JPH10256634A - 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム - Google Patents
光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システムInfo
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- JPH10256634A JPH10256634A JP9057263A JP5726397A JPH10256634A JP H10256634 A JPH10256634 A JP H10256634A JP 9057263 A JP9057263 A JP 9057263A JP 5726397 A JP5726397 A JP 5726397A JP H10256634 A JPH10256634 A JP H10256634A
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- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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- H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
- H04B10/2942—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation using automatic gain control [AGC]
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- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1305—Feedback control systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】広入力ダイナミックレンジを有し、かつ波長平
坦性を自動的に補正する光増幅装置を提供する。 【課題を解決手段】入力した多重光が導入される調節手
段１１と、調節手段１１よりの多重光を増幅する光増幅
手段１２と、光増幅手段１２よりの多重光を分岐する分
岐手段１３と、分岐手段１３によって一部分岐された光
を検出する検出手段１４と、検出手段１４よりの検出信
号によって、分岐された多重光を所定値、且つ所定の波
長平坦特性を維持されるよう、調節手段１１と光増幅手
段１２とをそれぞれ制御する第一、第二の制御装置１
６、１８とから構成するものである。
坦性を自動的に補正する光増幅装置を提供する。 【課題を解決手段】入力した多重光が導入される調節手
段１１と、調節手段１１よりの多重光を増幅する光増幅
手段１２と、光増幅手段１２よりの多重光を分岐する分
岐手段１３と、分岐手段１３によって一部分岐された光
を検出する検出手段１４と、検出手段１４よりの検出信
号によって、分岐された多重光を所定値、且つ所定の波
長平坦特性を維持されるよう、調節手段１１と光増幅手
段１２とをそれぞれ制御する第一、第二の制御装置１
６、１８とから構成するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅制御方法お
よび光増幅装置ならびに光増幅装置を用いた光伝送シス
テムに係り、特に、波長多重光伝送方式に採用するに好
適な光増幅装置およびこの光増幅装置を用いた光伝送シ
ステムに関するものである。
よび光増幅装置ならびに光増幅装置を用いた光伝送シス
テムに係り、特に、波長多重光伝送方式に採用するに好
適な光増幅装置およびこの光増幅装置を用いた光伝送シ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの低コスト化要求
に伴って、単一の光伝送ファイバーに複数の異なる波長
の信号光を多重して伝送する、いわゆる波長多重光伝送
方式が検討されている。一方、光増幅装置は、増幅波長
帯域が広く、且つ低雑音での増幅が可能なため、波長多
重光伝送における増幅装置として好適である。光増幅装
置を構成する希土類添加光ファイバや半導体増幅器に
は、利得の波長依存性があり、増幅後の各波長の光出力
または利得に波長間偏差が生じる。
に伴って、単一の光伝送ファイバーに複数の異なる波長
の信号光を多重して伝送する、いわゆる波長多重光伝送
方式が検討されている。一方、光増幅装置は、増幅波長
帯域が広く、且つ低雑音での増幅が可能なため、波長多
重光伝送における増幅装置として好適である。光増幅装
置を構成する希土類添加光ファイバや半導体増幅器に
は、利得の波長依存性があり、増幅後の各波長の光出力
または利得に波長間偏差が生じる。
【０００３】前記波長間偏差は、特に、光増幅装置によ
る多段中継によって積算され、中継後の光パワーの波長
間の偏差が拡大する。その結果として、多重された光波
長の内、最も低いパワーを有する光波長のＮ／Ｓ比の劣
化によって全システムの最大中継伝送距離が制限され
る。従って、各波長の光出力の偏差がない平坦性が確保
され得た利得特性を有する光増幅器を提供することが重
要となっている。そこで、従来の方式としては、例えば
電子通信情報学会、技法ＯＣＳ９４−６６、ＯＰＥ９４
−８８（１９４４−１１）「ファイバ増幅率制御を用い
た光ファイバ増幅器の多波長一括増幅特性平坦化」とし
て述べられている方式がある。
る多段中継によって積算され、中継後の光パワーの波長
間の偏差が拡大する。その結果として、多重された光波
長の内、最も低いパワーを有する光波長のＮ／Ｓ比の劣
化によって全システムの最大中継伝送距離が制限され
る。従って、各波長の光出力の偏差がない平坦性が確保
され得た利得特性を有する光増幅器を提供することが重
要となっている。そこで、従来の方式としては、例えば
電子通信情報学会、技法ＯＣＳ９４−６６、ＯＰＥ９４
−８８（１９４４−１１）「ファイバ増幅率制御を用い
た光ファイバ増幅器の多波長一括増幅特性平坦化」とし
て述べられている方式がある。
【０００４】前記従来の方式は、入力パワの変化に対
し、複雑、且つ変化する形状となる波長−光パワーの特
性曲線を所定の条件で一定とし、その所定の条件下で利
得特性が補償されていた。すなわち、４波を波長多重し
た−１１ｄＢｍの信号光を光増幅器に入力し、増幅され
た信号光全体の光出力をモニタし、この出力レベルが一
定になるように、ファイバゲインを制御するファイバゲ
インコントローラ（以下、ＡＦＧＣという）を用いてい
る。これによって、ファイバゲインを１２ｄＢ一定に制
御することにより、各波長間偏差を最小にしている。ま
た、光減衰器によるオートパワーコントローラ（以下、
ＡＰＣという）により、ファイバゲインを１２ｄＢ一定
に保ちつつ光損失を調整し、中継増幅率を変えてもファ
イバゲイン・スペクトルを変化させないようにしてい
る。
し、複雑、且つ変化する形状となる波長−光パワーの特
性曲線を所定の条件で一定とし、その所定の条件下で利
得特性が補償されていた。すなわち、４波を波長多重し
た−１１ｄＢｍの信号光を光増幅器に入力し、増幅され
た信号光全体の光出力をモニタし、この出力レベルが一
定になるように、ファイバゲインを制御するファイバゲ
インコントローラ（以下、ＡＦＧＣという）を用いてい
る。これによって、ファイバゲインを１２ｄＢ一定に制
御することにより、各波長間偏差を最小にしている。ま
た、光減衰器によるオートパワーコントローラ（以下、
ＡＰＣという）により、ファイバゲインを１２ｄＢ一定
に保ちつつ光損失を調整し、中継増幅率を変えてもファ
イバゲイン・スペクトルを変化させないようにしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実際、光通信システム
において光増幅装置を適用する場合、伝送スパン長が一
定しない用途が考えられる。図９を参照してそのような
用途の一例を説明する。図９は、伝送スパン長が一定で
ない光伝送システムにおいて光増幅装置を適用した場合
のブロック図である。図中、１は光受信装置、２は光増
幅装置、３は光合波器、４ａ、４ｂ、４ｃは、光送信装
置である。前記光送信装置４ａから光合波器３まで、光
送信装置４ｂから光合波器３まで、および光送信装置４
ｃから光合波器３までの伝送距離はそれぞれ異なってい
る。分図（ａ）に示す如く、前記光送信装置４ａ、光送
信装置４ｂおよび光送信装置４ｃからの波長多重送信光
信号が、光合波器３を通過して光増幅装置２によって増
幅されたのち、光受信装置１に配送される。分図（ｂ）
に示す如く、それぞれの光送信装置４ａ、４ｂ、４ｃよ
りの波長多重送信光信号が光受信装置１に配送される時
間帯は、それぞれ割り当てが定っている。すなわち、光
信号を時系列的に、予め定められたいずれかの光送信装
置から受信する、いわゆる時分割多元接続（以下、ＴＤ
ＭＡという）と呼ばれる伝送方式を示したものである。
において光増幅装置を適用する場合、伝送スパン長が一
定しない用途が考えられる。図９を参照してそのような
用途の一例を説明する。図９は、伝送スパン長が一定で
ない光伝送システムにおいて光増幅装置を適用した場合
のブロック図である。図中、１は光受信装置、２は光増
幅装置、３は光合波器、４ａ、４ｂ、４ｃは、光送信装
置である。前記光送信装置４ａから光合波器３まで、光
送信装置４ｂから光合波器３まで、および光送信装置４
