JPH1012951A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH1012951A JPH1012951A JP8157146A JP15714696A JPH1012951A JP H1012951 A JPH1012951 A JP H1012951A JP 8157146 A JP8157146 A JP 8157146A JP 15714696 A JP15714696 A JP 15714696A JP H1012951 A JPH1012951 A JP H1012951A
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- light
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバの損失変化による波長多重信号光
の全入力パワーの変化と、送信光源の故障等による波長
多重数の変化の両方に対して、各波長の信号光の利得を
一定に制御する。 【解決手段】 所定の波長依存性を有する減衰率で波長
多重信号光の入出力パワーに重み付けする監視手段を備
え、その監視手段の出力に応じて励起光パワーを制御す
る。監視手段では、波長多重信号光に対する利得偏差の
影響を打ち消すように重み付けを与える。
の全入力パワーの変化と、送信光源の故障等による波長
多重数の変化の両方に対して、各波長の信号光の利得を
一定に制御する。 【解決手段】 所定の波長依存性を有する減衰率で波長
多重信号光の入出力パワーに重み付けする監視手段を備
え、その監視手段の出力に応じて励起光パワーを制御す
る。監視手段では、波長多重信号光に対する利得偏差の
影響を打ち消すように重み付けを与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長の異なる複数
の光信号を多重して伝送する光ファイバ伝送路と、その
損失を補償する光増幅器とを交互に多段に接続して構成
される光増幅中継波長多重通信システムに用いられる光
増幅器に関する。
の光信号を多重して伝送する光ファイバ伝送路と、その
損失を補償する光増幅器とを交互に多段に接続して構成
される光増幅中継波長多重通信システムに用いられる光
増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光増幅中継波長多重通信システムでは、
伝送路である光ファイバおよび光増幅器でそれぞれ次の
ような問題が生じる。光ファイバでは、信号光パワーが
大きくなると、４光波混合や自己位相変調等の非線形現
象が生じて信号の劣化を招く。光増幅器では、入力信号
光パワーが小さくなると、光増幅器で生じる自然放出光
（ＡＳＥ光）が信号光に対して大きくなり信号の劣化を
招く。
伝送路である光ファイバおよび光増幅器でそれぞれ次の
ような問題が生じる。光ファイバでは、信号光パワーが
大きくなると、４光波混合や自己位相変調等の非線形現
象が生じて信号の劣化を招く。光増幅器では、入力信号
光パワーが小さくなると、光増幅器で生じる自然放出光
（ＡＳＥ光）が信号光に対して大きくなり信号の劣化を
招く。
【０００３】このような光増幅中継波長多重通信システ
ムで波長多重信号光を伝送するときに、光増幅器の利得
に波長依存性があると、光増幅器を通過するたびに各波
長の信号光のレベル偏差が蓄積され、複数の光増幅器を
通過した後にはそのレベル偏差が無視できなくなる。そ
れにより、利得の大きい波長では信号光パワーが大きく
なって光ファイバで非線形現象を生じさせ、利得の小さ
い波長では信号光パワーが小さくなって自然放出光の影
響が大きくなり、ともに信号の劣化を大きくする。これ
らの劣化を抑えるには、各光ファイバ伝送路の損失の差
によって生ずる入力信号光パワーのばらつき、光ファイ
バ伝送路の損失の変化、波長多重数の変化に対して出力
信号光パワーを一定にするとともに、光増幅器の利得の
波長依存性（利得偏差）を小さくかつ一定にする必要が
ある。
ムで波長多重信号光を伝送するときに、光増幅器の利得
に波長依存性があると、光増幅器を通過するたびに各波
長の信号光のレベル偏差が蓄積され、複数の光増幅器を
通過した後にはそのレベル偏差が無視できなくなる。そ
れにより、利得の大きい波長では信号光パワーが大きく
なって光ファイバで非線形現象を生じさせ、利得の小さ
い波長では信号光パワーが小さくなって自然放出光の影
響が大きくなり、ともに信号の劣化を大きくする。これ
らの劣化を抑えるには、各光ファイバ伝送路の損失の差
によって生ずる入力信号光パワーのばらつき、光ファイ
バ伝送路の損失の変化、波長多重数の変化に対して出力
信号光パワーを一定にするとともに、光増幅器の利得の
波長依存性（利得偏差）を小さくかつ一定にする必要が
ある。
【０００４】図１２は、従来の光増幅器の構成例を示
す。図において、入力端子１から入力された信号光は、
光カプラ３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器
５に入力される。合波器５は、励起光源６から出力され
る励起光と信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１，３−２でそれぞれ一部分岐
された光は受光回路８−１，８−２に入力され、電気信
号に変換される。この電気信号は、全入力信号光パワー
および全出力信号光パワーに比例した電圧を示す。対数
増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を入力し、
その対数の差を出力する。制御回路１０は、対数増幅器
９の出力が常に一定になるように励起光源６の出力パワ
ーを制御する。
す。図において、入力端子１から入力された信号光は、
光カプラ３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器
５に入力される。合波器５は、励起光源６から出力され
る励起光と信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１，３−２でそれぞれ一部分岐
された光は受光回路８−１，８−２に入力され、電気信
号に変換される。この電気信号は、全入力信号光パワー
および全出力信号光パワーに比例した電圧を示す。対数
増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を入力し、
その対数の差を出力する。制御回路１０は、対数増幅器
９の出力が常に一定になるように励起光源６の出力パワ
ーを制御する。
【０００５】ここで、希土類添加ファイバ増幅器の利得
偏差と利得の関係について説明する。シリカ母材の希土
類添加ファイバ増幅器において、波長λの信号光の対数
利得Ｇ(λ)は、波長λでの放出断面積および吸収断面積
をσe(λ) ，σa(λ) 、希土類イオン密度をρ、閉じ込
め係数をΓ、希土類イオンのエネルギー準位におけるレ
ーザ上準位に励起された規格化イオン密度をＮ2 、その
希土類添加ファイバ長手方向の平均値（以下、平均上準
位イオン密度という）を＜Ｎ2 ＞、希土類添加ファイバ
のファイバ長をＬとすると、 Ｇ(λ)＝｛σe(λ)＋σa(λ)｝ρΓ＜Ｎ2＞Ｌ−σa(λ)ρΓＬ (1) で表される。
偏差と利得の関係について説明する。シリカ母材の希土
類添加ファイバ増幅器において、波長λの信号光の対数
利得Ｇ(λ)は、波長λでの放出断面積および吸収断面積
をσe(λ) ，σa(λ) 、希土類イオン密度をρ、閉じ込
め係数をΓ、希土類イオンのエネルギー準位におけるレ
ーザ上準位に励起された規格化イオン密度をＮ2 、その
希土類添加ファイバ長手方向の平均値（以下、平均上準
位イオン密度という）を＜Ｎ2 ＞、希土類添加ファイバ
のファイバ長をＬとすると、 Ｇ(λ)＝｛σe(λ)＋σa(λ)｝ρΓ＜Ｎ2＞Ｌ−σa(λ)ρΓＬ (1) で表される。
【０００６】希土類添加ファイバの励起状態を示す平均
上準位イオン密度＜Ｎ2 ＞は、入力励起光パワーを
ｐp 、全入力信号光パワーをｐs とし、希土類添加ファ
イバの入力端を基準にしたときのファイバ長手方向の位
置をｚとすると、
上準位イオン密度＜Ｎ2 ＞は、入力励起光パワーを
ｐp 、全入力信号光パワーをｐs とし、希土類添加ファ
