JPH10144984A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない個数の光検出器を用い、入力信号光強
度が変動しても出力信号光強度が一定であって利得スペ
クトルの変動のない光ファイバ増幅器を提供する。 【解決手段】 信号光は、励起用レーザ光源３２から出
力された励起光が供給されたＡｌ添加ＥＤＦ３０により
増幅され、可変光減衰器４０により減衰され、励起用レ
ーザ光源５２から出力された励起光が供給されたＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１により増
幅される。可変光減衰器４０における挿入損失は、入力
信号光検出器２１により検出された入力信号光強度に基
づいて挿入損失制御回路７０により制御され、光ファイ
バ増幅器の利得偏差は最小に維持される。励起用レーザ
光源５２から出力される励起光の強度は、出力信号光検
出器６１により検出された出力信号光強度に基づいて励
起光制御回路７１により制御され、光ファイバ増幅器の
出力信号光強度は一定に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＷＤＭ方式の光伝
送システムにおいて多波長の信号光を一括増幅する光フ
ァイバ増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信の大容量高速化に伴い、波長多重
（ＷＤＭ）伝送方式に関する研究・開発がなされてい
る。このＷＤＭ伝送方式において、最も重要な光素子の
１つが、多波長の信号光を一括増幅する光増幅器であ
る。この光増幅器は、高利得・低雑音であって、信号光
波長帯域において利得スペクトルが平坦であることが要
求され、従来より、Ｅｒ（エルビウム）元素を添加した
増幅性光ファイバ（ＥＤＦ:Er-Doped Fiber）を用いた
光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ: Er-Doped Fiber Amplifi
er）が用いられている。

【０００３】この光ファイバ増幅器は、光伝送システム
において光ファイバにより所定距離の間隔を隔てて配さ
れることから、次段の光ファイバ増幅器まで信号光が充
分な強度で伝送されるよう、光ファイバ増幅器から出力
される信号光は所定の強度以上である必要がある。そこ
で、従来より、たとえ入力信号光の強度が変動したとし
ても光ファイバ増幅器の出力信号光を一定強度に維持す
べく、ＥＤＦへ供給される励起光の強度すなわち増幅率
を制御することが行われている。ところが、ＥＤＦへ入
力する信号光の強度およびＥＤＦへ供給される励起光の
強度が変動すると、ＥＤＦにおける反転分布の状態が変
動し、それに伴って利得スペクトルの平坦度が損なわれ
るという問題があった。

【０００４】この問題を解決するための技術として以下
のものが知られている（S.Kinoshita, et al., OAA'96,
SaA5, 1996 、特開平８−２４８４５５号公報、特開平
８−２５０７８５号公報）。図１３は、従来の光ファイ
バ増幅の構成図である。この光ファイバ増幅器は、カプ
ラ１１０、前段ＥＤＦ１２０、カプラ１１１、可変光減
衰器１３０、カプラ１１２および後段ＥＤＦ１４０がこ
の順に縦続接続されており、励起用レーザ光源１２１に
より前段ＥＤＦ１２０へ励起光が供給され、励起用レー
ザ光源１４１により後段ＥＤＦ１４０へ励起光が供給さ
れる。

【０００５】前段ＥＤＦ１２０に入力する信号光の一部
はカプラ１１０により取り出されて光検出器１２２によ
り検出され、また、前段ＥＤＦ１２０から出力される信
号光の一部はカプラ１１１により取り出されて光検出器
１２３により検出され、そして、光検出器１２２および
１２３それぞれにより検出された前段ＥＤＦ１２０の入
力信号光および出力信号光それぞれの強度の比に基づい
て、ＡＧＣ回路１２４により、励起用レーザ光源１２１
から出力され前段ＥＤＦ１２０に供給される励起光の強
度が制御される。

【０００６】また、可変光減衰器１３０から出力される
信号光（すなわち、後段ＥＤＦ１４０へ入力する信号
光）の一部はカプラ１１２により取り出されて光検出器
１３１により検出され、そして、その光検出器１３１に
より検出された信号光の強度に基づいて、ＡＬＣ回路１
３２により、可変光減衰器１３０の挿入損失がフィード
バック制御される。また、後段ＥＤＦ１４０は、ＡＰＣ
回路１４２により制御された励起用レーザ光源１４１に
より一定強度の励起光が供給される。

【０００７】このようにすることで、前段ＥＤＦ１２０
は一定の利得で信号光を増幅し、可変光減衰器１３０は
一定の強度の信号光を出力し、また、後段ＥＤＦ１４０
も一定の利得で信号光を増幅し、そして、前段ＥＤＦ１
２０および後段ＥＤＦ１４０それぞれの反転分布の変動
すなわち利得スペクトルの変動をなくしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、前段ＥＤＦ１２０の利得を一定にするために
２個の光検出器１２２および１２３が必要であり、ま
た、後段ＥＤＦ１４０の入力信号光の強度を一定にする
ために１個の光検出器１３１が必要であり、合計する
と、利得スペクトルの平坦度を維持するために３個の光
検出器が必要であった。また、特開平８−２４８４５５
号公報および特開平８−２５０７８５号公報それぞれに
は、更に多数の光検出器を用いて利得スペクトルの変動
の抑制を図る光ファイバ増幅器が開示されている。

【０００９】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、少ない個数の光検出器を用い、入力信
号光強度が変動しても出力信号光強度が一定であって利
得スペクトルの変動のない光ファイバ増幅器を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る光ファ
イバ増幅器は、(1) 励起光を出力する第１の励起光源部
と、(2) 第１の励起光源部から出力された励起光が供給
されているときに信号光を増幅する増幅性光ファイバを
有する第１の光増幅部と、(3) 第１の光増幅部から出力
された信号光を減衰させる挿入損失が可変の可変光減衰
部と、(4) 励起光を出力する第２の励起光源部と、(5)
第２の励起光源部から出力された励起光が供給されてい
るときに、光減衰部から出力された信号光を増幅する増
幅性光ファイバを有する第２の光増幅部と、(6) 第１の
光増幅部に入力する信号光の強度を検出する入力信号光
検出部と、(7) 入力信号光検出部により検出された信号
光の強度に基づいて可変光減衰部の挿入損失を制御する
挿入損失制御部と、(8) 第２の光増幅部から出力された
信号光の強度を検出する出力信号光検出部と、(9)出力
信号光検出部により検出された信号光の強度に基づいて
第２の励起光源部から出力される励起光の強度を制御す
る励起光制御部と、を備えることを特徴とする。

【００１１】この光ファイバ増幅器によれば、入力した
信号光は、第１の励起光源部から出力された励起光が供
給されている増幅性光ファイバを有する第１の光増幅部
により増幅され、挿入損失が可変の可変光減衰部により
減衰され、第２の励起光源部から出力された励起光が供
給されている増幅性光ファイバを有する第２の光増幅部
により増幅され、出力される。ここで、可変光減衰部の
挿入損失は、入力信号光検出部により検出された入力信
号光強度（第１の光増幅部に入力する信号光の強度）に
基づいて挿入損失制御部に制御され、これにより、光フ
ァイバ増幅器の利得平坦性が維持される。また、第２の
励起光源部から出力される励起光の強度は、出力信号光
検出部により検出された出力信号光強度（第２の光増幅
部から出力された信号光の強度）に基づいて励起光制御
部により制御され、これにより、光ファイバ増幅器の出
力信号光強度が一定に維持される。

