JP4605662B2 - Gain clamp type optical amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、光通信分野などにおいて、光増幅器によって信号光を増幅する際の、入力信号光の電力の変動に起因する利得の不安定性を抑圧し、利得一定動作を実現するゲインクランプ型光増幅器に関するものである。   The present invention relates to a gain-clamped optical amplifier that suppresses gain instability caused by fluctuations in power of input signal light when amplifying signal light by an optical amplifier in the field of optical communication or the like, and realizes a constant gain operation. It is about.

光増幅器は、希土類イオンドープファイバや半導体などの反転分布媒質の誘導放出を用いて入力信号光を増幅するものである。この反転分布媒質の反転分布は、励起光や励起電流などのエネルギーを供給すればするほど大きくなり、また信号光を増幅すればするほど小さくなる。反転分布媒質における信号光の利得は、反転分布の大きさに依存する。   The optical amplifier amplifies input signal light by using stimulated emission of an inversion distributed medium such as a rare earth ion doped fiber or a semiconductor. The inversion distribution of the inversion distribution medium increases as energy such as excitation light or excitation current is supplied, and decreases as the signal light is amplified. The gain of the signal light in the inverted distribution medium depends on the size of the inverted distribution.

このような特性から、光増幅器では、入力信号光電力が小さい場合には、反転分布媒質の反転分布が大きく保たれ、利得が大きくなるという性質を持つ。同様に、入力信号光電力が大きい場合には、反転分布媒質の反転分布が小さくなり、利得が小さくなるという性質を持つ。   From such characteristics, the optical amplifier has the property that when the input signal optical power is small, the inversion distribution of the inversion distribution medium is kept large and the gain is increased. Similarly, when the input signal light power is large, the inversion distribution of the inversion distribution medium becomes small and the gain becomes small.

このように、光増幅器の利得に入力信号光電力依存性が存在すると、入力信号光が正確に増幅されないという問題が発生する。例えば、波長多重伝送の中継に光増幅器を使用する場合、波長数の増加に伴い光増幅器への全入力信号光電力が増加し、反転分布媒質の反転分布が小さくなり、利得が小さくなる。この結果として、波長数の増加に伴い、１波長あたりの光増幅器出力信号光電力が減少し、信号が受信器に到達しなくなる問題が発生する。   As described above, when the gain of the optical amplifier is dependent on the input signal light power, there arises a problem that the input signal light is not accurately amplified. For example, when an optical amplifier is used for wavelength division multiplexing relay, the total input signal optical power to the optical amplifier increases as the number of wavelengths increases, the inversion distribution of the inversion distribution medium decreases, and the gain decreases. As a result, as the number of wavelengths increases, the optical amplifier output signal optical power per wavelength decreases, and a problem that the signal does not reach the receiver occurs.

このような入力信号光電力の変化に起因する光増幅器の利得不安定性を抑圧するには、反転分布媒質の反転分布状態を安定化させることが必要となる。このための方法として、これまで各種の技術提案がなされているが、大別すると２種類に分類することができる。以下、この２種類の利得安定化方式を、便宜上、フィードバック制御方式とゲインクランプ方式と称することとする。   In order to suppress the gain instability of the optical amplifier due to such a change in the input signal optical power, it is necessary to stabilize the inversion distribution state of the inversion distribution medium. For this purpose, various technical proposals have been made so far, but can be roughly classified into two types. Hereinafter, for convenience, these two types of gain stabilization methods will be referred to as a feedback control method and a gain clamp method.

１つめのフイードバック制御方式について、以下に説明する。この方式は、図５に示すように、光増幅器内において、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２の入出力側にモニタ用カプラ１，３および入力信号光電力モニタ１６、出力信号光モニタ２１を設け、両信号光モニタ１６，２１のモニタ結果から利得演算回路１１により利得を演算（利得＝出力信号光電力÷入力信号光電力）し、これに基づき利得一定制御回路１２によって励起光源７を制御し、制御された励起光をＷＤＭカプラ４から反転分布媒質２に入力させることにより、信号光の利得が一定になるようにエネルギー供給量調整をフィードバック制御する方式である（例えば、非特許文献１参照）。   The first feedback control method will be described below. As shown in FIG. 5, in this system, in the optical amplifier, the monitoring couplers 1 and 3 and the input signal light power monitor 16 and the output signal light monitor 21 are provided on the input / output side of the inverted distributed medium 2 made of rare earth ion doped fiber. The gain calculation circuit 11 calculates the gain from the monitoring results of the both signal light monitors 16 and 21 (gain = output signal light power ÷ input signal light power), and based on this, the pump constant light source 7 is driven by the constant gain control circuit 12. This is a method for feedback control of energy supply amount adjustment so that the gain of the signal light becomes constant by controlling and inputting the controlled pumping light from the WDM coupler 4 to the inverted distributed medium 2 (for example, non-patent literature) 1).

半導体増幅器からなる反転分布媒質２Ａの場合は、図６に示すように、利得一定制御回路１２により、反転分布媒質２Ａの電流を制御することにより、同様に、信号光の利得が一定になるようにエネルギー供給量調整をフィードバック制御する。なお、図５と図６に例示のフィードバック制御方式は、反転分布媒質が希土類イオンドープファイバから半導体増幅器に変わり、エネルギー供給手段もこれに伴い置き換わっただけである。図５と図６に例示のフィードバック制御方式について、本質的な差異はない。   In the case of the inverted distribution medium 2A formed of a semiconductor amplifier, as shown in FIG. 6, the gain of the signal light is similarly fixed by controlling the current of the inverted distribution medium 2A by the constant gain control circuit 12. Feedback control of energy supply adjustment. In the feedback control system illustrated in FIGS. 5 and 6, the inversion distribution medium is changed from the rare earth ion doped fiber to the semiconductor amplifier, and the energy supply means is merely replaced accordingly. There is no essential difference between the feedback control schemes illustrated in FIGS.

このように、反転分布媒質２，２Ａの入出力信号光電力のモニタ結果から信号光利得を演算し、励起光（図５）や電流（図６）など反転分布媒質２，２Ａへのエネルギー供給量を変えることにより反転分布状態を制御し、利得一定とする方式を利得一定制御（ＡＧＣ）と称する。   In this way, the signal light gain is calculated from the monitoring result of the input / output signal light power of the inversion distribution media 2 and 2A, and the energy is supplied to the inversion distribution media 2 and 2A such as pump light (FIG. 5) and current (FIG. 6). A method of controlling the inversion distribution state by changing the amount and making the gain constant is called constant gain control (AGC).

また、図７に示すように、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２の出力信号光電力をモニタ用カプラ３で取り出し、出力信号光モニタ２１でモニタして、そのモニタ結果に基づき、出力一定制御回路１４によって励起光源７を制御して、反転分布媒質２へのエネルギー供給量を変えることにより反転分布状態を制御し、出力一定とする方式を出力一定制御（ＡＬＣ）と称する（例えば、非特許文献２参照）。なお、半導体増幅器の反転分布媒質２Ａの場合は、図８に示すように、出力一定制御回路１４により、反転分布媒質２Ａの電流を制御することにより、同様に、出力一定とするものもある。なお、図７と図８に例示のフィードバック制御方式は、反転分布媒質が希土類イオンドープファイバから半導体増幅器に変わり、エネルギー供給手段もこれに伴い置き換わっただけである。図７と図８に例示のフィードバック制御方式について、本質的な差異はない。   Further, as shown in FIG. 7, the output signal light power of the inverted distributed medium 2 made of rare earth ion doped fiber is taken out by the monitoring coupler 3, monitored by the output signal light monitor 21, and the output is constant based on the monitoring result. A method of controlling the inversion distribution state by controlling the excitation light source 7 by the control circuit 14 and changing the energy supply amount to the inversion distribution medium 2 to make the output constant is referred to as output constant control (ALC) (for example, non-output). Patent Document 2). In the case of the inverted distribution medium 2A of the semiconductor amplifier, as shown in FIG. 8, the output constant control circuit 14 may control the current of the inverted distribution medium 2A to make the output constant similarly. In the feedback control system illustrated in FIGS. 7 and 8, the inversion distributed medium is changed from a rare earth ion doped fiber to a semiconductor amplifier, and the energy supply means is merely replaced accordingly. There is no essential difference between the feedback control systems illustrated in FIGS.

