JP6013992B2 - Optical amplifier and optical amplification method - Google Patents

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Description

本発明は、光増幅器、及び光増幅方法に関する。   The present invention relates to an optical amplifier and an optical amplification method.

急増する通信トラフィックを効率的に伝送するため、ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)のC/D/C−less(Color-less/Direction-less/Contention-less)化などの光ノードの高機能化が求められている。このROADMのC/D/C‐less化を行った場合、ノード内損失が増大するため、損失補償用の光ファイバ増幅器が必要となる。ノード内損失補償用の光ファイバ増幅器は、方路毎に配備されることから、多数必要となるため、その構成や制御方式がシンプルで、安価に実現できることが重要である。また、このようなROADM等においては、リング内の信号波長配置変化にともなう波長数の変動や光ファイバ伝送路の伝送路断による高速な信号光パワーの変化への追随が必要である。そのため、上記のようなノード内損失補償用の光ファイバ増幅器として、高速フィードフォワード制御による高速な自動利得制御(以下、AGC(Automatic Gain Control)という)が可能な前方向励起構成の光ファイバ増幅器が有効となる。   Advanced functions of optical nodes such as C / D / C-less (Color-less / Direction-less / Contention-less) of ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) to efficiently transmit rapidly increasing communication traffic Is required. When this ROADM is converted to C / D / C-less, loss within the node increases, so that an optical fiber amplifier for loss compensation is required. Since an intra-node loss compensation optical fiber amplifier is provided for each route, a large number of optical fiber amplifiers are required. Therefore, it is important that the configuration and control method are simple and can be realized at low cost. Further, in such ROADM or the like, it is necessary to follow a change in the number of wavelengths accompanying a change in signal wavelength arrangement in the ring or a high-speed change in signal light power due to a transmission line break in the optical fiber transmission line. For this reason, an optical fiber amplifier having a forward pumping configuration capable of high-speed automatic gain control (hereinafter referred to as AGC (Automatic Gain Control)) by high-speed feedforward control is used as an optical fiber amplifier for intra-node loss compensation as described above. It becomes effective.

図20に、フィードフォワード制御によるAGCを適用した前方向励起の光ファイバ増幅器100の構成の例を示す。光ファイバ増幅器100は、励起光源94を増幅用光ファイバの入力側のみに一ケ所備え、光カプラ96を介して増幅用光ファイバであるエルビウム添加光ファイバ97(以下、EDF(Erbium Doped Fiber)という)に励起光が入射されるシンプルな構成を有している。フィードフォワード制御によるAGCの方法は、光ファイバ増幅器100に入射される信号光を、増幅用光ファイバの入力側でタップ用の光カプラ91を用いて分岐し、その信号光のパワーをPD(Photo Detector)92によってモニタする。このモニタによって、信号利得を一定にするために必要な励起光のパワーを求め、信号入力パワーに応じて励起光のパワーを制御することで、高速な利得制御が可能となる。   FIG. 20 shows an example of the configuration of a forward-pumped optical fiber amplifier 100 to which AGC by feedforward control is applied. The optical fiber amplifier 100 includes a pumping light source 94 only on the input side of the amplification optical fiber, and an erbium-doped optical fiber 97 (hereinafter referred to as EDF (Erbium Doped Fiber)) that is an amplification optical fiber via an optical coupler 96. ) Has a simple structure in which excitation light is incident. In the AGC method by feedforward control, the signal light incident on the optical fiber amplifier 100 is branched using a tap optical coupler 91 on the input side of the amplification optical fiber, and the power of the signal light is changed to PD (Photo). Monitor 92). By this monitor, the power of the pumping light necessary to make the signal gain constant is obtained, and the power of the pumping light is controlled in accordance with the signal input power, thereby enabling high-speed gain control.

光ファイバ増幅器100のような前方向励起の構成によるL帯増幅用のエルビウム添加光ファイバ増幅器(以下、EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)という)は、同じ構成のC帯増幅用のEDFAと比較して励起効率が低い。その理由は、信号を増幅する際の動作原理に起因する。図21は、前方向励起のL帯増幅用のEDFAの動作を示した図である。前方向励起のL帯増幅用のEDFAでは、励起光が吸収されると、EDF97の長手方向の前半、すなわち入力側でC帯のASE(Amplified Spontaneous Emission)光が大量に発生する。このASE光は、EDF97の長手方向の後半で再度吸収されることにより、L帯信号光の増幅に寄与する。一方、長手方向の前半で発生したC帯のASE光の一部が、信号光と逆方向に伝搬する。この逆方向に伝搬するASE光は、L帯の信号増幅に寄与しない無駄なエネルギーとなるため、L帯増幅用のEDFAはC帯増幅用のEDFAと比較して励起効率が低くなる。   An erbium-doped fiber amplifier for L-band amplification (hereinafter referred to as EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)) having a forward pumping configuration such as the optical fiber amplifier 100 is compared with an EDFA for C-band amplification having the same configuration. Excitation efficiency is low. The reason is due to the principle of operation when a signal is amplified. FIG. 21 is a diagram illustrating the operation of an EDFA for L-band amplification with forward excitation. In the EDFA for L-band amplification of forward excitation, when the excitation light is absorbed, a large amount of C-band ASE (Amplified Spontaneous Emission) light is generated on the first half in the longitudinal direction of the EDF 97, that is, on the input side. This ASE light is absorbed again in the second half in the longitudinal direction of the EDF 97, thereby contributing to amplification of the L-band signal light. On the other hand, part of the C-band ASE light generated in the first half in the longitudinal direction propagates in the opposite direction to the signal light. Since the ASE light propagating in the reverse direction becomes useless energy that does not contribute to L-band signal amplification, the L-band amplification EDFA has lower excitation efficiency than the C-band amplification EDFA.

また、前方向励起によるL帯増幅用のEDFAでは、同一の信号利得を得るための励起光パワーが信号光の波長によって異なるために制御が困難であるという問題がある。図22は、図20の構成を有するL帯増幅用のEDFAにおいて、目標の信号利得を16.58dBとした場合に、この信号利得を実現するために必要な励起光パワーの信号光入力パワー依存性を示したグラフである。ここで、目標の信号利得とは、測定に使用するL帯増幅用のEDFAにおいて、WDM(Wavelength Division Multiplexing)信号の信号利得が平坦となる条件下でのWDM信号の中心波長の信号利得のことである。WDM信号の信号利得が平坦となる条件とは、WDM信号の両端の波長の信号光において、短波長の信号光の利得と長波長の信号光の利得が等しいか、または、ほぼ等しくなる条件のことである。図23は、図22に示すグラフが得られた際のWDM信号に含まれる波長ごとの信号利得を示したグラフである。具体的には、L帯増幅用EDFAの波長帯である1573.71nmから1606.60nmの範囲で等間隔の14波のWDM信号を生成し、生成したWDM信号の合波後の入射パワーを−5dBmに設定してL帯増幅用のEDFAで信号増幅を行った際の各WDM信号の信号利得を測定した結果である。図23において、WDM信号の短波長端である波長1573.71nmの信号の信号利得が15.14dBであり、長波長端である波長1606.60nmの信号の信号利得が15.15dBとなっている。すなわち、両端の波長の信号利得が、ほぼ等しい状態となっており、信号利得平坦の条件を満たしている。また、図23において、WDM信号の中心波長1588.73nmの信号利得は、16.5dB程度となっており、これが前述の目標の信号利得となる。   Further, the EDFA for L-band amplification by forward pumping has a problem that control is difficult because the pumping light power for obtaining the same signal gain differs depending on the wavelength of the signal light. FIG. 22 shows the dependence of the pumping light power necessary for realizing this signal gain on the signal light input power when the target signal gain is 16.58 dB in the L-band amplification EDFA having the configuration of FIG. It is the graph which showed sex. Here, the target signal gain is the signal gain of the center wavelength of the WDM signal under the condition that the signal gain of the WDM (Wavelength Division Multiplexing) signal is flat in the L-band amplification EDFA used for measurement. It is. The condition that the signal gain of the WDM signal is flat is a condition in which the gain of the short wavelength signal light and the gain of the long wavelength signal light are equal or nearly equal in the signal light at both ends of the WDM signal. That is. FIG. 23 is a graph showing the signal gain for each wavelength included in the WDM signal when the graph shown in FIG. 22 is obtained. Specifically, a 14-wave WDM signal with equal intervals in the wavelength range of 1573.71 nm to 1606.60 nm, which is the wavelength band of the L-band amplification EDFA, is generated, and the incident power after combining the generated WDM signal is − It is the result of measuring the signal gain of each WDM signal when signal amplification is performed with an EDFA for L-band amplification set to 5 dBm. In FIG. 23, the signal gain of the signal having a wavelength of 1573.71 nm which is the short wavelength end of the WDM signal is 15.14 dB, and the signal gain of the signal having a wavelength of 1606.60 nm which is the long wavelength end is 15.15 dB. . That is, the signal gains at the wavelengths at both ends are substantially equal, and the condition for flat signal gain is satisfied. In FIG. 23, the signal gain of the center wavelength 1588.73 nm of the WDM signal is about 16.5 dB, which is the above-described target signal gain.

図22では、入射する一波の信号光として、信号光の波長をそれぞれ1573.71nm、1588.73nm、1604.03nmの3つの波長とし、 0.01mW(−20dBm)から1mW(0dBm)までの信号光パワーの範囲において、信号利得16.5dBを実現するために必要となる励起光パワーの値を測定している。図22に示す測定結果より、信号光入力パワー0.5mW(−3dBm)での1573.71nmと1604.03nmの信号波長における励起光パワーの差は318.5mWと非常に大きな値となる。すなわち、励起光パワーと信号光入力パワーとの関係が波長によって大きく変わるという信号利得の波長依存性がある。そのため、L帯増幅用のEDFAにおいて励起光源に設定する励起光のパワーを特定する場合、EDFAに入射される信号光のパワーだけでなく、その波長もモニタしなければ増幅に必要な励起光のパワーを特定することができない。一般に、EDFAに入射される信号光をモニタする方法は複雑であり、特に、上述したAGCを行う場合、L帯増幅用のEDFAは、C帯増幅用のEDFAと比較して制御が困難になるという問題がある。   In FIG. 22, the signal light has three wavelengths of 1573.71 nm, 1588.73 nm, and 1604.03 nm as incident single-wave signal light, and ranges from 0.01 mW (−20 dBm) to 1 mW (0 dBm). In the range of the signal light power, the value of the pumping light power necessary for realizing the signal gain of 16.5 dB is measured. From the measurement results shown in FIG. 22, the difference in pumping light power between the signal wavelengths of 1573.71 nm and 1604.03 nm at a signal light input power of 0.5 mW (−3 dBm) is a very large value of 318.5 mW. That is, there is a wavelength dependence of the signal gain in which the relationship between the pumping light power and the signal light input power varies greatly depending on the wavelength. Therefore, when specifying the power of the pumping light set as the pumping light source in the L-band amplification EDFA, not only the power of the signal light incident on the EDFA but also the wavelength of the pumping light required for amplification must be monitored. The power cannot be specified. In general, the method of monitoring the signal light incident on the EDFA is complicated. In particular, when performing the above-described AGC, the L-band amplification EDFA is more difficult to control than the C-band amplification EDFA. There is a problem.

これまでに、上述した励起効率が低くなるという問題については、L帯増幅用のEDFAへC帯の光を入射し、励起効率を改善する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、L帯増幅用のEDFAにおいて、信号利得の波長依存性を改善する手法も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   To date, with respect to the problem of low excitation efficiency, a method has been proposed in which C-band light is incident on an L-band amplification EDFA to improve excitation efficiency (see, for example, Patent Document 1). . Also, a method for improving the wavelength dependence of signal gain in an EDFA for L-band amplification has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

特許第4960198号公報Japanese Patent No. 4960198

M. A. Mahdi and H. Ahmad, “Gain enhanced L-band Er3+-doped fiber amplifier utilizing unwanted backward ASE,” IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, No. 10, pp. 1067-1069, 2001.M. A. Mahdi and H. Ahmad, “Gain enhanced L-band Er3 + -doped fiber amplifier utilizing unwanted backward ASE,” IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, No. 10, pp. 1067-1069, 2001.

