JPH1117258A - Light amplifier - Google Patents

Light amplifier

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JPH1117258A
JPH1117258A JP16768197A JP16768197A JPH1117258A JP H1117258 A JPH1117258 A JP H1117258A JP 16768197 A JP16768197 A JP 16768197A JP 16768197 A JP16768197 A JP 16768197A JP H1117258 A JPH1117258 A JP H1117258A
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Mototaka Kadoi
素貴 角井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light amplifier stably having a large gain, even when the intensity of an input signal light is small. SOLUTION: A closed loop constituted of a pre-light amplifying part 30, an optical demultiplexer 40, a light feedback part 60, and an optical multiplexer 20 constitutes a traveling wave type laser oscillator, and laser oscillation is operated with the passage wavelength of an optical band pass filter 62 of the light feedback part 60. Inversion distribution in an EDF 34 of the pre-light amplifying part 30 is fixed, and the gain of a signal light in the pre-light amplifying part 30 is maintained to be constant according to the laser oscillation. A signal light outputted from the pre-light amplifying part 30 is allowed to pass through an optical filter 70, inputted to a post-light amplifying part 80, further amplified with a constant gain, and outputted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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増
幅器に関するものである。
The present invention relates to an optical amplifier for collectively amplifying multi-wavelength signal light in a WDM optical transmission system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の大容量高速化に伴い、波長分割
多重(WDM : Wavelength DivisionMultiplex)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。この光増幅器の
1つとして、従来より、Er(エルビウム)元素が添加
され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 A
mplifier)が用いられている。
2. Description of the Related Art With the increase in capacity and speed of optical communication, research and development on a wavelength division multiplex (WDM) transmission system have been conducted. In the WDM transmission system, one of the most important optical elements is an optical amplifier that collectively amplifies multi-wavelength signal light. As one of such optical amplifiers, an optical fiber amplifier (EDFA: Er-Doped Fiber A) using an amplifying optical fiber (EDF: Er-Doped Fiber) doped with an Er (erbium) element has conventionally been used.
mplifier).

【0003】この光増幅器は、光伝送システムにおいて
各中継器それぞれに設けられるものであるから、その利
得特性が安定していないと、特に信号光の波長数が増減
するネットワーク状の光伝送システムの場合、或る時に
は信号光は充分な強度で受信局に到達しても、他の或る
時には、信号光の強度が弱くなることがあり、信号光の
受信に誤りが生じることがある。そこで、光増幅器の利
得を一定値に制御する技術が従来より幾つか知られてい
る。
Since this optical amplifier is provided in each repeater in the optical transmission system, if the gain characteristic is not stable, the network-type optical transmission system in which the number of signal light wavelengths increases or decreases is particularly required. In some cases, even though the signal light reaches the receiving station with sufficient intensity at some times, the intensity of the signal light may decrease at other times and an error may occur in the reception of the signal light. Therefore, several techniques for controlling the gain of an optical amplifier to a constant value have been conventionally known.

【0004】例えば、光増幅器の入力光および出力光そ
れぞれの強度をモニタして両者の比を求め、その比の値
に基づいて利得を一定に制御する技術が知られている。
しかし、この技術では、光増幅器からの出力光には、光
増幅器に入力して光増幅された信号光の他に、光増幅器
内部で発生したASE(Amplified Spontaneous Emissi
on)光も含まれる。したがって、光増幅器に入力する信
号光の強度が小さい場合には、出力光に含まれるASE
光の割合が大きくなって、出力される信号光の強度が小
さくなるという問題点がある。
For example, a technique is known in which the intensity of each of input light and output light of an optical amplifier is monitored to determine the ratio between the two, and the gain is controlled to be constant based on the value of the ratio.
However, according to this technology, the output light from the optical amplifier includes not only the signal light input to the optical amplifier and optically amplified, but also an ASE (Amplified Spontaneous Emissi) generated inside the optical amplifier.
on) Light is also included. Therefore, when the intensity of the signal light input to the optical amplifier is low, the ASE included in the output light
There is a problem that the ratio of light increases and the intensity of output signal light decreases.

【0005】このような問題を解消する技術として、光
増幅器を含んで光学的な閉ループを設け、その閉ループ
でレーザ発振させることで、光増幅器内において光増幅
作用を有する光導波路の状態を一定に維持し、これによ
り、光増幅器の利得を一定に制御する技術が開示されて
いる(J.Chung et al., "All-optical gain-clampedEDF
As with different feedback wavelengths for use in
multiwavelength optical networks", Electron.Lett.,
1996, vol.32, no.23, pp.2159-2161 )。
As a technique for solving such a problem, an optical closed loop including an optical amplifier is provided, and a laser is oscillated in the closed loop to keep the state of the optical waveguide having an optical amplifying action in the optical amplifier constant. A technique for maintaining and thereby controlling the gain of an optical amplifier at a constant level has been disclosed (J. Chung et al., "All-optical gain-clampedEDF").
As with different feedback wavelengths for use in
multiwavelength optical networks ", Electron.Lett.,
1996, vol.32, no.23, pp.2159-2161).

【0006】図4は、この従来の光増幅器の構成図であ
る。この図に示すように、光増幅部1の出力光の一部
を、光増幅部1の出力側に設けられた光分波器2を介し
て取り出し、可変アッテネータ3および光バンドパスフ
ィルタ4を経て、光増幅部1の入力側に設けられた光合
波器5を介して再び光増幅部1に入力させる。このよう
に構成された閉ループにおいて光バンドパスフィルタ4
の中心波長でレーザ発振させることにより、光増幅部1
内の光増幅作用を有する光導波路における反転分布が一
定に維持され、光増幅部1の利得が一定に制御される。
FIG. 4 is a configuration diagram of this conventional optical amplifier. As shown in this figure, a part of the output light of the optical amplifying unit 1 is taken out via an optical demultiplexer 2 provided on the output side of the optical amplifying unit 1, and the variable attenuator 3 and the optical bandpass filter 4 are removed. Then, the light is input to the optical amplifier 1 again via the optical multiplexer 5 provided on the input side of the optical amplifier 1. The optical band-pass filter 4 in the closed loop thus configured
Laser oscillation at the center wavelength of
The population inversion in the optical waveguide having the optical amplification function is maintained constant, and the gain of the optical amplifier 1 is controlled to be constant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、光増幅部1内の光導波路に供給される励起
光のエネルギは、信号光を光増幅するために消費される
だけでなく、レーザ発振するためにも消費される。した
がって、入力した信号光を充分に光増幅することができ
ず、光増幅部1単体により光増幅する際の光出力の半分
程度の光出力しか達成し得ない。
However, in the above prior art, the energy of the pumping light supplied to the optical waveguide in the optical amplifier 1 is not only consumed for optically amplifying the signal light but also for the laser light. It is also consumed for oscillation. Therefore, the input signal light cannot be sufficiently optically amplified, and an optical output of only about half of the optical output when the optical amplifier 1 alone amplifies the optical signal can be achieved.

