JPH08304856A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
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- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力信号光がなくても利得を一定に制御する
ことが可能であり、また、電力変化の速い光信号入力に
対しても利得の制御が可能で、周波数特性の良い光ファ
イバ増幅器を提供することを目的とする。 【構成】 光励起によって信号光を増幅するためのＥＤ
Ｆ４に、励起光源８が光増幅のための励起光を供給し、
制御光源１５が利得を制御するための制御光を供給し、
励起光モニタ９がＥＤＦ４に入射される励起光の電力を
検出し、励起光モニタ１２がＥＤＦ４を通過して出力さ
れる励起光の電力を検出し、比較器１１が励起光モニタ
９による検出結果と励起光モニタ１２による検出結果と
の比率を算出し、駆動回路１４が比較器１１による算出
結果に基づいて制御光源１５が供給する制御電力を制御
する。
ことが可能であり、また、電力変化の速い光信号入力に
対しても利得の制御が可能で、周波数特性の良い光ファ
イバ増幅器を提供することを目的とする。 【構成】 光励起によって信号光を増幅するためのＥＤ
Ｆ４に、励起光源８が光増幅のための励起光を供給し、
制御光源１５が利得を制御するための制御光を供給し、
励起光モニタ９がＥＤＦ４に入射される励起光の電力を
検出し、励起光モニタ１２がＥＤＦ４を通過して出力さ
れる励起光の電力を検出し、比較器１１が励起光モニタ
９による検出結果と励起光モニタ１２による検出結果と
の比率を算出し、駆動回路１４が比較器１１による算出
結果に基づいて制御光源１５が供給する制御電力を制御
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信や光計測等の
分野において使用される光増幅器として用いて好適な光
ファイバ増幅器に関する。
分野において使用される光増幅器として用いて好適な光
ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】入力された光信号を光のまま増幅して出
力する、いわゆる光増幅器としては、半導体レーザ増幅
器や希土類添加光ファイバ（以降、ＥＤＦと称す）増幅
器等がある。しかし、これらの光増幅器においては、そ
の利得が、入力される光信号の電力に依存する欠点を有
している。具体的にＥＤＦ増幅器では、入力される光信
号の電力が大きくなるに従って、利得が減少する。この
欠点を改善するために、従来から様々な利得制御方法が
提案されている。
力する、いわゆる光増幅器としては、半導体レーザ増幅
器や希土類添加光ファイバ（以降、ＥＤＦと称す）増幅
器等がある。しかし、これらの光増幅器においては、そ
の利得が、入力される光信号の電力に依存する欠点を有
している。具体的にＥＤＦ増幅器では、入力される光信
号の電力が大きくなるに従って、利得が減少する。この
欠点を改善するために、従来から様々な利得制御方法が
提案されている。
【０００３】上述の利得制御方法の例として、次のよう
なものがある。第１の例として、まず入力される光信号
と出力される光信号とを同時に検知し、入力光と出力光
との比較を行う。次に、この比較信号に基づいて、半導
体レーザ増幅器ではレーザダイオードの駆動電流に、Ｅ
ＤＦ増幅器では励起光源（増幅に要する光源）の電力に
帰還をかけることによって利得を一定に制御する方法で
ある。
なものがある。第１の例として、まず入力される光信号
と出力される光信号とを同時に検知し、入力光と出力光
との比較を行う。次に、この比較信号に基づいて、半導
体レーザ増幅器ではレーザダイオードの駆動電流に、Ｅ
ＤＦ増幅器では励起光源（増幅に要する光源）の電力に
帰還をかけることによって利得を一定に制御する方法で
ある。
【０００４】第２の例として、ＥＤＦ増幅器の場合、Ｅ
ＤＦに入射する励起光の電力と、ＥＤＦから出射する励
起光源の電力を同時に検出し、その比率から該ＥＤＦ増
幅器の利得を算出し、これに基づいて励起光源の電力に
帰還をかけて、利得を一定に制御する方法等である。
ＤＦに入射する励起光の電力と、ＥＤＦから出射する励
起光源の電力を同時に検出し、その比率から該ＥＤＦ増
幅器の利得を算出し、これに基づいて励起光源の電力に
帰還をかけて、利得を一定に制御する方法等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、一般に
従来のＥＤＦ増幅器では、算出した利得に基づいて励起
光の光量を制御することで該ＥＤＦに帰還をかけ、これ
によってＥＤＦ増幅器の利得を制御していた。しかしな
がら、ＥＤＦは励起光の反転分布の応答速度が遅いた
め、利得を高速に制御することができない問題点があっ
た。これは、ＥＤＦにおいては、4Ｉ13/2の上準位から4
Ｉ15/2の下準位への自然放出の緩和時間（≒4Ｉ13/2の
上準位の寿命時間）が１０ミリ秒程度と長く、このた
め、励起光源の電力を変化させても、ＥＤＦの反転分布
が追従できないためである。
従来のＥＤＦ増幅器では、算出した利得に基づいて励起
光の光量を制御することで該ＥＤＦに帰還をかけ、これ
によってＥＤＦ増幅器の利得を制御していた。しかしな
がら、ＥＤＦは励起光の反転分布の応答速度が遅いた
め、利得を高速に制御することができない問題点があっ
た。これは、ＥＤＦにおいては、4Ｉ13/2の上準位から4
Ｉ15/2の下準位への自然放出の緩和時間（≒4Ｉ13/2の
上準位の寿命時間）が１０ミリ秒程度と長く、このた
め、励起光源の電力を変化させても、ＥＤＦの反転分布
が追従できないためである。
