JPH0563643A - 光フアイバ増幅器 - Google Patents
光フアイバ増幅器Info
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- JPH0563643A JPH0563643A JP3217736A JP21773691A JPH0563643A JP H0563643 A JPH0563643 A JP H0563643A JP 3217736 A JP3217736 A JP 3217736A JP 21773691 A JP21773691 A JP 21773691A JP H0563643 A JPH0563643 A JP H0563643A
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- signal
- optical fiber
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1305—Feedback control systems
-
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- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/1312—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光伝送において、伝送される光信
号を増幅する光ファイバ増幅器への光信号の急変に対し
ても十分なダイナミックレンジを確保できる光りファイ
バ増幅器を実現する。 【構成】 伝送用光ファイバ１３を伝送され光分岐９で
分光して一方は波長分割多重型（以下、ＷＤＭ）光ファ
イバカプラ１０へ、他方は受光素子６に入光して、光電
変換しする。この光電変換信号を対数増幅器１で対数増
幅し、さらに加算回路２で基準電圧を加算したその信号
と、希土類元素添加ファイバ１１から出力される最終増
幅光信号を受光素子８で光電変換した信号を対数増幅器
４で対数増幅した信号と、の差分を差動増幅器３で増幅
し、希土類元素添加ファイバ１１に入光させる励起光の
パワーをフィードバックして光ファイバ増幅器の利得を
調整する。
号を増幅する光ファイバ増幅器への光信号の急変に対し
ても十分なダイナミックレンジを確保できる光りファイ
バ増幅器を実現する。 【構成】 伝送用光ファイバ１３を伝送され光分岐９で
分光して一方は波長分割多重型（以下、ＷＤＭ）光ファ
イバカプラ１０へ、他方は受光素子６に入光して、光電
変換しする。この光電変換信号を対数増幅器１で対数増
幅し、さらに加算回路２で基準電圧を加算したその信号
と、希土類元素添加ファイバ１１から出力される最終増
幅光信号を受光素子８で光電変換した信号を対数増幅器
４で対数増幅した信号と、の差分を差動増幅器３で増幅
し、希土類元素添加ファイバ１１に入光させる励起光の
パワーをフィードバックして光ファイバ増幅器の利得を
調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおけ
る希土類元素を添加した光ファイバを用いて入力光信号
を増幅する光ファイバ増幅器に関し、特に中継器および
受信側の光信号入光部に利用できる前置増幅器としての
光ファイバ増幅器の利得制御に関するものである。
る希土類元素を添加した光ファイバを用いて入力光信号
を増幅する光ファイバ増幅器に関し、特に中継器および
受信側の光信号入光部に利用できる前置増幅器としての
光ファイバ増幅器の利得制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、希土類元素（Ｅｒ；エルビウム，
Ｎｄ，Ｐｒ；プラセオジウム等）を添加した光ファイバ
を使用して、光伝送路を伝送されてきた光信号を直接増
幅する光ファイバ増幅器がある。この光ファイバ増幅器
は、増幅用の希土類元素を添加したファイバ中に励起用
レーザから出力させた励起光を伝搬させると、その励起
光によって希土類元素の原子が高いエネルギー準位に励
起してエネルギー反転分布ができる。この希土類原子が
励起した光ファイバ中を増幅しようとする光信号が伝搬
すると、その光信号により誘導放出が生起されて、伝搬
する光信号が増幅される、そのことを利用したものであ
る。この光ファイバ増幅器は伝送用光ファイバとの結合
が容易でしかも整合が良いことと、増幅特性に偏波依存
性が無いことと、さらには電気回路を大幅に減らすこと
ができ、システムコスト自体を低減させることもできる
等様々な利点がある。
Ｎｄ，Ｐｒ；プラセオジウム等）を添加した光ファイバ
を使用して、光伝送路を伝送されてきた光信号を直接増
幅する光ファイバ増幅器がある。この光ファイバ増幅器
は、増幅用の希土類元素を添加したファイバ中に励起用
レーザから出力させた励起光を伝搬させると、その励起
