JPH03127887A - 光増幅器 - Google Patents
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- JPH03127887A JPH03127887A JP1267247A JP26724789A JPH03127887A JP H03127887 A JPH03127887 A JP H03127887A JP 1267247 A JP1267247 A JP 1267247A JP 26724789 A JP26724789 A JP 26724789A JP H03127887 A JPH03127887 A JP H03127887A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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- H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
- H01S3/13013—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers by controlling the optical pumping
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、信号光を誘導放出効果を利用して直接増幅す
る光ファイバを備えた光増幅器に関する。
る光ファイバを備えた光増幅器に関する。
〈従来の技術〉
現在実用化されている光フアイバ通信システムにおいて
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、所定距離ごとに光中継器が設置されている。この
光中継器では、光信号をフォトダイオード等によって電
気信号に変換して電子増幅器によって信号を増幅した後
、半導体レーザ（ＬＤ）等によって光信号に変換して光
フアイバ伝送路に再び送り出すようになっている。しか
しながら、このような構成の光中継器では、光信号を一
旦電気信号に戻した後、再び光信号に変換する必要があ
るために、雑音や光ファイバとの接続損失が多く、さら
に、装置全体が大型化するなどの難点がある。
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、所定距離ごとに光中継器が設置されている。この
光中継器では、光信号をフォトダイオード等によって電
気信号に変換して電子増幅器によって信号を増幅した後
、半導体レーザ（ＬＤ）等によって光信号に変換して光
フアイバ伝送路に再び送り出すようになっている。しか
しながら、このような構成の光中継器では、光信号を一
旦電気信号に戻した後、再び光信号に変換する必要があ
るために、雑音や光ファイバとの接続損失が多く、さら
に、装置全体が大型化するなどの難点がある。
そのため、近年は、光中継器として、誘導放出効果もつ
光ファイバを利用した光増幅器を用いることが考えられ
ている。この光増幅器は、第５図に示すように、希土類
元素（たとえばＥｒ）をドープした増幅用光ファイバａ
、この増幅用光ファイバａを励起する半導体レーザ等の
励起光源ｂ、信号光と励起光とを混合する合波器Ｃ１お
よび増幅用光ファイバａで増幅された信号光を通過させ
るフィルタｄを備えている。なお、ｅ３、ｅ２は増幅用
光ファイバａの接続部である。
光ファイバを利用した光増幅器を用いることが考えられ
ている。この光増幅器は、第５図に示すように、希土類
元素（たとえばＥｒ）をドープした増幅用光ファイバａ
、この増幅用光ファイバａを励起する半導体レーザ等の
励起光源ｂ、信号光と励起光とを混合する合波器Ｃ１お
よび増幅用光ファイバａで増幅された信号光を通過させ
るフィルタｄを備えている。なお、ｅ３、ｅ２は増幅用
光ファイバａの接続部である。
この光増幅器では、光ファイバを介して伝送されてくる
信号光と励起光源すからの励起光とを合波器Ｃで混合し
てこれらの光を増幅用光ファイバａに入射する。増幅用
光ファイバａ内では、励起光によってドープした希土類
元素イオンが高いエネルギ準位に励起され、これによっ
て信号光が誘導放出によって増幅される。
信号光と励起光源すからの励起光とを合波器Ｃで混合し
てこれらの光を増幅用光ファイバａに入射する。増幅用
光ファイバａ内では、励起光によってドープした希土類
元素イオンが高いエネルギ準位に励起され、これによっ
て信号光が誘導放出によって増幅される。
この光増幅器を使用すれば、光信号を直接増幅できるの
で低雑音であり、また伝送用光ファイバとの結合も良く
て接続損失も少ないばかりか、装置の小型化、低廉化を
図ることができる等の利点を有する。