ｃから光合波器３までの伝送距離はそれぞれ異なってい
る。分図（ａ）に示す如く、前記光送信装置４ａ、光送
信装置４ｂおよび光送信装置４ｃからの波長多重送信光
信号が、光合波器３を通過して光増幅装置２によって増
幅されたのち、光受信装置１に配送される。分図（ｂ）
に示す如く、それぞれの光送信装置４ａ、４ｂ、４ｃよ
りの波長多重送信光信号が光受信装置１に配送される時
間帯は、それぞれ割り当てが定っている。すなわち、光
信号を時系列的に、予め定められたいずれかの光送信装
置から受信する、いわゆる時分割多元接続（以下、ＴＤ
ＭＡという）と呼ばれる伝送方式を示したものである。
【０００６】前記方式では、光送信装置から光増幅装置
までの伝送距離が一定ではなく、伝送距離の長い光送信
装置から波長多重信号光が配送される時間帯は、光増幅
装置への光入力レベルが低くなる。逆に、伝送距離の短
い光送信装置から波長多重信号光が配送される時間帯は
光増幅装置への光入力レベルが高くなる。これら全ての
入力信号光に対して、均等に光増幅を行うためには、広
い入力ダイナミックレンジを有する光増幅装置を適用す
ることが必須であるという問題があった。
までの伝送距離が一定ではなく、伝送距離の長い光送信
装置から波長多重信号光が配送される時間帯は、光増幅
装置への光入力レベルが低くなる。逆に、伝送距離の短
い光送信装置から波長多重信号光が配送される時間帯は
光増幅装置への光入力レベルが高くなる。これら全ての
入力信号光に対して、均等に光増幅を行うためには、広
い入力ダイナミックレンジを有する光増幅装置を適用す
ることが必須であるという問題があった。
【０００７】また、伝送スパン長が必ずしも一定しない
箇所に、複数の光増幅装置を配置するシステム構成も考
えられる。伝送スパン長が異なれば、スパン損失も異な
り、信号入力レベルは配置される箇所によって異なる。
信頼性の高い伝送システムを簡単、且つ確実に構築する
ためには、あらゆる伝送スパン長に対応可能な入力ダイ
ナミックレンジを確保できる光増幅装置を適用すること
が望ましいという問題がある。
箇所に、複数の光増幅装置を配置するシステム構成も考
えられる。伝送スパン長が異なれば、スパン損失も異な
り、信号入力レベルは配置される箇所によって異なる。
信頼性の高い伝送システムを簡単、且つ確実に構築する
ためには、あらゆる伝送スパン長に対応可能な入力ダイ
ナミックレンジを確保できる光増幅装置を適用すること
が望ましいという問題がある。
【０００８】しかし、上記従来例の技術は、入力レベル
を−１１ｄＢｍに固定した場合の検討のみを行ってい
る。上記従来技術の方式で、例えば入力のダイナミック
レンジを−３０ｄＢｍから０ｄＢｍまでの３０ｄＢｍを
確保したとすれば、フアイバゲインを１２ｄＢｍに一定
としている。このため、信号のレベルに応じて、フアイ
バ出力レベルは、−１８ｄＢｍから＋１２ｄＢｍまで変
化する。このとき、ＡＰＣを用いて全入力ダイナミック
レンジ内で光出力を一定に制御したとすれば、前記光出
力を−１８ｄＢｍ以下にせざるを得ず、通常の光送信パ
ワの１／１００程度となり、実用上問題がある。
を−１１ｄＢｍに固定した場合の検討のみを行ってい
る。上記従来技術の方式で、例えば入力のダイナミック
レンジを−３０ｄＢｍから０ｄＢｍまでの３０ｄＢｍを
確保したとすれば、フアイバゲインを１２ｄＢｍに一定
としている。このため、信号のレベルに応じて、フアイ
バ出力レベルは、−１８ｄＢｍから＋１２ｄＢｍまで変
化する。このとき、ＡＰＣを用いて全入力ダイナミック
レンジ内で光出力を一定に制御したとすれば、前記光出
力を−１８ｄＢｍ以下にせざるを得ず、通常の光送信パ
ワの１／１００程度となり、実用上問題がある。
【０００９】前記問題を解決するためには、ゲインを１
２ｄＢより向上させることが必須の課題となるが、一般
に希土類添加光ファイバにおいて、高ゲインを確保すれ
ばするほど、波長平坦性の実現は困難となるという問題
があり、上記従来の方式においては、１２ｄＢの小ゲイ
ン増幅の場合についてのみ検討されており、３０ｄＢを
越えるゲインを確保し、且つ波長平坦性を実現するため
の方法並びに施策については検討がなされていない。
２ｄＢより向上させることが必須の課題となるが、一般
に希土類添加光ファイバにおいて、高ゲインを確保すれ
ばするほど、波長平坦性の実現は困難となるという問題
があり、上記従来の方式においては、１２ｄＢの小ゲイ
ン増幅の場合についてのみ検討されており、３０ｄＢを
越えるゲインを確保し、且つ波長平坦性を実現するため
の方法並びに施策については検討がなされていない。
【００１０】また、光ファイバのゲインの向上を行った
としても、従来方式のようにゲインを一定に制御してい
る限り、入力信号が大きくなると、希土類添加光ファイ
バの特性上ゲインの飽和が生じ、上記全ての入力ダイナ
ミックレンジ内で、３０ｄＢを越えるゲインを確保する
ことは原理的に不可能であって、結局入力ダイナミック
レンジを拡大させることは困難となるという問題があ
る。すなわち、上記従来例は、極く限られた条件内での
特性を示したものであって、実システム適用の際には解
決すべき多くの課題が多い。
としても、従来方式のようにゲインを一定に制御してい
る限り、入力信号が大きくなると、希土類添加光ファイ
バの特性上ゲインの飽和が生じ、上記全ての入力ダイナ
ミックレンジ内で、３０ｄＢを越えるゲインを確保する
ことは原理的に不可能であって、結局入力ダイナミック
レンジを拡大させることは困難となるという問題があ
る。すなわち、上記従来例は、極く限られた条件内での
特性を示したものであって、実システム適用の際には解
決すべき多くの課題が多い。
【００１１】また、他の課題として、例えば従来の方式
において適用した波長は、１５４８ｎｍ、１５５１ｎ
ｍ、１５５４ｎｍ、１５５７ｎｍであって、従来のファ
イバでも比較的平坦性が実現されている波長領域であ
り、これ以上の適用波長領域を拡大するためには、ファ
イバ自体の平坦化領域をさらに拡大させなければならな
いという新たな課題が発生する。
において適用した波長は、１５４８ｎｍ、１５５１ｎ
ｍ、１５５４ｎｍ、１５５７ｎｍであって、従来のファ
イバでも比較的平坦性が実現されている波長領域であ
り、これ以上の適用波長領域を拡大するためには、ファ
イバ自体の平坦化領域をさらに拡大させなければならな
いという新たな課題が発生する。
【００１２】また、光増幅装置全体において、ゲインの
損失となる光減衰は、光増幅器全体の増幅効率を劣化さ
せたり、雑音指数を劣化させる要因の一つとなる。上記
従来例では、光減衰器を用いているが、光減衰が光増幅
装置の特性に及ぼす悪影響やその対策については検討さ
れていない。
損失となる光減衰は、光増幅器全体の増幅効率を劣化さ
せたり、雑音指数を劣化させる要因の一つとなる。上記
従来例では、光減衰器を用いているが、光減衰が光増幅
装置の特性に及ぼす悪影響やその対策については検討さ
れていない。
【００１３】さらに、光増幅装置の一般的な特性とし
て、波長の多重数が変化することによって波長平坦性の
度合いが変化することが知られている。上記従来例にお
いては、４波長多重時に限定した波長平坦性が検討され
ており、波長多重数が変化したときの波長平坦性変化に
対する対策は検討されていないという問題があつた。
て、波長の多重数が変化することによって波長平坦性の
度合いが変化することが知られている。上記従来例にお
いては、４波長多重時に限定した波長平坦性が検討され
ており、波長多重数が変化したときの波長平坦性変化に
対する対策は検討されていないという問題があつた。
【００１４】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、広入力ダイナミックレンジ
を有し、少ない能動デバイスのみで、簡単に多数の信号
光の波長平坦性を実現し、各波長およびに波長多重数が
変化に対して増幅効率劣化や雑音指数劣化を抑圧し、自
動的に波長平坦性を実現する光増幅装置および光増幅装
置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システ
ムを提供することをその目的とする。
するためになされたもので、広入力ダイナミックレンジ
を有し、少ない能動デバイスのみで、簡単に多数の信号
光の波長平坦性を実現し、各波長およびに波長多重数が
変化に対して増幅効率劣化や雑音指数劣化を抑圧し、自
動的に波長平坦性を実現する光増幅装置および光増幅装
置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システ
ムを提供することをその目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光増幅装置の構成は、入力された多重
光の光パワーを調節する調節手段と、前記調節された多
重光の光パワーをそれぞれ増幅する光増幅手段と、前記
増幅された多重光の一部を出力光とすると共に、他の一
部を検出光として分岐する光分岐手段と、前記分岐され
た検出光を入力させる光検出手段と、前記光検出手段か
らの出力信号により前記調節手段と前記光増幅手段とを
制御する制御装置とを備え、前記調節手段の発生させる
利得特性を前記光増幅手段の利得特性と逆特性となるよ
うにし、前記光増幅手段の光パワーの出力利得特性が所
定値で平坦化されるように構成したことを特徴としたも
のである。
に、本発明に係る光増幅装置の構成は、入力された多重
光の光パワーを調節する調節手段と、前記調節された多
