JPH1051395A - 光ファイバ増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に光サージの発生を防止することができ
る。 【解決手段】 光ファイバ増幅器１０は、光アイソレー
タ２と、光多重器３と、励起光源４からの励起光により
光ファイバ５中のエルビウムを励起させ、ＥＤＦ５に信
号光Ｉｉを入力して誘導放出を生じさせ、Ｉｉを増幅す
る。Ｉｉが小さきほどＥＤＦＡ１０の増幅利得は大きく
なり、自然放出光パワーが大きくなる。光分波器６によ
ってＥＤＦＡ１０の出力光から信号光波長成分を含まな
い自然放出光Ｉedf（Ａ） を波長分波し、このＩedf
（Ａ） をフォトダイオード７によりそのレベルに応じ
た電圧Ｖａに変換し、このＶａを電圧比較器８で基準電
圧Ｖrefと比較し、Ｖａ＜Ｖref のとき制御電圧Ｖcont
を“Ｌ”に反転し、励起光源４からのＥＤＦ５への励起
光供給を停止してＥＤＦ５の増幅利得の増加を阻止し、
Ｉｉが微小レベルから増加したときに発生する光サージ
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エルビウム（Ｅ
ｒ）等の不純物を添加した光ファイバを用いた光ファイ
バ増幅装置に関し、特に光サージを防止する手段を備え
た光ファイバ増幅装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の光ファイバ増幅装置の一
例を示す回路構成図である。励起光源（ＬＤ）１０４か
ら光多重器（ＷＤＭ）１０３を介して入力される励起光
によりＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）１０５中のエルビ
ウムを励起し、光入力ポート１０１からの入力光により
励起準位のＥｒに誘導放出を生じさせて入力光を増幅す
るものである。尚、これを誘導放出増幅と称する。

【０００３】このとき入力光パワーが小さいほど反転分
布（励起準位にあるＥｒの濃度）は大きくなる。増幅利
得は反転分布により決まり、ある程度の入力パワーがあ
る状態では入力光パワーに関わらず出力光パワーはほぼ
一定となるが、入力光パワーが０または微小値から急激
に大きくなると、入力光パワーが増大する以前の非常に
大きな増幅利得で入力光が増幅され、出力光パワーが瞬
間的に非常に大きくなってしまう光サージが発生する。

【０００４】この光サージを防止するために、入力ポー
ト１０１からの入力光パワーの一部を光カップラ（Ｃ
Ｐ）１１１で分岐し、フォトダイオード（ＰＤ）１０７
で電圧Ｖinに変換してモニタし、このＶinを電圧比較器
１０８により基準電圧Ｖref と比較することにより、入
力光パワーが所定の微小値以下になると（すなわち増幅
利得が所定値以上となると）、励起光源１０４からの励
起光を遮断することにより、光サージを防止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の光ファイバ増幅装置においては、微小レベルの入力光
をさらに光分岐してそのレベルを監視する必要があるの
で、高精度で高Ｓ／Ｎ比の入力光監視系を要求されると
いう問題があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、容易に光サージの発生を防止することがで
きる光ファイバ増幅装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の請求項１に記載の光ファイバ増幅装置は、
励起光源からの励起光により含有する不純物が励起状態
にある光ファイバに、外部から入力された信号光を入射
させて誘導放出増幅する光ファイバ増幅器と、前記光フ
ァイバ増幅器の出力光から前記信号光の波長を含まない
自然放出光成分を分波する光分波器と、前記光分波器に
より分波された自然放出光のレベルを検出し、この検出
レベルが予め設定されている基準値以上であるとき前記
光ファイバへの前記励起光の供給を停止させる光サージ
を防止する光サージ防止手段とを有することを特徴とす
るものである。

【０００８】また請求項２に記載の光ファイバ増幅装置
は、励起光源からの励起光により含有する不純物が励起
状態となっている第１の光ファイバに、外部から入力さ
れた信号光を入射させて誘導放出増幅する第１の光ファ
イバ増幅器と、前記励起光源または別の励起光源からの
励起光により含有する不純物が励起状態となる第２の光
ファイバに前記第１の光ファイバ増幅器で増幅された信
号光を入射させて誘導放出増幅する第２の光ファイバ増
幅器と、前記第１または第２の光ファイバ増幅器の出力
光から前記信号光の波長を含まない自然放出光成分を分
波する光分波器と、前記光分波器により分波された自然
放出光のレベルを検出し、この自然放出光のレベルが予
め設定されている基準値以上であるとき前記第１および
第２の光ファイバへの前記励起光源からの励起光供給を
停止させる光サージ防止手段を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項３に記載の光ファイバ増幅装置は、
前記光分波器が、透過波長帯域に前記信号光の波長を含
み、入力光の透過波長帯域外成分を反射するバンドパス
フィルタと、前記光ファイバ増幅器の出力光が入力さ
れ、これを前記バンドパスフィルタに入射させる第１の
ポートと、前記バンドパスフィルタの透過光である前記
信号光成分を出力する第２のポートと、前記バンドパス
フィルタの反射光である前記自然放出光成分を出力する
第３のポートとを有するバンドパスフィルタモジュー
ル、あるいは、透過波長帯域に前記信号光の波長を含ま
ず、入力光の透過波長帯域外成分を反射するバンドパス
フィルタと、前記光ファイバ増幅器の出力光が入力さ
れ、これを前記バンドパスフィルタに入射させる第１の
ポートと、前記バンドパスフィルタの透過光である前記
自然放出光成分を出力する第２のポートと、前記バンド
パスフィルタの反射光である前記信号光成分を出力する
第３のポートとを有するバンドパスフィルタモジュール
のいずれかであることを特徴とするものである。

【００１０】請求項４に記載の光ファイバ増幅装置は、
前記光分波器が、反射波長帯域に前記信号光の波長を含
み、入力光の反射波長帯域内成分を反射し、反射波長帯
域外成分を透過するグレーティングファイバと、前記光
ファイバ増幅器の出力光が入力される光入力端子、前記
グレーティングファイバの一端に接続された光入出力端
子、および光出力端子を備え、前記光ファイバ増幅器の
出力光を光入出力端子から出力し、前記グレーティング
ファイバで反射され、光入出力端子に入力された前記信
号光成分を光出力端子から出力する光サーキュレータか
らなることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５に記載の光ファイバ増幅装置は、
励起光源からの励起光により含有する不純物が励起状態
となっている第１の光ファイバに、第１の波長からなる
第１の信号光を入射させて誘導放出増幅する第１の光フ
ァイバ増幅器と、前記励起光源または別の励起光源から
の励起光により含有する不純物が励起状態となっている
第２の光ファイバに、第２の波長からなる第２の信号光
を入射させて誘導放出増幅する第２の光ファイバ増幅器
と、前記第２の信号光が外部から入力される光入出力端
子、前記第１の光ファイバ増幅器の出力光が入力される
光入力端子、および第１、第２の光出力端子を備え、前
記第１の光ファイバ増幅器の出力光を第１の波長を含む
信号光成分と第１の波長を含まない自然放出光成分に分
波し、信号光成分を前記光入出力端子から、自然放出光
成分を第１の光出力端子からそれぞれ出力し、また前記
第２の信号光を第２の光出力端子から前記第２の光ファ
イバ増幅器に出力する第１の双方向光分波器と、前記第
１の信号光が外部から入力される光入出力端子、前記第
２の光ファイバ増幅器の出力光が入力される光入力端
子、および第１、第２の光出力端子を備え、前記第２の
光ファイバ増幅器の出力光を第２の波長を含む信号光成
分と第２の波長を含まない自然放出光成分に分波し、信
号光成分を前記光入出力端子から、自然放出光成分を第
２の光出力端子からそれぞれ出力し、また前記第１の信
号光を第２の光出力端子から前記第１の光ファイバ増幅
器に出力する第２の双方向光分波器とを有することを特
徴とするものである。