次に、２つめのゲインクランプ方式について、以下に説明する。この方式は、光増幅器内において、反転分布媒質に対し、信号光とは別に、ゲインクランプ光を連続して入力する方式である。ゲインクランプ光が定常的に入力することにより、反転分布媒質の反転分布状態が安定し、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化に対しても利得が一定となる。ゲインクランプ光の生成方式は、反転分布媒質の発振を利用する自励型（例えば、特許文献３、非特許文献３参照）と、ゲインクランプ光をレーザダイオード（ＬＤ）などの光源から供給する外部供給型（例えば、非特許文献４参照）が存在する。   Next, the second gain clamp method will be described below. This method is a method in which gain clamp light is continuously input to the inverted distributed medium separately from the signal light in the optical amplifier. When the gain clamp light is steadily input, the inversion distribution state of the inversion distribution medium is stabilized, and the gain is constant even when the input signal light power changes at high speed such as a burst signal. The gain-clamped light is generated by a self-excited type using oscillation of an inverted distributed medium (see, for example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 3) and an external device that supplies gain clamp light from a light source such as a laser diode (LD). There is a supply type (for example, see Non-Patent Document 4).

この内、自励型ゲインクランプ方式は、非特許文献３にも見られるように、レーザ光源と一部同一の構成をなしている。すなわち、図９に示すように、反転分布媒質２から出力されるゲインクランプ光を、サーキュレータ２２で取り出し、光可変減衰器２３とフィルタ２４を透過させた後に、再度、サーキュレータ５から反転分布媒質２に入力させるレーザ光源の構成である。通常のレーザ光源との構成上の差異は、レーザ発振光であるゲインクランプ光が外部に出力されないことと、反転分布媒質２に対し信号光が入力されゲインクランプ光と共通増幅された後に出力されることである。光可変減衰器２３の減衰量が反転分布媒質２におけるゲインクランプ光ならびに信号光の利得と一致するため、光可変減衰器２３の損失量を調整することにより、信号光利得を任意の値に制御することが可能である。   Among these, the self-excited gain clamp method has a part of the same configuration as the laser light source as seen in Non-Patent Document 3. That is, as shown in FIG. 9, the gain clamp light output from the inverted distribution medium 2 is extracted by the circulator 22 and transmitted through the optical variable attenuator 23 and the filter 24, and then again from the circulator 5 to the inverted distribution medium 2 This is a configuration of a laser light source to be input to the. The difference in configuration from a normal laser light source is that the gain clamp light that is laser oscillation light is not output to the outside, and the signal light is input to the inversion distribution medium 2 and is output after being amplified in common with the gain clamp light. Is Rukoto. Since the attenuation amount of the optical variable attenuator 23 matches the gain of the gain clamp light and the signal light in the inverted distributed medium 2, the signal light gain is controlled to an arbitrary value by adjusting the loss amount of the optical variable attenuator 23. Is possible.

また、外部供給型ゲインクランプ方式は、非特許文献４にも見られるように、反転分布媒質に対してレーザダイオード（ＬＤ）などの光源からゲインクランプ光を入力するだけの構成である。すなわち、図１０に示すように、直流電源１３で駆動されるゲインクランプ光源８からのゲインクランプ光を反転分布媒質２に入力させるので、光可変減衰器などの機械的可動部が無いことから、自励型ゲインクランプ方式に比べ長期信頼性を有する。   Further, as can be seen in Non-Patent Document 4, the externally supplied gain clamp method is a configuration in which gain clamp light is simply input from a light source such as a laser diode (LD) to the inverted distribution medium. That is, as shown in FIG. 10, since the gain clamp light from the gain clamp light source 8 driven by the DC power source 13 is input to the inverted distributed medium 2, there is no mechanical movable part such as an optical variable attenuator. Long-term reliability compared to self-excited gain clamp method.

特開平１１−１１２４３４公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-112434 特開平５−０２１８８１公報JP-A-5-021881 特開２０００−２９４８６０公報JP 2000-294860 A 須藤昭一 編、「エルビウム添加光ファイバ増幅器」、オプトロニクス社、９７頁の図２（ａ）Edited by Shoichi Sudo, "Erbium-doped fiber amplifier", Optronics, Fig. 2 (a), page 97 M.Kakui,et al.,“Dynamic-gain-tilt-free long-wavelength band Erbium doped fiber amplifiers utilizing temperature dependent characteristics of gain spectrum”OFC2000,W3A-1,pp.6-8，vol.2,2000.M. Kakui, et al., “Dynamic-gain-tilt-free long-wavelength band Erbium doped fiber amplifiers utilizing temperature dependent characteristics of gain spectrum” OFC2000, W3A-1, pp.6-8, vol.2,2000. 須藤昭一 編、「エルビウム添加光ファイバ増幅器」、オプトロニクス社、９７頁の図２（ｂ）Edited by Shoichi Sudo, "Erbium-doped fiber amplifier", Optronics, Fig. 2 (b) on page 97 鈴木謙一 他、「光増幅器を用いたＰＯＮシステムの伝送距離拡大法−利得クランプＰＤＦＡを用いた1.3μｍ帯バースト光増幅器の検討−」、信学技報，vol.104,no.721,CS2004-252,pp.109-114,2005年3月Kenichi Suzuki et al., “Transmission distance expansion method of PON systems using optical amplifiers-Examination of 1.3μm burst optical amplifiers using gain clamped PDFA”, IEICE Technical Report, vol.104, no.721, CS2004- 252, pp.109-114, March 2005

しかし、図５および図６で説明した利得一定制御（ＡＧＣ）並びに図７および図８で説明した出力一定制御（ＡＬＣ）によるフィードバック制御方式では、演算・制御に用いる電気回路の応答速度が原因となり、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化には利得安定化が追従できないという問題が生じる。   However, in the feedback control method based on the constant gain control (AGC) described in FIGS. 5 and 6 and the constant output control (ALC) described in FIGS. 7 and 8, the response speed of the electric circuit used for calculation and control is the cause. Therefore, there arises a problem that the gain stabilization cannot follow the change in the optical power of the high-speed input signal such as a burst signal.

また、図９で説明した自励型ゲインクランプ方式では、光可変減衰器２３が機械式となるため、長期信頼性に課題を有している。さらに、図１０で説明した外部供給型ゲインクランプ方式では、ゲインクランプ光電力に対する制御が無いことから、自励型ゲインクランプ方式のような信号光利得を任意の値に制御することは困難であり、信号光利得は操作者が意図しない値で安定化するという課題が存在している。   Further, the self-excited gain clamp method described with reference to FIG. 9 has a problem in long-term reliability because the optical variable attenuator 23 is a mechanical type. Furthermore, in the externally supplied gain clamp method described with reference to FIG. 10, there is no control over the gain clamp optical power, so it is difficult to control the signal light gain to an arbitrary value as in the self-excited gain clamp method. However, there is a problem that the signal light gain is stabilized at a value not intended by the operator.

