JPH08248457A - 光増幅装置 - Google Patents

光増幅装置

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JPH08248457A
JPH08248457A JP7054005A JP5400595A JPH08248457A JP H08248457 A JPH08248457 A JP H08248457A JP 7054005 A JP7054005 A JP 7054005A JP 5400595 A JP5400595 A JP 5400595A JP H08248457 A JPH08248457 A JP H08248457A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 増幅すべき光信号の数に関わらず、各光信号
の光出力レベルを一定に制御できる光増幅装置を提供す
る。 【構成】 光直接増幅器１１によって増幅された多重化
光信号から、光分岐回路１２によって、モニタ光を取り
出すとともに、波長可変光フィルタ１３によって、モニ
タ光から特定の波長の光だけが抽出されるようにし、抽
出された光信号のレベルによって、光直接増幅器１１の
利得制御が行われるようにする。また、その際、波長可
変光フィルタ１３の透過波長範囲を、発振器１８によっ
て微少に変動させることによって、その変動に応じて、
光・電気変換回路１４の出力に生ずる成分を基に、透過
波長範囲と光信号の波長の隔たりを検出できるようにし
ておき、その隔たり量が０となるように、光フィルタ制
御回路１６に、波長可変光フィルタ１３の透過波長範囲
の中心波長を制御させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光増幅装置に係わり、
たとえば、光通信システムで用いられる、波長多重され
た光信号の直接増幅を行う光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムには、伝送路である光フ
ァイバ内を、波長の異なる複数の光信号を、同時に伝送
させるものが存在しており、波長多重された光信号を、
予め定められたレベルまで増幅するために、以下に記す
ような光増幅装置が用いられている。
【０００３】図２に、従来の光増幅装置の概略構成を示
す。以下、この図を用いて、従来の光増幅装置の動作の
概要を説明する。図示してあるように、光増幅装置は、
光直接増幅器１１と光分岐回路１２と光・電気変換回路
１４と利得制御回路１５とから構成される。光直接増幅
器１１は、光信号を直接（光信号のまま）増幅する増幅
器であり、光増幅装置に入力された光信号は、ここで増
幅され、光分岐回路１２に導入される。
【０００４】光分岐回路１２は、入力された光信号を２
方向に分岐する光回路であり、光直接増幅器１１が出力
する光信号の一部が、この光分岐回路１２によって分岐
されて、光・電気変換回路１４に入力され、電気信号に
変換される。光・電気変換回路１４が出力する、電気信
号は、利得制御回路１５に入力され、利得制御回路１５
は、その電気信号のレベルが所定レベルとなるように、
光直接増幅器１１の利得を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
増幅装置は、波長多重された光信号のトータルの光出力
レベルが一定となるように、光直接増幅器の利得制御が
行われているため、増幅を行い光信号の数が変化しない
場合には、正確な光出力レベル制御が行われることにな
るが、光信号の数を変えることができないといった問題
があった。
【０００６】すなわち、増幅を行う光信号の数を増やし
た場合、従来の光増幅装置では、光増幅装置から出力さ
れる光出力のレベルが一定に制御されるので、個々の光
信号の出力レベルは低下してしまう。このため、システ
ムの送受間レベル差がとれなくなってしまい、光増幅装
置としての機能を果たさなくなってしまう。
【０００７】このように、従来の光増幅装置は、システ
ム運用開始後に、光信号の数量変更による伝送容量変更
が困難な装置となっており、従来の光増幅装置を用いた
システムは、拡張性が悪いシステムになっている。
【０００８】そこで、本発明の目的は、光信号の数に関
わらず、各光信号の光出力レベルを一定に制御できる光
増幅装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
（イ）波長多重された光信号の直接増幅を行う光直接増
幅器と、（ロ）この光直接増幅器が増幅した光信号を２
方向に分岐する光分岐回路と、（ハ）この光分岐回路に
よって分岐された一方の光信号から、特定の波長の光信
号を抽出する光フィルタと、（ニ）この光フィルタによ