イバの入力端を基準にしたときのファイバ長手方向の位
置をｚとすると、
【０００７】
【数１】
【０００８】で表される。式(1) で、σe(λ),σa(λ),
ρ，Γは、光ファイバにより固有に決定される係数なの
で、ファイバ長Ｌを一定にすると、対数利得Ｇ(λ)は平
均上準位イオン密度＜Ｎ2 ＞のみによって一意に決定さ
れる。次に、図１２の構成におけるの利得の監視および
制御について説明する。
ρ，Γは、光ファイバにより固有に決定される係数なの
で、ファイバ長Ｌを一定にすると、対数利得Ｇ(λ)は平
均上準位イオン密度＜Ｎ2 ＞のみによって一意に決定さ
れる。次に、図１２の構成におけるの利得の監視および
制御について説明する。
【０００９】波長λi の入力信号光パワーｐsiは、波長
多重信号光の全入力信号光パワーｐs total と各波長の
信号光パワーの偏差ａi を用いて ｐsi＝ａi・ｐs total (3) と表される。ここで、波長多重信号光の信号数をｎとす
ると、
多重信号光の全入力信号光パワーｐs total と各波長の
信号光パワーの偏差ａi を用いて ｐsi＝ａi・ｐs total (3) と表される。ここで、波長多重信号光の信号数をｎとす
ると、
【００１０】
【数２】
【００１１】の関係がある。また、波長多重信号光の全
出力信号光パワーｐs out は、波長λi の信号光の対数
利得Ｇ(λi) を用いて
出力信号光パワーｐs out は、波長λi の信号光の対数
利得Ｇ(λi) を用いて
【００１２】
【数３】
【００１３】と表される。図１２の構成では、全入力信
号光パワーｐs total および全出力信号光パワーｐ
s out を受光回路８−１，８−２で監視し、それらの対
数差から利得を求めているので、波長多重信号光に対す
る対数利得Ｇtotal は、
号光パワーｐs total および全出力信号光パワーｐ
s out を受光回路８−１，８−２で監視し、それらの対
数差から利得を求めているので、波長多重信号光に対す
る対数利得Ｇtotal は、
【００１４】
【数４】
【００１５】と表される。波長λi の信号光の対数利得
Ｇ (λi ) は、式(1) より平均上準位イオン密度＜Ｎ2
＞のみによって一意に決定される。したがって、光ファ
イバの損失変動のように各波長の信号光パワーの偏差ａ
i が一定で全入力信号光パワーが変化した場合には、式
(1),(6) より波長多重信号光全体の利得Ｇtotal も＜Ｎ
2 ＞のみによって一意に決定される。逆にＧtotal を一
定にすると＜Ｎ2 ＞が一定になり、各波長の信号光の対
数利得Ｇ(λi) 、すなわち利得偏差も一定になる。
Ｇ (λi ) は、式(1) より平均上準位イオン密度＜Ｎ2
＞のみによって一意に決定される。したがって、光ファ
イバの損失変動のように各波長の信号光パワーの偏差ａ
i が一定で全入力信号光パワーが変化した場合には、式
(1),(6) より波長多重信号光全体の利得Ｇtotal も＜Ｎ
2 ＞のみによって一意に決定される。逆にＧtotal を一
定にすると＜Ｎ2 ＞が一定になり、各波長の信号光の対
数利得Ｇ(λi) 、すなわち利得偏差も一定になる。
【００１６】このように、制御回路１０では受光回路８
−１，８−２の出力電圧の対数差から波長多重信号光全
体の利得Ｇtotal を求め、それが一定になるように励起
光源６の励起光パワーを制御する。これにより、全入力
信号光パワーが変化した場合でも、光増幅器の利得およ
び利得偏差を一定に制御することができる。次に、送信
光源の故障等による波長多重信号数が変化した場合につ
いて説明する。
−１，８−２の出力電圧の対数差から波長多重信号光全
体の利得Ｇtotal を求め、それが一定になるように励起
光源６の励起光パワーを制御する。これにより、全入力
信号光パワーが変化した場合でも、光増幅器の利得およ
び利得偏差を一定に制御することができる。次に、送信
光源の故障等による波長多重信号数が変化した場合につ
いて説明する。
【００１７】波長多重信号光の中で波長λj の信号光源
が故障すると、波長多重信号光全体の利得Ｇtotal′
は、式(6) より
が故障すると、波長多重信号光全体の利得Ｇtotal′
は、式(6) より
【００１８】
【数５】
【００１９】の関係が得られる。ここで、平均上準位イ
オン密度＜Ｎ2 ＞が一定の場合、すなわち個々の波長で
の利得が一定の場合でも、Ｇtotal′とＧtotal は Ｇ
(λi) ＝Ｇtotal のときのみ一致し、その他の利得偏差
がある場合には一致しない。図１２の構成では、波長多
重信号光全体の利得Ｇtotal を一定にするように励起光
パワーを制御するので、利得偏差がある場合には、波長
多重数によって＜Ｎ2 ＞が変化し、個々の波長での利得
を一定に保つことができない。
オン密度＜Ｎ2 ＞が一定の場合、すなわち個々の波長で
の利得が一定の場合でも、Ｇtotal′とＧtotal は Ｇ
(λi) ＝Ｇtotal のときのみ一致し、その他の利得偏差
がある場合には一致しない。図１２の構成では、波長多
重信号光全体の利得Ｇtotal を一定にするように励起光
パワーを制御するので、利得偏差がある場合には、波長
多重数によって＜Ｎ2 ＞が変化し、個々の波長での利得
を一定に保つことができない。
【００２０】図１３は、図１２に示す光増幅器に波長多
重信号光を入力したときの波長ごとの利得の計算例を示
す。光増幅器は 980ｎｍ励起、励起光パワーは50ｍＷと
し、希土類添加ファイバはシリカ母材のアルミニウム共
添加エルビウム添加ファイバとした。また、波長多重信
号光の波長λ1 〜λ8 は、1532ｎｍ〜1560ｎｍで４ｎｍ
間隔とした。１波当たりの信号光パワーは−14dBｍとし
た。ここに示す例では、最大と最小の利得偏差は３dB程
度あることが分かる。
重信号光を入力したときの波長ごとの利得の計算例を示
す。光増幅器は 980ｎｍ励起、励起光パワーは50ｍＷと
し、希土類添加ファイバはシリカ母材のアルミニウム共
添加エルビウム添加ファイバとした。また、波長多重信
号光の波長λ1 〜λ8 は、1532ｎｍ〜1560ｎｍで４ｎｍ
間隔とした。１波当たりの信号光パワーは−14dBｍとし
た。ここに示す例では、最大と最小の利得偏差は３dB程
度あることが分かる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示すような利
得偏差が存在している場合でも、個々の波長の信号の利
得、すなわち利得偏差が変化しない場合には、利得偏差
と逆特性の透過率を有する光利得等化器、例えばファイ
バグレーティング等により利得偏差を補償することがで
きる。このため、入力信号光パワーおよび波長多重数が
変化した場合の利得偏差の変化、すなわち個々の波長の
利得変化が問題になる。以下、図１２の構成の光増幅器
の利得変化について説明する。
得偏差が存在している場合でも、個々の波長の信号の利
得、すなわち利得偏差が変化しない場合には、利得偏差
と逆特性の透過率を有する光利得等化器、例えばファイ
バグレーティング等により利得偏差を補償することがで
きる。このため、入力信号光パワーおよび波長多重数が
変化した場合の利得偏差の変化、すなわち個々の波長の
利得変化が問題になる。以下、図１２の構成の光増幅器
の利得変化について説明する。
【００２２】図１４は、図１３に示す利得特性を有する
光増幅器で、波長多重数が変化した場合の各波長の利得
変化を示す。ここでは、図１２に示す構成のように、全
入力信号光パワーと全出力信号光パワーの対数差から求
められる波長多重信号光全体の利得を一定にした場合
に、波長多重数が変化した場合の各波長の信号光の利得
変化を示す。
光増幅器で、波長多重数が変化した場合の各波長の利得
変化を示す。ここでは、図１２に示す構成のように、全
入力信号光パワーと全出力信号光パワーの対数差から求
められる波長多重信号光全体の利得を一定にした場合
に、波長多重数が変化した場合の各波長の信号光の利得
変化を示す。
【００２３】図において、□印は、波長多重信号光のう
ち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信号光の入
力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化を示す。
