JPH11112434A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JPH11112434A JPH11112434A JP9268431A JP26843197A JPH11112434A JP H11112434 A JPH11112434 A JP H11112434A JP 9268431 A JP9268431 A JP 9268431A JP 26843197 A JP26843197 A JP 26843197A JP H11112434 A JPH11112434 A JP H11112434A
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- light power
- optical
- optical fiber
- ase
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な制御によりＡＳＥの影響を取り除き、
精度よく利得一定制御を行う。 【解決手段】 希土類添加ファイバに対して前方励起と
し、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰou
t から利得を検出する際に、希土類添加ファイバで発生
する自然放出光パワーに対応する定数値（≠０）として
ＰASE を入力し、（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを利得とし、
この利得が一定になるように前方励起光パワーを制御す
る。
精度よく利得一定制御を行う。 【解決手段】 希土類添加ファイバに対して前方励起と
し、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰou
t から利得を検出する際に、希土類添加ファイバで発生
する自然放出光パワーに対応する定数値（≠０）として
ＰASE を入力し、（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを利得とし、
この利得が一定になるように前方励起光パワーを制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムにおいて線形中継器として用いられる光ファイバ
増幅器に関する。
ステムにおいて線形中継器として用いられる光ファイバ
増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信システムでは、適当な伝
送距離ごとに線形中継器として光ファイバ増幅器を挿入
し、光ファイバ中を伝送して減衰した光信号を増幅する
ことにより、長距離の伝送を可能にしている。誘導放出
を利用した光ファイバ増幅器は、増幅帯域内で波長の異
なる複数の信号光を同時一括増幅できることから、これ
を用いた波長多重光伝送方式（ＷＤＭ伝送方式）が近年
盛んに開発、研究されている。また、複数の信号の異な
る周波数を経路識別に用いる光波ネットワーク（ＷＤＭ
伝達方式）も盛んに研究されている。
送距離ごとに線形中継器として光ファイバ増幅器を挿入
し、光ファイバ中を伝送して減衰した光信号を増幅する
ことにより、長距離の伝送を可能にしている。誘導放出
を利用した光ファイバ増幅器は、増幅帯域内で波長の異
なる複数の信号光を同時一括増幅できることから、これ
を用いた波長多重光伝送方式（ＷＤＭ伝送方式）が近年
盛んに開発、研究されている。また、複数の信号の異な
る周波数を経路識別に用いる光波ネットワーク（ＷＤＭ
伝達方式）も盛んに研究されている。
【０００３】一般にエルビウム・イオン（Ｅｒ3+）のよ
うな３準位レーザ遷移を用いた光ファイバ増幅器は、入
力信号光強度によって利得スペクトルが変化する。ＷＤ
Ｍ伝送・伝達システムのように複数の周波数の異なる信
号を増幅する場合には、ある入力信号光強度に対して利
得が平坦になるように最適化しても、入力信号光強度が
変化すると利得偏差が生じ、その結果、各信号光の出力
強度がばらつくことになる。
うな３準位レーザ遷移を用いた光ファイバ増幅器は、入
力信号光強度によって利得スペクトルが変化する。ＷＤ
Ｍ伝送・伝達システムのように複数の周波数の異なる信
号を増幅する場合には、ある入力信号光強度に対して利
得が平坦になるように最適化しても、入力信号光強度が
変化すると利得偏差が生じ、その結果、各信号光の出力
強度がばらつくことになる。
【０００４】このチャンネル間のばらつきは、光ファイ
バ増幅器間の伝送可能スパンを縮める結果となる。一般
に、光ファイバ通信における光ファイバ伝送路への入力
信号光強度は、四光波混合、相互位相変調、自己位相変
調、誘導ブリリアン散乱、チャンネル間ラマンクロスト
ークなどの非線形現象による信号劣化が起こらないよう
に上限が設定される。また伝送距離は、各光ファイバ増
幅器への信号光が小さくなって信号／雑音比（ＳＮ比）
が悪くならないように設定される。
バ増幅器間の伝送可能スパンを縮める結果となる。一般
に、光ファイバ通信における光ファイバ伝送路への入力
信号光強度は、四光波混合、相互位相変調、自己位相変
調、誘導ブリリアン散乱、チャンネル間ラマンクロスト
ークなどの非線形現象による信号劣化が起こらないよう
に上限が設定される。また伝送距離は、各光ファイバ増
幅器への信号光が小さくなって信号／雑音比（ＳＮ比）
が悪くならないように設定される。
【０００５】ここで、チャンネル間強度にばらつきがあ
る場合には、光ファイバ伝送路への入力信号光強度は１
番強度の強い信号光が入力上限を越えないように決定さ
れ、光ファイバ増幅器入力は、最小強度のチャンネルが
光ファイバ増幅器入力の下限を下回らないように設定さ
れる。伝送可能スパンは、光ファイバ伝送路入力強度／
光ファイバ増幅器入力強度で決定されるが、上記のよう
に信号光強度を設定する場合、最大チャンネルと最小チ
ャンネルの出力強度偏差分だけ、伝送可能スパンが縮ま
ることになる。たとえば、最大チャンネルと最小チャン
ネルの出力偏差が10dBある場合には、伝送可能スパンが
10dB分（約40ｋｍ）短くなることになる。そのため入力
信号光強度の変化を原因とする利得偏差は、極力抑える
必要がある。
る場合には、光ファイバ伝送路への入力信号光強度は１
番強度の強い信号光が入力上限を越えないように決定さ
れ、光ファイバ増幅器入力は、最小強度のチャンネルが
光ファイバ増幅器入力の下限を下回らないように設定さ
れる。伝送可能スパンは、光ファイバ伝送路入力強度／
光ファイバ増幅器入力強度で決定されるが、上記のよう
に信号光強度を設定する場合、最大チャンネルと最小チ
ャンネルの出力強度偏差分だけ、伝送可能スパンが縮ま
ることになる。たとえば、最大チャンネルと最小チャン
ネルの出力偏差が10dBある場合には、伝送可能スパンが
10dB分（約40ｋｍ）短くなることになる。そのため入力
信号光強度の変化を原因とする利得偏差は、極力抑える
必要がある。
【０００６】これを抑える方法として、光ファイバ増幅
器の利得を一定に制御する方法がある。利得を一定に制
御することにより、入力強度の変動に対しても、チャン
ネル間の出力偏差を一定とすることができる。利得一定