【００１２】請求項６に記載の光ファイバ増幅装置は、
請求項５において、前記第１の双方向光分波器により分
波された自然放出光成分のレベルを検出し、この自然放
出光のレベルが予め設定されている基準値以上であると
き前記第１の光ファイバへの励起光供給を停止させる第
１の光サージ防止手段と、前記第２の双方向光分波手段
により分波された自然放出光のレベルを検出し、この自
然放出光のレベルが予め設定されている基準値以上であ
るとき前記第２の光ファイバへの励起光供給を停止させ
る第２の光サージ防止手段とを設けたことを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項７に記載の光ファイバ増幅装置は、
前記第１の双方向光分波器が、透過波長帯域に前記第１
の波長を含まず前記第２の波長を含み、入力光の透過波
長帯域外成分を反射するバンドパスフィルタと、前記光
入出力端子、光入力端子、および第１、第２の光出力端
子にそれぞれ対応する４つのポートとを備え、光入力端
子対応ポートから入力され、前記バンドパスフィルタで
反射された光を光入出力端子対応ポートから出力すると
ともに、透過した光を第１の光出力端子対応ポートから
出力し、また光入出力端子対応ポートから入力され、前
記バンドパスフィルタを透過した光を第２の光出力端子
対応ポートから出力するバンドパスフィルタモジュー
ル、あるいは、透過波長帯域に前記第１の波長を含んで
前記第２の波長を含まず、入力光の透過波長帯域外成分
を反射するバンドパスフィルタと、前記４つのポートと
を備え、光入力端子対応ポートから入力され、前記バン
ドパスフィルタを透過した光を光入出力端子対応ポート
から出力するとともに、反射された光を第１の光出力端
子対応ポートから出力し、また光入出力端子対応ポート
から入力され、前記バンドパスフィルタで反射された光
を第２の光出力端子対応ポートから出力するバンドパス
フィルタモジュールのいずれかであり、前記第２の双方
向光分波器が、透過波長帯域に前記第１の波長を含んで
前記第２の波長を含まず、入力光の透過波長帯域外成分
を反射するバンドパスフィルタと、前記４つのポートと
を備え、光入力端子対応ポートから入力され、前記バン
ドパスフィルタで反射された光を光入出力端子対応ポー
トから出力するとともに、透過した光を第１の光出力端
子対応ポートから出力し、また光入出力端子対応ポート
から入力され、前記バンドパスフィルタを透過した光を
第２の光出力端子対応ポートから出力するバンドパスフ
ィルタモジュール、あるいは、透過波長帯域に前記第１
の波長を含まず前記第２の波長を含み、入力光の透過波
長帯域外成分を反射するバンドパスフィルタと、前記光
入出力端子、光入力端子、および第１、第２の光出力端
子にそれぞれ対応する４つのポートとを備え、光入力端
子対応ポートから入力され、前記バンドパスフィルタを
透過した光を光入出力端子対応ポートから出力するとと
もに、反射された光を第１の光出力端子対応ポートから
出力し、また光入出力端子対応ポートから入力され、前
記バンドパスフィルタで反射された光を第２の光出力端
子対応ポートから出力するバンドパスフィルタモジュー
ルのいずれかであることを特徴とするものである。

【００１４】請求項８に記載の光ファイバ増幅装置は、
前記光サージ防止手段が、前記光分波器からの前記自然
放出光成分のレベルに応じた検出電圧を出力する光電変
換器と、前記検出電圧を予め設定されている基準電圧と
比較し、前記検出電圧が前記基準電圧以上であるとき前
記光ファイバへの前記励起光からの励起光供給を停止さ
せる比較器とを有することを特徴とするものである。

【００１５】ここで、上記の不純物が添加された光ファ
イバにおいては光入力光パワーが小さいほど光ファイバ
増幅器の自然放出光パワーが大きくなるという関係があ
り、入力光レベルが光サージを発生させるような微小領
域であるときには、上記光分波器によって分波された自
然放出光のレベルは高精度の監視系を用いずに容易に監
視できる。

【００１６】従って上記請求項１に記載の光ファイバ増
幅装置によれば、１つの光ファイバ増幅器を有する光フ
ァイバ増幅装置において、光分波器によって光ファイバ
増幅器の出力光から信号光波長を含まない自然放出光を
波長分波し、この自然放出光のレベルに基づいて光サー
ジ防止手段により励起光の供給を制御することにより、
容易に光サージの発生を防止することができる。

【００１７】また上記請求項２に記載の光ファイバ増幅
装置によれば、プリアンプとポストアンプの関係となる
第１、第２の光ファイバ増幅器を有する光ファイバ増幅
装置において、光分波器によって第１または第２の光フ
ァイバ増幅器からの自然放出光を波長分波し、この自然
放出光レベルに基づいて光サージ防止手段によって第１
および第２の光ファイバへの励起光の供給を制御するこ
とにより、容易に光サージの発生を防止することができ
る。

【００１８】上記請求項５に記載の光ファイバ増幅装置
によれば、第１の双方向光分波器によって、第１の光フ
ァイバ増幅器の出力光を第１の波長を含む信号光成分と
第１の波長を含まない自然放出光成分に分波し、信号光
成分を前記光入出力端子から、自然放出光成分を第１の
光出力端子からそれぞれ出力し、また前記第２の信号光
を第２の光出力端子から第２の光ファイバ増幅器に出力
し、また第２の双方向光分波器によって、第２の光ファ
イバ増幅器の出力光を第２の波長を含む信号光成分と第
２の波長を含まない自然放出光成分に分波し、信号光成
分を前記光入出力端子から、自然放出光成分を第２の光
出力端子からそれぞれ出力し、また第１の信号光を第２
の光出力端子から第１の光ファイバ増幅器に出力するこ
とにより、第１、第２の双方向光分波器の光入出力端子
を２つの外部接続ポートとする双方向の光ファイバ増幅
装置において、第１、第２の光ファイバの自然放出光を
分波することができる。

【００１９】上記請求項６に記載の光ファイバ増幅装置
によれば、第１の双方向光分波器により分波された第１
の光ファイバからの自然放出光のレベルに基づいて第１
の光サージ防止手段によって第１の光ファイバへの励起
光供給を制御し、第２の双方向光分波手段により分波さ
れた第２の光ファイバからの自然放出光のレベルに基づ
いて第２の光ファイバへの励起光供給を制御することに
より、双方向の光ファイバ増幅装置において容易に光サ
ージの発生を防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