【0008】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、入力信号光の強度が小さいときであっ
ても安定して大きい利得を有する光増幅器を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an optical amplifier having a large gain stably even when the intensity of an input signal light is small. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器
は、(1) 入力した所定波長帯域の光を光増幅して出力す
る前段光増幅部と、(2) 前段光増幅部から出力された光
を入力し、第1の光と第2の光とに分波する光分波器
と、(3) 第1の光のうち信号光波長帯域以外の光を通過
させる光帰還部と、(4) 増幅すべき信号光と光帰還部か
ら出力された光とを合波して光前段光増幅部へ入力させ
る光合波器と、(5) 第2の光のうち信号光波長帯域の光
を通過させる光フィルタと、(6) 入力光および出力光そ
れぞれの強度の比に基づいて利得が一定に制御され、光
フィルタから出力された光を入力し光増幅して出力する
後段光増幅部と、を備えることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an optical amplifier comprising: (1) a pre-amplifier for optically amplifying and outputting an input light in a predetermined wavelength band; and (2) an output from the pre-amplifier. An optical demultiplexer that receives the input light and splits the light into a first light and a second light; and (3) an optical feedback unit that passes light other than the signal light wavelength band of the first light; (4) an optical multiplexer for multiplexing the signal light to be amplified with the light output from the optical feedback unit and inputting the multiplexed light to the optical pre-amplifier; and (5) an optical multiplexer of the signal light wavelength band of the second light. An optical filter that allows light to pass through, and (6) a post-stage optical amplifier that controls the gain to be constant based on the ratio between the intensity of the input light and the intensity of the output light, inputs the light output from the optical filter, amplifies the light, and outputs it. And a unit.

【0010】この光増幅器によれば、前段光増幅部、光
分波器、光帰還部および光合波器からなる閉ループは、
進行波型のレーザ発振器を構成しており、光帰還部にお
ける通過波長(信号光波長帯域以外の波長)でレーザ発
振する。このレーザ発振に伴い、前段光増幅部における
反転分布は固定され、前段光増幅部における信号光の利
得は一定に維持される。前段光増幅部から出力された信
号光(信号光波長帯域の光)は、光フィルタを通過し、
後段光増幅部に入力し、一定利得で更に光増幅され出力
される。
According to this optical amplifier, the closed loop including the pre-stage optical amplifier, the optical demultiplexer, the optical feedback unit, and the optical multiplexer includes:
A traveling-wave type laser oscillator is formed, and oscillates at a passing wavelength (wavelength outside the signal light wavelength band) in the optical feedback section. With this laser oscillation, the population inversion in the upstream optical amplifier is fixed, and the gain of the signal light in the upstream optical amplifier is kept constant. The signal light (light in the signal light wavelength band) output from the pre-stage optical amplifier passes through the optical filter,
The light is input to the post-stage optical amplifier, further amplified at a constant gain, and output.

【0011】また、さらに、本発明に係る光増幅器で
は、前段光増幅部は、(1) 励起光が供給されているとき
に入力した所定波長帯域の光を光増幅して出力する光導
波路と、(2) 励起光を出力し光導波路に供給する励起手
段と、を備えることを特徴とする。この場合、励起手段
により出力された励起光が光導波路に供給されていると
きに、その光導波路に入力した所定波長帯域の光は、そ
の光導波路で光増幅される。
Further, in the optical amplifier according to the present invention, the pre-stage optical amplifier includes: (1) an optical waveguide for optically amplifying and outputting light of a predetermined wavelength band inputted when the pumping light is supplied. (2) pumping means for outputting pumping light and supplying it to the optical waveguide. In this case, when the pumping light output by the pumping unit is supplied to the optical waveguide, the light of a predetermined wavelength band input to the optical waveguide is optically amplified by the optical waveguide.

【0012】また、さらに、本発明に係る光増幅器で
は、後段光増幅部は。(1) 励起光が供給されているとき
に入力した所定波長帯域の光を光増幅して出力する光導
波路と、(2) 励起光を出力し光導波路に供給する励起手
段と、(3) 光導波路に入力する光の強度を検出する入力
光検出手段と、(4) 光導波路から入力される光の強度を
検出する出力光検出手段と、(5) 入力光検出手段および
出力光検出手段それぞれにより検出された光の強度の比
に基づいて、励起手段から出力される励起光を制御する
制御手段と、を備えることを特徴とする。この場合、励
起手段により出力された励起光が光導波路に供給されて
いるときに、その光導波路に入力した所定波長帯域の光
は、その光導波路で光増幅される。また、この光導波路
の入力光および出力光それぞれの強度は、入力光検出手
段および出力光検出手段それぞれにより検出され、両者
の比に基づいて、制御手段により、励起手段から出力さ
れる励起光の強度が制御され、後段光増幅部の利得が一
定に保たれる。
Further, in the optical amplifier according to the present invention, the rear-stage optical amplifier is provided. (1) an optical waveguide for optically amplifying and outputting light of a predetermined wavelength band inputted when the pumping light is supplied, (2) an excitation means for outputting the pumping light and supplying the light to the optical waveguide, (3) Input light detection means for detecting the intensity of light input to the optical waveguide, (4) output light detection means for detecting the intensity of light input from the optical waveguide, and (5) input light detection means and output light detection means Control means for controlling the excitation light output from the excitation means based on the ratio of the light intensities detected by the respective means. In this case, when the pumping light output by the pumping unit is supplied to the optical waveguide, the light of a predetermined wavelength band input to the optical waveguide is optically amplified by the optical waveguide. Further, the intensity of each of the input light and the output light of the optical waveguide is detected by each of the input light detection means and the output light detection means, and based on the ratio between the two, the control means controls the excitation light output from the excitation means. The intensity is controlled, and the gain of the post-stage optical amplifier is kept constant.

【0013】また、さらに、本発明に係る光増幅器で
は、前段光増幅部および後段光増幅部の光導波路は光フ
ァイバであることを特徴とする。この場合、光ファイバ
線路との接続損が少ない。また、さらに、本発明に係る
光増幅器では、前段光増幅部および後段光増幅部の光導
波路は、光増幅作用を奏する物質としてEr元素が添加
されていることを特徴とする。この場合、光通信におい
て最も多用されている波長1.55μm帯の信号光が増
幅される。
Further, the optical amplifier according to the present invention is characterized in that the optical waveguides of the first and second optical amplifiers are optical fibers. In this case, connection loss with the optical fiber line is small. Further, the optical amplifier according to the present invention is characterized in that the optical waveguides of the first-stage optical amplifier and the second-stage optical amplifier are added with an Er element as a substance having an optical amplification effect. In this case, signal light in the wavelength band of 1.55 μm, which is most frequently used in optical communication, is amplified.

【0014】また、さらに、本発明に係る光増幅器で
は、光フィルタは、光軸に沿って周期的な屈折率変化を
有するブラッグ・グレーティングが形成された光ファイ
バ・グレーティングであることを特徴とする。この場
合、光ファイバとの接続損が少ない。
Further, in the optical amplifier according to the present invention, the optical filter is an optical fiber grating in which a Bragg grating having a periodic refractive index change along the optical axis is formed. . In this case, the connection loss with the optical fiber is small.

【0015】また、さらに、本発明に係る光増幅器は、
信号光波長帯域以外の光の強度を監視する監視手段を更
に備えることを特徴とする。この場合、前段光増幅部を
含む閉ループにおいて発生したレーザ発振光の強度が監
視手段によりモニタされ、前段光増幅部における光増幅
動作の状態が判断され得る。
Further, the optical amplifier according to the present invention further comprises:
It is characterized by further comprising monitoring means for monitoring the intensity of light other than the signal light wavelength band. In this case, the intensity of the laser oscillation light generated in the closed loop including the pre-stage optical amplifier is monitored by the monitoring unit, and the state of the optical amplification operation in the pre-stage optical amplifier can be determined.