光によって希土類元素の原子が高いエネルギー準位に励
起してエネルギー反転分布ができる。この希土類原子が
励起した光ファイバ中を増幅しようとする光信号が伝搬
すると、その光信号により誘導放出が生起されて、伝搬
する光信号が増幅される、そのことを利用したものであ
る。この光ファイバ増幅器は伝送用光ファイバとの結合
が容易でしかも整合が良いことと、増幅特性に偏波依存
性が無いことと、さらには電気回路を大幅に減らすこと
ができ、システムコスト自体を低減させることもできる
等様々な利点がある。
【０００３】この様な光ファイバ増幅器の光信号の増幅
方法としての励起方法には、前方向励起と後方向励起と
がある。この二つの励起方法のうち低雑音等の観点から
光受信器の最小受光レベルを改善するためには前方向励
起が有利であって、この様な前方向励起を使用する場
合、光ファイバ増幅器に入力される光信号の最小光信号
レベルが最良に増幅されるように、光ファイバ増幅器の
利得が調整されている。そのような、光ファイバ増幅器
の利得制御回路としては、光ファイバ増幅器に入力され
る光信号か、または光ファイバ増幅器から出力される光
信号の一部を分岐して光電変換素子で電気信号に変換
し、その電気信号と所望する光信号出力が得られる基準
電圧とを比較してその基準電圧からの差を演算して励起
用レーザの光出力パワーを増減する電流を制御して、光
ファイバ増幅器の増幅利得を制御している。
方法としての励起方法には、前方向励起と後方向励起と
がある。この二つの励起方法のうち低雑音等の観点から
光受信器の最小受光レベルを改善するためには前方向励
起が有利であって、この様な前方向励起を使用する場
合、光ファイバ増幅器に入力される光信号の最小光信号
レベルが最良に増幅されるように、光ファイバ増幅器の
利得が調整されている。そのような、光ファイバ増幅器
の利得制御回路としては、光ファイバ増幅器に入力され
る光信号か、または光ファイバ増幅器から出力される光
信号の一部を分岐して光電変換素子で電気信号に変換
し、その電気信号と所望する光信号出力が得られる基準
電圧とを比較してその基準電圧からの差を演算して励起
用レーザの光出力パワーを増減する電流を制御して、光
ファイバ増幅器の増幅利得を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝送用
光ファイバには伝送損失があるため伝送される光信号の
光パワーレベルは時々刻々変化している。このため、光
ファイバ増幅器の入力光パワーレベルが広範囲にしかも
急峻に変化した場合、上記従来の利得制御回路のよう
な、光電変換した後にリニア増幅器を用いて励起用レー
ザの出力パワーを調整して利得を制御する方法では、そ
のタイムラグにより光ファイバ増幅器の光出力が飽和す
る場合があり、そのような入力光信号の急激な増加に対
して出力が飽和しないように増幅利得を低めに押さえて
おり、このため最大入力光信号レベルと雑音レベルとの
比、つまりはダイナミックレンジが広く取れないという
問題点がある。このことは、光伝送において遠距離伝送
を実行した場合、多数の光中継器を必要とすることにな
る。
光ファイバには伝送損失があるため伝送される光信号の
光パワーレベルは時々刻々変化している。このため、光
ファイバ増幅器の入力光パワーレベルが広範囲にしかも
急峻に変化した場合、上記従来の利得制御回路のよう
な、光電変換した後にリニア増幅器を用いて励起用レー
ザの出力パワーを調整して利得を制御する方法では、そ
のタイムラグにより光ファイバ増幅器の光出力が飽和す
る場合があり、そのような入力光信号の急激な増加に対
して出力が飽和しないように増幅利得を低めに押さえて
おり、このため最大入力光信号レベルと雑音レベルとの
比、つまりはダイナミックレンジが広く取れないという
問題点がある。このことは、光伝送において遠距離伝送
を実行した場合、多数の光中継器を必要とすることにな
る。
【０００５】本発明の目的は、このような従来の問題点
を除去して、広いダイナミックレンジを有することによ
ってより遠距離伝送を可能ならしめる、雑音特性の優れ
た光ファイバ増幅器を提供することにある。
を除去して、広いダイナミックレンジを有することによ
ってより遠距離伝送を可能ならしめる、雑音特性の優れ
た光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器は、第一の光分岐からの分岐光信号を光電変換する第
一の受光素子と、上記第一の受光素子の電気信号を対数
変換する第一の対数増幅器と、上記第一の光分岐からの
分岐光信号が光ファイバカプラを介して入光される希土
類元素添加ファイバと、上記希土類元素添加ファイバの
出力光信号が第二の光分岐で分岐されて入光される第二
の受光素子と、上記第二の受光素子で光電変換した電気
信号を対数変換する第二の対数増幅器と、上記第一の対
数増幅器の出力と基準電圧とを加算するを加算回路と、