しかしながら、特許文献1では、C帯光の入射により励起効率を改善することは示されているものの、実際のROADM等のシステムにおいて、波長数の増減に伴って変化する信号光入力パワーの全ての範囲において信号利得の波長依存性の問題を解決した上で、EDFに入射するC帯光パワーを具体的にどれぐらいの値にするかといった条件などについては明確にされていない。
また、非特許文献1では、ある特定の信号光入力パワーに対する信号利得の波長依存性を改善していることが示されているが、実際の波長数の増減に伴って変化する信号光入力パワーの全ての範囲において利得の波長依存性を改善する具体的なC帯光パワーの条件などについては明確にされていない。
However, although Patent Document 1 shows that the pumping efficiency is improved by the incidence of C-band light, in an actual system such as ROADM, all of the signal light input power that changes as the number of wavelengths increases or decreases. After solving the problem of the wavelength dependence of the signal gain in the range, conditions such as a specific value of the C-band optical power incident on the EDF are not clarified.
Non-Patent Document 1 shows that the wavelength dependence of the signal gain with respect to a specific signal light input power is improved, but the signal light input power that changes with an increase or decrease in the actual number of wavelengths. The specific C-band optical power conditions for improving the wavelength dependence of gain in all the ranges are not clarified.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、前方向励起構成によりL帯の信号光を増幅する際に、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することを可能とする光増幅器、及び光増幅方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to allow a change in the input power of the signal light accompanying a change in the number of wavelengths when the L-band signal light is amplified by the forward pumping configuration. And providing an optical amplifier and an optical amplification method capable of suppressing the wavelength dependence of signal gain.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、前方向励起構成のL帯の光増幅器であって、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーを有する1波以上のL帯の入力信号光が入射される信号入力部と、L帯のWDM信号の利得が平坦となる際の信号利得となる励起光を出射する励起光源と、前記入力信号光と、前記励起光とを合波して出射する合波部と、前記合波部と接続し、前記励起光に基づいて前記合波部から出射される前記L帯の入力信号光を増幅して出射する増幅媒体と、前記合波部及び前記信号入力部の間に位置し、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を前記増幅媒体に入射するC帯光入射部と、を備え、前記C帯光入射部は、前記合波部に接続し、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬する前記C帯のASE光を分離する分離合波部と、前記分離合波部が分離した前記C帯のASE光を反射するミラーと、を備え、前記分離合波部は、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーとされた前記ミラーにより反射されたC帯光と、入射される前記L帯の入力信号光とを合波して前記合波部に出射することを特徴とする光増幅器である。 In order to solve the above problems, an aspect of the present invention is an L-band optical amplifier having a forward pumping configuration, and has one or more L-band input signal light having a power in the range of −20 dBm to −5 dBm. Is combined with the signal input unit to which the light is incident, the excitation light source that emits the excitation light that becomes the signal gain when the gain of the L-band WDM signal becomes flat, the input signal light, and the excitation light. An output combining unit, an amplification medium connected to the combining unit, amplifying the L-band input signal light output from the combining unit based on the excitation light, and outputting the amplified signal, and the combining unit And C-band light having a power ratio of 1/1000 or more with respect to the power of C-band ASE light propagating back from the amplification medium through the multiplexing unit. and a C-band light entrance portion incident on the C-band light entrance portion, the combined A separation and multiplexing unit that separates the C-band ASE light that propagates back from the amplification medium through the multiplexing unit, and a mirror that reflects the C-band ASE light separated by the separation and multiplexing unit The separation / multiplexing unit includes the C-band light reflected by the mirror having a power ratio of 1/1000 or more to the power of the C-band ASE light, and the incident L An optical amplifier characterized in that it combines the input signal light of the band and outputs it to the multiplexing section .

また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記L帯の入力信号光のパワーを検出するL帯光検出部と、予め定められる前記L帯の入力信号光のパワーと前記励起光のパワーとの関係を示す情報と、前記L帯光検出部が検出したパワーの値とに基づいて、前記励起光のパワーの値を選択するフィードフォワード制御部と、を備え、前記励起光源は、前記フィードフォワード制御部が選択したパワーの値を有する前記励起光を出射することを特徴としてもよい。   According to another aspect of the present invention, in the above-described invention, an L-band light detection unit that detects power of the L-band input signal light, a predetermined power of the L-band input signal light, and the excitation A feedforward control unit that selects a power value of the pumping light based on information indicating a relationship with light power and a power value detected by the L-band light detecting unit, and the pumping light source May emit the excitation light having a power value selected by the feedforward control unit.

また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記ミラーの反射率が、前記ミラーにより反射されたC帯光のパワーと、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように設定されるか、または、前記分離合波部と前記ミラーの間に配置され、前記ミラーにより反射されたC帯光が通過する光減衰器であって、前記ミラーにより反射されたC帯光のパワーと、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように前記ミラーによって反射されたC帯光のパワーを減衰させる光減衰器を備えることを特徴としてもよい。   Further, according to one embodiment of the present invention, in the above-described invention, the reflectance of the mirror is such that a ratio of the power of the C-band light reflected by the mirror and the power of the ASE light in the C-band is 1000 minutes. Or an optical attenuator that is arranged between the separation and multiplexing unit and the mirror and through which the C-band light reflected by the mirror passes, An optical attenuator is provided that attenuates the power of the C-band light reflected by the mirror so that the ratio of the reflected C-band light power to the C-band ASE light power is 1/1000 or more. This may be a feature.

また、本発明の一態様は、前方向励起構成のL帯の光増幅器による光増幅方法であって、信号入力部が、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーを有する1波以上のL帯の入力信号光を入射する信号光入射ステップと励起光源が、L帯のWDM信号の利得が平坦となる際の信号利得となる励起光を出射する励起光出射ステップと合波部が、入射される前記範囲のパワーを有するL帯の入力信号光と、前記励起光とを合波して増幅媒体に出射する合波ステップと、前記増幅媒体が、前記励起光に基づいて、前記L帯の入力信号光を増幅する増幅ステップと前記合波部及び前記信号入力部の間に位置するC帯光入射部が、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を前記増幅媒体に入射するC帯光入射ステップとを有し、前記C帯光入射ステップでは、前記合波部に接続された分離合波部が、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬する前記C帯のASE光を分離し、ミラーが、前記分離合波部により分離された前記C帯のASE光を反射し、前記分離合波部が、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーとされた前記ミラーにより反射されたC帯光と、入射される前記L帯の入力信号光とを合波して前記合波部に出射することを特徴とする光増幅方法である。 Another embodiment of the present invention is an optical amplification method using an L-band optical amplifier with a forward pumping configuration, in which a signal input unit has an L-band of one or more waves having a power in the range of −20 dBm to −5 dBm. A signal light incident step for entering the input signal light, a pumping light emitting step for emitting the pumping light that becomes a signal gain when the pumping light source has a flat gain of the L-band WDM signal, and a multiplexing unit are incident A combining step for combining the excitation light with the L-band input signal light having the power in the range and the excitation light, and the amplification medium based on the excitation light. An amplifying step for amplifying the input signal light, and a C-band light incident portion located between the multiplexing portion and the signal input portion, and the C-band ASE light propagating backward from the amplification medium through the multiplexing portion . The power ratio is more than 1/1000. And a C-band light incidence step of entering the C-band light over to the amplifying medium, and in the C-band light entrance step, the connected separating multiplexing portion multiplexing portion, the through the multiplexing section The C-band ASE light propagating backward from the amplification medium is separated, a mirror reflects the C-band ASE light separated by the separation / combining unit, and the separation / combining unit is coupled to the C-band ASE light. The C-band light reflected by the mirror having a power ratio of 1/1000 or more to the power of the light is combined with the input signal light of the L-band incident to the combining unit. The light amplification method is characterized by emitting light.

この発明によれば、前方向励起構成によりL帯の信号光を増幅する際に、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能とする。   According to the present invention, when the L-band signal light is amplified by the forward pumping configuration, the change in the input power of the signal light accompanying the change in the number of wavelengths is allowed, and the wavelength dependence of the signal gain is suppressed. Is possible.

本発明の第1実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態におけるL帯の1波信号入力におけるΔGと信号光入力パワーとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (DELTA) G in the 1-wave signal input of L band and signal light input power in the embodiment. 同実施形態におけるL帯の1波信号入力におけるC帯のASE光のパワーと信号光入力パワーとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the power of C-band ASE light and signal light input power in the 1-wave signal input of L band in the embodiment. 同実施形態におけるΔGの定義を示すグラフである。It is a graph which shows the definition of (DELTA) G in the same embodiment. 同実施形態におけるL帯の1波信号入力におけるΔGとASE反射率との関係を示すグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) which shows the relationship between (DELTA) G and the ASE reflectance in the 1-wave signal input of the L band in the embodiment. 同実施形態におけるL帯の1波信号入力におけるΔGとASE反射率との関係を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows the relationship between (DELTA) G and the ASE reflectance in the 1-wave signal input of L band in the same embodiment. 同実施形態におけるL帯のWDM信号入力の波長配置を示すグラフ(その1)である。4 is a graph (No. 1) showing a wavelength arrangement of an L-band WDM signal input in the embodiment. 同実施形態におけるL帯のWDM信号入力の波長配置を示すグラフ(その2)である。4 is a graph (No. 2) showing a wavelength arrangement of L-band WDM signal input in the embodiment. 同実施形態におけるL帯のWDM信号入力の波長配置を示すグラフ(その3)である。4 is a graph (No. 3) showing a wavelength arrangement of an L-band WDM signal input in the embodiment. 同実施形態におけるL帯のWDM信号入力におけるΔGと信号光入力パワーとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (DELTA) G in the WDM signal input of L band and signal light input power in the embodiment. 本発明の第3実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by 3rd Embodiment of this invention. 同実施形態の変形例による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by the modification of the embodiment. 本発明の第4実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by 5th Embodiment of this invention. 同実施形態における励起光パワーと信号光入力パワーとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the excitation light power and signal light input power in the embodiment. 本発明の第6実施形態による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by 6th Embodiment of this invention. 同実施形態の変形例(その1)による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by the modification (the 1) of the embodiment. 同実施形態の変形例(その2)による光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber amplifier by the modification (the 2) of the embodiment. AGCを適用した前方向励起のL帯増幅用EDFAの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of EDFA for L band amplification of the forward excitation which applied AGC. 前方向励起のL帯増幅用EDFAの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of EDFA for L band amplification of forward excitation. 励起光パワーの信号光入力パワー依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the signal light input power dependence of excitation light power. L帯増幅用EDFAにおいてL帯のWDM信号の信号利得が平坦となる条件を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the conditions where the signal gain of the WDM signal of L band becomes flat in the EDFA for L band amplification.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の光増幅器及び光増幅方法は、エルビウム添加光ファイバ(EDF)、またはエルビウムイオンを添加した平面光導波路を増幅媒体として用いるものであり、以下の実施形態では、EDFを用いた例について説明する。図1は、本発明の第1実施形態による光ファイバ増幅器1の構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器1は、前方向励起構成のL帯光を増幅する増幅器であり、EDF13にC帯光を入射する構成を備え、L帯の入力信号光及び励起光をEDF13に入射して、EDF13で増幅したL帯の信号光を出射する。光ファイバ増幅器1は、例えば、以下の参考文献に示されるノード内損失補償用の光アンプに適用されるものである。当該参考文献に記載の技術において、ノード内部のパッシブ光部品の損失と波長・ポートによるロスインバランスを考慮すると、最大20dB程度のノード内損失を補償する必要がある。WDM用受信アンプの出力が0dBm/ch程度であるとすると、ノード内損失補償用のアンプに入力される光パワーは1波長あたり、−20dBm〜−15dBm程度であると想定される。また、当該参考文献に記載のノード構成の場合、ノード内損失補償用のアンプにおいては、10波長程度のWDM入力となる場合があるため、ノード内損失補償用アンプの入力パワーとしては、−20dBm(1波長の場合)〜−5dBm(10波長の場合)が同一の特性でカバーできることが望ましい。したがって、光ファイバ増幅器1に入射されるL帯の信号光のパワーは、−20dBm(1波長)〜−5dBm(10波長)とする。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The optical amplifier and optical amplification method of the present invention uses an erbium-doped optical fiber (EDF) or a planar optical waveguide doped with erbium ions as an amplification medium. In the following embodiments, an example using an EDF will be described. To do. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier 1 according to the first embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 1 is an amplifier that amplifies L-band light having a forward pumping configuration, and includes a configuration in which C-band light is incident on the EDF 13. The L-band input signal light and pumping light are incident on the EDF 13, and the EDF 13 The L-band signal light amplified in step 1 is emitted. The optical fiber amplifier 1 is applied, for example, to an intra-node loss compensation optical amplifier shown in the following references. In the technique described in the reference, it is necessary to compensate for a loss within the node of about 20 dB at the maximum in consideration of the loss of the passive optical component inside the node and the loss imbalance due to the wavelength / port. Assuming that the output of the WDM reception amplifier is about 0 dBm / ch, it is assumed that the optical power input to the intra-node loss compensation amplifier is about −20 dBm to −15 dBm per wavelength. In addition, in the case of the node configuration described in the reference document, the intra-node loss compensation amplifier may have a WDM input of about 10 wavelengths, so that the input power of the intra-node loss compensation amplifier is −20 dBm. It is desirable that (for one wavelength) to −5 dBm (for 10 wavelengths) can be covered with the same characteristics. Therefore, the power of the L-band signal light incident on the optical fiber amplifier 1 is set to −20 dBm (1 wavelength) to −5 dBm (10 wavelengths).