【0016】[0016]

【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。また、以下では、光増幅器の1つである光ファ
イバ増幅器について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Hereinafter, an optical fiber amplifier which is one of the optical amplifiers will be described.

【0017】図1は、本実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成図である。この光ファイバ増幅器は、入力端光
コネクタ10に入力した信号光を光増幅して出力端光コ
ネクタ90から出力するものであり、入力端光コネクタ
10と出力端光コネクタ90との間に、光合波器20、
前段光増幅部30、光分波器40、光フィルタ70およ
び後段光増幅部80が、この順に縦続接続されている。
また、光分波器40から光合波器20までの間に光帰還
部60が設けられており、光分波器40には受光素子5
0も接続されている。なお、これらの構成要素の相互間
は、光ファイバ等の光導波路により光学的に接続されて
いる。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to the present embodiment. This optical fiber amplifier optically amplifies the signal light input to the input end optical connector 10 and outputs the amplified signal light from the output end optical connector 90. Wave device 20,
The first-stage optical amplifier 30, the optical splitter 40, the optical filter 70, and the second-stage optical amplifier 80 are cascaded in this order.
Further, an optical feedback unit 60 is provided between the optical demultiplexer 40 and the optical multiplexer 20, and the optical demultiplexer 40 has a light receiving element 5
0 is also connected. These components are optically connected to each other by an optical waveguide such as an optical fiber.

【0018】入力端光コネクタ10に入力した信号光
は、先ず光合波器20に達する。光合波器20は、入力
端光コネクタ10から達した信号光と、光帰還部60か
ら出力された光とを入力し、両者を合波して出力する。
The signal light input to the input end optical connector 10 first reaches the optical multiplexer 20. The optical multiplexer 20 receives the signal light from the input end optical connector 10 and the light output from the optical feedback unit 60, multiplexes the two, and outputs the multiplexed light.

【0019】この光合波器20から出力された光を入力
する前段光増幅部30は、光アイソレータ31Aおよび
31B、励起光源32、WDMカプラ33ならびにED
F34からなる。光アイソレータ31Aは、光合波器2
0より入力した光をWDMカプラ33へ通過させるが、
その逆方向には光を通過させない。励起光源(例えば、
半導体レーザ光源)32は、EDF34に供給すべき一
定強度の励起光を出力する。WDMカプラ33は、光ア
イソレータ31Aから到達した光および励起光源32か
ら出力された励起光を入力し、両者をEDF34へ出力
する。EDF34は、励起光が供給されているときに、
光アイソレータ31Aの側から入力した所定波長の光を
光増幅する。光アイソレータ31Bは、EDF34から
出力された光を通過させるが、逆方向には光を通過させ
ない。すなわち、この前段光増幅部30は、励起光源3
2からWDMカプラ33を経てEDF34へ励起光が供
給されているときに、光アイソレータ31AおよびWD
Mカプラ33を経て入力した所定波長の光をEDF34
により光増幅して、その光増幅された光を光アイソレー
タ31Bを経て出力する。
The preamplifier 30 for inputting the light output from the optical multiplexer 20 includes optical isolators 31A and 31B, a pump light source 32, a WDM coupler 33, and an ED.
F34. The optical isolator 31A is an optical multiplexer 2
The light input from 0 is passed to the WDM coupler 33,
It does not allow light to pass in the opposite direction. Excitation light source (for example,
The semiconductor laser light source 32 outputs excitation light having a constant intensity to be supplied to the EDF 34. The WDM coupler 33 receives the light arriving from the optical isolator 31A and the pumping light output from the pumping light source 32, and outputs both to the EDF. When the EDF 34 is supplied with the excitation light,
Light of a predetermined wavelength input from the optical isolator 31A is optically amplified. The optical isolator 31B allows the light output from the EDF 34 to pass, but does not allow the light to pass in the opposite direction. In other words, the pre-stage optical amplifier 30 includes the pump light source 3
2 when the pumping light is supplied to the EDF 34 via the WDM coupler 33, the optical isolator 31A and the WD
The light having a predetermined wavelength input through the M coupler 33 is
, And outputs the optically amplified light via the optical isolator 31B.

【0020】光分波器40は、この光増幅器40から出
力された光を入力して、その一部を光帰還部60へ出力
し、残部を光フィルタ70へ出力する。また、光分波器
40は、光フィルタ70の側から入力した光を入力し、
その一部または全部を受光素子50へ出力する。この受
光素子(例えば、フォトダイオード)50は、光分波器
40から到達した光を受光して、その強度に応じた電気
信号を出力する。
The optical demultiplexer 40 receives the light output from the optical amplifier 40, outputs a part of the light to the optical feedback unit 60, and outputs the rest to the optical filter 70. Further, the optical demultiplexer 40 receives the light input from the optical filter 70 side,
A part or the whole is output to the light receiving element 50. The light receiving element (for example, a photodiode) 50 receives the light arriving from the optical demultiplexer 40 and outputs an electric signal according to the intensity.

【0021】光帰還部60は、可変アッテネータ61お
よび光バンドパスフィルタ62が光学的に縦続接続され
て構成されたものである。この光帰還部60は、前段光
増幅部30から出力された光のうち光分波器40を経て
到達した光を入力し、可変アッテネータ61により、そ
の光に所定の損失を与え、光バンドパスフィルタ62に
より、その光のうちの信号光波長帯域以外の光を通過さ
せて、その所定波長帯域の光のみを出力する。この光帰
還部60から出力された光は、光合波器20を介して再
び前段光増幅部30に入力する。
The optical feedback section 60 is configured by optically cascading a variable attenuator 61 and an optical bandpass filter 62. The optical feedback unit 60 receives the light output from the pre-stage optical amplifying unit 30 and arrives via the optical demultiplexer 40, gives a predetermined loss to the light by the variable attenuator 61, The filter 62 allows light of the light other than the signal light wavelength band to pass through, and outputs only light of the predetermined wavelength band. The light output from the optical feedback unit 60 is input again to the pre-stage optical amplifier 30 via the optical multiplexer 20.

【0022】光フィルタ70は、前段光増幅部30から
出力された光のうち光分波器40を経て到達した光を入
力し、その光のうち信号光波長帯域の光(すなわち信号
光)を通過させる。この光フィルタ70としては、光軸
に沿って周期的な屈折率変化を有するブラッグ・グレー
ティングが形成された光ファイバ・グレーティングが好
適に用いられ、この場合、この光フィルタ70と他の光
ファイバとの接続損が少ない。このとき、ブラッグ・グ
レーティングにおけるブラッグ波長を、遮断すべき光の
波長に一致させる。
The optical filter 70 receives, from among the lights output from the pre-stage optical amplifying section 30, the light that has reached via the optical demultiplexer 40, and inputs the light in the signal light wavelength band (ie, the signal light). Let it pass. As the optical filter 70, an optical fiber grating in which a Bragg grating having a periodic refractive index change along the optical axis is preferably used. In this case, the optical filter 70 and another optical fiber are Connection loss is small. At this time, the Bragg wavelength in the Bragg grating is matched with the wavelength of the light to be cut off.