重光の光パワーをそれぞれ増幅する光増幅手段と、前記
増幅された多重光の一部を出力光とすると共に、他の一
部を検出光として分岐する光分岐手段と、前記分岐され
た検出光を入力させる光検出手段と、前記光検出手段か
らの出力信号により前記調節手段と前記光増幅手段とを
制御する制御装置とを備え、前記調節手段の発生させる
利得特性を前記光増幅手段の利得特性と逆特性となるよ
うにし、前記光増幅手段の光パワーの出力利得特性が所
定値で平坦化されるように構成したことを特徴としたも
のである。
【００１６】また、前項記載の光増幅装置において、前
記調節手段は、入力多重光を複数の波長帯域光に分岐す
る分岐部と、発射する励起光を分岐する分岐部材を備え
た励起光源と、前記分岐された複数光と前記分岐された
励起光を合波する複数の光合波器と、前記合波光を導入
する増幅率の異なる複数の稀土類ドープ光ファイバと、
前記増幅合波光の内、所望の波長帯域光のみを通過させ
る複数の帯域通過フイルタと、前記通過後の複数の波長
帯域光を合成する光合成器とからなり、前記光増幅手段
は、励起光を発射する励起光源と、前記入力多重光と前
記励起光源よりの励起光を合波する光合波器と、前記合
波光を導入し増幅する稀土類ドープ添加光ファイバとか
らなり、前記光検出手段は、分岐光を二つの経路に分岐
する分岐部と、前記分岐部に接続された第一の光検出器
と、前記分岐部に、特定の波長光のみを通過させる帯域
通過光フィルタを介して接続された第二の光検出器とか
らなり、前記制御装置は、前記第一の光検出器からの第
一のモニタ信号で前記光増幅手段を制御する第一の制御
手段と、前記第一のモニタ信号と前記第二の光検出器か
らの第二のモニタ信号とで、前記調節手段を制御する第
二の制御手段とからなることを特徴としたものである。
記調節手段は、入力多重光を複数の波長帯域光に分岐す
る分岐部と、発射する励起光を分岐する分岐部材を備え
た励起光源と、前記分岐された複数光と前記分岐された
励起光を合波する複数の光合波器と、前記合波光を導入
する増幅率の異なる複数の稀土類ドープ光ファイバと、
前記増幅合波光の内、所望の波長帯域光のみを通過させ
る複数の帯域通過フイルタと、前記通過後の複数の波長
帯域光を合成する光合成器とからなり、前記光増幅手段
は、励起光を発射する励起光源と、前記入力多重光と前
記励起光源よりの励起光を合波する光合波器と、前記合
波光を導入し増幅する稀土類ドープ添加光ファイバとか
らなり、前記光検出手段は、分岐光を二つの経路に分岐
する分岐部と、前記分岐部に接続された第一の光検出器
と、前記分岐部に、特定の波長光のみを通過させる帯域
通過光フィルタを介して接続された第二の光検出器とか
らなり、前記制御装置は、前記第一の光検出器からの第
一のモニタ信号で前記光増幅手段を制御する第一の制御
手段と、前記第一のモニタ信号と前記第二の光検出器か
らの第二のモニタ信号とで、前記調節手段を制御する第
二の制御手段とからなることを特徴としたものである。
【００１７】さらに、前項記載の光増幅装置において、
前記稀土類ドープ光ファイバは、エルビウムドープ光フ
ァイバとしたことを特徴としたものである。またさら
に、前項記載の光増幅装置において、前記第一の光検出
器は複数の波長帯域光の全光パワを検出して第一のモニ
タ信号とし、前記第二の光検出器は帯域通過光フィルタ
により特定の波長光のみの光パワを検出して第二のモニ
タ信号とし、前記第一の制御手段は、前記第一のモニタ
信号と基準電圧とを比較し、当該差信号で前記光増幅手
段の励起光源を制御し、当該光増幅手段利得の波長特性
の大きさを調整し、前記第二の制御手段は、前記第一の
モニタ信号を分割して得られた前記複数の波長帯域光の
平均光パワと、前記第二のモニタ信号の特定波長光の光
パワとを比較し、当該差信号で前記調節手段の励起光源
を制御し、前記光増幅手段利得の波長特性と、逆向き特
性の大きさおよびその傾きを調節するように構成したこ
とを特徴としたものである。前項記載の光増幅装置にお
いて、前記調節手段の帯域通過フィルタは、多重信号光
の高利得端もしくは低利得端に位置する波長であること
を特徴としたものである。
前記稀土類ドープ光ファイバは、エルビウムドープ光フ
ァイバとしたことを特徴としたものである。またさら
に、前項記載の光増幅装置において、前記第一の光検出
器は複数の波長帯域光の全光パワを検出して第一のモニ
タ信号とし、前記第二の光検出器は帯域通過光フィルタ
により特定の波長光のみの光パワを検出して第二のモニ
タ信号とし、前記第一の制御手段は、前記第一のモニタ
信号と基準電圧とを比較し、当該差信号で前記光増幅手
段の励起光源を制御し、当該光増幅手段利得の波長特性
の大きさを調整し、前記第二の制御手段は、前記第一の
モニタ信号を分割して得られた前記複数の波長帯域光の
平均光パワと、前記第二のモニタ信号の特定波長光の光
パワとを比較し、当該差信号で前記調節手段の励起光源
を制御し、前記光増幅手段利得の波長特性と、逆向き特
性の大きさおよびその傾きを調節するように構成したこ
とを特徴としたものである。前項記載の光増幅装置にお
いて、前記調節手段の帯域通過フィルタは、多重信号光
の高利得端もしくは低利得端に位置する波長であること
を特徴としたものである。
【００１８】上記目的を達成するために、本発明に係る
光増幅装置の制御方法の構成は、光増幅媒体の利得特性
を補償する光増幅装置の制御方法において、前記光増幅
媒体の利得特性と逆特性の増幅利得を生じさせ、光増幅
媒体が有する利得特性を所定値で平坦化することを特徴
とするものである。前項記載の光増幅装置の制御方法に
おいて、前記生じさせた逆特性の増幅利得を変化させる
ことを特徴とするものである。前項記載の光増幅装置の
制御方法において、光増幅媒体よりの光出力レベルを検
知して、光増幅媒体の利得特性を制御すると共に、前記
光出力の利得平坦性を検知して前記逆特性の増幅利得を
制御することを特徴とするものである。前項記載の光増
幅装置の制御方法において、複数の波長帯域光の全光パ
ワを検出し、帯域通過光フィルタを用い特定波長光のみ
の光パワを検出し、前記検出した全光パワと基準電圧と
の比較信号で光増幅媒体の利得特性値を調整し、前記全
光パワから得た前記複数の波長帯域光の平均光パワと、
前記特定波長光の光パワとの比較信号で前記逆利得特性
のレベルおよびその傾きを調節することを特徴とする光
増幅装置の制御方法。
光増幅装置の制御方法の構成は、光増幅媒体の利得特性
を補償する光増幅装置の制御方法において、前記光増幅
媒体の利得特性と逆特性の増幅利得を生じさせ、光増幅
媒体が有する利得特性を所定値で平坦化することを特徴
とするものである。前項記載の光増幅装置の制御方法に
おいて、前記生じさせた逆特性の増幅利得を変化させる
ことを特徴とするものである。前項記載の光増幅装置の
制御方法において、光増幅媒体よりの光出力レベルを検
知して、光増幅媒体の利得特性を制御すると共に、前記
光出力の利得平坦性を検知して前記逆特性の増幅利得を
制御することを特徴とするものである。前項記載の光増
幅装置の制御方法において、複数の波長帯域光の全光パ
ワを検出し、帯域通過光フィルタを用い特定波長光のみ
の光パワを検出し、前記検出した全光パワと基準電圧と
の比較信号で光増幅媒体の利得特性値を調整し、前記全
光パワから得た前記複数の波長帯域光の平均光パワと、
前記特定波長光の光パワとの比較信号で前記逆利得特性
のレベルおよびその傾きを調節することを特徴とする光
増幅装置の制御方法。
【００１９】上記目的を達成するために、本発明に係る
多重光伝送システムの構成は、光送信装置と、光増幅装
置と、光受信装置と、これら各装置を接続する多重光フ
ァイバとからなる多重光伝送システムにおいて、前記光
増幅装置に請求項１ないし３記載のいずれかの光増幅装
置を用い、前記多重光ファイバの後段に当該光増幅装置
を設置することを特徴とするものである。
多重光伝送システムの構成は、光送信装置と、光増幅装
置と、光受信装置と、これら各装置を接続する多重光フ
ァイバとからなる多重光伝送システムにおいて、前記光
増幅装置に請求項１ないし３記載のいずれかの光増幅装
置を用い、前記多重光ファイバの後段に当該光増幅装置
を設置することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光増幅制御方
法および光増幅装置ならびに光増幅装置を用いた光伝送
システムの実施の形態を図１ないし図８を参照して説明
する。
法および光増幅装置ならびに光増幅装置を用いた光伝送
システムの実施の形態を図１ないし図８を参照して説明
する。
【００２１】まず、本発明の構成を説明する前に、ま
ず、その理論的背景を説明すれば以下の通りである。図
１は、光増幅手段としてのエルビウム添加光ファイバの
ゲイン特性の波長依存性の線図、図２は、本発明の一実
施形態に係る光増幅装置の各構成手段における波長依存
性の特性線図である。図１は、波長の相違による光増幅
媒体として適用されたエルビウム添加光ファイバにおけ
る信号光波長１５４０ｎｍ、１５４５ｎｍ、１５５０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍの４波長の利得特性を示したものであ
る。一般的にいえば、エルビウム添加光ファイバによっ
て増幅可能な波長域は、１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍと
なっているが、この波長領域のゲイン特性は、波長依存