参考文献:Y. Sakamaki, T. Kawai, M. Fukutoku, T. Kataoka and K. Suzuki, “Experimental demonstration of arrayed optical amplifiers with a shared pump laser for realizing colorless, directionless, contentionless ROADM,” Optics Express, Vol. 20, No. 26, pp. B131-B140, 2012.   References: Y. Sakamaki, T. Kawai, M. Fukutoku, T. Kataoka and K. Suzuki, “Experimental demonstration of arrayed optical amplifiers with a shared pump laser for realizing colorless, directionless, contentionless ROADM,” Optics Express, Vol. 20, No. 26, pp. B131-B140, 2012.

光ファイバ増幅器1は、光アイソレータ10、C帯光入射部20、光カプラ11、励起光源12、EDF13、光アイソレータ14を備える。光アイソレータ10、及び光アイソレータ14は、ファイバ端反射による発振を防止する。励起光源12は、0.98umまたは1.48umの励起光を出射する。以下で説明する各実施形態の構成において、0.98umまたは1.48umのいずれの波長であっても同様の特性、効果が得られるが、測定の際には、0.98um(すなわち、980nm)の励起光を用いている。EDF13は、L帯増幅用のエルビウム添加光ファイバであり、説明のために、増幅対象のL帯の号光が入射される側を入力側と呼び、増幅されたL帯の信号光を出射する側を出力側と呼ぶ。また、EDF13は、入力側から入射される励起光に基づいて、入力側から入射されたL帯の光を増幅して出力側から出射する。C帯光入射部20は、EDF13の入力側に配置され、C帯光を出射する。光カプラ11は、入射される増幅対象のL帯の信号光、C帯光入射部20が出射するC帯光、及び励起光源12が出射する励起光を合波してEDF13に入射する。   The optical fiber amplifier 1 includes an optical isolator 10, a C-band light incident unit 20, an optical coupler 11, an excitation light source 12, an EDF 13, and an optical isolator 14. The optical isolator 10 and the optical isolator 14 prevent oscillation due to fiber end reflection. The excitation light source 12 emits 0.98 μm or 1.48 μm excitation light. In the configuration of each embodiment described below, the same characteristics and effects can be obtained at any wavelength of 0.98 um or 1.48 um, but 0.98 um (that is, 980 nm) is obtained in the measurement. Excitation light is used. The EDF 13 is an L-band amplification erbium-doped optical fiber. For the sake of explanation, the side on which the L-band light to be amplified is incident is called the input side, and the amplified L-band signal light is emitted. The side is called the output side. The EDF 13 amplifies the L-band light incident from the input side based on the excitation light incident from the input side, and emits the light from the output side. The C-band light incident unit 20 is disposed on the input side of the EDF 13 and emits C-band light. The optical coupler 11 combines the incident L-band signal light to be amplified, the C-band light emitted from the C-band light incident unit 20, and the excitation light emitted from the excitation light source 12 and enters the EDF 13.

光ファイバ増幅器1の動作について説明する。前提として、光ファイバ増幅器1の図示しない信号入力部から入射されるL帯の信号光のパワーは、上述したように−20dBmから−5dBmの範囲である。また、C帯光入射部20は、EDF13に入射されるC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように、出射するC帯光のパワーを設定する。
まず、光ファイバ増幅器1に信号光が入射され、光アイソレータ10を通過する。C帯光入射部20は、C帯光を出射する。励起光源12は、励起光を出射する。光カプラ11は、信号光、C帯光、励起光を合波してEDF13に入射する。EDF13は、入射された励起光に基づいて、信号光を増幅する。この際、EDF13に入射されたC帯光は、EDF13の長手方向で吸収され、信号光と同方向のC帯光が増加することになり、当該C帯光がL帯の信号光の増幅に用いられる。EDF13は、増幅した信号光を出射し、出射された信号光は光アイソレータ14を通過して、光ファイバ増幅器1の図示しない信号出力部から外部に出射される。
上記の構成により、L帯の入力信号光のパワーが、−20dBmから−5dBmの範囲において、EDF13に入射するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光をC帯光入射部20がEDF13に入射する。これにより、第1実施形態の構成を具体化した後述する第2及び第3実施形態の構成で示すように、C帯光をEDF13に入射することでL帯の信号増幅の励起効率が改善し、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能となる。
The operation of the optical fiber amplifier 1 will be described. As a premise, the power of the L-band signal light incident from a signal input unit (not shown) of the optical fiber amplifier 1 is in the range of −20 dBm to −5 dBm as described above. Further, the C-band light incident unit 20 is configured such that the ratio of the power of the C-band light incident on the EDF 13 and the power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. The power of the C band light to be emitted is set.
First, signal light enters the optical fiber amplifier 1 and passes through the optical isolator 10. The C-band light incident unit 20 emits C-band light. The excitation light source 12 emits excitation light. The optical coupler 11 combines the signal light, the C-band light, and the excitation light and enters the EDF 13. The EDF 13 amplifies the signal light based on the incident excitation light. At this time, the C-band light incident on the EDF 13 is absorbed in the longitudinal direction of the EDF 13 and the C-band light in the same direction as the signal light is increased. The C-band light is used to amplify the L-band signal light. Used. The EDF 13 emits the amplified signal light, and the emitted signal light passes through the optical isolator 14 and is emitted to the outside from a signal output unit (not shown) of the optical fiber amplifier 1.
With the above configuration, when the power of the L-band input signal light is in the range of −20 dBm to −5 dBm, the power of the C-band light incident on the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 The C-band light incident part 20 enters the EDF 13 with the C-band light having a power ratio of 1/1000 or more. As a result, the excitation efficiency of the L-band signal amplification is improved by making the C-band light incident on the EDF 13 as shown in the configurations of the second and third embodiments to be described later, which embody the configuration of the first embodiment. It becomes possible to allow a change in the input power of the signal light accompanying a change in the number of wavelengths and to suppress the wavelength dependence of the signal gain.

(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態による光ファイバ増幅器2の構成を示すブロック図である。第2実施形態による光ファイバ増幅器2は、第1実施形態による光ファイバ増幅器1におけるC帯光入射部20の代わりに、以下に説明するC帯光入射部20を具体化した構成を有するC帯光入射部20aを備える。第2実施形態の光ファイバ増幅器2において、第1実施形態と同じ構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。C帯光入射部20aは、C/L分離カプラ21、光減衰器22、ミラー23を備える。C/L分離カプラ21は、C帯光とL帯光を分離するカプラであり、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光を分離して光減衰器22側に出射する。また、C/L分離カプラ21は、ミラー23によって反射され、光減衰器22を通過して出射されるC帯光を、L帯の信号光と合波してEDF13側に出射する。光減衰器22は、ミラー23によって反射されるC帯のASE光のパワーを減衰させて出射する。また、光減衰器22は、ユーザの操作を受けて、反射されたC帯のASE光のパワーを任意の値に減衰させることができる。光減衰器22をCL分離カプラ21とミラー23の間に配置する理由は、C帯のASE光のパワーを設定する際に、EDF13へ入射されるL帯の信号光のパワーを減衰させないようにするためである。ミラー23は、入射されるC帯のASE光を反射して出射する。なお、図2に示す破線は、EDF13の入力側から逆伝搬して、C帯光入射部20aによって反射されて減衰され、EDF13に戻される(以下、EDF13に帰還するともいう)C帯のASE光が通過する経路を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the optical fiber amplifier 2 according to the second embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 2 according to the second embodiment has a configuration in which a C-band light incident portion 20 described below is embodied instead of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 1 according to the first embodiment. The light incident part 20a is provided. In the optical fiber amplifier 2 of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different configurations will be described below. The C-band light incident unit 20 a includes a C / L separation coupler 21, an optical attenuator 22, and a mirror 23. The C / L separation coupler 21 is a coupler that separates C-band light and L-band light, separates C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13, and emits it to the optical attenuator 22 side. Further, the C / L separation coupler 21 combines the C-band light reflected by the mirror 23 and emitted through the optical attenuator 22 with the L-band signal light and emits it to the EDF 13 side. The optical attenuator 22 attenuates the power of the C-band ASE light reflected by the mirror 23 and emits it. The optical attenuator 22 can attenuate the power of the reflected C-band ASE light to an arbitrary value in response to a user operation. The reason why the optical attenuator 22 is disposed between the CL separation coupler 21 and the mirror 23 is that the power of the L-band signal light incident on the EDF 13 is not attenuated when setting the power of the C-band ASE light. It is to do. The mirror 23 reflects and emits incident C-band ASE light. The broken line shown in FIG. 2 propagates backward from the input side of the EDF 13, is reflected and attenuated by the C-band light incident portion 20a, and is returned to the EDF 13 (hereinafter also referred to as feedback to the EDF 13). Indicates the path through which light passes.

第2実施形態におけるC帯光入射部20aの動作について説明する。第1実施形態と同様に、光ファイバ増幅器2に入射されるL帯の信号光のパワーは、−20dBmから−5dBmの範囲である。C/L分離カプラ21は、図2の破線で示される経路でEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光をL帯の光と分離する。分離されたC帯のASE光は、光減衰器22を通過してミラー23で反射される。ミラー23によって反射されたC帯のASE光は、光減衰器22によりパワーが減衰させられる。光減衰器22は、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となる減衰量でミラー23によって反射されたC帯のASE光を減衰させる。C/L分離カプラ21は、光減衰器22によって減衰されたC帯のASE光と入射されるL帯の信号光と合波し、EDF13の入力側に出射する。
このように、EDF13の入力側から逆伝搬する信号光の増幅に寄与しないC帯のASE光をC帯光入射部20aによって反射及び減衰させて、EDF13に帰還させることで、信号光と同じ方向に伝搬するC帯のASE光が増えることになり、C帯光を直接入射して増加させる場合と等価的にL帯の信号増幅の励起効率を高めることが可能となる。
The operation of the C-band light incident part 20a in the second embodiment will be described. Similar to the first embodiment, the power of the L-band signal light incident on the optical fiber amplifier 2 is in the range of −20 dBm to −5 dBm. The C / L separation coupler 21 separates the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13 along the path indicated by the broken line in FIG. 2 from the L-band light. The separated C-band ASE light passes through the optical attenuator 22 and is reflected by the mirror 23. The power of the C-band ASE light reflected by the mirror 23 is attenuated by the optical attenuator 22. The optical attenuator 22 is reflected by the mirror 23 with an attenuation amount in which the ratio of the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the EDF 13 is 1/1000 or more. The C-band ASE light is attenuated. The C / L separation coupler 21 combines the C-band ASE light attenuated by the optical attenuator 22 and the incident L-band signal light, and outputs the combined light to the input side of the EDF 13.
In this way, the C-band ASE light that does not contribute to amplification of the signal light that propagates backward from the input side of the EDF 13 is reflected and attenuated by the C-band light incident portion 20a and fed back to the EDF 13, so that the same direction as the signal light As a result, the C-band ASE light propagating to the light increases and the excitation efficiency of the L-band signal amplification can be increased equivalently to the case where the C-band light is directly incident and increased.

(1波長信号を増幅する場合)
図3は、光ファイバ増幅器2の構成を有するL帯増幅用のEDFAを用い、ASE反射率をパラメータとして、L帯の1波信号光を増幅した場合における、利得平坦性(以下、ΔGともいう)の信号光入力パワー依存性を測定した結果を示すグラフである。ここで、ASE反射率とは、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比で定義される比率である。また、図4は、光ファイバ増幅器2の構成を有するL帯増幅用のEDFAを用い、ASE反射率をパラメータとして、L帯の1波の信号光を増幅した場合における、EDF13に帰還するC帯のASE光パワーの信号光入力パワー依存性を測定した結果を示すグラフである。
図3及び図4の結果を得る際に行った信号利得の測定において、測定の対象とした信号の波長は、1573.71nm、1588.73nm、1604.03nmの3波長である。また、測定に使用した光ファイバ増幅器2の構成を有するL帯増幅用のEDFAでは、上述した図23に示すような利得平坦となる条件において、中心波長である波長1588.73nmの信号利得が、16.5dB程度となる。1588.73nmの波長の信号利得を16.5dBの状態にする励起状態のまま、入射する1波長の信号波長を変化させて、図5に示すように、1573.71nm、1588.73nm、1604.03nmの3波長の信号利得を測定してグラフ上にプロットした。
(When a single wavelength signal is amplified)
FIG. 3 shows gain flatness (hereinafter also referred to as ΔG) when an L-band amplification EDFA having the configuration of the optical fiber amplifier 2 is used and an L-band single-wave signal light is amplified with the ASE reflectance as a parameter. It is a graph which shows the result of having measured the signal light input power dependence of (). Here, the ASE reflectivity is a ratio defined by the ratio of the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13. FIG. 4 shows a C-band that is fed back to the EDF 13 when an L-band amplification EDFA having the configuration of the optical fiber amplifier 2 is used and an L-band signal light is amplified with the ASE reflectance as a parameter. It is a graph which shows the result of having measured the signal light input power dependence of ASE optical power.
In the measurement of the signal gain performed when obtaining the results of FIGS. 3 and 4, the wavelengths of the signals to be measured are three wavelengths of 1573.71 nm, 1588.73 nm, and 1604.03 nm. Further, in the EDFA for L-band amplification having the configuration of the optical fiber amplifier 2 used for the measurement, the signal gain of the wavelength 1588.73 nm which is the center wavelength is obtained under the condition that the gain is flat as shown in FIG. It is about 16.5 dB. As shown in FIG. 5, as shown in FIG. 5, 1573.71 nm, 1588.73 nm, 1604. The signal gain of 3 wavelengths of 03 nm was measured and plotted on the graph.