【0023】この光フィルタ70を通過した光を入力す
る後段光増幅部80は、光アイソレータ81Aおよび8
1B、励起光源82、WDMカプラ83、EDF84A
および84B、光分波器85Aおよび85B、受光素子
86Aおよび86Bならびに制御回路87からなる。光
アイソレータ81Aは、光フィルタ70より入力した光
を光分波器85Aへ通過させるが、その逆方向には光を
通過させない。光分波器85Aは、光アイソレータ81
Aから到達した光を入力して、その一部を受光素子86
Aへ出力し、残部をEDF84Aおよび84Bへ出力す
る。EDF84Aおよび84Bは、互いに縦続接続され
ており、励起光源82から出力された励起光が供給され
ているときに、光分波器85Aの側から入力した所定波
長の光を光増幅する。
The post-amplifier 80 for inputting the light passing through the optical filter 70 includes optical isolators 81A and 81A.
1B, excitation light source 82, WDM coupler 83, EDF 84A
84B, optical demultiplexers 85A and 85B, light receiving elements 86A and 86B, and a control circuit 87. The optical isolator 81A allows the light input from the optical filter 70 to pass through the optical splitter 85A, but does not allow the light to pass in the opposite direction. The optical splitter 85A is an optical isolator 81
The light arriving from A is input and a part of the light is
A, and outputs the remainder to EDFs 84A and 84B. The EDFs 84A and 84B are cascaded with each other, and optically amplify light of a predetermined wavelength input from the optical demultiplexer 85A when the pumping light output from the pumping light source 82 is supplied.

【0024】励起光源(例えば、半導体レーザ光源)8
2は、EDF84Bおよび84Aに供給すべき励起光を
出力する。WDMカプラ83は、励起光源82から出力
された励起光を入力してEDF84Bおよび84Aへ出
力するとともに、EDF84Aおよび84Bから出力さ
れた光を光アイソレータ81Bへ出力する。光アイソレ
ータ81Bは、WDMカプラ83から到達した光を通過
させるが、逆方向には光を通過させない。光分波器85
Bは、光アイソレータ81Bより到達した光を入力し
て、その一部を受光素子86Bへ出力し、残部を出力端
光コネクタ90へ出力する。
Excitation light source (for example, semiconductor laser light source) 8
2 outputs the excitation light to be supplied to the EDFs 84B and 84A. The WDM coupler 83 receives the pump light output from the pump light source 82 and outputs the pump light to the EDFs 84B and 84A, and outputs the light output from the EDFs 84A and 84B to the optical isolator 81B. The optical isolator 81B allows the light reaching from the WDM coupler 83 to pass, but does not allow the light to pass in the opposite direction. Optical splitter 85
B receives the light arriving from the optical isolator 81B, outputs part of the light to the light receiving element 86B, and outputs the remainder to the output end optical connector 90.

【0025】受光素子(例えば、フォトダイオード)8
6Aおよび86Bそれぞれは、光分波器85Aおよび8
5Bそれぞれにより分岐された光を受光して、後段光増
幅部80の入力光および出力光それぞれの強度に応じた
電気信号を出力する。制御回路87は、受光素子86A
および86Bそれぞれから出力された電気信号を入力
し、両者の比に基づいて、励起光源82から出力される
励起光の強度を制御し、後段光増幅部80の利得を一定
に制御する。
Light receiving element (for example, photodiode) 8
6A and 86B are optical demultiplexers 85A and 8B, respectively.
5B, and outputs an electric signal corresponding to the intensity of each of the input light and the output light of the post-stage optical amplifier 80. The control circuit 87 includes a light receiving element 86A
The electric signal output from each of the optical amplifiers 86B and 86B is input, the intensity of the excitation light output from the excitation light source 82 is controlled based on the ratio between the two, and the gain of the post-amplifier 80 is controlled to be constant.

【0026】すなわち、この後段光増幅部80は、励起
光源82からWDMカプラ83を経てEDF84Aおよ
び84Bへ励起光が供給されているときに、光アイソレ
ータ81Aおよび光分波器85Aを経て入力した所定波
長の光をEDF84Aおよび84Bにより光増幅して、
その光増幅された光をWDMカプラ83、光アイソレー
タ81Bおよび光分波器85Bを経て出力する。このと
き、後段光増幅部80の利得は、受光素子86Aおよび
86Bならびに制御回路87により一定に制御される。
That is, when the pumping light is supplied from the pumping light source 82 to the EDFs 84A and 84B via the WDM coupler 83, the post-stage optical amplifying section 80 receives the predetermined light inputted through the optical isolator 81A and the optical splitter 85A. The light of the wavelength is optically amplified by the EDFs 84A and 84B,
The optically amplified light is output through the WDM coupler 83, the optical isolator 81B, and the optical demultiplexer 85B. At this time, the gain of the latter-stage optical amplifier 80 is controlled to be constant by the light receiving elements 86A and 86B and the control circuit 87.

【0027】以上のように構成される光ファイバ増幅器
は、以下のように作用する。前段光増幅部30におい
て、励起光は、励起光源32から出力され、WDMカプ
ラ33を経て、EDF34に供給される。また、後段光
増幅部80において、励起光は、励起光源82から出力
され、WDMカプラ83を経て、EDF84Bおよび8
4Aそれぞれに供給される。
The optical fiber amplifier configured as described above operates as follows. In the pre-stage optical amplifier 30, the excitation light is output from the excitation light source 32 and supplied to the EDF 34 via the WDM coupler 33. Further, in the post-stage optical amplifier 80, the pump light is output from the pump light source 82, passes through the WDM coupler 83, and the EDFs 84B and 8B.
4A.

【0028】このように、前段光増幅部30において励
起光がEDF34に供給されると、EDF34に含まれ
るEr元素が励起されて反転分布が生じる。そして、そ
の励起状態にあるEr元素が下位のエネルギ状態に遷移
するときに光が発生する。その光のうち、光帰還部60
内の光バンドパスフィルタ62を通過し得る光(信号光
波長帯域以外の光)は、光分波器40、光帰還部60お
よび光合波器20を経て、再び前段光増幅部30に入力
し、そして、EDF34において誘導放出を起こさせ
る。
As described above, when the excitation light is supplied to the EDF 34 in the pre-stage optical amplifier 30, the Er element contained in the EDF 34 is excited, and a population inversion occurs. Then, light is generated when the excited Er element transitions to a lower energy state. Of the light, the light feedback unit 60
The light (light other than the signal light wavelength band) that can pass through the optical bandpass filter 62 in the inside passes through the optical demultiplexer 40, the optical feedback unit 60, and the optical multiplexer 20, and is again input to the pre-stage optical amplifier 30. And cause stimulated release in EDF34.

【0029】すなわち、前段光増幅部30、光分波器4
0、光帰還部60および光合波器20からなる閉ループ
は、進行波型のレーザ発振器を構成している。この閉ル
ープにおけるレーザ発振の波長は、光バンドパスフィル
タ62の通過波長帯域の波長であり、その発振強度は、
可変アッテネータ61における透過ロスにより決定され
る。そして、レーザ発振が起こると、前段光増幅部30
のEDF34における反転分布が固定される。
That is, the pre-amplifier 30 and the optical demultiplexer 4
The closed loop including the optical feedback unit 60, the optical feedback unit 60, and the optical multiplexer 20 constitutes a traveling-wave laser oscillator. The wavelength of the laser oscillation in this closed loop is the wavelength in the pass wavelength band of the optical bandpass filter 62, and the oscillation intensity is
It is determined by the transmission loss in the variable attenuator 61. Then, when laser oscillation occurs, the pre-stage optical amplifier 30
Is inverted in the EDF 34 of FIG.