性を有している。また、前記波長依存性も信号光ゲイン
もしくは信号光入力パワーによって変化する。
ず、その理論的背景を説明すれば以下の通りである。図
１は、光増幅手段としてのエルビウム添加光ファイバの
ゲイン特性の波長依存性の線図、図２は、本発明の一実
施形態に係る光増幅装置の各構成手段における波長依存
性の特性線図である。図１は、波長の相違による光増幅
媒体として適用されたエルビウム添加光ファイバにおけ
る信号光波長１５４０ｎｍ、１５４５ｎｍ、１５５０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍの４波長の利得特性を示したものであ
る。一般的にいえば、エルビウム添加光ファイバによっ
て増幅可能な波長域は、１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍと
なっているが、この波長領域のゲイン特性は、波長依存
性を有している。また、前記波長依存性も信号光ゲイン
もしくは信号光入力パワーによって変化する。
【００２２】説明を簡単にするために、図２において
は、図１の各信号光波長１５４０ｎｍ、１５４５ｎｍ、
１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍの４波長の利得を各構成手
段毎（調節手段、光増幅手段、光増幅装置）に、その大
きさの順に左から１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍ、１５４
５ｎｍ、１５４０ｎｍの順に並べ直したものである。上
述した如く、光増幅手段によって増幅された信号光波長
の平坦性は、信号光ゲインや、入力信号光のパワーの増
減によって変化する。例えば、光増幅手段では、図２
（ｂ）に示す如く、平均光出力のパワーが一定で、且つ
入力信号光のパワーが減少したとき、信号光波長の利得
形状は、図の下向きの矢印のように変化し、入力信号光
のパワーが増加したとき、信号光波長の利得形状は、図
示上向きの矢印のように変化する。
は、図１の各信号光波長１５４０ｎｍ、１５４５ｎｍ、
１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍの４波長の利得を各構成手
段毎（調節手段、光増幅手段、光増幅装置）に、その大
きさの順に左から１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍ、１５４
５ｎｍ、１５４０ｎｍの順に並べ直したものである。上
述した如く、光増幅手段によって増幅された信号光波長
の平坦性は、信号光ゲインや、入力信号光のパワーの増
減によって変化する。例えば、光増幅手段では、図２
（ｂ）に示す如く、平均光出力のパワーが一定で、且つ
入力信号光のパワーが減少したとき、信号光波長の利得
形状は、図の下向きの矢印のように変化し、入力信号光
のパワーが増加したとき、信号光波長の利得形状は、図
示上向きの矢印のように変化する。
【００２３】このような、理論的背景に着目し、本発明
に係る光増幅装置は、図２（ｂ）に示した利得特性の波
長特性の大きさのみを調整する光増幅手段と、図２
（ａ）に示す前記図２（ｂ）の利得特性の波長特性とは
逆向きの大小関係を有し、且つ簡単に利得の波長特性の
傾きを調節できる調節手段を具備させたものである。
に係る光増幅装置は、図２（ｂ）に示した利得特性の波
長特性の大きさのみを調整する光増幅手段と、図２
（ａ）に示す前記図２（ｂ）の利得特性の波長特性とは
逆向きの大小関係を有し、且つ簡単に利得の波長特性の
傾きを調節できる調節手段を具備させたものである。
【００２４】前記調節手段は、図２（ａ）に示す矢印の
向き（上向き）に出力レベルが変化すると傾きが大きく
なり、逆に図２（ｂ）に示す矢印の向き（下向き）に出
力レベルが変化すると、傾きが小さくなるものである。
したがって、図２（ｃ）に示すように、調節手段と光増
幅手段とを通過した信号は、各波長ごとに等しい利得を
有し、全ての波長の出力が一定となるよう調節されるも
のである。また、光増幅手段に図２（ｂ）に示す利得特
性に変化が生じた場合には、調節手段の利得特性を対応
させて利得特性に変化させ、結果的に、図２（ｃ）に示
すように各波長毎に、等しい利得を有するように補正制
御するものである。
向き（上向き）に出力レベルが変化すると傾きが大きく
なり、逆に図２（ｂ）に示す矢印の向き（下向き）に出
力レベルが変化すると、傾きが小さくなるものである。
したがって、図２（ｃ）に示すように、調節手段と光増
幅手段とを通過した信号は、各波長ごとに等しい利得を
有し、全ての波長の出力が一定となるよう調節されるも
のである。また、光増幅手段に図２（ｂ）に示す利得特
性に変化が生じた場合には、調節手段の利得特性を対応
させて利得特性に変化させ、結果的に、図２（ｃ）に示
すように各波長毎に、等しい利得を有するように補正制
御するものである。
【００２５】図３を参照して、各構成手段における光入
出力レベルを説明する。図３は、本発明に係る調節手段
および光増幅手段の光入出力レベルのダイヤグラム図で
ある。上記の如く、全ての波長の出力が一定となるため
には、図示するごとく、光増幅手段の特性が、図３の右
半分に示す如く、矢印の向き（下向き）に入力レベルが
減少したときに傾きが拡大する。これに対して調節手段
の特性は、図３の左半分に示す如く、矢印の向き（上向
き）に出力レベルが増加したときに傾きが拡大する特性
でなければならない。調節手段に前記特性を具備させる
ことによって、光増幅手段の入力レベル、すなわち調節
手段の出力レベルは、光増幅装置の利得が平坦化される
ように一義的に決定される。結果的に、調節手段と光増
幅手段とを制御することによって、全ての入力ダイナミ
ックレンジの入力信号光を、平坦、且つ一義的に、安定
で所定値に収束させることができる。
出力レベルを説明する。図３は、本発明に係る調節手段
および光増幅手段の光入出力レベルのダイヤグラム図で
ある。上記の如く、全ての波長の出力が一定となるため
には、図示するごとく、光増幅手段の特性が、図３の右
半分に示す如く、矢印の向き（下向き）に入力レベルが
減少したときに傾きが拡大する。これに対して調節手段
の特性は、図３の左半分に示す如く、矢印の向き（上向
き）に出力レベルが増加したときに傾きが拡大する特性
でなければならない。調節手段に前記特性を具備させる
ことによって、光増幅手段の入力レベル、すなわち調節
手段の出力レベルは、光増幅装置の利得が平坦化される
ように一義的に決定される。結果的に、調節手段と光増
幅手段とを制御することによって、全ての入力ダイナミ
ックレンジの入力信号光を、平坦、且つ一義的に、安定
で所定値に収束させることができる。
【００２６】次ぎに、図４を参照して、本発明の一実施
形態に係る光増幅装置の具体的構成を説明する。図４
は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置のブロック構
成図である。図４に示すように、伝送ファイバよりの信
号光は、例えばλ1＝１５４０ｎｍ、λ2＝１５４５ｎ
ｍ、λ3＝１５５０ｎｍ、λ4＝１５５５ｎｍの四つの波
長が、単一の光ファイバに多重されて伝送されている。
形態に係る光増幅装置の具体的構成を説明する。図４
は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置のブロック構
成図である。図４に示すように、伝送ファイバよりの信
号光は、例えばλ1＝１５４０ｎｍ、λ2＝１５４５ｎ
ｍ、λ3＝１５５０ｎｍ、λ4＝１５５５ｎｍの四つの波
長が、単一の光ファイバに多重されて伝送されている。
【００２７】前記伝送信号は、調節手段１１に導入され
たのち、各信号光の光パワーが調節され、光増幅手段１
２に導入される。前記光増幅手段１２では各波長の信号
光がともに増幅が行われ、光出力として導出される。前
記光増幅手段１２よりの導出された多重光出力の光出力
は光分岐手段１３から光出力となり、その一部が分岐さ
れる。前記分岐された光出力は光検出手段１４によって
検出される。前記検出された信号光は、第一の制御手段
１６および第二の制御手段１８によって、増幅された多
重光出力が予め所定値になるよう、且つ波長平坦性が保
たれるよう、光増幅手段１２および調節手段１１を制御
する構成となっている。
たのち、各信号光の光パワーが調節され、光増幅手段１
２に導入される。前記光増幅手段１２では各波長の信号
光がともに増幅が行われ、光出力として導出される。前
記光増幅手段１２よりの導出された多重光出力の光出力
は光分岐手段１３から光出力となり、その一部が分岐さ
れる。前記分岐された光出力は光検出手段１４によって
検出される。前記検出された信号光は、第一の制御手段
１６および第二の制御手段１８によって、増幅された多
重光出力が予め所定値になるよう、且つ波長平坦性が保
たれるよう、光増幅手段１２および調節手段１１を制御
する構成となっている。
【００２８】図４の光増幅装置を更に具体的に説明す
る。図５は、図４の光増幅装置の具体的構成例のブロッ
ク図である。図５において、伝送された４波長多重信号
は、調節手段１１に導入されたのち、各信号光の光パワ
ーが調節され、光増幅手段１２に入射する。前記光増幅
手段１２は、光合波器１２ａと、これに直列に接続され
たエルビウム添加光ファイバ１２ｂと、前記光合波器１
２ａに励起光を入射する励起光源１２ｃとから構成され
ている。
る。図５は、図４の光増幅装置の具体的構成例のブロッ