【０００６】さらに、ＥＤＦ増幅器において、入力され
る光信号と出力される光信号との双方の電力を比較して
利得を制御する方法を用いた場合には、入力信号光がな
いときには利得の一定制御が不可能となり、次に信号光
が入力された際に、速やかに利得を制御できないという
問題があった。この発明は、このような背景の下になさ
れたもので、入力信号光がなくても利得を一定に制御す
ることが可能であり、また、電力変化の速い光信号入力
に対しても利得の制御が可能で、周波数特性の良い光フ
ァイバ増幅器を提供することを目的としている。
る光信号と出力される光信号との双方の電力を比較して
利得を制御する方法を用いた場合には、入力信号光がな
いときには利得の一定制御が不可能となり、次に信号光
が入力された際に、速やかに利得を制御できないという
問題があった。この発明は、このような背景の下になさ
れたもので、入力信号光がなくても利得を一定に制御す
ることが可能であり、また、電力変化の速い光信号入力
に対しても利得の制御が可能で、周波数特性の良い光フ
ァイバ増幅器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、光励起によ
って信号光を増幅するための希土類添加光ファイバと、
前記希土類添加光ファイバに光を増幅させるための励起
光を供給する光励起手段と、前記希土類添加光ファイバ
に入射される前記励起光の電力を検出する第１の検出手
段と、前記希土類添加光ファイバを通過して出力される
前記励起光の電力を検出する第２の検出手段と、前記第
１の検出手段による検出結果と前記第２の検出手段によ
る検出結果との比率を算出する算出手段と、前記希土類
添加光ファイバの利得を制御するための制御光を供給す
る制御光供給手段と、前記算出手段による算出結果に基
づいて前記制御光供給手段が供給する前記制御光の電力
を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
ために、請求項１に記載の発明にあっては、光励起によ
って信号光を増幅するための希土類添加光ファイバと、
前記希土類添加光ファイバに光を増幅させるための励起
光を供給する光励起手段と、前記希土類添加光ファイバ
に入射される前記励起光の電力を検出する第１の検出手
段と、前記希土類添加光ファイバを通過して出力される
前記励起光の電力を検出する第２の検出手段と、前記第
１の検出手段による検出結果と前記第２の検出手段によ
る検出結果との比率を算出する算出手段と、前記希土類
添加光ファイバの利得を制御するための制御光を供給す
る制御光供給手段と、前記算出手段による算出結果に基
づいて前記制御光供給手段が供給する前記制御光の電力
を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】また、請求項２に記載の発明にあっては、
請求項１に記載の光ファイバ増幅器では、前記算出手段
による計算結果において、周波数の高い成分に基づいて
前記制御光供給手段が供給する前記制御光の電力を制御
する制御手段と前記算出手段による計算結果において周
波数の低い成分に基づいて前記励起光の電力を制御する
制御手段とを具備することを特徴とする。
請求項１に記載の光ファイバ増幅器では、前記算出手段
による計算結果において、周波数の高い成分に基づいて
前記制御光供給手段が供給する前記制御光の電力を制御
する制御手段と前記算出手段による計算結果において周
波数の低い成分に基づいて前記励起光の電力を制御する
制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】また、請求項３に記載の発明にあっては、
請求項１あるいは請求項２に記載の光ファイバ増幅器で
は、前記制御光には、その波長帯域が前記希土類添加光
ファイバの利得帯域内にある光を使用することを特徴と
する。
請求項１あるいは請求項２に記載の光ファイバ増幅器で
は、前記制御光には、その波長帯域が前記希土類添加光
ファイバの利得帯域内にある光を使用することを特徴と
する。
【００１０】また、請求項４に記載の発明にあっては、
請求項１あるいは請求項２あるいは請求光３に記載の光
ファイバ増幅器では、前記制御光を、前記希土類添加光
ファイバの前記信号光が入射される端部に入射させるこ
とを特徴とする。
請求項１あるいは請求項２あるいは請求光３に記載の光
ファイバ増幅器では、前記制御光を、前記希土類添加光
ファイバの前記信号光が入射される端部に入射させるこ
とを特徴とする。
【００１１】また、請求項５に記載の発明にあっては、
請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３に記載の光
ファイバ増幅器では、前記制御光を、前記希土類添加光
ファイバの前記信号光が出射される端部に入射させるこ
とを特徴とする。
請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３に記載の光
ファイバ増幅器では、前記制御光を、前記希土類添加光
ファイバの前記信号光が出射される端部に入射させるこ
とを特徴とする。
【００１２】また、請求項６に記載の発明にあっては、
請求項１あるいは請求項２に記載の光ファイバ増幅器で
は、前記制御光には、その波長帯域が前記希土類添加光
ファイバの励起準位吸収帯域内にある光を使用すること
を特徴とする。
請求項１あるいは請求項２に記載の光ファイバ増幅器で
は、前記制御光には、その波長帯域が前記希土類添加光
ファイバの励起準位吸収帯域内にある光を使用すること
を特徴とする。
【００１３】また、請求項７に記載の発明にあっては、
請求項６に記載の光ファイバ増幅器では、前記制御光
を、前記希土類添加光ファイバの前記信号光が入射され