図5において、測定した両端の1573.71nmと1604.03nmの信号利得の差をΔGと定義し、このΔGを利得の波長依存性の指標として、信号利得の波長依存性を評価した。ΔGは、短波長側の波長である1573.71nmの信号利得の方が大きい場合は正の値を取り、長波長側の波長である1604.03nmの信号利得の方が大きい場合は負の値を取る。
図3より、ASE反射率が−30.27dBの場合、信号光入力パワーが−20dBmから−5dBmの範囲において、ΔGの絶対値が3dB以下に抑えられていることが分かる。また、ASE反射率が−10.65dBの場合、信号光入力パワーが−20dBmから−5dBmの範囲において、ΔGの絶対値が1dB以下となり、利得平坦性が達成されていることが分かる。また、ΔGは、ASE反射率が−10.65dBで信号光入力パワーが−15dBmの場合に0dBとなることが分かる。また、図4からASE反射率が−10.65dBの場合、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーは、信号光入力パワーに応じて増加し、−7.26dBmから−5.94dBmとなっていることが分かる。
In FIG. 5, the difference between the measured signal gains at both ends of 1573.71 nm and 1604.03 nm is defined as ΔG, and the wavelength dependency of the signal gain is evaluated using ΔG as an index of the wavelength dependency of the gain. ΔG takes a positive value when the signal gain of 1573.71 nm which is the wavelength on the short wavelength side is larger, and is negative when the signal gain of 1604.03 nm which is the wavelength on the long wavelength side is larger. I take the.
As can be seen from FIG. 3, when the ASE reflectance is −30.27 dB, the absolute value of ΔG is suppressed to 3 dB or less in the range of the signal light input power from −20 dBm to −5 dBm. In addition, when the ASE reflectance is -10.65 dB, it can be seen that the absolute value of ΔG is 1 dB or less and the gain flatness is achieved when the signal light input power is in the range of −20 dBm to −5 dBm. Further, it can be seen that ΔG becomes 0 dB when the ASE reflectance is −10.65 dB and the signal light input power is −15 dBm. Also, from FIG. 4, when the ASE reflectivity is -10.65 dB, the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 increases according to the signal light input power, from -7.26 dBm to -5.94 dBm. I understand that

ここで、図6及び図7を参照しつつ利得平坦を達成するために必要なASE反射率の値に関して説明する。上述したように、測定に使用した光ファイバ増幅器2の構成を有するL帯増幅用のEDFAでは、上述した図23に示すような利得平坦となる条件において、波長が1588.73nmの信号利得が、16.5dB程度となる。そこで、1588.73nmの波長の信号利得を16.5dBとする励起状態のまま、ASE反射率を変化させつつ、上記した図5の測定と同じく、1573.71nm、1588.73nm、1604.03nmの3波長について、信号利得を測定した。さらに、また、波長が1573.71nmと1604.03nmの信号光の1波長を入射した場合の信号利得の差であるΔGを測定した。L帯増幅用のEDFAに入射される信号光のパワーは、−20dBmと−5dBmの2つパワーで測定した。図6及び図7は、L帯の1波信号光を入射した場合における、利得平坦性(ΔG)とASE反射率の関係を示したグラフであり、図6は、信号光入力パワーが−20dBmの場合であり、図7は、信号光入力パワーが−5dBmの場合である。図6及び図7より、ASE反射率が大きくなるほどΔGは単調減少となることが分かる。また、ASE反射率が−30.27dBとなる場合、信号光入力パワーが−20dBm及び−5dBmのいずれの条件においても、ΔGの絶対値は、3dB以下に抑えられている。つまり、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるようにすることで、利得の波長依存性を3dB以内に抑えることが可能となる。また、ASE反射率が−10.65dBとなる場合、信号光入力パワーが−20dBmおよび−5dBmのいずれの条件においても、ΔGの絶対値が1dB以下となり、利得平坦が達成されていることが分かる。波長数が変化して、光アンプへの信号光入力パワーが変化した場合に、ROADM等のシステムでは、利得が一定であることが重要であり、これらの測定の結果は、本実施形態の構成をROADM等のシステムに適用した場合に好適であることを示している。一般的に、C/D/C‐lessのROADMのDrop側では、3dB以内の利得差であれば、光受信器のダイナミックレンジの範囲内になるため、利得の波長依存性を3dB以内に抑えておくことで、光ファイバ増幅器2を、このようなDrop側の光受信器の光アンプとして適用することが可能となる。   Here, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the value of the ASE reflectance necessary to achieve gain flatness will be described. As described above, in the EDFA for L-band amplification having the configuration of the optical fiber amplifier 2 used for the measurement, the signal gain with a wavelength of 1588.73 nm is obtained under the condition that the gain is flat as shown in FIG. It is about 16.5 dB. Therefore, in the excitation state in which the signal gain at the wavelength of 1588.73 nm is 16.5 dB, the ASE reflectance is changed and the same as in the above-described measurement of FIG. 5, 1573.71 nm, 1588.73 nm, and 1604.03 nm. The signal gain was measured for three wavelengths. Furthermore, ΔG, which is a difference in signal gain when one wavelength of signal light having wavelengths of 1573.71 nm and 1604.03 nm is incident, was measured. The power of the signal light incident on the EDFA for L-band amplification was measured with two powers of −20 dBm and −5 dBm. 6 and 7 are graphs showing the relationship between the gain flatness (ΔG) and the ASE reflectivity when an L-band single-wave signal light is incident. FIG. 6 shows that the signal light input power is −20 dBm. FIG. 7 shows a case where the signal light input power is −5 dBm. 6 and 7 that ΔG monotonously decreases as the ASE reflectance increases. Further, when the ASE reflectance is −30.27 dB, the absolute value of ΔG is suppressed to 3 dB or less regardless of whether the signal light input power is −20 dBm or −5 dBm. That is, the ratio of the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is set to be 1/1000 or more, thereby obtaining a gain wavelength. It becomes possible to suppress the dependency within 3 dB. In addition, when the ASE reflectance is -10.65 dB, it is understood that the absolute value of ΔG is 1 dB or less and the gain flatness is achieved in any condition of the signal light input power of −20 dBm and −5 dBm. . When the number of wavelengths changes and the signal light input power to the optical amplifier changes, in a system such as ROADM, it is important that the gain is constant, and the results of these measurements are the configuration of this embodiment. Is suitable when applied to a system such as ROADM. In general, on the Drop side of a C / D / C-less ROADM, if the gain difference is within 3 dB, it falls within the dynamic range of the optical receiver, so the wavelength dependence of gain is kept within 3 dB. Thus, the optical fiber amplifier 2 can be applied as an optical amplifier of such a drop-side optical receiver.

利得の波長依存性を3dB以内に抑える場合、図2に示す光ファイバ増幅器2の場合、励起光パワーは、L帯のWDM信号の利得が平坦となる際の信号利得と等しくなるように設定した。また、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となる任意の比率が予め選択される。光減衰器22には、選択された任意の比率に応じた減衰量が設定されることになる。   When the wavelength dependence of the gain is suppressed to within 3 dB, in the case of the optical fiber amplifier 2 shown in FIG. 2, the pumping light power is set to be equal to the signal gain when the gain of the L-band WDM signal becomes flat. . Also, an arbitrary ratio is selected in advance so that the ratio of the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. The optical attenuator 22 is set with an attenuation amount according to the selected arbitrary ratio.

(WDM信号を増幅する場合)
次に、図2のL帯増幅用のEDFAである光ファイバ増幅器2に対して、図8から図10に示す波長配置のWDM信号を入射した場合について説明する。図8から図10のいずれの波長の配置においても、WDM信号は1573.71nmおよび1606.60nmを両端の波長チャネルとし、その間に12波を配置し、合計で14波のWDM信号を生成した。図8は、12波の波長チャネルをWDM信号の波長帯に均等に配置した場合である。図9は、12波の波長チャネルをWDM信号の波長帯の短波長側に集中させて配置した場合である。図10は、12波の波長チャネルをWDM信号の波長帯の長波長側に集中させて配置した場合である。測定に使用したL帯増幅用のEDFAは、光ファイバ増幅器2の構成を有しており、図23に示すように利得平坦となる条件では、上述したように、波長が1588.73nmの信号の信号利得が16.5dB程度となる。1588.73nmの波長の信号利得を16.5dBとする励起状態において、信号光入力パワーを−20dBmから−5dBmまで変化させつつ、WDM信号の波長帯の両端の波長チャネルである1573.71nm と1606.60nmの信号利得の差であるΔGを測定した。
(When amplifying a WDM signal)
Next, a case where a WDM signal having the wavelength arrangement shown in FIGS. 8 to 10 is incident on the optical fiber amplifier 2 which is an EDFA for L-band amplification in FIG. 2 will be described. In any of the wavelength arrangements shown in FIGS. 8 to 10, WDM signals have wavelength channels of 1573.71 nm and 1606.60 nm at both ends, 12 waves are arranged between them, and a total of 14 WDM signals are generated. FIG. 8 shows a case where 12 wavelength channels are evenly arranged in the wavelength band of the WDM signal. FIG. 9 shows a case where 12 wavelength channels are concentrated on the short wavelength side of the wavelength band of the WDM signal. FIG. 10 shows a case where 12 wavelength channels are concentrated on the long wavelength side of the wavelength band of the WDM signal. The EDFA for L-band amplification used for the measurement has the configuration of the optical fiber amplifier 2, and under the condition that the gain is flat as shown in FIG. 23, as described above, the signal having a wavelength of 1588.73 nm is obtained. The signal gain is about 16.5 dB. In an excitation state where the signal gain of the wavelength of 1588.73 nm is 16.5 dB, the signal light input power is changed from −20 dBm to −5 dBm, and the wavelength channels 1573.71 nm and 1606 at both ends of the wavelength band of the WDM signal. ΔG, which is a difference in signal gain of 60 nm, was measured.

図11は、利得平坦性(ΔG)の信号光入力パワー依存性を測定したグラフであり、当該測定において、ASE反射率は−10.65dBとしている。図11より、WDM信号の波長配置の偏りに依らず、合波後の信号光入力パワーが−20dBmから−5dBmの範囲において、ΔGの絶対値が1dB以下となり、利得平坦が達成されていることがわかる。
同じ信号光入力パワーの場合、WDM信号の場合の方が1波長の場合よりも信号波長帯におけるパワー偏差が小さいため、WDM信号でのΔGは、1波長でのΔGよりも小さくなる。したがって、図6および図7に記載された、ASE反射率が−30.27dBとなる場合のΔGの値より、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるように光減衰器22の減衰量を設定することで、波長配置が均等なWDM信号、及び波長配置に偏りのあるWDM信号の双方に対して、利得の波長依存性を改善することが可能となる。
FIG. 11 is a graph obtained by measuring the dependence of the gain flatness (ΔG) on the signal light input power. In this measurement, the ASE reflectance is set to −10.65 dB. From FIG. 11, regardless of the wavelength arrangement deviation of the WDM signal, the absolute value of ΔG is 1 dB or less and the gain flatness is achieved when the combined signal light input power is in the range of −20 dBm to −5 dBm. I understand.
In the case of the same signal light input power, since the power deviation in the signal wavelength band is smaller in the case of the WDM signal than in the case of one wavelength, ΔG in the WDM signal is smaller than ΔG in one wavelength. Therefore, from the value of ΔG when the ASE reflectance is −30.27 dB described in FIGS. 6 and 7, the power of the C-band ASE light returning to the EDF 13 and the reverse propagation from the input side of the EDF 13 By setting the attenuation amount of the optical attenuator 22 so that the ratio with the power of the C-band ASE light is 1/1000 or more, a WDM signal having a uniform wavelength arrangement and a WDM signal having a biased wavelength arrangement. In both cases, it is possible to improve the wavelength dependency of the gain.

