JPH1168216A - ポンプ波長調整システム - Google Patents
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ポンプ光波長による利得差を実質的に低減す
る。 【解決手段】 伝送システムは光ファイバで結ばれた送
信機と受信機を有する。複数の光増幅器は送信機と受信
機の間で信号チャンネルを増幅するために光ファイバに
沿って配列される。各々の増幅器はポンプ光源を有し、
この波長は効果に関連したポンプ光波長による利得差が
実質的に低減されるようなものである。光増幅器の縦継
を含んだ伝送路を有するWDM伝送システムについても開
示された。ここで増幅器の利得スペクトルはレーザダイ
オードポンプ21の温度を制御するフィードバックループ
によって少なくとも一部分が制御される。このフィード
バックループは例えばポンプに適用された駆動電流や、
ポンプのエミッション波長や、若しくは多重信号チャン
ネルの１つにおける増幅器からの出力パワーと他のチャ
ンネルの少なくとも１つからの出力パワーとの間の不均
衡などの計測から制御信号を引き出すことができる。
る。 【解決手段】 伝送システムは光ファイバで結ばれた送
信機と受信機を有する。複数の光増幅器は送信機と受信
機の間で信号チャンネルを増幅するために光ファイバに
沿って配列される。各々の増幅器はポンプ光源を有し、
この波長は効果に関連したポンプ光波長による利得差が
実質的に低減されるようなものである。光増幅器の縦継
を含んだ伝送路を有するWDM伝送システムについても開
示された。ここで増幅器の利得スペクトルはレーザダイ
オードポンプ21の温度を制御するフィードバックループ
によって少なくとも一部分が制御される。このフィード
バックループは例えばポンプに適用された駆動電流や、
ポンプのエミッション波長や、若しくは多重信号チャン
ネルの１つにおける増幅器からの出力パワーと他のチャ
ンネルの少なくとも１つからの出力パワーとの間の不均
衡などの計測から制御信号を引き出すことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光増幅器に関し、特
に光伝送システムに用いられる光増幅器の動作に関す
る。さらに、異なる信号利得の問題に対処した光増幅器
に関し、また複数のこのような光増幅器を有する波長分
割・多重伝送システムに関する。
に光伝送システムに用いられる光増幅器の動作に関す
る。さらに、異なる信号利得の問題に対処した光増幅器
に関し、また複数のこのような光増幅器を有する波長分
割・多重伝送システムに関する。
【０００２】
（１）光増幅器 伝達システムの基本要素は送信機、受信機、そして伝送
媒体である。今日、光ファイバは音声、映像、データ信
号を遠距離伝送するために選択される伝送媒体となっ
た。現在のファイバは単位長さ当たりで非常に低損失で
あるが、例えばある都市から他の都市へ伸びるケーブル
の如き長いファイバ距離のものにあっては、受信側にお
ける正確な受信を保証するためにも伝送信号を周期的に
増幅する必要がある。
媒体である。今日、光ファイバは音声、映像、データ信
号を遠距離伝送するために選択される伝送媒体となっ
た。現在のファイバは単位長さ当たりで非常に低損失で
あるが、例えばある都市から他の都市へ伸びるケーブル
の如き長いファイバ距離のものにあっては、受信側にお
ける正確な受信を保証するためにも伝送信号を周期的に
増幅する必要がある。
【０００３】エルビウムがドープされたファイバ増幅器
は信号増幅のこのような要求を満たすために開発されて
きた。この増幅器は例えば5メータないし30メータのエ
ルビウムがドープされた光導波路ファイバ長からなる。
ガラスマトリクス中のエルビウムイオンの量子構造は15
00から1600ナノメータの範囲で誘導放出を許容し、これ
はシリカからなる光導波路ファイバが低損失を呈する１
つの範囲である。このような誘導放出の結果として、弱
い入力信号はファイバ増幅器を通過することによって10
0倍以上に増幅される。このような誘導放出を達成する
ためにエルビウムイオンは励起状態にポンピングされな
ければならない。このようなポンピングは多くのポンプ
バンド内で行うことができ、980ナノメータ以下若しく
は1480ナノメータ以下に中央波長を有したバンドが最も
効果的である。高効率半導体レーザ源はこれら両方のポ
ンプバンドに対して有効である。想像されるようにこれ
らのポンプバンドの間には矛盾があり、980nmは増幅信
号に低ノイズであり、1480nmバンドはポンピング光に対
して低伝搬損失であり、これらは離間されてポンピング
がなされるとき有効である。
は信号増幅のこのような要求を満たすために開発されて
きた。この増幅器は例えば5メータないし30メータのエ
ルビウムがドープされた光導波路ファイバ長からなる。
ガラスマトリクス中のエルビウムイオンの量子構造は15
00から1600ナノメータの範囲で誘導放出を許容し、これ
はシリカからなる光導波路ファイバが低損失を呈する１
つの範囲である。このような誘導放出の結果として、弱
い入力信号はファイバ増幅器を通過することによって10
0倍以上に増幅される。このような誘導放出を達成する
ためにエルビウムイオンは励起状態にポンピングされな
ければならない。このようなポンピングは多くのポンプ
バンド内で行うことができ、980ナノメータ以下若しく
は1480ナノメータ以下に中央波長を有したバンドが最も
効果的である。高効率半導体レーザ源はこれら両方のポ
ンプバンドに対して有効である。想像されるようにこれ
らのポンプバンドの間には矛盾があり、980nmは増幅信
号に低ノイズであり、1480nmバンドはポンピング光に対
して低伝搬損失であり、これらは離間されてポンピング
がなされるとき有効である。
【０００４】誘導放出は1500から1600ナノメータの範囲
に渡って生じるが、増幅される量はこの範囲中で均一で
はない。一群の波長が光ファイバに多重信号として同時
に伝送される多重化システムにおいて多種類の利得を生
成するといった問題が生じている。このような多重化通
信ではファイバ当りの伝達能力が飛躍的に向上させられ
るため非常に商業的価値がある。言うまでもなく通信業
界における現在の優先度は今日までのより高い信号伝送
容量の需要の増加に対処するためにコスト的に有効な手
段でいままでの単波長伝達システムを多波長環境にアッ
プグレードさせることである。
に渡って生じるが、増幅される量はこの範囲中で均一で
はない。一群の波長が光ファイバに多重信号として同時
に伝送される多重化システムにおいて多種類の利得を生
成するといった問題が生じている。このような多重化通
信ではファイバ当りの伝達能力が飛躍的に向上させられ
るため非常に商業的価値がある。言うまでもなく通信業
界における現在の優先度は今日までのより高い信号伝送
容量の需要の増加に対処するためにコスト的に有効な手
段でいままでの単波長伝達システムを多波長環境にアッ
プグレードさせることである。
【０００５】典型的な使用例において、光ファイバを伝
播する多波長信号は送信機から受信機へ送られるに当た
り繰り返し増幅される。どのような段階であっても多種
類の波長の存在する増幅においては違いが生じる。より
増幅される波長は増幅されない波長の損失をもってさら
に増幅される。いろいろなアプローチが増幅を均一とす
る問題に対処するために行われてきた。
播する多波長信号は送信機から受信機へ送られるに当た
り繰り返し増幅される。どのような段階であっても多種
類の波長の存在する増幅においては違いが生じる。より
増幅される波長は増幅されない波長の損失をもってさら
に増幅される。いろいろなアプローチが増幅を均一とす
る問題に対処するために行われてきた。
【０００６】最も基本的なアプローチの１つは、多数の
信号を伝送するために用いられる波長を選択することで
ある。公知技術としてよく知られるものとして、エルビ
ウムの利得スペクトルは、「青色バンド」すなわち約15
25nmから約1535-1540nmの波長範囲においてよりも、
「赤色バンド」すなわち約1540-1545nmから約1565nmの
より長い波長範囲でより平滑になる。特に赤色バンドで