る端部に入射させることを特徴とする。
請求項６に記載の光ファイバ増幅器では、前記制御光
を、前記希土類添加光ファイバの前記信号光が入射され
る端部に入射させることを特徴とする。
【００１４】また、請求項８に記載の発明にあっては、
請求項６に記載の光ファイバ増幅器では、前記制御光
を、前記希土類添加光ファイバの前記信号光が出射され
る端部に入射させることを特徴とする。
請求項６に記載の光ファイバ増幅器では、前記制御光
を、前記希土類添加光ファイバの前記信号光が出射され
る端部に入射させることを特徴とする。
【００１５】
【作用】この発明によれば、光励起によって信号光を増
幅するための希土類添加光ファイバに、光励起手段が光
を増幅させるための励起光を供給し、制御光供給手段が
利得を制御するための制御光を供給し、第１の検出手段
が希土類添加光ファイバに入射される励起光の電力を検
出し、第２の検出手段が希土類添加光ファイバを通過し
て出力される励起光の電力を検出し、算出手段が第１の
検出手段による検出結果と第２の検出手段による検出結
果との比率を算出し、請求項１に記載の発明にあって
は、制御手段が算出手段による算出結果に基づいて制御
光供給手段が供給する制御光の電力を制御し、また、請
求項２の発明にあっては、算出手段による算出結果の高
い周波数成分に基づいて制御光供給手段が供給する制御
光の電力を制御し、算出手段による算出結果の周波数の
低い成分に基づいて励起光の電力を制御し、請求項１あ
るいは請求項２に記載の発明にあっては、制御光には、
その波長帯域が希土類添加光ファイバの利得帯域内にあ
る光を使用し、また、請求項５に記載の発明にあって
は、制御光には、その波長帯域が希土類添加光ファイバ
の励起準位吸収帯域内にある光を使用する。また請求項
４および請求項７に記載の発明にあっては、制御光を、
希土類添加光ファイバの信号光が入射される端部に入射
させ、請求項５および請求項８に記載の発明にあって
は、制御光を、希土類添加光ファイバの信号光が入射さ
れる端部に入射させる。
幅するための希土類添加光ファイバに、光励起手段が光
を増幅させるための励起光を供給し、制御光供給手段が
利得を制御するための制御光を供給し、第１の検出手段
が希土類添加光ファイバに入射される励起光の電力を検
出し、第２の検出手段が希土類添加光ファイバを通過し
て出力される励起光の電力を検出し、算出手段が第１の
検出手段による検出結果と第２の検出手段による検出結
果との比率を算出し、請求項１に記載の発明にあって
は、制御手段が算出手段による算出結果に基づいて制御
光供給手段が供給する制御光の電力を制御し、また、請
求項２の発明にあっては、算出手段による算出結果の高
い周波数成分に基づいて制御光供給手段が供給する制御
光の電力を制御し、算出手段による算出結果の周波数の
低い成分に基づいて励起光の電力を制御し、請求項１あ
るいは請求項２に記載の発明にあっては、制御光には、
その波長帯域が希土類添加光ファイバの利得帯域内にあ
る光を使用し、また、請求項５に記載の発明にあって
は、制御光には、その波長帯域が希土類添加光ファイバ
の励起準位吸収帯域内にある光を使用する。また請求項
４および請求項７に記載の発明にあっては、制御光を、
希土類添加光ファイバの信号光が入射される端部に入射
させ、請求項５および請求項８に記載の発明にあって
は、制御光を、希土類添加光ファイバの信号光が入射さ
れる端部に入射させる。
【００１６】
【実施例】以下図面を参照して、この発明の一実施例に
かかる光ファイバ増幅器を説明する。 Ａ．第１の実施例 （１）構成 図１は、この発明による光ファイバ増幅器の第１の実施
例を示すブロック図である。図１において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示し
ている。
かかる光ファイバ増幅器を説明する。 Ａ．第１の実施例 （１）構成 図１は、この発明による光ファイバ増幅器の第１の実施
例を示すブロック図である。図１において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示し
ている。
【００１７】図１において、入力信号光Ｓinは光合波器
１に入力される。この光合波器１には、入力信号光Ｓin
と制御光源１５（後述）が出力する制御光とが入力され
る。
１に入力される。この光合波器１には、入力信号光Ｓin
と制御光源１５（後述）が出力する制御光とが入力され
る。
【００１８】光合波器１が出力する光信号は、アイソレ
ータ２に入力される。アイソレータ２は、その図記号内
の矢印の方向のみに光信号を通過させるためのものであ
る。
ータ２に入力される。アイソレータ２は、その図記号内
の矢印の方向のみに光信号を通過させるためのものであ
る。
【００１９】アイソレータ２を通過した光信号は、波長
多重合波器３の１つの端子に入力される。波長多重合波
器３は、波長の異なる２つの光信号を合成あるいは分離
するためのものである。波長多重合波器３の他の２つの
端子には、それぞれ励起光モニタ１２（後述）と、ＥＤ
Ｆ４を介して波長多重合波器５の１つの端子とが接続さ
れている。
多重合波器３の１つの端子に入力される。波長多重合波
器３は、波長の異なる２つの光信号を合成あるいは分離
するためのものである。波長多重合波器３の他の２つの
端子には、それぞれ励起光モニタ１２（後述）と、ＥＤ
Ｆ４を介して波長多重合波器５の１つの端子とが接続さ
れている。
【００２０】ＥＤＦ４は、例えばエルビウムなどの希土
類元素が添加された光ファイバであり、後述の光励起に
よって入力信号光Ｓinを増幅する。波長多重合波器５の
他の２つの端子には、励起光源８（後述）とアイソレー
タ６とが接続されている。アイソレータ６を通過した光
