ光カプラ１０１の出力光を受けるＷＤＭ光カプラ１０３と、ＷＤＭ光カプラ１０５の入力側に設けたＷＤＭ光カプラ１０４との間に、図８に示した光増幅装置と同様構成の第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂとが並列に接続されている。
【０１２０】
第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂは、互いに異なる増幅帯域を有している。第１の主信号光の波長λ１〜λｎは、第１の光増幅装置１００ａの増幅帯域に対応している。第２の主信号光の波長λｂ１〜λｂｎは、第２の光増幅装置１００ｂの増幅帯域に対応している。監視制御信号光の波長λｓは、いずれの増幅帯域にも属さない（図２、図５参照）。なお、第２の主信号光の波長λｂ１〜λｂｎは、例えば、１５７５〜１６００ｎｍである。
【０１２１】
次に、図１０を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図１０において、第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂとで行われる利得制御の動作は、図８に示した実施の形態６と同様である。ここでは、この実施の形態１０に関わる部分を中心に説明する。
【０１２２】
ＷＤＭ光カプラ１０１に外部から入力されるＷＤＭ信号光は、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）、第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）、監視制御信号光（波長λｓ）がほぼ等しい光レベルで多重化されている。ＷＤＭ光カプラ１０１では、このＷＤＭ信号光が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離される。ＷＤＭ光カプラ１０１で分離された監視制御信号光（波長λｓ）は、ＰＤ１０２に入力され、レベル検出信号が制御電気回路３ａ，３ｂに入力される。また、ＷＤＭ光カプラ１０１で分離された第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）は、ＷＤＭ光カプラ１０３に入力される。
【０１２３】
ＷＤＭ光カプラ１０３では、入力される第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）の多重信号光が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とに分離される。第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）は、第１の光増幅装置１００ａに出力される。第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）は、第２の光増幅装置１００ｂに出力される。
【０１２４】
第１の光増幅装置１００ａでは、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）によって前述した内容の利得制御が行われ、光フィルタ２６ａからＷＤＭ光カプラ１０４に対し、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）が出力される。
【０１２５】
第２の光増幅装置１００ｂでは、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された補助信号光（波長λｍ３，λｍ４）によって前述した内容の利得制御が行われ、光フィルタ２６ｂからＷＤＭ光カプラ１０４に対し、第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）が出力される。なお、波長λｍ３は、例えば１５７０ｎｍであり、波長λｍ４は、例えば１６０５ｎｍである。
【０１２６】
ＷＤＭ光カプラ１０４では、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とが結合されてＷＤＭ光カプラ１０５に出力される。また、制御電気回路３ａ，３ｂでは、監視制御信号光（波長λｓ）が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とほぼ等しい光レベルでＷＤＭ光カプラ１０５に入力されるように、ＬＤ１０６に駆動電流を供給する制御が行われる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１０５では、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とが、ほぼ等しい光レベルが多重化されて外部に出力される。
【０１２７】
以上のように、複数の光増幅装置を並列接続した場合に、増幅帯域に対応した夫々の補助信号光を使用し、それらの光レベルを監視制御信号光の入力レベルと常にほぼ等しくなるように制御できるので、増幅帯域に制約されずに監視制御信号光の波長を設定することができる。
【０１２８】
したがって、光増幅装置を並列接続している場合でも、伝送損失の変動を反映した光レベルをもつ監視制御信号光を利用して、利得制御を行うことができる。なお、並列接続できる光増幅装置の台数は２台に限られないことは言うまでもない。また、光増幅装置の増減設ができる構成であることも以上の説明から明らかである。さらに、実施の形態６への適用例を示したが、実施の形態１〜５、７にも同様に適用できることも明らかである。
【０１２９】
実施の形態９．
以上説明した実施の形態１〜８では、この発明の基本的な事項について説明した。この実施の形態９では、この発明の幾つかの変形態様について説明する。
【０１３０】
（１）図２、図５に示されるように、主信号光の光レベルと監視制御信号光の光レベルは、ほぼ等しいとして説明してきた。これは、制御が容易であるとの観点から選択された事項である。この発明では、主信号光の光レベルと監視制御信号光の光レベルは、レベル間に一定の関係があればよい。
【０１３１】
（２）図２、図５に示されるように、監視制御信号光の波長λｓは、増幅帯域外に配置されている。この発明では、入力される監視制御信号光は、利得制御に直接利用されず、補助信号光の光レベルに対する参照光として機能している。したがって、この発明では、監視制御信号光の波長が増幅帯域内にあっても支障なく適用できる。
【０１３２】
（３）ＬＤ１２，１０６の故障や接続している光ファイバの断線等によって出力する監視制御信号光が途絶える異常が生じた場合には、それを受信する後段の光増幅装置では、監視制御信号光が入力されない。そのような異常時に備えて、補助信号光のレベルを異常検出直前のレベル値に固定して一定制御するようにしてもよい。これによって、異常時でも利得制御を維持することができるようになる。上記のように、監視制御信号光とは別に補助信号光を利得制御に使用しているので、このような措置が可能である。
【０１３３】
（４）２波の補助信号光を使用する場合では、次のような異常時に対する措置を採るようにしてもよい。すなわち、補助信号光の一方、例えば波長λｍ１（または波長λｍ３）が、ＬＤ４，４ａ，４ｂの故障や接続している光ファイバの断線等により途絶える異常が生じた場合、異常検出直前の状態に励起光パワーを固定して利得制御を固定するとともに、波長λｍ２（または波長λｍ４）における増幅変調信号レベルが所定の値となるように可変光減衰器５０，５０ａ，５０ｂにおける光減衰量を制御するようにしてもよい。これによって、補助信号光の異常時でも利得制御を維持することができるようになる。
【０１３４】
（５）光増幅媒体としてＥＤＦを使用し、利得制御を励起光パワーの調整で行う場合を示したが、希土類イオンとしてはエルビウムではなく、その他、例えばツリウムやプラセオジウム等も使用できる。また、光増幅媒体として半導体レーザ増幅媒体が可能であり、この場合には利得制御を順方向電流の調整で行うようにすればよい。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、監視制御信号光を利得制御に使用せず、利得制御用に装置内でのみ用いる補助信号光を発生し、かつその補助信号光の光レベルが主信号光の光レベルとほぼ等しくなるように調整できるようにしたので、増幅帯域によらず波長が設定された監視制御信号光を用いて、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波長当たりの出力レベルを一定に維持する利得制御ができるようになる。
【０１３６】
つぎの発明によれば、監視制御信号光を利得制御に使用せず、利得制御用の補助信号光を発生し、かつその補助信号光の変調強度が主信号光の光レベルとほぼ等しくなるように調整できるようにしたので、増幅帯域によらず波長が設定された監視制御信号光を用いて、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波長当たりの出力レベルを一定に維持する利得制御ができるようになる。
【０１３７】
つぎの発明によれば、伝送損失や信号波長数の急激な変動があった場合でも、主信号光の光レベルの傾きを平坦化することができ、また出力レベルを一定に維持することができるようになる。
【０１３８】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光増幅部の出力光を減衰させる可変光減衰手段での減衰量が、調節手段によって、光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光または第２増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように調節される。したがって、利得の平坦化制御に加え、出力レベルを一定に維持することができるようになる。
【０１３９】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４０】
つぎの発明によれば、２つの光増幅部を直列に設けた場合でも、所望の出力レベルを得ることができる。
【０１４１】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４２】
つぎの発明によれば、３つの光増幅部を直列に設けた場合に、終段の第３光増幅部にて先頭の第１光増幅部での利得低下を補うことができるので、第１光増幅部では、利得を低く設定して、より高い主信号光の入力レベルでの動作ができるようになる。
【０１４３】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４４】
つぎの発明によれば、制御手段によって、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルが異常検出直前のレベル値に固定され、一定制御が行われるので、監視制御信号光の異常時でも利得制御を維持することができる。
【０１４５】
つぎの発明によれば、制御手段によって、第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御が固定されるとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように可変光減衰手段における光減衰量が制御されるので、補助信号光の異常時でも利得制御を維持することができる。
【０１４６】
つぎの発明によれば、光増幅部には、光励起による光増幅媒体を含むことができ、利得制御手段には、励起光パワーの調整を含むことができる。
【０１４７】
つぎの発明によれば、光増幅媒体には、希土類イオン添加光ファイバを用いることができる。
【０１４８】
つぎの発明によれば、希土類イオンには、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかを用いることができる。
【０１４９】
つぎの発明によれば、光増幅部には、半導体レーザ増幅媒体を含むことができ、利得制御手段には、半導体レーザの順方向電流の調整を含むことができる。
【０１５０】
つぎの発明によれば、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個を並列接続している場合にも、増幅帯域に制約されずに波長を設定した監視制御信号光を利用するので、複数の光増幅装置のそれぞれにおいて利得制御を行うことができる。このとき、並列接続する構成では、光供給手段と多重化信号光出力手段を各光増幅装置が共用するので、光増幅装置の増減設が簡単に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 図４に示す光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態５である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態７である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来の光増幅装置を示す構成例を示す図である。