の非常に平滑な利得はファイバ増幅器の長さ及びファイ
バに使用されるポンピングレベルの選択を通じて、励起
（反転）状態におけるエルビウムイオンのフラクション
（fraction）を調節することによってなし遂げられる。
信号を伝送するために用いられる波長を選択することで
ある。公知技術としてよく知られるものとして、エルビ
ウムの利得スペクトルは、「青色バンド」すなわち約15
25nmから約1535-1540nmの波長範囲においてよりも、
「赤色バンド」すなわち約1540-1545nmから約1565nmの
より長い波長範囲でより平滑になる。特に赤色バンドで
の非常に平滑な利得はファイバ増幅器の長さ及びファイ
バに使用されるポンピングレベルの選択を通じて、励起
（反転）状態におけるエルビウムイオンのフラクション
（fraction）を調節することによってなし遂げられる。
【０００７】このフラットであることの利点に鑑み、エ
ルビウムがドープされたファイバ増幅器を用いた波長多
重化システムは赤色バンド内のこれらの信号チャンネル
を用いている。加えて残りの不均一な利得に対処するた
め、信号が受信機にたどり着くまでの間で繰り返し増幅
されるときに、送信機の入力信号は生じるだろう増幅差
を前もって見積もることで補償する。青色バンド内にお
いて、エルビウムをドープすることによって得られる使
用しやすい波長範囲を広げるためにフィルタが増幅器の
利得スペクトルを平滑化する。本目的のための実際のフ
ィルタを設計する通常の仮定は、その特性において実質
的に「均一的」、すなわち利得が均一モデルによって記
述され、例えばライトウェーブテクノロジ誌（J Lightw
ave Tec）の1991年第9巻271頁から283頁にあるギレス
（CR Giles）らの「エルビウムドープファイバの設
計（"Modeling erbium-doped fiber amplifiers"）」
や、IEEEのプロシーディングの1996年第84巻870頁から8
83頁にあるギレス（CR Giles）らの「光増幅器を用いた
長距離光通信（"Optical amplifiers transform longdi
stance lightwave telecommunications"）」などで述べ
られている。この仮定の本質は増幅器の利得は活性種、
例えばエルビウムドープファイバ増幅器におけるエルビ
ウムイオンの平均反転によって決定され、特定の信号波
長、信号パワー、ポンプ波長及び平均反転を生成するポ
ンプパワーなどに影響を受けない。他の方法において
は、均一な帯域化の仮定は、仮にいかなる１つの波長の
利得も特定値に安定化させるのに幾つかの手段によると
するなら、異なる波長の利得は同じように安定する（利
得の安定値は波長毎に異なる。）ことを意味する。
ルビウムがドープされたファイバ増幅器を用いた波長多
重化システムは赤色バンド内のこれらの信号チャンネル
を用いている。加えて残りの不均一な利得に対処するた
め、信号が受信機にたどり着くまでの間で繰り返し増幅
されるときに、送信機の入力信号は生じるだろう増幅差
を前もって見積もることで補償する。青色バンド内にお
いて、エルビウムをドープすることによって得られる使
用しやすい波長範囲を広げるためにフィルタが増幅器の
利得スペクトルを平滑化する。本目的のための実際のフ
ィルタを設計する通常の仮定は、その特性において実質
的に「均一的」、すなわち利得が均一モデルによって記
述され、例えばライトウェーブテクノロジ誌（J Lightw
ave Tec）の1991年第9巻271頁から283頁にあるギレス
（CR Giles）らの「エルビウムドープファイバの設
計（"Modeling erbium-doped fiber amplifiers"）」
や、IEEEのプロシーディングの1996年第84巻870頁から8
83頁にあるギレス（CR Giles）らの「光増幅器を用いた
長距離光通信（"Optical amplifiers transform longdi
stance lightwave telecommunications"）」などで述べ
られている。この仮定の本質は増幅器の利得は活性種、
例えばエルビウムドープファイバ増幅器におけるエルビ
ウムイオンの平均反転によって決定され、特定の信号波
長、信号パワー、ポンプ波長及び平均反転を生成するポ
ンプパワーなどに影響を受けない。他の方法において
は、均一な帯域化の仮定は、仮にいかなる１つの波長の
利得も特定値に安定化させるのに幾つかの手段によると
するなら、異なる波長の利得は同じように安定する（利
得の安定値は波長毎に異なる。）ことを意味する。
【０００８】この仮定の手段によって増幅器の利得スペ
クトルが所定の平均反転に対して計算され、この利得ス
ペクトルがスペクトルを平滑化するフィルタの設計に用
いられる。そしてこの利得スペクトルを平滑化できる増
幅器を適用したとき、信号波長の設定はこれらの信号波
長で平均反転がフィルタ設計に用いられた平均反転と同
一になることを与える。当然、平滑の程度は所望の減衰
スペクトルを実際に有する工業的に生産されるフィルタ
の善し悪しによる。
クトルが所定の平均反転に対して計算され、この利得ス
ペクトルがスペクトルを平滑化するフィルタの設計に用
いられる。そしてこの利得スペクトルを平滑化できる増
幅器を適用したとき、信号波長の設定はこれらの信号波
長で平均反転がフィルタ設計に用いられた平均反転と同
一になることを与える。当然、平滑の程度は所望の減衰
スペクトルを実際に有する工業的に生産されるフィルタ
の善し悪しによる。
【０００９】均一化モデルを用いた利得スペクトルの計
算よりむしろ、例えば実際の増幅器の利得スペクトルを
計測し、フィルタ設計に計測された利得スペクトルを用
いることによっても可能である。しかしながらこの経験
的アプローチもまた均一モデルを絶対的な形で採用して
いる。つまり利得スペクトルは、経験的利得スペクトル
が計測されたときに示す同じ平均反転を持った増幅器の
動作範囲内で信号波長やパワーのいずれの設定に対して
も平滑化されると仮定されているのである。
算よりむしろ、例えば実際の増幅器の利得スペクトルを
計測し、フィルタ設計に計測された利得スペクトルを用
いることによっても可能である。しかしながらこの経験
的アプローチもまた均一モデルを絶対的な形で採用して
いる。つまり利得スペクトルは、経験的利得スペクトル
が計測されたときに示す同じ平均反転を持った増幅器の
動作範囲内で信号波長やパワーのいずれの設定に対して
も平滑化されると仮定されているのである。
【００１０】利得を平滑化するフィルタ作用による上記
アプローチは赤色バンド内の信号波長に対して効果的に
はたらく。本発明に関して均一モデルは青色バンド内で
はあまり有効でないことが解った。むしろこのバンドは
実質的に不均一の挙動を示す。特に少なくとも１つの信
号波長がこのバンド内にあるとき、利得スペクトルはも
はやすべての活性種を適用しても信号平均反転によって
記述することができない。この不均一は設計、手段、そ
して光増幅器の用途や構成、そしてこのような光増幅器
を用いたシステムに関連して多くの重要な結果を導く。
アプローチは赤色バンド内の信号波長に対して効果的に
はたらく。本発明に関して均一モデルは青色バンド内で
はあまり有効でないことが解った。むしろこのバンドは
実質的に不均一の挙動を示す。特に少なくとも１つの信
号波長がこのバンド内にあるとき、利得スペクトルはも
はやすべての活性種を適用しても信号平均反転によって
記述することができない。この不均一は設計、手段、そ
して光増幅器の用途や構成、そしてこのような光増幅器
を用いたシステムに関連して多くの重要な結果を導く。
【００１１】エルビウムがドープされたファイバ増幅器
（EDFA）における不均一線スペクトルの拡がり、特に
「ホールバーニング（hole burning）」は文献において
報告されている。これによれば、この効果は約10nmのラ
イン幅（スペクトルの影響を受けた部分）を有してい
る。さらにこの効果は増幅の飽和の程度に依存し、常に
飽和した信号波長の中心にある。ホールバーニングの効
果についての議論は、オプティカルレター1991年の第16