上記加算回路の出力信号と上記第二の対数増幅器の出力
信号との差分を増幅する差動増幅器と、上記差動増幅器
の出力信号が入力される励起用レーザを駆動する駆動回
路とを備えることを特徴とする。
器は、第一の光分岐からの分岐光信号を光電変換する第
一の受光素子と、上記第一の受光素子の電気信号を対数
変換する第一の対数増幅器と、上記第一の光分岐からの
分岐光信号が光ファイバカプラを介して入光される希土
類元素添加ファイバと、上記希土類元素添加ファイバの
出力光信号が第二の光分岐で分岐されて入光される第二
の受光素子と、上記第二の受光素子で光電変換した電気
信号を対数変換する第二の対数増幅器と、上記第一の対
数増幅器の出力と基準電圧とを加算するを加算回路と、
上記加算回路の出力信号と上記第二の対数増幅器の出力
信号との差分を増幅する差動増幅器と、上記差動増幅器
の出力信号が入力される励起用レーザを駆動する駆動回
路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【作用】第一の光分岐で伝搬されてきた光信号を分光
し、その分岐光信号を第一の光電変換素子で光電変換し
た信号を第一の対数増幅器で対数信号に変換増幅して加
算回路に出力し、加算回路で所定の基準電圧を加算す
る。
し、その分岐光信号を第一の光電変換素子で光電変換し
た信号を第一の対数増幅器で対数信号に変換増幅して加
算回路に出力し、加算回路で所定の基準電圧を加算す
る。
【０００８】希土類元素添加ファイバの出力光信号を第
二の光分岐で分岐して第二の受光素子で光電変換し、こ
の光電変換した信号を第二の対数増幅器で対数信号に変
換増幅した信号と、上記加算回路の出力信号とを差動増
幅器でその差分を増幅して励起用レーザを駆動する駆動
回路に与える。差動増幅器は、上記加算回路の出力信号
と第二の対数増幅器の出力信号の差分を無くすように励
起用レーザの出力パワーを調整する。これにより、上記
加算回路の出力に応じた光増幅信号が常に得られる利得
を有する光ファイバ増幅器とすることができる。
二の光分岐で分岐して第二の受光素子で光電変換し、こ
の光電変換した信号を第二の対数増幅器で対数信号に変
換増幅した信号と、上記加算回路の出力信号とを差動増
幅器でその差分を増幅して励起用レーザを駆動する駆動
回路に与える。差動増幅器は、上記加算回路の出力信号
と第二の対数増幅器の出力信号の差分を無くすように励
起用レーザの出力パワーを調整する。これにより、上記
加算回路の出力に応じた光増幅信号が常に得られる利得
を有する光ファイバ増幅器とすることができる。
【０００９】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面を参照しつつ以
下に説明する。図１は本発明の光ファイバ増幅器の一実
施例を表わすブロック図である。
下に説明する。図１は本発明の光ファイバ増幅器の一実
施例を表わすブロック図である。
【００１０】図１において、伝送用光ファイバ１３は光
分岐９に接続され、光分岐９の分岐した二つの光ファイ
バ３０，３１の一方の光ファイバ３０は波長分割多重型
（以下、ＷＤＭ）光ファイバカプラ１０へ、他方の光フ
ァイバ３１は受光素子６に光信号が入光するように接続
されている。上記ＷＤＭ光ファイバカプラ１０には励起
用レーザ７から出力された光信号が合波されるように光
ファイバ３２も接続されており、さらに、そのＷＤＭ光
ファイバカプラ１０の出力端子には希土類元素添加ファ
イバ１１が接続されている。この希土類元素添加ファイ
バ１１は光分岐１２に接続されており、光分岐１２で分
岐された二つの出力端子の一方には伝送用光ファイバ１
４が、他方には受光素子８に分岐された光信号が入力す
るように光ファイバ３３が接続されている。
分岐９に接続され、光分岐９の分岐した二つの光ファイ
バ３０，３１の一方の光ファイバ３０は波長分割多重型
（以下、ＷＤＭ）光ファイバカプラ１０へ、他方の光フ
ァイバ３１は受光素子６に光信号が入光するように接続
されている。上記ＷＤＭ光ファイバカプラ１０には励起
用レーザ７から出力された光信号が合波されるように光
ファイバ３２も接続されており、さらに、そのＷＤＭ光
ファイバカプラ１０の出力端子には希土類元素添加ファ
イバ１１が接続されている。この希土類元素添加ファイ
バ１１は光分岐１２に接続されており、光分岐１２で分
岐された二つの出力端子の一方には伝送用光ファイバ１
４が、他方には受光素子８に分岐された光信号が入力す
るように光ファイバ３３が接続されている。
【００１１】また、上記受光素子６の光電変換電気信号
を対数変換するため、受光素子６の出力端子が対数増幅
器１の入力端子に接続されている。その対数増幅器１の
出力端子は加算回路２の一方の入力端子に接続されてお
り、さらにこの加算回路２の他方の入力端子には光ファ
イバ増幅器の利得を設定する基準電圧を入力する信号線