ク図である。図５において、伝送された４波長多重信号
は、調節手段１１に導入されたのち、各信号光の光パワ
ーが調節され、光増幅手段１２に入射する。前記光増幅
手段１２は、光合波器１２ａと、これに直列に接続され
たエルビウム添加光ファイバ１２ｂと、前記光合波器１
２ａに励起光を入射する励起光源１２ｃとから構成され
ている。
【００２９】前記光増幅手段１２への入射光が、光合波
器１２ａを通過してエルビウム添加光ファイバ１２ｂに
導入される。また、前記の如く光合波器１２ａには、励
起光源１２ｃより励起光が導入されるので、当該励起光
も励起光エルビウム添加光ファイバ１２ｂに導入され、
当該励起光がエルビウム添加光ファイバ１２ｂを励起す
ることになる。多重信号光λ1、λ2、λ3、λ4は、励起
状態のエルビウム添加光ファイバ１２ｂによって増幅さ
れたのち、光増幅手段１２から導出される。前記導出さ
れ光増幅手段１２よりの光出力の一部は、光分岐手段１
３により分岐され、分岐された光出力は光検出手段１４
によって検出される。
器１２ａを通過してエルビウム添加光ファイバ１２ｂに
導入される。また、前記の如く光合波器１２ａには、励
起光源１２ｃより励起光が導入されるので、当該励起光
も励起光エルビウム添加光ファイバ１２ｂに導入され、
当該励起光がエルビウム添加光ファイバ１２ｂを励起す
ることになる。多重信号光λ1、λ2、λ3、λ4は、励起
状態のエルビウム添加光ファイバ１２ｂによって増幅さ
れたのち、光増幅手段１２から導出される。前記導出さ
れ光増幅手段１２よりの光出力の一部は、光分岐手段１
３により分岐され、分岐された光出力は光検出手段１４
によって検出される。
【００３０】前記光検出手段１４は、光分岐部１４ａ
と、当該光分岐部１４ａと接続される第一の光検出器１
４ｂと、前記光分岐部１４ａと接続する帯域通過光フイ
ルタ１４ｃを介して接続される第二の光検出器１４ｄと
から構成されている。前記第一の光検出器１４ｂで検出
された検出光はカプラ１５で分岐されて二つの出力信号
となり、前記第二の光検出器１４ｄで検出された検出光
も出力信号となる。
と、当該光分岐部１４ａと接続される第一の光検出器１
４ｂと、前記光分岐部１４ａと接続する帯域通過光フイ
ルタ１４ｃを介して接続される第二の光検出器１４ｄと
から構成されている。前記第一の光検出器１４ｂで検出
された検出光はカプラ１５で分岐されて二つの出力信号
となり、前記第二の光検出器１４ｄで検出された検出光
も出力信号となる。
【００３１】さらに、詳細に説明すると、例えば光カプ
ラ５等で構成した光分岐部１４ａによって二つの経路の
光に分岐され、一の経路光は、第一の光検出器１４ｂに
取り込まれることによって光出力の全パワーをモニタ
し、第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号とし
て、第一の制御装置１６および第二の制御装置１８に送
り出される。また、分岐された他の一の経路光は、例え
ば波長１５４０ｎｍのみの光を通過させる帯域通過光フ
ィルタ１４ｃを介して第二の光検出器１４ｄに取り込ま
れる。これにより、入力される波長多重信号、λ1＝１
５４０ｎｍ、λ2＝１５４５ｎｍ、λ3＝１５５０ｎｍ、
λ4＝１５５５ｎｍの内、例えばλ1＝１５４０ｎｍの信
号のレベルのみをモニタすることが可能となり、前記第
二のモニタ信号として第二の制御手段１８に送出する。
ラ５等で構成した光分岐部１４ａによって二つの経路の
光に分岐され、一の経路光は、第一の光検出器１４ｂに
取り込まれることによって光出力の全パワーをモニタ
し、第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号とし
て、第一の制御装置１６および第二の制御装置１８に送
り出される。また、分岐された他の一の経路光は、例え
ば波長１５４０ｎｍのみの光を通過させる帯域通過光フ
ィルタ１４ｃを介して第二の光検出器１４ｄに取り込ま
れる。これにより、入力される波長多重信号、λ1＝１
５４０ｎｍ、λ2＝１５４５ｎｍ、λ3＝１５５０ｎｍ、
λ4＝１５５５ｎｍの内、例えばλ1＝１５４０ｎｍの信
号のレベルのみをモニタすることが可能となり、前記第
二のモニタ信号として第二の制御手段１８に送出する。
【００３２】前記第一の制御装置１６は、比較器１６ａ
と、基準電圧源１６ｂとからなり、前記比較器１６ａで
は、前記第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号
と、基準電圧源１６ｂからの所定の基準値信号とを比較
し、その差信号を検出する。前記比較器１６ａによる検
出された差信号を励起光源１２ｃに伝達し、光出力の全
パワーが一定となるように、フィードバック制御を行う
ものである。これにより、光増幅手段１２は、光出力の
全パワーを一定値に増幅することができる。
と、基準電圧源１６ｂとからなり、前記比較器１６ａで
は、前記第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号
と、基準電圧源１６ｂからの所定の基準値信号とを比較
し、その差信号を検出する。前記比較器１６ａによる検
出された差信号を励起光源１２ｃに伝達し、光出力の全
パワーが一定となるように、フィードバック制御を行う
ものである。これにより、光増幅手段１２は、光出力の
全パワーを一定値に増幅することができる。
【００３３】次に、第二の制御装置１８では、比較器１
８ａと、分割回路１８ｂとからなり、前記比較器１８ａ
は、第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号を分
割回路１８ｂによって波長数で分割することにより、単
一波長あたりの平均光パワーを検出することができる。
また、第二の光検出器１４ｄからの第二のモニタ信号
は、前記比較器１８ａに取り込まれる。次ぎに、比較器
１８ａにおいて、第一のモニタ信号を分割回路１８ｂよ
り波長数で分割された単一波長あたりの平均光パワー
と、前記取り込まれた第二のモニタ信号の特定波長の光
パワーが、その大小関係と差が比較される。
８ａと、分割回路１８ｂとからなり、前記比較器１８ａ
は、第一の光検出器１４ｂからの第一のモニタ信号を分
割回路１８ｂによって波長数で分割することにより、単
一波長あたりの平均光パワーを検出することができる。
また、第二の光検出器１４ｄからの第二のモニタ信号
は、前記比較器１８ａに取り込まれる。次ぎに、比較器
１８ａにおいて、第一のモニタ信号を分割回路１８ｂよ
り波長数で分割された単一波長あたりの平均光パワー
と、前記取り込まれた第二のモニタ信号の特定波長の光
パワーが、その大小関係と差が比較される。
【００３４】前記比較器１８ａにおいて、差信号が正で
ある場合には、調節手段１１を差信号の大きさに応じて
変化させ、図２（ａ）の矢印の上向きに動作させる。前
記比較器１８ａにおいて、差信号が負である場合には、
調節手段１１を差信号の大きさに応じて変化させ、図２
（ａ）の矢印の下向きに動作させるよう構成されてい
る。
ある場合には、調節手段１１を差信号の大きさに応じて
変化させ、図２（ａ）の矢印の上向きに動作させる。前
記比較器１８ａにおいて、差信号が負である場合には、
調節手段１１を差信号の大きさに応じて変化させ、図２
（ａ）の矢印の下向きに動作させるよう構成されてい
る。
【００３５】このような構成により、単一波長あたりの
平均光パワーに対して第二の光検出器１４ｄによって検
出された、例えば１５４０ｎｍの光パワーが低い場合に
は、調節手段１１を図２（ａ）の上向きに調節すること
によって、図２（ｃ）のように傾きを補正し、逆に、例
えば１５４０ｎｍの光パワーが高い場合には、調節手段
１１を図２（ａ）の下向きに調節することによって、図
２（ｃ）のように傾きを補正することが可能となる。こ
の場合、選択される波長は、傾きが最も顕著に現れるよ
う、図２の（ａ）ないし（ｃ）の各図に示されている最
も左あるいは右に位置する波長、図２では、１５５０ｎ
ｍもしくは１５４０ｎｍであることが望ましい。
平均光パワーに対して第二の光検出器１４ｄによって検
出された、例えば１５４０ｎｍの光パワーが低い場合に
は、調節手段１１を図２（ａ）の上向きに調節すること
によって、図２（ｃ）のように傾きを補正し、逆に、例
えば１５４０ｎｍの光パワーが高い場合には、調節手段
１１を図２（ａ）の下向きに調節することによって、図
２（ｃ）のように傾きを補正することが可能となる。こ
の場合、選択される波長は、傾きが最も顕著に現れるよ
う、図２の（ａ）ないし（ｃ）の各図に示されている最
も左あるいは右に位置する波長、図２では、１５５０ｎ
ｍもしくは１５４０ｎｍであることが望ましい。
【００３６】次に、調節手段１の一実施形態を図６を参
照して説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る光
増幅装置の調節手段の説明図である。図示する如く、調
節手段１１は、多重入力信号を分岐する光カップラ１１
ａと、励起光を発射する励起光源１１ｇと、分岐した多
重入力信号と励起光を合波する各光合波器１１ｂ1、１
１ｂ2、１１ｂ3、１１ｂ4と、前記合波光を増幅するそ
れぞれ利得増幅率の異なる各エルビウム添加光ファイバ
１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4と、前記増幅各エ
ルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、