【図１２】 図１１に示す光増幅装置に入出力されるＷＤＭ信号光および増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１，８，１０，１３，１０１，１０３，１０４，１０５ ＷＤＭ光カプラ、２，７，７ａ，７ｂ，１１，５３，６７ フォトダイオード（ＰＤ）、３，３ａ，３ｂ 制御電気回路、４，４ａ，４ｂ，３２ 補助信号光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、５，４５，５０，５０ａ，５０，６４ 可変光減衰器、６，２２，２２ａ，２２ｂ，２４，５２，６６ １３ｄＢ光カプラ、９，９ａ，９ｂ，５１，６５ 光増幅部、１２，１０６ 監視制御信号光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、２１，２１ａ，２１ｂ，３１，３１ａ，３１ｂ 強度変調信号発生器、２３，２３ａ，２３ｂ，２５，２５ａ，２５ｂ，３４，３４ａ，３４ｂ，３５，３５ａ，３５ｂ，５４，５４ａ，５４ｂ，５５，５５ａ，５５ｂ，６８，６９電気フィルタ、２６，２６ａ，２６ｂ 光フィルタ、３３，３３ａ，３３ｂ ３ｄＢ光カプラ、６０，６０ａ，６０ｂ 光機能部品、９１，９４ 光アイソレータ、９２ 励起光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、９３ ＷＤＭ光カプラ、９４ エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）、１００ａ 第１光増幅装置、１００ｂ 第２光増幅装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重方式で伝送される複数の信号光を増幅する光増幅装置に関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing：以下「ＷＤＭ」という)方式による光伝送が実用化されつつある。ＷＤＭ方式の光通信システムでは、中継増幅する光増幅装置の利得制御等を目的として、主信号光に監視制御信号光が多重化された信号光（以下「ＷＤＭ信号光」という）が伝送される。このＷＤＭ信号光を増幅する光増幅装置としては、従来、例えば、特開２０００−３４９７１７号公報（光増幅装置及び光増幅方法）に開示されたものが知られている。
【０００３】
図１１は、従来の光増幅装置の構成例である。図１１において、この光増幅装置は、外部から入力するＷＤＭ信号光を２分岐する１３ｄＢ光カプラ２０１と、１３ｄＢ光カプラ２０１の一方の分岐光が入力される光増幅部２０２と、１３ｄＢ光カプラ２０１の他方の分岐光が入力されるＷＤＭ光カプラ２０３と、ＷＤＭ光カプラ２０３の出力光の光レベルを検出するフォトダイオード（以下、「ＰＤ」と略称する）２０４と、ＰＤ２０４の検出信号が入力される制御電気回路２０５と、光増幅部２０２の出力光を２つに分離するＷＤＭカプラ２０６と、ＷＤＭカプラ２０６の一方の分離光のレベルを検出し、検出信号を制御電気回路２０５に出力するＰＤ２０７と、制御電気回路２０５からの制御信号に従って監視制御信号光を発生するレーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略称する）２０８と、ＬＤ２０８の出力光とＷＤＭカプラ２０６の他方の分離光とを合波して外部に出力するＷＤＭ光カプラ２０９とを備えている。
【０００４】
光増幅部２０２は、１３ｄＢ光カプラ２０１の一方の分岐光が入力される光アイソレータ２２１と、制御電気回路２０５からの制御信号に従って励起光を発生するＬＤ２２２と、ＬＤ２２２の出力光と光アイソレータ２２１の出力光とを結合するＷＤＭカプラ２２３と、ＷＤＭカプラ２２３の出力光を増幅するエルビウム添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」という）２２４と、ＥＤＦ２２４の出力光を当該光増幅部の出力光としてＷＤＭカプラ２０６に与える光アイソレータ２２５とで構成されている。
【０００５】
次に、図１１、図１２を参照して、動作について説明する。なお、図１２は、図１１に示す光増幅装置に入出力されるＷＤＭ信号光および増幅動作を説明する光スペクトルを示す。
【０００６】
図１２において、横軸は波長、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは主信号光の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）であり、λｓは監視制御信号光の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。図１２に示すように、ＷＤＭ信号光は、光増幅装置の増幅帯域３０１内に、主信号光３０２と監視制御信号光３０３とが波長分割多重された構成となっている。
【０００７】
図１１において、１３ｄＢ光カプラ２０１では、外部から入力される図１２に示す構成のＷＤＭ信号光の５％がＷＤＭ光カプラ２０３に分岐出力され、残りの９５％が光増幅部２０２の光アイソレータ２２１に分岐出力される。
【０００８】
ＷＤＭ光カプラ２０３では、入力されたＷＤＭ信号から監視制御信号光（波長λｓ）が分離され、ＰＤ２０４に出力される。ＰＤ２０４では、監視制御信号光（波長λｓ）の光レベルが検出され、検出信号が制御電気回路２０５に出力される。制御電気回路２０５では、ＰＤ２０４から入力された検出信号に基づき光増幅部２０２のＬＤ２２２を駆動し、波長λｐ（例えば、１４８０ｎｍ）の励起光を所定レベルで発生させる。
【０００９】
光増幅部２０２では、ＷＤＭ光カプラ２２３にて、光アイソレータ２２１の出力光（ＷＤＭ信号光）とＬＤ２２２の出力光（励起光）とが結合され、ＥＤＦ２２４に入力される。ＥＤＦ２２４では、励起光がエルビウムイオンに吸収されることより、誘導放出現象による増幅作用が行われ、ＷＤＭ信号光が増幅され、光アイソレータ２２５を介してＷＤＭ光カプラ２０６に出力される。すなわち、ＥＤＦ２２４の増幅帯域３０１では、ＥＤＦ２２４の内部で励起光によって自然放出光が発生し、この増幅帯域３０１内に設定した複数の波長λ１〜λｎの主信号光および波長λｓの監視制御信号光に追加されて出力される。なお、光アイソレータ２２１，２２５は、それぞれ逆方向への光進行を阻止して増幅動作を安定化させるために設けられている。
【００１０】
ＷＤＭ光カプラ２０６では、光増幅部２０２で増幅されたＷＤＭ信号光が主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離され、主信号光（波長λ１〜λｎ）がＷＤＭ光カプラ２０９に出力され、監視制御信号光（波長λｓ）がＰＤ２０７に出力される。
【００１１】
ＰＤ２０７では、監視制御信号光（波長λｓ）の光レベルが検出され、検出信号が制御電気回路２０５に出力される。制御電気回路２０５では、ＰＤ２０７から入力された検出信号に基づきＬＤ２０８を駆動し、所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。
【００１２】
その結果、ＷＤＭ光カプラ２０９では、光増幅部２０２で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ２０８が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とが多重され、図１２に示す光スペクトルを有するＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００１３】
ここで、制御電気回路２０５では、ＰＤ２０４で検出された入力監視制御信号光の光レベルとＰＤ２０７で検出された増幅後の監視制御信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ２２４に所定の信号利得を与えるように、ＥＤＦ２２４に入力する励起光パワーをＬＤ２２２の駆動電流を変える制御を行う。
【００１４】
または、制御電気回路２０５では、ＰＤ２０７で検出された増幅後の監視制御信号光の光レベルが一定となるように、ＥＤＦ２２４に入力する励起光パワーをＬＤ２２２の駆動電流を変える制御を行う。従来の光増幅装置では、このような制御によって、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に維持できるようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光増幅装置では、ＥＤＦで増幅後の監視制御信号光を用いてＥＤＦの利得制御を行っているので、監視制御信号光の波長をＥＤＦの増幅帯域内に設定しなければならず、監視制御信号光の波長を任意に設定できないという問題がある。
【００１６】
すなわち、監視制御信号光は、前段装置の出力部と後段装置の入力部で送受信されるので、元来、光増幅装置の増幅帯域に無関係に波長の選択が可能なものである。通常、例えば、１５１０ｎｍ、１６２０ｎｍ等、ＥＤＦの増幅帯域外の波長が使用される場合が多い。したがって、従来の光増幅装置の構成では、これらに対応して製造された監視制御系が使用できない。
【００１７】
また、監視制御信号光の波長がＥＤＦの増幅帯域に制約されると、異なる増幅帯域を持つ複数の光増幅装置を並列接続して使用したり、後から追加したりすることもできない。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、増幅帯域に制約されずに波長が設定された監視制御信号光を利用して、伝送損失の急激な変動を動的に補償できるような高度な利得制御機能を持つ光増幅装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長の補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の光レベルが一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の光レベルと光増幅部に入力される前記補助信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の前記監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の光レベルに従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する前記監視制御信号光を前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において発生する主信号光と異なる波長の補助信号光は、その光レベルが、補助信号光調整手段にて、前記分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記分離された主信号光の光レベルと実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、該主信号光と共に増幅部に入力され、増幅される。このとき、光増幅部の利得が、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された増幅補助信号光の光レベルが一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の光レベルと光増幅部に入力される前記補助信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、制御される。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、増幅補助信号光の光レベルに従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長を持ち所定の周波数で強度変調された補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の変調強度と前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の変調強度が一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の変調強度と光増幅部に入力される前記補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の変調強度に従って、前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において発生する主信号光と異なる波長を持ち所定の周波数で強度変調された補助信号光は、その変調強度が、補助信号光調整手段にて、前記分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記分離された主信号光の光レベルと実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、該主信号光と共に増幅部に入力され、増幅される。