１５が接続されている。上記加算回路２の出力端子は差
動増幅器３の非反転入力端子に接続されており、この差
動増幅器３のもう一つの入力端子である反転入力端子に
は対数増幅器４の出力端子が接続されいる。この対数増
幅器４の入力端子には受光素子８の出力端子が接続され
ている。
を対数変換するため、受光素子６の出力端子が対数増幅
器１の入力端子に接続されている。その対数増幅器１の
出力端子は加算回路２の一方の入力端子に接続されてお
り、さらにこの加算回路２の他方の入力端子には光ファ
イバ増幅器の利得を設定する基準電圧を入力する信号線
１５が接続されている。上記加算回路２の出力端子は差
動増幅器３の非反転入力端子に接続されており、この差
動増幅器３のもう一つの入力端子である反転入力端子に
は対数増幅器４の出力端子が接続されいる。この対数増
幅器４の入力端子には受光素子８の出力端子が接続され
ている。
【００１２】以上の構成において、伝送用光ファイバ１
３を伝搬されてきた光信号は光分岐９で光ファイバ３
０，３１に分光される。光ファイバ３１で受光素子６に
入光された分光信号は光電変換される。この光電変換さ
れた電気信号を対数増幅器１で対数変換し、さらに加算
回路３で、予め定られた増幅利得が得られるように基準
電圧が加算され、さらに加算された信号は差動増幅器３
に入力される。これと共に、希土類元素添加ファイバ１
１の出力光信号を光電変換している受光素子８のその光
電変換信号を対数増幅している対数増幅器４からの電気
信号と、上記加算回路２の出力信号との差分を差動増幅
器３で増幅して駆動回路５に入力する。この駆動回路５
は差動増幅器３からの電気信号に応じた励起光を出力さ
せるように励起用レーザ７を駆動しており、励起用レー
ザ７からの励起光は光ファイバ３２とＷＤＭ光ファイバ
カプラ１０を介して希土類元素添加ファイバ１１に入光
され希土類元素の原子を励起する。この希土類元素添加
ファイバ１１には光分岐９およびＷＤＭ光ファイバカプ
ラ１０を介して伝送されてきた光信号が入光されてお
り、この光信号によって希土類元素添加ファイバ１１内
の励起された希土類元素の原子に誘導放出が生起せら
れ、伝送されてきた光信号が増幅される。
３を伝搬されてきた光信号は光分岐９で光ファイバ３
０，３１に分光される。光ファイバ３１で受光素子６に
入光された分光信号は光電変換される。この光電変換さ
れた電気信号を対数増幅器１で対数変換し、さらに加算
回路３で、予め定られた増幅利得が得られるように基準
電圧が加算され、さらに加算された信号は差動増幅器３
に入力される。これと共に、希土類元素添加ファイバ１
１の出力光信号を光電変換している受光素子８のその光
電変換信号を対数増幅している対数増幅器４からの電気
信号と、上記加算回路２の出力信号との差分を差動増幅
器３で増幅して駆動回路５に入力する。この駆動回路５
は差動増幅器３からの電気信号に応じた励起光を出力さ
せるように励起用レーザ７を駆動しており、励起用レー
ザ７からの励起光は光ファイバ３２とＷＤＭ光ファイバ
カプラ１０を介して希土類元素添加ファイバ１１に入光
され希土類元素の原子を励起する。この希土類元素添加
ファイバ１１には光分岐９およびＷＤＭ光ファイバカプ
ラ１０を介して伝送されてきた光信号が入光されてお
り、この光信号によって希土類元素添加ファイバ１１内
の励起された希土類元素の原子に誘導放出が生起せら
れ、伝送されてきた光信号が増幅される。
【００１３】上記差動増幅器３は上記加算回路２の出力
と対数増幅器４の出力とが一致するように、駆動回路５
への出力を調整しており、これにより伝送されて入光さ
れた光信号の急激な変化に対して増幅光信号が飽和しな
いように励起光の出力を調整するようにフィードバック
をかけることができる。従って、常に一定の増幅利得を
実現できることになる。
と対数増幅器４の出力とが一致するように、駆動回路５
への出力を調整しており、これにより伝送されて入光さ
れた光信号の急激な変化に対して増幅光信号が飽和しな
いように励起光の出力を調整するようにフィードバック
をかけることができる。従って、常に一定の増幅利得を
実現できることになる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバ増幅器の入力段と出力段の光信号を光分岐で
分岐して各々の受光素子で光電変換し、さらにそれら光
電変換した信号を各自対数増幅器に入力して、それら入
力信号から定まる増幅信号に対しする出力信号の瞬間的
な変化を修正するようにするようにしたので常に最適な
ダイナミックレンジを有する光ファイバ増幅器を実現で
きる。
光ファイバ増幅器の入力段と出力段の光信号を光分岐で
分岐して各々の受光素子で光電変換し、さらにそれら光
電変換した信号を各自対数増幅器に入力して、それら入
力信号から定まる増幅信号に対しする出力信号の瞬間的
な変化を修正するようにするようにしたので常に最適な