巻1499頁から1501頁（Opt Lett, vol.16, pp.1499-150
1, 1991）のタチバナ（M. Tachibana）らの、「広帯域
エルビウムドープファイバ増幅器における利得クロス飽
和及びスペクトルホールバーニング（"Gain cross satu
ration and spectral hole burning in wideband erbiu
m-doped fiberamplifiers"）」及び1995年にスイスのダ
ボスで開かれた「光増幅器とその応用（Optical Amplif
iers and their Application）」の会報92頁から95頁の
チュー（H Chou）らの「エルビウムドープファイバ増幅
器の不均一利得飽和（"Inhomogeneous gain saturation
of erbium-doped fiber amplifiers"）」や、1996年(T
u G7)カリフォルニア州サンホセでの「光ファイバ通信
会議（Optical Fiber Communication Conference）」の
会報33頁から34頁のスリバスタバ（AK Srivastava）ら
の「エルビウムドープファイバ増幅器の室温におけるス
ペクトルホールバーニング（"Room temperature spectr
al hole-burning in erbium-doped fiber amplifier
s"）」などがある。EDFAにおける不均一効果の他の議論
では、IEEEフォトテクノロジーレター（IEEE Phot Tech
Let）の1990年第2巻246頁から248頁のデザービア（E D
esurvire）らの「エルビウムドープファイバ増幅器にお
ける1.53μmでの利得ホールバーニング（"Gain hole-bu
rning at 1.53μm in erbium-doped fiber amplifier
s"）」や、同じくIEEEフォトテクノロジーレター（IEEE
Phot Tech Let）の1990年第2巻869頁から871頁のザス
キンド（JL Zyskind）らの「GeO2:SiO2コアを有したエ
ルビウムドープファイバにおけるスペクトル利得ホール
バーニングによる均一ライン幅の決定（"Determination
of homogenous linewidth by spectral gain hole-bur
ning in an erbium-doped fiber amplifier with GeO2:
SiO2 core"）」や、IEEEフォトテクノロジーレター（IE
EE Phot Tech Let）の1990年第2巻653頁から655頁のデ
ザービア（E Desurvire）らの「エルビウムドープアル
ミナシリケートファイバ増幅器における利得飽和のスペ
クトル依存性及び不均一拡がりの効果に関する研究（"S
tudy of spectral dependence of gain saturation and
effect of inhomogeneous broadening in erbium-dope
d aluminosilicate fiber amplifiers"）」などがあ
る。
（EDFA）における不均一線スペクトルの拡がり、特に
「ホールバーニング（hole burning）」は文献において
報告されている。これによれば、この効果は約10nmのラ
イン幅（スペクトルの影響を受けた部分）を有してい
る。さらにこの効果は増幅の飽和の程度に依存し、常に
飽和した信号波長の中心にある。ホールバーニングの効
果についての議論は、オプティカルレター1991年の第16
巻1499頁から1501頁（Opt Lett, vol.16, pp.1499-150
1, 1991）のタチバナ（M. Tachibana）らの、「広帯域
エルビウムドープファイバ増幅器における利得クロス飽
和及びスペクトルホールバーニング（"Gain cross satu
ration and spectral hole burning in wideband erbiu
m-doped fiberamplifiers"）」及び1995年にスイスのダ
ボスで開かれた「光増幅器とその応用（Optical Amplif
iers and their Application）」の会報92頁から95頁の
チュー（H Chou）らの「エルビウムドープファイバ増幅
器の不均一利得飽和（"Inhomogeneous gain saturation
of erbium-doped fiber amplifiers"）」や、1996年(T
u G7)カリフォルニア州サンホセでの「光ファイバ通信
会議（Optical Fiber Communication Conference）」の
会報33頁から34頁のスリバスタバ（AK Srivastava）ら
の「エルビウムドープファイバ増幅器の室温におけるス
ペクトルホールバーニング（"Room temperature spectr
al hole-burning in erbium-doped fiber amplifier
s"）」などがある。EDFAにおける不均一効果の他の議論
では、IEEEフォトテクノロジーレター（IEEE Phot Tech
Let）の1990年第2巻246頁から248頁のデザービア（E D
esurvire）らの「エルビウムドープファイバ増幅器にお
ける1.53μmでの利得ホールバーニング（"Gain hole-bu
rning at 1.53μm in erbium-doped fiber amplifier
s"）」や、同じくIEEEフォトテクノロジーレター（IEEE
Phot Tech Let）の1990年第2巻869頁から871頁のザス
キンド（JL Zyskind）らの「GeO2:SiO2コアを有したエ
ルビウムドープファイバにおけるスペクトル利得ホール
バーニングによる均一ライン幅の決定（"Determination
of homogenous linewidth by spectral gain hole-bur
ning in an erbium-doped fiber amplifier with GeO2:
SiO2 core"）」や、IEEEフォトテクノロジーレター（IE
EE Phot Tech Let）の1990年第2巻653頁から655頁のデ
ザービア（E Desurvire）らの「エルビウムドープアル
ミナシリケートファイバ増幅器における利得飽和のスペ
クトル依存性及び不均一拡がりの効果に関する研究（"S
tudy of spectral dependence of gain saturation and
effect of inhomogeneous broadening in erbium-dope
d aluminosilicate fiber amplifiers"）」などがあ
る。
【００１２】特に、報告された不均一効果は例えばせい
ぜい1dBと小さいものである。対称的に本発明によれ
ば、EDFAの利得スペクトルにおけるもっと大きいdBの歪
み（distortion）が青色バンド内の少なくとも１つの信
号波長を有する結果として観察される。 （２）ＷＤＭ伝送システムにおける利得の傾斜 伝送路において光学的にポンプを行う公知の光増幅器を
用いた波長分割・多重（WDM）伝送システムにおいて、
利得の傾斜の現象が問題となっている。異なった動作状
態下で増幅器は異なったチャンネルを相対的に異なった
大きさに増幅する。このため状態が変化するとある特定
の動作状態にチャンネル出力パワーを均等化するように
設計されたどんな受動システムであっても不均等になり
がちである。本発明の１つの態様はこの利得の傾斜の悪
影響を最小限にすることを含む。
ぜい1dBと小さいものである。対称的に本発明によれ
ば、EDFAの利得スペクトルにおけるもっと大きいdBの歪
み（distortion）が青色バンド内の少なくとも１つの信
号波長を有する結果として観察される。 （２）ＷＤＭ伝送システムにおける利得の傾斜 伝送路において光学的にポンプを行う公知の光増幅器を
用いた波長分割・多重（WDM）伝送システムにおいて、
利得の傾斜の現象が問題となっている。異なった動作状