【００１２】ここで、挿入損失制御部は、入力信号光検
出部により検出された信号光の強度の対数値に対して略
線形に可変光減衰部の挿入損失を対数値レベルで制御す
るのが好適である。このように可変光減衰部の挿入損失
が挿入損失制御部により制御されることにより、光ファ
イバ増幅器の利得平坦性が維持される。

【００１３】第２の発明に係る光ファイバ増幅器は、
(1) それぞれ励起光を出力する前方向励起光源部および
後方向励起光源部と、(2) 前方向励起光源部および後方
向励起光源部それぞれから出力された励起光が前方向お
よび後方向それぞれから供給されているときに信号光を
増幅する増幅性光ファイバを有する光増幅部と、(3) 光
増幅部に入力する信号光の強度を検出する入力信号光検
出部と、(4) 入力信号光検出部により検出された信号光
の強度に基づいて前方向励起光源部から出力される励起
光の強度を制御する前方励起光制御部と、(5) 光増幅部
から出力された信号光の強度を検出する出力信号光検出
部と、(6) 出力信号光検出部により検出された信号光の
強度に基づいて後方向励起光源部から出力される励起光
の強度を制御する後方励起光制御部と、を備えることを
特徴とする。

【００１４】この光ファイバ増幅器によれば、入力した
信号光は、前方向励起光源部および後方向励起光源部そ
れぞれから出力された励起光が前方向および後方向それ
ぞれから供給されている増幅性光ファイバを有する光増
幅部により増幅されて出力される。ここで、前方向励起
光源部から出力される励起光の強度は、入力信号光検出
部により検出された入力信号光強度に基づいて前方励起
光制御部により制御され、これにより、光ファイバ増幅
器の利得平坦性が維持される。また、後方向励起光源部
から出力される励起光の強度は、出力信号光検出部によ
り検出された出力信号光強度に基づいて後方励起光制御
部により制御され、これにより、光ファイバ増幅器の出
力信号光強度が一定に維持される。

【００１５】第３の発明に係る光ファイバ増幅器は、
(1) 励起光を出力する第１の励起光源部と、(2) 第１の
励起光源部から出力された励起光が供給されているとき
に信号光を増幅する増幅性光ファイバを有する第１の光
増幅部と、(3) それぞれ励起光を出力する前方向励起光
源部および後方向励起光源部と、(4) 前方向励起光源部
および後方向励起光源部それぞれから出力された励起光
が前方向および後方向それぞれから供給されているとき
に、第１の光増幅部から出力された信号光を増幅する増
幅性光ファイバを有する第２の光増幅部と、(5) 第１の
光増幅部に入力する信号光の強度を検出する入力信号光
検出部と、(6) 入力信号光検出部により検出された信号
光の強度に基づいて前方向励起光源部から出力される励
起光の強度を制御する前方励起光制御部と、(7) 第２の
光増幅部から出力された信号光の強度を検出する出力信
号光検出部と、(9) 出力信号光検出部により検出された
信号光の強度に基づいて後方向励起光源部から出力され
る励起光の強度を制御する後方励起光制御部と、を備え
ることを特徴とする。

【００１６】この光ファイバ増幅器によれば、入力した
信号光は、第１の励起光源部から出力された励起光が供
給されている増幅性光ファイバを有する第１の光増幅部
により増幅され、続いて、前方向励起光源部および後方
向励起光源部それぞれから出力された励起光が前方向お
よび後方向それぞれから供給されている増幅性光ファイ
バを有する第２の光増幅部により増幅され、出力され
る。ここで、前方向励起光源部から出力される励起光の
強度は、入力信号光検出部により検出された入力信号光
強度（第１の光増幅部に入力する信号光の強度）に基づ
いて前方励起光制御部により制御され、これにより、光
ファイバ増幅器の利得平坦性が維持される。また、後方
向励起光源部から出力される励起光の強度は、出力信号
光検出部により検出された出力信号光強度（第２の光増
幅部から出力された信号光の強度）に基づいて後方励起
光制御部により制御され、これにより、光ファイバ増幅
器の出力信号光強度が一定に維持される。

【００１７】ここで、前方励起光制御部は、入力信号光
検出部により検出された信号光の強度に対して略線形
に、前方向励起光源部から出力される励起光の強度を制
御するのが好適である。このように前方向励起光源部か
ら出力される励起光の強度が前方励起光制御部により制
御されることにより、光ファイバ増幅器の利得平坦性が
維持される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。

【００１９】（第１の実施形態）先ず、第１の実施形態
について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光フ
ァイバ増幅器の構成図である。

【００２０】この光ファイバ増幅器は、コネクタ１０に
入力した信号光（波長１．５５μｍ帯）を増幅してコネ
クタ１１に出力するものであり、コネクタ１０と１１と
の間には、入力信号光モニタ用カプラ２０、光アイソレ
ータ１２、Ａｌ添加ＥＤＦ３０、ＷＤＭカプラ３３、光
アイソレータ１３、可変光減衰器４０、Ｐ／Ａｌ共添加
ＥＤＦ５０、Ａｌ添加ＥＤＦ５１、ＷＤＭカプラ５３、
光アイソレータ１４および出力信号光モニタ用カプラ６
０が、必要に応じて光ファイバを介して、この順に縦続
接続されている。

【００２１】コネクタ１０から伝搬してきた信号光を入
力する入力信号光モニタ用カプラ２０は、その信号光の
大部分をそのまま通過させて光アイソレータ１２へ入力
させるとともに、信号光の一部を取り出して入力信号光
検出器２１へ入力させる。光アイソレータ１２は、入力
信号光モニタ用カプラ２０から伝搬してきた信号光をＡ
ｌ添加ＥＤＦ３０側へ通過させるが、その反対方向へは
光を通過させない。一方、入力信号光モニタ用カプラ２
０から到達した信号光を検出する入力信号光検出器２１
は、その強度に応じた入力信号光強度信号を出力するも
のであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。

【００２２】Ａｌ添加ＥＤＦ３０は、Ｅｒ（エルビウ
ム）元素が５００ｗｔ・ｐｐｍ添加された石英系の増幅
性光ファイバ（ＥＤＦ）に更にＡｌ（アルミニウム）元
素が１．４ｗｔ％添加されたもので、１．５３μｍ帯吸
収損が５．５ｄＢ／ｍで、長さが８ｍである。このＡｌ
添加ＥＤＦ３０に、励起用レーザ光源３２から出力され
た一定強度の励起光（波長０．９８μｍ）がＷＤＭカプ
ラ３３を介して供給されると、反転分布を生じ信号光を
増幅する。また、ＷＤＭカプラ３３は、励起用レーザ光
源３２から出力された励起光をＡｌ添加ＥＤＦ３０側へ
通過させるとともに、Ａｌ添加ＥＤＦ３０から出力され
た信号光を光アイソレータ１３側へ通過させる。

【００２３】光アイソレータ１３は、ＷＤＭカプラ３３
から伝搬してきた信号光を可変光減衰器４０側へ通過さ
せるが、その反対方向へは光を通過させない。この光ア
イソレータ１３を通過した信号光を入力する可変光減衰
器４０は、挿入損失制御回路７０により設定された挿入
損失で信号光を減衰させて出力し、その挿入損失制御回
路７０は、入力信号光検出器２１から出力された入力信
号光強度信号に基づいて可変光減衰器４０の挿入損失を
フィードフォワード制御する。