ダイナミックレンジを有する光ファイバ増幅器を実現で
きる。
【図１】本発明の一実施例を示す図。
１，４ 対数増幅器 ２ 加算回路 ３ 差動増幅器 ５ 駆動回路 ６，８ 受光素子 ７ 励起用レーザ ９，１２ 光分岐 １０ ＷＤＭ光ファイバカプラ １１ 希土類元素添加ファイバ １３，１４ 伝送用光ファイバ １５ 信号線 ３０，３１，３２，３３ 光ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】第一の光分岐からの分岐光信号を光電変換
する第一の受光素子と、 上記第一の受光素子の電気信号を対数変換する第一の対
数増幅器と、 上記第一の光分岐からの分岐光信号が光ファイバカプラ
を介して入光される希土類元素添加ファイバと、 上記希土類元素添加ファイバの出力光信号が第二の光分
岐で分岐されて入光される第二の受光素子と、 上記第二の受光素子で光電変換した電気信号を対数変換
する第二の対数増幅器と、 上記第一の対数増幅器の出力と基準電圧とを加算するを
加算回路と、 上記加算回路の出力信号と上記第二の対数増幅器の出力
信号との差分を増幅する差動増幅器と、 上記差動増幅器の出力信号が入力される励起用レーザを
駆動する駆動回路とを備えることを特徴とする光ファイ
バ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217736A JP2616293B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217736A JP2616293B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563643A true JPH0563643A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2616293B2 JP2616293B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=16708949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3217736A Expired - Lifetime JP2616293B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616293B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997006616A1 (en) * | 1995-08-04 | 1997-02-20 | Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite | Improvements in or relating to optical add/drop wavelength division multiplex systems |
| WO2000013313A1 (de) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Optische verstärker und optische übertragungsstrecke |
| JP2001500337A (ja) * | 1996-09-13 | 2001-01-09 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | 光増幅器を備えたシステム |
| WO2002101890A2 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-19 | Photon-X, Inc. | Dual mode programmable optical logarithmic amplifier driver |
| US6738185B2 (en) | 2002-08-30 | 2004-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplifier gain control method for optical amplifier and gain control circuit for optical amplifier |
| JP2010219414A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光増幅装置 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3217736A patent/JP2616293B2/ja not_active Expired - Lifetime
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