○印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順に波長λ
2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合の残りの
信号光の利得の変化を示す。利得の大きい信号光を減ら
した場合には、残りの信号光の利得は 0.5dB程度大きく
なり、利得の小さい信号光を減らした場合には、残りの
信号光の利得は 0.7dB程度小さくなることがわかる。
ち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信号光の入
力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化を示す。
○印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順に波長λ
2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合の残りの
信号光の利得の変化を示す。利得の大きい信号光を減ら
した場合には、残りの信号光の利得は 0.5dB程度大きく
なり、利得の小さい信号光を減らした場合には、残りの
信号光の利得は 0.7dB程度小さくなることがわかる。
【００２４】以上説明したように、波長多重信号光全体
の利得が一定になるように制御する従来構成では、伝送
路である光ファイバの損失変化のように、波長多重信号
光の全信号光の入力パワーが一様に変化するような場合
は個々の波長の利得は変化しない。しかし、利得偏差が
ある場合に波長多重数が変化すると、個々の波長の利得
は変化する。したがって、光増幅器を多段に接続して構
成される光増幅中継波長多重通信システムでは、１台あ
たりの利得偏差が 0.5dB程度であったとしても、多中継
によって利得の変化が累積するために、信号光パワーの
大きな変化をもたらし問題となる。
の利得が一定になるように制御する従来構成では、伝送
路である光ファイバの損失変化のように、波長多重信号
光の全信号光の入力パワーが一様に変化するような場合
は個々の波長の利得は変化しない。しかし、利得偏差が
ある場合に波長多重数が変化すると、個々の波長の利得
は変化する。したがって、光増幅器を多段に接続して構
成される光増幅中継波長多重通信システムでは、１台あ
たりの利得偏差が 0.5dB程度であったとしても、多中継
によって利得の変化が累積するために、信号光パワーの
大きな変化をもたらし問題となる。
【００２５】本発明は、光ファイバの損失変化による波
長多重信号光の全入力パワーの変化と、送信光源の故障
等による波長多重数の変化の両方に対して、各波長の信
号光の利得を一定に制御することができる光増幅器を提
供することを目的とする。
長多重信号光の全入力パワーの変化と、送信光源の故障
等による波長多重数の変化の両方に対して、各波長の信
号光の利得を一定に制御することができる光増幅器を提
供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器は、所
定の波長依存性を有する減衰率で波長多重信号光の入出
力パワーに重み付けする監視手段を備え、その監視手段
の出力に応じて励起光パワーを制御する。この監視手段
では、波長多重信号光に対する利得偏差の影響を打ち消
すように重み付けを与える。これにより、利得偏差の影
響のない波長多重信号光の入出力パワーを得ることがで
き、全入力パワーの変化と波長多重数の変化の両方に対
して、各波長の信号光の利得を一定に制御することがで
きる。
定の波長依存性を有する減衰率で波長多重信号光の入出
力パワーに重み付けする監視手段を備え、その監視手段
の出力に応じて励起光パワーを制御する。この監視手段
では、波長多重信号光に対する利得偏差の影響を打ち消
すように重み付けを与える。これにより、利得偏差の影
響のない波長多重信号光の入出力パワーを得ることがで
き、全入力パワーの変化と波長多重数の変化の両方に対
して、各波長の信号光の利得を一定に制御することがで
きる。
【００２７】
（第１の実施形態−請求項２）図１は、本発明の光増幅
器の第１の実施形態を示す。図において、入力端子１か
ら入力された波長多重信号光は、光カプラ３，光アイソ
レータ４−１を介して合波器５に入力される。合波器５
は、励起光源６から出力される励起光と波長多重信号光
を合波して希土類添加ファイバ７に入力する。希土類添
加ファイバ７の出力光は、光アイソレータ４−２を介し
て出力端子２から出力される。光カプラ３で一部分岐さ
れた光は、所定の波長依存性を有する減衰率で各波長の
光パワーを重み付けする光重み付け回路１１に入力され
る。光重み付け回路１１の出力は受光回路８に入力さ
れ、電気信号に変換される。制御回路１２は、受光回路
８の出力に対して所定の励起光パワーになるように励起
光源６を制御する。
器の第１の実施形態を示す。図において、入力端子１か
ら入力された波長多重信号光は、光カプラ３，光アイソ
レータ４−１を介して合波器５に入力される。合波器５
は、励起光源６から出力される励起光と波長多重信号光
を合波して希土類添加ファイバ７に入力する。希土類添
加ファイバ７の出力光は、光アイソレータ４−２を介し
て出力端子２から出力される。光カプラ３で一部分岐さ
れた光は、所定の波長依存性を有する減衰率で各波長の
光パワーを重み付けする光重み付け回路１１に入力され
る。光重み付け回路１１の出力は受光回路８に入力さ
れ、電気信号に変換される。制御回路１２は、受光回路
８の出力に対して所定の励起光パワーになるように励起
光源６を制御する。
【００２８】本実施形態の特徴は、光重み付け回路１１
において、入力信号光に対して希土類添加ファイバ７の
利得に反比例した減衰量を与え、重み付けされた波長多
重信号光の全パワーに対してあらかじめ設定された励起
光パワーになるように励起光源６を制御するところにあ
る。これにより、波長多重数の変化に対して利得を一定
に保つことができる。以下、本実施形態の動作原理につ
いて説明する。
において、入力信号光に対して希土類添加ファイバ７の
利得に反比例した減衰量を与え、重み付けされた波長多
重信号光の全パワーに対してあらかじめ設定された励起
光パワーになるように励起光源６を制御するところにあ
る。これにより、波長多重数の変化に対して利得を一定
に保つことができる。以下、本実施形態の動作原理につ
いて説明する。
【００２９】希土類添加ファイバ７における波長λi の
信号光の対数利得をＧ(λi) 、入力パワーをｐsi、励起
光の対数利得をＧp 、波長λp の励起光の入力パワーを
ｐpとし、希土類イオンの上準位から基底準位への緩和
時間をτ、希土類添加ファイバ７の希土類添加断面積を
Ａとした場合に、励起光パワーｐp と波長λi の信号光
パワーｐsiの関係は、ＡＳＥ光の影響を無視すると、
信号光の対数利得をＧ(λi) 、入力パワーをｐsi、励起
光の対数利得をＧp 、波長λp の励起光の入力パワーを
ｐpとし、希土類イオンの上準位から基底準位への緩和
時間をτ、希土類添加ファイバ７の希土類添加断面積を
Ａとした場合に、励起光パワーｐp と波長λi の信号光
パワーｐsiの関係は、ＡＳＥ光の影響を無視すると、
【００３０】
【数６】
【００３１】と表すことができる。ｈはプランク定数、
ｃは光速である。さらに、式(8) を用いると、励起光パ
ワーｐp は
ｃは光速である。さらに、式(8) を用いると、励起光パ
ワーｐp は
【００３２】
【数７】
【００３３】と表すことができる。ここで、制御目標の
利得特性を実現する時の平均上準位イオン密度を＜Ｎ2
＞0とすると、その利得特性を実現するのに必要な励起
光パワーｐp0は、式(9) から
利得特性を実現する時の平均上準位イオン密度を＜Ｎ2
＞0とすると、その利得特性を実現するのに必要な励起
光パワーｐp0は、式(9) から
【００３４】
【数８】
【００３５】と表すことができる。なお、Ｇi0は、目標
の利得特性を実現するとき、すなわち平均上準位イオン
密度が＜Ｎ2＞0のときの波長λi の信号光の利得であ
る。Ｇp0は、平均上準位イオン密度が＜Ｎ2＞0のときの
励起光の利得である。ここで、光重み付け回路１１にお
ける波長λi の信号光の減衰特性は、目標の希土類添加