このとき、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された増幅補助信号光の変調強度が一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の変調強度と光増幅部に入力される前記補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、光増幅部の利得が制御される。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、増幅補助信号光の変調強度に従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、前記光増幅部の出力光を減衰させる可変光減衰手段と、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光との変調強度が所定値となるように、前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。光増幅部は、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段および第２補助信号光発生手段が光増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光および第２補助信号光は、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段にて、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、利得制御手段によって、光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度と実質的に等しくなるように前記光増幅部の利得が制御される。そして、前記光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光の変調強度とが所定値となるように可変光減衰手段の減衰量が調節され、光増幅部の出力光レベルの一定化が行われる。次いで、監視制御信号光発生手段にて、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、可変光減衰手段の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生され、出力手段にて、監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光と前記増幅主信号光とが多重化されて外部に出力される。
【００２７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部と前記出力手段との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００２９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部および第２光増幅部と、前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、前記第１光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。第１光増幅部および第２光増幅部は、同一の特性であって、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段と第２補助信号光発生手段とが、各増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光と第２補助信号光とは、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段によって、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、第１利得制御手段によって、第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第１光増幅部の利得が制御される。第１光増幅部の出力光は、可変光減衰器を介して第２光増幅部に入力される。次いで、第２利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第２光増幅部の利得が制御されるとともに、調節手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように、可変光減衰手段の減衰量が調節される。次いで、監視制御信号光発生手段によって、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する。そして、出力手段によって、前記監視制御信号光発生手段が発生した監視制御信号光が第２光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重され外部に出力される。
【００３１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記可変光減衰手段と第２光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００３３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、１以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部と、前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、前記第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、前記第２光増幅部の出力光を受ける前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第３光増幅部の利得を制御する第３利得制御手段と、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第３光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、入力された多重化信号光は、分離手段にて主信号光と監視制御信号光とに分離される。第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部は、同一の特性であって、所定波長範囲の主信号光を直接増幅する光増幅媒体を有している。第１補助信号光発生手段と第２補助信号光発生手段とが、各増幅部の増幅帯域内において主信号光の波長範囲の両側にそれぞれ発生する強度変調された第１補助信号光と第２補助信号光とは、合波手段にて合波されるが、補助信号光調整手段によって、前記分離された監視制御信号光の光レベルと第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離された主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整され、入力手段にて、前記分離された主信号光と共に光増幅部に入力され、増幅される。このとき、第１利得制御手段によって、前記第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得が制御される。第１光増幅部の出力光は、可変光減衰器を介して第２光増幅部に入力される。次いで、第２利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得が制御される。次いで、第３利得制御手段によって、第２光増幅部の出力光を受ける第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように第３光増幅部の利得が制御される。並行して、調節手段によって、第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように、前記可変光減衰手段の減衰量が調節される。次いで、監視制御信号光発生手段によって、入力される多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光が、第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する。そして、出力手段によって、前記監視制御信号光発生手段が発生した監視制御信号光が第２光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重され外部に出力される。
【００３５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第２光増幅部と前記第３光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバ、主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかが用いられる。
【００３７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルを異常検出直前のレベル値に固定して一定制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、制御手段によって、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルが異常検出直前のレベル値に固定され、一定制御が行われる。
【００３９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御を固定するとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段における光減衰量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、制御手段によって、第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御が固定されるとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように可変光減衰手段における光減衰量が制御される。
【００４１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部は、光励起による光増幅媒体を含み、前記利得制御手段は、励起光パワーの調整を含むことを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、光増幅部には、光励起による光増幅媒体が含まれ、利得制御手段には、励起光パワーの調整が含まれる。
【００４３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅媒体は、希土類イオン添加光ファイバであることを特徴とする。
【００４４】
この発明によれば、光増幅媒体には、希土類イオン添加光ファイバが用いられる。
【００４５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記希土類イオンは、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかであることを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、希土類イオンには、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかが用いられる。
【００４７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部は、半導体レーザ増幅媒体を含み、利得制御手段は、半導体レーザの順方向電流の調整を含むことを特徴とする。
【００４８】
この発明によれば、光増幅部には、半導体レーザ増幅媒体が含まれ、利得制御手段には、半導体レーザの順方向電流の調整が含まれる。
【００４９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、異なる複数の波長範囲の主信号光を増幅帯域毎に直接増幅するように、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個を並列に配置し、異なる複数の波長範囲の主信号光と監視制御信号光とが所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光の入力を受けて、前記多重化信号光から前記監視制御信号光を分離して前記複数の光増幅装置に供給するとともに、前記多重化信号光から前記異なる複数の波長範囲の主信号光をそれぞれ分離して前記複数の光増幅装置の対応する光増幅装置に供給する光供給手段と、前記複数の光増幅装置が出力する異なる複数の波長範囲の主信号光を多重化し、さらに前記多重化された主信号光に前記複数の光増幅装置が出力する監視制御信号光を多重して出力する多重化信号光出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００５０】