【0030】このときに光ファイバ増幅器の入力端光コ
ネクタ10に信号光が入力すると、その信号光は、光合
波器20を経て前段光増幅部30に入力し光増幅されて
出力されるが、前段光増幅部30のEDF34における
反転分布が固定されているので、前段光増幅部30にお
ける信号光の利得は一定に維持される。
At this time, when the signal light is input to the input end optical connector 10 of the optical fiber amplifier, the signal light is input to the pre-stage optical amplifier 30 via the optical multiplexer 20 and is optically amplified and output. Since the population inversion in the EDF 34 of the upstream optical amplifier 30 is fixed, the gain of the signal light in the upstream optical amplifier 30 is kept constant.

【0031】この前段光増幅部30から出力される光
は、光増幅された信号光とレーザ発振光とを含むもので
あり、光分波器40を経て、光フィルタ70に入力す
る。光フィルタ70に入力した光のうち、信号光は、こ
の光フィルタ70を通過するが、レーザ発振光は、光フ
ィルタ70により遮断され反射される。光フィルタ70
により反射されたレーザ発振光は、光分波器40を経て
受光素子50により受光され、その強度に応じた電気信
号が出力される。そして、この電気信号を監視すること
により、前段光増幅部30における光増幅作用を監視す
ることができる。
The light output from the pre-amplifier 30 includes the signal light and the laser oscillation light that have been optically amplified, and is input to the optical filter 70 via the optical demultiplexer 40. Of the light input to the optical filter 70, the signal light passes through the optical filter 70, but the laser oscillation light is cut off and reflected by the optical filter 70. Optical filter 70
The laser oscillation light reflected by is received by the light receiving element 50 via the optical demultiplexer 40, and an electric signal corresponding to the intensity is output. Then, by monitoring this electric signal, the optical amplification operation of the pre-stage optical amplifier 30 can be monitored.

【0032】一方、光フィルタ70を通過した信号光
は、後段光増幅部80に入力し光増幅されて出力され、
さらに、出力端光コネクタ90から出力される。この後
段光増幅部80では、入力光および出力光それぞれの強
度が受光素子86Aおよび8Bそれぞれにより検出さ
れ、両者の比に基づいて制御回路87により、励起光源
82からEDF84Bおよび84Aに供給される励起光
の強度が制御されて、信号光の光増幅の利得が一定に維
持される。
On the other hand, the signal light that has passed through the optical filter 70 is input to a post-stage optical amplifier 80, where the signal light is amplified and output.
Further, it is output from the output terminal optical connector 90. In the latter-stage optical amplifying section 80, the intensities of the input light and the output light are detected by the light receiving elements 86A and 8B, respectively, and the excitation supplied from the excitation light source 82 to the EDFs 84B and 84A by the control circuit 87 based on the ratio between the two. The light intensity is controlled, and the gain of the optical amplification of the signal light is kept constant.

【0033】以上のように、レーザ発振により前段光増
幅部30のEDF34における反転分布が固定されるの
で、前段光増幅部30における利得は、安定して一定に
維持される。また、前段光増幅部30により或る一定強
度以上とされた信号光が後段光増幅部80に入力するの
で、後段光増幅部80における利得も、安定して一定に
維持される。したがって、光ファイバ増幅器全体の利得
一定制御も安定したものとなる。
As described above, since the population inversion in the EDF 34 of the pre-stage optical amplifier 30 is fixed by the laser oscillation, the gain in the pre-stage optical amplifier 30 is stably maintained constant. In addition, since the signal light having the intensity equal to or higher than a certain level by the first-stage optical amplifier 30 is input to the second-stage optical amplifier 80, the gain in the second-stage optical amplifier 80 is also stably maintained at a constant level. Therefore, the constant gain control of the entire optical fiber amplifier is also stabilized.

【0034】また、前段光増幅部30における利得だけ
では、出力信号光の強度が充分でなくとも、後段光増幅
部80により更に光増幅することにしたので、光ファイ
バ増幅器全体の利得は充分に大きく、したがって、この
光ファイバ増幅器からは充分に大きな強度の信号光が出
力される。
Further, even if the intensity of the output signal light is not sufficient only by the gain in the pre-stage optical amplifier 30, the optical amplifier is further amplified by the post-stage optical amplifier 80, so that the gain of the entire optical fiber amplifier is sufficiently increased. Thus, the optical fiber amplifier outputs a signal light having a sufficiently large intensity.

【0035】次に、本実施形態に係る光ファイバ増幅器
のより具体的な実施例と実験結果について説明する。
Next, more specific examples of the optical fiber amplifier according to the present embodiment and experimental results will be described.

【0036】ここで用いたEDF34,84Aおよび8
4Bそれぞれの各添加元素の濃度、1.53μm帯吸収
ピークおよび長さは、次の表に記載した値のものであ
る。
The EDFs 34, 84A and 8 used here
The concentration, absorption peak and length of the 1.53 μm band of each additive element of each of 4B are values shown in the following table.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】入力端光コネクタ10に入力する信号光を
波長1543nmから1558nmまでの1nm刻みの
16波WDM信号とし、各信号光それぞれの強度を−2
2dBmとし、16波信号光の全強度を−10dBmと
した。そして、この多波長の信号光を一括増幅すべく、
励起光源32として波長0.98μmのレーザ光を出力
する半導体レーザ光源を用い、励起光源82として波長
1.48μmのレーザ光を出力する半導体レーザ光源を
用い、また、光バンドパスフィルタ62の通過波長帯域
の中心波長を1565nmとし、光フィルタ70の遮断
波長も1565nmとした。
The signal light input to the input end optical connector 10 is a 16-wave WDM signal with a wavelength of 1543 nm to 1558 nm in increments of 1 nm, and the intensity of each signal light is -2.
2 dBm, and the total intensity of the 16-wave signal light was -10 dBm. Then, in order to collectively amplify this multi-wavelength signal light,
A semiconductor laser light source that outputs laser light having a wavelength of 0.98 μm is used as the excitation light source 32, a semiconductor laser light source that outputs laser light having a wavelength of 1.48 μm is used as the excitation light source 82, and a transmission wavelength of the optical bandpass filter 62. The center wavelength of the band was 1565 nm, and the cutoff wavelength of the optical filter 70 was also 1565 nm.

【0039】以上のように構成される光ファイバ増幅器
中の3点それぞれにおける光のスペクトル図を図2に示
す。図2(a)は、入力端光コネクタ10の入力点(図
1中のA点)における信号光のスペクトル図であり、図
2(b)は、光フィルタ70の入力点(図1中のB点)
における光のスペクトル図であり、図2(c)は、出力
端光コネクタ90の出力点(図1中のC点)における光
のスペクトル図である。
FIG. 2 shows a spectrum of light at each of the three points in the optical fiber amplifier configured as described above. FIG. 2A is a spectrum diagram of signal light at an input point (point A in FIG. 1) of the input end optical connector 10, and FIG. 2B is an input point of the optical filter 70 (FIG. 1). B point)
2C is a spectrum diagram of light at an output point of the output end optical connector 90 (point C in FIG. 1).