ファイバ７の利得特性に反比例するように、すなわち光
重み付け回路１１の透過率Ｔ(λi) をその利得特性に比
例するように与える。すなわち、 Ｔ(λi) ＝ａexp[Ｇi0] (11) とする。なお、ａは比例定数である。このような光重み
付け回路１１は、例えばファイバグレーティングで構成
することができる。また、マッハツェンダ干渉計を縦続
接続し、それぞれのカップリング効率やマッハツェンダ
干渉計の２つの光路の位相差を変化させて調整し、得ら
れる光ラティスフィルタも用いることができる。
の利得特性を実現するとき、すなわち平均上準位イオン
密度が＜Ｎ2＞0のときの波長λi の信号光の利得であ
る。Ｇp0は、平均上準位イオン密度が＜Ｎ2＞0のときの
励起光の利得である。ここで、光重み付け回路１１にお
ける波長λi の信号光の減衰特性は、目標の希土類添加
ファイバ７の利得特性に反比例するように、すなわち光
重み付け回路１１の透過率Ｔ(λi) をその利得特性に比
例するように与える。すなわち、 Ｔ(λi) ＝ａexp[Ｇi0] (11) とする。なお、ａは比例定数である。このような光重み
付け回路１１は、例えばファイバグレーティングで構成
することができる。また、マッハツェンダ干渉計を縦続
接続し、それぞれのカップリング効率やマッハツェンダ
干渉計の２つの光路の位相差を変化させて調整し、得ら
れる光ラティスフィルタも用いることができる。
【００３６】受光回路８の出力ｐinmon は、式(11)で表
される光重み付け回路１１の透過率Ｔ(λi) を用いる
と、
される光重み付け回路１１の透過率Ｔ(λi) を用いる
と、
【００３７】
【数９】
【００３８】と表すことができる。制御回路１２では、
受光回路８の出力ｐinmon の値に対して、あらかじめ励
起光パワーｐp を ｐp ＝α＋βｐinmon (13) と設定しておく。ここで、λS を波長多重信号光の平均
の波長とし、式(13)の係数α，βを
受光回路８の出力ｐinmon の値に対して、あらかじめ励
起光パワーｐp を ｐp ＝α＋βｐinmon (13) と設定しておく。ここで、λS を波長多重信号光の平均
の波長とし、式(13)の係数α，βを
【００３９】
【数１０】
【００４０】とする。通常、λS≒λi 、exp(Ｇi0)−１
≒exp(Ｇi0) と近似できるので、式(13)で表される受光
回路８の出力に対応した励起光パワーｐp と、式(10)で
表される目標の利得特性を実現するために必要な励起光
パワーｐp0は、ほぼ一致することがわかる。したがっ
て、受光回路８の出力ｐinmon の値に対して、式(13)で
表される励起光パワーｐp になるように励起光源６を制
御することにより、利得特性を一定に制御できることが
わかる。また、この場合に式(10)と式(13)を比較する
と、波長多重数が変化した場合でも同様に利得特性を一
定に制御できることがわかる。
≒exp(Ｇi0) と近似できるので、式(13)で表される受光
回路８の出力に対応した励起光パワーｐp と、式(10)で
表される目標の利得特性を実現するために必要な励起光
パワーｐp0は、ほぼ一致することがわかる。したがっ
て、受光回路８の出力ｐinmon の値に対して、式(13)で
表される励起光パワーｐp になるように励起光源６を制
御することにより、利得特性を一定に制御できることが
わかる。また、この場合に式(10)と式(13)を比較する
と、波長多重数が変化した場合でも同様に利得特性を一
定に制御できることがわかる。
【００４１】図２は、波長多重数が変化した場合の各波
長の利得変化を示す。図において、×印は、波長多重信
号光のうち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。◇印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順
に波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合
の残りの信号光の利得の変化を示す。また、比較のため
に、図１４に示す従来構成における各波長の利得変化も
□印と○印で示す。図に示すように、従来は±0.5dB 以
上あった利得変化を十分に抑圧できていることがわか
る。すなわち、光重み付け回路１１で波長多重信号光に
重み付けをし、その出力に対して、あらかじめ設定され
た励起光パワーになるように制御すると、個々の波長の
利得の変化はなく、利得を一定に制御できることがわか
る。
長の利得変化を示す。図において、×印は、波長多重信
号光のうち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。◇印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順
に波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合
の残りの信号光の利得の変化を示す。また、比較のため
に、図１４に示す従来構成における各波長の利得変化も
□印と○印で示す。図に示すように、従来は±0.5dB 以
上あった利得変化を十分に抑圧できていることがわか
る。すなわち、光重み付け回路１１で波長多重信号光に
重み付けをし、その出力に対して、あらかじめ設定され
た励起光パワーになるように制御すると、個々の波長の
利得の変化はなく、利得を一定に制御できることがわか
る。
【００４２】（第２の実施形態−請求項３）図３は、本
発明の光増幅器の第２の実施形態を示す。図において、
入力端子１から入力された波長多重信号光は、光カプラ
３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器５に入力
される。合波器５は、励起光源６から出力される励起光
と波長多重信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１で一部分岐された光は、所定
の波長依存性を有する減衰率で各波長の光パワーを重み
付けする光重み付け回路１１に入力される。光重み付け
回路１１の出力は受光回路８−１に入力され、電気信号
に変換される。一方、光カプラ３−２で一部分岐された
光は受光回路８−２に入力され、電気信号に変換され
る。対数増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を
入力し、その対数の差を出力する。制御回路１０は、対
数増幅器９の出力が常に一定になるように励起光源６の
出力パワーを制御する。
発明の光増幅器の第２の実施形態を示す。図において、
入力端子１から入力された波長多重信号光は、光カプラ
３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器５に入力
される。合波器５は、励起光源６から出力される励起光
と波長多重信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１で一部分岐された光は、所定
の波長依存性を有する減衰率で各波長の光パワーを重み
付けする光重み付け回路１１に入力される。光重み付け
回路１１の出力は受光回路８−１に入力され、電気信号
に変換される。一方、光カプラ３−２で一部分岐された
光は受光回路８−２に入力され、電気信号に変換され
る。対数増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を
入力し、その対数の差を出力する。制御回路１０は、対
数増幅器９の出力が常に一定になるように励起光源６の
出力パワーを制御する。
【００４３】本実施形態の特徴は、光重み付け回路１１
において、入力信号光に対して希土類添加ファイバ７の
利得に反比例した減衰量を与え、重み付けされた入力信
号光の全パワーと出力信号光の全パワーの対数差が一定
になるように励起光パワーを制御するところにある。従
来構成では、波長多重数が変化しても波長多重信号光全
体の利得を一定に制御し、個々の波長の利得が変化して
いた。それに対して、本実施形態の構成では、入力信号
光の個々の波長の利得を補償してその全パワーを監視す
るので、波長多重数の変化に対して利得を一定に保つこ
とができる。以下、本実施形態の動作原理について説明
