JPH053455A - Optical amplifier - Google Patents
Optical amplifierInfo
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- JPH053455A JPH053455A JP3150633A JP15063391A JPH053455A JP H053455 A JPH053455 A JP H053455A JP 3150633 A JP3150633 A JP 3150633A JP 15063391 A JP15063391 A JP 15063391A JP H053455 A JPH053455 A JP H053455A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信の分野に応用さ
れる高い光出力パワ−を有する光増幅装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier device having a high optical output power applied to the field of optical communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光信号を直接増幅する光増幅器として
は、半導体光増幅器や希土類イオン添加光ファイバ増幅
器などが知られている。2. Description of the Related Art As an optical amplifier for directly amplifying an optical signal, a semiconductor optical amplifier, a rare earth ion-doped optical fiber amplifier, etc. are known.
【０００３】これら光増幅器の性能として重要なものに
光出力パワ−がある。例えば、パワ−アンプとして光増
幅器を使用する場合には、なるべく大きな光パワ−を出
力することが望ましい。Optical output power is important as the performance of these optical amplifiers. For example, when an optical amplifier is used as the power amplifier, it is desirable to output the optical power as large as possible.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大きな
出力パワ−を得ようとするため光増幅器への入力信号光
パワ−を大きくすると、利得飽和という現象により信号
利得が低下し、ある一定以上の出力パワ−は得られな
い。However, when the input signal optical power to the optical amplifier is increased in order to obtain a large output power, the signal gain decreases due to the phenomenon of gain saturation, and the output above a certain level. No power.
【０００５】図２は、この利得飽和現象の測定例を示す
ものである。図２では、エルビウム添加光ファイバ増幅
器の入力信号光パワ−対出力信号光パワ−の特性が示さ
れている。測定にあたっては、ｃｗ光を用いた。FIG. 2 shows an example of measurement of this gain saturation phenomenon. In FIG. 2, the characteristics of the input signal light power and the output signal light power of the erbium-doped optical fiber amplifier are shown. Cw light was used for the measurement.
【０００６】図２に示すように、入力信号光パワ−が小
さい領域では、出力信号光パワ−は入力信号光パワ−に
比例しているが、入力信号光パワ−を大きくしていくと
出力信号光パワ−はある一定の値に漸近していくのがわ
かる。図２の例では、出力信号光パワ−は１６ｄＢｍ程
度に制限されており，これ以上の出力は得られない。As shown in FIG. 2, in a region where the input signal light power is small, the output signal light power is proportional to the input signal light power, but when the input signal light power is increased, the output is generated. It can be seen that the signal light power asymptotically approaches a certain value. In the example of FIG. 2, the output signal light power is limited to about 16 dBm, and no more output can be obtained.
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、従来の光増幅器に比べて高い出
力光パワ−を得られる光増幅装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical amplifying device which can obtain a high output optical power as compared with a conventional optical amplifier.
【０００８】[0008]
【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、１つの入力端子に入力された光を、Ｎ
個の出力端子に時間的に切り換えて出力する第１の光空
間スイッチと、前記第１の光空間スイッチの各出力端子
にそれぞれ接続されたＮ個の光増幅器と、Ｎ個の入力端
子を有し、光増幅器からの出力がそれぞれ入力端子に接
続され、そのＮ個の入力端子に入力された光を１つの出
力端子に時間的に切り換えて出力する第２の光空間スイ
ッチと、前記第１の光空間スイッチの入力端子に入力さ
れた光が、前記第２の光空間スイッチの出力端子に出力
されるように、第１および第２の光空間スイッチのスイ
ッチング時刻を制御する手段とを備えた。In order to achieve the above object, in the present invention, light inputted to one input terminal is
A first optical space switch for temporally switching to and outputting to a plurality of output terminals, N optical amplifiers respectively connected to the output terminals of the first optical space switch, and N input terminals. Then, the outputs from the optical amplifiers are respectively connected to the input terminals, and the second optical space switch for switching the light input to the N input terminals to one output terminal in time and outputting the light, And means for controlling the switching times of the first and second optical space switches so that the light input to the input terminal of the optical space switch is output to the output terminal of the second optical space switch. It was
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、増幅すべき信号光は、第１の
光空間スイッチの入力端子へ入力される。第１の光空間
スイッチでは、入力信号光が所定パルス幅のパルス列に
分割され、時間的に切り換えられて各出力端子に出力さ
れる。According to the present invention, the signal light to be amplified is input to the input terminal of the first optical space switch. In the first optical space switch, the input signal light is split into a pulse train having a predetermined pulse width, which is switched in time and output to each output terminal.