で低雑音であり、また伝送用光ファイバとの結合も良く
て接続損失も少ないばかりか、装置の小型化、低廉化を
図ることができる等の利点を有する。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、第５図に示した従来の光増幅器においては、
光ファイバを介して伝送されてきた信号光を単に増幅す
るだけであり、信号光の強度の安定化については考慮さ
れていない。このため、増幅用光ファイバから出力され
る信号光の増幅率が変動したり、信号光の増幅率が飽和
するなどの問題がある。
光ファイバを介して伝送されてきた信号光を単に増幅す
るだけであり、信号光の強度の安定化については考慮さ
れていない。このため、増幅用光ファイバから出力され
る信号光の増幅率が変動したり、信号光の増幅率が飽和
するなどの問題がある。
すなわち、上記の光増幅器から出力される信号光の強度
が不安定だと、次段の光増幅器でこの信骨充を再度増幅
する場合には、増幅率が変動し、Ｓ／Ｎ比が劣化する。
が不安定だと、次段の光増幅器でこの信骨充を再度増幅
する場合には、増幅率が変動し、Ｓ／Ｎ比が劣化する。
また、増幅用光ファイバに入射される信号光の強度が大
き過ぎると、増幅率が飽和してしまう等の不具合を生じ
る。
き過ぎると、増幅率が飽和してしまう等の不具合を生じ
る。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、フィードバック制御によって常に安定した信号光の
出力強度が得られるようにするものである。
て、フィードバック制御によって常に安定した信号光の
出力強度が得られるようにするものである。
そのため、信号光を誘導放出により増幅する増幅用光フ
ァイバと、この増幅用光ファイバを励起する励起光源と
、増幅用光ファイバで増幅された信号光のみを通過させ
るフィルタとを備えた光増幅器において、次の構成を採
る。
ァイバと、この増幅用光ファイバを励起する励起光源と
、増幅用光ファイバで増幅された信号光のみを通過させ
るフィルタとを備えた光増幅器において、次の構成を採
る。
すなわち、第１の発明に係る光増幅器では、フィルタを
通過した信号光あるいは増幅用光ファイバに入射する信
号光の強度を検出する光検出器と、この光検出器の検出
出力を基準値と比較する比較器と、この比較器の出力に
基づいて前記励起光源からの励起光の出力強度を制御す
る制御器とを備えている。
通過した信号光あるいは増幅用光ファイバに入射する信
号光の強度を検出する光検出器と、この光検出器の検出
出力を基準値と比較する比較器と、この比較器の出力に
基づいて前記励起光源からの励起光の出力強度を制御す
る制御器とを備えている。
また、第２の発明に係る光増幅器では、フィルタを通過
した信号光あるいは増幅用光ファイバに入射する前の信
号光の強度を検出する光検出器と、この光検出器の検出
出力を基準値と比較する比較器と、この比較器の出力に
基づいて前記信号光の光量を制御する制御器とを備えて
いる。
した信号光あるいは増幅用光ファイバに入射する前の信
号光の強度を検出する光検出器と、この光検出器の検出
出力を基準値と比較する比較器と、この比較器の出力に
基づいて前記信号光の光量を制御する制御器とを備えて
いる。
く作用〉
増幅用光ファイバに信号光と励起光とを入射させると、
該光ファイバが励起光で励起されて誘導放出により信号
光が増幅用光ファイバに沿って増幅される。そして、増
幅された信号光がフィルタを通過して出力される。
該光ファイバが励起光で励起されて誘導放出により信号
光が増幅用光ファイバに沿って増幅される。そして、増
幅された信号光がフィルタを通過して出力される。
この場合、第１の発明では、フィルタを通過した信号光
あるいは増幅用光ファイバに入射する前の信号光の強度
が光検出器で検出され、次いで、この光検出器の検出出
力が比較器で基準値と比較される。そして、制御器は、
この比較器の出力に応じて励起光の強度を制御する。こ
のため、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
あるいは増幅用光ファイバに入射する前の信号光の強度
が光検出器で検出され、次いで、この光検出器の検出出
力が比較器で基準値と比較される。そして、制御器は、
この比較器の出力に応じて励起光の強度を制御する。こ
のため、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
また、第２の発明では、フィルタを通過した信号光ある
いは増幅用光ファイバに入射する前の信号光の強度が光
検出器で検出され、次いで、この光検出器の検出出力が
比較器で基準値と比較される。そして、制御器は、この
比較器の出力に応じて信号光の光量を制御する。このた