する。
において、入力信号光に対して希土類添加ファイバ７の
利得に反比例した減衰量を与え、重み付けされた入力信
号光の全パワーと出力信号光の全パワーの対数差が一定
になるように励起光パワーを制御するところにある。従
来構成では、波長多重数が変化しても波長多重信号光全
体の利得を一定に制御し、個々の波長の利得が変化して
いた。それに対して、本実施形態の構成では、入力信号
光の個々の波長の利得を補償してその全パワーを監視す
るので、波長多重数の変化に対して利得を一定に保つこ
とができる。以下、本実施形態の動作原理について説明
する。
【００４４】受光回路８−２の出力ｐoutmonは、波長λ
i の信号光の対数利得Ｇ(λi) 、励起光パワーｐsi、比
例定数ｂとすると、
i の信号光の対数利得Ｇ(λi) 、励起光パワーｐsi、比
例定数ｂとすると、
【００４５】
【数１１】
【００４６】と表される。ここで、制御目標の利得特性
を実現するときの平均上準位イオン密度を＜Ｎ2＞0と
し、目標の利得特性を実現するときの波長λi の信号光
の利得をＧi0とし、光重み付け回路１１の透過率が式(1
1)で表されるとすると、受光回路８−１の出力ｐinmon
は、
を実現するときの平均上準位イオン密度を＜Ｎ2＞0と
し、目標の利得特性を実現するときの波長λi の信号光
の利得をＧi0とし、光重み付け回路１１の透過率が式(1
1)で表されるとすると、受光回路８−１の出力ｐinmon
は、
【００４７】
【数１２】
【００４８】と表される。対数増幅器９において、式(1
6)で表されるｐoutmonと、式(17)で表されるｐinmon の
対数差を求めると、その出力は
6)で表されるｐoutmonと、式(17)で表されるｐinmon の
対数差を求めると、その出力は
【００４９】
【数１３】
【００５０】となる。ここで、平均上準位イオン密度が
＜Ｎ2＞0の場合のみ、波長λi の信号光の対数利得Ｇ
(λi) はＧi0と等しく、式(18)は波長多重数および入力
パワーに係わらずｂ／ａになることがわかる。したがっ
て、対数増幅器９の出力がｂ／ａになるように制御回路
１０が励起光源６の出力パワーを制御すると、平均上準
位イオン密度を＜Ｎ2＞0とすることができ、目標の利得
特性になるように制御できる。
＜Ｎ2＞0の場合のみ、波長λi の信号光の対数利得Ｇ
(λi) はＧi0と等しく、式(18)は波長多重数および入力
パワーに係わらずｂ／ａになることがわかる。したがっ
て、対数増幅器９の出力がｂ／ａになるように制御回路
１０が励起光源６の出力パワーを制御すると、平均上準
位イオン密度を＜Ｎ2＞0とすることができ、目標の利得
特性になるように制御できる。
【００５１】図４は、波長多重数が変化した場合の各波
長の利得変化を示す。図において、×印は、波長多重信
号光のうち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。◇印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順
に波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合
の残りの信号光の利得の変化を示す。また、比較のため
に、図１４に示す従来構成における各波長の利得変化も
□印と○印で示す。図に示すように、従来は±0.5dB 以
上あった利得変化を十分に抑圧できていることがわか
る。すなわち、光重み付け回路１１で入力信号光に重み
付けをし、入出力パワーの対数差が一定になるように励
起光パワーを制御すると、波長多重数の変化に対して個
々の波長の利得の変化はなく、利得を一定に制御できる
ことがわかる。
長の利得変化を示す。図において、×印は、波長多重信
号光のうち利得の大きい順に波長λ7 ，λ6，λ1 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。◇印は、波長多重信号光のうち利得の小さい順
に波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信号光の入力を無くした場合
の残りの信号光の利得の変化を示す。また、比較のため
に、図１４に示す従来構成における各波長の利得変化も
□印と○印で示す。図に示すように、従来は±0.5dB 以
上あった利得変化を十分に抑圧できていることがわか
る。すなわち、光重み付け回路１１で入力信号光に重み
付けをし、入出力パワーの対数差が一定になるように励
起光パワーを制御すると、波長多重数の変化に対して個
々の波長の利得の変化はなく、利得を一定に制御できる
ことがわかる。
【００５２】（第３の実施形態−請求項４）図５は、本
発明の光増幅器の第３の実施形態を示す。図において、
入力端子１から入力された波長多重信号光は、光カプラ
３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器５に入力
される。合波器５は、励起光源６から出力される励起光
と波長多重信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１で一部分岐された光は受光回
路８−１に入力され、電気信号に変換される。一方、光
カプラ３−２で一部分岐された光は所定の波長依存性を
有する減衰率で各波長の光パワーを重み付けする光重み
付け回路１１に入力される。光重み付け回路１１の出力
は受光回路８−２に入力され、電気信号に変換される。
対数増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を入力
し、その対数の差を出力する。制御回路１０は、対数増
幅器９の出力が常に一定になるように励起光源６の出力
パワーを制御する。
発明の光増幅器の第３の実施形態を示す。図において、
入力端子１から入力された波長多重信号光は、光カプラ
３−１，光アイソレータ４−１を介して合波器５に入力
される。合波器５は、励起光源６から出力される励起光
と波長多重信号光を合波して希土類添加ファイバ７に入
力する。希土類添加ファイバ７の出力光は、光アイソレ
ータ４−２，光カプラ３−２を介して出力端子２から出
力される。光カプラ３−１で一部分岐された光は受光回
路８−１に入力され、電気信号に変換される。一方、光
カプラ３−２で一部分岐された光は所定の波長依存性を
有する減衰率で各波長の光パワーを重み付けする光重み
付け回路１１に入力される。光重み付け回路１１の出力
は受光回路８−２に入力され、電気信号に変換される。
対数増幅器９は、受光回路８−１，８−２の出力を入力
し、その対数の差を出力する。制御回路１０は、対数増
幅器９の出力が常に一定になるように励起光源６の出力
パワーを制御する。
【００５３】本実施形態の特徴は、出力信号光を入力す
る光重み付け回路１１において、希土類添加ファイバ７
の利得に反比例した減衰量を与え、入力信号光の全パワ
ーと重み付けされた出力信号光の全パワーの対数差が一
定になるように励起光パワーを制御するところにある。
本実施形態は第２の実施形態と同様の原理で、出力信号
光の個々の波長の利得を補償してその全パワーを監視す
るので、波長多重数の変化に対して利得を一定に保つこ
とができる。以下、本実施形態の動作原理について説明
する。
る光重み付け回路１１において、希土類添加ファイバ７
の利得に反比例した減衰量を与え、入力信号光の全パワ
ーと重み付けされた出力信号光の全パワーの対数差が一
定になるように励起光パワーを制御するところにある。
本実施形態は第２の実施形態と同様の原理で、出力信号
光の個々の波長の利得を補償してその全パワーを監視す
るので、波長多重数の変化に対して利得を一定に保つこ
とができる。以下、本実施形態の動作原理について説明
する。
【００５４】受光回路８−１の出力ｐinmon は、
【００５５】
【数１４】
【００５６】と表される。また、光重み付け回路１１の
波長λi の信号光の透過率Ｔ(λi) は、
波長λi の信号光の透過率Ｔ(λi) は、
【００５７】
【数１５】
【００５８】のように、目標の希土類添加ファイバの利
得特性に反比例するように設定する。受光回路８−２の
出力ｐoutmonは、式(20)で表される透過率を用いると、
得特性に反比例するように設定する。受光回路８−２の