【００２４】可変光減衰器４０から出力された信号光を
入力するＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０は、３．９ｗｔ％の
Ｐ（リン）元素および０．３ｗｔ％のＡｌ元素が共添加
されたＥＤＦであって、１．５３μｍ帯吸収損が４．５
ｄＢ／ｍで、長さが５ｍである。また、このＰ／Ａｌ共
添加ＥＤＦ５０から出力された信号光を入力するＡｌ添
加ＥＤＦ５１は、Ａｌ添加ＥＤＦ３０と同じ組成であっ
て、長さが１６ｍである。Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０お
よびＡｌ添加ＥＤＦ５１は共に、励起用レーザ光源５２
から出力された励起光（波長１．４８μｍ）がＷＤＭカ
プラ５３を介して供給されると、反転分布を生じ信号光
を増幅する。また、ＷＤＭカプラ５３は、励起用レーザ
光源５２から出力された励起光をＡｌ添加ＥＤＦ５１側
へ通過させるとともに、Ａｌ添加ＥＤＦ５１から出力さ
れた信号光を光アイソレータ１４側へ通過させる。

【００２５】光アイソレータ１４は、ＷＤＭカプラ５３
から伝搬してきた信号光を出力信号光モニタ用カプラ６
０側へ通過させるが、その反対方向へは光を通過させな
い。この光アイソレータ１４を通過した信号光を入力す
る出力信号光モニタ用カプラ６０は、その信号光の大部
分をそのまま通過させ更にコネクタ１１を経て外部に出
力させるとともに、信号光の一部を取り出して出力信号
光検出器６１へ入力させる。出力信号光モニタ用カプラ
６０から到達した信号光を検出する出力信号光検出器６
１は、その強度に応じた出力信号光強度信号を出力する
ものであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。そして、励起光制御回路７１は、この出力信号光強
度信号に基づいて、励起用レーザ光源５２から出力され
る励起光の強度をフィードバック制御する。

【００２６】また、出力信号光モニタ用カプラ６０は、
コネクタ１１側から入力した光を反射光検出器６２へ入
力させ、反射光検出器６２は、その光を検出する。な
お、コネクタ１１から出力信号光モニタ用カプラ６０に
入力する光は、コネクタ１１が外れているときに生じる
信号光の反射光であり、この反射光検出器６２は、本発
明とは直接の関係はない。

【００２７】本実施形態に係る光ファイバ増幅器は以下
のように作用する。コネクタ１０から入力した信号光の
大部分は、入力信号光モニタ用カプラ２０および光アイ
ソレータ１２を通過し、Ａｌ添加ＥＤＦ３０に入力す
る。このＡｌ添加ＥＤＦ３０は、励起用レーザ光源３２
から出力された一定強度の励起光（波長０．９８μｍ）
が供給されて反転分布が形成されており、信号光は、こ
のＡｌ添加ＥＤＦ３０に入力して増幅される。その増幅
された信号光は、ＷＤＭカプラ３３および光アイソレー
タ１３を通過して、可変光減衰器４０に入力する。

【００２８】一方、コネクタ１０から入力した信号光の
一部は、入力信号光モニタ用カプラ２０により取り出さ
れ入力信号光検出器２１に検出される。その検出された
信号光の強度に応じた入力信号光強度信号は、入力信号
光検出器２１から出力され、挿入損失制御回路７０に入
力する。そして、挿入損失制御回路７０により、この入
力信号光強度に基づいて可変光減衰器４０の挿入損失が
制御され、可変光減衰器４０から出力される信号光は、
光ファイバ増幅器の利得偏差が最小となる強度になる。

【００２９】この可変光減衰器４０から出力された信号
光は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ
５１に順次入力する。Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０および
Ａｌ添加ＥＤＦ５１は、励起用レーザ光源５２から出力
された励起光（波長１．４８μｍ）が供給されて反転分
布が形成されており、信号光は増幅される。そして、そ
の増幅された信号光は、ＷＤＭカプラ５３、光アイソレ
ータ１４および出力信号光モニタ用カプラ６０を通過し
て、コネクタ１１から出力される。

【００３０】出力信号光の一部は、出力信号光モニタ用
カプラ６０により取り出され出力信号光検出器６１に検
出される。その検出された信号光の強度に応じた出力信
号光強度信号は、出力信号光検出器６１から出力され、
励起光制御回路７１に入力する。そして、励起光制御回
路７１により、この出力信号光強度に基づいて、励起用
レーザ光源５２から出力される励起光の強度が制御さ
れ、光ファイバ増幅器から出力される信号光の強度は一
定に維持される。

【００３１】このように、入力信号光の強度を入力信号
光検出器２１により検出し、前段のＥＤＦ（Ａｌ添加Ｅ
ＤＦ３０）と後段のＥＤＦ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０
およびＡｌ添加ＥＤＦ５１）との間に設けた可変光減衰
器４０の挿入損失を、入力信号光強度に基づいて挿入損
失制御回路７０により制御して、光ファイバ増幅器の利
得偏差を最小に維持し、また、出力信号光の強度を出力
信号光検出器６１により検出し、励起用レーザ光源５２
から後段のＥＤＦ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡ
ｌ添加ＥＤＦ５１）に供給される励起光の強度を、出力
信号光強度に基づいて励起光制御回路７１により制御し
て、光ファイバ増幅器の出力信号光強度を一定に維持す
る構成とした。したがって、本実施形態に係る光ファイ
バ増幅器は、２個の光検出器（入力信号光検出器２１と
出力信号光検出器６１）を用いて、利得平坦度と一定出
力信号光強度の双方を維持することができる。

【００３２】次に、入力信号光強度と可変光減衰器４０
の挿入損失との関係について説明する。図２は、入力信
号光強度と光ファイバ増幅器の利得偏差が最小となる可
変光減衰器４０の挿入損失との関係を示すグラフであ
る。ここで、入力信号光は４波長とし、それぞれの波長
を１５４３ｎｍ、１５４８ｎｍ、１５５２ｎｍおよび１
５５８ｎｍとした。そして、この４波の入力信号光の強
度の合計を変化させたときに、光ファイバ増幅器におけ
る４波の入力信号光の利得偏差が最小となるように、可
変光減衰器４０の挿入損失を手動で調整した。この図に
おいて、縦軸は、４波合計の入力信号光強度であり、横
軸は、その入力信号光強度に対して光ファイバ増幅器に
おける利得偏差が最小となる可変光減衰器４０の挿入損
失である。この図から判るように、４波合計の入力信号
光強度が１０ｄＢｍ以下の範囲において、光ファイバ増
幅器における利得偏差を最小に維持するには、４波合計
の入力信号光強度に比例して可変光減衰器４０の挿入損
失を変化させればよい。

【００３３】次に、可変光減衰器４０として電圧制御型
のものが用いられる場合の挿入損失特性について説明す
る。図３は、可変光減衰器４０に加えられる制御電圧と
挿入損失との関係を示すグラフである。この図に示す電
圧制御型の可変光減衰器４０の例では、挿入損失は制御
電圧に対し線形関係にある。

【００３４】したがって、図２および図３から、挿入損
失制御回路７０は、入力信号光モニタ用カプラ２０から
取り出され入力信号光検出器２１により検出された入力
信号光の強度を対数値に変換し、その対数値に対して線
形関係にある制御電圧を出力して可変光減衰器４０の挿
入損失を制御すればよい。このようにすることにより、
光ファイバ増幅器の利得偏差を最小に維持することがで
きる。