って抽出された光信号のレベルに応じた電気信号を出力
する光・電気変換手段と、（ホ）この光・電気変換手段
が出力する電気信号のレベルが、所定レベルとなるよう
に光直接増幅器の利得を制御する利得制御手段とを具備
する。
【００１０】すなわち、請求項１記載の発明では、光直
接増幅器（たとえば、エルビウム添加光ファイバを用い
た増幅器）による増幅を受けた多重化光信号から分岐さ
れたモニタ用の光信号を、光フィルタを介して、光・電
気変換手段に導入する構成とすることによって、光・電
気変換手段が、多重化光信号に含まれる１つの光信号の
増幅後のレベルを検出できるようにするとともに、その
レベルによって、光直接増幅器の増幅率が制御されるよ
うに光増幅装置を構成する。
【００１１】請求項２記載の発明は、（イ）波長多重さ
れた光信号の直接増幅を行う光直接増幅器と、（ロ）こ
の光直接増幅器が増幅した光信号を２方向に分岐する光
分岐回路と、（ハ）この光分岐回路によって分岐された
一方の光信号が入射される、制御信号に応じて透過波長
範囲が変化する波長可変光フィルタと、（ニ）この波長
可変光フィルタに対して、その透過波長範囲をある基準
波長を中心とした所定の波長範囲内で周期的に変化させ
る制御信号を供給する制御信号供給手段と、（ホ）波長
可変光フィルタを透過した光信号のレベルに応じた電気
信号を出力する光・電気変換手段と、（ヘ）この光・電
気変換手段が出力する電気信号のレベルが、所定レベル
となるように光直接増幅器の利得を制御する利得制御手
段と、（ト）光・電気変換手段が出力する電気信号の時
間変化プロファイルが、制御信号の時間変化パターンに
応じて定まる所定のプロファイルになるように、制御信
号供給手段において制御に用いられている基準波長を変
更することによって、基準波長を、光・電気変換手段に
入力されている光信号の波長と一致させる基準波長変更
手段とを具備する。
【００１２】すなわち、請求項２記載の発明では、増幅
後の多重化光信号から分岐されたモニタ用の光信号を、
波長可変光フィルタを介して、光・電気変換手段に導入
する構成とすることによって、光・電気変換手段が、多
重化光信号に含まれる１つの光信号の増幅後のレベルを
検出できるようにするとともに、そのレベルによって、
光直接増幅器の利得が制御されるようにする。そして、
制御信号供給手段と基準波長変更手段とを設けることに
よって、上記利得制御と並行して、波長可変光フィルタ
の透過波長範囲の中心波長を、波長可変光フィルタが透
過している光信号の波長に一致させる処理が行われるよ
う、光増幅装置を構成する。
【００１３】請求項３記載の発明は、（イ）波長多重さ
れた光信号の直接増幅を行う光直接増幅器と、（ロ）こ
の光直接増幅器が増幅した光信号を２方向に分岐する光
分岐回路と、（ハ）この光分岐回路によって分岐された
一方の光信号が入射される、制御信号に応じて透過波長
範囲が変化する波長可変光フィルタと、（ニ）この波長
可変光フィルタに対して、その透過波長範囲をある基準
波長を中心とした所定の波長範囲内で周期的に変化させ
る制御信号を供給する制御信号供給手段と、（ホ）波長
可変光フィルタを透過した光信号のレベルに応じた電気
信号を出力する光・電気変換手段と、（ヘ）この光・電
気変換手段が出力する電気信号のレベルが、所定レベル
となるように光直接増幅器の利得を制御する利得制御手
段と、（ト）光・電気変換手段が出力する電気信号の時
間変化プロファイルが、制御信号の時間変化パターンに
応じて定まる所定のプロファイルになるように、制御信
号供給手段において制御に用いられている基準波長を変
更することによって、基準波長を、光・電気変換手段に
入力されている光信号の波長と一致させる基準波長変更
手段と、（チ）光・電気変換手段の出力する電気信号の
レベルが基準レベル以下となったときに、透過波長範囲
の中心波長が、光直接増幅器に入力されることがある光
信号の波長範囲内で変化するように波長可変光フィルタ
を制御するとともに、光・電気変換手段の出力する電気
信号のレベルを監視することによって、電気信号のレベ
ルが基準レベル以上であり、かつ、ピークを示す中心波
長を特定し、制御信号供給手段に特定した中心波長を基
準波長とした制御信号の供給を開始させる基準波長切換
手段とを具備する。
【００１４】すなわち、請求項３記載の発明では、請求
項２記載の発明に、光・電気変換手段の出力する電気信
号のレベルが基準レベル以下となったときに、透過波長
範囲の中心波長が、光直接増幅器に入力されることがあ
る光信号の波長範囲内で変化するように波長可変光フィ
ルタを制御するとともに、光・電気変換手段の出力する
電気信号のレベルを監視することによって、電気信号の
レベルが基準レベル以上であり、かつ、ピークを示す中
心波長を特定し、制御信号供給手段に特定した中心波長