本発明の目的は、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化に対しても利得安定化が可能で、かつ、機械的可動部が無いことから長期信頼性を有する外部供給型ゲインクランプ方式において、従来構成では困難であった、任意の値に利得値を設定できるようにしたゲインクランプ型光増幅器を提供することである。   An object of the present invention is to provide an externally supplied gain clamp that can stabilize the gain even with respect to a change in optical power of a high-speed input signal such as a burst signal, and has long-term reliability because there is no mechanical moving part. It is an object of the present invention to provide a gain clamp type optical amplifier capable of setting a gain value to an arbitrary value, which is difficult in the conventional configuration.

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のゲインクランプ型光増幅器は、信号光を増幅するための反転分布媒質に対し、ゲインクランプ光源から出力されるゲインクランプ光を定常的に入力することにより、前記ゲインクランプ光と共通増幅される前記信号光の入力光電力変動に対する前記反転分布媒質の利得変動を抑圧するゲインクランプ型光増幅器において、前記反転分布媒質における入力ゲインクランプ光電力を測定する入力ゲインクランプ光電力モニタと、前記反転分布媒質における出力ゲインクランプ光電力を測定する出力ゲインクランプ光電力モニタと、制御部とを有し、該制御部は、前記出力ゲインクランプ光電力と前記入力ゲインクランプ光電力の比で決まるゲインクランプ光利得を算出し、前記ゲインクランプ光利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、前記ゲインクランプ光源の出力光電力を増大させ、前記ゲインクランプ光利得が前記ゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、前記ゲインクランプ光源の出力光電力を減少させ、前記出力ゲインクランプ光電力が出力ゲインクランプ光電力設定値より大きい場合には、前記反転分布媒質へのエネルギー供給を減少させ、前記出力ゲインクランプ光電力が前記出力ゲインクランプ光電力設定値より小さい場合には、前記反転分布媒質へのエネルギー供給を増大させるように制御する、ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のゲインクランプ型光増幅器において、前記ゲインクランプ光利得設定値として、信号光入力測定値の時間平均値にて信号光出力設定値を除した値を用いる、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a gain clamp type optical amplifier according to a first aspect of the present invention steadily inputs gain clamp light output from a gain clamp light source to an inverted distribution medium for amplifying signal light. Thus, in the gain clamp type optical amplifier that suppresses the gain fluctuation of the inversion distribution medium with respect to the input optical power fluctuation of the signal light amplified in common with the gain clamp light, the input gain clamp optical power in the inversion distribution medium is An input gain clamp optical power monitor to measure, an output gain clamp optical power monitor to measure the output gain clamp optical power in the inverted distributed medium, and a control unit, the control unit, the output gain clamp optical power and The gain clamp optical gain determined by the ratio of the input gain clamp optical power is calculated, and the gain clamp When the gain is larger than the gain clamp light gain setting value, the output optical power of the gain clamp light source is increased, and when the gain clamp light gain is smaller than the gain clamp light gain setting value, the gain clamp light source When the output optical power is decreased and the output gain clamp optical power is larger than the output gain clamp optical power setting value, the energy supply to the inversion distribution medium is decreased, and the output gain clamp optical power becomes the output gain clamp When the optical power is smaller than the set value, control is performed so as to increase the energy supply to the inverted distributed medium.
The invention according to claim 2 is the gain clamped optical amplifier according to claim 1 , wherein the gain clamp optical gain setting value is obtained by dividing the signal light output set value by the time average value of the signal light input measurement value. It is characterized by using.

本発明によれば、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化に対しても利得安定化が可能で、かつ、機械的可動部が無いことから、長期信頼性を有する外部供給型ゲインクランプ方式において、従来構成では困難であった、信号光の利得値を任意に設定することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to stabilize the gain even with respect to a change in optical power of a high-speed input signal such as a burst signal, and since there is no mechanical movable part, an externally supplied gain having long-term reliability. In the clamp method, it is possible to arbitrarily set the gain value of the signal light, which was difficult with the conventional configuration.

＜基本構成＞
本発明では、以下の手段により、外部供給型ゲインクランプ方式において、任意の値に利得値を設定する技術を実現する。すなわち、ゲインクランプ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）などの外部光源の他、反転分布媒質の入出力端にゲインクランプ光電力モニタを設ける。外部光源により生成したゲインクランプ光は、反転分布媒質で増幅されるが、その際、入力ゲインクランプ光電力と出力ゲインクランプ光電力をゲインクランプ光電力モニタにて測定し、これらの比であるゲインクランプ光利得を演算する。そして、ゲインクランプ光利得がゲインクランプ光利得設定値に一致するよう、ゲインクランプ光に対する利得一定制御（ＡＧＣ）を行う。本発明ではさらに、出力ゲインクランプ光電力をゲインクランプ光電力モニタにて測定し、出力ゲインクランプ光電力がゲインクランプ光出力設定値に一致するよう、ゲインクランプ光に対する出力一定制御（ＡＬＣ）を行う。 <Basic configuration>
In the present invention, a technique for setting a gain value to an arbitrary value in the external supply type gain clamp system is realized by the following means. That is, in addition to an external light source such as a laser diode (LD) as a gain clamp light source, a gain clamp optical power monitor is provided at the input / output end of the inverted distributed medium. The gain clamp light generated by the external light source is amplified by the inverted distribution medium. At that time, the gain of the input gain clamp optical power and the output gain clamp optical power is measured by the gain clamp optical power monitor, and the gain is the ratio of these. Calculate the clamp light gain. Then, constant gain control (AGC) is performed on the gain clamp light so that the gain clamp light gain matches the gain clamp light gain setting value. In the present invention, the output gain clamp light power is further measured by the gain clamp light power monitor, and output constant control (ALC) is performed on the gain clamp light so that the output gain clamp light power matches the gain clamp light output set value. .

＜特徴＞
本発明では、外部光源で生成したゲインクランプ光を反転分布媒質で増幅し、その際、ゲインクランプ光に対し利得一定制御（ＡＧＣ）を行うことを特徴としている。その際、ゲインクランプ光利得が大きい場合には、反転分布媒質への励起電流や励起光などのエネルギー供給を減少させるか、又は入力ゲインクランプ光電力を増大させることにより、反転分布を減少させ、ゲインクランプ光利得を小さくする。反対に、ゲインクランプ光利得が小さい場合には、反転分布媒質への励起電流や励起光などのエネルギー供給を増大させるか、又は入力ゲインクランプ光電力を減少させることにより、反転分布を増大させ、ゲインクランプ光利得を大きくする。信号光利得は、ゲインクランプ光利得と一致することから、本方式で反転分布を制御することにより、信号光利得も任意の値に制御することが可能となる。また、機械的可動部が無いことから、信頼性が向上する。 <Features>
The present invention is characterized in that gain clamp light generated by an external light source is amplified by an inverted distribution medium, and at that time, gain constant control (AGC) is performed on the gain clamp light. At that time, if the gain clamp light gain is large, decrease the inversion distribution by reducing the energy supply such as the excitation current and the excitation light to the inversion distribution medium or increasing the input gain clamp light power, Reduce gain clamp optical gain. On the other hand, when the gain clamp light gain is small, increase the inversion distribution by increasing the energy supply such as excitation current and excitation light to the inversion distribution medium or decreasing the input gain clamp light power, Increase gain clamp optical gain. Since the signal light gain coincides with the gain clamp light gain, the signal light gain can be controlled to an arbitrary value by controlling the inversion distribution by this method. Moreover, since there is no mechanical movable part, reliability improves.