【００３５】次に、挿入損失制御回路７０の具体的な回
路の１例について説明する。図４は、入力信号光検出器
２１および挿入損失制御回路７０の回路図である。この
挿入損失制御回路７０は、６段のオペアンプＡｍｐ１乃
至Ａｍｐ６等により、入力信号光検出器２１であるフォ
トダイオードから出力された電流信号を電圧信号に変換
し、さらにその電圧信号を対数変換して増幅し、その結
果を可変光減衰器４０へ入力するものである。

【００３６】入力信号光検出器２１であるフォトダイオ
ードのアノード端子は、可変抵抗器ＶＲ１を介して−
３．３Ｖの電位に接続され、カソード端子にはＶｃｃ電
位が印加され、入力信号光検出器２１は逆バイアス電圧
が印加されている。オペアンプＡｍｐ１の＋入力端子
は、入力信号光検出器２１のアノード端子と接続され、
また、−入力端子は、自己の出力端子と直接に接続され
ている。オペアンプＡｍｐ２の−入力端子は、抵抗器Ｒ
１（抵抗値１００Ω）を介してオペアンプＡｍｐ１の出
力端子と接続されるとともに、ダイオードＤのアノード
端子とも接続され、＋入力端子は、−３．３Ｖの電位が
印加され、出力端子は、ダイオードＤのカソード端子と
接続されている。

【００３７】オペアンプＡｍｐ３の−入力端子は、抵抗
器Ｒ２（抵抗値１ｋΩ）を介してオペアンプＡｍｐ２の
出力端子と接続されるとともに、抵抗器Ｒ３（抵抗値９
ｋΩ）を介して自己の出力端子とも接続され、＋入力端
子は、−３．３Ｖの電位が印加されている。オペアンプ
Ａｍｐ４の＋入力端子は、オペアンプＡｍｐ３の出力端
子と直接に接続され、−入力端子は、自己の出力端子と
直接に接続されている。オペアンプＡｍｐ５の−入力端
子は、抵抗器Ｒ４（抵抗値１ｋΩ）を介してオペアンプ
Ａｍｐ４の出力端子と接続されるとともに、抵抗器Ｒ５
（抵抗値９ｋΩ）を介して自己の出力端子とも接続さ
れ、＋入力端子は、−３．３Ｖの電位が印加されてい
る。オペアンプＡｍｐ６の＋入力端子は、オペアンプＡ
ｍｐ５の出力端子と直接に接続され、−入力端子は、自
己の出力端子と直接に接続されている。そして、このオ
ペアンプＡｍｐ６の出力端子に出力された電圧信号は、
可変光減衰器４０の挿入損失を制御する制御電圧とな
る。

【００３８】この挿入損失制御回路７０によれば、入力
信号光検出器２１から出力された電流の大きさを表す入
力信号光検出器２１のアノード端子の電位は、オペアン
プＡｍｐ１によりインピーダンス整合されてオペアンプ
Ａｍｐ２に入力し、オペアンプＡｍｐ２およびダイオー
ドＤにより対数変換され、その対数変換された電圧信号
は、オペアンプＡｍｐ３乃至Ａｍｐ６により増幅され
る。すなわち、この挿入損失制御回路７０は、入力信号
光モニタ用カプラ２０から取り出され入力信号光検出器
２１により検出された入力信号光の強度を対数値に変換
し、その対数値に対して線形関係にある制御電圧を出力
して可変光減衰器４０の挿入損失を制御することがで
き、したがって、光ファイバ増幅器の利得偏差を最小に
維持することができる。

【００３９】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図５は、第２の実施形態に係る光フ
ァイバ増幅器の構成図である。

【００４０】本実施形態に係る光ファイバ増幅器が第１
の実施形態の場合と比較して主に異なる点は、前段のＥ
ＤＦ（Ａｌ添加ＥＤＦ３０）および可変光減衰器４０が
設けられていない点、後段のＥＤＦ（Ｐ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１）に後方向からだけ
でなく前方向からも励起光が供給されている点、およ
び、後段のＥＤＦに前方向から供給される励起光の強度
が入力信号光強度に基づいて制御される点である。

【００４１】この光ファイバ増幅器は、コネクタ１０に
入力した信号光（波長１．５５μｍ帯）を増幅してコネ
クタ１１に出力するものであり、コネクタ１０と１１と
の間には、入力信号光モニタ用カプラ２０、光アイソレ
ータ１２、ＷＤＭカプラ５５、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５
０、Ａｌ添加ＥＤＦ５１、ＷＤＭカプラ５３、光アイソ
レータ１４および出力信号光モニタ用カプラ６０が、必
要に応じて光ファイバを介して、この順に縦続接続され
ている。

【００４２】コネクタ１０から伝搬してきた信号光を入
力する入力信号光モニタ用カプラ２０は、その信号光の
大部分をそのまま通過させて光アイソレータ１２へ入力
させるとともに、信号光の一部を取り出して入力信号光
検出器２１へ入力させる。光アイソレータ１２は、入力
信号光モニタ用カプラ２０から伝搬してきた信号光をＷ
ＤＭカプラ５５側へ通過させるが、その反対方向へは光
を通過させない。一方、入力信号光モニタ用カプラ２０
から到達した信号光を検出する入力信号光検出器２１
は、その強度に応じた入力信号光強度信号を出力するも
のであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。入力信号光検出器２１から出力される入力信号光強
度信号を入力する励起光制御回路７２は、その入力信号
光強度信号に基づいて、励起用レーザ光源５４から出力
される励起光（波長１．４８μｍ）の強度をフィードフ
ォワード制御する。

【００４３】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加
ＥＤＦ５１それぞれは、第１の実施形態の場合と同一の
組成であるが、本実施形態では、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
５０の長さは３ｍであり、Ａｌ添加ＥＤＦ５１の長さは
１５ｍである。このＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡ
ｌ添加ＥＤＦ５１には、励起用レーザ光源５４から出力
された励起光（波長１．４８μｍ）がＷＤＭカプラ５５
を介して前方向から供給され、また、励起用レーザ光源
５２から出力された励起光（波長１．４８μｍ）がＷＤ
Ｍカプラ５３を介して後方向から供給されると、反転分
布を生じ、ＷＤＭカプラ５５側から入力した信号光を増
幅する。

【００４４】ここで、ＷＤＭカプラ５５は、励起用レー
ザ光源５４から出力された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆ５０側へ通過させるとともに、光アイソレータ１２側
から到達した信号光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０側へ通
過させるものであり、ＷＤＭカプラ５３は、励起用レー
ザ光源５２から出力された励起光をＡｌ添加ＥＤＦ５１
側へ通過させるとともに、Ａｌ添加ＥＤＦ５１から出力
された信号光を光アイソレータ１４側へ通過させるもの
である。

【００４５】光アイソレータ１４は、ＷＤＭカプラ５３
から伝搬してきた信号光を出力信号光モニタ用カプラ６
０側へ通過させるが、その反対方向へは光を通過させな
い。この光アイソレータ１４を通過した信号光を入力す
る出力信号光モニタ用カプラ６０は、その信号光の大部
分をそのまま通過させ更にコネクタ１１を経て外部に出
力させるとともに、信号光の一部を取り出して出力信号
光検出器６１へ入力させる。出力信号光モニタ用カプラ
６０から到達した信号光を検出する出力信号光検出器６
１は、その強度に応じた出力信号光強度信号を出力する
ものであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。そして、励起光制御回路７１は、この出力信号光強
度信号に基づいて、励起用レーザ光源５２から出力され
る励起光の強度をフィードバック制御する。