【００１０】第１の光空間スイッチの各出力端子から出
力された光は、それぞれ光増幅器に順次入力され、所定
の増幅作用を受ける。増副作用を受けた光は、次に第２
の光空間スイッチの各入力端子に入力される。The light output from each output terminal of the first optical space switch is sequentially input to each optical amplifier and subjected to a predetermined amplification action. The light that received increased side effects is the second
Is input to each input terminal of the optical space switch.
【００１１】第２の光空間スイッチでは、各入力端子か
らの光が時間的に順次切り換えられて出力端子へ出力さ
れる。このときのスイッチングは、ある１つの入力端子
に光パルスが入力されている時間には、この入力端子と
出力端子との間がオン状態となり、他の１つの入力端子
に光パルスが入力されている時間には、他の１つの入力
端子と出力端子との間がオン状態となるように切り換え
られる。In the second optical space switch, the light from each input terminal is sequentially switched in time and output to the output terminal. The switching at this time is such that, while the optical pulse is being input to a certain one input terminal, the state between this input terminal and the output terminal is in the ON state, and the optical pulse is being input to the other one input terminal. During the period of time, the other one of the input terminal and the output terminal is switched to be in the ON state.
【００１２】このようにして、第１の光空間スイッチの
入力端子に入力された信号光が、常に第２の光空間スイ
ッチの出力端子に出力される。In this way, the signal light input to the input terminal of the first optical space switch is always output to the output terminal of the second optical space switch.
【００１３】[0013]
【実施例】図１は、本発明に係る光増幅装置の一実施例
を示す構成図である。この光増幅装置は、１×４の入出
力端子を持つ第１の光空間スイッチ１と、４×１の入出
力端子を持つ第２の光空間スイッチ２と、第１および第
２の光空間スイッチ１，２間に接続された４個の光増幅
器３１，３２，３３，３４と、第１および第２の光空間
スイッチ１，２の切換制御を行う制御回路４とから構成
されている。1 is a block diagram showing an embodiment of an optical amplifier according to the present invention. This optical amplifier device includes a first optical space switch 1 having 1 × 4 input / output terminals, a second optical space switch 2 having 4 × 1 input / output terminals, and first and second optical space switches. It is composed of four optical amplifiers 31, 32, 33, 34 connected between the switches 1 and 2, and a control circuit 4 for performing switching control of the first and second optical space switches 1 and 2.
【００１４】第１の光空間スイッチ１は、制御回路４の
制御の下、入力端子１i に入力された信号光を、４個の
出力端子１o1，１o2，１o3，１o4に時間的に切り換えて
出力する。Under the control of the control circuit 4, the first optical space switch 1 temporally switches the signal light input to the input terminal 1i to four output terminals 1o1, 1o2, 1o3, 1o4 and outputs the signal light. To do.
【００１５】図３は、制御回路４の制御に基づく第１の
光空間スイッチ１の切り換え動作例を説明するための図
である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the switching operation of the first optical space switch 1 under the control of the control circuit 4.