出力ｐoutmonは、式(20)で表される透過率を用いると、
【００５９】
【数１６】
【００６０】と表される。対数増幅器９は、式(21)で表
されるｐoutmonと、式(19)で表されるｐinmonの対数差
を求めると、その出力は
されるｐoutmonと、式(19)で表されるｐinmonの対数差
を求めると、その出力は
【００６１】
【数１７】
【００６２】となる。ここで、平均上準位イオン密度が
＜Ｎ2＞0の場合のみ、波長λi の信号光の対数利得Ｇ
(λi) はＧi0と等しく、式(22)は波長多重数および入力
パワーに係わらずａ／ｂになることがわかる。したがっ
て、対数増幅器９の出力がａ／ｂになるように制御回路
１０が励起光源６の出力パワーを制御すると、平均上準
位イオン密度を＜Ｎ2＞0とすることができ、目標の利得
特性になるように制御できる。
＜Ｎ2＞0の場合のみ、波長λi の信号光の対数利得Ｇ
(λi) はＧi0と等しく、式(22)は波長多重数および入力
パワーに係わらずａ／ｂになることがわかる。したがっ
て、対数増幅器９の出力がａ／ｂになるように制御回路
１０が励起光源６の出力パワーを制御すると、平均上準
位イオン密度を＜Ｎ2＞0とすることができ、目標の利得
特性になるように制御できる。
【００６３】（第４の実施形態−請求項４）図６は、本
発明の光増幅器の第４の実施形態を示す。本実施形態
は、第３の実施形態における光重み付け回路１１を光ア
イソレータ４−２と光カプラ３−２との間に配置した構
成である。その他の構成は第３の実施形態と同様であ
る。動作原理も第３の実施形態と同様であり、入力信号
光の全パワーと重み付けされた出力信号光の全パワーの
対数差が一定になるように励起光パワーを制御する。本
実施形態の特徴は、光重み付け回路１１の挿入損失分だ
け光増幅器全体の利得を低下するが、各波長の利得に比
例した減衰量を出力信号光に与えているので、出力端子
２から出力される波長多重信号光の利得偏差も同時に補
償できるところにある。
発明の光増幅器の第４の実施形態を示す。本実施形態
は、第３の実施形態における光重み付け回路１１を光ア
イソレータ４−２と光カプラ３−２との間に配置した構
成である。その他の構成は第３の実施形態と同様であ
る。動作原理も第３の実施形態と同様であり、入力信号
光の全パワーと重み付けされた出力信号光の全パワーの
対数差が一定になるように励起光パワーを制御する。本
実施形態の特徴は、光重み付け回路１１の挿入損失分だ
け光増幅器全体の利得を低下するが、各波長の利得に比
例した減衰量を出力信号光に与えているので、出力端子
２から出力される波長多重信号光の利得偏差も同時に補
償できるところにある。
【００６４】（第５の実施形態−請求項２，５）図７
は、本発明の光増幅器の第５の実施形態を示す。本実施
形態は、請求項２に対応する第１の実施形態（図１）に
適用したものであり、光アイソレータ４−２と出力端子
２との間に光可変減衰器１３を配置した構成であり、フ
ッ化物母材の希土類添加ファイバ光増幅器に適用され
る。
は、本発明の光増幅器の第５の実施形態を示す。本実施
形態は、請求項２に対応する第１の実施形態（図１）に
適用したものであり、光アイソレータ４−２と出力端子
２との間に光可変減衰器１３を配置した構成であり、フ
ッ化物母材の希土類添加ファイバ光増幅器に適用され
る。
【００６５】図において、入力端子１から入力された波
長多重信号光は、光カプラ３，光アイソレータ４−１を
介して合波器５に入力される。合波器５は、励起光源６
から出力される励起光と波長多重信号光を合波して希土
類添加ファイバ７に入力する。希土類添加ファイバ７の
出力光は、光アイソレータ４−２，光可変減衰器１３を
介して出力端子２から出力される。光カプラ３で一部分
岐された光は、所定の波長依存性を有する減衰率で各波
長の光パワーを重み付けする光重み付け回路１１に入力
される。光重み付け回路１１の出力は受光回路８に入力
され、電気信号に変換される。制御回路１４は、受光回
路８の出力に対して所定の励起光パワーになるように励
起光源６を制御し、光可変減衰器１３の減衰量を制御す
る。
長多重信号光は、光カプラ３，光アイソレータ４−１を
介して合波器５に入力される。合波器５は、励起光源６
から出力される励起光と波長多重信号光を合波して希土
類添加ファイバ７に入力する。希土類添加ファイバ７の
出力光は、光アイソレータ４−２，光可変減衰器１３を
介して出力端子２から出力される。光カプラ３で一部分
岐された光は、所定の波長依存性を有する減衰率で各波
長の光パワーを重み付けする光重み付け回路１１に入力
される。光重み付け回路１１の出力は受光回路８に入力
され、電気信号に変換される。制御回路１４は、受光回
路８の出力に対して所定の励起光パワーになるように励
起光源６を制御し、光可変減衰器１３の減衰量を制御す
る。
【００６６】図８は、フッ化物母材のエルビウム添加フ
ァイバ光増幅器の出力スペクトルを示す。入力される波
長多重信号光の波長λ1 〜λ8 は、1532ｎｍ〜1560ｎｍ
で４ｎｍ間隔とした。１波当たりの信号光パワーは−18
dBｍとした。ここに示す例では、シリカ母材のエルビウ
ム添加ファイバ光増幅器に比べて、1530ｎｍ〜1560ｎｍ
にわたり利得偏差が小さいことが分かる。
ァイバ光増幅器の出力スペクトルを示す。入力される波
長多重信号光の波長λ1 〜λ8 は、1532ｎｍ〜1560ｎｍ
で４ｎｍ間隔とした。１波当たりの信号光パワーは−18
dBｍとした。ここに示す例では、シリカ母材のエルビウ
ム添加ファイバ光増幅器に比べて、1530ｎｍ〜1560ｎｍ
にわたり利得偏差が小さいことが分かる。
【００６７】図９は、フッ化物母材のエルビウム添加フ
ァイバ光増幅器で全波長の入力パワーを一様に減少さ
せ、利得偏差が一定になるように励起光パワーを調整し
たときの各波長の利得変化を示す。初期条件として１波
当たりの入力パワーを−18dBｍとし、それに対して入力
パワーを0.58, 1.25, 2.04, 3.01, 4.26, 6.02, 9.03dB
ずつ減少させた場合のものである。フッ化物母材のエル
ビウム添加ファイバ光増幅器では、入力パワーを減少さ
せ、利得偏差が一定になるように励起光パワーを調整す
ると、利得は各波長で一様に増加していることがわか
る。図９から得られる入力パワーと利得変化の平均値を
図１０に示す。
ァイバ光増幅器で全波長の入力パワーを一様に減少さ
せ、利得偏差が一定になるように励起光パワーを調整し
たときの各波長の利得変化を示す。初期条件として１波
当たりの入力パワーを−18dBｍとし、それに対して入力
パワーを0.58, 1.25, 2.04, 3.01, 4.26, 6.02, 9.03dB
ずつ減少させた場合のものである。フッ化物母材のエル
ビウム添加ファイバ光増幅器では、入力パワーを減少さ
せ、利得偏差が一定になるように励起光パワーを調整す
ると、利得は各波長で一様に増加していることがわか
る。図９から得られる入力パワーと利得変化の平均値を
図１０に示す。
【００６８】このように、フッ化物母材の希土類添加フ
ァイバ光増幅器では、波長多重信号光の入力パワーが変
化したときに、各波長で利得偏差が一定になるように励
起光パワーを制御すると、全波長の利得が一様に変化す
る。このため、図１０に示す利得変化に比例した減衰量
を光可変減衰器１３で与えることにより、利得および利
得偏差を一定に制御することができる。
ァイバ光増幅器では、波長多重信号光の入力パワーが変
化したときに、各波長で利得偏差が一定になるように励
起光パワーを制御すると、全波長の利得が一様に変化す
る。このため、図１０に示す利得変化に比例した減衰量
を光可変減衰器１３で与えることにより、利得および利
得偏差を一定に制御することができる。
【００６９】図１１は、第５の実施形態における波長多
重数が変化した場合の各波長の利得変化を示す。図にお
いて、×印は、波長多重信号光のうち利得の大きい方の
波長λ1 ，λ5，λ8 の信号光の入力を無くした場合の
残りの信号光の利得の変化を示す。◇印は、波長多重信
号光のうち利得の小さい方の波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。また、比較のために、光重み付け回路がない構