【００４６】本実施形態に係る光ファイバ増幅器は以下
のように作用する。コネクタ１０から入力した信号光の
大部分は、入力信号光モニタ用カプラ２０、光アイソレ
ータ１２およびＷＤＭカプラ５５を通過し、Ｐ／Ａｌ添
加ＥＤＦ５０に入力する。一方、コネクタ１０から入力
した信号光の一部は、入力信号光モニタ用カプラ２０に
より取り出され入力信号光検出器２１に検出される。そ
の検出された信号光の強度に応じた入力信号光強度信号
は、入力信号光検出器２１から出力され、励起光制御回
路７２に入力する。そして、励起光制御回路７２によ
り、この入力信号光強度に基づいて、光ファイバ増幅器
の利得偏差が最小となるように、励起用レーザ光源５４
から出力される励起光の強度が制御される。

【００４７】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加
ＥＤＦ５１は、励起用レーザ光源５２および５４それぞ
れから出力された励起光（波長１．４８μｍ）が供給さ
れて反転分布が形成されており、これらに信号光が入力
すると、その信号光は増幅される。そして、その増幅さ
れた信号光は、ＷＤＭカプラ５３、光アイソレータ１４
および出力信号光モニタ用カプラ６０を通過して、コネ
クタ１１から出力される。

【００４８】出力信号光の一部は、出力信号光モニタ用
カプラ６０により取り出され出力信号光検出器６１に検
出される。その検出された信号光の強度に応じた出力信
号光強度信号は、出力信号光検出器６１から出力され、
励起光制御回路７１に入力する。そして、励起光制御回
路７１により、この出力信号光強度に基づいて、励起用
レーザ光源５２から出力される励起光の強度が制御さ
れ、光ファイバ増幅器から出力される信号光の強度は一
定に維持される。

【００４９】このように、入力信号光の強度を入力信号
光検出器２１により検出し、励起用レーザ光源５４から
出力されＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤ
Ｆ５１に前方向から供給される励起光の強度を、入力信
号光強度に基づいて励起光制御回路７２により制御し
て、光ファイバ増幅器の利得偏差を最小に維持し、ま
た、出力信号光の強度を出力信号光検出器６１により検
出し、励起用レーザ光源５２から出力されＰ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に後方向から供
給される励起光の強度を、出力信号光強度に基づいて励
起光制御回路７１により制御して、光ファイバ増幅器の
出力信号光強度を一定に維持する構成とした。したがっ
て、本実施形態に係る光ファイバ増幅器も、２個の光検
出器（入力信号光検出器２１と出力信号光検出器６１）
を用いて、利得平坦度と一定出力信号光強度の双方を維
持することができる。

【００５０】次に、入力信号光強度と励起用レーザ光源
５４により供給される励起光の強度との関係について説
明する。図６は、入力信号光強度と光ファイバ増幅器の
利得偏差が最小となる前方向励起光強度との関係を示す
グラフである。ここで、入力信号光は８波長とし、それ
ぞれの波長を１５４４ｎｍから１５５８ｎｍまでの２ｎ
ｍ刻みとした。そして、この８波の入力信号光それぞれ
の強度の合計を−２６ｄＢｍから−２０ｄＢｍまでの範
囲で変化させ、光ファイバ増幅器における８波の信号光
の利得偏差が最小となるように、励起用レーザ光源５４
により前方向からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ
添加ＥＤＦ５１に供給される励起光の強度を調整した。
この図において、横軸は、８波合計の入力信号光強度で
あり、縦軸は、その入力信号光強度に対して光ファイバ
増幅器における利得偏差が最小となる励起光強度であ
る。この図から判るように、光ファイバ増幅器における
８波の信号光の利得偏差を最小に維持するには、８波合
計の入力信号光強度に対して線形関係となるように、励
起用レーザ光源５４から出力される励起光の強度を変化
させればよい。

【００５１】次に、光ファイバ増幅器の利得偏差が最小
となる強度の励起光を、励起用レーザ光源５４により前
方向からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤ
Ｆ５１に供給したときの出力信号光スペクトルについて
説明する。

【００５２】図７（ａ）は、入力信号光強度が−２６ｄ
Ｂｍである場合に、８波の利得偏差が最小となるよう励
起光を供給したときの出力信号光スペクトル図である。
この場合には、励起用レーザ光源５４により前方向から
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に
供給される励起光の強度は０ｍＷであり、励起用レーザ
光源５２により後方向からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０お
よびＡｌ添加ＥＤＦ５１に供給される励起光の強度は４
１ｍＷであり、このときに、光ファイバ増幅器の８波の
利得は平坦になった。

【００５３】図７（ｂ）は、入力信号光強度が−２０ｄ
Ｂｍである場合に、８波の利得偏差が最小となるよう励
起光を供給したときの出力信号光スペクトル図である。
この場合には、励起用レーザ光源５４により前方向から
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に
供給される励起光の強度は３５ｍＷであり、励起用レー
ザ光源５２により後方向からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０
およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に供給される励起光の強度は
０ｍＷであり、このときに、光ファイバ増幅器の８波の
利得は平坦になった。

【００５４】これら図７（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、何れの場合も平坦な利得スペクトルが得られてい
る。ただし、雑音指数は、入力信号光強度が−２６ｄＢ
ｍのとき（図７（ａ））には６．４ｄＢであり、入力信
号光強度が−２０ｄＢｍのとき（図７（ｂ））には５．
２ｄＢであり、入力信号光強度が異なると雑音指数も異
なることが判る。

【００５５】なお、第２の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成（図５）からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０を除
いてＡｌ添加ＥＤＦ５１のみにより平坦な利得スペクト
ルで信号光を増幅しようとする場合には、Ａｌ添加ＥＤ
Ｆ５１を短くする必要があり、その結果、前方向励起で
も後方向励起でも、最小の利得偏差を与える入力信号光
強度は略同じになる。図８は、第２の実施形態に係る光
ファイバ増幅器からＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０を除いて
Ａｌ添加ＥＤＦ５１のみにより信号光を増幅する場合に
おける出力信号光スペクトル図である。Ａｌ添加ＥＤＦ
５１の長さは１１ｍであり、入力信号光強度は−２０ｄ
Ｂｍである。図８（ａ）は、励起用レーザ光源５４によ
り前方向からのみＡｌ添加ＥＤＦ５１に強度６３ｍＷの
励起光を供給したときの出力信号光スペクトル図であ
り、図８（ｂ）は、励起用レーザ光源５２により後方向
からのみＡｌ添加ＥＤＦ５１に強度６３ｍＷの励起光を
供給したときの出力信号光スペクトル図である。これら
の図から判るように、何れの場合も平坦な利得スペクト
ルが得られている。

【００５６】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
について説明する。図９は、第３の実施形態に係る光フ
ァイバ増幅器の構成図である。本実施形態に係る光ファ
イバ増幅器が第２の実施形態の場合と比較して主に異な
る点は、前段のＥＤＦ（Ａｌ添加ＥＤＦ３０）が更に設
けられている点である。