信号は、特定の波長の光信号のみを通過させるＢＰＦ
（帯域通過フィルタ）７に入力され、ＢＰＦ７を通過し
た光信号は出力信号光Ｓoutとして出力される。
類元素が添加された光ファイバであり、後述の光励起に
よって入力信号光Ｓinを増幅する。波長多重合波器５の
他の２つの端子には、励起光源８（後述）とアイソレー
タ６とが接続されている。アイソレータ６を通過した光
信号は、特定の波長の光信号のみを通過させるＢＰＦ
（帯域通過フィルタ）７に入力され、ＢＰＦ７を通過し
た光信号は出力信号光Ｓoutとして出力される。
【００２１】前述の励起光源８は、ＥＤＦ４に励起光を
与えるものであり、ここで発生した励起光は、波長多重
合波器５と励起光モニタ９とに入力される。励起光モニ
タ９は、励起光源８が発生する励起光の電力を検出し、
電気信号を出力する。励起光モニタ９の出力信号は増幅
器１０で増幅され、比較器１１（後述に）入力される。
前述の励起光モニタ１２は、波長多重合波器５およびＥ
ＤＦ４および波長多重合波器３を介して入力される励起
光の電力を検出し、電気信号を出力する。励起光モニタ
１２の出力信号は増幅器１３で増幅され、比較器１１に
入力される。
与えるものであり、ここで発生した励起光は、波長多重
合波器５と励起光モニタ９とに入力される。励起光モニ
タ９は、励起光源８が発生する励起光の電力を検出し、
電気信号を出力する。励起光モニタ９の出力信号は増幅
器１０で増幅され、比較器１１（後述に）入力される。
前述の励起光モニタ１２は、波長多重合波器５およびＥ
ＤＦ４および波長多重合波器３を介して入力される励起
光の電力を検出し、電気信号を出力する。励起光モニタ
１２の出力信号は増幅器１３で増幅され、比較器１１に
入力される。
【００２２】前述の制御光源１５は、駆動回路１４から
供給される駆動電流によって制御光を発生する。この制
御光源１５が出力する制御光は、入力信号光Ｓinとは波
長が異なり、ＥＤＦ４の利得対域内の波長の光であり、
且つ帯域透過フィルタ７の帯域外（本実施例では１．５
μｍ帯）の波長である。この制御光は光合波器１に入力
される。この時、駆動回路１４が出力する駆動電流は、
比較器１１の出力信号に基づいて、増幅器１０の出力と
増幅器１３の出力との比が一定となるように、制御光源
１５が出力する制御光の電力を制御する。
供給される駆動電流によって制御光を発生する。この制
御光源１５が出力する制御光は、入力信号光Ｓinとは波
長が異なり、ＥＤＦ４の利得対域内の波長の光であり、
且つ帯域透過フィルタ７の帯域外（本実施例では１．５
μｍ帯）の波長である。この制御光は光合波器１に入力
される。この時、駆動回路１４が出力する駆動電流は、
比較器１１の出力信号に基づいて、増幅器１０の出力と
増幅器１３の出力との比が一定となるように、制御光源
１５が出力する制御光の電力を制御する。
【００２３】（２）動作 入力信号光Ｓinは、光合波器１、アイソレータ２および
波長多重合波器３を経てＥＤＦ４に入射し、波長多重合
波器５、アイソレータ６および帯域透過フィルタ７を経
て出力信号として取り出される。図１において、この信
号光の伝播経路を破線で示す。
波長多重合波器３を経てＥＤＦ４に入射し、波長多重合
波器５、アイソレータ６および帯域透過フィルタ７を経
て出力信号として取り出される。図１において、この信
号光の伝播経路を破線で示す。
【００２４】さらに、制御光源１５が出力する制御光
は、光合波器１によって入力信号光Ｓinと合成され、ア
イソレータ２および波長多重合波器３を経てＥＤＦ４に
入射する。このとき、ＥＤＦ４より増幅されて出力され
る制御光は、信号光とともに波長多重合波器５およびア
イソレータ６を通過するが、帯域透過フィルタ７によっ
て遮断される。図１において、この制御光の伝播経路を
一点鎖線で示す。
は、光合波器１によって入力信号光Ｓinと合成され、ア
イソレータ２および波長多重合波器３を経てＥＤＦ４に
入射する。このとき、ＥＤＦ４より増幅されて出力され
る制御光は、信号光とともに波長多重合波器５およびア
イソレータ６を通過するが、帯域透過フィルタ７によっ
て遮断される。図１において、この制御光の伝播経路を
一点鎖線で示す。
【００２５】励起光源８から出力される励起光は、励起
光モニタ９に入力されて、その電力が検出されるととも
に、波長多重合波器５に入力される。波長多重合波器５
に入力された励起光は、ＥＤＦ４および波長多重合波器
３を介して励起光モニタ１２に入力され、その電力が検
出される。図１において、励起光の伝播経路を二点鎖線
で示す。励起光モニタ９、１２によって検出された各々
励起光の電力は、それぞれ電気信号として出力され、こ
の電気信号は各々増幅器１０、１３に入力される。増幅
器１０、１３は各々所定の増幅率で電気信号を増幅し、
増幅された電気信号は、それぞれ比較器１１に入力され
る。また、比較器１１の出力は、駆動回路１４に入力さ
れる。
光モニタ９に入力されて、その電力が検出されるととも
に、波長多重合波器５に入力される。波長多重合波器５
に入力された励起光は、ＥＤＦ４および波長多重合波器
３を介して励起光モニタ１２に入力され、その電力が検
出される。図１において、励起光の伝播経路を二点鎖線
で示す。励起光モニタ９、１２によって検出された各々
励起光の電力は、それぞれ電気信号として出力され、こ
の電気信号は各々増幅器１０、１３に入力される。増幅
器１０、１３は各々所定の増幅率で電気信号を増幅し、
増幅された電気信号は、それぞれ比較器１１に入力され
る。また、比較器１１の出力は、駆動回路１４に入力さ
れる。
【００２６】ここで、入力信号光Ｓinの電力が低下する
と、これに伴ってＥＤＦ４の利得が上昇する。このと
き、ＥＤＦ４を通過した励起光の電力Ｐ1と、ＥＤＦ４