態下で増幅器は異なったチャンネルを相対的に異なった
大きさに増幅する。このため状態が変化するとある特定
の動作状態にチャンネル出力パワーを均等化するように
設計されたどんな受動システムであっても不均等になり
がちである。本発明の１つの態様はこの利得の傾斜の悪
影響を最小限にすることを含む。
【００１３】
【課題を解決するための手段】新規にまた従来まだ報告
されていない効果が我々によって観察された。すなわち
利得スペクトル内の特定の波長に飽和する光学的ポンプ
を行う光増幅器において、例えばエルビウムがドープさ
れたファイバ増幅器は980nmバンドでポンプし、そして1
525nmから1570nmのバンドで増幅する。利得スペクトル
の形は増幅器によるポンプパワーの吸収の際だった変化
を持たないスペクトル範囲内のポンプ波長で変化する。
されていない効果が我々によって観察された。すなわち
利得スペクトル内の特定の波長に飽和する光学的ポンプ
を行う光増幅器において、例えばエルビウムがドープさ
れたファイバ増幅器は980nmバンドでポンプし、そして1
525nmから1570nmのバンドで増幅する。利得スペクトル
の形は増幅器によるポンプパワーの吸収の際だった変化
を持たないスペクトル範囲内のポンプ波長で変化する。
【００１４】この効果は決められたパワーレベルにポン
プによって増幅器に配られたパワーを設定し、そしてポ
ンプ波長に約5nmの変化を与えることによって観察され
る。この波長範囲でファイバ増幅器によるポンプパワー
の吸収は約8％変化する。特に本発明によると1525 nm
から1540 nmの波長範囲における利得スペクトルの形は
実質的に変わることを予期せず発見し、さらに赤色バン
ド(1540nmから1570nm)で顕著である。本効果は従来観察
された効果以上にポンプ波長に敏感である。
プによって増幅器に配られたパワーを設定し、そしてポ
ンプ波長に約5nmの変化を与えることによって観察され
る。この波長範囲でファイバ増幅器によるポンプパワー
の吸収は約8％変化する。特に本発明によると1525 nm
から1540 nmの波長範囲における利得スペクトルの形は
実質的に変わることを予期せず発見し、さらに赤色バン
ド(1540nmから1570nm)で顕著である。本効果は従来観察
された効果以上にポンプ波長に敏感である。
【００１５】1525nmから1540nmの波長範囲内の利得スペ
クトルの形はポンプ波長の0.8nmの変化に対して0.5dB変
化する。そのためポンプ波長の十分な制御なしにこの波
長バンド内でWDMチャンネルを増幅する光学的増幅伝送
システムの光増幅器の動作に大きな悪影響が与えられて
しまう。この効果は従来計測されず、最近においてポン
プ波長が図11に図示されたようなエルビウムドープファ
イバの吸収バンド内で緩やかに落ち込むようにランダム
に選択された。さらにあらかじめ決められた利得を与え
るファイバ長さを短縮するため、吸収ピークに近いソー
スが適当であると考えられた。
クトルの形はポンプ波長の0.8nmの変化に対して0.5dB変
化する。そのためポンプ波長の十分な制御なしにこの波
長バンド内でWDMチャンネルを増幅する光学的増幅伝送
システムの光増幅器の動作に大きな悪影響が与えられて
しまう。この効果は従来計測されず、最近においてポン
プ波長が図11に図示されたようなエルビウムドープファ
イバの吸収バンド内で緩やかに落ち込むようにランダム
に選択された。さらにあらかじめ決められた利得を与え
るファイバ長さを短縮するため、吸収ピークに近いソー
スが適当であると考えられた。
【００１６】この新しい効果を引き出す１つの可能性は
エルビウムドープファイバの吸収バンド内で不均一拡が
りとすることである。これは異なる電界効果（field ef
fect）を呈するファイバのあちらこちらの異なったサイ
トに位置する異なったエルビウムイオンによるものであ
る。このように異なったポンプ波長が異なったサイトで
イオンを選択的にポンプし、これらのイオンはある波長
で選択的に励起される。このように異なったポンプ波長
が異なった信号波長で異なった利得を生成する。
エルビウムドープファイバの吸収バンド内で不均一拡が
りとすることである。これは異なる電界効果（field ef
fect）を呈するファイバのあちらこちらの異なったサイ
トに位置する異なったエルビウムイオンによるものであ
る。このように異なったポンプ波長が異なったサイトで
イオンを選択的にポンプし、これらのイオンはある波長
で選択的に励起される。このように異なったポンプ波長
が異なった信号波長で異なった利得を生成する。
【００１７】その態様に関し本発明はポンプの中央波長
の微調整（ファインチューニング）、例えば約2nm以
内、好ましくは約1nm内であり、もっと好ましくは0.5nm
以下の制御を行うことで、光増幅器によって呈された青
色バンド内の信号の実質的に不均一な挙動を処理するの
に用いられる。このような方法で光増幅器の利得スペク
トルの形が信号波長、信号パワーさらにポンプパワーの
所望の設定値に所望の増幅レベルを達するように調整さ
れる。
の微調整（ファインチューニング）、例えば約2nm以
内、好ましくは約1nm内であり、もっと好ましくは0.5nm
以下の制御を行うことで、光増幅器によって呈された青
色バンド内の信号の実質的に不均一な挙動を処理するの
に用いられる。このような方法で光増幅器の利得スペク
トルの形が信号波長、信号パワーさらにポンプパワーの
所望の設定値に所望の増幅レベルを達するように調整さ
れる。
【００１８】本発明に先だって、光増幅器の利得スペク
トルに影響を与えると認識された主な変数／パラメータ
の幾つかは以下で、(1) 増幅された波長、(2) それら波
長での入力パワーレベル、(3)増幅媒体の特性、例えば
その構成、長さ、ドープの程度、(4)利得を平滑化する
フィルタを含む増幅器の構成物のスペクトルの挿入損
失、(5)増幅媒体をポンプするために選択されるポンプ
バンド、(6)選択されたポンプバンドにおいて供給され
たポンプパワーの総量、である。
トルに影響を与えると認識された主な変数／パラメータ
の幾つかは以下で、(1) 増幅された波長、(2) それら波
長での入力パワーレベル、(3)増幅媒体の特性、例えば
その構成、長さ、ドープの程度、(4)利得を平滑化する
フィルタを含む増幅器の構成物のスペクトルの挿入損
失、(5)増幅媒体をポンプするために選択されるポンプ
バンド、(6)選択されたポンプバンドにおいて供給され
たポンプパワーの総量、である。
【００１９】上記のように本発明に関し、さらに基本的
な変数が光増幅器の利得スペクトルを制御するために用
いることができることが解った。この変数は選択された
ポンプバンド内のポンプの出力パワーのスペクトルの中
央波長である。他の変数／パラメータと組み合わされて
この変数を用いることで高い増幅特性が達成されるので
ある。
な変数が光増幅器の利得スペクトルを制御するために用
いることができることが解った。この変数は選択された
ポンプバンド内のポンプの出力パワーのスペクトルの中
央波長である。他の変数／パラメータと組み合わされて
この変数を用いることで高い増幅特性が達成されるので
ある。
【００２０】簡単な参照として選択されたスペクトルバ
ンド内のポンプの出力パワーのスペクトルの中央波長の
調整、すなわち中央波長の微調整を「ポンプ波長調整」
としてここでは参照する。本発明の実施例においてすべ
ての増幅特性を修正するため、ポンプ波長調整は構成物
の選択、特にポンプや利得平滑化フィルタの選択と組み
合わされる。特に、製造時の誤差のために半導体レーザ
ポンプはそれらの中央波長にばらつきがある。同様に利
得平滑化フィルタの減衰スペクトルはサンプル毎に異な
る。いくらかの場合において光増幅器は特定のポンプサ
ンプルとフィルタサンプルをすでに組み込んでいるた
め、これらの構成物の種類は所望の利得スペクトルを得
るために必要とされるポンプ波長調整量と結びつけるこ
とができる。本発明に関し、この問題はポンプサンプル
とフィルタサンプルを前もってスクリーニングすること
によって解決される。そのため、特定の増幅器に用いら
れるサンプルの組み合わせによってポンプ波長調整を通