制御の方法としては、(1) 任意の１チャンネルを光フィ
ルタで切り出し、入力と出力の強度比をモニタして励起
源（励起光強度、半導体レーザ用バイアス電流など）に
フィードバックする方法、(2) 全チャンネルの入力と出
力の強度比をモニタして、励起源にフィードバックする
方法、(3) 増幅媒体内でレーザ発振をおこしたり、制御
用の信号光源を用いて入力総強度を一定に保つなどによ
り光学的に利得を一定にする方法、などが一般的であ
る。この中では、制御の簡便さおよびコストの面などか
ら(1)や(2)の方法が有利である。しかし(1) について
は、ＷＤＭ伝達ネットワークのように、光ファイバ増幅
器に入力される信号波長が任意に変動する可能性がある
ネットワークでは、特定の一波をモニタすることは困難
である。したがって、ＷＤＭ伝達ネットワークへも適用
できるという点で、上記手法の中で(2) の適用範囲が最
も広く、利得一定制御を精度よく行うことができる。本
発明は(2) の方法に対して適用されるものである。
器の利得を一定に制御する方法がある。利得を一定に制
御することにより、入力強度の変動に対しても、チャン
ネル間の出力偏差を一定とすることができる。利得一定
制御の方法としては、(1) 任意の１チャンネルを光フィ
ルタで切り出し、入力と出力の強度比をモニタして励起
源（励起光強度、半導体レーザ用バイアス電流など）に
フィードバックする方法、(2) 全チャンネルの入力と出
力の強度比をモニタして、励起源にフィードバックする
方法、(3) 増幅媒体内でレーザ発振をおこしたり、制御
用の信号光源を用いて入力総強度を一定に保つなどによ
り光学的に利得を一定にする方法、などが一般的であ
る。この中では、制御の簡便さおよびコストの面などか
ら(1)や(2)の方法が有利である。しかし(1) について
は、ＷＤＭ伝達ネットワークのように、光ファイバ増幅
器に入力される信号波長が任意に変動する可能性がある
ネットワークでは、特定の一波をモニタすることは困難
である。したがって、ＷＤＭ伝達ネットワークへも適用
できるという点で、上記手法の中で(2) の適用範囲が最
も広く、利得一定制御を精度よく行うことができる。本
発明は(2) の方法に対して適用されるものである。
【０００７】図８は、(2) の方法に対応する従来の光フ
ァイバ増幅器の構成を示す。図において、入力信号光は
光分岐器２−１でその一部が分岐されて光検出器３−１
に入力され、入力信号光強度Ｐinが検出される。一方、
入力信号光は光ファイバ増幅器１を介して増幅される。
その出力信号光は光分岐器２−２でその一部が分岐され
て光検出器３−２に入力され、出力信号光強度Ｐout が
検出される。光ファイバ増幅器１は、希土類添加ファイ
バ１１と、前方励起を行う励起光源１２−１と、後方励
起を行う励起光源１２−２と、励起光を希土類添加ファ
イバ１１に入力するＷＤＭカプラ１３−１，１３−２
と、入出力端に配置される光アイソレータ１４−１，１
４−２とにより構成される。
ァイバ増幅器の構成を示す。図において、入力信号光は
光分岐器２−１でその一部が分岐されて光検出器３−１
に入力され、入力信号光強度Ｐinが検出される。一方、
入力信号光は光ファイバ増幅器１を介して増幅される。
その出力信号光は光分岐器２−２でその一部が分岐され
て光検出器３−２に入力され、出力信号光強度Ｐout が
検出される。光ファイバ増幅器１は、希土類添加ファイ
バ１１と、前方励起を行う励起光源１２−１と、後方励
起を行う励起光源１２−２と、励起光を希土類添加ファ
イバ１１に入力するＷＤＭカプラ１３−１，１３−２
と、入出力端に配置される光アイソレータ１４−１，１
４−２とにより構成される。
【０００８】利得検出部４は、入力信号光強度Ｐinと出
力信号光強度Ｐout の比Ｐout ／Ｐinを利得Ａとしてモ
ニタする。誤差信号抽出部５は、所定値に対する利得Ａ
の誤差信号を抽出し、利得制御部６はその誤差信号が０
になるように励起光源１２−１，１２−２から出力され
る励起光強度を制御する。
力信号光強度Ｐout の比Ｐout ／Ｐinを利得Ａとしてモ
ニタする。誤差信号抽出部５は、所定値に対する利得Ａ
の誤差信号を抽出し、利得制御部６はその誤差信号が０
になるように励起光源１２−１，１２−２から出力され
る励起光強度を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示す
従来の光ファイバ増幅器における利得一定制御では、入
力信号光強度Ｐinと出力信号光強度Ｐout の比Ｐout ／
Ｐin（利得Ａ）をモニタし、それが一定となるように制
御する。しかし、誘導放出を利用する光ファイバ増幅器
の出力光には、増幅された信号光に、必ず増幅された自
然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）
が加わる。このとき、図８のような制御を行うと、Ｐou
t には出力信号光強度とＡＳＥが加わったものとなるの
で、Ｐout／Ｐinは正確な信号利得ではなくなり、Ｐout
／Ｐinを一定に制御しても正確な利得一定制御を行う
ことができない。入力信号光強度が小さく、出力光強度
にしめるＡＳＥの割合が大きい場合ほど、その制御の誤
差は大きくなる。
従来の光ファイバ増幅器における利得一定制御では、入
力信号光強度Ｐinと出力信号光強度Ｐout の比Ｐout ／
Ｐin（利得Ａ）をモニタし、それが一定となるように制
御する。しかし、誘導放出を利用する光ファイバ増幅器
の出力光には、増幅された信号光に、必ず増幅された自
然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）
が加わる。このとき、図８のような制御を行うと、Ｐou
t には出力信号光強度とＡＳＥが加わったものとなるの
で、Ｐout／Ｐinは正確な信号利得ではなくなり、Ｐout
／Ｐinを一定に制御しても正確な利得一定制御を行う
ことができない。入力信号光強度が小さく、出力光強度
にしめるＡＳＥの割合が大きい場合ほど、その制御の誤
差は大きくなる。
【００１０】そこでＡＳＥの影響を除く必要があるが、
一般にＡＳＥパワーは利得と１：１には対応しない。そ
こで、ＡＳＥ強度をモニタし、Ｐout から引算してその
影響を取り除く必要があるが、その制御は煩雑なものと
なる。
一般にＡＳＥパワーは利得と１：１には対応しない。そ
こで、ＡＳＥ強度をモニタし、Ｐout から引算してその
影響を取り除く必要があるが、その制御は煩雑なものと
なる。
【００１１】本発明は、簡単な制御によりＡＳＥの影響
を取り除き、精度よく利得一定制御を行うことができる
光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
を取り除き、精度よく利得一定制御を行うことができる
光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器は、希土類添加ファイバに対して前方励起とする。そ
して、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰ
out から利得を検出する際に、希土類添加ファイバで発