に入射する励起光の電力Ｐ0との比が大きくなる。Ｐ1：
Ｐ0が大きくなると、比較器１１の出力信号が大きくな
り、従って、駆動回路１４から出力される駆動電流が大
きくなって、制御光の電力が増加する。
と、これに伴ってＥＤＦ４の利得が上昇する。このと
き、ＥＤＦ４を通過した励起光の電力Ｐ1と、ＥＤＦ４
に入射する励起光の電力Ｐ0との比が大きくなる。Ｐ1：
Ｐ0が大きくなると、比較器１１の出力信号が大きくな
り、従って、駆動回路１４から出力される駆動電流が大
きくなって、制御光の電力が増加する。
【００２７】制御光の電力の増加すると、ＥＤＦ４は制
御光の誘導放出により4Ｉ13/2の上準位の寿命時間が自
然放出の緩和時間より短くなり、このため、反転分布が
急峻に変化する。この結果、利得が急峻に低下する。こ
のようにしてＥＤＦ４の利得は、速やかに入力信号光Ｓ
inの電力が低下する前の利得に戻る。即ち、増幅器１０
の出力信号と増幅器１３の出力信号との比が一定になる
ように保たれる。
御光の誘導放出により4Ｉ13/2の上準位の寿命時間が自
然放出の緩和時間より短くなり、このため、反転分布が
急峻に変化する。この結果、利得が急峻に低下する。こ
のようにしてＥＤＦ４の利得は、速やかに入力信号光Ｓ
inの電力が低下する前の利得に戻る。即ち、増幅器１０
の出力信号と増幅器１３の出力信号との比が一定になる
ように保たれる。
【００２８】本実施例に示すような光ファイバ増幅器の
利得と、増幅器１０の出力信号と増幅器１３の出力信号
の比との関係は、特願平４−１２９８９号に示されてい
るように、
利得と、増幅器１０の出力信号と増幅器１３の出力信号
の比との関係は、特願平４−１２９８９号に示されてい
るように、
【００２９】
【数１】
【００３０】と、表される。なお、ｅは自然対数の底で
ある。ここで、ＧはＥＤＦ４の利得である。また、ｋは
比例定数、Ｃは定数であり、これらは励起光の電力ある
いは入力信号光Ｓinの電力によらず一定である。従っ
て、本実施例においては、ＥＤＦ４に入射される励起光
の電力と、ＥＤＦ４を通過した励起光の電力とを検出
し、算出した両者の比が一定となるように制御光源１５
を制御しているので、（１）式から明らかなように、利
得Ｇを一定にすることができる。
ある。ここで、ＧはＥＤＦ４の利得である。また、ｋは
比例定数、Ｃは定数であり、これらは励起光の電力ある
いは入力信号光Ｓinの電力によらず一定である。従っ
て、本実施例においては、ＥＤＦ４に入射される励起光
の電力と、ＥＤＦ４を通過した励起光の電力とを検出
し、算出した両者の比が一定となるように制御光源１５
を制御しているので、（１）式から明らかなように、利
得Ｇを一定にすることができる。
【００３１】Ｂ．第２の実施例 図２は、この発明による光ファイバ増幅器の第２の実施
例を示すブロック図である。図２において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。
例を示すブロック図である。図２において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。
【００３２】図２において、比較器１１の出力を２つに
分け、一方は高域透過フィルタ１８と比較器２１を介し
て駆動回路１４に入力され、他の一方は低域透過フィル
タ１９を通り、駆動回路２０を介して励起光源８に入力
される。
分け、一方は高域透過フィルタ１８と比較器２１を介し
て駆動回路１４に入力され、他の一方は低域透過フィル
タ１９を通り、駆動回路２０を介して励起光源８に入力
される。
【００３３】本実施例では、入力光Ｓinの高速な電力変
動に対しては、比較器１１から高域透過フィルタ１８を
介して比較器２１に制御信号が伝わり、あらかじめ設定
しておいた基準と比較し、その出力信号を駆動回路１４
を介して、制御光源１５へ伝わり、光ファイバ増幅器へ
帰還制御される。また、入力光Ｓinの低速な電力変動に
対しては、比較器１１から低域透過フィルタ１９、駆動
回路２０を介して、励起光源８に制御信号が伝わり、光
ファイバ増幅器へ帰還制御される。これにより、入力光
Ｓinの高速な電力変動には、実施例１と同様に高速の利
得制御が可能であり、さらに、入力光Ｓinの低速で大幅
な電力変動にも、制御光源１５を用いた帰還に比べ、利
得制御範囲が広い励起光源８を用いた帰還によって利得
制御が可能となる。
動に対しては、比較器１１から高域透過フィルタ１８を
介して比較器２１に制御信号が伝わり、あらかじめ設定
しておいた基準と比較し、その出力信号を駆動回路１４
を介して、制御光源１５へ伝わり、光ファイバ増幅器へ
帰還制御される。また、入力光Ｓinの低速な電力変動に
対しては、比較器１１から低域透過フィルタ１９、駆動
回路２０を介して、励起光源８に制御信号が伝わり、光
ファイバ増幅器へ帰還制御される。これにより、入力光
Ｓinの高速な電力変動には、実施例１と同様に高速の利
得制御が可能であり、さらに、入力光Ｓinの低速で大幅
な電力変動にも、制御光源１５を用いた帰還に比べ、利
得制御範囲が広い励起光源８を用いた帰還によって利得
制御が可能となる。
【００３４】Ｂ．第３の実施例 図３は、この発明による光ファイバ増幅器の第３の実施
例を示すブロック図である。図３において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。図３において、入力信号光Ｓ
inはアイソレータ２に入力される。また、図１における
波長多重合波器５とアイソレータ６との間に、光合波器
１が挿入されている。
例を示すブロック図である。図３において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。図３において、入力信号光Ｓ