じて所望の利得スペクトルを達成することができる。こ
のような方法で製造時のばらつきの程度が低減されるの
である。
ンド内のポンプの出力パワーのスペクトルの中央波長の
調整、すなわち中央波長の微調整を「ポンプ波長調整」
としてここでは参照する。本発明の実施例においてすべ
ての増幅特性を修正するため、ポンプ波長調整は構成物
の選択、特にポンプや利得平滑化フィルタの選択と組み
合わされる。特に、製造時の誤差のために半導体レーザ
ポンプはそれらの中央波長にばらつきがある。同様に利
得平滑化フィルタの減衰スペクトルはサンプル毎に異な
る。いくらかの場合において光増幅器は特定のポンプサ
ンプルとフィルタサンプルをすでに組み込んでいるた
め、これらの構成物の種類は所望の利得スペクトルを得
るために必要とされるポンプ波長調整量と結びつけるこ
とができる。本発明に関し、この問題はポンプサンプル
とフィルタサンプルを前もってスクリーニングすること
によって解決される。そのため、特定の増幅器に用いら
れるサンプルの組み合わせによってポンプ波長調整を通
じて所望の利得スペクトルを達成することができる。こ
のような方法で製造時のばらつきの程度が低減されるの
である。
【００２１】利得を平滑化するフィルタのような構成物
は例えば経年やそれらが用いられる環境によって他の構
成物とともに変化する。例えば、利得平滑化フィルタの
減衰ピークは温度によって変化する。ポンプ波長調整は
この変化を補償するために用いられる。他の実施例にお
いてポンプ波長調整は信号入力パワーやスペクトルにお
ける変化のために利得スペクトル変化の効果を補償する
ために用いることができる。
は例えば経年やそれらが用いられる環境によって他の構
成物とともに変化する。例えば、利得平滑化フィルタの
減衰ピークは温度によって変化する。ポンプ波長調整は
この変化を補償するために用いられる。他の実施例にお
いてポンプ波長調整は信号入力パワーやスペクトルにお
ける変化のために利得スペクトル変化の効果を補償する
ために用いることができる。
【００２２】他の実施例において、１つの中央波長で１
つのポンプを用いる代りに、選択された波長内で異なっ
た中央波長を有する複数のポンプが利得スペクトルの形
をさらに制御するために用いることができる。この方法
において光増幅器は信号波長、信号パワー、ポンプパワ
ーのより複雑な組み合わせを扱うための設計を行うこと
ができる。
つのポンプを用いる代りに、選択された波長内で異なっ
た中央波長を有する複数のポンプが利得スペクトルの形
をさらに制御するために用いることができる。この方法
において光増幅器は信号波長、信号パワー、ポンプパワ
ーのより複雑な組み合わせを扱うための設計を行うこと
ができる。
【００２３】１つの増幅器のポンプの中央波長の制御に
加え、全体特性の目標を達成するために増幅器の分流毎
の中央波長は微調整される。例えば、下流の増幅器での
ポンプの中央波長は上流及び／若しくは下流の増幅器に
よって生成される自励増幅エミッション（ASE）の効果
を勘案して調整することができる。 本発明の他の態様は以下を含む： ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器の動作方法であって、レーザのエミ
ッションの動的制御によって利得スペクトルの形を制御
する方法の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器であって、レーザのエミッション波
長の動的制御によって利得スペクトルの形を制御する制
御手段を含む光増幅器の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器の動作方法であって、フィードバッ
ク制御ループがレーザによって増幅媒体に分配されたポ
ンプパワーの大きさを制御するのに用いられ、さらに調
整手段が前記分配されたポンプパワーにおける差から直
接導かれてエミッション波長の変化を更正するために用
いられる方法の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器であって、レーザによって増幅媒体
に分配されるポンプパワーの大きさを制御するフィード
バック手段を含む増幅器、及び前記分配されたポンプパ
ワーにおける差から直接導かれてエミッション波長の変
化を更正する調整手段を含む光増幅器の提供。
加え、全体特性の目標を達成するために増幅器の分流毎
の中央波長は微調整される。例えば、下流の増幅器での
ポンプの中央波長は上流及び／若しくは下流の増幅器に
よって生成される自励増幅エミッション（ASE）の効果
を勘案して調整することができる。 本発明の他の態様は以下を含む： ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器の動作方法であって、レーザのエミ
ッションの動的制御によって利得スペクトルの形を制御
する方法の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器であって、レーザのエミッション波
長の動的制御によって利得スペクトルの形を制御する制
御手段を含む光増幅器の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器の動作方法であって、フィードバッ
ク制御ループがレーザによって増幅媒体に分配されたポ
ンプパワーの大きさを制御するのに用いられ、さらに調
整手段が前記分配されたポンプパワーにおける差から直
接導かれてエミッション波長の変化を更正するために用
いられる方法の提供。 ・半導体レーザによって光学的にポンプされる光増幅媒
体を有する光増幅器であって、レーザによって増幅媒体
に分配されるポンプパワーの大きさを制御するフィード
バック手段を含む増幅器、及び前記分配されたポンプパ
ワーにおける差から直接導かれてエミッション波長の変
化を更正する調整手段を含む光増幅器の提供。
【００２４】本発明の上記態様に関し半導体レーザのエ
ミッション波長を動的に制御する１つの方法は、外部キ
ャビティ半導体レーザの外部反射板のような反射板を構
成する動的波長調整ナローバンドレーザ光キャビティを
用いることを含む。このような反射板は例えばピエゾ素
子のような動的に延長された単一モード光ファイバ内の
ブラッグ反射格子によって形成される。三極半導体レー
ザを含む他の方法が1987年4月のジャーナル・オブ・ラ
イトウェーブテクノロジー誌（Journal of Lightwave T
echnology）のLT5の第4巻、516頁から522頁のヨシクニ
（Y. Yoshikuni）とモトスギ（G. Motosugi）による
「純周波数変調器及びチャーピング抑制増幅変調器のた
めの多電極分配フィードバックレーザ（"Multielectrod
e Distributed Feedback Laser for Pure Frequency Mo
dulation and Chirping Suppressed Amplitude Modulat
ion"）」に掲載されている。より好ましい方法では半導
体レーザの温度に対する動的制御の実例を含んでいる。
ミッション波長を動的に制御する１つの方法は、外部キ
ャビティ半導体レーザの外部反射板のような反射板を構
成する動的波長調整ナローバンドレーザ光キャビティを
用いることを含む。このような反射板は例えばピエゾ素
子のような動的に延長された単一モード光ファイバ内の
ブラッグ反射格子によって形成される。三極半導体レー
ザを含む他の方法が1987年4月のジャーナル・オブ・ラ
イトウェーブテクノロジー誌（Journal of Lightwave T
echnology）のLT5の第4巻、516頁から522頁のヨシクニ
（Y. Yoshikuni）とモトスギ（G. Motosugi）による
「純周波数変調器及びチャーピング抑制増幅変調器のた
めの多電極分配フィードバックレーザ（"Multielectrod
e Distributed Feedback Laser for Pure Frequency Mo
dulation and Chirping Suppressed Amplitude Modulat