成における各波長の利得変化も□印と○印で示す。図に
示すように、光重み付け回路を用いることにより、±0.
5dB 以上あった利得変化を0.1dB 以内に抑圧できている
ことがわかる。
重数が変化した場合の各波長の利得変化を示す。図にお
いて、×印は、波長多重信号光のうち利得の大きい方の
波長λ1 ，λ5，λ8 の信号光の入力を無くした場合の
残りの信号光の利得の変化を示す。◇印は、波長多重信
号光のうち利得の小さい方の波長λ2 ，λ3 ，λ4 の信
号光の入力を無くした場合の残りの信号光の利得の変化
を示す。また、比較のために、光重み付け回路がない構
成における各波長の利得変化も□印と○印で示す。図に
示すように、光重み付け回路を用いることにより、±0.
5dB 以上あった利得変化を0.1dB 以内に抑圧できている
ことがわかる。
【００７０】このように、光重み付け回路１１で入力信
号光に重み付けをし、その出力に対してあらかじめ設定
された励起光パワーになるように制御し、さらに全入力
パワーにたいしてあらかじめ設定された減衰量になるよ
うに光可変減衰器を制御することにより、波長多重数の
変化に対して個々の波長の利得の変化はなく、利得を一
定に制御できることがわかる。
号光に重み付けをし、その出力に対してあらかじめ設定
された励起光パワーになるように制御し、さらに全入力
パワーにたいしてあらかじめ設定された減衰量になるよ
うに光可変減衰器を制御することにより、波長多重数の
変化に対して個々の波長の利得の変化はなく、利得を一
定に制御できることがわかる。
【００７１】なお、本実施形態における光可変減衰器１
３は、請求項２に対応する第１の実施形態（図１）に適
用したものであるが、請求項３に対応する第２の実施形
態（図３）または請求項４に対応する第３および第４の
実施形態（図５，６）にも同様に適用することができ
る。また、以上示した各実施形態の光増幅器を任意の組
み合わせで複数個縦続に接続することにより、所定の利
得を確保しながら、波長多重数の変化に対して個々の波
長の利得を一定に制御することができる。
３は、請求項２に対応する第１の実施形態（図１）に適
用したものであるが、請求項３に対応する第２の実施形
態（図３）または請求項４に対応する第３および第４の
実施形態（図５，６）にも同様に適用することができ
る。また、以上示した各実施形態の光増幅器を任意の組
み合わせで複数個縦続に接続することにより、所定の利
得を確保しながら、波長多重数の変化に対して個々の波
長の利得を一定に制御することができる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
は、光重み付け回路を用いることにより利得偏差の影響
のない波長多重信号光の入出力パワーを得ることがで
き、全入力パワーの変化と波長多重数の変化の両方に対
して、各波長の信号光の利得を一定に制御することがで
きる。また、このような光重み付け回路は受動回路で実
現できるので、構成が簡単であり、複雑な制御も必要と
しない。
は、光重み付け回路を用いることにより利得偏差の影響
のない波長多重信号光の入出力パワーを得ることがで
き、全入力パワーの変化と波長多重数の変化の両方に対
して、各波長の信号光の利得を一定に制御することがで
きる。また、このような光重み付け回路は受動回路で実
現できるので、構成が簡単であり、複雑な制御も必要と
しない。
【図１】本発明の光増幅器の第１の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図２】第１の実施形態における波長多重数が変化した
場合の各波長の利得変化を示す図。
場合の各波長の利得変化を示す図。
【図３】本発明の光増幅器の第２の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図４】第２の実施形態における波長多重数が変化した
場合の各波長の利得変化を示す図。
場合の各波長の利得変化を示す図。
【図５】本発明の光増幅器の第３の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図６】本発明の光増幅器の第４の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図７】本発明の光増幅器の第５の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図８】フッ化物母材のエルビウム添加ファイバ光増幅
器の出力スペクトルを示す図。
器の出力スペクトルを示す図。
【図９】フッ化物母材のエルビウム添加ファイバ光増幅
器で全波長の入力パワーを一様に減少させ、利得偏差が
一定になるように励起光パワーを調整したときの各波長
の利得変化を示す図。
器で全波長の入力パワーを一様に減少させ、利得偏差が
一定になるように励起光パワーを調整したときの各波長
の利得変化を示す図。
【図１０】図９から得られる入力パワーと利得変化の平
均値を示す図。
均値を示す図。
【図１１】第５の実施形態における波長多重数が変化し
た場合の各波長の利得変化を示す図。
た場合の各波長の利得変化を示す図。
【図１２】従来の光増幅器の構成例を示すブロック図。
【図１３】従来の光増幅器に波長多重信号光を入力した
ときの波長ごとの利得の計算例を示す図。
ときの波長ごとの利得の計算例を示す図。
【図１４】図１３に示す利得特性を有する光増幅器で、
波長多重数が変化した場合の各波長の利得変化を示す
図。
波長多重数が変化した場合の各波長の利得変化を示す
図。
１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ 光カプラ ４ 光アイソレータ ５ 合波器 ６ 励起光源 ７ 希土類添加ファイバ ８ 受光回路 ９ 対数増幅器 １０，１２，１４ 制御回路 １１ 光重み付け回路 １３ 光可変減衰器
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０４Ｊ 14/02
Claims (5)
- 【請求項１】 希土類を添加した光ファイバと、 前記光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源
と、 波長多重信号光と前記励起光を合波して前記光ファイバ
へ入力する励起光入力手段とを備え、 前記光ファイバから増幅された波長多重信号光が出力さ
れる光増幅器において、 前記波長多重信号光のパワーを所定の波長依存性を有す
る減衰率で重み付けをして監視する監視手段と、 前記監視手段の出力に応じて前記励起光のパワーを制御
する制御手段とを備えたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光増幅器において、 監視手段は、希土類を添加した光ファイバに入力される
波長多重信号光の一部を分岐する分岐手段と、前記光フ
ァイバの利得−波長特性に反比例した損失特性を有し、
前記分岐手段で分岐された波長多重信号光に重み付けを
する光重み付け回路と、前記光重み付け回路から出力さ
れる波長多重信号光の全光パワーに比例した電気信号を
出力する受光回路とを含む入力信号光パワー監視回路を
備え、 制御手段は、前記受光回路の出力に対して、あらかじめ
設定された励起光パワーになるように励起光源を制御す
る手段を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光増幅器において、 監視手段は、 希土類を添加した光ファイバに入力される波長多重信号
光の一部を分岐する分岐手段と、前記光ファイバの利得
−波長特性に反比例した損失特性を有し、前記分岐手段
で分岐された波長多重信号光に重み付けをする光重み付
け回路と、前記光重み付け回路から出力される波長多重
信号光の全光パワーに比例した電気信号を出力する受光
回路とを含む入力信号光パワー監視回路と、 前記光ファイバから出力される波長多重信号光の一部を
分岐する分岐手段と、 前記分岐手段で分岐された波長多重信号光の全光パワー
に比例した電気信号を出力する受光回路とを含む出力信
号光パワー監視回路とを備え、 制御手段は、前記入力信号光パワー監視回路の出力と前
記出力信号光パワー監視回路の出力の対数差を出力する
対数増幅器と、前記対数増幅器の出力が一定になるよう