【００１６】第１の光空間スイッチ１は、図３に示すよ
うに、例えば、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までのある時間を
考えた時、これを四等分（△ｔ）して、ｔ1 からｔ1 ＋
△ｔの間は第１の出力端子１o1へ、ｔ1 ＋△ｔからｔ1
＋２△ｔの間は第２の出力端子１o2へ、ｔ1 ＋２△ｔか
らｔ1 ＋３△ｔの間は第３の出力端子１o3へ、ｔ1 ＋３
△ｔからｔ1 ＋４△ｔ＝ｔ2 の間は第４の出力端子１o4
へ光を出力し、これを順次繰り返すように、制御回路４
により制御される。ここで△ｔは、用いられる光増幅器
３の応答時間より十分短いものとする。As shown in FIG. 3, the first optical space switch 1 is divided into four equal parts (Δt) when a certain time from time t 1 to time t 2 is considered, and t 1 to t 1 +
During Δt, to the first output terminal 1o1, t 1 + Δt to t 1
+ 2 △ t is between the second output terminal 1o2, between t 1 + 2 △ t of t 1 + 3 △ t is the third output terminal 1o3, t 1 +3
The fourth output terminal 1o4 is provided between Δt and t 1 +4 Δt = t 2.
The control circuit 4 outputs light to and repeats this sequentially.
Controlled by. Here, Δt is sufficiently shorter than the response time of the optical amplifier 3 used.
【００１７】第２の光空間スイッチ２は、制御回路４の
制御の下、４個の入力端子２i1，２i2，２i3，２i4に入
力された光を、１個の出力端子２o に切り換えて出力す
る。第２の光空間スイッチ２に対する制御回路４の制御
は、図３に示す第１の光空間スイッチ１のパタ−ンと同
様のパタ−ンで行われる。Under the control of the control circuit 4, the second optical space switch 2 switches the light input to the four input terminals 2i1, 2i2, 2i3, 2i4 to one output terminal 2o and outputs it. .. The control of the control circuit 4 for the second optical space switch 2 is performed by the same pattern as that of the first optical space switch 1 shown in FIG.
【００１８】光増幅器３１，３２，３３，３４は、例え
ばエルビウム添加光ファイバ増幅器などから構成され
る。各光増幅器３１，３２，３３，３４の入力側は、第
１の光空間スイッチ１の出力端子１o1，１o2，１o3，１
o4にそれぞれ接続され、出力側は第２の光空間スイッチ
２の入力端子２i1，２i2，２i3，２i4にそれぞれ接続さ
れている。The optical amplifiers 31, 32, 33, 34 are composed of, for example, erbium-doped optical fiber amplifiers. The input side of each optical amplifier 31, 32, 33, 34 has an output terminal 1o1, 1o2, 1o3, 1 of the first optical space switch 1.
The output side is connected to the input terminals 2i1, 2i2, 2i3 and 2i4 of the second optical space switch 2, respectively.
【００１９】制御回路４は、上述したように、第１およ
び第２の光空間スイッチ１，２の切換制御を行うが、全
体としては第１の光空間スイッチ１の入力端子１i に入
力された信号光が、常に第２の光空間スイッチ２の出力
端子２oに出力されるように、第１および第２の光空間
スイッチ１，２のスイッチング時刻を制御する。As described above, the control circuit 4 controls the switching of the first and second optical space switches 1 and 2, and is input to the input terminal 1i of the first optical space switch 1 as a whole. The switching times of the first and second optical space switches 1 and 2 are controlled so that the signal light is always output to the output terminal 2o of the second optical space switch 2.
【００２０】次に、本実施例の具体的な動作の説明の前
に、光増幅器の時間応答特性について説明する。Before explaining the specific operation of this embodiment, the time response characteristic of the optical amplifier will be described.