第１の実施形態 図１は本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅装置の
回路構成図である。この光ファイバ増幅装置はエルビウ
ム（以下、Ｅｒと表記する）添加光ファイバを用いたも
のであり、光入力ポート１と、光ファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ）１０と、光分波器６と、フォトダイオード（Ｐ
Ｄ）７と、電圧比較器８と、光出力ポート９とを有す
る。ＥＤＦＡ１０は、光アイソレータ２−ａおよび２−
ｂと、光多重器（ＷＤＭ）３と、励起光源（ＬＤ）４
と、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）５からなる。
またＰＤ７と電圧比較器８は光サージ防止手段を構成す
る。

【００２１】光アイソレータ２は、光入力端子と光出力
端子を有し、光入力端子から入力された光を光出力端子
に透過し、光出力端子から入力された光を減衰させて入
力端子側へ導波させない、すなわち図中シンボルの矢印
方向にしか光を導波させない光部品であり、光アイソレ
ータ２−ａの光入力端子は波長λ１の信号光Ｉｉ（λ
１）が入力される光入力ポート１にファイバ接続されて
いる。

【００２２】光多重器３は、光アイソレータ２−ａの光
出力端子にファイバ接続された第１の光入力端子と、励
起光源４にファイバ接続された第２の光入力端子と、１
つの光出力端子を有し、第１の光入力端子に入力された
波長λ１の信号光と第２の光入力端子に入力された波長
λｓの励起光とを多重して光出力端子から出力するもの
である。

【００２３】励起光源４は、半導体レーザを用いたもの
であり、制御電圧ＶcontがＨｉｇｈレベルのときに波長
λｓの励起光を発生させ、この励起光をファイバ接続さ
れた光多重器３に入力し、ＶcontがＬｏｗレベルになる
と励起光の発生を停止する。励起光の波長λｓは、例え
ば９８０［ｎｍ］または１４８０［ｎｍ］である。

【００２４】ＥＤＦ５は、一端が光多重器３の光出力端
子にファイバ接続され、他端が光アイソレータ２−ｂの
光入力端子にファイバ接続されており、励起光源４から
の励起光により添加されているエルビウムが励起され、
光入力ポート１からの信号光により誘導放出を発生させ
ることにより、入力光を増幅する。

【００２５】光分波器６は、光アイソレータ２−ｂの光
出力端子にファイバ接続された光入力端子と、光出力ポ
ート９に接続された第１の光出力端子と、ＰＤ７に接続
された第２の光出力端子とを有し、光入力端子から入力
された光の信号光波長λ１を含む成分光を第１の光出力
端子から出力し、波長λ１を含まない成分光を第２の光
出力端子から出力するものであり、例えばバンドパスフ
ィルタ（ＢＰＦ）モジュール、あるいは光サーキュレー
タとグレーティングファイバからなるモジュールを用い
る。

【００２６】図２は光分波器６として用いられるＢＰＦ
モジュールおよび光サーキュレータとグレーティングフ
ァイバによるモジュールの構成説明図であり、（ａ）は
ＢＰＦモジュール、（ｂ）は光サーキュレータとグレー
ティングファイバによるモジュールを示す。

【００２７】図２（ａ）のＢＰＦモジュールは、ＢＰＦ
２１と４つの光入出力ポートａ〜ｄとを有する。ＢＰＦ
２１は、波長λpcを透過中心波長とし、透過波長帯域以
外の波長成分を反射するフィルタ（図３（ａ））、また
は波長λpc以上の波長成分を透過させ、λpt以下の波長
成分を反射させるフィルタ（図３（ｂ））、または波長
λpt以下の波長成分を透過させ、λpt以上の波長成分を
反射させるフィルタ（図３（ｃ））である。ポートａか
らの入力光のＢＰＦ２１を透過した成分はポートｃから
出力され、ＢＰＦ２１で反射された成分はポートｂから
出力される。同様にポートｂからの入力光の透過成分は
ポートｄから出力され、反射成分はポートａから出力さ
れ、またポートｃからの入力光の透過成分はポートａか
ら出力され、反射成分はポートｄから出力される。従っ
て、光分波器６として用いるときは、例えばポートａを
光アイソレータ２−ｂの光出力端子に接続し（光入力端
子とする）、ポートｂを光出力ポート９に接続し（第１
の光出力端子とする）、ポートｃをＰＤ７に接続する
（第２の光出力端子とする）。尚、信号光波長λ１は、
例えば１５３０〜１５５０［ｎｍ］の間の単波長であ
る。

【００２８】また図２（ｂ）において、光サーキュレー
タ２５は、光入力端子ＩＮと、光出力端子ＯＵＴと、グ
レーティングファイバ２６の一端に接続された光入出力
端子Ｉ／Ｏとを有する。またグレーティングファイバ２
６は、入力光の波長λｐの成分のみを反射し、波長λｐ
以外の成分を透過させる光ファイバである。このモジュ
ールにおいて、光サーキュレータ２５の端子ＩＮから入
力された光は、端子Ｉ／Ｏからグレーティングファイバ
２６に入力される。波長λｒの成分はグレーティングフ
ァイバ２６で反射されて端子Ｉ／Ｏに入力され、端子Ｏ
ＵＴから出力される。また波長λｒ以外の成分はグレー
ティングファイバ２６を透過して他端から出力される。
従ってこのモジュールを光分波６として用いるときは、
反射波長λｒを信号光波長λ１とし、光サーキュレータ
２５の端子ＩＮを光入力端子とし、端子ＯＵＴを第１の
光出力端子とし、グレーティングファイバ２６の他端を
第２の光出力端子とする。

【００２９】ＰＤ７は、光分波器６からの波長λ１以外
の成分光をそのレベルに応じた電圧Ｖａ（ＡＳＥ検出電
圧と称する）に変換する。また電圧比較器８は、ＰＤ７
で検出されたＶａを基準電圧Ｖref と比較し、Ｖａ＜Ｖ
ref のとき“Ｈ”となり、Ｖａ＞Ｖref のとき“Ｌ”と
なる制御電圧Ｖcontを励起光源４に出力する。

【００３０】次に、上記構成の光ファイバ増幅装置の動
作について説明する。励起光源４からの励起光が光多重
器３を介してＥＤＦ５に入力されると、ＥＤＦ５のＥｒ
イオンは基底準位から励起準位に遷移する。このときＥ
ＤＦ５に信号光が入力されると、誘導放出が生じ、信号
光が増幅されて出力され、励起準位のＥｒイオンは基底
準位に遷移する。

【００３１】ここで、ＥＤＦ５の増幅特性について説明
する。図４はＥＤＦ５の増幅特性を説明する図である。
尚、図４は増幅特性の説明のための模式的な図であり、
多少厳密性に欠けるところもある。

