JPH088832A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH088832A
JPH088832A JP6141707A JP14170794A JPH088832A JP H088832 A JPH088832 A JP H088832A JP 6141707 A JP6141707 A JP 6141707A JP 14170794 A JP14170794 A JP 14170794A JP H088832 A JPH088832 A JP H088832A
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JP
Japan
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light
pumping light
gain
light source
output
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Pending
Application number
JP6141707A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Yoshida
実 吉田
Takashi Okuyama
貴志 奥山
Toshikazu Omae
俊和 御前
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Yasuro Kimura
康郎 木村
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.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication of JPH088832A publication Critical patent/JPH088832A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御用にレーザーダイオードを用いることな
く、安定した利得を得ることができるようにする。 【構成】希土類元素ドープファイバ2を透過する励起光
の増減に応じて励起光源4の出力を制御するAGC回路
8、もしくは、希土類元素ドープファイバ21で信号光
を増幅する際に生じる蛍光成分の増幅に応じて励起光源
23の出力を帰還制御するAGC回路28を備えた光増
幅器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、励起光による誘導放出
効果で信号光を増幅する希土類元素ドープファイバを備
えた光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光増幅器として、希土類元素ド
ープファイバに入力される励起光の誘導放出効果で信号
光を増幅するものが知られている。
【0003】このような光増幅器では、時間的に間隔を
開けて入力されるバースト信号を増幅すると、波形歪み
が生じるという問題があった。これは、無信号光状態か
ら急にバースト信号が入力されると、一時的に利得が変
動することを原因としていた。
【0004】このような波形歪みを防止したものとし
て、従来から、励起光制御方式、すなわち、励起光のパ
ワーを制御することで利得の安定化を図るAGC(Auto
maticGain control)回路を備えた光増幅器と、補償光
制御方式、すなわち、補償光のパワーを制御することで
利得の安定化を図るAGC回路を備えた光増幅器があ
る。
【0005】励起光制御方式の光増幅器では、図5に示
すように、プロープ光レーザーダイオード50と、プロ
ープ光検出用のフォトダイオード51と、制御部52と
からAGC回路が構成されている。プロープ光レーザー
ダイオード50は希土類元素ドープファイバ53の信号
入力側に合波器54を介して接続されている。フォトダ
イオード51は希土類元素ドープファイバ53の信号出
力側にビームスプリッタ55を介して接続されている。
制御部52はフォトダイオード51が検出したプローブ
光の値の増減に応じて励起光の出力を帰還制御してい
る。プロープ光の波長λ2は信号光の波長λ1とほぼ同様
の値になっており、例えば、信号光波長λ1=1553
nmに対してプロープ光波長λ2=1533nmにして
おく。なお、図中、符号56は波長λP=1480nm
等の励起光源、57は励起光源56を希土類元素ドープ
ファイバ53に接続する合波器である。
【0006】この光増幅器では、信号光の入力{図6
(a)参照}で利得が変化{図6(b)参照}すると、
それに伴って希土類元素ドープファイバ53を透過した
プロープ光のパワーが変化するので、その変化をフォト
ダイオード51によるプロープ光検出値の変化{図6
(c)参照}として検出する。そして、このプロープ光
検出値の変化に応じて、制御部52が励起光源56の出