【００２１】図２に示したように、利得飽和領域では，
光増幅器の利得は入力信号光パワ−に依存する。ところ
で、光増幅器には、固有の応答時間が存在し、例えば入
力信号光パワ−がステップ状に変化すると、光増幅器の
利得はその変化に対し瞬時に応答するわけではなく、あ
る時定数で定常値へと変化していく。入力信号光の変化
時間が、光増幅器固有の応答時間より十分遅いときに
は、実際上、光増幅器の利得は入力変化に対し瞬時に応
答するとみなせるが、応答時間より十分早い時間変化の
信号光が入力されると、光増幅器の利得はその変化に追
従することができない。この場合、この光増幅器は、入
力信号光の平均パワ−を感じることになる。As shown in FIG. 2, in the gain saturation region,
The gain of the optical amplifier depends on the input signal light power. By the way, an optical amplifier has its own response time. For example, when the input signal optical power changes stepwise, the gain of the optical amplifier does not instantly respond to the change but is steady at a certain time constant. It changes to a value. When the change time of the input signal light is sufficiently slower than the response time peculiar to the optical amplifier, it can be considered that the gain of the optical amplifier responds instantaneously to the input change, but the signal light whose time change is sufficiently faster than the response time is input. Then, the gain of the optical amplifier cannot follow the change. In this case, this optical amplifier feels the average power of the input signal light.
【００２２】すなわち、このときの信号利得は、入力信
号光の平均パワ−と同じ入力値を持つｃｗ光が入力され
たときの利得値となる。例えば、エルビウム添加光ファ
イバ増幅器の応答時間は、サブミリ秒程度である。従っ
て、例えばマイクロ秒以下のパルス幅のパルス列が入力
されたときの入出力特性は、図２の入出力を平均入力パ
ワ−に読み替えた特性となる。本発明に係る光増幅装置
は、この光増幅器の時間応答特性を利用している。That is, the signal gain at this time is the gain value when the cw light having the same input value as the average power of the input signal light is input. For example, the response time of an erbium-doped optical fiber amplifier is about sub-millisecond. Therefore, the input / output characteristics when a pulse train having a pulse width of, for example, a microsecond or less is input are characteristics obtained by replacing the input / output in FIG. 2 with the average input power. The optical amplification device according to the present invention utilizes the time response characteristic of this optical amplifier.
【００２３】次に、上記構成による動作を説明する。Next, the operation of the above configuration will be described.
【００２４】増幅すべき信号光Ｓは、第１の光空間スイ
ッチ１の入力端子１iへ入力される。第１の光空間スイ
ッチ１は、入力された信号光Ｓを、図３に示すように、
パルス幅△ｔのパルス列に分割し、４個の出力端子１o
1，１o2，１o3，１o4に時間的に切り換えて出力する。The signal light S to be amplified is input to the input terminal 1i of the first optical space switch 1. The first optical space switch 1 receives the input signal light S as shown in FIG.
Divided into a pulse train of pulse width Δt, 4 output terminals 1o
It outputs by switching to 1, 1o2, 1o3, 1o4 in time.
【００２５】このようにパルス幅△ｔのパルス列に分割
された光は、それぞれ光増幅器３１〜３４へ順次入力さ
れる。このとき△ｔは、光増幅器の応答時間より十分短
いので、光増幅器３１〜３４の入出力特性は、平均パワ
−で規定される。例えば、光増幅器３１〜３４として図
２に示す特性のものを使用し、第１の光空間スイッチ１
へは、光パワ−０ｄＢｍの信号光Ｓが入力されたとする
と、この信号光Ｓは、４個の出力端子１o1，１o2，１o
3，１o4に分割されているので、１出力端子当りの平均
光パワ−は−６ｄＢｍである。図２より平均−６ｄＢｍ
の光が入力されると、それぞれの光増幅器３１〜３４で
は、平均15.4ｄＢｍの光を出力する。The lights thus divided into the pulse trains having the pulse width Δt are sequentially input to the optical amplifiers 31 to 34, respectively. At this time, Δt is sufficiently shorter than the response time of the optical amplifier, so that the input / output characteristics of the optical amplifiers 31 to 34 are defined by the average power. For example, the optical amplifiers 31 to 34 having the characteristics shown in FIG. 2 are used, and the first optical space switch 1
Suppose that the signal light S having an optical power of 0 dBm is input to the signal light S, the signal light S has four output terminals 1o1, 1o2, 1o.