【００３２】ＥＤＦ５において、入力信号光パワーＰｉ
が一定であるときには、反転分布（励起準位にあるエル
ビウムの濃度）Ｎも一定となり、そのレベルは入力信号
光レベルが大きいほど小さくなる（図４（ａ））。また
信号光の増幅利得（潜在増幅利得とも言う）Ｇは反転分
布のレベルが大きいほど、すなわち入力光パワーＰｉが
大きいほど大きくなる（図４（ｂ））。パワーＰi0の信
号光が定常入力されているときの反転分布をＮ0 、増幅
利得をＧ0 とし、またパワーＰi1（＞Ｐi0）の信号光が
定常入力されているときの反転分布をＮ1 、増幅利得を
Ｇ1 とすると、Ｎ0 ＞Ｎ1 、Ｇ0 ＞Ｇ1 となり、出力パ
ワーＰｏはほぼ等しくＰonとなる（図４（ｃ））。

【００３３】光サージは、入力光パワーＰｉが微小ある
いは０である状態からステップ状に増加変化したときに
発生する。時刻ｔ0 でＰｉがＰi0からＰi1に増加変化す
ると、反転分布Ｎおよび増幅利得Ｇはこの変化に追随で
きず、パワーＰi1の入力光が瞬間的に利得Ｇ0 によって
増幅され、出力パワーＰｏは瞬間的に定常出力パワーＰ
onより大きなＰosとなる（図４（ｄ））。このとき、反
転分布Ｎおよびは増幅利得Ｇは、図４（ａ）、（ｂ）に
示すように、点Ａから点Ｂに遷移してから点Ｃに遷移す
る。上記のピークパワーＰosは、近似的にＧ0 ×Ｐi1と
表せる。この出力パワーの瞬時上昇は、通常は問題な
い。しかし、入力光パワーＰｉが０（無入力状態）であ
るときまたは微小であるときには、反転分布Ｎおよび増
幅利得Ｇは非常に大きな値になり、入力光パワーＰｉの
僅かな増加変化に対しても、ピークパワーＰosは非常に
大きなものとなって光サージを発生させ、後段の光伝送
システムを構成する光部品等に悪影響を及ぼす。

【００３４】励起されたＥｒイオンは、信号光により誘
導放出を生じるとともに、自然放出を生じ、これにより
広帯域の雑音光となる自然放出光（ＡＳＥ光と称する）
がＥＤＦ５から出力される。自然放出を生じる確率は、
入力光パワーＰｉが小さいほど増加し、従ってＡＳＥ光
のパワーＰａは入力光パワーＰｉが小さいほど大きくな
る。このＡＳＥ光のパワー増加は入力光パワーＰｉの微
小レベル領域（Ｐｉがある値Ｐit以下となる領域）で著
しくなり（図４（ｃ））、この領域においては信号光成
分の増幅利得はあまり変化せず、ＡＳＥ光パワーの増加
という形で出力パワーＰｏがＰonに保たれる。従ってＡ
ＳＥ光パワーＰａをモニタすることにより、入力光パワ
ーＰｉを知ることができ、ＡＳＥ光パワーＰａに基づい
て、励起光源を遮断あるいは起動することにより、光サ
ージの発生を防止することができる。

【００３５】図１に戻り、図５に示すように入力信号光
パワーＰｉが時刻ｔ1 でＰi1から０となり、時刻ｔ2 で
ＰｉがＰi2に増加変化したものとする。

【００３６】まず光入力ポート１からＥＤＦ５に入力さ
れる信号光パワーＰｉが定常的にＰi1であるときは（時
刻ｔ1 以前は）、ＥＤＦ５の増幅利得はＧ1 であり、波
長λ１の増幅信号光とパワーＰ1 のＡＳＥ光からなる光
Ｉedf がＥＤＦ５から出力される。この出力光Ｉedf
は、アイソレータ２−ｂを介して光分波器６に入力さ
れ、光分波器６において信号光成分Ｉｏ（λ１）と、λ
１以外の波長成分（ＡＳＥ光成分）Ｉedf（Ａ） に分波
される。信号光成分Ｉｏ（λ１）は、光出力ポート９か
ら外部光伝送路に出力され、またＡＳＥ光成分Ｉedf
（Ａ） はＰＤ７においてそのパワーＰ1 に応じたＡＳ
Ｅ検出電圧Ｖａ（その値をＶ1 とする）に変換され、こ
のＶ1 は電圧比較器８の反転入力端子に与えられる。電
圧比較器８の非反転入力端子に与えられている基準電圧
Ｖref は、ＡＳＥ光Ｉedf（Ａ） のパワーがＰt （＜Ｐ
1 、図４（ｃ）参照）のときのＡＳＥ検出電圧値に予め
設定されており、従ってＶ1 ＜Ｖref となるので、励起
光源４には“Ｈ”の制御電圧Ｖcontが出力されており、
励起光源４は継続的に起動されている。

【００３７】次に時刻ｔ1 で入力信号光パワーＰｉが０
に変化すると、ＥＤＦ５において、誘導放出の発生確率
が減少して反転分布Ｎおよび増幅利得Ｇが増加し、自然
放出の発生確率が増加してＡＳＥ光パワーＰａが上昇す
る。これによりＡＳＥ検出電圧Ｖａのレベルも上昇し、
ＶａがＶref 以上になると（このときＰａはＰt 以上と
なる）、電圧比較器８は制御電圧Ｖcontを“Ｌ”に反転
させて、励起光源４を遮断し、ＥＤＦ５への励起光入力
を停止させる。するとＥＤＦ５の反転分布Ｎおよび増幅
利得Ｇの上昇が停止し、増幅利得Ｇは図４（ｃ）に示す
ようにＧt に保たれ、これ以上増大しなくなる。尚、時
刻ｔ1 で入力信号光パワーＰｉがＰt 以下に変化したと
きの動作も上記と同様である。

【００３８】これにより、時刻ｔ2 で入力信号光パワー
ＰｉがＰ1 に増加変化しても、ＥＤＦ５の出力光パワー
Ｐｏの瞬時上昇は増幅利得Ｇt により規定される値に抑
えられ、光サージの発生が防止される。尚、パワーＰ1
の信号光の入力によりＥＤＦ５における誘導放出の発生
確率が増加し、自然放出の発生確率が減少してＡＳＥ光
パワーが降下し、ＡＳＥ検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖref
以下になると、制御電圧Ｖcontは“Ｌ”に反転し、これ
により励起光源４が起動され、ＥＤＦ５への励起光入力
が再開される。

【００３９】このように上記第１の実施形態によれば、
１つの光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１０を有する光フ
ァイバ増幅装置において、光分波器６によってＥＤＦＡ
１０の出力光から信号光波長λ１を含まないＡＳＥ光Ｉ
edf（Ａ） を波長分波し、このＩedf（Ａ） をＰＤ７に
よりそのレベルに応じた電圧Ｖａに変換し、この検出電
圧Ｖａを電圧比較器８で基準電圧Ｖref と比較し、Ｖａ
＜Ｖref のとき制御電圧Ｖcontを“Ｌ”に反転し、励起
光源４からのＥＤＦ５への励起光供給を停止してＥＤＦ
５の増幅利得の増加を阻止することにより、容易に光サ
ージの発生を防止することができる。

