JPH11251669A - 光増幅器の利得制御方法および光増幅器 - Google Patents

光増幅器の利得制御方法および光増幅器

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JPH11251669A
JPH11251669A JP10049697A JP4969798A JPH11251669A JP H11251669 A JPH11251669 A JP H11251669A JP 10049697 A JP10049697 A JP 10049697A JP 4969798 A JP4969798 A JP 4969798A JP H11251669 A JPH11251669 A JP H11251669A
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隆行 飯田
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    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御精度が高く、かつ、構成が簡単な光増幅
器とその利得制御方法を実現すること。 【解決手段】 信号光を増幅するとともに自然放出光を
双方向に放射する導波路形状の光増幅媒体と、前記信号
光と波長合成される励起光を出力する励起光源とを備え
る光増幅器の利得制御方法において、前記光増幅媒体よ
り出力される自然放出光のうち、増幅される前記信号光
と逆方向に放射される自然放出光を検出し、該検出した
自然放出光が一定になるように前記励起光源の励起光を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステム等に用いられる光増幅器の利得制御方法および光
増幅器に関し、特に、利得が一定に制御される光増幅器
の利得制御方法および光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、伝送容量の大容量化の手段として
波長合成伝送方式が注目されている。波長合成伝送方式
においては、光増幅器の特性が重要であり、広帯域で高
安定なエルビウム(Er)ドープファイバを用いた光フ
ァイバ増幅器の開発が活発に行われている。
【0003】光ファイバ増幅器の制御方式としては、信
号光出力一定方式、励起光出力一定方式、利得一定方式
などがあるが、波長合成伝送方式では入力される信号光
の数や波長に依存することなく安定に動作させるため
に、利得一定方式が有利な場合が多い。
【0004】従来の利得一定制御方式による光増幅器の
構成を図5に示す。本従来例では利得制御型光増幅器は
希土類添加光ファイバより放出する自然放出光のうち一
部のみを抽出し、それを利得の弁別信号として、光増幅
器の利得制御に用いるものであり、励起方式は前方励起
方式である。
【0005】信号光は、波長合成カプラ206により、
レーザーである励起光源205から送出されている励起
光と波長合成され、Erドープファイバである希土類添
加光ファイバ208に入力される。希土類添加光ファイ
バ208は信号光を増幅すると同時に自然放出光を放出
する。この増幅された信号光と自然放出光の一部を光カ
プラ210で分岐する。分岐された光から信号光成分、
励起光成分を除くために狭帯域の光バンドパスフィルタ
202を配置し、自然放出光の一部のみを抽出する。こ
の抽出された自然放出光をフォトダイオード203で受
光検出し、その電流値、つまり自然放出光の電圧を検知
して、その値が一定になるように制御回路によって励起
レーザーの励起光出力を制御することによって、光増幅
器の利得を制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の利得制御型光増幅器は希土類添加光ファイバより
放出する自然放出光のうち一部のみを抽出し、それを利
得の弁別信号として、光増幅器の利得制御に用いてい
る。このため、弁別信号自体の強度が小さく、光増幅器
の利得制御の精度及び安定性が悪いという問題点があっ
た。
【0007】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、制御精度が高
く、かつ、構成が簡単な光増幅器とその利得制御方法を
実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明による光増幅器の利得制御方法は、信号光を
増幅するとともに自然放出光を双方向に放射する導波路
形状の光増幅媒体と、前記信号光と波長合成される励起
光を出力する励起光源とを備える光増幅器の利得制御方
法において、前記光増幅媒体より出力される自然放出光
のうち、増幅される前記信号光と逆方向に放射される自
然放出光を検出し、該検出した自然放出光が一定になる
ように前記励起光源の励起光を制御することを特徴とす
る。
【0009】この場合、光増幅媒体にて増幅された後の
信号光を前記励起光とを波長合成することとしてもよ
い。
【0010】また、本発明による光増幅器は、信号光を
増幅するとともに自然放出光を双方向に放射する導波路
形状の光増幅媒体と、前記信号光と波長合成される励起
光を出力する励起光源とを備える光増幅器において、前
記光増幅媒体より出力される自然放出光のうち、増幅さ
れる前記信号光と逆方向に放射される自然放出光を検出