【0040】前段光増幅部30、光分波器40、光帰還
部60および光合波器20からなる閉ループで構成され
るレーザ発振器では、光バンドパスフィルタ62の通過
波長帯域の中心波長である1565nmでレーザ発振す
る。このレーザ発振に伴い前段光増幅部30のEDF3
4における反転分布が固定され、その結果、前段光増幅
部30では約20dBの安定した利得が得られた。した
がって、光フィルタ70の入力点(図1中のB点)に
は、図2(b)のスペクトル図に示すように、光増幅さ
れた16波信号光および波長1565nmのレーザ発振
光が現れる。なお、このとき、各信号光の強度は約−2
dBmであり、16波信号光の全強度は約10dBmで
あった。
In the laser oscillator composed of a closed loop including the pre-stage optical amplifier 30, the optical demultiplexer 40, the optical feedback unit 60, and the optical multiplexer 20, the center wavelength of the pass band of the optical band-pass filter 62 is 1565 nm. Causes laser oscillation. With this laser oscillation, the EDF 3 of the pre-stage optical amplifier 30
4 was fixed, and as a result, a stable gain of about 20 dB was obtained in the pre-stage optical amplifier 30. Accordingly, at the input point (point B in FIG. 1) of the optical filter 70, as shown in the spectrum diagram of FIG. 2B, the optically amplified 16-wave signal light and the laser oscillation light having the wavelength of 1565 nm appear. At this time, the intensity of each signal light is about -2.
dBm, and the total intensity of the 16-wave signal light was about 10 dBm.

【0041】この光フィルタ70に入力した光のうち、
波長1565nmのレーザ発振光は、光フィルタ70に
より反射され、16波信号光は、光フィルタ70を通過
し、さらに、後段光増幅部80に入力し一括増幅され
る。この後段光増幅部80における利得は、受光素子8
6Aおよび86Bそれぞれにより検出された入力光およ
び出力光それぞれの強度の比に基づいて、制御回路87
により7dBに一定に制御されている。したがって、出
力端光コネクタ90の出力点(図1中のC点)では、図
2(c)のスペクトル図に示すように、さらに光増幅さ
れた16波信号光が出力される。このとき、後段光増幅
部80にはレーザ発振光が入力することはないので、出
力される16波信号光の全強度は、後段光増幅部80に
おける最大出力である約17dBmが得られた。以上よ
り、この光ファイバ増幅器全体の利得は、27dBが得
られた。
Of the light input to the optical filter 70,
The laser oscillation light having a wavelength of 1565 nm is reflected by the optical filter 70, and the 16-wave signal light passes through the optical filter 70, is further input to the post-amplifier 80, and is collectively amplified. The gain in the latter-stage optical amplifying section 80 depends on the light receiving element 8
Based on the ratio of the intensity of the input light and the intensity of the output light detected by each of 6A and 86B, the control circuit 87
Is controlled to be constant at 7 dB. Therefore, at the output point (point C in FIG. 1) of the output end optical connector 90, as shown in the spectrum diagram of FIG. 2C, the further amplified 16-wave signal light is output. At this time, since no laser oscillation light is input to the rear-stage optical amplifier 80, the total intensity of the output 16-wave signal light was about 17 dBm, which is the maximum output of the rear-stage optical amplifier 80. As described above, the gain of the entire optical fiber amplifier was 27 dB.

【0042】なお、閉ループを構成することなく前段光
増幅部30を単体で使用した場合には、B点における1
6波信号光の全強度は、約12.5dBmが得られる。
しかし、本実施形態のように閉ループによりレーザ発振
させた場合には、入力する16波信号光の強度が大きく
なると、レーザ発振が停止するため、反転分布が固定さ
れ得なくなり、利得を一定に保てなくなる。したがっ
て、本実施形態では、前段光増幅部30における利得を
安定に一定に維持するためには、B点における16波信
号光の全強度の最大値は、約10.0dBmとなり、単
体で使用した場合に比較して約2.5dBm低くなる。
When the pre-stage optical amplifier 30 is used alone without forming a closed loop, 1 at point B is used.
The total intensity of the six-wave signal light is about 12.5 dBm.
However, when laser oscillation is performed in a closed loop as in this embodiment, if the intensity of the input 16-wave signal light increases, the laser oscillation stops, so that the population inversion cannot be fixed and the gain is kept constant. Lost. Therefore, in this embodiment, the maximum value of the total intensity of the 16-wave signal light at the point B is about 10.0 dBm in order to stably maintain the gain in the pre-stage optical amplifying unit 30 and is used alone. This is about 2.5 dBm lower than the case.

【0043】図3は、入力する全信号光の強度に対する
利得の依存性を示す図である。この図で、実線は本実施
形態の場合を示し、破線は従来技術の場合を示す。従来
の光ファイバ増幅器のように、A点およびC点それぞれ
における光の強度(すなわち、光ファイバ増幅器全体に
対する入力光および出力光の強度)をモニタし、両者に
比に基づいて利得を一定に制御する場合には、出力光に
ASE光が含まれることから、図3中の破線に示すよう
に、入力する信号光の全強度が小さくなると、全体の利
得は小さくなる。
FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the gain on the intensity of all input signal lights. In this figure, the solid line shows the case of the present embodiment, and the broken line shows the case of the prior art. As in the conventional optical fiber amplifier, the light intensity at each of the points A and C (that is, the intensity of the input light and the output light with respect to the entire optical fiber amplifier) is monitored, and the gain is controlled to be constant based on the ratio between the two. In this case, since the output light includes the ASE light, if the total intensity of the input signal light is reduced as shown by the broken line in FIG. 3, the overall gain is reduced.

【0044】これに対して、本実施形態に係る光ファイ
バ増幅器では、前段光増幅部30および後段光増幅部8
0それぞれにおいてASE光が発生するが、前段光増幅
部30において発生するASE光が元となったASE光
成分に比べて、後段光増幅部80において発生するAS
E光は、無視できるほど小さい。これは、前段光増幅部
30に入力する信号光の強度よりも、後段光増幅部80
に入力する信号光の強度の方が大きいので、後段光増幅
部80のEDF84Aおよび84Bにおける反転分布
は、殆どが信号光の増幅に費やされ、ASE光の発生に
費やされるのが僅かになるからである。したがって、本
実施形態に係る光ファイバ増幅器では、図3中の実線に
示すように、入力端光コネクタ10に入力する信号光の
全強度が変動しても、全体の利得は約27dBに略一定
に保たれる。
On the other hand, in the optical fiber amplifier according to the present embodiment, the former-stage optical amplifier 30 and the latter-stage optical amplifier 8
0, the ASE light generated in the rear-stage optical amplifier 80 is compared with the ASE light component based on the ASE generated in the front-stage optical amplifier 30.
E light is negligibly small. This is because the intensity of the signal light input to the pre-stage optical amplifier 30 is higher than that of the post-stage optical amplifier 80.
Since the intensity of the signal light input to the second stage is higher, most of the population inversion in the EDFs 84A and 84B of the post-stage optical amplifier 80 is used for amplifying the signal light, and is slightly used for generating the ASE light. Because. Therefore, in the optical fiber amplifier according to the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 3, even when the total intensity of the signal light input to the input end optical connector 10 fluctuates, the overall gain is substantially constant at about 27 dB. Is kept.