【００４０】第２の実施形態 図６は本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅装置の
回路構成図である。この光ファイバ増幅装置はＥｒ添加
光ファイバを用いたプリアンプとポストアンプの２段の
増幅器を有するものである。図６の光ファイバ増幅装置
は、光入力ポート１と、プリアンプ３１と、ポストアン
プ３２と、光分波器６と、フォトダイオード（ＰＤ）７
と、電圧比較器８と、光出力ポート９とを有する。尚、
図１と同じ構成要素には、同一符号を付してある。

【００４１】プリアンプ３１は、光アイソレータ２−ａ
および２−ｂと、光多重器（ＷＤＭ）３−ａと、励起光
源（ＬＤ）４−ａと、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤ
Ｆ）５−ａからなり、またポストアンプ３２は、光アイ
ソレータ２−ｃおよび２−ｄと、光多重器（ＷＤＭ）３
−ｂと、励起光源（ＬＤ）４−ｂと、エルビウム添加光
ファイバ（ＥＤＦ）５−ｂからなる。尚、プリアンプ３
１とポストアンプ３２の構成要素は、図１の対応する構
成要素と同じである。ただし、光多重器３−ｂとして、
図２（ａ）に示すＢＰＦモジュールを用いるときは、例
えばポートｂをＥＤＦ５−ｂの光出力端に接続し、ポー
トｃを励起光源４に接続し、ポートｄを光アイソレータ
の光入力端子に接続する。また励起光源４−ａと４−ｂ
を共通光源としても良い。

【００４２】光入力ポート１は光アイソレータ２−ａの
光入力端子にファイバ接続され、光出力ポート９は光ア
イソレータ２−ｄにファイバ接続されている。また光ア
イソレータ２−ｂの光出力端子は光分波器６の光入力端
子にファイバ接続され、光アイソレータ２−ｃの光入力
端子は光分波器６の第１の光出力端子にファイバ接続さ
れている。

【００４３】次に、図６の光ファイバ増幅装置の動作に
ついて説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同
様に、入力信号光パワーＰｉが図５のように時刻ｔ1 で
Ｐi2から０となり、時刻ｔ2 でＰｉがＰi2に増加変化し
たものとする。

【００４４】まず入力信号光Ｉｉ（λ１）のパワーが定
常的にＰi1であるときは（時刻ｔ1以前は）、入力信号
光Ｉｉ（λ１）は、励起光源４−ａからの励起光により
ＥＤＦ５−ａに形成された反転分布に基づく増幅利得に
よりＥＤＦ５−ａにおいて増幅される。ＥＤＦ５−ａの
出力光Ｉedf1は、光分波器６により信号光成分Ｉedf1
（λ１）とＡＳＥ光成分Ｉedf1（Ａ）に分波され、Ｉed
f1（λ１）はＥＤＦ５−ｂに入力され、Ｉedf1（Ａ）は
ＰＤ７によりＡＳＥ検出電圧Ｖａ（＝Ｖ1 ）に変換され
て電圧比較器８に入力される。このときＶａ＜Ｖref と
なるので、励起光源４−ａおよび４−ｂには“Ｈ”の制
御電圧Ｖcontが出力されており、励起光源４−ａおよび
４−ｂは継続的に起動されている。また光分波器６によ
り分波された信号光成分Ｉedf1（λ１）は、励起光源４
−ｂからの励起光によりＥＤＦ５−ｂに形成された反転
分布に基づく増幅利得によりＥＤＦ５−ｂにおいて増幅
され、ＥＤＦ５−ｂの出力光（主に増幅された信号光成
分）Ｉｏ（λ１）は光分波器３−ｂおよび光アイソレー
タ２−ｄを介して光出力ポート９から外部光伝送路に出
力される。

【００４５】次に時刻ｔ1 で入力信号光パワーＰｉが０
に変化すると、ＥＤＦ５−ａにおける誘導放出の発生確
率が減少して増幅利得が増加し、ＥＤＦ５−ａの出力Ａ
ＳＥ光パワーが上昇する。またＥＤＦ５−ａの出力信号
光パワーの減少変化に伴ってＥＤＦ５−ｂの増幅利得も
増加する。これによりＰＤ７によるＡＳＥ検出電圧Ｖａ
のレベルも上昇し、Ｖａ＞Ｖref となると、電圧比較器
８は制御電圧Ｖcontを“Ｌ”に反転させて、励起光源４
−ａおよび４−ｂを遮断し、ＥＤＦ５−ａおよび５−ｂ
への励起光入力を停止させ、ＥＤＦ５−ａおよび５−ｂ
の増幅利得の増大が阻止される。尚、時刻ｔ1 で入力信
号光パワーＰｉがＰt 以下に変化したときの動作も上記
と同様である。

【００４６】これにより、時刻ｔ2 で入力信号光パワー
がＰ1 に変化しても、ＥＤＦ５−ａおよび５−ｂにおけ
る光サージの発生が防止される。尚、パワーＰ1 の信号
光の入力によりＥＤＦ５における誘導放出の発生確率が
増加し、自然放出の発生確率が減少してＡＳＥ光パワー
が降下し、ＡＳＥ検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖref 以下に
なると、制御電圧Ｖcontは“Ｌ”に反転し、これにより
励起光源４が起動され、ＥＤＦ５への励起光入力が再開
される。

【００４７】このように上記第２の実施形態によれば、
プリアンプ３１とポストアンプ３２を有する光ファイバ
増幅装置において、光分波器６によってプリアンプ３１
からＡＳＥ光Ｉedf1（Ａ）を波長分波し、このＩedf1
（Ａ）をＰＤ７によりそのレベルに応じた電圧Ｖａに変
換し、この検出電圧Ｖａを電圧比較器８で基準電圧Ｖre
f と比較し、Ｖａ＜Ｖref のとき制御電圧Ｖcontを
“Ｌ”に反転し、励起光源４−ａからのＥＤＦ５−ａへ
の励起光供給および励起光源４−ｂからのＥＤＦ５−ｂ
への励起光供給を停止してＥＤＦ５−ａおよび５−ｂの
増幅利得の増加を阻止することにより、容易に光サージ
の発生を防止することができる。

【００４８】尚、上記第２の実施形態においては、光分
波器６をプリアンプ３１の出力側に設け、プリアンプ３
１のＡＳＥ光パワーをモニタしていたが、光分波器６を
ポストアンプ３２の出力側に設け、ポストアンプ３２の
ＡＳＥ光パワーに基づいて、励起光源４−ａおよび４−
ｂを制御するようにしても良く、またプリアンプ３１と
ポストアンプ３２のそれぞれに光分波器を設け、プリア
ンプ３１のＡＳＥ光パワーに基づいて励起光源４−ａを
制御し、ポストアンプ３２のＡＳＥ光パワーに基づいて
励起光源４−ｂを制御するようにしても良い。