生する自然放出光パワーに対応する定数値（≠０）とし
てＰASE を入力し、（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを利得と
し、この利得が一定になるように前方励起光パワーを制
御する（請求項１）。
器は、希土類添加ファイバに対して前方励起とする。そ
して、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰ
out から利得を検出する際に、希土類添加ファイバで発
生する自然放出光パワーに対応する定数値（≠０）とし
てＰASE を入力し、（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを利得と
し、この利得が一定になるように前方励起光パワーを制
御する（請求項１）。
【００１３】また、本発明の光ファイバ増幅器は、希土
類添加ファイバに対して前方励起および後方励起とす
る。そして、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パ
ワーＰout から利得を検出する際に、同様に（Ｐout−
ＰASE) ／Ｐinを利得とし、この利得が一定になるよう
に前方励起光パワーＰf および後方励起光パワーＰb を
制御する。ただし、常にＰf ＞Ｐb となるように制御す
る（請求項２）。
類添加ファイバに対して前方励起および後方励起とす
る。そして、入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パ
ワーＰout から利得を検出する際に、同様に（Ｐout−
ＰASE) ／Ｐinを利得とし、この利得が一定になるよう
に前方励起光パワーＰf および後方励起光パワーＰb を
制御する。ただし、常にＰf ＞Ｐb となるように制御す
る（請求項２）。
【００１４】また、常にＰf ＞Ｐb になるように制御す
る際に、入力信号光パワーの変動に対する前方励起光パ
ワー変動ΔＰf と後方励起光パワー変動ΔＰb が、常に
｜ΔＰf ｜＜｜ΔＰb ｜となるように励起光パワーを変
化させる（請求項３）。また、ΔＰf ＝０としたり（請
求項４）、｜ΔＰf ｜＝α｜ΔＰb ｜（α＜１）とする
（請求項５）。
る際に、入力信号光パワーの変動に対する前方励起光パ
ワー変動ΔＰf と後方励起光パワー変動ΔＰb が、常に
｜ΔＰf ｜＜｜ΔＰb ｜となるように励起光パワーを変
化させる（請求項３）。また、ΔＰf ＝０としたり（請
求項４）、｜ΔＰf ｜＝α｜ΔＰb ｜（α＜１）とする
（請求項５）。
【００１５】また、常にＰf ＞Ｐb となるように制御す
る際に、入力信号光パワーの変動に対して、後方励起光
パワーＰb が０を含む所定の最小値でなければ前方励起
光パワーＰf を所定値に固定した上で後方励起光パワー
Ｐb を制御し、後方励起光パワーＰb が０を含む所定の
最小値になった場合に後方励起光パワーＰb を固定した
上で前方励起光パワーＰf を制御する（請求項６）。
る際に、入力信号光パワーの変動に対して、後方励起光
パワーＰb が０を含む所定の最小値でなければ前方励起
光パワーＰf を所定値に固定した上で後方励起光パワー
Ｐb を制御し、後方励起光パワーＰb が０を含む所定の
最小値になった場合に後方励起光パワーＰb を固定した
上で前方励起光パワーＰf を制御する（請求項６）。
【００１６】また、本発明の光ファイバ増幅器は、複数
の光増幅部と、損失が変動しない少なくとも１つの光部
品とを縦続に接続した光ファイバ増幅器において、全体
の入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰout
から利得を検出する際に、同様に（Ｐout−ＰASE) ／Ｐ
inを利得とし、この利得が一定になるように各光増幅部
の励起光パワーを制御する（請求項７）。
の光増幅部と、損失が変動しない少なくとも１つの光部
品とを縦続に接続した光ファイバ増幅器において、全体
の入力信号光パワーＰinおよび出力信号光パワーＰout
から利得を検出する際に、同様に（Ｐout−ＰASE) ／Ｐ
inを利得とし、この利得が一定になるように各光増幅部
の励起光パワーを制御する（請求項７）。
【００１７】なお、利得検出部は、入力信号光パワーＰ
inおよび出力信号光パワーＰout を電気信号として入力
し、所定の自然放出光パワーＰASE に対応する固定の回
路定数が設定された電気回路により構成する（請求項
８）。
inおよび出力信号光パワーＰout を電気信号として入力
し、所定の自然放出光パワーＰASE に対応する固定の回
路定数が設定された電気回路により構成する（請求項
８）。
【００１８】このように、本発明の光ファイバ増幅器で
は、定数として与えられるＡＳＥパワーＰASE を用い
る。ただし、実際にはＡＳＥの影響を定数とみなすこと
はできない。すなわち、ＡＳＥと利得の値は必ずしも１
対１には対応しない。光ファイバ増幅器の場合には、増
幅媒質中の信号光パワーＩs とＡＳＥパワーＩASE の伝
搬の式は、 ｄＩs／ｄｚ＝（σsＮ2−σaＮ1)Ｉs ｄＩASE／ｄｚ＝（σsＮ2−σaＮ1)ＩASE＋ｈνσsＮ2
Δν となる。ここで、ｚは増幅媒体の光の進行方向の位置、
Ｎ2 ，Ｎ1 はそれぞれ増幅準位の上準位，下準位の密
度、σs ，σa はそれぞれ信号光およびＡＳＥ光の波長
における増幅媒体の誘導放出断面積と誘導吸収断面積、
νとΔνはそれぞれＡＳＥの中心周波数広がりを示す
（参考文献：「光増幅器とその応用」石尾、中川、他
オーム社、第５章）。
は、定数として与えられるＡＳＥパワーＰASE を用い
る。ただし、実際にはＡＳＥの影響を定数とみなすこと
はできない。すなわち、ＡＳＥと利得の値は必ずしも１
対１には対応しない。光ファイバ増幅器の場合には、増
幅媒質中の信号光パワーＩs とＡＳＥパワーＩASE の伝
搬の式は、 ｄＩs／ｄｚ＝（σsＮ2−σaＮ1)Ｉs ｄＩASE／ｄｚ＝（σsＮ2−σaＮ1)ＩASE＋ｈνσsＮ2
Δν となる。ここで、ｚは増幅媒体の光の進行方向の位置、
Ｎ2 ，Ｎ1 はそれぞれ増幅準位の上準位，下準位の密
度、σs ，σa はそれぞれ信号光およびＡＳＥ光の波長
における増幅媒体の誘導放出断面積と誘導吸収断面積、
νとΔνはそれぞれＡＳＥの中心周波数広がりを示す
（参考文献：「光増幅器とその応用」石尾、中川、他
オーム社、第５章）。
【００１９】この式に示すように、ＩASE はＩs と同様
の増幅を表す式に、自然放出光を示すｈνσs Ｎ2 Δν
の項が加わっている。この式は、Ｉs の強度（利得）
は、上準位密度，下準位密度の増幅媒体中における分布
に関わらず、増幅媒体全体の上準位密度，下準位密度の
積分値で決定されるのに対し、ＩASE は上準位密度，下
準位密度の増幅媒体中における分布にも依存することを
示している。すなわち、増幅器の利得と、出力ＡＳＥパ
ワーは独立に決定されるわけではなく、出力ＡＳＥパワ
ーを定数として扱うことはできない。そのため、通常は
ＡＳＥパワーをモニタしてその影響を除くなどの煩雑な
制御が必要となる。
の増幅を表す式に、自然放出光を示すｈνσs Ｎ2 Δν