また、本発明では、外部光源で生成したゲインクランプ光を反転分布媒質で増幅し、その際、ゲインクランプ光に対し利得一定制御（ＡＧＣ）を行いつつ、出力一定制御（ＡＬＣ）を併用することを特徴としている。一般に、ゲインクランプ方式では、信号光電力に比べ、ゲインクランプ光電力が大きいほど、利得安定性が向上する。従って、ゲインクランプ光に対し出力一定制御（ＡＬＣ）を併用し、ゲインクランプ光電力を信号光電力よりも十分大きく設定することにより、良好な利得安定性が提供できることとなる。   Further, in the present invention, gain clamp light generated by an external light source is amplified by an inverted distribution medium, and at that time, constant output control (ALC) is used together with constant gain control (AGC) for the gain clamp light. It is characterized by. Generally, in the gain clamp method, the gain stability is improved as the gain clamp optical power is larger than the signal optical power. Therefore, by using the constant output control (ALC) together with the gain clamp light and setting the gain clamp light power sufficiently larger than the signal light power, good gain stability can be provided.

さらに本発明では、ゲインクランプ光利得設定値として、信号光入力測定値の時間平均値にて信号光出力設定値を除した値を設定することも特徴である。本方式では、ゲインクランプ光利得設定値とゲインクランプ光利得と信号光利得は、過剰損の補正を行うことにより基本的に一致する。従って、本方式により、出力信号光の平均電力は信号光出力設定値に一致する。   Further, the present invention is characterized in that a value obtained by dividing the signal light output setting value by the time average value of the signal light input measurement value is set as the gain clamp light gain setting value. In this method, the gain clamp light gain setting value, the gain clamp light gain, and the signal light gain are basically matched by correcting the excess loss. Therefore, according to this method, the average power of the output signal light matches the signal light output set value.

＜第１の実施例＞
図１は、本発明の第１の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図であり、ゲインクランプ光源の出力光電力を制御する場合の例である。本ゲインクランプ型光増幅器の光学系・電気系は、３つの系統から構成される。第１の系統は信号光系統であり、信号光が透過する回路である。これは、信号光入力端から信号光出力端に向かい、モニタ用カプラ１、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２、モニタ用カプラ３、ＷＤＭカプラ４、サーキュレータ５から構成されている。 <First embodiment >
FIG. 1 is a diagram schematically showing a gain clamp type optical amplifier according to a first embodiment of the present invention, which is an example in the case of controlling the output optical power of a gain clamp light source. The optical system / electric system of the gain clamp type optical amplifier is composed of three systems. The first system is a signal light system, which is a circuit through which signal light is transmitted. This is composed of a monitoring coupler 1, an inverted distribution medium 2 made of a rare earth ion-doped fiber, a monitoring coupler 3, a WDM coupler 4, and a circulator 5 from the signal light input end to the signal light output end.

第２の系統は励起光系統であり、励起光および励起光源への供給電力が透過する回路である。これは、直流電源６から励起光源７に対して接続された電力供給線と、励起光源７からＷＤＭカプラ４およびモニタ用カプラ３を介して反転分布媒質２へ達する光回路から構成される。   The second system is an excitation light system, which is a circuit through which the excitation light and the power supplied to the excitation light source are transmitted. This is composed of a power supply line connected to the pumping light source 7 from the DC power source 6 and an optical circuit reaching the inverted distributed medium 2 from the pumping light source 7 via the WDM coupler 4 and the monitoring coupler 3.

第３の系統はゲインクランプ光系統であり、光回路と電気回路から構成されるフィードドバック回路である。この内、光回路は、ゲインクランプ光源８からサーキュレータ５とＷＤＭカプラ４とモニタ用カプラ３を介して反転分布媒質２にゲインクランプ光を入力し、反転分布媒質２の入力側および出力側でモニタ用カプラ３，１により信号光系統と分岐し、入力ゲインクランプ光電力モニタ９および出力ゲインクランプ光電力モニタ１０によりそれぞれ光電力を測定する構成となっている。また電気回路は、２つの光電力モニタ９，１０の出力からゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得を演算する利得演算回路１１、演算して得られた利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合にはゲインクランプ光源８の駆動電流を増やし、また利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合にはゲインクランプ光源８の駆動電流を減らす利得一定制御回路１２からなり、この出力がゲインクランプ光源８に接続されている。   The third system is a gain clamp optical system, which is a feedback circuit composed of an optical circuit and an electric circuit. Among these, the optical circuit inputs gain clamp light from the gain clamp light source 8 to the inversion distribution medium 2 through the circulator 5, the WDM coupler 4, and the monitoring coupler 3, and monitors the input side and output side of the inversion distribution medium 2. The optical couplers 3 and 1 branch off from the signal light system, and the optical power is measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10, respectively. In addition, the electric circuit includes a gain calculation circuit 11 that calculates the gain of the inversion distribution medium 2 of the gain clamp light from the outputs of the two optical power monitors 9 and 10, and the gain obtained by the calculation is larger than the gain clamp light gain setting value. The gain clamp light source 8 increases the drive current, and if the gain is smaller than the gain clamp light gain setting value, the gain clamp light source 8 is configured to reduce the drive current of the gain clamp light source 8, and this output is the gain clamp light source. 8 is connected.

なお、第１、第２および第３の系統は、光回路の一部を共通化している。本実施例では、反転分布媒質２において、信号光とゲインクランプ光の伝搬は反対方向であるが、それぞれ利得は同一である。 The first, second, and third systems share part of the optical circuit. In this embodiment, in the inverted distribution medium 2, the propagation of the signal light and the gain clamp light is in opposite directions, but the gains are the same .

本発明の動作を説明する。第２の励起光系統では、直流電源６から励起光源７に電力が供給されることによって、一定電力の励起光を反転分布媒質２に供給する。第３のゲインクランプ光系統では、利得一定制御回路１２からゲインクランプ光源８に初期値の電流が与えられることにより、ゲインクランプ光源８から反転分布媒質２にゲインクランプ光が供給される。反転分布媒質２におけるゲインクランプ光の利得は、モニタ用カプラ３，１で取り込み、入力ゲインクランプ光電力モニタ９、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０で測定した入力ゲインクランプ光電力と出力ゲインクランプ光電力を、利得演算回路１１により演算（利得＝出力ゲインクランプ光電力÷入力ゲインクランプ光電力）することにより算出され、利得一定制御回路１２にその演算結果が伝送される。   The operation of the present invention will be described. In the second pumping light system, power is supplied from the DC power source 6 to the pumping light source 7, thereby supplying pumping light having a constant power to the inverted distributed medium 2. In the third gain clamp light system, an initial current is supplied from the gain constant control circuit 12 to the gain clamp light source 8, whereby gain clamp light is supplied from the gain clamp light source 8 to the inverted distribution medium 2. The gain of the gain clamp light in the inversion distribution medium 2 is acquired by the monitor couplers 3 and 1 and measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10 and the output gain clamp optical power. Is calculated by the gain calculation circuit 11 (gain = output gain clamp optical power ÷ input gain clamp optical power), and the calculation result is transmitted to the constant gain control circuit 12.