１１ｃ4を合成する光カップラ１１ｅとから構成されて
いる。
照して説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る光
増幅装置の調節手段の説明図である。図示する如く、調
節手段１１は、多重入力信号を分岐する光カップラ１１
ａと、励起光を発射する励起光源１１ｇと、分岐した多
重入力信号と励起光を合波する各光合波器１１ｂ1、１
１ｂ2、１１ｂ3、１１ｂ4と、前記合波光を増幅するそ
れぞれ利得増幅率の異なる各エルビウム添加光ファイバ
１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4と、前記増幅各エ
ルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、
１１ｃ4を合成する光カップラ１１ｅとから構成されて
いる。
【００３７】多重入力信号光λ1、λ2、λ3、λ4は、光
カップラ１１ａによって４経路に分岐される。前記４経
路に分岐され信号光と、励起光源１１ｅから励起光とを
合波する各光合波器１１ｂ1、１１ｂ2、１１ｂ3、１１
ｂ4を介して、それぞれ利得増幅率の異なる各エルビウ
ム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4
に導入される。前記各エルビウム添加光ファイバ１１ｃ
1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4において増幅を受けた合
成光は、各帯域通過光フィルタ１１ｄ1、１１ｄ2、１１
ｄ3、１１ｄ4によって、それぞれ所望の波長帯域の光の
みを通過させる。ここで用いられた各帯域通過光フィル
タの波長帯域は、例えば、それぞれ６ｎｍである。前記
光フィルタを通過した光は、光カップラ１１ｅによって
再び合波され出力される。
カップラ１１ａによって４経路に分岐される。前記４経
路に分岐され信号光と、励起光源１１ｅから励起光とを
合波する各光合波器１１ｂ1、１１ｂ2、１１ｂ3、１１
ｂ4を介して、それぞれ利得増幅率の異なる各エルビウ
ム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4
に導入される。前記各エルビウム添加光ファイバ１１ｃ
1、１１ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4において増幅を受けた合
成光は、各帯域通過光フィルタ１１ｄ1、１１ｄ2、１１
ｄ3、１１ｄ4によって、それぞれ所望の波長帯域の光の
みを通過させる。ここで用いられた各帯域通過光フィル
タの波長帯域は、例えば、それぞれ６ｎｍである。前記
光フィルタを通過した光は、光カップラ１１ｅによって
再び合波され出力される。
【００３８】また、励起源として０．９８ｕｍの励起光
源１１ｇからの励起光は、光カップラ１１ｆによって分
岐されたのち、それぞれの前記光合波器１１ｂ1、１１
ｂ2、１１ｂ3、１１ｂ4を介して導入され、それぞれの
経路のエルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１
１ｃ3、１１ｃ4に導入される構成となっている。前記励
起光は、ほぼ均等に分岐されるが、これに対して各経路
に具備されたエルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１
ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4の設定条件を図７を参照して説
明する。
源１１ｇからの励起光は、光カップラ１１ｆによって分
岐されたのち、それぞれの前記光合波器１１ｂ1、１１
ｂ2、１１ｂ3、１１ｂ4を介して導入され、それぞれの
経路のエルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１ｃ2、１
１ｃ3、１１ｃ4に導入される構成となっている。前記励
起光は、ほぼ均等に分岐されるが、これに対して各経路
に具備されたエルビウム添加光ファイバ１１ｃ1、１１
ｃ2、１１ｃ3、１１ｃ4の設定条件を図７を参照して説
明する。
【００３９】図７は、図６の実施形態におけるエルビウ
ム添加光ファイバの利得を長さと励起光パワーをパラメ
ータとした特性線図である。図７（ａ）は、エルビウム
添加光ファイバの長さと利得の関係を波長１５５０ｎｍ
に対して励起光パワーを変えてプロットしたグラフであ
る。同様に、図７（ｂ）は、１５５５ｎｍ、図７（ｃ）
は、１５４５ｎｍ、図７（ｄ）は、１５４０ｎｍに対し
て示したものグラフである。また、図７（ｅ）は、各波
長に対する利得が光増幅媒体としてのエルビウム添加光
ファイバの波長特性と逆特性となるように、長さを設定
した時の波長毎の利得を示したものであって、図２
（ａ）に示したものと基本的に同様のグラフである。前
記グラフに明らかなように、本実施の形態の如く調節手
段を構成すれば、光増幅手段と逆特性を有する調節手段
は、簡単に構成可能であり、また、唯一つの励起光源よ
りの励起光パワーの調整のみによって傾きを調節するこ
とが可能となる。
ム添加光ファイバの利得を長さと励起光パワーをパラメ
ータとした特性線図である。図７（ａ）は、エルビウム
添加光ファイバの長さと利得の関係を波長１５５０ｎｍ
に対して励起光パワーを変えてプロットしたグラフであ
る。同様に、図７（ｂ）は、１５５５ｎｍ、図７（ｃ）
は、１５４５ｎｍ、図７（ｄ）は、１５４０ｎｍに対し
て示したものグラフである。また、図７（ｅ）は、各波
長に対する利得が光増幅媒体としてのエルビウム添加光
ファイバの波長特性と逆特性となるように、長さを設定
した時の波長毎の利得を示したものであって、図２
（ａ）に示したものと基本的に同様のグラフである。前
記グラフに明らかなように、本実施の形態の如く調節手
段を構成すれば、光増幅手段と逆特性を有する調節手段
は、簡単に構成可能であり、また、唯一つの励起光源よ
りの励起光パワーの調整のみによって傾きを調節するこ
とが可能となる。
【００４０】エルビウム添加光ファイバを図７（ｅ）の
グラフの利得特性を具備するように設定する簡単な方法
を説明する。まず、４つの波長１５４０ｎｍ、１５４５
ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍの光パワーを独立に
変化させることの可能な光源を用意する。これを波長多
重信号光として光増幅手段に入力する。この入力レベル
は予定するレベルの中央付近に位置することが望まし
い。光増幅手段の光出力が、所望のパワーに制御され、
且つ平坦性が実現されるよう、それぞれの光源の光パワ
ーを調整する。調整した光源の光パワーをそれぞれ測定
する。
グラフの利得特性を具備するように設定する簡単な方法
を説明する。まず、４つの波長１５４０ｎｍ、１５４５
ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５５５ｎｍの光パワーを独立に
変化させることの可能な光源を用意する。これを波長多
重信号光として光増幅手段に入力する。この入力レベル
は予定するレベルの中央付近に位置することが望まし
い。光増幅手段の光出力が、所望のパワーに制御され、
且つ平坦性が実現されるよう、それぞれの光源の光パワ
ーを調整する。調整した光源の光パワーをそれぞれ測定
する。
【００４１】次ぎに、本発明の光増幅装置への入力のダ
イナミックレンジの中央付近の光パワーを持ち、且つ平
坦性が実現されている波長多重信号光を設定する。前記
波長多重信号光を、本発明の実施形態の調節手段に入力
し、励起光パワーを調節範囲の中央付近、例えば各２０
ｍＷに設定する。各波長毎に前記測定された信号レベル
になるよう、エルビウム添加光ファイバの長さを設定す
る。前記長さは、予め少し長めに設定しておき、ファイ
バ融着装置等の機材を用いて切断しつつ、最適な長さと
なるよう融着して接続することが望ましい。このように
すれば、簡単に調節手段内のエルビウム添加光ファイバ
の長さを設定することが可能である。
イナミックレンジの中央付近の光パワーを持ち、且つ平
坦性が実現されている波長多重信号光を設定する。前記
波長多重信号光を、本発明の実施形態の調節手段に入力
し、励起光パワーを調節範囲の中央付近、例えば各２０
ｍＷに設定する。各波長毎に前記測定された信号レベル
になるよう、エルビウム添加光ファイバの長さを設定す
る。前記長さは、予め少し長めに設定しておき、ファイ
バ融着装置等の機材を用いて切断しつつ、最適な長さと
なるよう融着して接続することが望ましい。このように
すれば、簡単に調節手段内のエルビウム添加光ファイバ
の長さを設定することが可能である。
【００４２】本実施形態では、エルビウム添加光ファイ
バを長さによって利得が異なるよう設定したが、エルビ
ウムの添加量によって増幅率を調整するようにしても差
し支えない。光増幅装置の特性は、雑音指数によっても
示すことができる。一般に、増幅効率の高い波長に対し
てエルビウム添加光ファイバが長すぎると、雑音指数が
劣化する傾向にある。本実施形態による調節手段によれ
ば、図７から明らかな如く、増幅効率の高い波長のファ
イバを短くするため、雑音指数を個々の波長に対応して
抑圧させる効果を有している。また、従来技術のよう
に、光減衰器を使用していないため、増幅させつつ調節
することが可能なため、光増幅装置全体の利得効率を劣
化させたり、雑音指数を劣化させることはない。
バを長さによって利得が異なるよう設定したが、エルビ