め、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
いは増幅用光ファイバに入射する前の信号光の強度が光
検出器で検出され、次いで、この光検出器の検出出力が
比較器で基準値と比較される。そして、制御器は、この
比較器の出力に応じて信号光の光量を制御する。このた
め、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
〈実施例〉
実施例１
第１図は第１の発明に係る光増幅器の構成図である。同
図において、１１は光増幅器の全体を示し、２は図外の
伝送用の光ファイバを介して入力される信号光を誘導放
出により増幅する増幅用光ファイバ、４は増幅用光ファ
イバ２を励起する半導体レーザ（ＬＤ）等の励起光源、
６は信号光と励起光源４からの励起光とを混合する合波
器、８は増幅用光ファイバ２の両端に設けられた光フア
イバ接続用部、ＩＯは増幅用光ファイバ２で増幅された
信号光のみを通過させて励起光を除くフィルタ、１２、
はフィルタ８を通過した信号光の一部を取り出す分波器
である。
図において、１１は光増幅器の全体を示し、２は図外の
伝送用の光ファイバを介して入力される信号光を誘導放
出により増幅する増幅用光ファイバ、４は増幅用光ファ
イバ２を励起する半導体レーザ（ＬＤ）等の励起光源、
６は信号光と励起光源４からの励起光とを混合する合波
器、８は増幅用光ファイバ２の両端に設けられた光フア
イバ接続用部、ＩＯは増幅用光ファイバ２で増幅された
信号光のみを通過させて励起光を除くフィルタ、１２、
はフィルタ８を通過した信号光の一部を取り出す分波器
である。
上記の増幅用光ファイバ２は、たとえば石英系ガラスコ
アの周囲に屈折率がこれよりも小さい石英系ガラスクラ
ッドを設けるとともに、コアまたはコアの外周部にＥｒ
、Ｎｄ等の希土類元素をドープして構成されている。な
お、このＥｒ、Ｎｄ等の希土類元素にさらにＹｂ、ＡＩ
等の他の元素を同時にドープすれば、励起効率をより一
層高めることができる場合がある。
アの周囲に屈折率がこれよりも小さい石英系ガラスクラ
ッドを設けるとともに、コアまたはコアの外周部にＥｒ
、Ｎｄ等の希土類元素をドープして構成されている。な
お、このＥｒ、Ｎｄ等の希土類元素にさらにＹｂ、ＡＩ
等の他の元素を同時にドープすれば、励起効率をより一
層高めることができる場合がある。
１４は分波器１２．で取り出された増幅後の信号光の強
度を検出する光検出器、１６は光検出器１４の検出出力
を基準値と比較する比較器、１８゜は比較器１６の出力
に基づいて励起光源４の励起光の出力強度を制御する制
御器である。
度を検出する光検出器、１６は光検出器１４の検出出力
を基準値と比較する比較器、１８゜は比較器１６の出力
に基づいて励起光源４の励起光の出力強度を制御する制
御器である。
なお、２２は接続用の光ファイバである。
次に、この光増幅器Ｉ。の作用を説明する。
たとえば■、５５μｍ帯の信号光と、励起光源４からの
たとえば１．４８μｍ帯の励起光は、合波器６で混合さ
れた後、増幅用光ファイバ２に入射される。増幅用光フ
ァイバ２には、Ｅｒ等の希土類元素がドーピングされて
いるので、これらの元素が励起光によって励起され、信
号光が増幅用光フアイバ２中を進行する際に誘導放出に
よって増幅される。そして、増幅された信号光がフィル
タ１０を通過する。また、励起光はフィルタ１０で遮断
される。そして、フィルタ１０を通過した信号光が分波
器＋２ｏを介して送出される。
たとえば１．４８μｍ帯の励起光は、合波器６で混合さ
れた後、増幅用光ファイバ２に入射される。増幅用光フ
ァイバ２には、Ｅｒ等の希土類元素がドーピングされて
いるので、これらの元素が励起光によって励起され、信
号光が増幅用光フアイバ２中を進行する際に誘導放出に
よって増幅される。そして、増幅された信号光がフィル
タ１０を通過する。また、励起光はフィルタ１０で遮断
される。そして、フィルタ１０を通過した信号光が分波
器＋２ｏを介して送出される。
一方、増幅された信号光の一部は、分波器Ｉ２゜から光
検出器１４に導かれてその信号強度が検出される。次い
で、この光検出器１４の検出出力が比較器１６で基準値
と比較される。この比較出力は制御器１８．に与えられ
るので、制御器１８゜は、比較器１６の出力に応じて励
起光源４から発生される励起光の強度を制御する。これ
により、増幅用光ファイバ２を励起するパワーが調整さ
れるため、フィルタ１０を通過して取り出される信号光
の出力強度が常に一定に保たれる。
検出器１４に導かれてその信号強度が検出される。次い
で、この光検出器１４の検出出力が比較器１６で基準値
と比較される。この比較出力は制御器１８．に与えられ