【００４９】第３の実施形態 図７は本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅装置の
回路構成図である。この光ファイバ増幅装置はＥｒ添加
光ファイバを用いた２つの光ファイバ増幅器により構成
される双方向光増幅装置である。図７の光ファイバ増幅
装置は、光入出力ポート４１−ａおよび４１−ｂと、光
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）４２−ａおよび４２−ｂ
と、双方向光分波器４３−ａおよび４３−ｂと、フォト
ダイオード（ＰＤ）７−ａおよび７−ｂと、電圧比較器
８−ａおよび８−ｂとを有し、ＰＤ７−ａと電圧比較器
８−ａは第１の光サージ防止手段を構成し、ＰＤ７−ｂ
と電圧比較器８−ｂは第２の光サージ防止手段を構成す
る。尚、ＰＤ７−ａおよび７−ｂと電圧比較器８−ａお
よび８−ｂの機能は、図１の対応する構成要素と同じで
ある。ただし、電圧比較器８−ａには基準電圧Ｖref1が
与えられ、電圧比較器８−ｂには基準電圧Ｖref2が与え
られる。これらの基準電圧の値は、例えばともに図１に
示すＶref である。

【００５０】光入出力ポート４１−ａは、波長λ１の信
号光Ｉｉ（λ１）が入力され、ＥＤＦＡ４２−ｂで増幅
された波長λ２の信号光Ｉｏ（λ２）が出力される。ま
た光入出力ポート４１−ｂは、波長λ２の信号光Ｉｉ
（λ２）が入力され、ＥＤＦＡ４２−ａで増幅された波
長λ１の信号光Ｉｏ（λ１）が出力される。尚、λ１、
λ２の値は、例えばλ１＝１５４０［ｎｍ］、λ２＝１
５５０［ｎｍ］である。

【００５１】ＥＤＦＡ４２−ａは、光アイソレータ２−
ａおよび２−ｂと、光多重器（ＷＤＭ）３−ａと、励起
光源（ＬＤ）４−ａと、エルビウム添加光ファイバ（Ｅ
ＤＦ）５−ａからなり、またＥＤＦＡ４２−ｂは、光ア
イソレータ２−ｃおよび２−ｄと、光多重器（ＷＤＭ）
３−ｂと、励起光源（ＬＤ）４−ｂと、エルビウム添加
光ファイバ（ＥＤＦ）５−ｂからなる。尚、ＥＤＦＡ４
２の構成要素の機能は、図１の対応する構成要素と同じ
である。また励起光源４−ａと４−ｂを共通光源として
も良い。

【００５２】双方向光分波器４３は、光入力端子ＩＮ
と、光入出力端子Ｉ／Ｏと、第１の光出力端子ＯＵＴ１
と、第２の光出力端子ＯＵＴ２とを有し、端子ＩＮに入
力された光の波長λm1成分を端子Ｉ／Ｏから出力し、波
長λm2の成分を端子ＯＵＴ１から出力し、また端子Ｉ／
Ｏに入力された光の波長λm2成分を端子ＯＵＴ２から出
力するものである。双方向光分波器４３−ａは、端子Ｉ
ＮをＥＤＦＡ４２−ａの出力に接続し、端子Ｉ／Ｏを光
入出力ポート４１−ｂに接続し、λm1＝λ１、λm2＝λ
２として、端子ＯＵＴ１をＰＤ７−ａに接続し、端子Ｏ
ＵＴ２をＥＤＦＡ４２−ｂの入力に接続したものであ
る。また双方向光分波器４３−ｂは、端子ＩＮをＥＤＦ
Ａ４２−ｂの出力に接続し、端子Ｉ／Ｏを光入出力ポー
ト４１−ａに接続し、λm1＝λ２、λm2＝λ１として、
端子ＯＵＴ１をＰＤ７−ａに接続し、端子ＯＵＴ２をＥ
ＤＦＡ４２−ａの入力に接続したものである。双方向光
分波器４３−ａおよび４３−ｂは、例えば図２（ａ）に
示すＢＰＦモジュールを用いて構成される。

【００５３】図８は双方向光分波器４３のＢＰＦモジュ
ールによる構成図であり、（ａ）は双方向光分波器４３
−ａを示し、（ｂ）は双方向光分波器４３−ｂを示す。
双方向光分波器４３−ａには、透過中心波長をλ２とす
るＢＰＦモジュール４５を用い、ポートａと光入出力ポ
ート４１−ｂ、ポートｂと光アイソレータ２−ｂ、ポー
トｃと光アイソレータ２−ｄ、ポートｄとＰＤ７−ａを
それぞれ接続する。また双方向光分波器４３−ｂには、
透過中心波長をλ１とするＢＰＦモジュール４６を用
い、ポートａと光アイソレータ２−ａ、ポートｂとＰＤ
７−ｂ、ポートｃと光入出力ポート４１−ａ、ポートｄ
と光アイソレータ２−ｃをそれぞれ接続する。尚、ＢＰ
Ｆモジュール４５として波長λ１を反射し、波長λ２を
透過するＢＰＦモジュールを用いても良く、ＢＰＦモジ
ュール４６として波長λ１を透過し、波長λ２を反射す
るＢＰＦモジュールを用いても良い。また図９に示すよ
うに、双方向光分波器４３−ａとしてＢＰＦモジュール
４６を用い、ポートａとＰＤ７−ａ、ポートｄと光入出
力ポート４１−ｂをそれぞれ接続しても良い。また双方
向光分波器４３−ｂとしてＢＰＦモジュール４５を用
い、ポートｂと光入出力ポート４１−ａ、ポートｃとＰ
Ｄ７−ｂをそれぞれ接続しても良い。

【００５４】次に、図７の光ファイバ増幅装置の動作に
ついて説明する。まず光入出力ポート４１−ａに信号光
Ｉｉ（λ１）が入力された場合の動作を説明する。Ｉｉ
（λ１）のパワーＰｉ（λ１）が図４に示すＰit以上の
定常値（例えば図５に示すＰi2）であるときは、Ｉｉ
（λ１）は、双方向分波器４３−ｂの端子Ｉ／Ｏに入力
され、端子ＯＵＴ２から出力される。すなわち図８
（ｂ）に示すＢＰＦモジュール４６のポートｃに入力さ
れ、ＢＰＦを透過してポートａから出力される。そして
このＩｉ（λ１）はＥＤＦ５−ａにおいて増幅される。
ＥＤＦ５−ａの出力光Ｉedf1は、双方向光分波器４３−
ａの端子ＩＮに入力されて分波され、その信号光成分Ｉ
ｏ（λ１）は端子Ｉ／Ｏから出力されて光入出力ポート
４１−ｂより外部光伝送路に送出され、またＡＳＥ光成
分Ｉedf1（Ａ）は端子ＯＵＴ１から出力される。すなわ
ち図８（ａ）に示すＢＰＦモジュール４５のポートｂに
入力され、Ｉｏ（λ１）はＢＰＦで反射されてポートａ
から出力され、Ｉedf1（Ａ）はＢＰＦを透過してポート
ｄから出力される。上記のＡＳＥ光成分Ｉedf1（Ａ）は
ＰＤ７−ａによりＡＳＥ検出電圧Ｖa1に変換されて電圧
比較器８−ａに入力される。このときＶa1はＶref1以上
となり、励起光源４−ａには“Ｈ”の制御電圧Ｖcont1
が出力されており、励起光源４−ａは継続的に起動され
ている。