ion"）」に掲載されている。より好ましい方法では半導
体レーザの温度に対する動的制御の実例を含んでいる。
【００２５】本発明のさらに他の態様によると、レーザ
ダイオードで光学的にポンプされる光増幅媒体を有する
光増幅器であって、レーザダイオードの温度は増幅器の
計測された動作パラメータから導き出された信号によっ
て少なくとも一部について動的に制御される光増幅器を
提供するものである。本発明の他の態様によると、光増
幅器をポンプするレーザダイオードの縦続を含む波長分
割・多重伝送路を経由して送信機と光学的に結ばれる受
信機を有する波長分割・多重伝送システムにおいて、各
々の前記光増幅器は利得スペクトルを呈しており、本発
明は前記増幅器若しくは前記システムの測定された動作
パラメータに対応してレーザダイオードポンプの温度を
動的制御することにより前記増幅器の少なくとも１つの
利得スペクトルを制御する方法を提供するものである。
ダイオードで光学的にポンプされる光増幅媒体を有する
光増幅器であって、レーザダイオードの温度は増幅器の
計測された動作パラメータから導き出された信号によっ
て少なくとも一部について動的に制御される光増幅器を
提供するものである。本発明の他の態様によると、光増
幅器をポンプするレーザダイオードの縦続を含む波長分
割・多重伝送路を経由して送信機と光学的に結ばれる受
信機を有する波長分割・多重伝送システムにおいて、各
々の前記光増幅器は利得スペクトルを呈しており、本発
明は前記増幅器若しくは前記システムの測定された動作
パラメータに対応してレーザダイオードポンプの温度を
動的制御することにより前記増幅器の少なくとも１つの
利得スペクトルを制御する方法を提供するものである。
【００２６】980nmで励起される典型的なレーザダイオ
ードのエミッション波長は2.5度の温度変化若しくは40m
Aの駆動電流変化で0.8nmシフトする。これはそれぞれ0.
32nm/0C と0.02nm/mAであり、ダイオードレーザの潜在
的性質である。すなわち、もし増幅器が200mAを越える
範囲の調整可能となるポンプ駆動電流を必要とするな
ら、ダイオードを定温に保つことはエミシッション波長
が5nmの範囲に保持されることを保証し、よって増幅器
によるポンプパワーの吸収の保証は実質的に均一に保た
れる。一方、上記した異なった利得効率を調整するポン
プ波長は小さな程度に保持されることを保証しない。換
言すればダイオードポンプレーザの温度安定性はポンプ
パワー吸収効率に依存する増幅動作の問題を十分に取り
除くものである一方、異なった利得効率を呈する新しく
発見されたポンプ波長によるこれらのことを全く取り除
くことができない。
ードのエミッション波長は2.5度の温度変化若しくは40m
Aの駆動電流変化で0.8nmシフトする。これはそれぞれ0.
32nm/0C と0.02nm/mAであり、ダイオードレーザの潜在
的性質である。すなわち、もし増幅器が200mAを越える
範囲の調整可能となるポンプ駆動電流を必要とするな
ら、ダイオードを定温に保つことはエミシッション波長
が5nmの範囲に保持されることを保証し、よって増幅器
によるポンプパワーの吸収の保証は実質的に均一に保た
れる。一方、上記した異なった利得効率を調整するポン
プ波長は小さな程度に保持されることを保証しない。換
言すればダイオードポンプレーザの温度安定性はポンプ
パワー吸収効率に依存する増幅動作の問題を十分に取り
除くものである一方、異なった利得効率を呈する新しく
発見されたポンプ波長によるこれらのことを全く取り除
くことができない。
【００２７】本発明の１つの好ましい態様によるとポン
プの温度制御信号はポンプの駆動電流の計測から導き出
される。他の好ましい態様によると信号はポンプのエミ
ッション波長から導き出される。さらに好ましい他の態
様によると信号は異なった波長の経路に増幅器によって
供給された異なった利得の計測によって引き出される。
プの温度制御信号はポンプの駆動電流の計測から導き出
される。他の好ましい態様によると信号はポンプのエミ
ッション波長から導き出される。さらに好ましい他の態
様によると信号は異なった波長の経路に増幅器によって
供給された異なった利得の計測によって引き出される。
【００２８】伝送路における光増幅器の縦続を有する伝
送システムにおいて、異なる波長の経路に増幅器によっ
て供給された異なる利得の計測から引き出される信号は
特定の増幅器のダイオードポンプレーザの温度の制御に
対してだけでなく、伝送路における、特に増幅器の上流
ですべて若しくは幾つかの光増幅器のダイオードレーザ
ポンプのそれに対しても用いることができる。
送システムにおいて、異なる波長の経路に増幅器によっ
て供給された異なる利得の計測から引き出される信号は
特定の増幅器のダイオードポンプレーザの温度の制御に
対してだけでなく、伝送路における、特に増幅器の上流
ですべて若しくは幾つかの光増幅器のダイオードレーザ
ポンプのそれに対しても用いることができる。
【００２９】本発明のさらなる態様は以下を含む： ・光ファイバによって結ばれた送信機と受信機とを有す
る伝送システムの提供であって、前記送信機と受信機の
間の信号チャンネルを増幅する前記光ファイバに沿って
複数の光増幅器が位置し、各々の前記増幅器はポンプ光
源を有し、前記光源の波長はポンプ光波長に関係した異
なった利得への寄与が実質的に低減される。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの提供であっ
て、各々の光増幅器はエルビウムがドープされたシリカ
ファイバとポンプ光源からなり、前記光源の波長は970n
m から977nmまで若しくは981nmから986 nmまでの範囲内
にある。さらに好ましくはポンプ源の波長は974 nmから
975nmまで若しくは981 nmから983 nmである。最も好ま
しくは974.5nmから975nmまで若しくは982nmから983 nm
である。 ・1530nmから1565nmの範囲にある信号波長を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
提供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nm から977nmまで若しくは981nmから986 nmま
での範囲内にある。さらに好ましくはポンプ源の波長は
974 nmから976nmまで若しくは981 nmから984 nmであ
る。最も好ましくは974nmから975nmまで若しくは982nm
から983 nmである。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの提供であっ
て、各々の光増幅器はエルビウムがドープされたシリカ
ファイバとポンプ光源からなり、前記光源の波長は970n
mから975nmまで若しくは982nmから986nmまでの範囲内の
2nm波長バンド内にある。さらに好ましくは970nm から9
75nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内の1nm波
長バンド内にある。最も好ましくは970nm から976nmま
で若しくは981nmから986nmまでの範囲内の0.5nm波長バ
ンド内にある。 ・1530nmから1565nmの範囲にある波長信号を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
提供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmま
での範囲内の2nm波長バンド内にある。さらに好ましく
は970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの
範囲内の1nm波長バンド内にある。最も好ましくは970nm
から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内の
0.5nm波長バンド内にある。
る伝送システムの提供であって、前記送信機と受信機の
間の信号チャンネルを増幅する前記光ファイバに沿って
複数の光増幅器が位置し、各々の前記増幅器はポンプ光