する検出機構と、前記検出機構により検出された自然放
出光が一定になるように前記励起光源の励起光を制御す
る制御回路とを有することを特徴とする。
【0011】この場合、信号光と励起光とを波長合成す
る波長合成機構が光増幅媒体にて増幅された後の信号光
と前記励起光とを波長合成する位置に配置されることと
してもよい。
【0012】また、検出機構が、入力側に配置された光
サーキュレータを有することとしてもよい。
【0013】また、検出機構が、入力側に配置された光
分岐カプラを有することとしてもよい。
【0014】また、検出機構が、励起光の成分を取り除
くための光バンドパスフィルタを有することとしてもよ
い。
【0015】また、検出機構が、励起光の成分を取り除
くための光バンドパスフィルタを有することとしてもよ
い。
【0016】さらに、光増幅媒体が希土類添加光ファイ
バであることとしてもよい。
【0017】「作用」上記のように構成される本発明に
おいては、自然放出光を双方向に放射する光増幅媒体の
特性を利用し、信号光成分が含まれない、光増幅媒体の
入力側より自然放出光成分だけを検出するので、極めて
高い感度で検出を行うことができ、光増幅器の利得制御
の精度及び安定性を向上することができる。このような
作用は自然放出光と一緒に抽出される励起光成分をカッ
トするための光バンドパスフィルタを配置することによ
り一層向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は、本発明による光増幅器
の一実施例の構成を示すブロック図であり、以下に図1
を参照して説明する。
【0019】本実施例において、光増幅媒体としての希
土類添加光ファイバ8の入力側には光サーキュレータ1
が配置され、出力側には波長合成機構としての波長合成
カプラ6が配置されている。信号光は光サーキュレータ
1のポート11に入力され、ポート13から出力され
て、希土類添加光ファイバ8に入力される。また、励起
光源5からの励起光は波長合成カプラ6を介して希土類
添加光ファイバ8に入力され、希土類添加光ファイバ8
において信号光が増幅される。また、これと同時に希土
類添加光ファイバ8は自然放出光を放出する。
【0020】信号光は光サーキュレータ1から波長合成
カプラ6の間の希土類添加光ファイバ8を進行するにつ
れて増幅され、光アイソレータ7を介して出力される。
一方、希土類添加光ファイバ8から放出された自然放出
光は図中の破線矢印で示されるように希土類添加光ファ
イバ8入力側および出力側の両方に向けて伝搬する。
【0021】上記の自然放出光のうち、希土類添加光フ
ァイバ8の入力側、つまり、信号光と逆方向に伝搬する
成分と希土類添加光ファイバ8を透過した励起光の一部
が光サーキュレータ1のポート13からポート12へ出
力される。さらにその出力光は光バンドパスフィルタ2
に入力され、励起光が除かれて自然放出光のみが選択さ
れ、後段に配置されたフォトダイオード3で受光され
る。本実施例においては、このように、光サーキュレー
タ1、光バンドパスフィルタ2およびフォトダイオード
3により検出機構が構成されている。
【0022】フォトダイオード3で光電流変換された自
然放出光のパワーに比例した光電流が生起されて制御回
路4に入力され、制御回路4では入力される光電流値が
一定となるように励起光源5のバイアス電流を制御す
る。一般的に希土類添加光ファイバ8から放出される自
然放出光のパワーと利得は比例関係にあるため、自然放
出光パワーが一定となるようにすれば光増幅器としての
利得を制御することができる。さらに、本実施例では信
号光と逆方向に伝搬する自然放出光の大部分を抽出し、
利得の弁別信号として使用しているため利得変動に対し
た十分な検出感度を得ることができるものとなってい
る。
【0023】本実施例の有効性を確認するために、その
利得制御特性を測定した。光サーキュレータ1としては
透過損出0.8dB、アイソレーション40dBの磁気
光学結晶型サーキュレータを使用し、希土類添加光ファ
イバ8としてはコアの石英ガラス部にエルビウムとアル
ミニウムを共添加したErドープファイバを使用し、励
起光源5としては、1.48μmMQW半導体レーザー
を使用した。
【0024】また、波長合成カプラ6としては誘電体多
層膜を用いた1.48μm/1.55μmの波長合成カ
プラを使用し、光バンドパスフィルタ2には同様に誘電
体多層膜からなり、1.48μm帯における損失は20
dB、1.55μm帯における損失は1.2dBのもの
を使用した。フォトダイオード3としてはInGaAs
−pinPDであり、その結合量子効率は80%であ
る。
【0025】図3は波長1555nm、光電力として−
10dBmの信号光を入力して、1.48μmMQW半
導体レーザーである励起光源5による励起パワーを変え
ながら、フォトダイオード3で検出される光電流と光増
幅器による信号光利得を測定した結果を示す図である。
図3により、フォトダイオード3で検出される光電流、
つまり信号光と逆方向に伝搬する自然放出光パワーから
光増幅器の信号光利得を検知することは可能であること
がわかる。
【0026】図4は波長1555nmの信号光の入力パ
ワーに対する光増幅器の利得制御特性を測定した結果を
示す図である。この結果より信号光入力が−25dBm
〜−2dBmの範囲において利得変動量はわずかに1.