【0045】また、レーザ発振光は、光フィルタ70に
より反射され、光分波器40を経て、受光素子50に入
力し受光される。この受光素子50により受光されたレ
ーザ発振光の強度をモニタすることにより、前段光増幅
部30における利得が一定に制御されているか否かを判
定することができる。すなわち、既述したように、入力
端光コネクタ10に入力する信号光の波数が増えたりし
た場合のように、入力信号光の全強度が所定値を越える
と、レーザ発振が停止し、反転分布が固定され得なくな
り、利得を一定に保てなくなるからである。したがっ
て、受光素子50により受光されたレーザ発振光の強度
が所定値より低くなったときには、利得一定制御が阻害
されたとみなして、その旨の警報等を発することがで
き、また、この警報等に基づいて、光ファイバ増幅器や
これを含む光伝送システムのメインテナンス等を行うこ
とができる。
The laser oscillation light is reflected by the optical filter 70, passes through the optical demultiplexer 40, enters the light receiving element 50 and is received. By monitoring the intensity of the laser oscillation light received by the light receiving element 50, it can be determined whether or not the gain in the pre-stage optical amplifier 30 is controlled to be constant. That is, as described above, when the total intensity of the input signal light exceeds a predetermined value, such as when the wave number of the signal light input to the input end optical connector 10 increases, laser oscillation stops, and the population inversion occurs. Cannot be fixed, and the gain cannot be kept constant. Therefore, when the intensity of the laser oscillation light received by the light receiving element 50 becomes lower than a predetermined value, it is considered that the constant gain control has been disturbed, and an alarm or the like can be issued to that effect. Based on this, maintenance of an optical fiber amplifier and an optical transmission system including the same can be performed.

【0046】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。上記実施形態の説明
では、前段光増幅部および後段光増幅部それぞれにおい
て光増幅作用をするものとして、Er元素が添加された
光ファイバ(EDF)について説明したが、これに限ら
れるものではない。例えば、光増幅作用を有する物質と
してEr元素以外の希土類元素(例えば、Nd(ネオジ
ウム)元素、Pr(プラセオジウム)元素、等)が添加
された光ファイバを用いたものであってもよいし、光フ
ァイバではなく平面型光導波路を用いたものであっても
よい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. In the description of the above embodiment, the optical fiber (EDF) doped with the Er element has been described as having the optical amplification function in each of the first-stage optical amplification unit and the second-stage optical amplification unit. However, the present invention is not limited to this. For example, an optical fiber to which a rare earth element other than the Er element (for example, an Nd (neodymium) element, a Pr (praseodymium) element, or the like) is added as a substance having an optical amplification effect may be used. Instead of a fiber, a planar optical waveguide may be used.

【0047】また、レーザ発振光をモニタする手段とし
ては、前段光増幅部30から後段光増幅部80へ向かう
光のうちからレーザ発振光を取り出す光分波手段を設
け、その取り出されたレーザ発振光を受光し検出しても
よい。また、この場合には、この光分波手段と光フィル
タ70とを兼用することもできる。例えば、光ファイバ
の光軸に対して斜めに形成されたグレーティングを有す
る光ファイバグレーティングであって、レーザ発振光を
ブラッグ反射させて当該光ファイバの側方に出射させ、
一方、信号光をそのまま通過させるものが用いられ得
る。
As means for monitoring the laser oscillation light, there is provided a light demultiplexing means for extracting the laser oscillation light from the light traveling from the pre-stage optical amplification unit 30 to the post-stage optical amplification unit 80. Light may be received and detected. Further, in this case, the optical demultiplexing means and the optical filter 70 can also be used. For example, an optical fiber grating having a grating formed obliquely to the optical axis of the optical fiber, the laser oscillation light is Bragg reflected and emitted to the side of the optical fiber,
On the other hand, one that allows the signal light to pass through as it is may be used.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、前段光増幅部、光分波器、光帰還部および光合
波器からなる閉ループは、進行波型のレーザ発振器を構
成しており、光帰還部における通過波長(信号光波長帯
域以外の波長)でレーザ発振する。このレーザ発振に伴
い、前段光増幅部における反転分布は固定され、前段光
増幅部における信号光の利得は一定に維持される。前段
光増幅部から出力された信号光(信号光波長帯域の光)
は、光フィルタを通過し、後段光増幅部に入力し、一定
利得で更に光増幅され出力する。
As described above in detail, according to the present invention, the closed loop including the pre-stage optical amplifier, the optical demultiplexer, the optical feedback unit, and the optical multiplexer constitutes a traveling-wave laser oscillator. The laser oscillates at the passing wavelength (wavelength outside the signal light wavelength band) in the optical feedback section. With this laser oscillation, the population inversion in the upstream optical amplifier is fixed, and the gain of the signal light in the upstream optical amplifier is kept constant. Signal light (light in the signal light wavelength band) output from the pre-stage optical amplifier
Passes through an optical filter, is input to a subsequent optical amplifier, is further optically amplified at a constant gain, and is output.

【0049】このような構成としたことにより、入力信
号光の強度が小さいときでも、信号光は前段光増幅部に
おいて一定利得で光増幅され、また、その前段光増幅部
により光増幅された信号光が後段光増幅部に入力するの
で、後段光増幅部においても一定利得で光増幅される。
したがって、入力信号光の強度が小さいときであって
も、光増幅器の利得は、充分に大きな値で且つ安定して
一定に維持される。
With such a configuration, even when the intensity of the input signal light is low, the signal light is optically amplified with a constant gain in the pre-stage optical amplifier, and the signal amplified by the pre-stage optical amplifier is also amplified. Since the light is input to the latter-stage optical amplifier, the latter-stage optical amplifier is also optically amplified with a constant gain.
Therefore, even when the intensity of the input signal light is low, the gain of the optical amplifier is maintained at a sufficiently large value and stably constant.

【0050】前段光増幅部は、(1) 励起光が供給されて
いるときに入力した所定波長帯域の光を光増幅して出力
する光導波路と、(2) 励起光を出力し光導波路に供給す
る励起手段と、を備えるものが好適である。また、後段
光増幅部は。(1) 励起光が供給されているときに入力し
た所定波長帯域の光を光増幅して出力する光導波路と、
(2) 励起光を出力し光導波路に供給する励起手段と、
(3) 光導波路に入力する光の強度を検出する入力光検出
手段と、(4) 光導波路から入力される光の強度を検出す
る出力光検出手段と、(5) 入力光検出手段および出力光
検出手段それぞれにより検出された光の強度の比に基づ
いて、励起手段から出力される励起光を制御する制御手
段と、を備えるものが好適である。そして、前段光増幅
部および後段光増幅部の光導波路は光ファイバである場
合には、光ファイバ線路との接続損が少ない。また、前
段光増幅部および後段光増幅部の光導波路は、光増幅作
用を奏する物質としてEr元素が添加されている場合に
は、光通信において最も多用されている波長1.55μ
m帯の信号光が増幅される。
The pre-stage optical amplifier includes (1) an optical waveguide for optically amplifying and outputting light of a predetermined wavelength band inputted when the pumping light is supplied, and (2) an optical waveguide for outputting the pumping light and outputting the same. And an excitation means for supplying. Also, the post-stage optical amplifier. (1) an optical waveguide for optically amplifying and outputting light of a predetermined wavelength band input when the pumping light is supplied,
(2) pumping means for outputting pumping light and supplying it to the optical waveguide,
(3) input light detection means for detecting the intensity of light input to the optical waveguide; (4) output light detection means for detecting the intensity of light input from the optical waveguide; and (5) input light detection means and output. It is preferable that the control device includes a control unit that controls the excitation light output from the excitation unit based on a ratio of light intensities detected by the light detection units. When the optical waveguides of the first-stage optical amplifier and the second-stage optical amplifier are optical fibers, the connection loss with the optical fiber line is small. In addition, when the Er element is added as a substance having an optical amplifying action, the optical waveguides of the first and second optical amplification sections have a wavelength of 1.55 μm, which is most frequently used in optical communication.
The m-band signal light is amplified.

