JPH0677572A - 光パルス増幅器 - Google Patents

光パルス増幅器

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JPH0677572A
JPH0677572A JP4230052A JP23005292A JPH0677572A JP H0677572 A JPH0677572 A JP H0677572A JP 4230052 A JP4230052 A JP 4230052A JP 23005292 A JP23005292 A JP 23005292A JP H0677572 A JPH0677572 A JP H0677572A
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JP
Japan
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optical
pulse width
signal
amplified
pulse
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Pending
Application number
JP4230052A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Ishikawa
広道 石川
Masayuki Nishimura
正幸 西村
Shinichi Furukawa
眞一 古川
Tsuneo Horiguchi
常雄 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルス幅によらない利得を得ることができ、
かつ、高い利得を得ることができる装置を提供する。 【構成】 入力されたパルス幅t1 の光パルス信号は光
分波器1によりn(2以上の整数)個の分岐路に分岐さ
れる。分岐された光パルス信号は光増幅器2-1〜2-n
信号強度が増幅される。増幅された信号はそれぞれt1
づつの時間差がある遅延時間調整用ファイバ3-1〜3-n
により遅延時間が調整される。そして、各分岐路で増幅
・遅延された信号は光合波器4により合成され、パルス
幅t1 ×nの増幅光パルス信号として出力される。この
時、連続するm(1以上n以下の整数)個の分岐路の信
号を光合波器4により合成することで、パルス幅t1 ×
mの増幅光パルス信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はOTDR(光パルス試験
器)などの光パルス信号の増幅に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ線路網の障害点検出や損失測
定にはOTDRによる測定が有効である。OTDR測定
においては、OTDR装置より送出される光パルス信号
が光ファイバ中で散乱したり、障害点で反射して戻る光
信号を検出するので測定のダイナミックレンジを大きく
するためには、光パルス信号のパワーを大きくすること
が効果的である。最も一般的に用いられる光信号は半導
体レーザであるが、その光パルス信号のパワーは+10
〜+20dBm 程度が限界である。
【0003】そこで、半導体レーザからの光パルス信号
を光増幅器により増幅することが提案されている。この
光ファイバアンプを用いた増幅を行う技術は、「光ファ
イバアンプによるOTDR高性能化の検討(電子情報通
信学会 OQE90−81,p65〜70)」に記載さ
れている。
【0004】しかし、OTDRなどのパルス信号を増幅
し、高い利得を得ようとすると増幅器の利得の飽和のた
め、パルスの先端でピーク値を持ち、波形歪みを生じて
しまう。具体的に述べれば、所定パルス幅の光信号がE
r等の活性元素がドープされた光ファイバに入射される
と、活性元素は励起光によりポンピングされた状態にあ
るため、光パルスの先端側で多くの光エネルギーを受け
る。その反対に、光パルスの後端側では、先端側に比べ
相対的に受けるエネルギーが少なくなる。このため、パ
ルスの先端ほど高いピーク(高利得)となり、平均レベ
ル(平均利得)との差が生じてしまう。すなわち、パル
ス幅で平均化した利得はパルス幅の増加に従い、著しく
低下してしまう。図4(a)は、光増幅器のパルス増幅
におけるピーク利得と平均利得を説明する図であり、図
4(b)はパルス幅の変化に伴うこれらの値の変化を示
すグラフである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の増幅器では、前
述したようにパルス幅を広くすると平均的な利得が著し
く低下してしまうという問題がある。また、従来におい
ては、このような波形歪みによる利得の低下を抑制する
提案はなされていなかった。
【0006】さらに、広いパルス幅で十分に大きい利得
を得ようとすると、ピーク値が不必要に光出力となり、
光学部品の損傷が生じてしまい、また、操作時における
人体への安全性についても問題があった。
【0007】本発明は以上の問題に鑑み、広いパルス幅
の信号における増幅でも、パルス幅によらない利得を得
ることができ、かつ、高い利得を得ることができる光パ
ルス増幅器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め、本発明は、所定パルス幅を有する光パルス信号の信
号強度を略等分して所定数n(nは2以上の整数)に分
岐する光分岐手段と、分岐された第i(iは1以上n以
下の整数)番目の分岐路における信号を増幅する第iの
光増幅手段と、第iの光増幅手段に連接し、第iの遅延
時間だけ信号を遅延させる第iの遅延手段と、第i番目
から第n番目までの分岐路のうち、連続したj(jは1