inはアイソレータ２に入力される。また、図１における
波長多重合波器５とアイソレータ６との間に、光合波器
１が挿入されている。
【００３５】本実施例では、制御光をＥＤＦ４に入射さ
せる手段として、制御光源１５から光合波器１によって
波長多重合波器５の後方からＥＤＦ４に入射する構成と
している。即ち、制御光は光合波器１からアイソレータ
６側へは入射しない。また、制御光はアイソレータ２を
通過することもできない。このためＢＰＦ７の遮断領域
の減衰が小さくても、入力端子および出力端子の何れに
も、制御光はほとんど現れないので、光ファイバ増幅器
の構成を簡単にすることもできる。
せる手段として、制御光源１５から光合波器１によって
波長多重合波器５の後方からＥＤＦ４に入射する構成と
している。即ち、制御光は光合波器１からアイソレータ
６側へは入射しない。また、制御光はアイソレータ２を
通過することもできない。このためＢＰＦ７の遮断領域
の減衰が小さくても、入力端子および出力端子の何れに
も、制御光はほとんど現れないので、光ファイバ増幅器
の構成を簡単にすることもできる。
【００３６】Ｃ．第４の実施例 図４は、この発明による光ファイバ増幅器の第４の実施
例を示すブロック図である。図４において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。図４において、入力信号光Ｓ
inはアイソレータ２に入力される。また、図１における
波長多重合波器３とＥＤＦ４との間に、波長多重合波器
１７が挿入されている。本実施例では、制御光源１５が
発生する制御光として、ＥＤＦ４において励起準位吸収
が起こる波長（例えば０．８μｍ帯）を使用する。
例を示すブロック図である。図４において、細実線は光
信号の接続、太実線は電気信号の接続であることを示
し、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。図４において、入力信号光Ｓ
inはアイソレータ２に入力される。また、図１における
波長多重合波器３とＥＤＦ４との間に、波長多重合波器
１７が挿入されている。本実施例では、制御光源１５が
発生する制御光として、ＥＤＦ４において励起準位吸収
が起こる波長（例えば０．８μｍ帯）を使用する。
【００３７】図４に示すように、本実施例では、制御光
は波長多重合波器１７によってＥＤＦ４に入射される。
このとき、励起準位吸収によって4Ｉ13/2準位から更に
上の準位へ遷移する。この励起準位吸収は緩和時間が非
常に早いので、反転分布を急峻に変化させることがで
き、従って利得の制御が高速にできる。一方、ＥＤＦ４
で吸収されずに出力される制御光は、ＢＰＦ７によって
減衰し、出力されない。このように、励起準位吸収を用
いることにより、更に利得制御の周波数特性を改善する
ことができる。
は波長多重合波器１７によってＥＤＦ４に入射される。
このとき、励起準位吸収によって4Ｉ13/2準位から更に
上の準位へ遷移する。この励起準位吸収は緩和時間が非
常に早いので、反転分布を急峻に変化させることがで
き、従って利得の制御が高速にできる。一方、ＥＤＦ４
で吸収されずに出力される制御光は、ＢＰＦ７によって
減衰し、出力されない。このように、励起準位吸収を用
いることにより、更に利得制御の周波数特性を改善する
ことができる。
【００３８】なお、上述各実施例に示した信号光や制御
光等の波長、あるいはアイソレータの構成等は、本願発
明を説明するための一例であり、本願発明の範囲を限定
するものではない。
光等の波長、あるいはアイソレータの構成等は、本願発
明を説明するための一例であり、本願発明の範囲を限定
するものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
励起によって信号光を増幅するための希土類添加光ファ
イバに、光励起手段が光を増幅させるための励起光を供
給し、制御光供給手段が利得を制御するための制御光を
供給し、第１の検出手段が希土類添加光ファイバに入射
される励起光の電力を検出し、第２の検出手段が希土類
添加光ファイバを通過して出力される励起光の電力を検
出し、算出手段が第１の検出手段による検出結果と第２
の検出手段による検出結果との比率を算出し、制御手段
が算出手段による算出結果に基づいて制御光供給手段が
供給する制御光の電力を制御し、請求項１に記載の発明
にあっては、制御光には、その波長帯域が希土類添加光
ファイバの利得帯域内にある光を使用し、また、請求項
５に記載の発明にあっては、制御光には、その波長帯域
が希土類添加光ファイバの励起準位吸収帯域内にある光
を使用する。また請求項３および請求項６に記載の発明
にあっては、制御光を、希土類添加光ファイバの信号光
が入射される端部に入射させ、請求項４および請求項７
に記載の発明にあっては、制御光を、希土類添加光ファ
イバの信号光が入射される端部に入射させるので、入力
信号光がなくても利得を一定に制御することが可能であ
り、また、電力変化の速い光信号入力に対しても利得の
制御が可能で、周波数特性の良い光ファイバ増幅器が実
現できるという効果が得られる。
励起によって信号光を増幅するための希土類添加光ファ
イバに、光励起手段が光を増幅させるための励起光を供
給し、制御光供給手段が利得を制御するための制御光を
供給し、第１の検出手段が希土類添加光ファイバに入射
される励起光の電力を検出し、第２の検出手段が希土類
添加光ファイバを通過して出力される励起光の電力を検
出し、算出手段が第１の検出手段による検出結果と第２
の検出手段による検出結果との比率を算出し、制御手段
が算出手段による算出結果に基づいて制御光供給手段が
供給する制御光の電力を制御し、請求項１に記載の発明
にあっては、制御光には、その波長帯域が希土類添加光