るので、制御器１８゜は、比較器１６の出力に応じて励
起光源４から発生される励起光の強度を制御する。これ
により、増幅用光ファイバ２を励起するパワーが調整さ
れるため、フィルタ１０を通過して取り出される信号光
の出力強度が常に一定に保たれる。
実施例２
第２図は第１の発明に係る光増幅器の他の実施例の構成
図である。この実施例の光増幅器１２の特徴は、第１図
の場合と比較すると、増幅用光ファイバ２の出力側に分
波器を設けるのではなくて、増幅用光ファイバ２の入力
側の合波器６よりも前段に分波器１２．を設け、この分
波器１２１で増幅用光ファイバ２に入射する前の信号光
の一部を光検出器Ｉ４で検出するようにしている。その
他の構成は、第１図に示したものと同様である。
図である。この実施例の光増幅器１２の特徴は、第１図
の場合と比較すると、増幅用光ファイバ２の出力側に分
波器を設けるのではなくて、増幅用光ファイバ２の入力
側の合波器６よりも前段に分波器１２．を設け、この分
波器１２１で増幅用光ファイバ２に入射する前の信号光
の一部を光検出器Ｉ４で検出するようにしている。その
他の構成は、第１図に示したものと同様である。
この実施例の光増幅器Ｉ２では、増幅用光ファイバ２に
入射する前の信号光の強度を検出し、この検出強度に基
づいて励起光源４をフィードバック制御することにより
、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
入射する前の信号光の強度を検出し、この検出強度に基
づいて励起光源４をフィードバック制御することにより
、信号光の出力強度が常に一定に保たれる。
実施例３
第３図は第２の発明に係る光増幅器の実施例の構成図で
ある。この実施例の光増幅器１３の特徴は、第１図の場
合と比較すると、増幅用光ファイバ２の入力端側におい
て、合波器６よりも前段に信号光制御器２０を設ける一
方、増幅された信号光の信号強度に基づいて信号光制御
器２０の光量を制御する制御器１８．を備えていること
である。その他の構成は、第１図に示したものと同様で
ある。
ある。この実施例の光増幅器１３の特徴は、第１図の場
合と比較すると、増幅用光ファイバ２の入力端側におい
て、合波器６よりも前段に信号光制御器２０を設ける一
方、増幅された信号光の信号強度に基づいて信号光制御
器２０の光量を制御する制御器１８．を備えていること
である。その他の構成は、第１図に示したものと同様で
ある。
この実施例の光増幅器１３では、増幅用光ファイバ２で
増幅された後の信号光の強度を光検出器１４で検出し、
この検出強度に基づいて信号光制御器２０をフィードバ
ック制御することにより、信号光の出力強度が常に一定
に保たれる。
増幅された後の信号光の強度を光検出器１４で検出し、
この検出強度に基づいて信号光制御器２０をフィードバ
ック制御することにより、信号光の出力強度が常に一定
に保たれる。
実施例４
第４図は第２の発明に係る光増幅器の他の実施例の構成
図である１、この実施例の光増幅器１４の特徴は、第３
図の場合と比較すると、増幅用光ファイバ２の出力側に
分波器を設けるのではなくて、入力側の合波器６と信号
光制御器２０との間に分波器１２．を設け、この分波器
１２．で増幅用光ファイバ２に入射する前の信号光の一
部を光検出器１４で検出するようにしたものである。そ
の他の構成は、第３図に示したものと同様である。
図である１、この実施例の光増幅器１４の特徴は、第３
図の場合と比較すると、増幅用光ファイバ２の出力側に
分波器を設けるのではなくて、入力側の合波器６と信号
光制御器２０との間に分波器１２．を設け、この分波器
１２．で増幅用光ファイバ２に入射する前の信号光の一
部を光検出器１４で検出するようにしたものである。そ
の他の構成は、第３図に示したものと同様である。
この実施例の光増幅器Ｉ４では、増幅用光ファイバ２に
入射する前の信号光の強度を検出し、この検出強度に基
づいて信号光制御器２０をフィードバック制御すること
により、信号光の出力強度が常ノこ一定１こ保たれる。
入射する前の信号光の強度を検出し、この検出強度に基
づいて信号光制御器２０をフィードバック制御すること
により、信号光の出力強度が常ノこ一定１こ保たれる。
〈発明の効果〉
本発明によれば、信号光の強度に応じて励起光源のパワ
ーあるいは信号光の光量をフィードバック制御するので
、常に安定した信号光の出力強度が得られるようになる
。このため、信号光の増幅率が変動したり、信号光の増
幅率が飽和するなどの従来の課題が解消される。
ーあるいは信号光の光量をフィードバック制御するので
、常に安定した信号光の出力強度が得られるようになる
。このため、信号光の増幅率が変動したり、信号光の増