【００５７】この光ファイバ増幅器は、コネクタ１０に
入力した信号光（波長１．５５μｍ帯）を増幅してコネ
クタ１１に出力するものであり、コネクタ１０と１１と
の間には、入力信号光モニタ用カプラ２０、光アイソレ
ータ１２、Ａｌ添加ＥＤＦ３０、ＷＤＭカプラ３３、光
アイソレータ１３、ＷＤＭカプラ５５、Ｐ／Ａｌ共添加
ＥＤＦ５０、Ａｌ添加ＥＤＦ５１、ＷＤＭカプラ５３、
光アイソレータ１４および出力信号光モニタ用カプラ６
０が、必要に応じて光ファイバを介して、この順に縦続
接続されている。

【００５８】コネクタ１０から伝搬してきた信号光を入
力する入力信号光モニタ用カプラ２０は、その信号光の
大部分をそのまま通過させて光アイソレータ１２へ入力
させるとともに、信号光の一部を取り出して入力信号光
検出器２１へ入力させる。光アイソレータ１２は、入力
信号光モニタ用カプラ２０から伝搬してきた信号光をＡ
ｌ添加ＥＤＦ３０側へ通過させるが、その反対方向へは
光を通過させない。一方、入力信号光モニタ用カプラ２
０から到達した信号光を検出する入力信号光検出器２１
は、その強度に応じた入力信号光強度信号を出力するも
のであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。

【００５９】Ａｌ添加ＥＤＦ３０は、第１の実施形態の
場合と同様の組成および長さを有するものである。この
Ａｌ添加ＥＤＦ３０に、励起用レーザ光源３２から出力
された一定強度の励起光（波長０．９８μｍ）がＷＤＭ
カプラ３３を介して供給されると、反転分布を生じ信号
光を増幅する。また、ＷＤＭカプラ３３は、励起用レー
ザ光源３２から出力された励起光をＡｌ添加ＥＤＦ３０
側へ通過させるとともに、Ａｌ添加ＥＤＦ３０から出力
された信号光を光アイソレータ１３側へ通過させる。

【００６０】光アイソレータ１３は、ＷＤＭカプラ３３
から伝搬してきた信号光をＷＤＭカプラ５５側へ通過さ
せるが、その反対方向へは光を通過させない。ＷＤＭカ
プラ５５は、光アイソレータ１３側から到達した信号光
をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０側へ通過させるとともに、
励起用レーザ光源５４から出力された励起光をＰ／Ａｌ
共添加ＥＤＦ５０側へ通過させる。また、励起用レーザ
光源５４から出力される励起光（波長１．４８μｍ）の
強度は、入力信号光検出器２１から出力された入力信号
光強度信号を入力する励起光制御回路７２により、その
入力信号光強度信号に基づいてフィードフォワード制御
される。

【００６１】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加
ＥＤＦ５１それぞれは、第１の実施形態の場合と同一の
組成および長さである。このＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０
およびＡｌ添加ＥＤＦ５１には、励起用レーザ光源５４
から出力された励起光（波長１．４８μｍ）がＷＤＭカ
プラ５５を介して前方向から供給され、また、励起用レ
ーザ光源５２から出力された励起光（波長１．４８μ
ｍ）がＷＤＭカプラ５３を介して後方向から供給される
と、反転分布を生じ、ＷＤＭカプラ５５側から入力した
信号光を増幅する。ＷＤＭカプラ５３は、励起用レーザ
光源５２から出力された励起光をＡｌ添加ＥＤＦ５１側
へ通過させるとともに、Ａｌ添加ＥＤＦ５１から出力さ
れた信号光を光アイソレータ１４側へ通過させるもので
ある。

【００６２】光アイソレータ１４は、ＷＤＭカプラ５３
から伝搬してきた信号光を出力信号光モニタ用カプラ６
０側へ通過させるが、その反対方向へは光を通過させな
い。この光アイソレータ１４を通過した信号光を入力す
る出力信号光モニタ用カプラ６０は、その信号光の大部
分をそのまま通過させ更にコネクタ１１を経て外部に出
力させるとともに、信号光の一部を取り出して出力信号
光検出器６１へ入力させる。出力信号光モニタ用カプラ
６０から到達した信号光を検出する出力信号光検出器６
１は、その強度に応じた出力信号光強度信号を出力する
ものであり、例えばフォトダイオードが好適に用いられ
る。そして、励起光制御回路７１は、この出力信号光強
度信号に基づいて、励起用レーザ光源５２から出力され
る励起光の強度をフィードバック制御する。

【００６３】本実施形態に係る光ファイバ増幅器は以下
のように作用する。コネクタ１０から入力した信号光の
大部分は、入力信号光モニタ用カプラ２０および光アイ
ソレータ１２を通過し、Ａｌ添加ＥＤＦ３０に入力す
る。このＡｌ添加ＥＤＦ３０は、励起用レーザ光源３２
から出力された一定強度の励起光（波長０．９８μｍ）
が供給されて反転分布が形成されており、信号光は、こ
のＡｌ添加ＥＤＦ３０に入力して増幅される。その増幅
された信号光は、ＷＤＭカプラ３３、光アイソレータ１
３およびＷＤＭカプラ５５を通過して、Ｐ／Ａｌ共添加
ＥＤＦ５０に入力する。

【００６４】一方、コネクタ１０から入力した信号光の
一部は、入力信号光モニタ用カプラ２０により取り出さ
れ入力信号光検出器２１に検出される。その検出された
信号光の強度に応じた入力信号光強度信号は、入力信号
光検出器２１から出力され、励起光制御回路７２に入力
する。そして、励起光制御回路７２により、この入力信
号光強度に基づいて、光ファイバ増幅器の利得偏差が最
小となるように、励起用レーザ光源５４から出力される
励起光の強度が制御される。

【００６５】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加
ＥＤＦ５１は、励起用レーザ光源５２および５４それぞ
れから出力された励起光（波長１．４８μｍ）が供給さ
れて反転分布が形成されており、これらに信号光が入力
すると、その信号光は増幅される。そして、その増幅さ
れた信号光は、ＷＤＭカプラ５３、光アイソレータ１４
および出力信号光モニタ用カプラ６０を通過して、コネ
クタ１１から出力される。

【００６６】出力信号光の一部は、出力信号光モニタ用
カプラ６０により取り出され出力信号光検出器６１に検
出される。その検出された信号光の強度に応じた出力信
号光強度信号は、出力信号光検出器６１から出力され、
励起光制御回路７１に入力する。そして、励起光制御回
路７１により、この出力信号光強度に基づいて、励起用
レーザ光源５２から出力される励起光の強度が制御さ
れ、光ファイバ増幅器から出力される信号光の強度は一
定に維持される。

【００６７】このように、入力信号光の強度を入力信号
光検出器２１により検出し、励起用レーザ光源５４から
出力されＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤ
Ｆ５１に前方向から供給される励起光の強度を、入力信
号光強度に基づいて励起光制御回路７２により制御し
て、光ファイバ増幅器の利得偏差を最小に維持し、ま
た、出力信号光の強度を出力信号光検出器６１により検
出し、励起用レーザ光源５２から出力されＰ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に後方向から供
給される励起光の強度を、出力信号光強度に基づいて励
起光制御回路７１により制御して、光ファイバ増幅器の
出力信号光強度を一定に維持する構成とした。したがっ
て、本実施形態に係る光ファイバ増幅器も、２個の光検
出器（入力信号光検出器２１と出力信号光検出器６１）
を用いて、利得平坦度と一定出力信号光強度の双方を維
持することができる。