この発明によれば、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個が、異なる複数の波長範囲の主信号光を増幅帯域毎に直接増幅するように、並列に配置される。そして、光供給手段によって、異なる複数の波長範囲の主信号光と監視制御信号光とが所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光の入力を受けて、多重化信号光から監視制御信号光を分離して複数の光増幅装置に供給するとともに、多重化信号光から異なる複数の波長範囲の主信号光をそれぞれ分離して複数の光増幅装置の対応する光増幅装置に供給する、一方、多重化信号光出力手段は、前記複数の光増幅装置が出力する異なる複数の波長範囲の主信号光を多重化し、さらに前記多重化された主信号光に前記複数の光増幅装置が出力する監視制御信号光を多重して出力する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１において、この光増幅装置は、外部から入力するＷＤＭ信号光を主信号（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（λｓ）とに分離するＷＤＭ光カプラ１と、分離された監視制御信号光（波長λｓ）のレベルを検出するＰＤ２と、ＰＤ２の検出信号が入力される制御電気回路３と、制御電気回路３からの制御信号に従って補助信号光（波長λｍ）を発生するＬＤ４と、ＬＤ４の出力光のレベルを制御電気回路３からの制御信号に従って調整する可変光減衰器５と、可変光減衰器５の出力光を２分岐する１３ｄＢ光カプラ６と、１３ｄＢ光カプラ６の一方の分岐光（波長λｍ）のレベルを検出して制御電気回路３に出力するＰＤ７と、ＷＤＭ光カプラ１で分離された主信号光（波長λ１〜λｎ）と１３ｄＢ光カプラ６の他方の分岐光（波長λｍ）とが合波されるＷＤＭ光カプラ８とを備えている。
【００５３】
さらに、この光増幅装置は、ＷＤＭ光カプラ８の出力光を増幅する光増幅部９と、光増幅部９の出力信号光を主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ）とに分離するＷＤＭ光カプラ１０と、ＷＤＭ光カプラ１０の一方の分離光（波長λｍ）の光レベルを検出し、制御電気回路３に出力するＰＤ１１と、制御電気回路３からの制御信号に従って監視制御信号光（λｓ）を発生するＬＤ１２と、ＬＤ１２の出力光（波長λｓ）とＷＤＭ光カプラ１０の他方の分離光である主信号光（波長λ１〜λｎ）とを合波して外部に出力するＷＤＭ光カプラ１３とを備えている。
【００５４】
光増幅部９は、ＷＤＭ光カプラ８で合波された主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（λｍ）が入力される光アイソレータ９１と、制御電気回路３からの制御信号に従って励起光（波長λｐ）を発生するＬＤ９２と、ＬＤ９２の出力光（波長λｐ）と光アイソレータ９１の出力光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（λｍ）とを合波するＷＤＭ光カプラ９３と、ＷＤＭ光カプラ９３の合波光を増幅する光増幅媒体としてのＥＤＦ９４と、ＥＤＦ９４の出力光を当該光増幅部９の出力光としてＷＤＭ光カプラ１０に与える光アイソレータ９５とで構成されている。
【００５５】
次に、図１、図２を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。なお、図２は、光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【００５６】
まず、図２において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは、主信号光１５の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）である。λｍは、この実施の形態で新たに追加した補助信号光１６の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。λｓは、監視制御信号光１７の波長（例えば１５１０ｎｍ）である。装置間で送受信されるＷＤＭ信号光は、従来例と同様に、主信号光１５と監視制御信号光１７とが波長分割多重されたものであるが、図２に示すように、監視制御信号光１７の波長λｓは、この実施の形態では、光増幅部９の増幅帯域１８外にある。つまり、監視制御信号光１７は、従来例とは異なり、光増幅部９で増幅されない。
【００５７】
一方、この実施の形態による補助信号光１６の波長λｍは、図２に示すように、主信号光１５と共に光増幅部９の増幅帯域１８内にある。但し、補助信号光１６は、後述するように、光増幅部９で主信号光１５と共に増幅されるが、装置外には出力されず、光増幅部９の利得制御にのみ使用されるようになっている。
【００５８】
図１において、ＷＤＭ光カプラ１に外部から入力されるＷＤＭ信号光は、図２に示すように、この実施の形態では、複数の主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しい光レベルで多重化されている。このＷＤＭ信号光が、ＷＤＭ光カプラ１にて、主信号光（波長λ１〜λｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離される。分離された監視制御信号光（波長λｓ）は、ＰＤ２に入力され、レベル検出信号が制御電気回路３に入力される。また、分離された主信号光（波長λ１〜λｎ）は、ＷＤＭ光カプラ８に入力される。
【００５９】
制御電気回路３では、ＰＤ２の検出信号に基づきＬＤ４に駆動電流を供給し、ＬＤ４から所定光レベルの補助信号光（波長λｍ）を発生させる。この補助信号光は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％がＷＤＭ光カプラ８に分岐出力される。ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ）のレベルが検出され、制御電気回路３に入力される。制御電気回路３では、ＰＤ７から入力される補助信号光（波長λｍ）の検出レベルと、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６からＷＤＭ光カプラ８に入力される補助信号光（波長λｍ）のレベルが、ＷＤＭ光カプラ１から同じくＷＤＭ光カプラ８に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００６０】
その結果、ＷＤＭ光カプラ８では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（波長λｍ）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１を介してＷＤＭ光カプラ８３に入力される。また、制御電気回路３では、ＰＤ２から入力された検出信号に基づき光増幅部９のＬＤ９２を駆動し、波長λｐ（例えば、１４８０ｎｍ）の励起光を所定レベルで発生させる。ＬＤ９２が発生する励起光は、ＷＤＭ光カプラ８３に入力される。ＷＤＭ光カプラ８３では、光アイソレータ９１の出力光（主信号光と補助信号光の多重化信号光）とＬＤ９２の出力光（励起光）とが合波され、ＥＤＦ９４に入力される。
【００６１】
ＥＤＦ９４では、励起光がエルビウムイオンに吸収されることより、誘導放出現象による増幅作用が行われ、主信号光と補助信号光の多重化信号光が増幅される。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ）が光アイソレータ９５を介してＷＤＭ光カプラ１０に出力される。すなわち、ＥＤＦ９４の増幅帯域１８では、ＥＤＦ９４の内部で励起光によって自然放出光が発生し、この増幅帯域１８内に設定した複数の波長λ１〜λｎの主信号光および波長λｍの補助信号光に追加されて出力される。なお、光アイソレータ９１，９５は、それぞれ逆方向への光進行を阻止して増幅動作を安定化させるために設けられている。
【００６２】
ＷＤＭ光カプラ１０では、光増幅部９の出力光が増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と増幅補助信号光（波長λｍ）とに分離される。増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）はＷＤＭ光カプラ１３に出力され、増幅補助信号光（波長λｍ）はＰＤ１１に出力される。ＰＤ１１では、増幅補助信号光（波長λｍ）のレベルが検出され、検出信号が制御電気回路３に出力される。制御電気回路３では、ＰＤ１１から入力された検出信号に基づきＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００６３】
このとき、制御電気回路３では、ＰＤ７で検出された入力補助信号光レベルとＰＤ１１で検出された増幅補助信号光レベルとの比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ９４に所定の信号利得を与えるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。
【００６４】
または、制御電気回路３では、ＰＤ１１で検出された増幅補助信号光レベルが一定となるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に制御できるようになる。
【００６５】
以上のように、実施の形態１では、利得制御の増幅対象として監視制御信号光を用いないようにするため、利得制御のための補助信号光を発生する手段を装置内に設け、かつ、主信号光と監視制御信号光の光レベルが、図２に示すように等しいことから、入力監視制御信号光レベルと補助信号光レベルとがほぼ等しくなるように常に調整するようにした。したがって、増幅帯域に制約されずに波長を設定した監視制御信号光を利用して、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に保たれるように利得制御が可能である。
【００６６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、実施の形態１で示した補助信号光を変調し、増幅された補助信号光を検出して利得制御を行う場合の構成例が示されている。
【００６７】
すなわち、図３に示すように、この実施の形態２では、図１に示した構成において、制御電気回路３とＬＤ４との間に設けられた強度変調信号発生器２１と、ＷＤＭ光カプラ８に代えた１３ｄＢ光カプラ２２と、ＰＤ７と制御電気回路３との間に設けられた電気フィルタ２３と，ＷＤＭ光カプラ１０に代えた１３ｄＢ光カプラ２４と、ＰＤ１１と制御電気回路３との間に設けられた電気フィルタ２５と、１３ｄＢ光カプラ２４とＷＤＭ光カプラ１３との間に設けられた光フィルタ２６とが追加されている。その他は、図１に示した構成と同様である。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００６８】
図３において、強度変調信号発生器２１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、周波数ｆ１の強度変調信号を発生してＬＤ４を駆動し、ＬＤ４から周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１の補助信号光を発生させることを行う。なお、波長λｍ１は、実施の形態１で示した波長λｍと同じ波長（例えば１５３０ｎｍ）である。つまり、波長λｍ１は、光増幅部９の増幅帯域１８内にある。
【００６９】
電気フィルタ２３は、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。１３ｄＢ光カプラ２２は、ＷＤＭ光カプラ１が出力する主信号光（波長λ１〜λｎ）と１３ｄＢ光カプラ６が出力する補助信号光（波長λｍ１）とを合波して光増幅部９のアイソレータ９１に出力する。
【００７０】
１３ｄＢ光カプラ２４は、光増幅部９のアイソレータ９５が出力する信号光（主信号光と補助信号光）を２分岐する。電気フィルタ２５は、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。光フィルタ２６は、１３ｄＢ光カプラ２４の出力光から主信号光（波長λ１〜λｎ）を抽出してＷＤＭ光カプラ１３に出力するようになっている。
【００７１】
次に、図３を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図３において、強度変調信号発生器２１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、ＬＤ４に供給する駆動電流の大きさを周波数ｆ１の間隔で制御する。その結果、ＬＤ４から周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１（例えば１５３０ｎｍ）の補助信号光が出力される。
【００７２】