利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、ゲインクランプ光源８の駆動電流を増やす。この結果、ゲインクランプ光源８から出力されるゲインクランプ光が増大し、反転分布媒質２への入力ゲインクランプ光電力が増大し、反転分布状態が減少し、利得が減少する。また、利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、ゲインクランプ光源８の駆動電流を減らす。この結果、ゲインクランプ光源８から出力されるゲインクランプ光が減少し、反転分布媒質２への入力ゲインクランプ光電力が減少し、反転分布状態が増大し、利得が増大する。この結果、ゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得は、常にゲインクランプ光利得設定値に保たれることとなる。第１の信号光系統では、反転分布媒質２における信号光の利得はゲインクランプ光のものと同一であり、従って第３のゲインクランプ光系統のゲインクランプ光利得設定値が信号光の利得にも一致するものとなる。   The constant gain control circuit 12 increases the drive current of the gain clamp light source 8 when the calculated gain is larger than the gain clamp light gain setting value. As a result, the gain clamp light output from the gain clamp light source 8 increases, the input gain clamp light power to the inverted distribution medium 2 increases, the inverted distribution state decreases, and the gain decreases. Further, the constant gain control circuit 12 reduces the drive current of the gain clamp light source 8 when the calculated gain is smaller than the gain clamp light gain setting value. As a result, the gain clamp light output from the gain clamp light source 8 decreases, the input gain clamp light power to the inverted distribution medium 2 decreases, the inverted distribution state increases, and the gain increases. As a result, the gain of the gain clamp light in the inverted distribution medium 2 is always maintained at the gain clamp light gain setting value. In the first signal light system, the gain of the signal light in the inverted distribution medium 2 is the same as that of the gain clamp light, and therefore the gain clamp light gain setting value of the third gain clamp light system is also the gain of the signal light. It will match.

＜第２の実施例＞
図２は、本発明の第２の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図であり、反転分布媒質へのエネルギー供給を制御する場合の例である。本ゲインクランプ型光増幅器の光学系・電気系は、３つの系統から構成される。 <Second embodiment >
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a gain clamp type optical amplifier according to the second embodiment of the present invention, which is an example in the case of controlling energy supply to the inverted distributed medium. The optical system / electric system of the gain clamp type optical amplifier is composed of three systems.

第１の系統は信号光系統であり、信号光が透過する回路である。これは、図１で説明した第１の実施例と同様に、信号光入力端から信号光出力端に向かい、モニタ用カプラ１、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２、モニタ用カプラ３、ＷＤＭカプラ４、サーキュレータ５から構成されている。   The first system is a signal light system, which is a circuit through which signal light is transmitted. This is similar to the first embodiment described with reference to FIG. 1 and is directed from the signal light input end to the signal light output end, and includes a monitoring coupler 1, an inverted distribution medium 2 made of a rare earth ion doped fiber, a monitoring coupler 3, It consists of a WDM coupler 4 and a circulator 5.

第２の系統は励起光系統であり、光回路と電気回路から構成されるフイードバック回路である。この内、光回路は、励起光源７からＷＤＭカプラ４とモニタ用カプラ３を介し反転分布媒質２に励起光を入力するとともに、反転分布媒質２の入力側および出力側でモニタ用カプラ３，１によりゲインクランプ光を信号光系統から分岐し、入力ゲインクランプ光電力モニタ９および出力ゲインクランプ光電力モニタ１０によりそれぞれ光電力を測定する構成となっている。また電気回路は、２つの光電力モニタ９，１０の出力からゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得を演算する利得演算回路１１、演算して得られた利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には励起光源７の駆動電流を減らし、また利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には励起光源７の駆動電流を増やす利得一定制御回路１２からなり、この利得一定制御回路１２の出力が励起光源７に接続されている。   The second system is a pumping light system, which is a feedback circuit composed of an optical circuit and an electric circuit. Among these, the optical circuit inputs pumping light from the pumping light source 7 to the inverted distributed medium 2 through the WDM coupler 4 and the monitoring coupler 3, and monitors the couplers 3, 1 on the input side and output side of the inverted distributed medium 2. Thus, the gain clamp light is branched from the signal light system, and the optical power is measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10, respectively. In addition, the electric circuit includes a gain calculation circuit 11 that calculates the gain of the inversion distribution medium 2 of the gain clamp light from the outputs of the two optical power monitors 9 and 10, and the gain obtained by the calculation is larger than the gain clamp light gain setting value. In this case, it comprises a constant gain control circuit 12 that reduces the driving current of the pumping light source 7 and increases the driving current of the pumping light source 7 when the gain is smaller than the gain clamp light gain setting value. Is connected to the excitation light source 7.

第３の系統はゲインクランプ光系統であり、ゲインクランプ光およびゲインクランプ光源への供給電力が透過する回路である。これは、直流電源１３からゲインクランプ光源８に対して接続された電力供給線と、ゲインクランプ光源８からサーキュレータ５、ＷＤＭカプラ４およびモニタ用カプラ３を介して反転分布媒質２へ達する光回路から構成される。   The third system is a gain clamp light system, which is a circuit through which the power supplied to the gain clamp light and the gain clamp light source is transmitted. This is because a power supply line connected from the DC power source 13 to the gain clamp light source 8 and an optical circuit reaching the inverted distributed medium 2 from the gain clamp light source 8 via the circulator 5, the WDM coupler 4 and the monitor coupler 3. Composed.

なお、第１、第２および第３の系統は、光回路の一部を共通化している。実施例では、反転分布媒質２において、信号光とゲインクランプ光の伝搬は反対方向であるが、それぞれの利得は同一である。 The first, second, and third systems share part of the optical circuit. In the embodiment, in the inverted distribution medium 2, the propagation of the signal light and the gain clamp light is in opposite directions, but the respective gains are the same .

本発明の動作を説明する。第３のゲインクランプ光系統では、直流電源１３からゲインクランプ光源８に電力が供給されることによって、一定電力のゲインクランプ光を反転分布媒質２に供給する。   The operation of the present invention will be described. In the third gain clamp light system, power is supplied from the DC power supply 13 to the gain clamp light source 8 to supply gain clamp light of constant power to the inverted distribution medium 2.

第２の励起光系統では、利得一定制御回路１２から励起光源７に初期値の電流が与えられることにより、励起光源７から反転分布媒質２に励起光が供給される。反転分布媒質２におけるゲインクランプ光の利得は、モニタ用カプラ３，１で取り込み、入力ゲインクランプ光電力モニタ９、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０で測定した入力ゲインクランプ光電力と出力ゲインクランプ光電力を、利得演算回路１１により演算（利得＝出力ゲインクランプ光電力÷入力ゲインクランプ光電力）することにより算出され、利得一定制御回路１２にその演算結果が伝送される。   In the second pumping light system, pumping light is supplied from the pumping light source 7 to the inverted distribution medium 2 by applying an initial current to the pumping light source 7 from the constant gain control circuit 12. The gain of the gain clamp light in the inversion distribution medium 2 is acquired by the monitor couplers 3 and 1 and measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10 and the output gain clamp optical power. Is calculated by the gain calculation circuit 11 (gain = output gain clamp optical power ÷ input gain clamp optical power), and the calculation result is transmitted to the constant gain control circuit 12.