【００６８】次に、入力信号光強度と励起用レーザ光源
５４により供給される励起光の強度との関係について説
明する。図１０は、入力信号光強度と光ファイバ増幅器
の利得偏差が最小となる前方向励起光強度との関係を示
すグラフである。ここで、入力信号光は４波長とし、そ
れぞれの波長を１５４４ｎｍ、１５４８ｎｍ、１５５２
ｎｍおよび１５５８ｎｍとした。そして、この４波の入
力信号光それぞれの強度の合計を−１７ｄＢｍから−１
０ｄＢｍまでの範囲で変化させ、光ファイバ増幅器にお
ける４波の信号光の利得偏差が最小となるように、励起
用レーザ光源５４により前方向からＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ５１に供給される励起光の
強度を調整した。この図において、横軸は、４波合計の
入力信号光強度であり、縦軸は、その入力信号光強度に
対して光ファイバ増幅器における利得偏差が最小となる
励起光強度である。この図から判るように、光ファイバ
増幅器における４波の信号光の利得偏差を最小に維持す
るには、４波合計の入力信号光強度に対して線形関係と
なるように、励起用レーザ光源５４から出力される励起
光の強度を変化させればよい。

【００６９】また、励起用レーザ光源５４として半導体
レーザ光源が用いられる場合には、励起用レーザ光源５
４から出力される励起光の強度は、励起用レーザ光源５
４に供給される電流の量に対して線形関係にあるので、
したがって、入力信号光強度に対して、励起用レーザ光
源５４に供給される電流を、図１１に示すように制御す
れば、光ファイバ増幅器における４波の信号光の利得偏
差を最小とすることができる。

【００７０】次に、励起光制御回路７２の具体的な回路
の１例について説明する。図１２は、入力信号光検出器
２１、励起光制御回路７２および励起用レーザ光源５４
の回路図である。この励起光制御回路７２は、４段のオ
ペアンプＡｍｐ１１乃至Ａｍｐ１４およびｎｐｎ型のト
ランジスタＴｒ等により、入力信号光検出器２１である
フォトダイオードから出力された電流信号を電圧信号に
変換して増幅し、その結果に基づいて励起用レーザ光源
５４である半導体レーザを発光させるものである。

【００７１】入力信号光検出器２１であるフォトダイオ
ードのアノード端子は、可変抵抗器ＶＲ２を介して接地
され、カソード端子にはＶｃｃ電位が印加され、入力信
号光検出器２１は逆バイアス電圧が印加されている。オ
ペアンプＡｍｐ１１の＋入力端子は、入力信号光検出器
２１のアノード端子と接続され、−入力端子は、自己の
出力端子と直接に接続されている。オペアンプＡｍｐ１
２の−入力端子は、抵抗器Ｒ１１（抵抗値１ｋΩ）を介
してオペアンプＡｍｐ１１の出力端子と接続されるとと
もに、抵抗器Ｒ１２（抵抗値３ｋΩ）を介して自己の出
力端子とも接続され、＋入力端子は、接地されている。
オペアンプＡｍｐ１３の＋入力端子は、オペアンプＡｍ
ｐ１２の出力端子と接続され、−入力端子は、自己の出
力端子と直接に接続されている。オペアンプＡｍｐ１４
の−入力端子は、抵抗器Ｒ１３（抵抗値１ｋΩ）を介し
てオペアンプＡｍｐ１３の出力端子と接続されるととも
に、抵抗器Ｒ１４（抵抗値３ｋΩ）を介して自己の出力
端子とも接続され、＋入力端子は、接地されている。

【００７２】トランジスタＴｒのベース端子は、抵抗器
Ｒ１５（抵抗値１０Ω）を介してオペアンプＡｍｐ１４
の出力端子と接続され、コレクタ端子はＶｃｃ電圧が印
加され、エミッタ端子は、抵抗器Ｒ１６（抵抗値１．５
Ω）を介して励起用レーザ光源５４である半導体レーザ
光源のアノード端子と接続されている。また、励起用レ
ーザ光源５４のカソード端子は接地されている。

【００７３】この励起光制御回路７２によれば、入力信
号光検出器２１から出力された電流の大きさを表す入力
信号光検出器２１のアノード端子の電位は、オペアンプ
Ａｍｐ１１乃至Ａｍｐ１４により増幅され、このオペア
ンプＡｍｐ１４の出力端子に現れた電位に対して線形関
係にあるコレクタ電流がトランジスタＴｒに流れる。す
なわち、励起用レーザ光源５４は、入力信号光検出器２
１により検出された入力信号光強度に対して線形関係に
ある強度の励起光を出力する。したがって、この励起光
制御回路７２は、光ファイバ増幅器の利得偏差を最小に
維持するよう、励起用レーザ光源５４から出力される励
起光の強度を制御することができる。

【００７４】また、本実施形態に係る光ファイバ増幅器
では、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０およびＡｌ添加ＥＤＦ
５１それぞれの内部の反転分布の変化に因る雑音特性の
変動が低減され、雑音指数は常に４．７ｄＢ程度の一定
値に維持される。

【００７５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり第１の発明
に係る光ファイバ増幅器によれば、入力した信号光は、
第１の励起光源部から出力された励起光が供給されてい
る増幅性光ファイバを有する第１の光増幅部により増幅
され、挿入損失が可変の可変光減衰部により減衰され、
第２の励起光源部から出力された励起光が供給されてい
る増幅性光ファイバを有する第２の光増幅部により増幅
され、出力される。ここで、可変光減衰部の挿入損失
は、入力信号光検出部により検出された入力信号光強度
（第１の光増幅部に入力する信号光の強度）に基づいて
挿入損失制御部に制御され、これにより、光ファイバ増
幅器の利得平坦性が維持される。また、第２の励起光源
部から出力される励起光の強度は、出力信号光検出部に
より検出された出力信号光強度（第２の光増幅部から出
力された信号光の強度）に基づいて励起光制御部により
制御され、これにより、光ファイバ増幅器の出力信号光
強度が一定に維持される。ここで、挿入損失制御部は、
入力信号光検出部により検出された信号光の強度の対数
値に対して略線形に可変光減衰部の挿入損失を制御する
のが好適である。このように可変光減衰部の挿入損失が
挿入損失制御部により制御されることにより、光ファイ
バ増幅器の利得平坦性が維持される。

【００７６】また、第２の発明に係る光ファイバ増幅器
によれば、入力した信号光は、前方向励起光源部および
後方向励起光源部それぞれから出力された励起光が前方
向および後方向それぞれから供給されている増幅性光フ
ァイバを有する光増幅部により増幅されて出力される。
ここで、前方向励起光源部から出力される励起光の強度
は、入力信号光検出部により検出された入力信号光強度
に基づいて前方励起光制御部により制御され、これによ
り、光ファイバ増幅器の利得平坦性が維持される。ま
た、後方向励起光源部から出力される励起光の強度は、
出力信号光検出部により検出された出力信号光強度に基
づいて後方励起光制御部により制御され、これにより、
光ファイバ増幅器の出力信号光強度が一定に維持され
る。