この強度変調された補助信号光（波長λｍ１）は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％が１３ｄＢ光カプラ２２に分岐出力される。ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ１）が電気信号に変換され、電気フィルタ２３に入力される。電気フィルタ２３では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。
【００７３】
制御電気回路３では、電気フィルタ２３から入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が検出され、検出された変調強度と、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６から１３ｄＢ光カプラ２２に入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が、ＷＤＭ光カプラ１から同じく１３ｄＢ光カプラ２２に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００７４】
その結果、１３ｄＢ光カプラ２２では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および補助信号光（波長λｍ１）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１，ＷＤＭ光カプラ８３を介してＥＤＦ９４に入力される。ＥＤＦ９４では、前述したようにして、主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光についての増幅動作が行われる。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）が光アイソレータ９５を介して１３ｄＢ光カプラ２４に出力される。
【００７５】
１３ｄＢ光カプラ２４では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光のうち、５％がＰＤ１１に分岐出力され、残りの９５％が光フィルタ２６に分岐出力される。ＰＤ１１では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ２５に入力される。電気フィルタ２５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。制御電気回路３では、電気フィルタ２５から入力される補助信号光（波長λｍ１）の変調強度が検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と補助信号光（波長λｍ１）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【００７６】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５の出力に基づき検出された増幅補助信号光（波長λｍ１）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重化され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。
【００７７】
このとき、制御電気回路３では、電気フィルタ２５の出力に基づき検出された増幅補助信号光の変調強度と、電気フィルタ２３の出力に基づき検出された入力補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、すなわち、ＥＤＦ９４に所定の信号利得を与えるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。
【００７８】
または、制御電気回路３では、増幅補助信号光の変調強度が一定となるように、ＬＤ９２の駆動電流を変化させＥＤＦ９４に入力する励起光パワーを制御するようにしている。その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波当りの出力レベルが一定に制御できるようになる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００７９】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、実施の形態２で示した強度変調補助信号光の２つを利用して利得平坦化制御を行う場合の構成例が示されている。
【００８０】
すなわち、図４に示すように、この実施の形態３では、図３に示した構成において、強度変調信号発生器３１と、ＬＤ３２と、３ｄＢ光カプラ３３と、電気フィルタ３４，３５とが追加されている。その他は、図３に示した構成と同様である。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００８１】
図４において、強度変調信号発生器３１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、周波数ｆ２の強度変調信号を発生してＬＤ３２を駆動し、ＬＤ３２から周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光を発生させることを行う。なお、波長λｍ２は、波長λｍ１と同様に光増幅部９の増幅帯域１８内にある。
【００８２】
３ｄＢ光カプラ３３は、ＬＤ４が発生する補助信号光（波長λｍ１；例えば１５３０ｎｍ）とＬＤ３２が発生する補助信号光（波長λｍ２；例えば１５６５ｎｍ）とを合波して可変光減衰器５に出力する。電気フィルタ３４は、ＰＤ７の検出信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。電気フィルタ３５は、ＰＤ１１の検出信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力するようになっている。
【００８３】
次に、図４、図５を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。なお、図５は、利得平坦化制御を説明する光スペクトルを示す図である。
【００８４】
まず、図５において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。横軸に示すλ１〜λｎは、主信号光３６の波長（例えば１５３５〜１５６０ｎｍ）である。λｍ１は、実施の形態２で示した補助信号光３７の波長（例えば１５３０ｎｍ）である。λｍ２は、この実施の形態３で追加した補助信号光３８の波長（例えば１５６５ｎｍ）である。λｓは、監視制御信号光３９の波長（例えば１５１０ｎｍ）である。装置間で送受信されるＷＤＭ信号光は、従来例と同様に、主信号光３６と監視制御信号光３９とが波長分割多重されたものであるが、図５に示すように、監視制御信号光３９の波長λｓは、この実施の形態では、光増幅部９の増幅帯域４０外にある。
【００８５】
一方、補助信号光３７の波長λｍ１と補助信号光３８の波長λｍ２とは、図５に示すように、主信号光３６と共に光増幅部９の増幅帯域４０内にある。このとき、補助信号光３７，３８は、主信号光３６の帯域の両側に配置されている。これによって、補助信号光３７，３８の光レベルを等しくすることで、複数の主信号光３６の光レベルの傾き４１を平坦化するようにしている。
【００８６】
図４において、強度変調信号発生器３１は、制御電気回路３からの制御信号を受けて、ＬＤ３２に供給する駆動電流の大きさを周波数ｆ２の変調信号で制御する。その結果、ＬＤ３２から周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光が出力される。
【００８７】
３ｄＢ光カプラ３３では、ＬＤ４が発生する周波数ｆ１で強度変調された波長λｍ１（例えば１５３０ｎｍ）の補助信号光と、ＬＤ３２が発生する周波数ｆ２で強度変調された波長λｍ２（例えば１５６５ｎｍ）の補助信号光とが合波される。合波された２つの強度変調された補助信号光（波長λｍ１、λｍ２）は、可変光減衰器５を介して１３ｄＢ光カプラ６に入力し、５％がＰＤ７に分岐出力され、残りの９５％が１３ｄＢ光カプラ２２に分岐出力される。
【００８８】
ＰＤ７では、入力された補助信号光（波長λｍ１、λｍ２）が電気信号に変換され、電気フィルタ２３，３４に入力される。電気フィルタ２３では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。電気フィルタ３４では、ＰＤ７の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分を抽出し、制御電気回路３に出力する。
【００８９】
制御電気回路３では、電気フィルタ２３，３４から入力される補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出され、検出された２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度と、ＰＤ２から入力される監視制御信号光（波長λｓ）の検出レベルとの比較から、可変光減衰器５の減衰量が制御される。これによって、１３ｄＢ光カプラ６から１３ｄＢ光カプラ２２に入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）のレベルが、ＷＤＭ光カプラ１から同じく１３ｄＢ光カプラ２２に入力される主信号光（波長λ１〜λｎ）のレベルとほぼ等しくなるように常に調整される。
【００９０】
その結果、１３ｄＢ光カプラ２２では、主信号光（波長λ１〜λｎ）および２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）がほぼ同レベルで合波され、光増幅部９の光アイソレータ９１，ＷＤＭ光カプラ８３を介してＥＤＦ９４に入力される。ＥＤＦ９４では、前述したようにして、主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光についての増幅動作が行われる。増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）が光アイソレータ９５を介して１３ｄＢ光カプラ２４に出力される。
【００９１】
１３ｄＢ光カプラ２４では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光のうち、５％がＰＤ１１に分岐出力され、残りの９５％が光フィルタ２６に分岐出力される。ＰＤ１１では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ２５，３５に入力される。電気フィルタ２５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ３５では、ＰＤ１１の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【００９２】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５，３５から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【００９３】
制御電気回路３では、電気フィルタ２５，３５の出力に基づき検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重化され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。このとき、制御電気回路３では、ＰＤ１１で検出されたと２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がほぼ等しくなるように、ＥＤＦ９４に入力する励起光パワーをＬＤ９２の駆動電流を変化させるようにしている。このような制御によって、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、図５に示された主信号光３６の光レベルの傾き４１が平坦化される。
【００９４】
以上のように、実施の形態３によれば、２つの補助信号光を利用することによって、実施の形態１と同様の作用・効果に加えて、光増幅部の利得平坦化制御が簡単に行えるようになる。
【００９５】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態４では、実施の形態３で示した利得平坦化制御に加えて、出力レベルを一定に保つ制御を行う場合の構成例が示されている。すなわち、図６において、光増幅部９の出力側にある光アイソレータ９５と１３ｄＢ光カプラ２４との間に可変光減衰器４５が追加されている。
【００９６】
可変光減衰器４５は、制御電気回路３からの制御信号に従って、光増幅部９の出力光の光レベルを調整して１３ｄＢ光カプラ２４に出力するようになっている。
【００９７】