上記の第2実施形態の光ファイバ増幅器2の構成により、入射されるL帯の信号光のパワーが−20dBmから−5dBmの範囲において、L帯の信号が利得平坦となる条件の下、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるように光減衰器22における減衰量を設定する。これにより、L帯の信号増幅の励起効率を改善するとともに、1波長の信号光、波長配置が均等なWDM信号、及び波長配置に偏りのあるWDM信号を入射する場合について、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することができる。   With the configuration of the optical fiber amplifier 2 of the second embodiment described above, in the range where the power of the incident L-band signal light is in the range of −20 dBm to −5 dBm, the LDF signal is supplied to the EDF 13 under the condition that the gain of the L-band is flat. The amount of attenuation in the optical attenuator 22 is set so that the ratio of the power of the C-band ASE light that returns to the power of the C-band ASE light that propagates back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. As a result, the excitation efficiency of L-band signal amplification is improved, and the number of wavelengths is changed in the case where one wavelength of signal light, a WDM signal with a uniform wavelength arrangement, and a WDM signal with a biased wavelength arrangement are incident. A change in the input power of the signal light can be allowed, and the wavelength dependence of the signal gain can be suppressed.

(第3実施形態)
図12は、本発明の第3実施形態による光ファイバ増幅器3の構成を示すブロック図である。第3実施形態による光ファイバ増幅器3は、第1実施形態による光ファイバ増幅器1におけるC帯光入射部20の代わりに、以下に説明するC帯光入射部20を具体化した構成を有するC帯光入射部20bを備える。第3実施形態の光ファイバ増幅器3において、第1及び第2実施形態と同じ構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。なお、第1実施形態と同様に、光ファイバ増幅器3に入射されるL帯の信号光のパワーは、−20dBmから−5dBmの範囲である。C帯光入射部20bは、C/L分離カプラ21、C帯光源24を備えている。C帯光入射部20bのC帯光源24は、内部に備えるC帯のLD(Laser Diode)光源を有しており、当該LD光源によって出射するC帯光を生成する。また、C帯光源24は、ユーザの操作を受けて、内部のLD光源の出力パワーを調整することにより出射するC帯光のパワーの変更を行うことができる。EDF13に入射するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となる任意の比率が予め選択され、C帯光源24に、選択された比率にしたがうC帯光のパワーが設定される。また、C帯光源24は、設定されたパワーのC帯光を出射する。C/L分離カプラ21は、C帯光源24から出射されたC帯光と、L帯の信号光とを合波してEDF13に入射する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the optical fiber amplifier 3 according to the third embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 3 according to the third embodiment has a configuration in which a C-band light incident portion 20 described below is embodied instead of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 1 according to the first embodiment. The light incident part 20b is provided. In the optical fiber amplifier 3 of the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and different configurations will be described below. As in the first embodiment, the power of the L-band signal light incident on the optical fiber amplifier 3 is in the range of −20 dBm to −5 dBm. The C-band light incident part 20 b includes a C / L separation coupler 21 and a C-band light source 24. The C-band light source 24 of the C-band light incident part 20b has a C-band LD (Laser Diode) light source provided therein, and generates C-band light emitted by the LD light source. The C-band light source 24 can change the power of the C-band light emitted by adjusting the output power of the internal LD light source in response to a user operation. An arbitrary ratio in which the ratio of the power of the C-band light incident on the EDF 13 to the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more is selected in advance, and the C-band light source 24 The power of the C-band light is set according to the selected ratio. The C-band light source 24 emits C-band light having a set power. The C / L separation coupler 21 combines the C-band light emitted from the C-band light source 24 and the L-band signal light and enters the EDF 13.

第2実施形態では、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光を利用し、このC帯のASE光を反射させることで、EDF13に入射されるC帯のASE光を生成していた。これに対し、第3実施形態では、C帯光源24を用いることでC帯光を生成してEDF13に入射させて励起効率の改善を図っている。   In the second embodiment, the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is used, and the C-band ASE light is reflected to generate the C-band ASE light incident on the EDF 13. . In contrast, in the third embodiment, the C-band light source 24 is used to generate C-band light and enter the EDF 13 to improve the excitation efficiency.

図13は、第3実施形態の光ファイバ増幅器3の変形例である光ファイバ増幅器3aの構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器3aは、第1実施形態による光ファイバ増幅器1におけるC帯光入射部20の代わりに、以下に説明するC帯光入射部20を具体化した構成を有するC帯光入射部20cを備える。光ファイバ増幅器3aにおいて、光ファイバ増幅器3と同じ構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。上述した光ファイバ増幅器3では、EDF13に入射するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるように設定するためには、予めEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーが予め分かっている必要がある。そのため、予め励起光パワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係を示す情報を求めておき、当該関係を示す情報と、励起光源12に設定する励起光パワーとに基づいて、C帯のASE光のパワーを推定により算出する必要がある。そして、算出したC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるようにEDF13に入射するC帯光のパワーを予め設定することになる。これに対して、光ファイバ増幅器3aでは、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーをモニタし、そのモニタしたC帯のASE光のパワーに基づいてC帯光のパワーを設定する構成を備えている。C帯光入射部20cは、C/L分離カプラ21、光カプラ25、PD26、C帯光源制御部27、C帯光源28を備える。光カプラ25は、C/L分離カプラ21によって分離されたC帯光の一部を分岐、すなわちタップしてPD26側に出射する。また、光カプラ25は、C帯光源28から出射されたC帯光をC/L分離カプラ21側に出射する。光検波器、または光検出器であるPD26は、光カプラ25により分岐されたC帯のASE光のパワーを測定する。C帯光源制御部27は、PD26が測定したC帯のASE光のパワーに基づいてC帯光源28が出射するC帯光のパワー値を算出して出力する。C帯光源28は、C帯光源制御部27が出力したパワー値のC帯光を出射する。   FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier 3a that is a modification of the optical fiber amplifier 3 of the third embodiment. The optical fiber amplifier 3a includes a C-band light incident portion 20c having a configuration embodying a C-band light incident portion 20 described below instead of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 1 according to the first embodiment. Prepare. In the optical fiber amplifier 3a, the same components as those of the optical fiber amplifier 3 are denoted by the same reference numerals, and different configurations will be described below. In the optical fiber amplifier 3 described above, the ratio of the power of the C band light incident on the EDF 13 and the power of the C band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is set to be 1/1000 or more. For this, it is necessary to know in advance the power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13. Therefore, information indicating the relationship between the pumping light power and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is obtained in advance, and the information indicating the relationship and the pumping light power set in the pumping light source 12 are obtained. Based on the above, it is necessary to estimate the power of the C-band ASE light by estimation. Then, the power of the C-band light incident on the EDF 13 is set in advance so that the ratio with the calculated power of the C-band ASE light is 1/1000 or more. In contrast, the optical fiber amplifier 3a monitors the power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13, and sets the power of the C-band light based on the monitored power of the C-band ASE light. It has a configuration to do. The C-band light incident unit 20 c includes a C / L separation coupler 21, an optical coupler 25, a PD 26, a C-band light source control unit 27, and a C-band light source 28. The optical coupler 25 branches a part of the C-band light separated by the C / L separation coupler 21, that is, taps and emits it to the PD 26 side. The optical coupler 25 emits C-band light emitted from the C-band light source 28 to the C / L separation coupler 21 side. The optical detector or PD 26, which is a photodetector, measures the power of the C-band ASE light branched by the optical coupler 25. The C-band light source control unit 27 calculates and outputs the power value of the C-band light emitted from the C-band light source 28 based on the power of the C-band ASE light measured by the PD 26. The C-band light source 28 emits C-band light having a power value output from the C-band light source control unit 27.

C帯光入射部20cの動作について説明する。第1実施形態と同様に、光ファイバ増幅器3aに入射されるL帯の信号光のパワーは、−20dBmから−5dBmの範囲である。また、EDF13に入射するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となる任意の比率が予め選択され、C帯光源制御部27の内部に記憶されているものとする。まず、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光が、C/L分離カプラ21により分離され、C帯のASE光が光カプラ25に達する。光カプラ25は、C帯のASE光の一部をタップしてPD26側に出射する。PD26は、C帯のASE光のパワーを測定し、測定結果をC帯光源制御部27に出力する。C帯光源制御部27は、内部に記憶している予め定められたEDF13に入射するC帯光のパワーと、PD26によって測定されたC帯のASE光のパワーとの比率にしたがってEDF13に入射するC帯光のパワーを算出し、算出したC帯光のパワー値をC帯光源28に出力する。C帯光源28は、C帯光源制御部27が出力したC帯光のパワー値にしたがってC帯光を生成して出射する。   The operation of the C-band light incident part 20c will be described. Similar to the first embodiment, the power of the L-band signal light incident on the optical fiber amplifier 3a is in the range of −20 dBm to −5 dBm. Also, an arbitrary ratio is selected in advance so that the ratio of the power of the C-band light incident on the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. It is assumed that it is stored inside the control unit 27. First, C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13 is separated by the C / L separation coupler 21, and the C-band ASE light reaches the optical coupler 25. The optical coupler 25 taps a part of the C-band ASE light and emits it to the PD 26 side. The PD 26 measures the power of the C-band ASE light and outputs the measurement result to the C-band light source control unit 27. The C-band light source control unit 27 enters the EDF 13 according to the ratio between the power of the C-band light incident on the predetermined EDF 13 stored therein and the power of the C-band ASE light measured by the PD 26. The power of the C-band light is calculated, and the calculated power value of the C-band light is output to the C-band light source 28. The C-band light source 28 generates and emits C-band light according to the power value of the C-band light output from the C-band light source control unit 27.

上記の第3実施形態の光ファイバ増幅器3及び光ファイバ増幅器3aの構成により、入射されるL帯の信号光のパワーが−20dBmから−5dBmの範囲において、EDF13に入射するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるようにC帯光源24、28から出射するC帯光のパワーを設定する。これにより、C帯光源24、28からC帯光をEDF13に入射することでL帯の信号増幅の励起効率が改善し、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能となる。   Due to the configuration of the optical fiber amplifier 3 and the optical fiber amplifier 3a of the third embodiment, the power of the incident L-band signal light is in the range of −20 dBm to −5 dBm. The power of the C-band light emitted from the C-band light sources 24 and 28 is set so that the ratio of the power and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. Thereby, the C-band light is incident on the EDF 13 from the C-band light sources 24 and 28, so that the excitation efficiency of the L-band signal amplification is improved, the change in the input power of the signal light with the change in the number of wavelengths is allowed, and It becomes possible to suppress the wavelength dependence of the signal gain.

第2実施形態の光ファイバ増幅器2は、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光を利用することから、自らC帯光を出射するC帯光源を備える必要はないが、C/L分離カプラ21及び光減衰器22の挿入損失、並びにミラー23の反射率が影響するため、EDF13に入射するC帯光のパワーは、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーよりも小さくなり、また、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光の状態に依存することになる。これに対し、第3実施形態の光ファイバ増幅器3及び3aでは、C帯光源24、28を用いて、自らC帯光を入射することから、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーよりも高くて安定したパワーのC帯光を入射することができる。したがって、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーの大きさや状態に依存せず、安定してEDF13に入射するC帯光のパワーを設定することが可能となる。   Since the optical fiber amplifier 2 of the second embodiment uses C-band ASE light that propagates back from the input side of the EDF 13, it is not necessary to include a C-band light source that emits C-band light by itself. Since the insertion loss of the separation coupler 21 and the optical attenuator 22 and the reflectivity of the mirror 23 are affected, the power of the C-band light incident on the EDF 13 is greater than the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13. And also depends on the state of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13. On the other hand, in the optical fiber amplifiers 3 and 3a of the third embodiment, the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 because the C-band light is incident by itself using the C-band light sources 24 and 28. C-band light having a power higher than that of the light and having a stable power can be incident. Therefore, it is possible to set the power of the C-band light that is stably incident on the EDF 13 without depending on the magnitude or state of the power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13.

また、第3実施形態の光ファイバ増幅器3aでは、更に、PD26によるEDF13から逆伝搬するC帯のASE光のパワーをモニタしてC帯光源28から出射するC帯光のパワーをC帯光源制御部27により算出する。そのため、励起光パワーとEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係を示す情報を予め求めることなく、直接、EDF13から逆伝搬するC帯のASE光のパワーを測定し、測定したパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を出射することができる。したがって、その時点でのEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーに基づく、より正確なパワー値のC帯光をEDF13に入射することが可能となり、更に効率の良い増幅を行うことが可能となる。   In the optical fiber amplifier 3a of the third embodiment, the power of the C-band light emitted from the C-band light source 28 is controlled by monitoring the power of the C-band ASE light propagating back from the EDF 13 by the PD 26. Calculated by the unit 27. Therefore, the power of the C-band ASE light propagating backward from the EDF 13 is directly measured without obtaining in advance information indicating the relationship between the pump light power and the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13. , C-band light having a power ratio of 1/1000 or more to the measured power can be emitted. Therefore, it becomes possible to make the C-band light having a more accurate power value based on the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 at that time, and to make the amplification more efficient. It becomes possible.