以上n以下の整数)本の分岐路において増幅・遅延され
た信号を光合成して、所定パルス幅の略j倍のパルス幅
を有する増幅光パルス信号とする光合成手段とを備え、
第iの遅延時間から第i−1の遅延時間を減算した時間
差は略所定パルス幅であることを特徴とする。
【0009】また、光増幅手段には活性元素をドープし
た光ファイバに励起光を導入して増幅を行うファイバア
ンプを用い、第iの遅延手段は、前記第iの遅延時間に
対応する長さのファイバであることを特徴としても良
い。さらに、光合成手段は、全ての分岐路の信号を光合
成し、増幅光パルス信号のパルス幅は、j本の連続した
各分岐路における光増幅手段を動作させることにより決
定されることを特徴としても良い。
【0010】
【作用】本発明により、幅の狭いパルスを増幅すること
により利得飽和による波形歪みの影響を最小限に抑える
ことができる。よって、非常に効率の良い増幅を行うこ
とができる。さらに、この効率の良い増幅を行った後の
光パルスを時間をずらして合成することにより、所望の
パルス幅を持つ出力信号を得ることができる。そして、
出力信号におけるパルスの平均強度とピーク強度の差を
一定レベル以下に抑えることができる。
【0011】また、光分波器により励起光の分岐を行う
ならば、多くの励起光源を必要としない。さらに、各分
岐での光増幅器のオン・オフを操作することで簡単に所
望のパルス幅を持った出力パルスを得ることができる。
【0012】
【実施例】図1に本発明に係る実施例の構成を示す。入
力されたパルス幅t1 の光パルス信号は光分波器1によ
りn(nは2以上の整数)個の分岐路に分岐される。分
岐された光パルス信号は光増幅器2-1〜2-nで信号強度
が増幅される。増幅された信号はそれぞれt1 づつの時
間差がある遅延時間調整用ファイバ3-1〜3-nにより遅
延時間が調整される。そして、各分岐路で増幅・遅延さ
れた信号は光合波器4により合成され、パルス幅t1 ×
nの増幅光パルス信号として出力される。
【0013】この時、光合波器4において、各分岐路で
増幅・遅延された信号を選択的に光合成することによ
り、所望のパルス幅を有する増幅光パルス信号を得るこ
とができる。連続するm(mは1以上n以下の整数)個
の分岐路、すなわち、各分岐路の信号における信号強度
は略一致し、その信号発生タイミングのみ順次t1 づつ
遅延するようなm個の分岐路の信号を光合波器4により
合成することで、パルス幅t1 ×mの増幅光パルス信号
を得ることができる。
【0014】また、光合波器4は全ての分岐路の信号を
合成するとき、分岐路における光増幅器の動作をオン・
オフすることでパルス幅を調整することもできる。すな
わち、連続するm個の分岐路の光増幅器をオン動作させ
ることで、パルス幅t1 ×mの増幅光パルス信号を得る
ことができる。
【0015】図2および図3に、より具体的な実施例を
示し、これに沿って説明する。
【0016】図2において図1と比べて主に異なる点は
次の通りである。光増幅器としてEr添加ファイバアン
プ151〜153を用い、この励起光源としては半導体
レーザ131〜133を各分岐路毎に設けている。ま
た、各分岐路にはEr添加ファイバアンプを挟んで光ア
イソレータ121〜123,161〜163を設置し、
安定した増幅を得られるようにしている。
【0017】より詳しく説明すると、入力されたパルス
幅t1 の光パルス信号は光分波器110により3個の分
岐路に分岐される。第1〜3の分岐路における信号は、
光アイソレータ121〜123を通過した後、1.48
μm半導体レーザ(LD)131〜133の励起光に励
起されているEr添加ファイバアンプ151〜153に
より増幅される。これら半導体レーザ(LD)131〜
133の励起光はファイバカプラ141〜143を介し
て導かれている増幅された信号はもう一度光アイソレー
タ161〜163を、さらに、遅延時間調整用ファイバ
171〜173を通過する。ここで、遅延時間調整用フ
ァイバ172は遅延時間調整用ファイバ171よりもフ
ァイバ長がt1 分だけ長くなっている。さらに、遅延時
間調整用ファイバ173は遅延時間調整用ファイバ17
2よりもファイバ長がt1 分だけ長くなっている。この
後、光合波器であるファイバカプラ180で合成され、
第1〜3の分岐路における増幅・遅延された信号はそれ
ぞれt1 づつ遅延時間が異なるため、合成後はパルス幅
3t1 の増幅光パルス信号として出力される。
【0018】また、ここで連続する2個の分岐路、例え
ば、第1と第2の分岐路の半導体レーザ131・132
のみ動作させ、第3の分岐路の半導体レーザ133は動
作させないようにすることで、合成後の増幅光パルス信
号のパルス幅を2t1 とすることができる。これは連続
する分岐路であるならば、第2と第3の分岐路の半導体
レーザ132・133のみ動作させるようにしても良
い。
【0019】このようにすることで、出力する増幅光パ
ルス信号のパルス幅を調整することが可能であり、言い
換えれば、出力する増幅光パルス信号の平均パワーを調
整することができる。
【0020】また、図2の実施例において半導体レーザ
131〜133によりそれぞれ独立に励起光を発生させ
ていたものを、ファイバカプラ200を用いることによ
り1つの半導体レーザ190の励起光を共通に利用する
別の実施例を図3に示す。このようにすることで、励起
用の半導体レーザの数を減らすことができる。
【0021】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。光パルスの送出時以外の自然放出光が外
部に導かれないようにするために、各分岐路または合成
後に入力パルス、または、所望の出力パルスに同期させ