次に、図６を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図６において、利得平坦化制御については、実施の形態３と同様である。この実施の形態４では、さらに、制御電気回路３にて、ＰＤ１１で検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度が所定の値になるように、可変光減衰器４５の減衰量を変える制御を行われる。
【００９８】
その結果、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、光増幅部９の利得平坦化制御が行えるのに加えて、増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）の出力レベルをほぼ一定に保つことができる。
【００９９】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５では、実施の形態４において、第２の光増幅部を設けた構成例が示されている。すなわち、図７に示すように、図４に示した構成において、１３ｄＢ光カプラ２４と光フィルタ２６との間に、可変光減衰器５０，光増幅部５１，１３ｄＢ光カプラ５２，ＰＤ５３，電気フィルタ５４，５５が追加されている。その他は、図４に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【０１００】
図７において、光増幅部５１は、光増幅部９と同様の構成を有する第２の光増幅部である。可変光減衰器５０は、制御電気回路３からの制御信号に従って、１３ｄＢ光カプラ２４の出力光を調整して光増幅部５１に出力する。光増幅部５１の出力光は、１３ｄＢ光カプラ５２にて２分岐され、一方の分岐光は光フィルタ２６に入力され、他方の分岐光はＰＤ５３に入力される。ＰＤ５３の出力は、２つの電気フィルタ５４，５５を介して制御電気回路３に入力されるようになっている。
【０１０１】
次に、図７を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図７において、１３ｄＢ光カプラ２４から出力される増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）は、可変光減衰器５０を介して光増幅部５１に入力され、増幅される。光増幅部５１の出力光は、１３ｄＢ光カプラ５２にて、５％がＰＤ５３に分岐出力され、残りの９５％は光フィルタ２６に分岐出力される。
【０１０２】
ＰＤ５３では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ５４，５５に入力される。電気フィルタ５４では、ＰＤ５３の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ５５では、ＰＤ５３の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【０１０３】
制御電気回路３では、電気フィルタ５４，５５から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出される。一方、光フィルタ２６では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光から主信号光（波長λ１〜λｎ）の成分が抽出され、ＷＤＭ光カプラ１３に出力される。
【０１０４】
制御電気回路３では、電気フィルタ５４，５５の出力に基づき検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度に従ってＬＤ１２を駆動し、主信号光（波長λ１〜λｎ）とほぼ等しくなる所定レベルの監視制御信号光（波長λｓ）を発生させる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１３では、光増幅部９で増幅された主信号光（波長λ１〜λｎ）とＬＤ１２が発生した監視制御信号光（波長λｓ）とがほぼ等しいレベルで多重され、ＷＤＭ信号光が装置外に出力される。このとき、制御電気回路３では、ＰＤ５３で検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の一方の変調強度が所定値となるように、可変光減衰器５１の減衰量を変える制御を行う。その結果、実施の形態４では、励起光パワーに応じた所望の出力レベルの得られない場合が想定されるが、そのような場合でも、可変光減衰器５０での減衰を補い、励起光パワーに応じた所望の出力レベルを得ることができるようになる。
【０１０５】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態６では、図８に示すように、図７に示した構成において、可変光減衰器５０と光増幅部５１との間に、光機能部品６０が追加されている。
【０１０６】
その他は、図７に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。
【０１０７】
図８において、光機能部品６０は、例えば、波長分散補償光ファイバや、主信号光を分岐する光分岐器、主信号光を挿入する挿入器などである。
【０１０８】
次に、図８を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図８において、利得制御についての動作は、実施の形態５と同様にして行われる。この実施の形態６では、光機能部品６０が第１の光増幅部９と第２の光増幅部５１の中間に配置されている。
【０１０９】
この光機能部品６０として、例えば、波長分散補償光ファイバを用いれば、伝送光ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することができ、長距離伝送が可能となる。
【０１１０】
また、光機能部品６０として、例えば、主信号光の分岐や挿入を行う光分岐・挿入器を用いれば、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに、新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１１１】
なお、光機能部品６０が第１の光増幅部９と第２の光増幅部５１の中間に配置されているのは、光機能部品６０の挿入損失が主信号光の信号対雑音比や出力レベルを低下させないためである。したがって、実施の形態１〜３においても同様に適用することができる。
【０１１２】
実施の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態７では、実施の形態６において、第３の光増幅部を設けた構成例が示されている。すなわち、図９に示すように、図８に示した構成において、可変光減衰器５０と光機能部品６０との間に、光増幅部６５，１３ｄＢ光カプラ６６，ＰＤ６７，電気フィルタ６８，６９が追加されている。その他は、図８に示した構成した構成と同様である。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。
【０１１３】
図９において、可変光減衰器５０の出力光が入力される光増幅部６５は、光増幅部９，５１と同様の構成を有する第３の光増幅部である。光増幅部６５の出力光は、１３ｄＢ光カプラ６６にて２分岐され、一方の分岐光は光機能部品６０に入力され、他方の分岐光はＰＤ６７に入力される。ＰＤ６７の出力は、２つの電気フィルタ６８，６９を介して制御電気回路３に入力されるようになっている。
【０１１４】
次に、図９を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図９において、１３ｄＢ光カプラ２４から出力される増幅主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）は、可変光減衰器５０を介して光増幅部６５に入力され、増幅される。光増幅部６５の出力光は、１３ｄＢ光カプラ６６にて、５％がＰＤ６７に分岐出力され、残りの９５％は光機能部品６０に分岐出力される。
【０１１５】
ＰＤ６７では、入力された主信号光（波長λ１〜λｎ）と２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の多重化信号光が電気信号に変換され、電気フィルタ６８，６９に入力される。電気フィルタ６８では、ＰＤ６７の出力信号から周波数ｆ１の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。電気フィルタ６９では、ＰＤ６７の出力信号から周波数ｆ２の補助信号光成分が抽出され、制御電気回路３に出力される。
【０１１６】
制御電気回路３では、電気フィルタ６８，６９から入力される２つの補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度がそれぞれ検出され、検出された２つの増幅補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）の変調強度が所定値となるように、光増幅部６５の利得を変える制御を行う。その結果、光増幅部９の利得を低く設定しても後段の光増幅部６５にて利得低下を補うことができるので、より高い主信号光入力レベルでの動作が可能となる。
【０１１７】
つまり、実施の形態６の構成では、主信号光入力レベルが高くなるのに伴って光増幅部９の出力レベルが高くなるので、光増幅部９の励起光パワー制限によって所望の主信号光入力レベルまで動作しない場合が想定されるが、この実施の形態７では、可変光減衰器５０の後段に光増幅部６５を追加して利得を補うようにしたので、所望の主信号光入力レベルまでの範囲で動作が可能となる。
【０１１８】
実施の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態８では、複数の光増幅装置を並列接続する場合の構成例が示されている。図１０では、図８に示した光増幅装置の２つが並列接続されている。
【０１１９】
図１０において、入力側のＷＤＭ光カプラ１０１，ＰＤ１０２は、図８におけるＷＤＭ光カプラ１，ＰＤ２に対応している。出力側のＷＤＭ光カプラ１０５，ＬＤ１０６は、図８におけるＷＤＭ光カプラ１３，ＬＤ１２に対応している。ＷＤＭ光カプラ１０１の出力光を受けるＷＤＭ光カプラ１０３と、ＷＤＭ光カプラ１０５の入力側に設けたＷＤＭ光カプラ１０４との間に、図８に示した光増幅装置と同様構成の第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂとが並列に接続されている。
【０１２０】
第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂは、互いに異なる増幅帯域を有している。第１の主信号光の波長λ１〜λｎは、第１の光増幅装置１００ａの増幅帯域に対応している。第２の主信号光の波長λｂ１〜λｂｎは、第２の光増幅装置１００ｂの増幅帯域に対応している。監視制御信号光の波長λｓは、いずれの増幅帯域にも属さない（図２、図５参照）。なお、第２の主信号光の波長λｂ１〜λｂｎは、例えば、１５７５〜１６００ｎｍである。
【０１２１】
次に、図１０を参照して、以上のように構成される光増幅装置の動作について説明する。図１０において、第１の光増幅装置１００ａと第２の光増幅装置１００ｂとで行われる利得制御の動作は、図８に示した実施の形態６と同様である。ここでは、この実施の形態１０に関わる部分を中心に説明する。
【０１２２】
ＷＤＭ光カプラ１０１に外部から入力されるＷＤＭ信号光は、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）、第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）、監視制御信号光（波長λｓ）がほぼ等しい光レベルで多重化されている。ＷＤＭ光カプラ１０１では、このＷＤＭ信号光が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とに分離される。ＷＤＭ光カプラ１０１で分離された監視制御信号光（波長λｓ）は、ＰＤ１０２に入力され、レベル検出信号が制御電気回路３ａ，３ｂに入力される。また、ＷＤＭ光カプラ１０１で分離された第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）は、ＷＤＭ光カプラ１０３に入力される。
【０１２３】
ＷＤＭ光カプラ１０３では、入力される第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）の多重信号光が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とに分離される。第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）は、第１の光増幅装置１００ａに出力される。第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）は、第２の光増幅装置１００ｂに出力される。
【０１２４】
第１の光増幅装置１００ａでは、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された補助信号光（波長λｍ１，λｍ２）によって前述した内容の利得制御が行われ、光フィルタ２６ａからＷＤＭ光カプラ１０４に対し、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）が出力される。