ウムの添加量によって増幅率を調整するようにしても差
し支えない。光増幅装置の特性は、雑音指数によっても
示すことができる。一般に、増幅効率の高い波長に対し
てエルビウム添加光ファイバが長すぎると、雑音指数が
劣化する傾向にある。本実施形態による調節手段によれ
ば、図７から明らかな如く、増幅効率の高い波長のファ
イバを短くするため、雑音指数を個々の波長に対応して
抑圧させる効果を有している。また、従来技術のよう
に、光減衰器を使用していないため、増幅させつつ調節
することが可能なため、光増幅装置全体の利得効率を劣
化させたり、雑音指数を劣化させることはない。
【００４３】さらに、本実施形態の調節手段によれば、
波長の多重数が光増幅装置の動作中に変化したとして
も、平坦性を実現する制御を継続させることが可能であ
る。このようにすれば、従来技術の如く、複数の光増幅
手段を配設し、その各励起光源を調整するのと異なり、
ただ一つの光増幅手段と、その励起光源のみ調整するこ
とによって、あらゆる波長多重信号光のレベル制御を行
うことができる。
波長の多重数が光増幅装置の動作中に変化したとして
も、平坦性を実現する制御を継続させることが可能であ
る。このようにすれば、従来技術の如く、複数の光増幅
手段を配設し、その各励起光源を調整するのと異なり、
ただ一つの光増幅手段と、その励起光源のみ調整するこ
とによって、あらゆる波長多重信号光のレベル制御を行
うことができる。
【００４４】また、本実施の形態では波長多重数を４と
したが、波長の多重数はいくつであっても差し支えな
い。その際、分岐数を増加させることによって対応させ
ることができる。また、実際には、入力レベルが変化し
ても、傾きがほとんど変わらない波長領域が存在するこ
とがある。この場合には、その帯域の波長をまとめて一
経路とし、分岐数を減らしても差し支えない。また、そ
の際、一経路とした波長の傾きを補正する光フィルタを
通過させることによって、より波長の平坦性が実現可能
である。また、光増幅手段と調節手段の位置関係は逆で
あっても差し支えない。さらに、本実施の形態では、光
出力を一定にする制御としたが、利得を一定にする制御
や、励起光源パワーあるいは励起電流を一定にする形態
であっても差し支えなく、その際には、第一の制御装置
が利得一定制御や励起光源制御を行うようにすれば差し
支えない。
したが、波長の多重数はいくつであっても差し支えな
い。その際、分岐数を増加させることによって対応させ
ることができる。また、実際には、入力レベルが変化し
ても、傾きがほとんど変わらない波長領域が存在するこ
とがある。この場合には、その帯域の波長をまとめて一
経路とし、分岐数を減らしても差し支えない。また、そ
の際、一経路とした波長の傾きを補正する光フィルタを
通過させることによって、より波長の平坦性が実現可能
である。また、光増幅手段と調節手段の位置関係は逆で
あっても差し支えない。さらに、本実施の形態では、光
出力を一定にする制御としたが、利得を一定にする制御
や、励起光源パワーあるいは励起電流を一定にする形態
であっても差し支えなく、その際には、第一の制御装置
が利得一定制御や励起光源制御を行うようにすれば差し
支えない。
【００４５】次に、本発明の一実施形態の光増幅装置を
光伝送システムに適用した場合について説明する。図９
は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた伝送
スバン長が一定しない光伝送システムのブロック図であ
る。入力ダイナミックレンジの広い本発明の一実施形態
に係る光増幅装置２を光受信装置１の前段に設置する点
に特徴を有し、前述した如く、信頼性が高く、且つ適用
範囲の広いＴＤＭＡの光伝送システムを容易に構築する
ことができる。なお、光増幅装置２は、光合波器３の後
段に設置しても差し支えない。
光伝送システムに適用した場合について説明する。図９
は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた伝送
スバン長が一定しない光伝送システムのブロック図であ
る。入力ダイナミックレンジの広い本発明の一実施形態
に係る光増幅装置２を光受信装置１の前段に設置する点
に特徴を有し、前述した如く、信頼性が高く、且つ適用
範囲の広いＴＤＭＡの光伝送システムを容易に構築する
ことができる。なお、光増幅装置２は、光合波器３の後
段に設置しても差し支えない。
【００４６】さらに、図８を参照して、本発明の一実施
形態の光増幅装置を用いた伝送スバン長が一定しない光
伝送システムに適用した他の場合について説明する。図
８は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた伝
送スバン長が一定しない他の光伝送システムのブロック
図である。図中において、光送信装置は、それぞれスパ
ン長、８０ｋｍ、３０ｋｍ、６０ｋｍの異なる光伝送フ
ァイバ２１、２２、２３、光増幅装置は、それぞれ３
１、３２、３３である。
形態の光増幅装置を用いた伝送スバン長が一定しない光
伝送システムに適用した他の場合について説明する。図
８は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた伝
送スバン長が一定しない他の光伝送システムのブロック
図である。図中において、光送信装置は、それぞれスパ
ン長、８０ｋｍ、３０ｋｍ、６０ｋｍの異なる光伝送フ
ァイバ２１、２２、２３、光増幅装置は、それぞれ３
１、３２、３３である。
【００４７】本光伝送システムにおいては、それぞれ光
伝送ファイバ２１、２２、２３の伝送方向の後段に設置
する点に特徴を有しているものである。前記光伝送ファ
イバ２１、２２、２３のスパン長が相違することによる
スパン損失の相違や信号入力レベルの相違に対応して前
記各光伝送ファイバの後段に入力ダイナミックレンジの
広い光増幅装置を設置した構成とすることにより、各光
増幅装置においても波長平坦化を実現して、安定した光
出力を送出することが可能となり、光伝送システムの信
頼性を向上させることができる。
伝送ファイバ２１、２２、２３の伝送方向の後段に設置
する点に特徴を有しているものである。前記光伝送ファ
イバ２１、２２、２３のスパン長が相違することによる
スパン損失の相違や信号入力レベルの相違に対応して前
記各光伝送ファイバの後段に入力ダイナミックレンジの
広い光増幅装置を設置した構成とすることにより、各光
増幅装置においても波長平坦化を実現して、安定した光
出力を送出することが可能となり、光伝送システムの信
頼性を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、かかる従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、広入力ダイナミックレンジを有し、少
ない能動デバイスのみで簡単に、多数の信号光の波長平
坦性を実現し、各波長およびに波長多重数が変化に対し
て増幅効率劣化や雑音指数劣化を抑圧し、自動的に波長
平坦性を実現する光増幅媒体制御方法ならびに光増幅装
置を用いた光伝送システムを提供することができる。
成によれば、かかる従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、広入力ダイナミックレンジを有し、少
ない能動デバイスのみで簡単に、多数の信号光の波長平
坦性を実現し、各波長およびに波長多重数が変化に対し
て増幅効率劣化や雑音指数劣化を抑圧し、自動的に波長
平坦性を実現する光増幅媒体制御方法ならびに光増幅装
置を用いた光伝送システムを提供することができる。
【図１】光増幅媒体としてのエルビウム添加光ファイバ
のゲインの波長依存特性線図である。
のゲインの波長依存特性線図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光増幅装置の各構成
手段における波長依存性の特性線図である。
手段における波長依存性の特性線図である。
【図３】本発明に係る調節手段および光増幅手段の光入
出力レベルのダイヤグラム図である。
出力レベルのダイヤグラム図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光増幅装置のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図５】図４の光増幅装置の具体的な構成例のブロック
図である。
図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光増幅装置の調節手
段の説明図である。
段の説明図である。
【図７】図６の実施形態におけるエルビウム添加光ファ
イバの利得を長さと励起光パワーをパラメータとした特
性線図である。
イバの利得を長さと励起光パワーをパラメータとした特
性線図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた
伝送スパンが一定しない他の光伝送システムのブロック
図である。
伝送スパンが一定しない他の光伝送システムのブロック
図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光増幅装置を用いた
伝送スパンが一定しない光伝送システムのブロック図で
ある。
伝送スパンが一定しない光伝送システムのブロック図で
ある。
１…光受信装置、２…光増幅装置、３…光合波器、４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…光送信装置、１１…調節手段、