(第4実施形態)
図14は、本発明の第4実施形態による光ファイバ増幅器4の構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器4は、第1実施形態による光ファイバ増幅器1の構成に加えて、L帯の入力信号光のパワーをモニタし、励起光のパワーをフィードフォワード制御する、前述したAGCの構成を備えている。第4実施形態の光ファイバ増幅器4において、第1実施形態と同じ構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。光カプラ30は、L帯の入力信号光の一部をタップしてPD31側に出射する。PD31は、光カプラ30によりタップされたL帯の入力信号光のパワーを測定する。フィードフォワード制御部(以下、FF制御部という)32は、PD31が測定したL帯の入力信号光のパワーに基づいて、予め定められる信号光の入力パワーと励起光パワーとの関係から、励起光源12aから出射させる励起光のパワー値を求める。励起光源12aは、FF制御部32が求めたパワー値で励起光を出射する。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the optical fiber amplifier 4 according to the fourth embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the optical fiber amplifier 1 according to the first embodiment, the optical fiber amplifier 4 has the above-described AGC configuration that monitors the power of the input signal light in the L band and feed-forward controls the power of the pumping light. ing. In the optical fiber amplifier 4 of the fourth embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different configurations will be described below. The optical coupler 30 taps a part of the L-band input signal light and emits it to the PD 31 side. The PD 31 measures the power of the L-band input signal light tapped by the optical coupler 30. A feedforward control unit (hereinafter referred to as an FF control unit) 32 is based on the power of the L-band input signal light measured by the PD 31 and determines the excitation light source from the relationship between the predetermined input power of the signal light and the excitation light power The power value of the excitation light emitted from 12a is obtained. The excitation light source 12a emits excitation light with the power value obtained by the FF control unit 32.

光ファイバ増幅器4の動作について説明する。第1実施形態と同様に、−20dBmから−5dBmの範囲のパワー値のL帯の信号光が入射されると、光カプラ30は、入射された信号光の一部をタップしてPD31に出射する。一方、残りの信号光は、光アイソレータ10、C帯光入射部20、光カプラ11を通じてEDF13に達する。PD31は、光カプラ30によってタップされたL帯の入力信号光のパワーを測定し、測定したパワーの値をFF制御部32に出力する。FF制御部32は、PD31が測定したL帯の入力信号光のパワーに基づいて、予め定められる信号光の入力パワーと励起光パワーとの関係から、励起光のパワー値を求めて、励起光源12aに出力する。励起光源12aは、FF制御部32が求めたパワー値で励起光を出射する。一方、C帯光入射部20は、EDF13に入射されるC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように、C帯光のパワーを設定して出射する。光カプラ11は、L帯の信号光、C帯光入射部20が出射するC帯光、励起光源12aから出射される励起光を合波してEDF13に入射する。EDF13は、励起光に基づいてL帯の信号光を増幅して出射する。このとき、EDF13に入射されるC帯光は、EDF13の長手方向で吸収され、L帯の信号光の増幅に用いられる。増幅後の信号光は光アイソレータ14を通過して光ファイバ増幅器4の外部に出射される。   The operation of the optical fiber amplifier 4 will be described. As in the first embodiment, when an L-band signal light having a power value in the range of −20 dBm to −5 dBm is incident, the optical coupler 30 taps a part of the incident signal light and emits it to the PD 31. To do. On the other hand, the remaining signal light reaches the EDF 13 through the optical isolator 10, the C-band light incident portion 20, and the optical coupler 11. The PD 31 measures the power of the L-band input signal light tapped by the optical coupler 30 and outputs the measured power value to the FF control unit 32. Based on the power of the L-band input signal light measured by the PD 31, the FF control unit 32 obtains the power value of the excitation light from the predetermined relationship between the input power of the signal light and the excitation light power, and the excitation light source To 12a. The excitation light source 12a emits excitation light with the power value obtained by the FF control unit 32. On the other hand, the C-band light incident unit 20 is configured so that the ratio of the power of the C-band light incident on the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is 1/1000 or more. , C band light power is set and emitted. The optical coupler 11 combines the L-band signal light, the C-band light emitted from the C-band light incident unit 20, and the excitation light emitted from the excitation light source 12 a and enters the EDF 13. The EDF 13 amplifies and emits L-band signal light based on the excitation light. At this time, the C-band light incident on the EDF 13 is absorbed in the longitudinal direction of the EDF 13 and used for amplification of the L-band signal light. The amplified signal light passes through the optical isolator 14 and is emitted to the outside of the optical fiber amplifier 4.

上記の第4実施形態の構成により、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーで入射されるL帯の入力信号光のパワーをPD31が測定し、FF制御部32が、PD31が測定したL帯の入力信号光のパワーに基づいて、励起光のパワー値を選択して、励起光源12aに出力する。励起光源12aは、FF制御部32が選択したパワー値で励起光を出射する。また、C帯光入射部20が、EDF13に入射されるC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように、C帯光のパワーを設定して出射する。これにより、第4実施形態の構成を具体化した後述する第5及び第6実施形態の構成で示すように、L帯の信号光の波長をモニタすることなく、L帯の入力信号光のパワー変動を検出し、検出したL帯の信号光の変動に応じて、励起光のパワーを変えるという、励起光のパワー値に対するフィードフォワード制御を行うことが可能となる。また、C帯光入射部20からC帯光をEDF13に入射することでL帯の信号増幅の励起効率が改善し、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能となる。また、第4実施形態の構成は、リング内の信号波長配置変化にともなう波長数変動や光ファイバ伝送路の伝送路断等による高速な信号光パワーの変化に追随して信号利得を一定とすることが可能となる。   With the configuration of the fourth embodiment, the PD 31 measures the power of the L-band input signal light incident at a power in the range of −20 dBm to −5 dBm, and the FF control unit 32 measures the power of the L band measured by the PD 31. Based on the power of the input signal light, the power value of the pump light is selected and output to the pump light source 12a. The excitation light source 12a emits excitation light with the power value selected by the FF control unit 32. In addition, the C-band light incident unit 20 has a ratio of 1/1000 or more of the power of the C-band light incident on the EDF 13 and the power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13. , C band light power is set and emitted. As a result, the power of the input signal light in the L band can be monitored without monitoring the wavelength of the signal light in the L band, as shown in the configurations of the fifth and sixth embodiments to be described later that embody the configuration of the fourth embodiment. It is possible to perform feedforward control on the power value of the pumping light by detecting the fluctuation and changing the power of the pumping light according to the detected fluctuation of the L-band signal light. Further, the C-band light is incident on the EDF 13 from the C-band light incident unit 20 to improve the excitation efficiency of the L-band signal amplification, permitting a change in the input power of the signal light according to the change in the number of wavelengths, and the signal It becomes possible to suppress the wavelength dependence of the gain. In addition, the configuration of the fourth embodiment makes the signal gain constant following the change in the high-speed signal light power due to the fluctuation in the number of wavelengths accompanying the change in the arrangement of the signal wavelengths in the ring or the disconnection of the optical fiber transmission line. It becomes possible.

(第5実施形態)
図15は、本発明の第5実施形態による光ファイバ増幅器5の構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器5は、第4実施形態の光ファイバ増幅器4においてC帯光入射部20の構成を、第2実施形態の光ファイバ増幅器2が備えるC帯光入射部20aに置き換えた構成となっており、上述した第2及び第4実施形態と同一の符号の構成については、上述した説明と同一の動作を行う。また、図15に示す破線は、EDF13の入力側から逆伝搬して、C帯光入射部20aによって反射され、減衰されてEDF13に戻されるC帯のASE光が通過する経路を示す。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the optical fiber amplifier 5 according to the fifth embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 5 has a configuration in which the configuration of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 4 of the fourth embodiment is replaced with the C-band light incident portion 20a included in the optical fiber amplifier 2 of the second embodiment. The same reference numerals as those in the second and fourth embodiments described above perform the same operations as described above. A broken line shown in FIG. 15 indicates a path through which the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13, is reflected by the C-band light incident unit 20 a, is attenuated, and is returned to the EDF 13.

図16は、図15の光ファイバ増幅器5の構成において、目標の信号利得を実現するために必要な励起光パワーの信号光入力パワー依存性を示すグラフの一例である。上述した図23に示すように、信号利得が平坦となる条件での1588.73nmでの信号利得は、16.5dB程度となることから、図16に示す測定においても目標の信号利得は16.5dBとした。また、ASE反射率は、−10.65dBとなるようにC帯光入射部20aの光減衰器22の減衰量を設定した。入射する1波の入力信号光において、その波長を1573.71nm、1588.73nm、1604.03nmの3波長とし、0.01mWから1mWまでの信号光パワーの範囲に対して、信号利得16.5dBを実現するために必要な励起光パワーの値を測定した。この測定条件は、上述した図22と同じ測定条件となる。図22と図16の違いは、光ファイバ増幅器100と光ファイバ増幅器5の構成上の違いであり、逆伝搬するASE光を反射させて減衰させてEDF13に戻す構成を有しているかいないかということである。その観点で、図22及び図16の測定結果を比較すると、C帯光入射部20aによって、EDF13から逆伝搬するC帯のASE光を帰還させることにより、図16に示すように信号光入力パワーと必要とされる励起光パワーの関係が線形になることがわかる。また、信号光入力パワー0.5mWにおける、各信号波長における励起光パワーの差が図22においては318.5mWであるのに対して、 図16では23.0mWになっており、大幅に減少していることが分かる。したがって、C帯光をEDF13に入射させることで入力信号光の波長に関わらず、同一の信号利得を実現するための励起光の条件がほぼ同じになる。実際に、同一の励起光の条件においては、上記の図3で説明したように、ASE反射率が−10.65dBの場合、信号波長による利得差は1dB以下となるため、L帯の入力信号光の波長をモニタする必要がなくなり、AGCを行う場合の励起光の制御の困難性を低減させることができる。   FIG. 16 is an example of a graph showing the dependency of the pumping light power required for realizing the target signal gain on the signal light input power in the configuration of the optical fiber amplifier 5 of FIG. As shown in FIG. 23 described above, the signal gain at 1588.73 nm under the condition that the signal gain is flat is about 16.5 dB. Therefore, even in the measurement shown in FIG. 5 dB. Further, the attenuation amount of the optical attenuator 22 of the C-band light incident portion 20a was set so that the ASE reflectance was −10.65 dB. In the input signal light of one wave incident, its wavelength is set to three wavelengths of 1573.71 nm, 1588.73 nm, and 1604.03 nm, and the signal gain is 16.5 dB with respect to the signal light power range from 0.01 mW to 1 mW. The value of pumping light power necessary to realize the above was measured. The measurement conditions are the same as those in FIG. The difference between FIG. 22 and FIG. 16 is the difference in configuration between the optical fiber amplifier 100 and the optical fiber amplifier 5, and whether there is a configuration that reflects and attenuates the ASE light propagating back and returns it to the EDF 13. That is. From this point of view, when the measurement results of FIGS. 22 and 16 are compared, the C-band light incident unit 20a feeds back the C-band ASE light propagating back from the EDF 13 to obtain the signal light input power as shown in FIG. It can be seen that the relationship between and the required pumping light power is linear. In addition, the difference in pumping light power at each signal wavelength when the signal light input power is 0.5 mW is 318.5 mW in FIG. 22 and 23.0 mW in FIG. I understand that Therefore, by making the C-band light incident on the EDF 13, the conditions of the pumping light for realizing the same signal gain are almost the same regardless of the wavelength of the input signal light. Actually, under the same pumping light conditions, as described in FIG. 3 above, when the ASE reflectance is -10.65 dB, the gain difference depending on the signal wavelength is 1 dB or less. There is no need to monitor the wavelength of light, and the difficulty of controlling the excitation light when performing AGC can be reduced.

なお、FF制御部32には、図16に示される利得一定の条件でのL帯光の入力パワーと励起光パワーの関係を示したグラフを内部に予め記憶し、PD31によって測定されたL帯の信号光入力パワーに基づいて設定する励起光パワーを選択する。
また、上記の例では、ASE反射率が−10.65dBとされているが、EDF13に帰還するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比率は、1000分の1以上の範囲から任意に選択されることから、C帯光入射部20aの光減衰器22に設定する減衰量は、選択された比率に応じた値となる。
The FF control unit 32 stores in advance a graph showing the relationship between the input power of the L-band light and the pumping light power under the constant gain condition shown in FIG. 16, and the L-band measured by the PD 31. The pumping light power to be set is selected based on the signal light input power.
In the above example, the ASE reflectance is set to 10.65 dB, but the ratio between the power of the C-band light that returns to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light that propagates back from the input side of the EDF 13. Is arbitrarily selected from a range of 1/1000 or more, and the attenuation amount set in the optical attenuator 22 of the C-band light incident portion 20a is a value corresponding to the selected ratio.