78dBであり、広い範囲で安定な利得一定動作がおこ
なわれていることがわかる。また、特に利得5dBのよ
うな低利得状態においても安定な動作をしている。これ
は本発明の特徴である信号光と逆方向に伝搬する成分を
取り出すために、ほぼ全体域の自然放出光を検出するこ
とができ、高感度な利得制御ができるためである。
【0027】また、光サーキュレータ1を用いているた
めに本来の信号光に対する入力損失は0.8dBと小さ
く、光入力−10dBm、利得20dBにおける雑音指
数は6.0dBと良好な値が得られている。
【0028】図4は本発明の第2の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【0029】本実施例が図1に示した第1の実施例と異
なる点は、信号光の入力側を異なるものとし、光サーキ
ュレータ1の代わりに光アイソレータ9と光カプラ10
を配置したことである。この他の構成は図1に示した第
1の実施例と同様であるために、図1と同じ番号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0030】本実施例においては、第1の実施例に比べ
て信号光や自然放出光に対する各経路の損失が増加する
ために、雑音指数や利得制御精度に若干劣化が生じる
が、安価な利得制御型光増幅器を構成することができ
た。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【0032】信号光と逆方向に伝搬する全帯域の自然放
出光を検出するようにしたため、利得弁別感度が向上
し、高い利得安定度をもつ利得制御型光増幅器を簡単な
構成で実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光増幅器の第1の実施例の構成を
示す図である。
【図2】本発明による光増幅器の第2の実施例の構成を
示す図である。
【図3】図1に示した本発明の第1の実施例における自
然放出光パワーを変えた時の利得制御特性測定結果を示
す図である。
【図4】図1に示した本発明の第1の実施例における入
力パワーを変えた時の利得制御特性測定結果を示す図で
ある。
【図5】光増幅器の従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 光サーキュレータ 2 光バンドパスフィルタ 3 フォトダイオード 4 制御回路 5 励起光源 6 波長合成カプラ 7 光アイソレータ 8 希土類添加光ファイバ 9 光アイソレータ 10 光分岐カプラ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号光を増幅するとともに自然放出光を
    双方向に放射する導波路形状の光増幅媒体と、前記信号
    光と波長合成される励起光を出力する励起光源とを備え
    る光増幅器の利得制御方法において、 前記光増幅媒体より出力される自然放出光のうち、増幅
    される前記信号光と逆方向に放射される自然放出光を検
    出し、該検出した自然放出光が一定になるように前記励
    起光源の励起光を制御することを特徴とする光増幅器の
    利得制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光増幅器の利得制御方法
    において、 光増幅媒体にて増幅された後の信号光を前記励起光とを
    波長合成することを特徴とする光増幅器の利得制御方
    法。
  3. 【請求項3】 信号光を増幅するとともに自然放出光を
    双方向に放射する導波路形状の光増幅媒体と、前記信号
    光と波長合成される励起光を出力する励起光源とを備え
    る光増幅器において、 前記光増幅媒体より出力される自然放出光のうち、増幅
    される前記信号光と逆方向に放射される自然放出光を検
    出する検出機構と、 前記検出機構により検出された自然放出光が一定になる
    ように前記励起光源の励起光を制御する制御回路とを有
    することを特徴とする光増幅器。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の光増幅器において、 信号光と励起光とを波長合成する波長合成機構が光増幅
    媒体にて増幅された後の信号光と前記励起光とを波長合
    成する位置に配置されていることを特徴とする光増幅
    器。
  5. 【請求項5】 請求項3または請求項4記載の光増幅器
    において、 検出機構が、入力側に配置された光サーキュレータを有
    することを特徴とする光増幅器。
  6. 【請求項6】 請求項3または請求項4記載の光増幅器
    において、 検出機構が、入力側に配置された光分岐カプラを有する
    ことを特徴とする光増幅器。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の光増幅器において、 検出機構が、励起光の成分を取り除くための光バンドパ
    スフィルタを有することを特徴とする光増幅器。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の光増幅器において、 検出機構が、励起光の成分を取り除くための光バンドパ
    スフィルタを有することを特徴とする光増幅器。
  9. 【請求項9】 請求項3乃至請求項8のいずれかに記載
    の光増幅器において、 光増幅媒体が希土類添加光ファ
    イバであることを特徴とする光増幅器。
JP10049697A 1998-03-02 1998-03-02 光増幅器の利得制御方法および光増幅器 Pending JPH11251669A (ja)

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