た超音波光スイッチ(AOスイッチ)等を用いて、自然
放出光を遮断するようにしても良い。
【0022】また、上記実施例では光増幅は各分岐路に
おいて1段づつであったが、必要に応じて2段以上にし
ても良い。特に、本発明によれば平均利得に対してピー
ク利得が掛け離れて大きくなることがないので、多段で
の増幅が有効である。
【0023】図4(b)の各利得の数値を参照しながら
本発明の効果を具体的に述べる。例えば、出力として1
000nsのパルス幅を有する信号を得るとき、従来で
はピーク利得は32dB程度に達していたが、平均利得
は22dB程度であり、その差は10dBにもなってい
る。しかしながら、本発明である分岐路を20設け、さ
らに、分岐による減衰を補うため2段に光増幅器を設け
て、それぞれに増幅を行うパルス増幅器を用いるなら
ば、大きな改善効果を得ることができる。
【0024】すなわち、パルス幅50nsの光パルス信
号を入力し、分岐、2段増幅、遅延の後、合成して所望
の1000nsのパルス幅を有する増幅パルス光を出力
信号とする。使用した光増幅器を同じものとして、この
総合利得を概算する。アイソレータおよび各カプラによ
る損失合計を−10dBとして、また、分岐による減衰
を−13dBとして、光増幅器による利得(ピーク利得
は32dB×2段、平均利得は31dB×2段)を考え
合わせると、出力信号としてピーク利得40dB、平均
利得38dBの増幅パルス光が得られることがわかる。
このように、所望のパルス幅を得ながら、十分に大きな
利得を得た上で、なおかつ、ピーク利得と平均利得との
差を2dB程度に抑えることができる。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、幅の狭い
パルスを増幅することにより利得飽和による波形歪みの
影響を最小限に抑えることができる。よって、非常に効
率の良い増幅を行うことができる。さらに、この効率の
良い増幅を行った後の光パルスを時間をずらして合成す
ることにより、所望のパルス幅を持つ出力信号を得るこ
とができる。そして、出力信号における光パルスの平均
強度とピーク強度の差を非常に小さく抑えることができ
るので、従来ピーク強度が大きすぎたために生じた光学
部品の損傷等の問題、さらに人体への安全性への問題も
解決する。
【0026】そして、光分波器により励起光の分岐を行
うならば、多くの励起光源を必要とせず、装置の簡素化
および低コスト化が実現できる。また、各分岐での光増
幅器のオン・オフを操作することで簡単に所望のパルス
幅を持った出力パルスを得ることができる。さらに、入
力信号のパルス幅を一定とし、連続する分岐路における
光増幅器のオン動作させることで出力信号のパルス幅を
調整することができるので、出力信号のパルス幅に依存
しない、常に一定の平均利得を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の概略図である。
【図2】本発明の実施例における分岐路を3つとして、
出力信号のパルス幅を調整できるようにした具体的な構
成を示す図である。
【図3】本発明の実施例における分岐路を3つとして、
励起用半導体レーザを1つとした時の具体的な構成を示
す図である。
【図4】従来および実施例における光増幅器のピーク利
得と平均利得を説明する図およびグラフである。
【符号の説明】
1…光分波器、2-1〜2-n…光増幅器、3-1〜3-n…遅
延時間調整用ファイバ、4…光合波器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/16 (72)発明者 古川 眞一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀口 常雄 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定パルス幅を有する光パルス信号の信
    号強度を略等分して所定数n(nは2以上の整数)に分
    岐する光分岐手段と、 分岐された第i(iは1以上n以下の整数)番目の分岐
    路における信号を増幅する第iの光増幅手段と、 前記第iの光増幅手段に連接し、第iの遅延時間だけ信
    号を遅延させる第iの遅延手段と、 第i番目から第n番目までの前記分岐路のうち、連続し
    たj(jは1以上n以下の整数)本の前記分岐路におい
    て増幅・遅延された信号を光合成して、前記所定パルス
    幅の略j倍のパルス幅を有する増幅光パルス信号とする
    光合成手段とを備え、 前記第iの遅延時間から前記第i−1の遅延時間を減算
    した時間差は略前記所定パルス幅であることを特徴とす
    る光パルス増幅器。
  2. 【請求項2】 前記光増幅手段には活性元素をドープし
    た光ファイバに励起光を導入して増幅を行うファイバア
    ンプを用い、 前記第iの遅延手段は、前記第iの遅延時間に対応する
    長さのファイバであることを特徴とする請求項1記載の
    光パルス増幅器。
  3. 【請求項3】 前記光合成手段は、全ての分岐路の信号
    を光合成し、 前記増幅光パルス信号のパルス幅は、前記j本の連続し
    た各分岐路における前記光増幅手段を動作させることに
    より決定されることを特徴とする請求項1記載の光パル
    ス増幅器。
JP4230052A 1992-08-28 1992-08-28 光パルス増幅器 Pending JPH0677572A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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