上記の第5実施形態の構成により、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーで入射されるL帯の入力信号光のパワーをPD31が測定し、FF制御部32が、PD31が測定したL帯の入力信号光のパワーに基づいて、励起光のパワー値を選択して、励起光源12aに出力する。励起光源12aは、FF制御部32が選択したパワー値で励起光を出射する。また、C帯光入射部20aが、EDF13に帰還するC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように、逆伝搬するC帯のASE光をミラー23で反射させ光減衰器22で減衰させてEDF13に帰還するC帯光のパワーを設定する。したがって、L帯の入力信号光のパワー変動を検出し、検出したL帯の信号光の変動に応じて、励起光のパワーを変えるという、励起光のパワー値に対するフィードフォワード制御をL帯の入力信号光の波長をモニタすることなく行うことが可能となる。また、C帯光入射部20aからC帯光をEDF13に帰還させることでL帯の信号増幅の励起効率が改善し、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能となる。また、第5実施形態の構成は、リング内の信号波長配置変化にともなう波長数変動や光ファイバ伝送路の伝送路断等による高速な信号光パワーの変化に追随して信号利得を一定とすることが可能となる。   With the configuration of the fifth embodiment described above, the PD 31 measures the power of the L-band input signal light incident at a power in the range of −20 dBm to −5 dBm, and the FF control unit 32 measures the power of the L band measured by the PD 31. Based on the power of the input signal light, the power value of the pump light is selected and output to the pump light source 12a. The excitation light source 12a emits excitation light with the power value selected by the FF control unit 32. Further, the ratio of the power of the C-band light returning to the EDF 13 and the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 is at least 1/1000, so that the C-band light incident portion 20a is The C-band ASE light propagating backward is reflected by the mirror 23 and attenuated by the optical attenuator 22 to set the power of the C-band light that returns to the EDF 13. Therefore, the feed-forward control for the power value of the pumping light is detected by detecting the power fluctuation of the L-band input signal light and changing the power of the pumping light according to the detected fluctuation of the signal light of the L-band. This can be performed without monitoring the wavelength of the signal light. Further, the C-band light is fed back from the C-band light incident portion 20a to the EDF 13 to improve the excitation efficiency of the L-band signal amplification, to allow the change in the input power of the signal light accompanying the change in the number of wavelengths, and to It becomes possible to suppress the wavelength dependence of the gain. Further, the configuration of the fifth embodiment makes the signal gain constant following the change in the number of wavelengths accompanying the change in the arrangement of signal wavelengths in the ring or the change in high-speed signal light power due to the transmission line disconnection of the optical fiber transmission line. It becomes possible.

(第6実施形態)
図17は、本発明の第6実施形態による光ファイバ増幅器6の構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器6は、第4実施形態の光ファイバ増幅器4においてC帯光入射部20の構成を、第3実施形態の光ファイバ増幅器3のC帯光入射部20bに置き換えた構成となっており、上述した第3及び第4実施形態と同一の符号の構成については、上述した説明と同一の動作を行う。
(Sixth embodiment)
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the optical fiber amplifier 6 according to the sixth embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 6 has a configuration in which the configuration of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 4 of the fourth embodiment is replaced with the C-band light incident portion 20b of the optical fiber amplifier 3 of the third embodiment. The same reference numerals as those in the third and fourth embodiments described above perform the same operations as described above.

また、図18は、本発明の第6実施形態による光ファイバ増幅器6の変形例である光ファイバ増幅器6aの構成を示すブロック図である。光ファイバ増幅器6aは、第4実施形態の光ファイバ増幅器4においてC帯光入射部20の構成を、第3実施形態の変形例である光ファイバ増幅器3aのC帯光入射部20cに置き換えた構成となっており、上述した第3実施形態の変形例及び第4実施形態と同一の符号の構成については、上述した説明と同一の動作を行う。   FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier 6a which is a modification of the optical fiber amplifier 6 according to the sixth embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier 6a has a configuration in which the configuration of the C-band light incident portion 20 in the optical fiber amplifier 4 of the fourth embodiment is replaced with the C-band light incident portion 20c of the optical fiber amplifier 3a which is a modification of the third embodiment. Thus, the same operations as those described above are performed for the same reference numerals as those of the modified example of the third embodiment and the fourth embodiment described above.

また、図19に示すブロック図のように第6実施形態による光ファイバ増幅器6の変形例として光ファイバ増幅器6bのような構成としてもよい。第3実施形態の光ファイバ増幅器3において説明したように、C帯光源24に予め設定するC帯光のパワーは、予め求めておく励起光パワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係から算出しておく必要がある。これに対して光ファイバ増幅器6bでは、例えば、予め求めておく励起光パワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係を示す情報をFF制御部32aの内部に記憶させておく。そして、FF制御部32aが、励起光源12aに設定する励起光のパワーを選択した際に、選択した励起光パワーと、内部に記憶しているEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係を示す情報から、選択した励起光のパワーに対応するEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーを検出する。1000分の1以上の値で予め定められる、C帯光源24aから入射するパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比率の値は、予めFF制御部32aの内部に記憶させる。FF制御部32aは、C帯光源24aに設定するC帯光のパワーと、検出したC帯のASE光のパワーとの比率が、内部に記憶している比率になるようにC帯光源24aに設定するC帯光のパワーを算出し、算出したC帯光のパワーの値をC帯光源24に出力する。C帯光源24aは、FF制御部32から出力されたパワーの値を設定し、当該パワーのC帯光を出射する。なお、あらかじめC帯光のパワーが十分高ければ、信号光入力パワーの変動に応じてC帯光のパワーを調整する必要はないため、FF制御部32aからC帯光源24aの制御を行う構成は必須ではない。   As a modification of the optical fiber amplifier 6 according to the sixth embodiment, a configuration such as an optical fiber amplifier 6b may be used as shown in the block diagram of FIG. As described in the optical fiber amplifier 3 of the third embodiment, the power of the C band light set in advance in the C band light source 24 is the pump light power obtained in advance and the C band that propagates backward from the input side of the EDF 13. It is necessary to calculate from the relationship with the power of the ASE light. On the other hand, in the optical fiber amplifier 6b, for example, information indicating the relationship between the pumping light power obtained in advance and the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 is stored in the FF control unit 32a. Remember. When the FF control unit 32a selects the power of the pumping light to be set in the pumping light source 12a, the selected pumping light power and the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13 stored therein. The power of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13 corresponding to the power of the selected pumping light is detected from the information indicating the relationship with the power of the pumping light. The value of the ratio between the power incident from the C-band light source 24a and the power of the C-band ASE light propagating back from the input side of the EDF 13 is predetermined by a value of 1/1000 or more. Remember me inside. The FF control unit 32a controls the C-band light source 24a so that the ratio between the C-band light power set in the C-band light source 24a and the detected C-band ASE light power becomes the ratio stored in the inside. The power of the C-band light to be set is calculated, and the calculated power value of the C-band light is output to the C-band light source 24. The C-band light source 24a sets the power value output from the FF control unit 32 and emits C-band light of the power. If the power of the C-band light is sufficiently high in advance, it is not necessary to adjust the power of the C-band light in accordance with the fluctuation of the signal light input power. Therefore, the configuration for controlling the C-band light source 24a from the FF control unit 32a is as follows. Not required.

なお、第6実施形態において、FF制御部32及びFF制御部32aは、第5実施形態で説明した図16に示されるような励起光パワーと信号光入力パワーとの関係を示す情報を参照して、励起光パワーを選択する構成となっている。そのため、第6実施形態においても図16に示されるような励起光パワーと信号光入力パワーとの関係を示す情報を予め求めてFF制御部32及びFF制御部32aに記憶されるものとする。なお、C帯光入射部20b、20c、及び20dは、いずれもEDF13に対してC帯光を入射する構成であり、図16に示すグラフと同様に励起光パワーと信号光入力パワーとの関係は線形で示され、信号波長に関わらず、同一の信号利得を実現するための励起光の条件がほぼ同じになる。   In the sixth embodiment, the FF control unit 32 and the FF control unit 32a refer to information indicating the relationship between the pumping light power and the signal light input power as illustrated in FIG. 16 described in the fifth embodiment. Thus, the pump light power is selected. Therefore, also in the sixth embodiment, information indicating the relationship between the pumping light power and the signal light input power as shown in FIG. 16 is obtained in advance and stored in the FF control unit 32 and the FF control unit 32a. The C-band light incident portions 20b, 20c, and 20d all have a configuration in which the C-band light is incident on the EDF 13, and the relationship between the excitation light power and the signal light input power is the same as the graph shown in FIG. Is linear, and the conditions of the pumping light for realizing the same signal gain are almost the same regardless of the signal wavelength.

上記の第6実施形態の構成により、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーで入射されるL帯の入力信号光のパワーをPD31が測定し、FF制御部32及びFF制御部32aが、PD31が測定したL帯の入力信号光のパワーに基づいて、励起光のパワー値を選択して、励起光源12aに出力する。励起光源12aは、FF制御部32及びFF制御部32aが求めたパワー値で励起光を出射する。また、C帯光入射部20b、20c、及び20dが、EDF13に入射されるC帯光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を出射する。したがって、L帯の入力信号光のパワー変動を検出し、検出したL帯の信号光の変動に応じて、励起光のパワーを変えるという、励起光のパワー値に対するフィードフォワード制御をL帯の入力信号光の波長をモニタすることなく行うことが可能となる。また、C帯光入射部20b、20c、20dがC帯光をEDF13に入射することでL帯の信号増幅の励起効率が改善し、波長数の変化に伴う信号光の入力パワーの変化を許容し、かつ信号利得の波長依存性を抑制することが可能となる。また、第6実施形態の構成は、リング内の信号波長配置変化にともなう波長数変動や光ファイバ伝送路の伝送路断等による高速な信号光パワーの変化に追随して信号利得を一定とすることが可能となる。   With the configuration of the sixth embodiment, the PD 31 measures the power of the L-band input signal light incident at a power in the range of −20 dBm to −5 dBm, and the FF control unit 32 and the FF control unit 32 a Based on the measured power of the L-band input signal light, the power value of the excitation light is selected and output to the excitation light source 12a. The excitation light source 12a emits excitation light with the power value obtained by the FF control unit 32 and the FF control unit 32a. Further, the ratio of the C-band light power incident on the EDF 13 to the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 is 1/1000 of the C-band light incident portions 20b, 20c, and 20d. The C-band light having the above power is emitted. Therefore, the feed-forward control for the power value of the pumping light is detected by detecting the power fluctuation of the L-band input signal light and changing the power of the pumping light according to the detected fluctuation of the signal light of the L-band. This can be performed without monitoring the wavelength of the signal light. In addition, the C-band light incidence sections 20b, 20c, and 20d make the C-band light incident on the EDF 13 to improve the excitation efficiency of L-band signal amplification, and allow the change in the input power of the signal light as the number of wavelengths changes. In addition, the wavelength dependence of the signal gain can be suppressed. The configuration of the sixth embodiment makes the signal gain constant following the change in the number of wavelengths accompanying the change in the arrangement of signal wavelengths in the ring or the change in high-speed signal light power due to the transmission line disconnection of the optical fiber transmission line. It becomes possible.

第5実施形態の光ファイバ増幅器5は、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光を利用することから、自らC帯光を出射するC帯光源を備える必要はないが、C/L分離カプラ21及び光減衰器22の挿入損失、並びにミラー23の反射率が影響するため、EDF13に入射するC帯光のパワーは、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーよりも小さくなり、また、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光の状態に依存することになる。これに対し、第6実施形態の光ファイバ増幅器6及び6aでは、C帯光源24、28を用いて、自らC帯光を入射することから、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーよりも高くて安定したパワーのC帯光を入射することができる。したがって、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーや状態に依存せず、安定してEDF13に入射するC帯光のパワーを設定することが可能となる。   Since the optical fiber amplifier 5 of the fifth embodiment uses C-band ASE light that propagates back from the input side of the EDF 13, it is not necessary to include a C-band light source that emits C-band light by itself. Since the insertion loss of the separation coupler 21 and the optical attenuator 22 and the reflectivity of the mirror 23 are affected, the power of the C-band light incident on the EDF 13 is greater than the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13. And also depends on the state of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13. On the other hand, in the optical fiber amplifiers 6 and 6a of the sixth embodiment, the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 because the C-band light is incident by itself using the C-band light sources 24 and 28. C-band light having a power higher than that of the light and having a stable power can be incident. Therefore, it is possible to set the power of the C-band light that stably enters the EDF 13 without depending on the power or state of the C-band ASE light that propagates backward from the input side of the EDF 13.