の項が加わっている。この式は、Ｉs の強度（利得）
は、上準位密度，下準位密度の増幅媒体中における分布
に関わらず、増幅媒体全体の上準位密度，下準位密度の
積分値で決定されるのに対し、ＩASE は上準位密度，下
準位密度の増幅媒体中における分布にも依存することを
示している。すなわち、増幅器の利得と、出力ＡＳＥパ
ワーは独立に決定されるわけではなく、出力ＡＳＥパワ
ーを定数として扱うことはできない。そのため、通常は
ＡＳＥパワーをモニタしてその影響を除くなどの煩雑な
制御が必要となる。
【００２０】ところが、増幅媒体の信号入力側の励起光
パワーを強く保つことにより、利得が一定ならばＡＳＥ
パワーをほぼ定数として扱うことができる。それは、信
号入力端近傍の増幅媒質中の利得が高い場合、出力され
るＡＳＥパワーの大半は、増幅媒体の信号光入力端付近
で発生したＡＳＥが増幅媒体を通り増幅される成分で占
められるためである。
パワーを強く保つことにより、利得が一定ならばＡＳＥ
パワーをほぼ定数として扱うことができる。それは、信
号入力端近傍の増幅媒質中の利得が高い場合、出力され
るＡＳＥパワーの大半は、増幅媒体の信号光入力端付近
で発生したＡＳＥが増幅媒体を通り増幅される成分で占
められるためである。
【００２１】本発明はこの知見に基づき、前方励起す
る（請求項１）、前方励起光パワーＰf を後方励起光
パワーＰb に比べて極力高く設定する（請求項２）、
Ｐf＞Ｐb の下で、前方励起光パワー変動ΔＰf を後方
励起光パワー変動ΔＰb に比べて小さく設定する（請求
項３〜５）、Ｐf ＞Ｐb の下で、入力が小さくて後方
励起パワーを０にしても制御しきれないときに前方励起
光パワーにより制御する手順を有する（請求項６）、な
どの励起光の変動のさせ方を制限する。これにより、Ａ
ＳＥパワーを定数として扱うことが可能となる。
る（請求項１）、前方励起光パワーＰf を後方励起光
パワーＰb に比べて極力高く設定する（請求項２）、
Ｐf＞Ｐb の下で、前方励起光パワー変動ΔＰf を後方
励起光パワー変動ΔＰb に比べて小さく設定する（請求
項３〜５）、Ｐf ＞Ｐb の下で、入力が小さくて後方
励起パワーを０にしても制御しきれないときに前方励起
光パワーにより制御する手順を有する（請求項６）、な
どの励起光の変動のさせ方を制限する。これにより、Ａ
ＳＥパワーを定数として扱うことが可能となる。
【００２２】従来ＰinとＰout をモニタして利得一定制
御をする場合に問題となるＡＳＥの影響は、Ｐout のモ
ニタ値からあらかじめ設定されたＰASE を定数として電
気回路上で引き算することにより取り除く。すなわち、
Ａ＝（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定となるように光増幅
部（希土類添加ファイバ）を制御することにより、ＡＳ
Ｅの影響を排除した良好な利得一定制御が可能となる。
また、光ファイバ増幅器を多段接続して、入力信号に累
積したＡＳＥが含まれるような状況に対してもそのまま
適用できる。
御をする場合に問題となるＡＳＥの影響は、Ｐout のモ
ニタ値からあらかじめ設定されたＰASE を定数として電
気回路上で引き算することにより取り除く。すなわち、
Ａ＝（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定となるように光増幅
部（希土類添加ファイバ）を制御することにより、ＡＳ
Ｅの影響を排除した良好な利得一定制御が可能となる。
また、光ファイバ増幅器を多段接続して、入力信号に累
積したＡＳＥが含まれるような状況に対してもそのまま
適用できる。
【００２３】
（第１の実施形態：請求項１）図１は、本発明の第１の
実施形態を示す。本実施形態は、前方励起型の光増幅部
１Ａを用いる。
実施形態を示す。本実施形態は、前方励起型の光増幅部
１Ａを用いる。
【００２４】図において、入力信号光は光分岐器２−１
でその一部が分岐されて光検出器３−１に入力され、入
力信号光パワーＰinが検出される。一方、入力信号光は
光増幅部１Ａを介して増幅される。その出力信号光は光
分岐器２−２でその一部が分岐されて光検出器３−２に
入力され、出力信号光パワーＰout が検出される。光増
幅部１Ａは、希土類添加ファイバ１１と、前方励起を行
う励起光源１２と、励起光を希土類添加ファイバ１１に
入力するＷＤＭカプラ１３と、入出力端に配置される光
アイソレータ１４−１，１４−２とにより構成される。
でその一部が分岐されて光検出器３−１に入力され、入
力信号光パワーＰinが検出される。一方、入力信号光は
光増幅部１Ａを介して増幅される。その出力信号光は光
分岐器２−２でその一部が分岐されて光検出器３−２に
入力され、出力信号光パワーＰout が検出される。光増
幅部１Ａは、希土類添加ファイバ１１と、前方励起を行
う励起光源１２と、励起光を希土類添加ファイバ１１に
入力するＷＤＭカプラ１３と、入出力端に配置される光
アイソレータ１４−１，１４−２とにより構成される。
【００２５】利得検出部４Ａは、入力信号光パワーＰin
と、出力信号光パワーＰout と、ＡＳＥパワーＰASE を
入力し、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得Ａとしてモニタ
する。なお、ＰASE は入力によらず一定の定数とし、こ
の値は電気回路により設定する。誤差信号抽出部５は、
所定値に対する利得Ａの誤差信号を抽出し、利得制御部
６Ａはその誤差信号が０になるように励起光源１２から
出力される励起光パワーを変化させ、利得を制御する。
と、出力信号光パワーＰout と、ＡＳＥパワーＰASE を
入力し、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得Ａとしてモニタ
する。なお、ＰASE は入力によらず一定の定数とし、こ
の値は電気回路により設定する。誤差信号抽出部５は、
所定値に対する利得Ａの誤差信号を抽出し、利得制御部
６Ａはその誤差信号が０になるように励起光源１２から
出力される励起光パワーを変化させ、利得を制御する。
【００２６】このように、前方励起構成をとることによ
り、希土類添加ファイバ１１の信号光入力端近傍で高い
励起状態が得られるため、ＡＳＥパワーＰASE は利得と
ほぼ１：１の対応がとれた定数として扱うことができ
る。そこで、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得検出値とす
ることにより、モニタする際に誤差要因となるＡＳＥの
影響を取り除くことができ、良好な利得一定制御が実現
できる。（Ｐout−ＰASE）／Ｐinの計算は電気回路を用
いて実現できるため、時定数１ｍｓ以内の高速な制御が
可能となる。
り、希土類添加ファイバ１１の信号光入力端近傍で高い
励起状態が得られるため、ＡＳＥパワーＰASE は利得と
ほぼ１：１の対応がとれた定数として扱うことができ
る。そこで、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得検出値とす
ることにより、モニタする際に誤差要因となるＡＳＥの
影響を取り除くことができ、良好な利得一定制御が実現