【０１２５】
第２の光増幅装置１００ｂでは、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された補助信号光（波長λｍ３，λｍ４）によって前述した内容の利得制御が行われ、光フィルタ２６ｂからＷＤＭ光カプラ１０４に対し、第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）が出力される。なお、波長λｍ３は、例えば１５７０ｎｍであり、波長λｍ４は、例えば１６０５ｎｍである。
【０１２６】
ＷＤＭ光カプラ１０４では、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とが結合されてＷＤＭ光カプラ１０５に出力される。また、制御電気回路３ａ，３ｂでは、監視制御信号光（波長λｓ）が、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）および第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）とほぼ等しい光レベルでＷＤＭ光カプラ１０５に入力されるように、ＬＤ１０６に駆動電流を供給する制御が行われる。その結果、ＷＤＭ光カプラ１０５では、第１の主信号光（波長λ１〜λｎ）と第２の主信号光（波長λｂ１〜λｂｎ）と監視制御信号光（波長λｓ）とが、ほぼ等しい光レベルが多重化されて外部に出力される。
【０１２７】
以上のように、複数の光増幅装置を並列接続した場合に、増幅帯域に対応した夫々の補助信号光を使用し、それらの光レベルを監視制御信号光の入力レベルと常にほぼ等しくなるように制御できるので、増幅帯域に制約されずに監視制御信号光の波長を設定することができる。
【０１２８】
したがって、光増幅装置を並列接続している場合でも、伝送損失の変動を反映した光レベルをもつ監視制御信号光を利用して、利得制御を行うことができる。なお、並列接続できる光増幅装置の台数は２台に限られないことは言うまでもない。また、光増幅装置の増減設ができる構成であることも以上の説明から明らかである。さらに、実施の形態６への適用例を示したが、実施の形態１〜５、７にも同様に適用できることも明らかである。
【０１２９】
実施の形態９．
以上説明した実施の形態１〜８では、この発明の基本的な事項について説明した。この実施の形態９では、この発明の幾つかの変形態様について説明する。
【０１３０】
（１）図２、図５に示されるように、主信号光の光レベルと監視制御信号光の光レベルは、ほぼ等しいとして説明してきた。これは、制御が容易であるとの観点から選択された事項である。この発明では、主信号光の光レベルと監視制御信号光の光レベルは、レベル間に一定の関係があればよい。
【０１３１】
（２）図２、図５に示されるように、監視制御信号光の波長λｓは、増幅帯域外に配置されている。この発明では、入力される監視制御信号光は、利得制御に直接利用されず、補助信号光の光レベルに対する参照光として機能している。したがって、この発明では、監視制御信号光の波長が増幅帯域内にあっても支障なく適用できる。
【０１３２】
（３）ＬＤ１２，１０６の故障や接続している光ファイバの断線等によって出力する監視制御信号光が途絶える異常が生じた場合には、それを受信する後段の光増幅装置では、監視制御信号光が入力されない。そのような異常時に備えて、補助信号光のレベルを異常検出直前のレベル値に固定して一定制御するようにしてもよい。これによって、異常時でも利得制御を維持することができるようになる。上記のように、監視制御信号光とは別に補助信号光を利得制御に使用しているので、このような措置が可能である。
【０１３３】
（４）２波の補助信号光を使用する場合では、次のような異常時に対する措置を採るようにしてもよい。すなわち、補助信号光の一方、例えば波長λｍ１（または波長λｍ３）が、ＬＤ４，４ａ，４ｂの故障や接続している光ファイバの断線等により途絶える異常が生じた場合、異常検出直前の状態に励起光パワーを固定して利得制御を固定するとともに、波長λｍ２（または波長λｍ４）における増幅変調信号レベルが所定の値となるように可変光減衰器５０，５０ａ，５０ｂにおける光減衰量を制御するようにしてもよい。これによって、補助信号光の異常時でも利得制御を維持することができるようになる。
【０１３４】
（５）光増幅媒体としてＥＤＦを使用し、利得制御を励起光パワーの調整で行う場合を示したが、希土類イオンとしてはエルビウムではなく、その他、例えばツリウムやプラセオジウム等も使用できる。また、光増幅媒体として半導体レーザ増幅媒体が可能であり、この場合には利得制御を順方向電流の調整で行うようにすればよい。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、監視制御信号光を利得制御に使用せず、利得制御用に装置内でのみ用いる補助信号光を発生し、かつその補助信号光の光レベルが主信号光の光レベルとほぼ等しくなるように調整できるようにしたので、増幅帯域によらず波長が設定された監視制御信号光を用いて、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波長当たりの出力レベルを一定に維持する利得制御ができるようになる。
【０１３６】
つぎの発明によれば、監視制御信号光を利得制御に使用せず、利得制御用の補助信号光を発生し、かつその補助信号光の変調強度が主信号光の光レベルとほぼ等しくなるように調整できるようにしたので、増幅帯域によらず波長が設定された監視制御信号光を用いて、伝送損失や信号波長数に急激な変動があった場合にも、利得または１波長当たりの出力レベルを一定に維持する利得制御ができるようになる。
【０１３７】
つぎの発明によれば、伝送損失や信号波長数の急激な変動があった場合でも、主信号光の光レベルの傾きを平坦化することができ、また出力レベルを一定に維持することができるようになる。
【０１３８】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光増幅部の出力光を減衰させる可変光減衰手段での減衰量が、調節手段によって、光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光または第２増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように調節される。したがって、利得の平坦化制御に加え、出力レベルを一定に維持することができるようになる。
【０１３９】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４０】
つぎの発明によれば、２つの光増幅部を直列に設けた場合でも、所望の出力レベルを得ることができる。
【０１４１】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４２】
つぎの発明によれば、３つの光増幅部を直列に設けた場合に、終段の第３光増幅部にて先頭の第１光増幅部での利得低下を補うことができるので、第１光増幅部では、利得を低く設定して、より高い主信号光の入力レベルでの動作ができるようになる。
【０１４３】
つぎの発明によれば、上記の発明において、光機能部品として、例えば、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などのいずれかを用いることができ、伝送用ファイバの波長分散に起因する主信号光の伝送波形の劣化を補償することや、所望波長の主信号光を取り出して送受信し、さらに新たな送信信号を多重して送り出すことが可能となる。
【０１４４】
つぎの発明によれば、制御手段によって、入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルが異常検出直前のレベル値に固定され、一定制御が行われるので、監視制御信号光の異常時でも利得制御を維持することができる。
【０１４５】
つぎの発明によれば、制御手段によって、第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御が固定されるとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように可変光減衰手段における光減衰量が制御されるので、補助信号光の異常時でも利得制御を維持することができる。
【０１４６】
つぎの発明によれば、光増幅部には、光励起による光増幅媒体を含むことができ、利得制御手段には、励起光パワーの調整を含むことができる。
【０１４７】
つぎの発明によれば、光増幅媒体には、希土類イオン添加光ファイバを用いることができる。
【０１４８】
つぎの発明によれば、希土類イオンには、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかを用いることができる。
【０１４９】
つぎの発明によれば、光増幅部には、半導体レーザ増幅媒体を含むことができ、利得制御手段には、半導体レーザの順方向電流の調整を含むことができる。
【０１５０】
つぎの発明によれば、上記の発明にかかる光増幅装置の複数個を並列接続している場合にも、増幅帯域に制約されずに波長を設定した監視制御信号光を利用するので、複数の光増幅装置のそれぞれにおいて利得制御を行うことができる。このとき、並列接続する構成では、光供給手段と多重化信号光出力手段を各光増幅装置が共用するので、光増幅装置の増減設が簡単に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 図４に示す光増幅装置の増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態５である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態７である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来の光増幅装置を示す構成例を示す図である。
【図１２】 図１１に示す光増幅装置に入出力されるＷＤＭ信号光および増幅動作を説明する光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１，８，１０，１３，１０１，１０３，１０４，１０５ ＷＤＭ光カプラ、２，７，７ａ，７ｂ，１１，５３，６７ フォトダイオード（ＰＤ）、３，３ａ，３ｂ 制御電気回路、４，４ａ，４ｂ，３２ 補助信号光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、５，４５，５０，５０ａ，５０，６４ 可変光減衰器、６，２２，２２ａ，２２ｂ，２４，５２，６６ １３ｄＢ光カプラ、９，９ａ，９ｂ，５１，６５ 光増幅部、１２，１０６ 監視制御信号光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、２１，２１ａ，２１ｂ，３１，３１ａ，３１ｂ 強度変調信号発生器、２３，２３ａ，２３ｂ，２５，２５ａ，２５ｂ，３４，３４ａ，３４ｂ，３５，３５ａ，３５ｂ，５４，５４ａ，５４ｂ，５５，５５ａ，５５ｂ，６８，６９電気フィルタ、２６，２６ａ，２６ｂ 光フィルタ、３３，３３ａ，３３ｂ ３ｄＢ光カプラ、６０，６０ａ，６０ｂ 光機能部品、９１，９４ 光アイソレータ、９２ 励起光発生用のレーザダイオード（ＬＤ）、９３ ＷＤＭ光カプラ、９４ エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）、１００ａ 第１光増幅装置、１００ｂ 第２光増幅装置。
Claims (15)
- １以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、
入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、
所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、
前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長の補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、
前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、
前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、
前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の光レベルが一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の光レベルと光増幅部に入力される前記補助信号光の光レベルとの比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、