利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、励起光源７の駆動電流を減らす。この結果、励起光線７から出力される励起光が減少し、反転分布媒質２への入力励起光電力が減少し、反転分布状態が減少し、利得が減少する。また、利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、励起光源７の駆動電流を増やす。この結果、励起光源７から出力される励起光が増大し、反転分布媒質２への入力励起光電力が増大し、反転分布状態が増大し、利得が増大する。この結果、ゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得は、常にゲインクランプ光利得設定値に保たれることとなる。第１の信号光系統では、反転分布媒質における信号光の利得はゲインクランプ光のものと同一であり、従って第３のゲインクランプ光系統のゲインクランプ光利得設定値が信号光の利得にも一致するものとなる。   The constant gain control circuit 12 reduces the drive current of the pumping light source 7 when the calculated gain is larger than the gain clamp light gain setting value. As a result, the pumping light output from the pumping light 7 is reduced, the input pumping light power to the inversion distribution medium 2 is reduced, the inversion distribution state is reduced, and the gain is reduced. The constant gain control circuit 12 increases the drive current of the pumping light source 7 when the calculated gain is smaller than the gain clamp light gain setting value. As a result, the pumping light output from the pumping light source 7 increases, the input pumping light power to the inversion distribution medium 2 increases, the inversion distribution state increases, and the gain increases. As a result, the gain of the gain clamp light in the inverted distribution medium 2 is always maintained at the gain clamp light gain setting value. In the first signal light system, the gain of the signal light in the inversion distribution medium is the same as that of the gain clamp light, and therefore the gain clamp light gain setting value of the third gain clamp light system matches the gain of the signal light. To be.

＜第３の実施例＞
図３は、本発明の第３の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図であり、利得一定制御（ＡＧＣ）と出力一定制御（ＡＬＣ）を同時に行う場合の例である。本ゲインクランプ型光増幅器の光学系・電気系は、３つの系統から構成される。 <Third embodiment >
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a gain clamp type optical amplifier according to a third embodiment of the present invention, which is an example in which constant gain control (AGC) and constant output control (ALC) are performed simultaneously. The optical system / electric system of the gain clamp type optical amplifier is composed of three systems.

第１の系統は信号光系統であり、信号光が透過する回路である。これは、これは、図１で説明した第１の実施例および図２で説明した第２の実施例と同様に、信号光入力端から信号光出力端に向かい、モニタ用カプラ１、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２、モニタ用カプラ３、ＷＤＭカプラ４、サーキュレータ５から構成されている。   The first system is a signal light system, which is a circuit through which signal light is transmitted. This is similar to the first embodiment described with reference to FIG. 1 and the second embodiment described with reference to FIG. 2, and is directed from the signal light input end to the signal light output end. The inversion distributed medium 2 made of a doped fiber, a monitoring coupler 3, a WDM coupler 4, and a circulator 5 are included.

第２の系統は励起光系統であり、光回路と電気回路から構成されるフイードバック回路である。この内、光回路は、励起光源７からＷＤＭカプラ４とモニタ用カプラ３を介し、反転分布物質２に励起光を入力するとともに、反転分布媒質２の出力側でモニタ用カプラ１によりゲインクランプ光を信号光系統から分岐し、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０により光電力を測定する構成となっている。また、電気回路は、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０の出力がゲインクランプ光出力設定値より大きい場合には励起光源７の駆動電流を減らし、また出力がゲインクランプ光出力設定値より小さい場合には励起光源７の駆動電流を増やす出力一定制御回路１４からなり、この出力一定制御回路１４の出力が励起光源７に接続されている。 The second system is a pumping light system, which is a feedback circuit composed of an optical circuit and an electric circuit. Among these, the optical circuit inputs pumping light from the pumping light source 7 through the WDM coupler 4 and the monitoring coupler 3 to the inverted distribution material 2 and gain clamp light by the monitoring coupler 1 on the output side of the inverted distribution medium 2. Is branched from the signal light system, and the optical power is measured by the output gain clamp optical power monitor 10. The electric circuit reduces the drive current of the excitation light source 7 when the output of the output gain clamp optical power monitor 10 is larger than the gain clamp light output set value, and when the output is smaller than the gain clamp light output set value. The output constant control circuit 14 increases the drive current of the excitation light source 7, and the output of the output constant control circuit 14 is connected to the excitation light source 7.

第３の系統はゲインクランプ光系統であり、図１で説明した第１の実施例と同様に、光回路と電気回路から構成されるフイードバック回路である。この内、光回路は、ゲインクランプ光源８からサーキュレータ５とＷＤＭカプラ４とモニタ用カプラ３を介して反転分布媒質２にゲインクランプ光を入力し、反転分布媒質２の入力側および出力側でモニタ用カプラ３，１により信号光系統と分岐し、入力ゲインクランプ光電力モニタ９および出力ゲインクランプ光電力モニタ１０によりそれぞれ光電力を測定する構成となっている。また電気回路は、２つの光電力モニタ９，１０の出力からゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得を演算する利得演算回路１１、演算して得られた利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合にはゲインクランプ光源８の駆動電流を増やし、また利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合にはゲインクランプ光源８の駆動電流を減らす利得一定制御回路１２からなり、この出力がゲインクランプ光源８に接続されている。   The third system is a gain clamp optical system, which is a feedback circuit composed of an optical circuit and an electric circuit, as in the first embodiment described with reference to FIG. Among these, the optical circuit inputs gain clamp light from the gain clamp light source 8 to the inversion distribution medium 2 through the circulator 5, the WDM coupler 4, and the monitoring coupler 3, and monitors the input side and output side of the inversion distribution medium 2. The optical couplers 3 and 1 branch off from the signal light system, and the optical power is measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10, respectively. In addition, the electric circuit includes a gain calculation circuit 11 that calculates the gain of the inversion distribution medium 2 of the gain clamp light from the outputs of the two optical power monitors 9 and 10, and the gain obtained by the calculation is larger than the gain clamp light gain setting value. The gain clamp light source 8 increases the drive current, and if the gain is smaller than the gain clamp light gain setting value, the gain clamp light source 8 is configured to reduce the drive current of the gain clamp light source 8, and this output is the gain clamp light source. 8 is connected.

なお、第１、第２および第３の系統は、光回路・電気回路の一部を共通化している。実施例では、反転分布媒質２において、信号光とゲインクランプ光の伝搬は反対方向であるが、それぞれの利得は同一である。また、請求項に記載した制御部は、利得演算回路１１と利得一定制御回路１２と出力一定制御回路１４が対応する。   Note that the first, second, and third systems share a part of the optical circuit / electric circuit. In the embodiment, in the inverted distribution medium 2, the propagation of the signal light and the gain clamp light is in opposite directions, but the respective gains are the same. The control unit described in the claims corresponds to the gain calculation circuit 11, the constant gain control circuit 12, and the constant output control circuit 14.

本発明の動作を説明する。第２の励起光系統では、出力一定制御回路１４から励起光源７に電力が供給されることによって、励起光を反転分布媒質２に供給する。   The operation of the present invention will be described. In the second pumping light system, power is supplied from the output constant control circuit 14 to the pumping light source 7 to supply pumping light to the inverted distributed medium 2.

第３のゲインクランプ光系統では、利得一定制御回路１２からゲインクランプ光源８に初期値の電流が与えられることにより、ゲインクランプ光源８から反転分布媒質２にゲインクランプ光が供給される。反転分布媒質２におけるゲインクランプ光の利得は、モニタ用カプラ３，１で取り込み、入力ゲインクランプ光電力モニタ９、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０で測定した入力ゲインクランプ光電力と出力ゲインクランプ光電力を、利得演算回路１１により演算（利得＝出力ゲインクランプ光電力÷入力ゲインクランプ光電力）することにより算出され、利得一定制御回路１２にその演算結果が伝送される。   In the third gain clamp light system, an initial current is supplied from the gain constant control circuit 12 to the gain clamp light source 8, whereby gain clamp light is supplied from the gain clamp light source 8 to the inverted distribution medium 2. The gain of the gain clamp light in the inversion distribution medium 2 is acquired by the monitor couplers 3 and 1 and measured by the input gain clamp optical power monitor 9 and the output gain clamp optical power monitor 10 and the output gain clamp optical power. Is calculated by the gain calculation circuit 11 (gain = output gain clamp optical power ÷ input gain clamp optical power), and the calculation result is transmitted to the constant gain control circuit 12.