力を帰還制御{図6(d)参照}することにより、利得
の安定化を図るようになっている。なお、図6(e)に
示すように、プロープ光の出力は常時一定に保たれてい
る。
【0007】補償光制御方式の光増幅器では、図7に示
すように、補償光レーザーダイオード60と、希土類元
素ドープファイバ61での光増幅に伴って発生する蛍光
成分(Amplified Spontaneous Emission:以下、ASE
光と称す)を検出するフォトダイオード62と、制御部
63とからAGC回路を構成している。補償光レーザー
ダイオード60は希土類元素ドープファイバ61の信号
出力側に合波器64を介して接続されている。この補償
光の波長λCは信号光の波長λ1とほぼ同様の値にしてお
く。例えば、信号光波長λ1=1554nmに対して補
償光波長λC=1555nmにしておく。フォトダイオ
ード62は希土類元素ドープファイバ61の信号入力側
にビームスプリッタ65を介して接続されている。制御
部63はフォトダイオード62が検出したASE光の値
の増減に応じて補償光レーザーダイオード60の出力を
帰還制御している。なお、図中、符号66は波長λP
1480nm等の励起光源、67は励起光源66と希土
類元素ドープファイバ60とを接続する合波器である。
【0008】この光ファイバ増幅器では、無信号時にお
ける希土類元素ドープファイバ61のエネルギーレベル
を、補償光を入力させることによって信号光入力時と同
様のエネルギーレベルに維持している。そして、信号光
の入力{図8(a)参照}で利得が変化{図8(b)参
照}すると、それに伴って、フォトダイオード62が検
出するるASE光のパワーが変化{図8(c)参照}す
るので、その変化に応じて、制御部63が補償光レーザ
ーダイオード60の出力を帰還制御{図8(d)参照}
することにより、利得の安定化を図るようになってい
る。なお、図8(e)に示すように、励起光の出力は常
時一定に保たれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成した従来の光増幅器には次のような問題があっ
た。すなわち、いずれの従来例においても、プロープ光
レーザーダイオード50、補償光レーザーダイオード6
0といった制御用のレーザーダイオードが必要である
が、このようなレーザーダイオード50,60は高価な
部品であり、このような高価な部品を必要とする分、コ
ストアップの原因となっていた。また、レーザーダイオ
ード50,60は大きな電力を消費するために、その
分、全体の消費電力を上昇させるという問題もあった。
さらには、信号光の増幅には直接関係のないレーザーダ
イオード50,60を光路上に配置する分、装置全体の
信頼性を低下させるという問題もあった。
【0010】また、プローブ光や補償光を入出力するた
めの合波器等を光路中に挿入するために、挿入損失の増
大を生じ、利得、出力、雑音等の特性を劣化させる原因
ともなっていた。
【0011】したがって、本発明においては、制御用に
レーザーダイオードを用いることなく、安定した利得を
得ることができる光増幅器の提供を目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の光増幅器は、希土類元素ドープファ
イバを透過する励起光の増減に応じて励起光源の出力を
制御するAGC回路、もしくは、希土類元素ドープファ
イバで信号光を増幅する際に生じる蛍光成分の増幅に応
じて励起光源の出力を帰還制御するAGC回路を備えて
いることに特徴がある。
【0013】
【作用】希土類元素ドープファイバを透過する励起光の
増減、もしくは、信号光増減の際に生じる蛍光成分の増
減に応じて励起光源の出力を帰還制御しており、利得制
御にレーザーダイオードは必要なくなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
1は本発明の第1実施例の光増幅器の構成を示すブロッ
ク図である。この光増幅器1は励起光をモニタすること
によって利得を制御するように構成されており、希土類
元素ドープファイバであるElbium-Doped-Fiber(以下、E
DFと略す)2とAGC回路8とを備えている。EDF
2の信号出力側には合波器3を介して波長λP=148
0nmの励起光源4が接続されている。励起光源4は例
えばレーザーダイオードから構成され、EDF2に向け
て励起光を出力している。EDF2はこの励起光による
誘導放出効果で波長λ1=1553nmの信号光を増幅
している。EDF2の信号入力側には、分波器5を介し
て励起光検出用のフォトダイオード6が接続されてい
る。フォトダイオード6の検出値、つまりEDF2を透
過した励起光の出力は制御部7に入力される。透過励起
光の出力を入力された制御部7はその入力値に応じて励
起光源4の出力を帰還制御することにより、利得の安定
化を図っている。この光増幅器1では、AGC回路8を
フォトダイオード6と制御部7とから構成している。