できる。（Ｐout−ＰASE）／Ｐinの計算は電気回路を用
いて実現できるため、時定数１ｍｓ以内の高速な制御が
可能となる。
【００２７】なお、ＡＳＥパワーＰASE は初期設定する
必要があるが、次のように求めることができる。ＰASE
は、実際に増幅された自然放出光のパワーを測定しても
良いが、次のような手順でフィッティングパラメータと
して求めることができる。
必要があるが、次のように求めることができる。ＰASE
は、実際に増幅された自然放出光のパワーを測定しても
良いが、次のような手順でフィッティングパラメータと
して求めることができる。
【００２８】まず、制御ループを閉として制御を行わせ
る。そして、想定される最大入力信号パワーにおける所
望の増幅スペクトルを達成する励起光条件を決定し、そ
の際の信号光利得スペクトル（増幅帯域内の２つ以上の
互いに離れた波長における信号利得）を測定する。次に
想定される最小入力信号光パワーにおける信号光利得ス
ペクトルが、最大入力信号光パワー時に測定した信号光
利得スペクトルに一致するようにＰASE の入力値を調整
する。ＰASE の最終値が所定のＰASE となる。所定のＰ
ASE は定数として用いることができ、入力変動に対して
も良好な利得一定制御が可能となる。なお、ＡＳＥパワ
ーＰASE の初期設定については以下に示す実施形態にお
いても同様である。
る。そして、想定される最大入力信号パワーにおける所
望の増幅スペクトルを達成する励起光条件を決定し、そ
の際の信号光利得スペクトル（増幅帯域内の２つ以上の
互いに離れた波長における信号利得）を測定する。次に
想定される最小入力信号光パワーにおける信号光利得ス
ペクトルが、最大入力信号光パワー時に測定した信号光
利得スペクトルに一致するようにＰASE の入力値を調整
する。ＰASE の最終値が所定のＰASE となる。所定のＰ
ASE は定数として用いることができ、入力変動に対して
も良好な利得一定制御が可能となる。なお、ＡＳＥパワ
ーＰASE の初期設定については以下に示す実施形態にお
いても同様である。
【００２９】（第２の実施形態：請求項２，３）図２
は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、前
方励起および後方励起型の光増幅部１Ｂを用いる。
は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、前
方励起および後方励起型の光増幅部１Ｂを用いる。
【００３０】図において、入力信号光は光分岐器２−１
でその一部が分岐されて光検出器３−１に入力され、入
力信号光パワーＰinが検出される。一方、入力信号光は
光増幅部１Ｂを介して増幅される。その出力信号光は光
分岐器２−２でその一部が分岐されて光検出器３−２に
入力され、出力信号光パワーＰout が検出される。光増
幅部１Ｂは、希土類添加ファイバ１１と、前方励起を行
う励起光源１２−１と、後方励起を行う励起光源１２−
２と、励起光を希土類添加ファイバ１１に入力するＷＤ
Ｍカプラ１３−１，１３−２と、入出力端に配置される
光アイソレータ１４−１，１４−２とにより構成され
る。
でその一部が分岐されて光検出器３−１に入力され、入
力信号光パワーＰinが検出される。一方、入力信号光は
光増幅部１Ｂを介して増幅される。その出力信号光は光
分岐器２−２でその一部が分岐されて光検出器３−２に
入力され、出力信号光パワーＰout が検出される。光増
幅部１Ｂは、希土類添加ファイバ１１と、前方励起を行
う励起光源１２−１と、後方励起を行う励起光源１２−
２と、励起光を希土類添加ファイバ１１に入力するＷＤ
Ｍカプラ１３−１，１３−２と、入出力端に配置される
光アイソレータ１４−１，１４−２とにより構成され
る。
【００３１】利得検出部４Ａは、入力信号光パワーＰin
と、出力信号光パワーＰout と、ＡＳＥパワーＰASE を
入力し、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得Ａとしてモニタ
する。なお、ＰASE は入力によらず一定の定数とし、こ
の値は電気回路により設定する。誤差信号抽出部５は、
所定値に対する利得Ａの誤差信号を抽出し、利得制御部
６Ｂはその誤差信号が０になるように励起光源１２−
１，１２−２から出力される励起光パワーを変化させ、
利得を制御する。
と、出力信号光パワーＰout と、ＡＳＥパワーＰASE を
入力し、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinを利得Ａとしてモニタ
する。なお、ＰASE は入力によらず一定の定数とし、こ
の値は電気回路により設定する。誤差信号抽出部５は、
所定値に対する利得Ａの誤差信号を抽出し、利得制御部
６Ｂはその誤差信号が０になるように励起光源１２−
１，１２−２から出力される励起光パワーを変化させ、
利得を制御する。
【００３２】本実施形態の特徴は、希土類添加ファイバ
１１の両端から励起光を入力する場合に、前方励起光お
よび後方励起光の両方のパワーを同時に変化させる。変
化方法として、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワ
ーＰb をＰf ＞Ｐb とし、前方励起光パワーを比較的高
くした状態で、前方励起光パワー変動ΔＰf と後方励起
光パワー変動ΔＰb が｜ΔＰf｜＜｜ΔＰb｜となるよう
に制御する。図２(b)には、抽出誤差信号に対する前方
励起光および後方励起光のパワー変動の様子を示す。
１１の両端から励起光を入力する場合に、前方励起光お
よび後方励起光の両方のパワーを同時に変化させる。変
化方法として、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワ
ーＰb をＰf ＞Ｐb とし、前方励起光パワーを比較的高
くした状態で、前方励起光パワー変動ΔＰf と後方励起
光パワー変動ΔＰb が｜ΔＰf｜＜｜ΔＰb｜となるよう
に制御する。図２(b)には、抽出誤差信号に対する前方
励起光および後方励起光のパワー変動の様子を示す。
【００３３】このように前方励起光パワーと後方励起光
パワーを不均一に変動させ、希土類添加ファイバ１１の
信号光入力端付近の反転分布を高く保った上で、定数と
して扱うことができるＡＳＥパワーＰASE を用いて利得
（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを求めることにより、精度よく
利得一定制御が可能となる。また、この励起光の制御法
は、雑音指数を増加させないためにも有効である。
パワーを不均一に変動させ、希土類添加ファイバ１１の
信号光入力端付近の反転分布を高く保った上で、定数と
して扱うことができるＡＳＥパワーＰASE を用いて利得
（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを求めることにより、精度よく
利得一定制御が可能となる。また、この励起光の制御法
は、雑音指数を増加させないためにも有効である。
【００３４】（第３の実施形態：請求項４）図３は、本