【００５５】次に入力信号光パワーＰｉ（λ１）がＰt
以下（例えば０）に変化すると、ＥＤＦ５−ａの増幅利
得が増加し、ＥＤＦ５−ａの出力ＡＳＥ光パワーが上昇
する。これによりＡＳＥ検出電圧Ｖa1のレベルも上昇
し、Ｖa1＞Ｖref1となると、電圧比較器８−ａは制御電
圧Ｖcont1 を“Ｌ”に反転させて、励起光源４−ａを遮
断し、ＥＤＦ５−ａの増幅利得の増大が阻止される。こ
れにより、入力信号光パワーがＰｉ（λ１）が再びＰt
以上に変化しても、ＥＤＦ５−ａにおける光サージの発
生が防止される。

【００５６】光入出力ポート４１−ｂに信号光Ｉｉ（λ
２）が入力された場合の動作も上記と同様である。Ｉｉ
（λ２）のパワーＰｉ（λ２）がＰt 以上の定常値であ
るときは、Ｉｉ（λ２）は、双方向分波器４３−ａの端
子ＯＵＴ２からＥＤＦＡ４２−ｂに入力され、増幅され
る。ＥＤＦ５−ｂの出力光Ｉedf2は、双方向光分波器４
３−ａで分波され、その信号光成分Ｉｏ（λ２）は端子
Ｉ／Ｏから出力され、またＡＳＥ光成分Ｉedf2（Ａ）は
端子ＯＵＴ１から出力されてＰＤ７−ａによりＡＳＥ検
出電圧Ｖa2に変換され、電圧比較器８−ｂに入力され
る。このときＶa2＞Ｖref2となり、励起光源４−ａには
“Ｈ”の制御電圧Ｖcont2 が出力されており、励起光源
４−ｂは継続的に起動されている。

【００５７】次に入力信号光パワーＰｉ（λ２）がＰt
以下（例えば０）に変化すると、ＥＤＦ５−ｂの出力Ａ
ＳＥ光パワーが上昇し、これによりＡＳＥ検出電圧Ｖa2
のレベルも上昇し、Ｖa2＞Ｖref2となると、電圧比較器
８−ｂは制御電圧Ｖcont2 を“Ｌ”に反転させて、励起
光源４−ｂを遮断し、ＥＤＦ５−ｂの増幅利得の増大が
阻止される。これにより、入力信号光パワーがＰｉ（λ
２）が再びＰt 以上に変化しても、ＥＤＦ５−ｂにおけ
る光サージの発生が防止される。

【００５８】このように上記第３の実施形態によれば、
双方向光分波器４３−ａにより分波されたＥＤＦ５−ａ
からのＡＳＥ光Ｉedf1（Ａ）をＰＤ７−ａによりそのレ
ベルに応じた電圧Ｖa1に変換し、この検出電圧Ｖa1を電
圧比較器８−ａで基準電圧Ｖref1と比較し、Ｖa1＜Ｖre
f1のとき制御電圧Ｖcont1 を“Ｌ”に反転し、励起光源
４−ａからのＥＤＦ５−ａへの励起光供給を停止させ、
ＥＤＦ５−ａの増幅利得の増加を阻止し、同様に双方向
光分波器４３−ｂにより分波されたＥＤＦ５−ｂからの
ＡＳＥ光Ｉedf2（Ａ）をＰＤ７−ｂによりそのレベルに
応じた電圧Ｖa2に変換し、この検出電圧Ｖa2を電圧比較
器８−ｂで基準電圧Ｖref2と比較し、Ｖa2＜Ｖref2のと
き制御電圧Ｖcont2 を“Ｌ”に反転し、励起光源４−ｂ
からのＥＤＦ５−ｂへの励起光供給を停止させ、ＥＤＦ
５−ｂの増幅利得の増加を阻止しすることにより、容易
に光サージの発生を防止することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明の光ファイバ増幅装
置によれば、光ファイバ増幅器の出力光から信号光波長
を含まない自然放出光を波長分波し、この自然放出光の
レベルに基づいて励起光の供給を制御することにより、
容易に光サージの発生を防止することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅装置
の回路構成図である。

【図２】本発明の光ファイバ増幅装置における光分波器
または双方向光分波器として用いられるＢＰＦモジュー
ルおよび光サーキュレータとグレーティングファイバに
よるモジュールの構成説明図である。

【図３】図２のＢＰＦモジュールのフィルタ特性図であ
る。

【図４】本発明の光ファイバ増幅装置におけるエルビウ
ム添加光ファイバの増幅特性を説明する図である。

【図５】本発明の光ファイバ増幅装置における入力信号
光パワーの経時変化の一例を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅装置
の回路構成図である。

【図７】本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅装置
の回路構成図である。

【図８】本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅装置
における双方向光分波器のＢＰＦモジュールによる構成
図である。

【図９】本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅装置
における双方向光分波器のＢＰＦモジュールによる別の
構成図である。

【図１０】従来の光ファイバ増幅装置の一例を示す回路
構成図である。

【符号の説明】

１ 光入力ポート ２ 光アイソレータ ３ 光多重器（ＷＤＭ） ４ 励起光源（ＬＤ） ５ エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ） ６ 光分波器 ７ フォトダイオード（ＰＤ） ８ 電圧比較器 ９ 光出力ポート １０、４２ 光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） ２１ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ２５ 光サーキュレータ ２６ グレーティングファイバ ３１ プリアンプ ３２ ポストアンプ ４１ 光入出力ポート ４３ 双方向光分波器 ４５、４６ ＢＰＦモジュール