源を有し、前記光源の波長はポンプ光波長に関係した異
なった利得への寄与が実質的に低減される。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの提供であっ
て、各々の光増幅器はエルビウムがドープされたシリカ
ファイバとポンプ光源からなり、前記光源の波長は970n
m から977nmまで若しくは981nmから986 nmまでの範囲内
にある。さらに好ましくはポンプ源の波長は974 nmから
975nmまで若しくは981 nmから983 nmである。最も好ま
しくは974.5nmから975nmまで若しくは982nmから983 nm
である。 ・1530nmから1565nmの範囲にある信号波長を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
提供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nm から977nmまで若しくは981nmから986 nmま
での範囲内にある。さらに好ましくはポンプ源の波長は
974 nmから976nmまで若しくは981 nmから984 nmであ
る。最も好ましくは974nmから975nmまで若しくは982nm
から983 nmである。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの提供であっ
て、各々の光増幅器はエルビウムがドープされたシリカ
ファイバとポンプ光源からなり、前記光源の波長は970n
mから975nmまで若しくは982nmから986nmまでの範囲内の
2nm波長バンド内にある。さらに好ましくは970nm から9
75nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内の1nm波
長バンド内にある。最も好ましくは970nm から976nmま
で若しくは981nmから986nmまでの範囲内の0.5nm波長バ
ンド内にある。 ・1530nmから1565nmの範囲にある波長信号を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
提供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmま
での範囲内の2nm波長バンド内にある。さらに好ましく
は970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの
範囲内の1nm波長バンド内にある。最も好ましくは970nm
から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内の
0.5nm波長バンド内にある。
【００３０】上記態様において最も好ましくは各々のポ
ンプ光源は半導体レーザである。 本発明のさらなる態様は以下を含む： ・エルビウムがドープされたシリカ光ファイバのポンピ
ングの方法の提供であって、効果に関連した光波長をポ
ンプすることによる利得差が実質的に低減されるような
波長を有するポンプ光源の選択を含む。 ・光ファイバによって結ばれた送信機と受信機とを有す
る伝送システムの動作方法の提供であって、前記送信機
と受信機の間の信号チャンネルを増幅する前記光ファイ
バに沿った複数の光増幅器が位置し、各々の前記増幅器
はポンプ光源を有し、前記方法は効果に関連した光波長
のポンプによる利得差が実質的に低減されるのに貢献す
るような光源の波長の選択を含む。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの動作方法の提
供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープされ
たシリカファイバとポンプ光源とからなり、前記方法は
970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範
囲内にある光源の波長を選択することを含む。さらに好
ましくは前記方法は974nm から975nmまで若しくは981nm
から983nmまでの範囲内にあるポンプ源の波長の選択を
含む。最も好ましくは前記方法は974.5nm から975nmま
で若しくは982nmから983nmまでの範囲内にあるポンプ源
の波長の選択を含む。 ・1530nmから1565nmの範囲にある信号波長を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
動作方法の提供であって、各々の光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源とからな
り、前記方法は970nm から977nmまで若しくは981nmから
986nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含む。さ
らに好ましくは前記方法は974nm から976nmまで若しく
は981nmから984nmまでの範囲内にあるポンプ源の波長の
選択を含む。最も好ましくは前記方法は974nm から975n
mまで若しくは982nmから983nmまでの範囲内にあるポン
プ源の波長の選択を含む。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの動作方法の提
供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープされ
たシリカファイバとポンプ光源とを有し、前記方法は97
0nm から975nmまで若しくは982nmから986nmまでの範囲
内にある2nm波長バンド内にある光源波長の選択を含
む。さらに好ましくは前記方法は970nm から975nmまで
若しくは981nmから986nmまでの範囲内の1nm内にあるポ
ンプ源の波長の選択を含む。最も好ましくは前記方法は
970nm から976nmまで若しくは981nmから986nmまでの範
囲内の0.5nm内にあるポンプ源の波長の選択を含む。 ・1530nmから1565nmの範囲にある波長信号を増幅するた
めに配列された複数の光増幅器を有する伝送システムの
動作方法の提供であって、各々の光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は光源波長が970nm から977nmまで若しくは981
nmから986nmまでの範囲内の2nm波長バンド内にある光源
の波長の選択を含む。さらに好ましくは前記方法は970n
m から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内
の1nm波長バンド内にある光源の波長の選択を含む。最
も好ましくは前記方法は970nm から977nmまで若しくは9
81nmから986nmまでの範囲内の0.5nm波長バンド内にある
光源の波長の選択を含む。
ンプ光源は半導体レーザである。 本発明のさらなる態様は以下を含む： ・エルビウムがドープされたシリカ光ファイバのポンピ
ングの方法の提供であって、効果に関連した光波長をポ
ンプすることによる利得差が実質的に低減されるような
波長を有するポンプ光源の選択を含む。 ・光ファイバによって結ばれた送信機と受信機とを有す
る伝送システムの動作方法の提供であって、前記送信機
と受信機の間の信号チャンネルを増幅する前記光ファイ
バに沿った複数の光増幅器が位置し、各々の前記増幅器
はポンプ光源を有し、前記方法は効果に関連した光波長
のポンプによる利得差が実質的に低減されるのに貢献す
るような光源の波長の選択を含む。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの動作方法の提
供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープされ
たシリカファイバとポンプ光源とからなり、前記方法は
970nm から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範
囲内にある光源の波長を選択することを含む。さらに好