発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
【００３５】本実施形態の特徴は、希土類添加ファイバ
１１の両端から励起光を入力する場合に、利得制御部６
Ｃにおいて前方励起光パワーＰf を高く一定に保ったま
まとし、後方励起光パワーＰb を変化させて利得を制御
する点にある。図３(b) には、抽出誤差信号に対する前
方励起光および後方励起光のパワー変動を示す。
１１の両端から励起光を入力する場合に、利得制御部６
Ｃにおいて前方励起光パワーＰf を高く一定に保ったま
まとし、後方励起光パワーＰb を変化させて利得を制御
する点にある。図３(b) には、抽出誤差信号に対する前
方励起光および後方励起光のパワー変動を示す。
【００３６】これにより、希土類添加ファイバ１１の信
号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、出力端からの
ＡＳＥは入力端付近で発生したＡＳＥが増幅されたもの
が主に出力されることになる。よって、ＡＳＥパワーは
利得を強く反映したものとなり、利得一定制御下でＰ
ASE を定数とみなすことができる。この結果、 (Ｐout
−ＰASE)／Ｐinという制御により、ＰASE を定数として
も精度よく利得一定制御が可能となる。また、この励起
光の制御法は、雑音指数を増加させないためにも有効で
ある。
号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、出力端からの
ＡＳＥは入力端付近で発生したＡＳＥが増幅されたもの
が主に出力されることになる。よって、ＡＳＥパワーは
利得を強く反映したものとなり、利得一定制御下でＰ
ASE を定数とみなすことができる。この結果、 (Ｐout
−ＰASE)／Ｐinという制御により、ＰASE を定数として
も精度よく利得一定制御が可能となる。また、この励起
光の制御法は、雑音指数を増加させないためにも有効で
ある。
【００３７】（第４の実施形態：請求項５）図４は、本
発明の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
発明の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
【００３８】本実施形態の特徴は、希土類添加ファイバ
１１の両端から励起光を入力する場合に、前方励起光お
よび後方励起光の両方のパワーを同時に変化させる。変
化方法として、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワ
ーＰb をＰf ＞Ｐb とし、前方励起光パワーを比較的高
くした状態で、前方励起光パワー変動ΔＰf と後方励起
光パワー変動ΔＰb をΔＰf ＜ΔＰb となるように制御
する。ここまでは第２の実施形態と同様であるが、本実
施形態ではΔＰf とΔＰb の関係について、利得制御部
６Ｄにおいて、 ｜ΔＰf ｜＝α｜ΔＰb ｜（ただし、α＜１） となるように制御する。
１１の両端から励起光を入力する場合に、前方励起光お
よび後方励起光の両方のパワーを同時に変化させる。変
化方法として、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワ
ーＰb をＰf ＞Ｐb とし、前方励起光パワーを比較的高
くした状態で、前方励起光パワー変動ΔＰf と後方励起
光パワー変動ΔＰb をΔＰf ＜ΔＰb となるように制御
する。ここまでは第２の実施形態と同様であるが、本実
施形態ではΔＰf とΔＰb の関係について、利得制御部
６Ｄにおいて、 ｜ΔＰf ｜＝α｜ΔＰb ｜（ただし、α＜１） となるように制御する。
【００３９】たとえば、後方励起光パワーＰb を０から
Ｐbmaxまで変化させた場合に、前方励起光パワーＰf を Ｐf ＝（Ｐfmax−Ｐfmin）×Ｐb／Ｐbmax＋Ｐfmin （Ｐfmin＞０） ＝α×Ｐb ＋β（α＜１） という関係式に応じて変化させる。図４(b) には、抽出
誤差信号に対する前方励起光および後方励起光のパワー
変動を示す。ここで、ＰfmaxおよびＰbmaxをそれぞれ前
方励起光と後方励起光の最大励起光パワーとする。この
場合、信号光の入力が許容入力レベルの最小値のとき前
方励起光パワーがＰfminとなり、後方励起光パワーが０
となり入力端付近の励起光パワーが高くなっている。ま
た、入力光が変化した場合にも、必ず前方励起光パワー
が後方励起光パワーに比べて大きくなる。
Ｐbmaxまで変化させた場合に、前方励起光パワーＰf を Ｐf ＝（Ｐfmax−Ｐfmin）×Ｐb／Ｐbmax＋Ｐfmin （Ｐfmin＞０） ＝α×Ｐb ＋β（α＜１） という関係式に応じて変化させる。図４(b) には、抽出
誤差信号に対する前方励起光および後方励起光のパワー
変動を示す。ここで、ＰfmaxおよびＰbmaxをそれぞれ前
方励起光と後方励起光の最大励起光パワーとする。この
場合、信号光の入力が許容入力レベルの最小値のとき前
方励起光パワーがＰfminとなり、後方励起光パワーが０
となり入力端付近の励起光パワーが高くなっている。ま
た、入力光が変化した場合にも、必ず前方励起光パワー
が後方励起光パワーに比べて大きくなる。
【００４０】このように、前方励起光および後方励起光
の両方のパワーを動かす場合にも、それぞれの動かし方
の割合を上記のようにすることにより、希土類添加ファ
イバ１１の信号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、
(Ｐout−ＰASE)／Ｐinという制御により、精度よく利得
一定制御が可能となる。この制御法は、両方の励起光パ
ワーを変動させるため、大きな入力変動に対応できる
上、制御も簡便である。また、この励起光の制御法は、
雑音指数を増加させないためにも有効である。
の両方のパワーを動かす場合にも、それぞれの動かし方
の割合を上記のようにすることにより、希土類添加ファ
イバ１１の信号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、
(Ｐout−ＰASE)／Ｐinという制御により、精度よく利得
一定制御が可能となる。この制御法は、両方の励起光パ
ワーを変動させるため、大きな入力変動に対応できる
上、制御も簡便である。また、この励起光の制御法は、
雑音指数を増加させないためにも有効である。
【００４１】（第５の実施形態：請求項６）図５は、本
発明の第５の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
発明の第５の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実
施形態と同様の前方励起および後方励起型の光増幅部１
Ｂを用いる。
【００４２】本実施形態の特徴は、利得制御部６Ｅにお
いて、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワーＰb を
Ｐf ＞Ｐb とし、希土類添加ファイバ１１の両端から励
起光を入力する場合に、後方励起光パワーＰb が０を含
む所定の最小値でなければ、前方励起光パワーＰf を固