ファイバの利得帯域内にある光を使用し、また、請求項
５に記載の発明にあっては、制御光には、その波長帯域
が希土類添加光ファイバの励起準位吸収帯域内にある光
を使用する。また請求項３および請求項６に記載の発明
にあっては、制御光を、希土類添加光ファイバの信号光
が入射される端部に入射させ、請求項４および請求項７
に記載の発明にあっては、制御光を、希土類添加光ファ
イバの信号光が入射される端部に入射させるので、入力
信号光がなくても利得を一定に制御することが可能であ
り、また、電力変化の速い光信号入力に対しても利得の
制御が可能で、周波数特性の良い光ファイバ増幅器が実
現できるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例にかかる光ファイバ増幅
器の構成を示すブロック図である。
器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例にかかる光ファイバ増幅
器の構成を示すブロック図である。
器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例にかかる光ファイバ増幅
器の構成を示すブロック図である。
器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施例にかかる光ファイバ増幅
器の構成を示すブロック図である。
器の構成を示すブロック図である。
１ 光合波器 ２ アイソレータ ３ 波長多重合波器 ４ ＥＤＦ（エルビウム添加光ファイバ） ５ 波長多重合波器 ６ アイソレータ ７ ＢＰＦ（帯域透過フィルタ） ８ 励起光源 ９ 励起光モニタ １０ 増幅器 １１ 比較器 １２ 励起光モニタ １３ 増幅器 １４ 駆動回路 １５ 制御光源 １７ 合波器 １８ 高域透過フィルタ １９ 低域透過フィルタ ２０ 駆動回路 ２１ 比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 清司 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 (8)
- 【請求項１】 光励起によって信号光を増幅するための
希土類添加光ファイバと、 前記希土類添加光ファイバに光を増幅させるための励起
光を供給する光励起手段と、 前記希土類添加光ファイバに入射される前記励起光の電
力を検出する第１の検出手段と、 前記希土類添加光ファイバを通過して出力される前記励
起光の電力を検出する第２の検出手段と、 前記第１の検出手段による検出結果と前記第２の検出手
段による検出結果との比率を算出する算出手段と、 前記希土類添加光ファイバの利得を制御するための制御
光を供給する制御光供給手段と、 前記算出手段による算出結果に基づいて前記制御光供給
手段が供給する前記制御光の電力を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記算出手段による計算結果におい
て、周波数の高い成分に基づいて前記制御光供給手段が
供給する前記制御光の電力を制御する制御手段と、 前記算出手段による計算結果において、周波数の低い成
分に基づいて前記励起光の電力を制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 前記制御光には、その波長帯域が前記希
土類添加光ファイバの利得帯域内にある光を使用するこ
とを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の光フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項４】 前記制御光を、前記希土類添加光ファイ
バの前記信号光が入射される端部に入射させることを特
徴とする請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３に
記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記制御光を、前記希土類添加光ファイ
バの前記信号光が出射される端部に入射させることを特
徴とする請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３に
記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記制御光には、その波長帯域が前記希
土類添加光ファイバの励起準位吸収帯域内にある光を使
用することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記
載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記制御光を、前記希土類添加光ファイ
バの前記信号光が入射される端部に入射させることを特
徴とする請求項６に記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 前記制御光を、前記希土類添加光ファイ
バの前記信号光が出射される端部に入射させることを特
徴とする請求項６に記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107696A JPH08304856A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光ファイバ増幅器 |