【0015】この光増幅器1では、帰還制御は次のよう
にしてなされる。すなわち、励起光の吸光係数は基底準
位の電子数で決定されるので、基底準位の電子数を一定
に保てば、上準位の電子数も一定となり増幅時の利得を
一定に保持することができることになる。つまり、励起
光はEDF2では増幅されないが、信号光の入力の有無
によりEDF2の励起光に対する透過率が変化してい
る。この光増幅器1では、この点に着目し、励起光の減
衰率を一定に保持するような帰還制御を制御部7で行な
っている。
【0016】次にこの光増幅器1の動作を図2に示すタ
イムチャートに基づいて説明する。
【0017】EDF2に信号光が入力{図2(a)参
照}されると、結果として利得が変化{図2(b)参
照}する。このとき、励起光の吸光係数も変化{図2
(c)参照}する。このような励起光の吸光係数の変化
は励起光の減衰率の変化として現れる。励起光の減衰率
の変化はフォトダイオード6で検出される透過励起光
(EDF2を透過した励起光)の検出値から判断でき
る。したがって、制御部7において、励起光源4の出力
に対してフォトダイオード6の検出値を基にした帰還制
御をかけることによって利得の安定化を図るようになっ
ている。具体的には帰還制御は、信号光が入力されない
ときには励起光の出力を絞る一方、信号光が入力されれ
ば励起光の出力を上昇させる{図2(d)参照}ように
なっている。
【0018】次に、本発明の第2実施例を図3を基にし
て説明する。この光増幅器20は、光増幅に伴って発生
するASE光を検出しその検出値に応じて励起光の出力
を調整するすることによって利得を制御するように構成
されており、第1実施例の光増幅器1と同様、EDF2
1とAGC回路28とを備えている。EDF21の信号
出力側には合波器22を介して波長λP=1480nm
の励起光源23が接続されている。EDF21の信号入
力側には、スプリッタやバンドパスフィルタといったA
SE光の分波器24を介してASE光検出用のフォトダ
イオード25が接続されている。フォトダイオード25
と分波器24との間には、必要に応じて励起光カットフ
ィルタ26が配設されている。この励起光カットフィル
タ26は例えば分波器24が励起光を反射しないもので
あれば不要になる。また、合波器22より出力側に分波
器24を配設した場合では励起光がフォトダイオード2
5に入力されないので励起光カットフィルタ26は不要
になる。
【0019】そして、フォトダイオード25の検出値、
つまりASE光の出力は制御部27に入力される。制御
部27は、フォトダイオード25の検出値に応じて励起
光源23の出力を帰還制御することにより、利得の安定
化を図っている。この光増幅器20では、AGC回路2
8をフォトダイオード25と制御部27とから構成して
いる。
【0020】この光増幅器20による帰還制御は次のよ
うにして行われる。すなわち、EDF21での光増幅に
伴って発生するASE光の出力パワーは上準位の電子数
で決定されるので、ASE光の出力パワーが一定になる
ように、制御部27で励起光の出力を帰還制御すれば、
利得を一定に保持することができることになる。この光
増幅器20では、この点に着目し、ASE光の出力パワ
ーを検出し、その検出値に応じて制御部27で励起光源
23の出力を帰還制御することで利得の安定を図ってい
る。
【0021】次にこの光増幅器20の動作を図4に示す
タイムチャートに基づいて説明する。
【0022】EDF21に信号光が入力{図4(a)参
照}されると、結果として利得が変化{図4(b)参
照}する。このとき、発生するASE光も変化し、その
変化はフォトダイオード25で検出{図4(c)参照}
される。したがって、制御部27において、励起光源2
3の出力に対してフォトダイオード25の検出値を基に
した帰還制御をかけることによって利得の安定化を図る
ようになっている。具体的には帰還制御は、第1実施例
と同様、信号光が入力されないときには励起光の出力を
絞る一方、信号光が入力されれば励起光の出力を上昇さ
せる{図4(d)参照}ようになっている。
【0023】なお、第1実施例や第2実施例では、信号
光の進行方向と励起光の進行方向とが逆になっている
が、これら光の進行方向が同方向になった光増幅器であ
っても、本発明を実施できるのはいうまでもない。
【0024】さらに、第2実施例においては、バンドパ
スフィルタ等の分波器24を合波器22より信号出力側
に配設することができる。このように構成すれば、前述
したように、励起光カットフィルタ26が必要なくな
る。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、希土類元
素ドープファイバを透過する励起光の増減、もしくは、
信号光増幅に際に生じる蛍光成分の増減に応じて励起光
源の励起光出力を帰還制御することで、利得の安定化を
図っており、利得制御にレーザーダイオードを必要とし
なくなった。そのため、高価なレーザーダイオードが要
らなくなる分、コストダウンを達成できた。また、大き