幅率が飽和するなどの従来の課題が解消される。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は第１の発明に係る光増幅器の構成図、第２図は第
１の発明に係る他の実施例の光増幅器の構成図、第３図
は第２の発明に係る光増幅器の構成図、第４図は第２の
発明に係る他の実施例の構成図である。 また、第５図は従来の光増幅器の構成図である。 ■１〜１４・・・光増幅器、２・・・増幅用光ファイバ
、４・・・励起光源、１０・・・フィルタ、６・・・合
波器、１２ｏ、１２．・・・分波器、１４・・・光検出
器、＋６・・・比較器、１８．、＋８．・・・制御器。
１図は第１の発明に係る光増幅器の構成図、第２図は第
１の発明に係る他の実施例の光増幅器の構成図、第３図
は第２の発明に係る光増幅器の構成図、第４図は第２の
発明に係る他の実施例の構成図である。 また、第５図は従来の光増幅器の構成図である。 ■１〜１４・・・光増幅器、２・・・増幅用光ファイバ
、４・・・励起光源、１０・・・フィルタ、６・・・合
波器、１２ｏ、１２．・・・分波器、１４・・・光検出
器、＋６・・・比較器、１８．、＋８．・・・制御器。
Claims (2)
- （１）信号光を誘導放出により増幅する増幅用光ファイ
バと、この増幅用光ファイバを励起する励起光源と、増
幅用光ファイバで増幅された信号光のみを通過させるフ
ィルタとを備えた光増幅器において、 前記フィルタを通過した信号光あるいは増幅用光ファイ
バに入射する信号光の強度を検出する光検出器と、 この光検出器の検出出力を基準値と比較する比較器と、 この比較器の出力に基づいて前記励起光源からの励起光
の出力強度を制御する制御器と、を備えたことを特徴と
する光増幅器。 - （２）信号光を誘導放出により増幅する増幅用光ファイ
バと、この増幅用光ファイバを励起する励起光源と、増
幅用光ファイバで増幅された信号光のみを通過させるフ
ィルタとを備えた光増幅器において、 前記フィルタを通過した信号光あるいは増幅用光ファイ
バに入射する前の信号光の強度を検出する光検出器と、 この光検出器の検出出力を基準値と比較する比較器と、 この比較器の出力に基づいて前記信号光の光量を制御す
る制御器と、 を備えたことを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267247A JPH03127887A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267247A JPH03127887A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03127887A true JPH03127887A (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=17442183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1267247A Pending JPH03127887A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03127887A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521875A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-29 | Toshiba Corp | 光増幅装置 |
| US5455704A (en) * | 1991-11-08 | 1995-10-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical-fiber light amplifier |
-
1989
- 1989-10-13 JP JP1267247A patent/JPH03127887A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521875A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-29 | Toshiba Corp | 光増幅装置 |
| JP2693662B2 (ja) * | 1991-07-16 | 1997-12-24 | 株式会社東芝 | 光増幅装置 |
| US5455704A (en) * | 1991-11-08 | 1995-10-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical-fiber light amplifier |
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