| US08/641,218 US5633750A (en) | 1995-05-01 | 1996-04-30 | Optical fiber amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107696A JPH08304856A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304856A true JPH08304856A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14465641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7107696A Pending JPH08304856A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5633750A (ja) |
| JP (1) | JPH08304856A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100358112B1 (ko) * | 2000-12-26 | 2002-10-25 | 한국전자통신연구원 | 이득 고정 광증폭 장치 |
| JP2003060273A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光伝送装置とそれを用いた光通信方法 |
| KR100416975B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 광섬유 증폭기의 자동 이득 제어 장치 |
| US7042634B2 (en) | 2002-03-14 | 2006-05-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical amplifier |
| JP2009010080A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器ゲインクランプ化アダプタ装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4036489B2 (ja) * | 1995-08-23 | 2008-01-23 | 富士通株式会社 | 波長多重信号を光増幅する光増幅器を制御するための方法と装置 |
| JP2771968B2 (ja) * | 1996-03-01 | 1998-07-02 | 富士通株式会社 | 光増幅双方向伝送装置 |
| DE19625870A1 (de) * | 1996-06-27 | 1998-01-08 | Schleifring & Apparatebau Gmbh | Vorrichtung zum Empfang optischer Signale mit einem lichtleitenden Gegenstand |
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| US5923462A (en) * | 1997-03-28 | 1999-07-13 | Lucent Technologies Inc. | Dynamic gain control system for optical amplifier and method thereof |
| DE19836373A1 (de) * | 1997-08-22 | 1999-03-11 | Samsung Electronics Co Ltd | Analoge/digitale doppelt-automatische Leistungsregelungsvorrichtung in optischem Faserverstärker |
| JPH11112068A (ja) * | 1997-10-06 | 1999-04-23 | Fujitsu Ltd | 光信号伝送システム及び光信号伝送方法 |
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| KR100416439B1 (ko) * | 1998-11-24 | 2004-03-30 | 삼성전자주식회사 | 이득평탄도를제어하는광섬유증폭기 |
| JP2002208758A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Fujitsu Ltd | 光増幅装置 |
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| US6587259B2 (en) | 2001-07-27 | 2003-07-01 | Xtera Communications, Inc. | System and method for controlling noise figure |
| US6594071B1 (en) | 2001-10-02 | 2003-07-15 | Xtera Communications, Inc. | Method and apparatus for amplifier control |
| US7197245B1 (en) | 2002-03-15 | 2007-03-27 | Xtera Communications, Inc. | System and method for managing system margin |
| US6711187B2 (en) | 2002-04-22 | 2004-03-23 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Rapidly oscillating laser light source |
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