また、第6実施形態における変形例である光ファイバ増幅器6aでは、更に、PD26によるEDF13から逆伝搬するC帯のASE光のパワーをモニタしてC帯光源28から出射するC帯光のパワーをC帯光源制御部27により算出する。そのため、励起光パワーとEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの関係を示す情報を予め求めることなく、直接、EDF13から逆伝搬するC帯のASE光のパワーを測定し、測定したパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を出射することができる。したがって、その時点でのEDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーに基づく、より正確なパワー値のC帯光をEDF13に入射することが可能となり、更に効率の良い増幅を行うことが可能となる。   Further, in the optical fiber amplifier 6a which is a modification of the sixth embodiment, the power of the C-band light emitted from the C-band light source 28 is further monitored by monitoring the power of the C-band ASE light propagating backward from the EDF 13 by the PD 26. Calculated by the C-band light source control unit 27. Therefore, the power of the C-band ASE light propagating backward from the EDF 13 is directly measured without obtaining in advance information indicating the relationship between the pump light power and the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13. , C-band light having a power ratio of 1/1000 or more to the measured power can be emitted. Therefore, it becomes possible to make the C-band light having a more accurate power value based on the power of the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13 at that time, and to make the amplification more efficient. It becomes possible.

また、第6実施形態における変形例である光ファイバ増幅器6bでは、光ファイバ増幅器6と同様に、フィードフォワード制御により、L帯の信号光の入射に伴って、励起光のパワーの設定をすることができ、更に、設定した励起光のパワーの値を用いて、C帯光源24aが出射するC帯光のパワーの設定を行うことが可能となる。励起光のパワーは、信号光パワーの変化に伴って変化し、励起光のパワーが変化するとEDF13から逆伝搬するASE光のパワーも変化する。したがって、光ファイバ増幅器6bの構成により、EDF13から逆伝搬するASE光のパワーの変化に追随してC帯光源24aから出射するC帯光のパワーを変化させることができるためC帯光源24aから入射するC帯光のパワーと、EDF13から逆伝搬するASE光のパワーとの比を1000分の1以上に維持することが可能となる。   Further, in the optical fiber amplifier 6b which is a modification of the sixth embodiment, similarly to the optical fiber amplifier 6, the power of the pumping light is set by the feedforward control with the incidence of the L-band signal light. Furthermore, it is possible to set the power of the C-band light emitted from the C-band light source 24a using the set power value of the excitation light. The power of the pumping light changes with the change of the signal light power. When the power of the pumping light changes, the power of the ASE light that propagates backward from the EDF 13 also changes. Accordingly, the configuration of the optical fiber amplifier 6b can change the power of the C-band light emitted from the C-band light source 24a following the change in the power of the ASE light propagating backward from the EDF 13, so that it is incident from the C-band light source 24a. The ratio between the power of the C-band light to be transmitted and the power of the ASE light that propagates backward from the EDF 13 can be maintained at 1/1000 or more.

また、上記の本発明による各実施形態の構成と、非特許文献1に記載のL帯のEDFAの構成とを比較した場合、非特許文献1に記載のL帯のEDFAでは、EDFAの入力側および出力側の両方に光カプラを配置しなければならず、回路構成が複雑となる上に、EDFA内でC帯の光が発振する可能性がある。これに対して、本発明による各実施形態の構成では、C帯光をEDFの入力側から入射しているため、出力側の光カプラは必要でなく、回路構成が単純である上にC帯光が発振することはない。   Further, when the configuration of each of the embodiments according to the present invention is compared with the configuration of the L-band EDFA described in Non-Patent Document 1, the L-band EDFA described in Non-Patent Document 1 is the input side of the EDFA. In addition, optical couplers must be arranged on both the output side and the circuit configuration is complicated, and C-band light may oscillate in the EDFA. On the other hand, in the configuration of each embodiment according to the present invention, since the C-band light is incident from the input side of the EDF, an optical coupler on the output side is not required, the circuit configuration is simple, and the C-band is also provided. Light does not oscillate.

なお、上記の各実施形態において、ファイバ端等による不要な反射がない場合、光アイソレータ10、及び光アイソレータ14はなくてもよい。
また、光カプラ11、C/L分離カプラ21、光カプラ25、光カプラ30は、それぞれの用途に応じて光を分離(または、分岐)、及び合波する分離・合波の機能部であればよく、カプラに限られるものではない。
In each of the above embodiments, the optical isolator 10 and the optical isolator 14 may be omitted if there is no unnecessary reflection due to the fiber end or the like.
Further, the optical coupler 11, the C / L separation coupler 21, the optical coupler 25, and the optical coupler 30 may be a functional unit for separation / combining that separates (or branches) and combines light according to each application. What is necessary is not limited to a coupler.

また、光ファイバ増幅器2及び光ファイバ増幅器5において、光減衰器22を備えない構成とし、EDF13に帰還するC帯のASE光のパワーと、EDF13の入力側から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上になるようにミラー23の反射率を設定するようにしてもよい。   In addition, the optical fiber amplifier 2 and the optical fiber amplifier 5 are configured not to include the optical attenuator 22, and the power of the C-band ASE light fed back to the EDF 13 and the C-band ASE light propagating backward from the input side of the EDF 13. The reflectance of the mirror 23 may be set so that the ratio with the power is 1/1000 or more.

上述した実施形態におけるFF制御部32、32aをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。   You may make it implement | achieve the FF control parts 32 and 32a in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. You may implement | achieve using programmable logic devices, such as FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
以上、説明したように、本発明による各実施形態は、L帯増幅用EDFAの制御性の改善を実現するものであり、光通信システムの運用に有用である。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
As described above, each embodiment according to the present invention realizes improvement in controllability of the L-band amplification EDFA, and is useful for the operation of an optical communication system.

1 光ファイバ増幅器
10 光アイソレータ
11 光カプラ
12 励起光源
13 EDF
14 光アイソレータ
20 C帯光入射部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber amplifier 10 Optical isolator 11 Optical coupler 12 Excitation light source 13 EDF
14 Optical isolator 20 C-band light incident part

Claims (4)

前方向励起構成のL帯の光増幅器であって、
−20dBmから−5dBmの範囲のパワーを有する1波以上のL帯の入力信号光が入射される信号入力部と、
L帯のWDM信号の利得が平坦となる際の信号利得となる励起光を出射する励起光源と、
前記入力信号光と、前記励起光とを合波して出射する合波部と、
前記合波部と接続し、前記励起光に基づいて前記合波部から出射される前記L帯の入力信号光を増幅して出射する増幅媒体と、
前記合波部及び前記信号入力部の間に位置し、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を前記増幅媒体に入射するC帯光入射部と、
を備え
前記C帯光入射部は、
前記合波部に接続し、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬する前記C帯のASE光を分離する分離合波部と、
前記分離合波部が分離した前記C帯のASE光を反射するミラーと、を備え、
前記分離合波部は、
前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーとされた前記ミラーにより反射されたC帯光と、入射される前記L帯の入力信号光とを合波して前記合波部に出射する
ことを特徴とする光増幅器。
An L-band optical amplifier having a forward pumping configuration,
A signal input unit to which one or more L-band input signal lights having a power in the range of −20 dBm to −5 dBm are incident;
An excitation light source that emits excitation light having a signal gain when the gain of the L-band WDM signal becomes flat;
A multiplexing unit that multiplexes and emits the input signal light and the excitation light; and
An amplification medium connected to the multiplexing unit and amplifying and emitting the L-band input signal light emitted from the multiplexing unit based on the excitation light;
C-band light having a power that is located between the multiplexing unit and the signal input unit and has a ratio of 1/1000 or more to the power of C-band ASE light that propagates back from the amplification medium through the multiplexing unit. A C-band light incident portion that is incident on the amplification medium;
Equipped with a,
The C-band light incident part is:
A demultiplexing / multiplexing unit that connects to the multiplexing unit and separates the C-band ASE light propagating back from the amplification medium through the multiplexing unit;
A mirror that reflects the C-band ASE light separated by the separating and combining unit,
The separation and multiplexing unit is
The C-band light reflected by the mirror having a power ratio of 1/1000 or more to the power of the C-band ASE light is combined with the incident L-band input signal light. An optical amplifier that emits light to the multiplexing unit .
前記L帯の入力信号光のパワーを検出するL帯光検出部と、
予め定められる前記L帯の入力信号光のパワーと前記励起光のパワーとの関係を示す情報と、前記L帯光検出部が検出したパワーの値とに基づいて、前記励起光のパワーの値を選択するフィードフォワード制御部と、を備え、
前記励起光源は、前記フィードフォワード制御部が選択したパワーの値を有する前記励起光を出射する
ことを特徴とする請求項1に記載の光増幅器。
An L-band light detector for detecting the power of the L-band input signal light;
Based on information indicating a predetermined relationship between the power of the L-band input signal light and the power of the pumping light, and the power value detected by the L-band light detecting unit, the power value of the pumping light A feedforward control unit for selecting
The optical amplifier according to claim 1, wherein the pumping light source emits the pumping light having a power value selected by the feedforward control unit.
前記ミラーの反射率が、前記ミラーにより反射されたC帯光のパワーと、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように設定されるか、または、
前記分離合波部と前記ミラーの間に配置され、前記ミラーにより反射されたC帯光が通過する光減衰器であって、前記ミラーにより反射されたC帯光のパワーと、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるように前記ミラーによって反射されたC帯光のパワーを減衰させる光減衰器を備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光増幅器。
The reflectivity of the mirror is set such that the ratio of the power of the C-band light reflected by the mirror and the power of the ASE light of the C-band is 1/1000 or more, or
An optical attenuator that is disposed between the separation and multiplexing unit and the mirror and through which the C-band light reflected by the mirror passes, the power of the C-band light reflected by the mirror, according to claim 1 or claim 2 ratio of the power of the ASE light is characterized in that it comprises an optical attenuator for attenuating the power of the reflected C-band light by said mirror to be 1 or more 1/1000 Optical amplifier.
前方向励起構成のL帯の光増幅器による光増幅方法であって、
信号入力部が、−20dBmから−5dBmの範囲のパワーを有する1波以上のL帯の入力信号光を入射する信号光入射ステップと
励起光源が、L帯のWDM信号の利得が平坦となる際の信号利得となる励起光を出射する励起光出射ステップと
合波部が、入射される前記範囲のパワーを有するL帯の入力信号光と、前記励起光とを合波して増幅媒体に出射する合波ステップと
前記増幅媒体が、前記励起光に基づいて、前記L帯の入力信号光を増幅する増幅ステップと
前記合波部及び前記信号入力部の間に位置するC帯光入射部が、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬するC帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーのC帯光を前記増幅媒体に入射するC帯光入射ステップと
を有し、
前記C帯光入射ステップでは、
前記合波部に接続された分離合波部が、前記合波部を通じて前記増幅媒体から逆伝搬する前記C帯のASE光を分離し、
ミラーが、前記分離合波部により分離された前記C帯のASE光を反射し、
前記分離合波部が、前記C帯のASE光のパワーとの比が1000分の1以上となるパワーとされた前記ミラーにより反射されたC帯光と、入射される前記L帯の入力信号光とを合波して前記合波部に出射する
ことを特徴とする光増幅方法。
An optical amplification method using an L-band optical amplifier having a forward pumping configuration,
A signal light incident step in which the signal input unit enters one or more L-band input signal lights having a power in the range of −20 dBm to −5 dBm;
A pumping light emitting step for emitting pumping light having a signal gain when the gain of the L-band WDM signal becomes flat;
Multiplexing unit, and the input signal light L band having a power of the range to be incident, a multiplexing step for emitting said excitation light multiplexed by the amplification medium,
An amplification step in which the amplification medium amplifies the L-band input signal light based on the excitation light;
The C-band light incident part located between the multiplexing part and the signal input part has a ratio of 1/1000 or more to the power of the C-band ASE light that propagates back from the amplification medium through the multiplexing part. A C-band light incident step for injecting the C-band light having a power to the amplification medium ;
Have
In the C-band light incident step,
A separating / combining unit connected to the combining unit separates the C-band ASE light propagating back from the amplification medium through the combining unit;
A mirror reflects the ASE light in the C band separated by the separation and multiplexing unit,
The demultiplexing / multiplexing unit is configured such that the C-band light reflected by the mirror having a power ratio of 1/1000 or more to the power of the C-band ASE light and the incident L-band input signal An optical amplification method comprising: combining light and emitting the light to the combining unit .
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