Since it is divided into 3, 1 o 4, the average optical power per output terminal is -6 dBm. From Fig. 2, average-6 dBm
When the light of (1) is input, each of the optical amplifiers 31 to 34 outputs the light of 15.4 dBm on average.
【００２６】各光増幅器３１〜３４にて増幅作用を受け
た光は、第２の光空間スイッチ２へ入力される。ここ
で、各経路に伝搬時間差がないとすれば、各入力端子２
i1，２i2，２i3，２i4への光パルス列は、時間的に重な
って入力されることはなく、必ずどれか１つの入力端子
にのみ光パルスは入力されることになる。The light, which has been amplified by the optical amplifiers 31 to 34, is input to the second optical space switch 2. Here, assuming that there is no propagation time difference between the paths, each input terminal 2
The optical pulse trains to i1, 2i2, 2i3, and 2i4 are not overlapped in time and input, and the optical pulse is always input to only one of the input terminals.
【００２７】第２の光空間スイッチ２では、各入力端子
２i1，２i2，２i3，２i4への光を時間的に順次切り換え
て出力端子２o へ出力する。このときのスイッチング
は、第１の光空間スイッチ１の場合と同様に制御回路４
により制御される。すなわち、第１の入力端子２i1に光
パルスが入力されている時間には第１の入力端子２i1と
出力端子２o との間がオン状態であり、第２の入力端子
２i2に光パルスが入力されている時間には第２の入力端
子２i2と出力端子２o との間がオン状態であり、……と
いうように切り換えられる。すると、前述したように、
各入力端子２i1，２i2，２i3，２i4への光パルス列は時
間的に重なることはないので、各入力端子２i1，２i2，
２i3，２i4への入力光は、すべて出力端子２o へ出力さ
れることになる。In the second optical space switch 2, light to each of the input terminals 2i1, 2i2, 2i3 and 2i4 is sequentially switched in time and output to the output terminal 2o. The switching at this time is similar to that in the case of the first optical space switch 1 and the control circuit 4
Controlled by. That is, between the first input terminal 2i1 and the output terminal 2o is in the ON state while the optical pulse is being input to the first input terminal 2i1, and the optical pulse is being input to the second input terminal 2i2. The second input terminal 2i2 and the output terminal 2o are in the ON state during a certain period of time, and the switching is performed as follows. Then, as mentioned above,
Since the optical pulse trains to the input terminals 2i1, 2i2, 2i3 and 2i4 do not overlap in time, the input terminals 2i1, 2i2,
All the light input to 2i3 and 2i4 is output to the output terminal 2o.
【００２８】ところで、第２の光空間スイッチ２の各入
力端子２i1，２i2，２i3，２i4には、光増幅器３１〜３
４の出力光が入力されている。各光増幅器３１〜３４か
らの出力光パワ−は、例えば前出の例では平均15.4ｄＢ
ｍである。これが、そのまま第２の光空間スイッチ２の
出力端子２o に出力される。従って、第２の光空間スイ
ッチ２の出力端子２oには、21.4ｄＢｍの光が出力され
ることになる。つまり、装置全体としてみれば、０ｄＢ
ｍの入力光に対し21.4ｄＢｍの出力光が得られることに
なる。By the way, the optical amplifiers 31 to 3 are connected to the respective input terminals 2i1, 2i2, 2i3 and 2i4 of the second optical space switch 2.
The output light of No. 4 is input. The output optical power from each of the optical amplifiers 31 to 34 is, for example, 15.4 dB on average in the above example.
m. This is directly output to the output terminal 2o of the second optical space switch 2. Therefore, 21.4 dBm of light is output to the output terminal 2o of the second optical space switch 2. In other words, 0 dB when looking at the entire device
Output light of 21.4 dBm is obtained for m input light.