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 Ｈ０４Ｂ 10/17 10/16 10/02 10/18 Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 (72)発明者 若林 学 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光源からの励起光により含有する不
   純物が励起状態にある光ファイバに、外部から入力され
   た信号光を入射させて誘導放出増幅する光ファイバ増幅
   器と、 前記光ファイバ増幅器の出力光から前記信号光の波長を
   含まない自然放出光成分を分波する光分波器と、 前記光分波器により分波された自然放出光のレベルを検
   出し、この検出レベルが予め設定されている基準値以上
   であるとき前記光ファイバへの前記励起光の供給を停止
   させる光サージ防止手段とを有することを特徴とする光
   ファイバ増幅装置。
2. 【請求項２】 励起光源からの励起光により含有する不
   純物が励起状態となっている第１の光ファイバに、外部
   から入力された信号光を入射させて誘導放出増幅する第
   １の光ファイバ増幅器と、 前記励起光源または別の励起光源からの励起光により含
   有する不純物が励起状態となる第２の光ファイバに前記
   第１の光ファイバ増幅器で増幅された信号光を入射させ
   て誘導放出増幅する第２の光ファイバ増幅器と、 前記第１または第２の光ファイバ増幅器の出力光から前
   記信号光の波長を含まない自然放出光成分を分波する光
   分波器と、 前記光分波器により分波された自然放出光のレベルを検
   出し、この自然放出光のレベルが予め設定されている基
   準値以上であるとき前記第１および第２の光ファイバへ
   の前記励起光源からの励起光供給を停止させる光サージ
   防止手段を設けたことを特徴とする光ファイバ増幅装
   置。
3. 【請求項３】 前記光分波器は、 透過波長帯域に前記信号光の波長を含み、入力光の透過
   波長帯域外成分を反射するバンドパスフィルタと、前記
   光ファイバ増幅器の出力光が入力され、これを前記バン
   ドパスフィルタに入射させる第１のポートと、前記バン
   ドパスフィルタの透過光である前記信号光成分を出力す
   る第２のポートと、前記バンドパスフィルタの反射光で
   ある前記自然放出光成分を出力する第３のポートとを有
   するバンドパスフィルタモジュール、 あるいは、透過波長帯域に前記信号光の波長を含まず、
   入力光の透過波長帯域外成分を反射するバンドパスフィ
   ルタと、前記光ファイバ増幅器の出力光が入力され、こ
   れを前記バンドパスフィルタに入射させる第１のポート
   と、前記バンドパスフィルタの透過光である前記自然放
   出光成分を出力する第２のポートと、前記バンドパスフ
   ィルタの反射光である前記信号光成分を出力する第３の
   ポートとを有するバンドパスフィルタモジュールのいず
   れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   光ファイバ増幅装置。
4. 【請求項４】 前記光分波器は、 反射波長帯域に前記信号光の波長を含み、入力光の反射
   波長帯域内成分を反射し、反射波長帯域外成分を透過す
   るグレーティングファイバと、 前記光ファイバ増幅器の出力光が入力される光入力端
   子、前記グレーティングファイバの一端に接続された光
   入出力端子、および光出力端子を備え、前記光ファイバ
   増幅器の出力光を光入出力端子から出力し、前記グレー
   ティングファイバで反射され、光入出力端子に入力され
   た前記信号光成分を光出力端子から出力する光サーキュ
   レータからなることを特徴とする請求項１または２に記
   載の光ファイバ増幅装置。
5. 【請求項５】 励起光源からの励起光により含有する不
   純物が励起状態となっている第１の光ファイバに、第１
   の波長からなる第１の信号光を入射させて誘導放出増幅
   する第１の光ファイバ増幅器と、 前記励起光源または別の励起光源からの励起光により含
   有する不純物が励起状態となっている第２の光ファイバ
   に、第２の波長からなる第２の信号光を入射させて誘導
   放出増幅する第２の光ファイバ増幅器と、 前記第２の信号光が外部から入力される光入出力端子、
   前記第１の光ファイバ増幅器の出力光が入力される光入
   力端子、および第１、第２の光出力端子を備え、前記第
   １の光ファイバ増幅器の出力光を第１の波長を含む信号
   光成分と第１の波長を含まない自然放出光成分に分波
   し、信号光成分を前記光入出力端子から、自然放出光成
   分を第１の光出力端子からそれぞれ出力し、また前記第
   ２の信号光を第２の光出力端子から前記第２の光ファイ
   バ増幅器に出力する第１の双方向光分波器と、 前記第１の信号光が外部から入力される光入出力端子、
   前記第２の光ファイバ増幅器の出力光が入力される光入
   力端子、および第１、第２の光出力端子を備え、前記第
   ２の光ファイバ増幅器の出力光を第２の波長を含む信号
   光成分と第２の波長を含まない自然放出光成分に分波
   し、信号光成分を前記光入出力端子から、自然放出光成
   分を第２の光出力端子からそれぞれ出力し、また前記第
   １の信号光を第２の光出力端子から前記第１の光ファイ
   バ増幅器に出力する第２の双方向光分波器とを有するこ
   とを特徴とする光ファイバ増幅装置。
6. 【請求項６】 前記第１の双方向光分波器により分波さ
   れた自然放出光成分のレベルを検出し、この自然放出光
   のレベルが予め設定されている基準値以上であるとき前
   記第１の光ファイバへの励起光供給を停止させる第１の
   光サージ防止手段と、 前記第２の双方向光分波手段により分波された自然放出
   光のレベルを検出し、この自然放出光のレベルが予め設
   定されている基準値以上であるとき前記第２の光ファイ
   バへの励起光供給を停止させる第２の光サージ防止手段
   とを設けたことを特徴とする請求項５に記載の光ファイ
   バ増幅装置。
7. 【請求項７】 前記第１の双方向光分波器は、 透過波長帯域に前記第１の波長を含まず前記第２の波長
   を含み、入力光の透過波長帯域外成分を反射するバンド
   パスフィルタと、前記光入出力端子、光入力端子、およ
   び第１、第２の光出力端子にそれぞれ対応する４つのポ
   ートとを備え、光入力端子対応ポートから入力され、前
   記バンドパスフィルタで反射された光を光入出力端子対
   応ポートから出力するとともに、透過した光を第１の光
   出力端子対応ポートから出力し、また光入出力端子対応
   ポートから入力され、前記バンドパスフィルタを透過し
   た光を第２の光出力端子対応ポートから出力するバンド
   パスフィルタモジュール、 あるいは、透過波長帯域に前記第１の波長を含んで前記
   第２の波長を含まず、入力光の透過波長帯域外成分を反
   射するバンドパスフィルタと、前記４つのポートとを備
   え、光入力端子対応ポートから入力され、前記バンドパ
   スフィルタを透過した光を光入出力端子対応ポートから
   出力するとともに、反射された光を第１の光出力端子対
   応ポートから出力し、また光入出力端子対応ポートから
   入力され、前記バンドパスフィルタで反射された光を第
   ２の光出力端子対応ポートから出力するバンドパスフィ
   ルタモジュールのいずれかであり、 前記第２の双方向光分波器は、 透過波長帯域に前記第１の波長を含んで前記第２の波長
   を含まず、入力光の透過波長帯域外成分を反射するバン
   ドパスフィルタと、前記４つのポートとを備え、光入力
   端子対応ポートから入力され、前記バンドパスフィルタ
   で反射された光を光入出力端子対応ポートから出力する
   とともに、透過した光を第１の光出力端子対応ポートか
   ら出力し、また光入出力端子対応ポートから入力され、
   前記バンドパスフィルタを透過した光を第２の光出力端
   子対応ポートから出力するバンドパスフィルタモジュー
   ル、 あるいは、透過波長帯域に前記第１の波長を含まず前記
   第２の波長を含み、入力光の透過波長帯域外成分を反射
   するバンドパスフィルタと、前記光入出力端子、光入力
   端子、および第１、第２の光出力端子にそれぞれ対応す
   る４つのポートとを備え、光入力端子対応ポートから入
   力され、前記バンドパスフィルタを透過した光を光入出
   力端子対応ポートから出力するとともに、反射された光
   を第１の光出力端子対応ポートから出力し、また光入出
   力端子対応ポートから入力され、前記バンドパスフィル
   タで反射された光を第２の光出力端子対応ポートから出
   力するバンドパスフィルタモジュールのいずれかである
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の光ファイバ
   増幅装置。
8. 【請求項８】 前記光サージ防止手段は、 前記光分波器からの前記自然放出光成分のレベルに応じ
   た検出電圧を出力する光電変換器と、 前記検出電圧を予め設定されている基準電圧と比較し、
   前記検出電圧が前記基準電圧以上であるとき前記光ファ
   イバへの前記励起光からの励起光供給を停止させる比較
   器とを有することを特徴とする請求項１ないし７のいず
   れかに記載の光ファイバ増幅装置。