利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、ゲインクランプ光源８の駆動電流を増やす。この結果、ゲインクランプ光源８から出力されるゲインクランプ光が増大し、反転分布媒質２への入力ゲインクランプ光電力が増大し、反転分布状態が減少し、利得が減少する。また、利得一定制御回路１２では、算出された利得がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、ゲインクランプ光源８の駆動電流を減らす。この結果、ゲインクランプ光源８から出力されるゲインクランプ光が減少し、反転分布媒質２への入力ゲインクランプ光電力が減少し、反転分布状態が増大し、利得が増大する。この結果、ゲインクランプ光の反転分布媒質２における利得は、常にゲインクランプ光利得設定値に保たれることとなる。第１の信号光系統では、反転分布媒質２における信号光の利得はゲインクランプ光のものと同一であり、従って第３のゲインクランプ光系統のゲインクランプ光利得設定値が信号光の利得にも一致するものとなる。   The constant gain control circuit 12 increases the drive current of the gain clamp light source 8 when the calculated gain is larger than the gain clamp light gain setting value. As a result, the gain clamp light output from the gain clamp light source 8 increases, the input gain clamp light power to the inverted distribution medium 2 increases, the inverted distribution state decreases, and the gain decreases. Further, the constant gain control circuit 12 reduces the drive current of the gain clamp light source 8 when the calculated gain is smaller than the gain clamp light gain setting value. As a result, the gain clamp light output from the gain clamp light source 8 decreases, the input gain clamp light power to the inverted distribution medium 2 decreases, the inverted distribution state increases, and the gain increases. As a result, the gain of the gain clamp light in the inverted distribution medium 2 is always maintained at the gain clamp light gain setting value. In the first signal light system, the gain of the signal light in the inverted distribution medium 2 is the same as that of the gain clamp light, and therefore the gain clamp light gain setting value of the third gain clamp light system is also the gain of the signal light. It will match.

また、本実施例では、反転分布媒質２の出力ゲインクランプ光電力が一定となるよう、第２の励起光系統において出力一定制御（ＡＬＣ）を行っている。すなわち、本実施例では、利得一定制御（ＡＧＣ）と出力一定制御（ＡＬＣ）の併用を行っている。これにより、前の２つの実施例よりさらに最適かつ安定した制御のゲインクランプ型光増幅器を提供することが可能となる。   In this embodiment, constant output control (ALC) is performed in the second pumping light system so that the output gain clamp optical power of the inverted distribution medium 2 is constant. That is, in this embodiment, the constant gain control (AGC) and the constant output control (ALC) are used in combination. As a result, it is possible to provide a gain-clamped optical amplifier with more optimal and stable control than the previous two embodiments.

＜第４の実施例＞
図４は、本発明の第４の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図であり、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化に対しても、低速成分を多くむ強度変調信号のような低速の入力信号光電力に変化に対しても、動作の安定化を図った場合の例である。 <Fourth embodiment >
FIG. 4 is a diagram schematically showing a gain-clamped optical amplifier according to a fourth embodiment of the present invention. The intensity that increases a low-speed component even with a high-speed input signal optical power change such as a burst signal. In this example, the operation is stabilized even when the input signal optical power changes at a low speed such as a modulation signal.

第１の系統は信号光系統であり、２つのサブ系統から構成される。１つめのサブ系統は、信号光入力端から信号光出力端に向かい、モニタ用カプラ１５、モニタ用カプラ１、希土類イオンドープファイバからなる反転分布媒質２、モニタ用カプラ３、ＷＤＭカプラ４、サーキュレータ５から構成される光回路である。２つめのサブ系統は、モニタ用カプラ１５から分岐し、入力信号光電力モニタ１６、移動平均平滑化回路１７、除算器１８を介して利得一定制御回路１２に至る光回路・電気回路である。その他、第２の励起光系統、および第３のゲインクランプ光系統の構成と機能は、前述の図３で説明した第３の実施例のゲインクランプ型光増幅器と同一であるため、説明を省略する。
The first system is a signal light system and is composed of two sub systems. The first sub system is directed from the signal light input end to the signal light output end, and includes a monitoring coupler 15, a monitoring coupler 1, an inverted distribution medium 2 made of rare earth ion doped fiber, a monitoring coupler 3, a WDM coupler 4, and a circulator. 5 is an optical circuit composed of five. The second sub system is an optical circuit / electric circuit that branches from the monitoring coupler 15 and reaches the constant gain control circuit 12 via the input signal optical power monitor 16, the moving average smoothing circuit 17, and the divider 18. Other, since the second excitation light system, and a third configuration and function of Geinku lamp light strains is identical to the third embodiment of the gain-clamped optical amplifier described in FIG. 3 described above, the description Omitted.

光増幅器に入力した信号光は、モニタ用カプラ１５で分岐された後、入力信号光電力モニタ１６にて電力を測定される。ここで、信号光が低速成分を多く含む強度変調信号の場合、マークあるいはスペースの連続により低速の信号光電力に揺らぎが生じるため、移動平均平滑化回路１７により信号光入力測定値の時間平均値を演算し、影響を排除する。すなわち、移動平均平滑化回路１７は、時間間隔Δｔで信号光入力測定値を入力し、信号光入力測定値の時間平均値を出力するものである。ここで、信号光入力測定値ｐｋと信号光入力測定値の時間平均値Ｐｋの間には、以下の関係が成り立つ。

Figure 0004605662
ただし、ｋはシーケンス番号、ｎは平均平滑化処理を行う際の母数であり、それぞれ整数、自然数をとる。 The signal light input to the optical amplifier is branched by the monitoring coupler 15 and then the power is measured by the input signal optical power monitor 16. Here, when the signal light is an intensity modulation signal containing a lot of low-speed components, the low-speed signal light power fluctuates due to the continuation of the mark or space. To eliminate the effect. That is, the moving average smoothing circuit 17 inputs the signal light input measurement value at the time interval Δt, and outputs the time average value of the signal light input measurement value. Here, the following relationship holds between the signal light input measurement value pk and the time average value Pk of the signal light input measurement value.
Figure 0004605662
Here, k is a sequence number, and n is a parameter for performing an average smoothing process, and takes an integer and a natural number, respectively.

