JPH05251797A

JPH05251797A - 光増幅器

Info

Publication number: JPH05251797A
Application number: JP4974392A
Authority: JP
Inventors: Koji Masuda; 浩次増田; Seiji Nakagawa; 清司中川; Kazuo Aida; 一夫相田; Atsushi Takada; 篤高田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1993-09-28
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2620451B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高光力の光を安定に出力することのできる光
増幅器を提供することにある。【構成】光励起が可能な導波型光増幅媒質４を、その
前後から信号光進行方向に対して順方向および逆方向の
両方向にて光励起する光増幅器において、励起光を発す
る二つのレーザ１，２を交互に出力させるための駆動回
路６を有する光増幅器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長スパン光伝送システ
ムや光信号処理において用いられる光増幅器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】光励起型の光増幅器は、励起光強度が大
きいほど、大きな光出力が得られる。したがって、大き
な光出力が必要とされる光出力増幅器などでは、励起光
強度を増加させるため、複数個の励起レーザ源を用いて
増幅媒質の他方向から励起する方法が採用されている。
希土類添加光ファイバ増幅器等では、二つの励起光源を
用いて信号光進行方向に対して順方向および逆方向の両
方向にて光励起する両方向光励起方式が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光増幅媒質
が導波型である場合、他のレーザで発した励起光が、そ
れぞれもう一つのレーザに光注入されるので、発振が不
安定になり、レーザの発振スペクトル、光出力に変動が
生じる。その結果、信号光に対する光利得が変動し、安
定な光増幅の動作を得られなくなる。したがって、両方
向の光励起を行った場合においても、安定な光増幅を実
現する光増幅器が必要とされている。本発明は、前記の
課題に鑑みてなされたものであり、高出力の光を安定に
出力することのできる光増幅器を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器は、図
１にその基本構成を示すように、光励起が可能な導波型
光増幅媒質４を、その前後から信号光進行方向に対して
順方向および逆方向の両方向にて光励起する光増幅器に
おいて、励起光を発する二つのレーザを交互に出力させ
る駆動回路６を有する。

【０００５】

【作用】本発明の作用を以下に説明する。図１を用い
て、本発明の作用を説明する。図の左より入力される信
号光は、レーザからなる励起光源１より出力される励起
光を導波型光増幅媒質に導くためのカップラ３を通過
し、導波型光増幅媒質４に入力する。導波型光増幅媒質
４で増幅された信号光は、レーザからなる励起光源２よ
り出力される励起光を導波型光増幅媒質に導くためのカ
ップラ５を通過し、出力される。ここで前述したよう
に、高い光パワーを有する信号光に対しても光増幅媒質
が大きな利得を有し、高パワーの信号光を出力できるよ
うに励起光源１と励起光源２を用いて両方向励起を行っ
ている。このとき、励起光源１と励起光源２をそれぞれ
CW発振させていれば、励起光源１より出力され、光増幅
媒質で吸収されずに透過した光は、励起光源２に、また
励起光源２より出力され、光増幅媒質で吸収されずに透
過した光は、励起光源１に注入される。このため、励起
光源のレーザ発振状態が不安定化し、その発振スペクト
ルや発振パワーが変動するのである。そこで、駆動回路
６を用いて、二つの励起光源を交互に出力させてやる。
この様子を図２に示した。互いに発振しているときに
は、他方の励起光源は励起光を出力していないので、相
互に光注入されることがなく、励起光出力の不安定性が
排除される。また、光増幅媒質には一定光量の励起光に
より励起されているので、一定の利得を信号光に与える
ことができる。

【０００６】また、通常、励起光源には同時縦多モード
発振するファブリーペロ型半導体レーザが用いられるの
で、温度変化等の周囲環境の微少な変化に対しても発振
スペクトル等が変動する。ところが、本発明による励起
方法により、励起LDの注入電流を直接変調し、交互に発
振させれば、すべての発振可能縦モードがすべて同時に
LD素子のみにより決定される比で発振するので、周囲環
境の変化による発振状態の変動を無くす効果もある。

【０００７】従来は、両方向励起時に励起光源の不安定
発振による信号利得の変動が避けられなかったが、本発
明では、励起光源を交互に発振させ、励起光源の不安定
発振を無くすことの可能な構成としたので、安定かつ高
出力な光増幅器を実現できた。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。実施例１図３(a) に本発明の実施例１の構成を示す。図３(a) に
おいて、７，８は励起LD、９，11はダイクロイックミラ
ー、10はエルビウム添加光ファイバ(EDF) 、12はトラン
ス、13，14は整流ダイオード、15は交流電源である。

【０００９】増幅媒質はエルビウム添加光ファイバ(ED
F)10 、励起光源は半導体レーザ(LD)、駆動回路は励起L
D７，８を直接電流駆動するためのトランス12を含む電
気回路である。励起光をEDF 10に導くためのカップラは
励起光を反射し、信号光を透過するダイクロイックミラ
ーである。交流電源15より供給されるおよそ100 kHz の
交流信号は、トランス12により２分岐され、それぞれ順
方向励起用LD駆動回路と、逆方向励起用LD駆動回路に供
給される。順方向励起用LD駆動回路と、逆方向励起用LD
駆動回路は、逆方向にのみ電流が流れるように整流ダイ
オード13，14が挿入されている。したがって、それぞれ
のLDには、交互に電流が流れので、交互に発振する。こ
の構成では、電源側からLD駆動回路をみたときの負荷
は、片側駆動回路のみでは位相が反転する度に変化する
が、二つのLD駆動回路を負荷として有しているので、安
定した電源供給回路となっている。図３(a) の励起光源
は、図３(b) に示したように偏波合波器16，17を用いて
偏波合成したものでもよい。なお図３(b) において、図
３(a) と同一の符号のものは、同一のものを示す。