【００２９】一方、図２に示す特性と同様の特性を有す
る光増幅器を単独で使用すると、０ｄＢｍの入力光に対
する出力は、16.2ｄＢｍである。On the other hand, when an optical amplifier having a characteristic similar to that shown in FIG. 2 is used alone, the output for an input light of 0 dBm is 16.2 dBm.
【００３０】以上説明したように、本実施例によれば、
従来の場合に比べて、大きな出力光パワ−得ることがで
きる。As described above, according to this embodiment,
A larger output light power can be obtained as compared with the conventional case.
【００３１】なお、本実施例では、入力信号光を４分割
して増幅する例を示したが、分割する数はこれにかぎる
ものではなく、Ｎ分割（Ｎは２以上）であれば、同様に
大きな光出力パワ−の光増幅装置を構成することができ
る。In the present embodiment, an example in which the input signal light is divided into four and amplified is shown, but the number of divisions is not limited to this, and if N division (N is 2 or more) is the same. It is possible to construct an optical amplifier having a large optical output power.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅装
置によれば、入力信号光を第１の光空間スイッチにより
時分割し、各々の光を増幅した後に第２の光空間スイッ
チで時間多重するように構成したので、従来の光増幅器
に比べて大きな光パワ−を出力することができ、特に光
伝送システム系において有用な光増幅装置を提供できる
利点がある。As described above, according to the optical amplifying device of the present invention, the input signal light is time-divided by the first optical space switch, and after amplifying each light, the second optical space switch is used. Since it is configured to be time-multiplexed, there is an advantage that a large optical power can be output as compared with the conventional optical amplifier, and an optical amplifying device useful especially in an optical transmission system system can be provided.
【図１】本発明に係る光増幅装置の一実施例を示す構成
図FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical amplifier according to the present invention.
【図２】エルビウム添加光ファイバ増幅器の入出力特性
例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an input / output characteristic example of an erbium-doped optical fiber amplifier.
【図３】本発明に係る第１の光空間スイッチの動作説明
図FIG. 3 is an operation explanatory view of the first optical space switch according to the present invention.
１…第１の光空間スイッチ、２…第２の光空間スイッ
チ、３…光増幅器、４…制御回路。1 ... 1st optical space switch, 2 ... 2nd optical space switch, 3 ... Optical amplifier, 4 ... Control circuit.
Claims (1)
の出力端子に時間的に切り換えて出力する第１の光空間
スイッチと、前記第１の光空間スイッチの各出力端子に
それぞれ接続されたＮ個の光増幅器と、Ｎ個の入力端子
を有し、光増幅器からの出力がそれぞれ入力端子に接続
され、そのＮ個の入力端子に入力された光を１つの出力
端子に時間的に切り換えて出力する第２の光空間スイッ
チと、前記第１の光空間スイッチの入力端子に入力され
た光が、前記第２の光空間スイッチの出力端子に出力さ
れるように、第１および第２の光空間スイッチのスイッ
チング時刻を制御する手段とを備えたことを特徴とする
光増幅装置。Claim: What is claimed is: 1. A first optical space switch for switching the light input to one input terminal to N output terminals in time, and outputting the first optical space switch. Each of the output terminals of the optical amplifier has N optical amplifiers and N input terminals, the output from the optical amplifier is connected to each input terminal, and the light input to the N input terminals is A second optical space switch that temporally switches and outputs to one output terminal, and the light input to the input terminal of the first optical space switch is output to the output terminal of the second optical space switch. And a means for controlling the switching times of the first and second optical space switches.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150633A JPH053455A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150633A JPH053455A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Optical amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053455A true JPH053455A (en) | 1993-01-08 |
Family
ID=15501122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150633A Pending JPH053455A (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Optical amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053455A (en) |
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