を基準波長とした制御信号の供給を開始させる基準波長
切換手段を付加することによって、利得制御のための監
視対象となっている光信号が断となっても、連続的に利
得制御が行われるようにする。
【００１５】
【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。
【００１６】図１に実施例の光増幅装置の概略構成を示
す。図中、光直接増幅器１１と光分岐回路１２と波長可
変フィルタ１３と光・電気変換回路１４と利得制御回路
１５によって構成されているブロックが、光直接増幅器
１１の利得の制御を行っている部分である。まず、この
部分の動作を説明する。
【００１７】光直接増幅器１１は、１．５５μｍ帯の増
幅が可能なエルビウム（Ｅｒ3+）添加光ファイバと励起
用半導体レーザとで構成された増幅器であり、光コネク
タ２１1 を介して入力された光信号は、この光直接増幅
器１１において光のまま増幅され、光分岐回路１２によ
って２方向に分岐される。実施例の光増幅装置では、こ
の光分岐回路１２として、入力光を、９０：１０に分岐
するものを用いており、入力光の９０％は光コネクタ２
１2 方向に、１０％は波長可変光フィルタ１３側に分岐
されている。
【００１８】波長可変光フィルタ１３は、干渉光膜を用
いた、透過波長範囲を変えることができる光フィルタで
あり、透過する波長範囲の大きさ（幅）は変わらず、そ
の中心波長だけが移動するといった形で、透過波長範囲
が変化するものである。また、透過波長範囲は、光増幅
装置に入力される波長多重光信号から、いずれか１つの
光信号だけを抽出できる幅となっており、通常、ある１
つの光信号だけが抽出される状態に制御されている。こ
の波長可変光フィルタ１３の制御手順の詳細については
後述する。
【００１９】波長可変光フィルタ１３を透過した光は、
光・電気変換回路１４に入力され、光・電気変換回路１
４は、入力光レベルに応じた電気信号を出力する。光・
電気変換回路１４の出力する電気信号は、利得制御回路
１５に入力されており、利得制御回路１５は、その電気
信号のレベルが所定レベルとなるように、光直接増幅器
１１の利得制御を行う。なお、利得制御回路１５による
光直接増幅器１１の利得の制御は、光直接増幅器１１を
構成する励起用半導体レーザへの注入電流を制御するこ
とにより行われている。
【００２０】このように、実施例の光増幅装置では、増
幅後の多重化光信号から、ある１つの光信号だけを取り
出して、その光信号のレベルが一定となるように、光直
接増幅器の利得が制御される。このため、実施例の光増
幅装置では、多重化された信号数に依らず、各光信号の
レベルは一定に制御されることになる。
【００２１】たとえば、波長可変光フィルタ１３が、波
長λ1 を中心とした波長の光を透過する状態になってお
り、光・電気変換回路１４に入力される光のレベルを＋
２．４５ｄＢｍに制御するよう設定されている状態を考
える。
【００２２】このような状態において、波長が、それぞ
れ、λ1 、λ2 （λ1 ≠λ2 ）であり、信号レベルが共
に０ｄＢｍである、第１光信号と第２光信号とが入力さ
れた場合には、光・電気変換回路１４に入力される第１
光信号のレベルが＋２．４５ｄＢｍに制御されるのであ
るから、光コネクタ２１2 から、＋１２ｄＢｍ（光・電
気変換回路１４に入力される光の９倍のレベル）に増幅
された第１光信号が出力されることになる。また、第２
光信号も同利得で増幅されるので、外部に対しては、共
に、＋１２ｄＢｍの第１光信号と第２光信号（２波長多
重光信号のレベルは、＋１５ｄＢｍ）が出力されること
になる。
【００２３】そして、波長が、それぞれ、λ3 、λ4 で
あり、信号レベルが共に０ｄＢｍである第３光信号と第
４光信号が入力されるようになり、光直接増幅器１１に
入力される多重化光信号のレベルが、＋３ｄＢｍから＋
６ｄＢｍに変化した場合にも、第１光信号のレベルで利
得制御が行われるので、光コネクタ２１2 から出力され
る第１光信号と第２光信号は、第３、第４光信号の増幅
が行われるようになった後も、それぞれ、２波長多重時
と等しい＋１２ｄＢｍのレベルを持つことになり、＋１
８ｄＢｍのレベルの４波長多重光信号が出力されること
になる。
【００２４】このように、実施例の光増幅装置では、多
重する信号数にかかわらず、各光信号のレベルを一定に
制御することができる。
【００２５】次に、実施例の光増幅装置における波長可
変光フィルタの制御手順を説明する。なお、波長可変光
フィルタの制御は、入力される光信号の波長の変動を、
レベルに変動と見なして、誤った利得制御が行われてし
まうことを防止するために行なっているものであり、そ
のために設けられている回路が、光フィルタ制御回路１
６と発振器１７とローパスフィルタ１８と同期検波器１
９である。