この平均平滑化処理により、信号光が低速成分を多く含む強度変調信号の場合でも、マークあるいはスペースの連続による低速の信号光電力に揺らぎの影響を排除することが可能となる。次の除算器１８では、信号光出力設定値を、信号光入力測定値の時間平均値で除する。この除算で得られた値が、信号光に対して与えられるべき利得である。この値は、ゲインクランプ光利得設定値として、利得一定制御回路１２に転送される。利得一定制御回路１２では、利得演算回路１１から出力されるゲインクランプ光利得値とゲインクランプ光利得設定値の比較を行い、ゲインクランプ光利得値がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、ゲインクランプ光源８の出力を増大させ、反転分布媒質２の反転分布を減少させ、ゲインクランプ光利得を減少させる。また、ゲインクランプ光利得値がゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、ゲインクランプ光源８の出力を減少させ、反転分布媒質２の反転分布を増大させ、ゲインクランプ光利得を増大させる。反転分布媒質２においてゲインクランプ光利得と信号光利得は一致することから、結果的には信号光利得はゲインクランプ光利得設定値に一致することとなる。すなわち、信号光出力は、信号光出力設定値に一致することとなる。   By this average smoothing processing, even when the signal light is an intensity modulation signal containing many low-speed components, it is possible to eliminate the influence of fluctuations on the low-speed signal light power due to the continuation of marks or spaces. The next divider 18 divides the signal light output setting value by the time average value of the signal light input measurement value. The value obtained by this division is the gain to be given to the signal light. This value is transferred to the constant gain control circuit 12 as a gain clamp optical gain setting value. The constant gain control circuit 12 compares the gain clamp optical gain value output from the gain calculation circuit 11 and the gain clamp optical gain setting value. When the gain clamp optical gain value is larger than the gain clamp optical gain setting value, The output of the gain clamp light source 8 is increased, the inversion distribution of the inversion distribution medium 2 is decreased, and the gain clamp light gain is decreased. Further, when the gain clamp light gain value is smaller than the gain clamp light gain setting value, the output of the gain clamp light source 8 is decreased, the inversion distribution of the inversion distribution medium 2 is increased, and the gain clamp light gain is increased. Since the gain clamp light gain and the signal light gain coincide with each other in the inverted distributed medium 2, the signal light gain coincides with the gain clamp light gain setting value as a result. That is, the signal light output matches the signal light output set value.

電気回路が追従不可能な高速の入力信号光電力の変化に関しては、ゲインクランプ法により利得の安定化が図られている。従って、本実施例では、バースト信号のような高速の入力信号光電力の変化に対しても、低速成分を多く含む強度変調信号のような低速の入力信号光電力に変化に対しても、信号光出力は、信号光出力設定値と一致し、動作が安定化することとなる。   With respect to a change in high-speed input signal optical power that cannot be followed by an electric circuit, the gain is stabilized by a gain clamp method. Therefore, in the present embodiment, even when the change in the high-speed input signal optical power such as the burst signal is detected, the signal is also generated even when the low-speed input signal optical power such as the intensity modulation signal including many low-speed components is changed. The light output matches the signal light output set value, and the operation is stabilized.

＜その他の実施例＞
なお、図３のゲインクランプ型光増幅器において、利得演算回路１１の演算結果を入力する利得一定制御回路１２を励起光源７側に接続し、出力ゲインクランプ光電力モニタ１０の出力を受ける出力一定制御回路１４をインクランプ光源８側に接続しても良い。また、図４のゲインクランプ型光増幅器の除算器１８の出力（ゲインクランプ光利得設定値）は、図１および図２の利得一定制御回路１２に入力させても良い。 <Other examples>
In the gain clamp type optical amplifier of FIG. 3, a constant gain control circuit 12 for inputting the calculation result of the gain calculation circuit 11 is connected to the pumping light source 7 side, and the constant output control for receiving the output of the output gain clamp optical power monitor 10 is provided. The circuit 14 may be connected to the inclamp light source 8 side. Also, the output (gain clamp optical gain setting value) of the divider 18 of the gain clamp type optical amplifier of FIG. 4 may be input to the constant gain control circuit 12 of FIGS.

本発明の第１の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図である。1 is a diagram showing an outline of a gain clamp type optical amplifier according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the gain clamp type | mold optical amplifier of the 2nd Example of this invention. 本発明の第３の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the gain clamp type | mold optical amplifier of the 3rd Example of this invention. 本発明の第４の実施例のゲインクランプ型光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the gain clamp type | mold optical amplifier of the 4th Example of this invention. 従来の利得一定制御（ＡＧＣ）方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional optical amplifier of a constant gain control (AGC) system. 従来の別の例の利得一定制御（ＡＧＣ）方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional optical amplifier of a constant gain control (AGC) system of another example. 従来の出力一定制御（ＡＬＣ）方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional optical amplifier of constant output control (ALC) system. 従来の別の例の出力一定制御（ＡＬＣ）方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the optical amplifier of the output constant control (ALC) system of another conventional example. 従来の自励型ゲインクランプ方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional optical amplifier of a self-excitation type gain clamp system. 従来の外部供給型ゲインクランプ方式の光増幅器の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional optical amplifier of an external supply type gain clamp system.

Claims (2)

信号光を増幅するための反転分布媒質に対し、ゲインクランプ光源から出力されるゲインクランプ光を定常的に入力することにより、前記ゲインクランプ光と共通増幅される前記信号光の入力光電力変動に対する前記反転分布媒質の利得変動を抑圧するゲインクランプ型光増幅器において、
前記反転分布媒質における入力ゲインクランプ光電力を測定する入力ゲインクランプ光電力モニタと、前記反転分布媒質における出力ゲインクランプ光電力を測定する出力ゲインクランプ光電力モニタと、制御部とを有し、
該制御部は、前記出力ゲインクランプ光電力と前記入力ゲインクランプ光電力の比で決まるゲインクランプ光利得を算出し、
前記ゲインクランプ光利得がゲインクランプ光利得設定値より大きい場合には、前記ゲインクランプ光源の出力光電力を増大させ、
前記ゲインクランプ光利得が前記ゲインクランプ光利得設定値より小さい場合には、前記ゲインクランプ光源の出力光電力を減少させ、
前記出力ゲインクランプ光電力が出力ゲインクランプ光電力設定値より大きい場合には、前記反転分布媒質へのエネルギー供給を減少させ、
前記出力ゲインクランプ光電力が前記出力ゲインクランプ光電力設定値より小さい場合には、前記反転分布媒質へのエネルギー供給を増大させる
ように制御する、
ことを特徴とするゲインクランプ型光増幅器。 By steadily inputting the gain clamp light output from the gain clamp light source to the inverted distributed medium for amplifying the signal light, the input light power fluctuation of the signal light amplified in common with the gain clamp light is prevented. In a gain-clamped optical amplifier that suppresses the gain variation of the inverted distributed medium,
An input gain clamp optical power monitor that measures the input gain clamp optical power in the inverted distributed medium, an output gain clamp optical power monitor that measures the output gain clamp optical power in the inverted distributed medium, and a control unit,
The control unit calculates a gain clamp optical gain determined by a ratio of the output gain clamp optical power and the input gain clamp optical power,
If the gain clamp optical gain is greater than the gain clamp optical gain setting value, increase the output optical power of the gain clamp light source,
If the gain clamp light gain is smaller than the gain clamp light gain setting value, decrease the output optical power of the gain clamp light source,
If the output gain clamp optical power is greater than the output gain clamp optical power set value, reduce the energy supply to the inverted distribution medium,
When the output gain clamp optical power is smaller than the output gain clamp optical power set value, control to increase the energy supply to the inverted distributed medium,
A gain clamp type optical amplifier. 請求項１に記載のゲインクランプ型光増幅器において、
前記ゲインクランプ光利得設定値として、信号光入力測定値の時間平均値にて信号光出力設定値を除した値を用いる、
ことを特徴とするゲインクランプ型光増幅器。 The gain clamp type optical amplifier according to claim 1 ,
As the gain clamp light gain setting value, a value obtained by dividing the signal light output setting value by the time average value of the signal light input measurement value is used.
A gain clamp type optical amplifier.
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