入力される前記多重化信号光中の前記監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の光レベルに従って、前記増幅部の出力光から分離された増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、
前記監視制御信号光発生手段が発生する前記監視制御信号光を前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。 - １以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、
入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、
所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、
前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光と異なる波長を持ち所定の周波数で強度変調された補助信号光を発生する補助信号光発生手段と、
前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルに基づき、前記補助信号光発生手段が発生する補助信号光の変調強度と前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、
前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整された前記補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、
前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅補助信号光の変調強度が一定の値となるように、または、前記増幅補助信号光の変調強度と光増幅部に入力される前記補助信号光の変調強度との比が所定の値となるように、前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、
入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記増幅補助信号光の変調強度に従って、前記増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、
前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。 - １以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、
入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、
所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ光増幅部と、
前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、
前記光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、
前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、
前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、
前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記光増幅部に入力する入力手段と、
前記光増幅部の出力光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光との変調強度が所定値となるように、前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、
前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記光増幅部の利得を制御する利得制御手段と、
入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、
前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記可変光減衰手段の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。 - 前記光増幅部と前記出力手段との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の光増幅装置。
- １以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、
入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、
所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部および第２光増幅部と、
前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、
前記第１光増幅部および第２光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、
前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、
前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、
前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、
前記第１光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、
前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、
前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、
前記第２光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、
入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、
前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第２光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。 - 前記可変光減衰手段と第２光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光増幅装置。
- １以上の主信号光および監視制御信号光が所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光が伝送される光通信システムで使用される光増幅装置であって、
入力された前記多重化信号光を前記主信号光と前記監視制御信号光とに分離する分離手段と、
所定波長範囲の前記主信号光を直接増幅する光増幅媒体を持つ第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部と、
前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも短い波長を持ち第１周波数で強度変調された第１補助信号光を発生する第１補助信号光発生手段と、
前記第１光増幅部、第２光増幅部および第３光増幅部の増幅帯域内において前記主信号光の波長範囲よりも長い波長を持ち第２周波数で強度変調された第２補助信号光を発生する第２補助信号光発生手段と、
前記第１補助信号光と前記第２補助信号光とを合波して出力する合波手段と、
前記分離手段にて分離された前記監視制御信号光の光レベルと前記第１補助信号光および第２補助信号光の変調強度との比較結果に応じて、前記合波手段にて合波された第１補助信号光および第２補助信号光の光レベルと前記分離手段にて分離された前記主信号光の光レベルとが実質的に等しくなるように調整する補助信号光調整手段と、
前記分離手段にて分離された前記主信号光に前記補助信号光調整手段にて調整されて前記合波手段にて合波された前記第１補助信号光および第２補助信号光を追加して前記第１光増幅部に入力する入力手段と、
前記第１光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第１光増幅部の利得を制御する第１利得制御手段と、
前記第１光増幅部の出力光を減衰させ前記第２光増幅部に出力する可変光減衰手段と、
前記第２光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第２光増幅部の利得を制御する第２利得制御手段と、
前記第２光増幅部の出力光を受ける前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度が実質的に等しくなるように前記第３光増幅部の利得を制御する第３利得制御手段と、
前記第３光増幅部の出力光から分離された前記第１増幅補助信号光と第２増幅補助信号光のいずれか一方の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段の減衰量を調節する調節手段と、
入力される前記多重化信号光中の監視制御信号光と同じ波長の監視制御信号光を、前記第３光増幅部の出力光から分離された第１増幅補助信号光および第２増幅補助信号光の変調強度に従って、前記第３光増幅部の出力光から分離された前記増幅主信号光と前記所定の光レベル関係を持つように発生する監視制御信号光発生手段と、
前記監視制御信号光発生手段が発生する監視制御信号光を前記第３光増幅部の出力光から分離された増幅主信号光に多重して外部に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。 - 前記第２光増幅部と前記第３光増幅部との間に、波長分散補償光ファイバや主信号光の分岐・挿入を行う光分岐・挿入器などの光機能部品が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の光増幅装置。
- 入力される前記監視制御信号光の光レベルが所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、補助信号光レベルを異常検出直前のレベル値に固定して一定制御する制御手段、
を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光増幅装置。 - 前記第１補助信号光と第２補助信号光のうち、一方の補助信号光の変調強度が所定の異常検出レベルよりも低下した場合に、異常検出直前の状態に利得制御を固定するとともに、他方の補助信号光についての増幅補助信号光の変調強度が所定値となるように前記可変光減衰手段における光減衰量を制御する制御手段、
を備えたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載の光増幅装置。 - 前記光増幅部は、光励起による光増幅媒体を含み、前記利得制御手段は、励起光パワーの調整を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光増幅装置。
- 前記光増幅媒体は、希土類イオン添加光ファイバであることを特徴とする請求項１１に記載の光増幅装置。
- 前記希土類イオンは、エルビウム、ツリウム、プラセオジウムのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の光増幅装置。
- 前記光増幅部は、半導体レーザ増幅媒体を含み、利得制御手段は、半導体レーザの順方向電流の調整を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光増幅装置。
- 異なる複数の波長範囲の主信号光を増幅帯域毎に直接増幅するように、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の光増幅装置の複数個を並列に配置し、
異なる複数の波長範囲の主信号光と監視制御信号光とが所定の光レベル関係を有して波長分割多重された多重化信号光の入力を受けて、前記多重化信号光から前記監視制御信号光を分離して前記複数の光増幅装置に供給するとともに、前記多重化信号光から前記異なる複数の波長範囲の主信号光をそれぞれ分離して前記複数の光増幅装置の対応する光増幅装置に供給する光供給手段と、
前記複数の光増幅装置が出力する異なる複数の波長範囲の主信号光を多重化し、さらに前記多重化された主信号光に前記複数の光増幅装置が出力する監視制御信号光を多重して出力する多重化信号光出力手段と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。
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