【００２６】図１に示してあるように、波長可変光フィ
ルタ１３には、その透過波長範囲を制御するための信号
として、光フィルタ制御回路１６が出力する信号に、発
振器１７が発振する低周波信号（実施例では、１００Ｈ
ｚ）を、重畳した信号が入力されている。
【００２７】光フィルタ制御回路１６が出力する信号
は、波長可変光フィルタ１３の透過波長範囲の中心波長
の時間平均を規定する信号となっており、この光フィル
タ制御回路１６と発振機１７からの信号によって、波長
可変光フィルタ１３は、その透過波長範囲が、ある波長
を中心として、微少に（透過している光の波長が、透過
波長範囲からはずれないように）変動するように制御さ
れる。
【００２８】周知のように、光フィルタの透過率は、透
過波長範囲の中心において最大値をとるので、光・電気
変換回路１４に入力される光信号も、波長可変光フィル
タ１３の透過波長範囲変動に応じて、そのレベルが変動
することになり、光・電気変換回路１４が出力する電気
信号のレベルも、波長可変光フィルタ１３の透過波長範
囲変動に応じた時間変化を示すものとなる。このため、
この時間変化パターンの形状を評価することによって、
抽出対象となっている光信号の波長と、波長可変光フィ
ルタの透過波長範囲の中心値との隔たりが検出でき、ま
た、透過波長範囲の中心値を、光信号の波長に追従させ
ることができることになる。
【００２９】実施例の光増幅装置では、光・電気変換回
路１４の出力から、時間変化成分だけを抽出するローパ
スフィルタ１８と、ローパスフィルタ１８によって抽出
された信号を、発振器１７が出力する低周波信号で同期
検波する同期検波器１９を設け、同期検波器１９によっ
て検出される光信号と透過波長範囲の中心値との隔たり
量に応じた誤差信号を、光フィルタ制御回路１６に供給
し、光フィルタ制御回路１６に、誤差信号がゼロとなる
ような信号を出力させることによって、透過波長範囲の
中心値を、光信号の波長に追従させている。
【００３０】また、図１には示していないが、実施例の
光増幅装置には、初期の波長選択、あるいは、波長可変
光フィルタの抽出対象となっている光信号が断したとき
などに、各部を統合的に制御するＣＰＵも設けられてお
り、ＣＰＵは、以下のような制御を行うようにプログラ
ムされている。
【００３１】初期の波長選択の際には、ＣＰＵは、波長
可変光フィルタ１４の透過波長範囲の中心値が、予め、
設定されている波長範囲内で、短波長側から長波長側に
連続掃引されるように、光フィルタ制御回路１６に所定
のコマンドを送出する。そして、連続掃引が行われてい
るときの、光・電気変換回路１４の出力の時間変化を監
視することによって、ピークが現われる透過波長範囲を
特定し、その透過波長範囲を初期値として、既に説明し
た手順で、利得制御および透過波長範囲制御が行われる
ようにする。
【００３２】また、波長可変光フィルタの抽出対象とな
っている光信号が断したとき、すなわち、光・電気変換
回路１４の出力が急変した場合には、利得制御回路１５
による利得制御を停止させてから、初期波長選択時と同
様の手順で、ピークが現われる透過波長範囲を特定し、
その透過波長範囲を初期値として、利得制御および透過
波長範囲制御が行われるようにしている。
【００３３】なお、実施例の光増幅装置では、光直接増
幅器として、エルビウム添加光ファイバを用いた増幅器
を使用しているが、他の希土類添加光ファイバを用いて
も良く、また、半導体レーザ増幅器を用いても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
ないし請求項５記載の発明によれば、増幅後の波長多重
光信号に含まれる１つの光信号のレベルによって、光直
接増幅器の利得が制御されるので、増幅を行うべき光信
号の数が変化しても、個々の光信号の出力レベルを一定
に制御することができる。このため、本発明の光増幅装
置を用いてシステムを構成した場合には、光信号の増減
が容易な、極めて拡張性の高いシステムが得られること
になる。
【００３５】また、請求項２記載の発明のように、増幅
後の波長多重光信号から１つの光信号を抽出するのに、
波長可変光フィルタを用い、その透過波長範囲を、抽出
対象となっている光信号の波長に一致させる手段を設け
た場合には、増幅を行うべき光信号の波長が変動して
も、正確な利得制御が行えることになる。
【００３６】さらに、請求項３記載の発明のように光増
幅装置を構成した場合には、利得の制御のために抽出さ
れている光信号が断となった場合にも、利得制御を続行
させることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による光増幅装置の構成を示
すブロック図である。