に励起光パワーを制御する手段とを備えたことを特徴と
する光増幅器。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光増幅器において、 監視手段は、 希土類を添加した光ファイバに入力される波長多重信号
光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐さ
れた波長多重信号光の全光パワーに比例した電気信号を
出力する受光回路とを含む入力信号光パワー監視回路
と、 前記光ファイバから出力される波長多重信号光の一部を
分岐する分岐手段と、前記光ファイバの利得−波長特性
に反比例した損失特性を有し、前記分岐手段の前後のい
ずれか一方で波長多重信号光に重み付けをする光重み付
け回路と、前記光重み付け回路から出力される波長多重
信号光の全光パワーに比例した電気信号を出力する受光
回路とを含む出力信号光パワー監視回路とを備え、 制御手段は、前記入力信号光パワー監視回路の出力と前
記出力信号光パワー監視回路の出力の対数差を出力する
対数増幅器と、前記対数増幅器の出力が一定になるよう
に励起光パワーを制御する手段とを備えたことを特徴と
する光増幅器。 - 【請求項５】 請求項２ないし請求項４のいずれかに記
載の光増幅器において、 希土類を添加した光ファイバの出力段に光可変減衰器を
接続し、入力信号光パワー監視回路の出力に対して、あ
らかじめ設定された減衰量になるように前記光可変減衰
器を制御する手段を備えたことを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157146A JPH1012951A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157146A JPH1012951A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012951A true JPH1012951A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15643192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157146A Pending JPH1012951A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012951A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999040695A1 (fr) * | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Fujitsu Limited | Amplificateur optique, procede de commande de la source de lumiere d'excitation dans un amplificateur optique et procede de commande de l'amplificateur optique |
| WO2000005622A1 (fr) * | 1998-07-23 | 2000-02-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Amplificateur raman, repeteur optique et procede d'amplification raman |
| EP1130818A1 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-05 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Optical communication system |
| JP2006230020A (ja) * | 1998-02-06 | 2006-08-31 | Fujitsu Ltd | 光増幅器及び光増幅器の制御方法 |
| JP2008153270A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器および光通信システム |
| CN111463647A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-28 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光放大器及其调节方法 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8157146A patent/JPH1012951A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999040695A1 (fr) * | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Fujitsu Limited | Amplificateur optique, procede de commande de la source de lumiere d'excitation dans un amplificateur optique et procede de commande de l'amplificateur optique |
| US6542291B1 (en) | 1998-02-06 | 2003-04-01 | Fujitsu Limited | Optical amplifier excitation light source control method for use in optical amplifier and optical amplifier control method |
| US6631026B2 (en) | 1998-02-06 | 2003-10-07 | Fujitsu Limited | Optical amplifier, excitation light source control method for use in optical amplifier, and optical amplifier control method |
| US6873457B2 (en) | 1998-02-06 | 2005-03-29 | Fujitsu Limited | Optical amplifier, excitation light source control method for use in optical amplifier, and optical amplifier control method |
| JP2006230020A (ja) * | 1998-02-06 | 2006-08-31 | Fujitsu Ltd | 光増幅器及び光増幅器の制御方法 |
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| WO2001065738A2 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Telefonaktiebolaget L.M. Ericsson | Optical communication system |
| WO2001065738A3 (en) * | 2000-02-29 | 2002-03-07 | Ericsson Telefon Ab L M | Optical communication system |
| JP2008153270A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器および光通信システム |
| CN111463647A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-28 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光放大器及其调节方法 |
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