定して後方励起光パワーＰb を制御する。後方励起光パ
ワーＰb が０を含む所定の最小値になった場合には、前
方励起光パワーＰf を制御する。すなわち、励起光パワ
ーの変化のさせ方に優先順位をつけるものである。図５
(b),(c) には、抽出誤差信号に対する前方励起光および
後方励起光のパワー変動を示す。
いて、前方励起光パワーＰf と後方励起光パワーＰb を
Ｐf ＞Ｐb とし、希土類添加ファイバ１１の両端から励
起光を入力する場合に、後方励起光パワーＰb が０を含
む所定の最小値でなければ、前方励起光パワーＰf を固
定して後方励起光パワーＰb を制御する。後方励起光パ
ワーＰb が０を含む所定の最小値になった場合には、前
方励起光パワーＰf を制御する。すなわち、励起光パワ
ーの変化のさせ方に優先順位をつけるものである。図５
(b),(c) には、抽出誤差信号に対する前方励起光および
後方励起光のパワー変動を示す。
【００４３】これにより、希土類添加ファイバ１１の信
号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、（Ｐout−Ｐ
ASE）／Ｐinという制御により、精度よく利得一定制御
が可能となる。また、この励起光の制御法は、雑音指数
を増加させないためにも有効である。
号光入力端付近の反転分布は高く保たれ、（Ｐout−Ｐ
ASE）／Ｐinという制御により、精度よく利得一定制御
が可能となる。また、この励起光の制御法は、雑音指数
を増加させないためにも有効である。
【００４４】（第６の実施形態：請求項７）図６は、本
発明の第６の実施形態を示す。本実施形態は、複数の光
増幅部を縦続に接続した構成に適用される。
発明の第６の実施形態を示す。本実施形態は、複数の光
増幅部を縦続に接続した構成に適用される。
【００４５】本実施形態の特徴は、複数の光増幅部１Ｂ
（または１Ａ）および光アイソレータ等の損失が変動し
ない光部品８を縦続に接続し、増幅器全体の入力端と出
力端に、ＰinモニタおよびＰout モニタを１対設置し、
その検出値に応じて利得一定制御を行うところにある。
本実施形態のように、損失が変動しない光部品８が挿入
されている場合には、第１の実施形態から第５の実施形
態に示した方法により、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定
となる制御を行うことにより、利得一定制御が可能とな
る。この場合にも、各光増幅部において希土類添加ファ
イバ１１の信号光入力端付近の励起光パワーを高くして
おくことにより制御精度を高めることができる。また、
これは雑音指数を増加させないためにも有効である。
（または１Ａ）および光アイソレータ等の損失が変動し
ない光部品８を縦続に接続し、増幅器全体の入力端と出
力端に、ＰinモニタおよびＰout モニタを１対設置し、
その検出値に応じて利得一定制御を行うところにある。
本実施形態のように、損失が変動しない光部品８が挿入
されている場合には、第１の実施形態から第５の実施形
態に示した方法により、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定
となる制御を行うことにより、利得一定制御が可能とな
る。この場合にも、各光増幅部において希土類添加ファ
イバ１１の信号光入力端付近の励起光パワーを高くして
おくことにより制御精度を高めることができる。また、
これは雑音指数を増加させないためにも有効である。
【００４６】（第７の実施形態）図７は、本発明の第７
の実施形態を示す。本実施形態は、複数の光増幅部を縦
続に接続した構成に適用される。
の実施形態を示す。本実施形態は、複数の光増幅部を縦
続に接続した構成に適用される。
【００４７】本実施形態の特徴は、複数の光増幅部１Ｂ
（または１Ａ）および損失が変動する光部品９を縦続に
接続した場合に、第１の実施形態から第５の実施形態に
示した方法により、各光増幅部ごとに利得一定制御を行
うところにある。
（または１Ａ）および損失が変動する光部品９を縦続に
接続した場合に、第１の実施形態から第５の実施形態に
示した方法により、各光増幅部ごとに利得一定制御を行
うところにある。
【００４８】すなわち、各光増幅部間に損失が変動する
光部品９が挿入されている場合には、それぞれの光増幅
部において、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定となる制御
を行うことにより、増幅器全体の利得一定制御が可能と
なる。この場合にも、第１の実施形態から第５の実施形
態に示した方法で、希土類添加ファイバ１１の信号光入
力端付近の励起光パワーを高くしておくことにより制御
精度を高めることができる。また、これは雑音指数を増
加させないためにも有効である。
光部品９が挿入されている場合には、それぞれの光増幅
部において、（Ｐout−ＰASE）／Ｐinが一定となる制御
を行うことにより、増幅器全体の利得一定制御が可能と
なる。この場合にも、第１の実施形態から第５の実施形
態に示した方法で、希土類添加ファイバ１１の信号光入
力端付近の励起光パワーを高くしておくことにより制御
精度を高めることができる。また、これは雑音指数を増
加させないためにも有効である。
【００４９】第７の実施形態では、各光ファイバ増幅器
間に、損失が変動する光部品９として光アッテネータが
挿入されることがよくある。光アッテネータを挿入する
ことにより、各光ファイバ増幅器への入力光強度が高い
場合にも、後段の光ファイバ増幅器の入力が高くなりす
ぎて利得一定制御がかからなくなることを防ぐことがで
きる。すなわち、光ファイバ増幅器の入力ダイナミック
レンジを上げることができる。このような場合には、光
ファイバ増幅器のＰin，Ｐout をモニタして利得一定制
御をかけることはできないが、それぞれの光ファイバ増
幅器について第１の実施形態から第５の実施形態に示し
た方法で利得一定制御を行えば、良好に利得偏差を抑え
た制御が可能となる。
間に、損失が変動する光部品９として光アッテネータが
挿入されることがよくある。光アッテネータを挿入する
ことにより、各光ファイバ増幅器への入力光強度が高い
場合にも、後段の光ファイバ増幅器の入力が高くなりす
ぎて利得一定制御がかからなくなることを防ぐことがで
きる。すなわち、光ファイバ増幅器の入力ダイナミック
レンジを上げることができる。このような場合には、光
ファイバ増幅器のＰin，Ｐout をモニタして利得一定制
御をかけることはできないが、それぞれの光ファイバ増
幅器について第１の実施形態から第５の実施形態に示し
た方法で利得一定制御を行えば、良好に利得偏差を抑え
た制御が可能となる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ増幅器は、前方励起をとることにより、または前方励
起および後方励起をとる場合でも前方励起光パワーを大
きくすることにより、希土類添加ファイバの信号光入力
端近傍で高い励起状態が得られ、ＡＳＥパワーＰASE を
利得に対応がとれた定数として扱うことができる。した
がって、利得は（Ｐout−ＰASE）／Ｐinにより検出する