【図２】従来の光増幅装置の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１１ 光直接増幅器 １２ 光分岐回路 １３ 波長可変光フィルタ １４ 光・電気変換回路 １５ 利得制御回路 １６ 光フィルタ制御回路 １７ 発振器 １８ ローパスフィルタ １９ 同期検波器 ２１ コネクタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長多重された光信号の直接増幅を行う
    光直接増幅器と、 この光直接増幅器が増幅した光信号を２方向に分岐する
    光分岐回路と、 この光分岐回路によって分岐された一方の光信号から、
    特定の波長の光信号を抽出する光フィルタと、 この光フィルタによって抽出された光信号のレベルに応
    じた電気信号を出力する光・電気変換手段と、 この光・電気変換手段が出力する電気信号のレベルが、
    所定レベルとなるように前記光直接増幅器の利得を制御
    する利得制御手段とを具備することを特徴とする光増幅
    装置。
  2. 【請求項２】 波長多重された光信号の直接増幅を行う
    光直接増幅器と、 この光直接増幅器が増幅した光信号を２方向に分岐する
    光分岐回路と、 この光分岐回路によって分岐された一方の光信号が入射
    される、制御信号に応じて透過波長範囲が変化する波長
    可変光フィルタと、 この波長可変光フィルタに対して、その透過波長範囲を
    ある基準波長を中心とした所定の波長範囲内で周期的に
    変化させる制御信号を供給する制御信号供給手段と、 前記波長可変光フィルタを透過した光信号のレベルに応
    じた電気信号を出力する光・電気変換手段と、 この光・電気変換手段が出力する電気信号のレベルが、
    所定レベルとなるように前記光直接増幅器の利得を制御
    する利得制御手段と、 前記光・電気変換手段が出力する電気信号の時間変化プ
    ロファイルが、前記制御信号の時間変化パターンに応じ
    て定まる所定のプロファイルになるように、前記制御信
    号供給手段において制御に用いられている前記基準波長
    を変更することによって、基準波長を、前記光・電気変
    換手段に入力されている光信号の波長と一致させる基準
    波長変更手段とを具備することを特徴とする光増幅装
    置。
  3. 【請求項３】 波長多重された光信号の直接増幅を行う
    光直接増幅器と、 この光直接増幅器が増幅した光信号を２方向に分岐する
    光分岐回路と、 この光分岐回路によって分岐された一方の光信号が入射
    される、制御信号に応じて透過波長範囲が変化する波長
    可変光フィルタと、 この波長可変光フィルタに対して、その透過波長範囲を
    ある基準波長を中心とした所定の波長範囲内で周期的に
    変化させる制御信号を供給する制御信号供給手段と、 前記波長可変光フィルタを透過した光信号のレベルに応
    じた電気信号を出力する光・電気変換手段と、 この光・電気変換手段が出力する電気信号のレベルが、
    所定レベルとなるように前記光直接増幅器の利得を制御
    する利得制御手段と、 前記光・電気変換手段が出力する電気信号の時間変化プ
    ロファイルが、前記制御信号の時間変化パターンに応じ
    て定まる所定のプロファイルになるように、前記制御信
    号供給手段において制御に用いられている前記基準波長
    を変更することによって、基準波長を、前記光・電気変
    換手段に入力されている光信号の波長と一致させる基準
    波長変更手段と、 前記光・電気変換手段の出力する電気信号のレベルが基
    準レベル以下となったときに、前記透過波長範囲の中心
    波長が、前記光直接増幅器に入力されることがある光信
    号の波長範囲内で変化するように前記波長可変光フィル
    タを制御するとともに、前記光・電気変換手段の出力す
    る電気信号のレベルを監視することによって、電気信号
    のレベルが前記基準レベル以上であり、かつ、ピークを
    示す中心波長を特定し、前記制御信号供給手段に特定し
    た中心波長を基準波長とした制御信号の供給を開始させ
    る基準波長切換手段とを具備することを特徴とする光増
    幅装置。
  4. 【請求項４】 前記光直接増幅器が、エルビウム添加光
    ファイバを用いた増幅器であることを特徴とする請求項
    １ないし請求項３記載の光増幅装置。
  5. 【請求項５】 前記波長可変光フィルタが、干渉光膜を
    用いたものであることを特徴とする請求項２ないし請求
    項４記載の光増幅装置。
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