１２…光増幅手段、１３…光分岐手段、１４…光検出手
段、１５…光カプラ、１６…第一の制御装置、１８…第
二の制御装置
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…光送信装置、１１…調節手段、
１２…光増幅手段、１３…光分岐手段、１４…光検出手
段、１５…光カプラ、１６…第一の制御装置、１８…第
二の制御装置
Claims (10)
- 【請求項１】 入力された多重光の光パワーを調節する
調節手段と、前記調節された多重光の光パワーをそれぞ
れ増幅する光増幅手段と、前記増幅された多重光の一部
を出力光とすると共に、他の一部を検出光として分岐す
る光分岐手段と、前記分岐された検出光を入力させる光
検出手段と、前記光検出手段からの出力信号により前記
調節手段と前記光増幅手段とを制御する制御装置とを備
え、 前記調節手段の発生させる利得特性を前記光増幅手段の
利得特性と逆特性となるようにし、前記光増幅手段の光
パワーの出力利得特性が所定値で平坦化されるように構
成したことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光増幅装置において、 前記調節手段は、入力多重光を複数の波長帯域光に分岐
する分岐部と、発射する励起光を分岐する分岐部材を備
えた励起光源と、前記分岐された複数光と前記分岐され
た励起光を合波する複数の光合波器と、前記合波光を導
入する増幅率の異なる複数の稀土類ドープ光ファイバ
と、前記増幅された合波光の内、所望の波長帯域光のみ
を通過させる複数の帯域通過フイルタと、前記フイルタ
通過後の複数の波長帯域光を合成する光合成器とからな
り、 前記光増幅手段は、励起光を発射する励起光源と、前記
入力多重光と前記励起光源よりの励起光を合波する光合
波器と、前記合波光を増幅する稀土類ドープ添加光ファ
イバとからなり、 前記光検出手段は、分岐光を二つの経路に分岐する分岐
部と、前記分岐部に接続された第一の光検出器と、前記
分岐部に特定の波長光のみを通過させる帯域通過光フィ
ルタを介して接続された第二の光検出器とからなり、 前記制御装置は、前記第一の光検出器からの第一のモニ
タ信号で前記光増幅手段を制御する第一の制御手段と、
前記第一のモニタ信号と前記第二の光検出器からの第二
のモニタ信号とで、前記調節手段を制御する第二の制御
手段とからなることを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の光増幅装置において、 前記稀土類ドープ光ファイバは、エルビウムドープ光フ
ァイバとしたことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項４】 請求項２記載の光増幅装置において、 前記第一の光検出器は複数の波長帯域光の全光パワを検
出して第一のモニタ信号とし、前記第二の光検出器は帯
域通過光フィルタにより特定の波長光のみの光パワを検
出して第二のモニタ信号とし、 前記第一の制御手段は、前記第一のモニタ信号と基準電
圧とを比較し、当該比較信号で前記光増幅手段の励起光
源を制御し、当該光増幅手段利得の波長特性レベルを調
整し、 前記第二の制御手段は、前記第一のモニタ信号を分割し
て得られた前記複数の波長帯域光の平均光パワと、前記
第二のモニタ信号の特定波長光の光パワとを比較し、当
該比較信号で前記調節手段の励起光源を制御し、当該調
節手段のもつ前記光増幅手段利得の波長特性とは逆方向
特性のレベルおよびその傾きを調節するように構成した
ことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項５】 請求項２記載の光増幅装置において、 前記調節手段の帯域通過フィルタは、多重信号光の高利
得端もしくは低利得端に位置する波長であることを特徴
とする光増幅装置。 - 【請求項６】 光増幅媒体の利得特性を補償する光増幅
装置の制御方法において、 前記光増幅媒体の利得特性と逆利得特性を生じさせ、当
該光増幅媒体が有する利得特性を所定値で平坦化するこ
とを特徴とする光増幅装置の制御方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の光増幅装置の制御方法に
おいて、 前記逆利得特性の変化させることを特徴とする光増幅装
置の制御方法。 - 【請求項８】 請求項６記載の光増幅装置の制御方法に
おいて、 光増幅媒体よりの光出力レベルを検知して、光増幅媒体
の利得特性を制御すると共に、前記光出力の利得平坦性
を検知して前記逆利得特性を制御することを特徴とする
光増幅装置の制御方法。 - 【請求項９】 請求項６記載の光増幅装置の制御方法に
おいて、 複数の波長帯域光の全光パワを検出し、帯域通過光フィ
ルタを用い特定波長光のみの光パワを検出し、前記検出
した全光パワと基準電圧との比較信号で光増幅媒体の利
得特性値を調整し、 前記全光パワから得た前記複数の波長帯域光の平均光パ
ワと、前記特定波長光の光パワとの比較信号で前記逆利
得特性のレベルおよびその傾きを調節することを特徴と
する光増幅装置の制御方法。 - 【請求項１０】 光送信装置と、光増幅装置と、光受信
装置と、これら各装置を接続する多重光ファイバとから
なる多重光伝送システムにおいて、 前記光増幅装置に請求項１ないし５記載のいずれかの光
増幅装置を用い、前記多重光ファイバの後段に当該光増
幅装置を設置することを特徴とする多重光伝送システ
ム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05726397A JP3757018B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム |
| US09/038,899 US6091539A (en) | 1997-03-12 | 1998-03-12 | Optical amplifier apparatus and control method thereof, and optical transmission system using optical amplifier apparatus |
| US09/568,540 US6459527B1 (en) | 1997-03-12 | 2000-05-11 | Optical amplifier apparatus and control method thereof, and optical transmission system using optical amplifier apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05726397A JP3757018B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256634A true JPH10256634A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3757018B2 JP3757018B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=13050649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05726397A Expired - Fee Related JP3757018B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6091539A (ja) |
| JP (1) | JP3757018B2 (ja) |
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| US6952309B1 (en) | 1999-07-09 | 2005-10-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplifier and optical amplification method |
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|---|---|---|---|---|
| JP3757018B2 (ja) * | 1997-03-12 | 2006-03-22 | 株式会社日立コミュニケーションテクノロジー | 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム |
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| DE19838788A1 (de) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Siemens Ag | Geregelter optischer Verstärker |
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| JP2000269578A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Fujitsu Ltd | 光増幅のための方法、装置及びシステム |
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