【００１０】実施例２図４に本発明の実施例２の構成を示す。図４において、
18は交流電源（周波数f₀) と周波数変調器とからなる駆
動回路であり、図３(a) と同一の符号のものは、同一の
ものを示す。この実施例は、光増幅器を光伝送システム
における光中間中継器として用いた場合に監視信号の転
送を図るものである。実施例１の構成において出力側ダ
イクロイックミラーを励起光の10分の１程度を透過する
ようにし、透過した励起光に監視信号を乗せることによ
り、監視信号の転送を可能とするものである。ダイクロ
イックミラーを透過した順方向励起LDを源とする励起光
に、監視・制御信号を乗せ、次段の光増幅中間中継器ま
たは端局装置に転送することにより、当該光増幅中間中
継器の状態を監視センタ等に送ることができる。ダイク
ロイックミラーを透過した順方向励起LDを源とする励起
光は、交流電源の周波数を繰り返し周波数とするパルス
状の光となっている。したがって、励起光の変調方法
は、パルスの繰り返し周波数の周波数変調法である。従
って、変調することによるEDF の励起効率の変動、利得
の変動を無くすことができるのである。ここでは、励起
LDを駆動する交流電源の周波数を、電圧制御発振器(VC
O) 等を用いて周波数変調することにより、このことを
実現している。周波数帯域は、主にトランスの帯域によ
り制限され、およそf₀の100 分の１程度（f₀＝100 kHz
なら１kHz ）であるが、監視・制御信号の転送には十分
である。

【００１１】実施例３図５に本発明の実施例３の構成を示す。実施例１に対
し、順方向励起光パワーのモニター器19、逆方向励起LD
の逆バイアス時の光電流検出器20、励起LDの駆動電流の
制御回路21が加わっている。順方向励起光パワーはモニ
ター器19でモニターされ、EDF10 に入射して吸収を受け
た後、逆バイアスの逆方向励起LDで受光され、光電流が
検出器20で検出される。このとき、EDF10 の入出力の励
起光パワーより吸収度を算出し、EDF10 の利得を、その
吸収度と信号光の誘導遷移断面積などから算出する。そ
の算出したEDF の利得に対し、制御回路21により励起LD
７，８の駆動電流を変化させて、EDF の利得を制御す
る。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、安定かつ高出力な光増幅器を
提供することを可能とし、また同時に増幅器の状態等
を、遠隔地に転送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の作用を説明する図である。

【図３】(a) は、本発明の実施例１の基本構成を示す図
である。(b) は、図３(a) の励起光源として、偏波合波
器を用いて偏波合成した例を示す図である。

【図４】本発明の実施例２の基本構成を示す図である。

【図５】本発明の実施例３の基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２レーザからなる励起光源３，５カップラ４導波型光増幅媒質６駆動回路７，８励起LD ９，11 ダイクロイックミラー 10 エルビウム添加光ファイバ(EDF) 12 トランス 13, 14 整流ダイオード 15 交流電源 16, 17 偏波合波器 18 交流電源と周波数変調器とからなる駆動回路 19 励起光パワーモニター器 20 光電流検出器 21 制御回路

フロントページの続き (72)発明者高田篤東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光励起が可能な導波型光増幅媒質を、そ
の前後から信号光進行方向に対して順方向および逆方向
の両方向にて光励起する光増幅器において、励起光を発
する二つのレーザを交互に出力させるための駆動回路を
有することを特徴とする光増幅器。
【請求項２】二つの励起用レーザが半導体レーザであ
り、その発振を注入電流により制御することを特徴とす
る請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】半導体レーザの注入電流の変調周波数を
周波数変調する変調回路と、順方向励起光の一部を伝送
路に出力させる透過率を持つ逆方向励起光を合波する合
波器を備え、出力した順方向励起光を信号転送信号とす
ることを特徴とする請求項２記載の光増幅器。
【請求項４】順方向励起光の出力光パワーのモニター
器と、逆方向励起LDが逆バイアスとなるときの光電流を
モニターする検出器と、励起LDの制御回路を備え、順方
向励起光が導波型光増幅媒質に入射する順方向励起光パ
ワーと、導波型光増幅媒質から出射する順方向励起光パ
ワーをモニターし、導波型光増幅媒質による順方向励起
光の吸収度を算出し、励起LDの駆動電流を制御すること
により、導波型光増幅媒質の利得を制御することを特徴
とする請求項２記載の光増幅器。
【請求項５】逆方向励起光の出力光パワーのモニター
器と、順方向励起LDが逆バイアスとなるときの光電流を
モニターする検出器と、励起LDの制御回路を備え、逆方
向励起光が導波型光増幅媒質に入射する逆方向励起光パ
ワーと、導波型光増幅媒質から出射する逆方向励起光パ
ワーをモニターし、導波型光増幅媒質による逆方向励起
光の吸収度を算出し、励起LDの駆動電流を制御すること
により、導波型光増幅媒質の利得を制御することを特徴
とする請求項２記載の光増幅器。
【請求項６】順、逆両方向励起光の出力光パワーのモ
ニター器二つ（順、逆）と、順、逆方向励起LDが逆バイ
アスとなるときの光電流をモニターする検出器二つ
（順、逆）と、励起LDの制御回路を備え、順、逆方向励
起光が導波型光増幅媒質に入射する順、逆方向励起光パ
ワーと、導波型光増幅媒質から出射する順、逆方向励起
光パワーをモニターし、導波型光増幅媒質による順、逆
方向励起光の吸収度を算出し、励起LDの駆動電流を制御
することにより、導波型光増幅媒質の利得を制御するこ
とを特徴とする請求項２記載の光増幅器。