【0051】また、光フィルタは、光軸に沿って周期的
な屈折率変化を有するブラッグ・グレーティングが形成
された光ファイバ・グレーティングである場合には、光
ファイバとの接続損が少ない。
In the case where the optical filter is an optical fiber grating in which a Bragg grating having a periodic change in the refractive index along the optical axis is formed, the connection loss with the optical fiber is small.

【0052】また、信号光波長帯域以外の光の強度を監
視する監視手段を更に備える場合には、前段光増幅部を
含む閉ループにおいて発生したレーザ発振光の強度が監
視手段によりモニタされ、前段光増幅部における光増幅
動作の状態が判断され得る。また、この監視手段による
監視結果に基づいて警報等を発することができる。
When a monitoring means for monitoring the intensity of light other than the signal light wavelength band is further provided, the intensity of the laser oscillation light generated in the closed loop including the pre-stage optical amplifier is monitored by the monitoring means. The state of the optical amplification operation in the amplification unit can be determined. Further, an alarm or the like can be issued based on the monitoring result by the monitoring means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to an embodiment.

【図2】本実施形態に係る光ファイバ増幅器中の3点そ
れぞれにおける光のスペクトル図である。
FIG. 2 is a spectrum diagram of light at each of three points in the optical fiber amplifier according to the present embodiment.

【図3】入力する全信号光の強度に対する利得の依存性
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the dependence of gain on the intensity of all input signal light.

【図4】従来の光増幅器の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional optical amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…入力端光コネクタ、20…光合波器、30…前段
光増幅部、31A,31B…光アイソレータ、32…励
起光源、33…WDMカプラ、34…EDF、40…光
分波器、50…受光素子、60…光帰還部、61…可変
アッテネータ、62…光バンドパスフィルタ、70…光
フィルタ、80…後段光増幅部、81A,81B…光ア
イソレータ、82…励起光源、83…WDMカプラ、8
4A,84B…EDF、85A,85B…光分波器、8
6A,86B…受光素子、87…制御回路、90…出力
端光コネクタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Input end optical connector, 20 ... Optical multiplexer, 30 ... Pre-stage optical amplifier, 31A, 31B ... Optical isolator, 32 ... Excitation light source, 33 ... WDM coupler, 34 ... EDF, 40 ... Optical demultiplexer, 50 ... Light receiving element, 60 ... optical feedback section, 61 ... variable attenuator, 62 ... optical band pass filter, 70 ... optical filter, 80 ... post-stage optical amplifying section, 81A, 81B ... optical isolator, 82 ... excitation light source, 83 ... WDM coupler, 8
4A, 84B: EDF, 85A, 85B: Optical demultiplexer, 8
6A, 86B: light receiving element, 87: control circuit, 90: output end optical connector.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力した所定波長帯域の光を光増幅して
出力する前段光増幅部と、 前記前段光増幅部から出力された光を入力し、第1の光
と第2の光とに分波する光分波器と、 前記第1の光のうち信号光波長帯域以外の光を通過させ
る光帰還部と、 増幅すべき信号光と前記光帰還部から出力された光とを
合波して前記光前段光増幅部へ入力させる光合波器と、 前記第2の光のうち信号光波長帯域の光を通過させる光
フィルタと、 入力光および出力光それぞれの強度の比に基づいて利得
が一定に制御され、前記光フィルタから出力された光を
入力し光増幅して出力する後段光増幅部と、 を備えることを特徴とする光増幅器。
1. A pre-amplifier for optically amplifying and outputting an input light of a predetermined wavelength band, and a light output from the pre-amplifier and input to a first light and a second light. An optical demultiplexer for demultiplexing, an optical feedback unit for transmitting light other than the signal light wavelength band of the first light, and a signal light to be amplified and a light output from the optical feedback unit. An optical multiplexer for inputting to the optical pre-amplifier; an optical filter for transmitting light in the signal light wavelength band of the second light; and a gain based on a ratio of the respective intensities of the input light and the output light. And a post-stage optical amplifying unit that inputs light output from the optical filter, amplifies the light, and outputs the light.
【請求項2】 前記前段光増幅部は、 励起光が供給されているときに入力した前記所定波長帯
域の光を光増幅して出力する光導波路と、 前記励起光を出力し前記光導波路に供給する励起手段
と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。
2. The optical amplifier, comprising: an optical waveguide configured to optically amplify and output the light of the predetermined wavelength band input when the pumping light is supplied; and an optical waveguide that outputs the pumping light to the optical waveguide. The optical amplifier according to claim 1, further comprising: a pumping means for supplying.
【請求項3】 前記後段光増幅部は。励起光が供給され
ているときに入力した前記所定波長帯域の光を光増幅し
て出力する光導波路と、 前記励起光を出力し前記光導波路に供給する励起手段
と、 前記光導波路に入力する光の強度を検出する入力光検出
手段と、 前記光導波路から入力される光の強度を検出する出力光
検出手段と、 前記入力光検出手段および前記出力光検出手段それぞれ
により検出された光の強度の比に基づいて、前記励起手
段から出力される前記励起光を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。
3. The post-stage optical amplifier. An optical waveguide for optically amplifying and outputting the light in the predetermined wavelength band input when the excitation light is supplied; an excitation unit for outputting the excitation light and supplying the light to the optical waveguide; and inputting the optical waveguide. Input light detection means for detecting the intensity of light, output light detection means for detecting the intensity of light input from the optical waveguide, and intensity of light detected by the input light detection means and the output light detection means, respectively. 2. The optical amplifier according to claim 1, further comprising: a control unit configured to control the pumping light output from the pumping unit based on the ratio of:
【請求項4】 前記光導波路は光ファイバである、こと
を特徴とする請求項2および請求項3の何れか1項に記
載の光増幅器。
4. The optical amplifier according to claim 2, wherein said optical waveguide is an optical fiber.
【請求項5】 前記光導波路は、光増幅作用を奏する物
質としてEr元素が添加されている、ことを特徴とする
請求項4記載の光増幅器。
5. The optical amplifier according to claim 4, wherein said optical waveguide is doped with Er element as a substance having an optical amplification effect.
【請求項6】 前記光フィルタは、光軸に沿って周期的
な屈折率変化を有するブラッグ・グレーティングが形成
された光ファイバ・グレーティングである、ことを特徴
とする請求項1記載の光増幅器。
6. The optical amplifier according to claim 1, wherein said optical filter is an optical fiber grating in which a Bragg grating having a periodic refractive index change along an optical axis is formed.
【請求項7】 前記信号光波長帯域以外の光の強度を監
視する監視手段を更に備える、ことを特徴とする請求項
1記載の光増幅器。
7. The optical amplifier according to claim 1, further comprising monitoring means for monitoring the intensity of light other than the signal light wavelength band.
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