な電力を消費するレーザーダイオードが要らなくなる
分、全体の消費電力を減少させることができた。さらに
は、レーザーダイオードが要らなくなる分、回路を簡略
化できて、その分、装置の信頼性が向上した。
【0026】また、プローブ光や補償光となるレーザ光
を入出力するための合波器等を光路中に挿入する必要が
なくなったので、その分、挿入損失特性が良くなって、
利得、出力、雑音等の特性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る光増幅器の構成を示
すブロック図である。
【図2】第1実施例の光増幅器の利得制御の説明に供す
るタイムチャートをそれぞれ示す図である。
【図3】本発明の第2実施例に係る光増幅器の構造を示
すブロック図である。
【図4】第2実施例の光増幅器の利得制御の説明に供す
るタイムチャートをそれぞれ示す図である。
【図5】第1従来例のブロック図である。
【図6】第1従来例の光増幅器の利得制御の説明に供す
るタイムチャートをそれぞれ示す図である。
【図7】第2従来例のブロック図である。
【図8】第2従来例の光増幅器の利得制御の説明に供す
るタイムチャートをそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
2 EDF(希土類元素ドープファイバ) 4 励起光源 6 フォトダイオード(励起光検出器) 7 制御部 8 AGC回路 21 EDF(希土類元素ドープファイバ) 23 励起光源 25 フォトダイオード(蛍光成分検出器) 27 制御部 28 AGC回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/10 Z 3/17 (72)発明者 御前 俊和 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 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 木村 康郎 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】励起光源と、前記励起光源から入力される
    励起光による誘導放出効果で信号光を増幅する希土類元
    素ドープファイバと、増幅後の信号光の利得を一定に制
    御するAGC回路とを備え、 前記AGC回路が、前記希土類元素ドープファイバを透
    過する励起光の増減に応じて前記励起光源の出力を帰還
    制御するものであることを特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項2】前記AGC回路は、前記希土類元素ドープ
    ファイバを透過した励起光を検出する励起光検出器と、
    前記励起光検出器が検出した透過励起光の増減に応じて
    前記励起光源の出力を帰還制御する制御部とを備えてい
    ることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。
  3. 【請求項3】励起光源と、前記励起光源から入力される
    励起光による誘導放出効果で信号光を増幅する希土類元
    素ドープファイバと、増幅後の信号光の利得を一定に制
    御するAGC回路とを備え、 前記AGC回路が、希土類元素ドープファイバで信号光
    を増幅する際に生じる蛍光成分の増減に応じて前記励起
    光源の出力を帰還制御するものであることを特徴とする
    光増幅器。
  4. 【請求項4】前記AGC回路は、前記希土類元素ドープ
    ファイバで信号光を増幅する際に生じる蛍光成分を検出
    する蛍光成分検出器と、前記蛍光成分検出器が検出した
    蛍光成分の増減に応じて前記励起光源の出力を帰還制御
    する制御部とを備えていることを特徴とする請求項3記
    載の光増幅器。
JP6141707A 1994-06-23 1994-06-23 光増幅器 Pending JPH088832A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6442309B1 (en) 1998-11-11 2002-08-27 Nec Corporation Optical amplifier
WO2011118817A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 株式会社フジクラ レーザ装置

Cited By (4)

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WO2011118817A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 株式会社フジクラ レーザ装置
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