ことができ、ＡＳＥの影響を取り除いた良好な利得一定
制御を実現することができる。
バ増幅器は、前方励起をとることにより、または前方励
起および後方励起をとる場合でも前方励起光パワーを大
きくすることにより、希土類添加ファイバの信号光入力
端近傍で高い励起状態が得られ、ＡＳＥパワーＰASE を
利得に対応がとれた定数として扱うことができる。した
がって、利得は（Ｐout−ＰASE）／Ｐinにより検出する
ことができ、ＡＳＥの影響を取り除いた良好な利得一定
制御を実現することができる。
【図１】本発明の光ファイバ増幅器の第１の実施形態を
示す図。
示す図。
【図２】本発明の光ファイバ増幅器の第２の実施形態を
示す図。
示す図。
【図３】本発明の光ファイバ増幅器の第３の実施形態を
示す図。
示す図。
【図４】本発明の光ファイバ増幅器の第４の実施形態を
示す図。
示す図。
【図５】本発明の光ファイバ増幅器の第５の実施形態を
示す図。
示す図。
【図６】本発明の光ファイバ増幅器の第６の実施形態を
示す図。
示す図。
【図７】本発明の光ファイバ増幅器の第７の実施形態を
示す図。
示す図。
【図８】従来の光ファイバ増幅器の利得一定制御回路の
構成を示す図。
構成を示す図。
１Ａ 前方励起型の光増幅部 １Ｂ 前方励起および後方励起型の光増幅部 ２ 光分岐器 ３ 光検出器 ４，４Ａ 利得検出部 ５ 誤差信号抽出部 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ 利得制御部 ８ 損失が変動しない光部品 ９ 損失が変動する光部品 １１ 希土類添加ファイバ １２ 励起光源 １３ ＷＤＭカプラ １４ 光アイソレータ
Claims (8)
- 【請求項１】 増幅媒体として用いる希土類添加ファイ
バと、この希土類添加ファイバの入力端から前方励起光
を入力する励起手段を含む光増幅部と、 前記光増幅部の入力信号光パワーＰinおよび出力信号光
パワーＰout を検出する光検出手段と、 前記光検出手段の検出値から前記光増幅部における利得
を検出する利得検出部と、 前記利得検出部で検出された利得と予め設定した所定の
利得との誤差信号を抽出する誤差信号抽出部と、 前記誤差信号に応じて前記前方励起光パワーを変動さ
せ、前記光増幅部における利得が一定になるように制御
する利得制御部とを備えた光ファイバ増幅器において、 前記利得検出部は、あらかじめ設定した所定の利得で前
記光増幅部が動作時に発生する自然放出光パワーに対応
する定数値（≠０）としてＰASE を入力し、（Ｐout−
ＰASE) ／Ｐinを前記光増幅部の検出利得として前記誤
差信号抽出部に出力する構成であることを特徴とする光
ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 増幅媒体として用いる希土類添加ファイ
バと、この希土類添加ファイバの入力端と出力端の双方
から前方励起光および後方励起光を入力する励起手段を
含む光増幅部と、 前記光増幅部の入力信号光パワーＰinおよび出力信号光
パワーＰout を検出する光検出手段と、 前記光検出手段の検出値から前記光増幅部における利得
を検出する利得検出部と、 前記利得検出部で検出された利得と予め設定した所定の
利得との誤差信号を抽出する誤差信号抽出部と、 前記誤差信号に応じて前記前方励起光パワーＰf および
前記後方励起光パワーＰb を変動させ、前記光増幅部に
おける利得が一定になるように制御する利得制御部とを
備えた光ファイバ増幅器において、 前記利得検出部は、あらかじめ設定した所定の利得で前
記光増幅部が動作時に発生する自然放出光パワーに対応
する定数値（≠０）としてＰASE を入力し、（Ｐout−
ＰASE) ／Ｐinを前記光増幅部の検出利得として前記誤
差信号抽出部に出力する構成であり、 前記利得制御部は、常にＰf ＞Ｐb となるように前記励
起手段を制御する構成であることを特徴とする光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 利得制御部は、入力信号光パワーの変動に対する前方励
起光パワー変動ΔＰfと後方励起光パワー変動ΔＰb
が、常に｜ΔＰf ｜＜｜ΔＰb ｜となるように励起手段
を制御する構成であることを特徴とする光ファイバ増幅
器。 - 【請求項４】 請求項３に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 利得制御部は、ΔＰf ＝０とすることを特徴とする光フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項５】 請求項３に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 利得制御部は、｜ΔＰf ｜＝α｜ΔＰb ｜（ただし、α
＜１）となるように励起手段を制御する構成であること
を特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 請求項２に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 利得制御部は、入力信号光パワーの変動に対して、後方
励起光パワーＰb が０を含む所定の最小値でなければ前
方励起光パワーＰf を所定値に固定した上で後方励起光
パワーＰb を制御し、後方励起光パワーＰb が０を含む
所定の最小値になった場合に後方励起光パワーＰb を固
定した上で前方励起光パワーＰf を制御する構成である
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２に記載の複数の
光増幅部と、損失が変動しない少なくとも１つの光部品
とを縦続に接続した光ファイバ増幅器において、 前記複数の光増幅部全体の入力信号光パワーＰinおよび
出力信号光パワーＰout を検出する光検出手段と、 前記光検出手段の検出値と、あらかじめ設定した所定の
利得で前記各光増幅部が動作時に発生する自然放出光パ
ワーに対応する定数値（≠０）としてＰASE を入力し、
（Ｐout−ＰASE) ／Ｐinを前記複数の光増幅部全体にお
ける検出利得として出力する利得検出部と、 前記利得検出部で検出された利得と予め設定した所定の
利得との誤差信号を抽出する誤差信号抽出部と、 前記誤差信号に応じて、前記各光増幅部の前記前方励起
光パワーＰf および前記後方励起光パワーＰb を請求項
２から請求項６のいずれかに記載の制御法に基づいて変
動させ、前記複数の光増幅部全体の利得が一定になるよ
うに制御する利得制御部とを備えたことを特徴とする光
ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 請求項１，２，７のいずれかに記載の光
ファイバ増幅器において、 利得検出部は、光検出手段で検出される入力信号光パワ
ーＰinおよび出力信号光パワーＰout を電気信号として
入力し、所定の自然放出光パワーＰASE に対応する固定
の回路定数が設定された電気回路により構成されたこと
を特徴とする光ファイバ増幅器。
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