【００７７】また、第３の発明に係る光ファイバ増幅器
によれば、入力した信号光は、第１の励起光源部から出
力された励起光が供給されている増幅性光ファイバを有
する第１の光増幅部により増幅され、続いて、前方向励
起光源部および後方向励起光源部それぞれから出力され
た励起光が前方向および後方向それぞれから供給されて
いる増幅性光ファイバを有する第２の光増幅部により増
幅され、出力される。ここで、前方向励起光源部から出
力される励起光の強度は、入力信号光検出部により検出
された入力信号光強度（第１の光増幅部に入力する信号
光の強度）に基づいて前方励起光制御部により制御さ
れ、これにより、光ファイバ増幅器の利得平坦性が維持
される。また、後方向励起光源部から出力される励起光
の強度は、出力信号光検出部により検出された出力信号
光強度（第２の光増幅部から出力された信号光の強度）
に基づいて後方励起光制御部により制御され、これによ
り、光ファイバ増幅器の出力信号光強度が一定に維持さ
れる。

【００７８】また、第２および第３の発明に係る光ファ
イバ増幅器それぞれにおいて、前方励起光制御部は、入
力信号光検出部により検出された信号光の強度に対して
略線形に、前方向励起光源部から出力される励起光の強
度を制御するのが好適である。このように前方向励起光
源部から出力される励起光の強度が前方励起光制御部に
より制御されることにより、光ファイバ増幅器の利得平
坦性が維持される。

【００７９】以上のように、第１乃至第３の発明に係る
光ファイバ増幅器の何れの場合も、わずか２個の光検出
器（入力信号光検出部、出力信号光検出部）を用いるだ
けで、入力信号光強度が変動したとしても、出力信号光
強度を一定に維持し、且つ、利得偏差を最小に維持する
ことができる。

【００８０】特に、第２および第３の発明に係る光ファ
イバ増幅器の場合には、機械的可動部を有する可変光減
衰部を用いないので、高い信頼性が得られる。また、第
３の発明に係る光ファイバ増幅器の場合には、第２の光
増幅部の増幅性光ファイバの内部の反転分布の変化に因
る雑音特性の変動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る光ファイバ増幅の構成図
である。

【図２】入力信号光強度と光ファイバ増幅器の利得偏差
が最小となる可変光減衰器４０の挿入損失との関係を示
すグラフである。

【図３】可変光減衰器４０に加えられる制御電圧と挿入
損失との関係を示すグラフである。

【図４】入力光モニタ用検出器２１および挿入損失制御
回路７０の回路図である。

【図５】第２の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成
図である。

【図６】入力信号光強度と光ファイバ増幅器の利得偏差
が最小となる前方向励起光強度との関係を示すグラフで
ある。

【図７】（ａ）は、入力信号光強度が−２６ｄＢｍであ
る場合に８波の利得偏差が最小となるよう励起光を供給
したときの出力信号光スペクトル図であり、（ｂ）は、
入力信号光強度が−２０ｄＢｍである場合に８波の利得
偏差が最小となるよう励起光を供給したときの出力信号
光スペクトル図である。

【図８】第２の実施形態に係る光ファイバ増幅器からＰ
／Ａｌ共添加ＥＤＦ５０を除いてＡｌ添加ＥＤＦ５１の
みにより信号光を増幅する場合における出力信号光スペ
クトル図である。

【図９】第３の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成
図である。

【図１０】入力信号光強度と光ファイバ増幅器の利得偏
差が最小となる前方向励起光強度との関係を示すグラフ
である。

【図１１】入力信号光強度と励起用レーザ光源５４に供
給される電流との関係を示すグラフである。

【図１２】入力光モニタ用検出器２１、励起光制御回路
７２および励起用レーザ光源５４の回路図である。

【図１３】従来の光ファイバ増幅の構成図である。

【符号の説明】

１０，１１…コネクタ、１２，１３，１４…光アイソレ
ータ、２０…入力信号光モニタ用カプラ、２１…入力信
号光検出器、３０…Ａｌ添加ＥＤＦ、３２…励起用レー
ザ光源、３３…ＷＤＭカプラ、４０…可変光減衰器、５
０…Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ、５１…Ａｌ添加ＥＤＦ、５
２…励起用レーザ光源、５３…ＷＤＭカプラ、５４…励
起用レーザ光源、５５…ＷＤＭカプラ、６０…出力信号
光モニタ用カプラ、６１…出力信号光検出器、６２…反
射光検出器、７０…挿入損失制御回路、７１，７２…励
起光制御回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光を出力する第１の励起光源部と、 前記第１の励起光源部から出力された励起光が供給され
   ているときに信号光を増幅する増幅性光ファイバを有す
   る第１の光増幅部と、 前記第１の光増幅部から出力された前記信号光を減衰さ
   せる挿入損失が可変の可変光減衰部と、 励起光を出力する第２の励起光源部と、 前記第２の励起光源部から出力された励起光が供給され
   ているときに、前記光減衰部から出力された前記信号光
   を増幅する増幅性光ファイバを有する第２の光増幅部
   と、 前記第１の光増幅部に入力する前記信号光の強度を検出
   する入力信号光検出部と、 前記入力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記可変光減衰部の挿入損失を制御する挿
   入損失制御部と、 前記第２の光増幅部から出力された前記信号光の強度を
   検出する出力信号光検出部と、 前記出力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記第２の励起光源部から出力される励起
   光の強度を制御する励起光制御部と、 を備えることを特徴とする光ファイバ増幅器。
2. 【請求項２】 前記挿入損失制御部は、前記入力信号光
   検出部により検出された前記信号光の強度の対数値に対
   して略線形に前記可変光減衰部の挿入損失を対数値レベ
   ルで制御する、ことを特徴とする請求項１記載の光ファ
   イバ増幅器。
3. 【請求項３】 それぞれ励起光を出力する前方向励起光
   源部および後方向励起光源部と、 前記前方向励起光源部および前記後方向励起光源部それ
   ぞれから出力された励起光が前方向および後方向それぞ
   れから供給されているときに信号光を増幅する増幅性光
   ファイバを有する光増幅部と、 前記光増幅部に入力する前記信号光の強度を検出する入
   力信号光検出部と、 前記入力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記前方向励起光源部から出力される励起
   光の強度を制御する前方励起光制御部と、 前記光増幅部から出力された前記信号光の強度を検出す
   る出力信号光検出部と、 前記出力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記後方向励起光源部から出力される励起
   光の強度を制御する後方励起光制御部と、 を備えることを特徴とする光ファイバ増幅器。
4. 【請求項４】 励起光を出力する第１の励起光源部と、 前記第１の励起光源部から出力された励起光が供給され
   ているときに信号光を増幅する増幅性光ファイバを有す
   る第１の光増幅部と、 それぞれ励起光を出力する前方向励起光源部および後方
   向励起光源部と、 前記前方向励起光源部および前記後方向励起光源部それ
   ぞれから出力された励起光が前方向および後方向それぞ
   れから供給されているときに、前記第１の光増幅部から
   出力された信号光を増幅する増幅性光ファイバを有する
   第２の光増幅部と、 前記第１の光増幅部に入力する前記信号光の強度を検出
   する入力信号光検出部と、 前記入力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記前方向励起光源部から出力される励起
   光の強度を制御する前方励起光制御部と、 前記第２の光増幅部から出力された前記信号光の強度を
   検出する出力信号光検出部と、 前記出力信号光検出部により検出された前記信号光の強
   度に基づいて前記後方向励起光源部から出力される励起
   光の強度を制御する後方励起光制御部と、 を備えることを特徴とする光ファイバ増幅器。
5. 【請求項５】 前方励起光制御部は、前記入力信号光検
   出部により検出された前記信号光の強度に対して略線形
   に、前記前方向励起光源部から出力される励起光の強度
   を制御する、ことを特徴とする請求項３または請求項４
   記載の光ファイバ増幅器。