ましくは前記方法は974nm から975nmまで若しくは981nm
から983nmまでの範囲内にあるポンプ源の波長の選択を
含む。最も好ましくは前記方法は974.5nm から975nmま
で若しくは982nmから983nmまでの範囲内にあるポンプ源
の波長の選択を含む。 ・1530nmから1565nmの範囲にある信号波長を増幅するよ
うに調整された複数の光増幅器を有する伝送システムの
動作方法の提供であって、各々の光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源とからな
り、前記方法は970nm から977nmまで若しくは981nmから
986nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含む。さ
らに好ましくは前記方法は974nm から976nmまで若しく
は981nmから984nmまでの範囲内にあるポンプ源の波長の
選択を含む。最も好ましくは前記方法は974nm から975n
mまで若しくは982nmから983nmまでの範囲内にあるポン
プ源の波長の選択を含む。 ・複数の光増幅器を有する伝送システムの動作方法の提
供であって、各々の光増幅器はエルビウムがドープされ
たシリカファイバとポンプ光源とを有し、前記方法は97
0nm から975nmまで若しくは982nmから986nmまでの範囲
内にある2nm波長バンド内にある光源波長の選択を含
む。さらに好ましくは前記方法は970nm から975nmまで
若しくは981nmから986nmまでの範囲内の1nm内にあるポ
ンプ源の波長の選択を含む。最も好ましくは前記方法は
970nm から976nmまで若しくは981nmから986nmまでの範
囲内の0.5nm内にあるポンプ源の波長の選択を含む。 ・1530nmから1565nmの範囲にある波長信号を増幅するた
めに配列された複数の光増幅器を有する伝送システムの
動作方法の提供であって、各々の光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は光源波長が970nm から977nmまで若しくは981
nmから986nmまでの範囲内の2nm波長バンド内にある光源
の波長の選択を含む。さらに好ましくは前記方法は970n
m から977nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内
の1nm波長バンド内にある光源の波長の選択を含む。最
も好ましくは前記方法は970nm から977nmまで若しくは9
81nmから986nmまでの範囲内の0.5nm波長バンド内にある
光源の波長の選択を含む。
【００３１】上記から本発明の目的は以下のように明ら
かである：(1)光伝送システム、例えば光導波路通信シ
ステムを用いた改良された光増幅器の提供、(2) 波長分
割・多重システムに用いられる改良された光増幅器の提
供、(3)青色バンド内の信号波長で使用される改良され
た光増幅器の提供、(4)光増幅器のための改良されたポ
ンプ手段の提供、(5)光増幅器に組み合わされる改良さ
れたポンプ／フィルタの提供、(6)光増幅器に組み合わ
される改良された信号／ポンプの提供。
かである：(1)光伝送システム、例えば光導波路通信シ
ステムを用いた改良された光増幅器の提供、(2) 波長分
割・多重システムに用いられる改良された光増幅器の提
供、(3)青色バンド内の信号波長で使用される改良され
た光増幅器の提供、(4)光増幅器のための改良されたポ
ンプ手段の提供、(5)光増幅器に組み合わされる改良さ
れたポンプ／フィルタの提供、(6)光増幅器に組み合わ
される改良された信号／ポンプの提供。
【００３２】特に本発明の目的は、(1)限界ポンプ波長
による光増幅器の利得スペクトルのポンプ波長の上記新
規発見された効果に関した動作に適用される光増幅器、
(2)限界ポンプ波長によって繰り返し、この発見された
効果に関した動作に適用される複数の光増幅器を有する
波長分割・多重システムである。
による光増幅器の利得スペクトルのポンプ波長の上記新
規発見された効果に関した動作に適用される光増幅器、
(2)限界ポンプ波長によって繰り返し、この発見された
効果に関した動作に適用される複数の光増幅器を有する
波長分割・多重システムである。
【００３３】
【実施例】光増幅器及び波長分割・多重器（WDM）伝送
システムの好ましい実施例を以下に記述した。しかしな
がら本発明の形態はそれに限られるものではない。添付
図面は以下の記述によって参照される。図１及び図２は
ポンプ波長でのエルビウムドープファイバ増幅器の各種
の利得スペクトルを示している。これらの図の曲線は図
１で1535nm、図２で1561nmの飽和信号（λsat）で得ら
れた小さい信号の利得スペクトルである。このスペクト
ルはヒューレッド・パッカード（Hewlett-Packard）社
の時間ドメインノイズ吸収利得測定法（time domain ex
tinction noise gain measurement technique）を用い
て計測した。これらの図の横軸はナノメータで波長を、
一方縦軸はdBで利得を表している。実線は975nmのポン
プ波長を、点線は977nmのポンプ波長であり、長い一点
鎖線は978nmのポンプ波長、短い一点鎖線は979nmのポン
プ波長である。
システムの好ましい実施例を以下に記述した。しかしな
がら本発明の形態はそれに限られるものではない。添付
図面は以下の記述によって参照される。図１及び図２は
ポンプ波長でのエルビウムドープファイバ増幅器の各種
の利得スペクトルを示している。これらの図の曲線は図
１で1535nm、図２で1561nmの飽和信号（λsat）で得ら
れた小さい信号の利得スペクトルである。このスペクト
ルはヒューレッド・パッカード（Hewlett-Packard）社
の時間ドメインノイズ吸収利得測定法（time domain ex
tinction noise gain measurement technique）を用い
て計測した。これらの図の横軸はナノメータで波長を、
一方縦軸はdBで利得を表している。実線は975nmのポン
プ波長を、点線は977nmのポンプ波長であり、長い一点
鎖線は978nmのポンプ波長、短い一点鎖線は979nmのポン
プ波長である。
【００３４】図３は動的利得傾斜及び所定の信号波長に
対して異なった利得で動作されたEDFAの赤色バンドでの
利得のリプルを最大にするよう最大値を修正した本発明
の応用を示している。図の横軸はナノメータでの波長、
一方横軸はdBでのリプルを示している。四角の曲線は24
dBの利得、一方菱形の曲線は33dBの利得でのものであ
る。
対して異なった利得で動作されたEDFAの赤色バンドでの
利得のリプルを最大にするよう最大値を修正した本発明
の応用を示している。図の横軸はナノメータでの波長、
一方横軸はdBでのリプルを示している。四角の曲線は24
dBの利得、一方菱形の曲線は33dBの利得でのものであ
る。
【００３５】図４は975nmと981nmの間のポンプ波長(λ
p)の一連に対した赤色バンドのEDFAの利得スペクトルを
示している。図の横軸はナノメータで波長を示し、縦軸
はdBで利得を示す。いずれの曲線においても1555.7nmで
の利得はおよそ24dBである。図５はポンプ波長が975nm
から985nmで変化するときの1529、1530.3、1533.5、153
5.0nmの４つの信号波長での利得のプロットである。図
の横線はナノメータでの波長、一方縦軸はdBで利得を表
している。
p)の一連に対した赤色バンドのEDFAの利得スペクトルを
示している。図の横軸はナノメータで波長を示し、縦軸
はdBで利得を示す。いずれの曲線においても1555.7nmで
の利得はおよそ24dBである。図５はポンプ波長が975nm
から985nmで変化するときの1529、1530.3、1533.5、153
5.0nmの４つの信号波長での利得のプロットである。図
の横線はナノメータでの波長、一方縦軸はdBで利得を表
している。
【００３６】図６は図５、７、13、14のデータを取得す
るのに用いた装置の模式図である。この図に用いた参照
番号は以下の通りである。100；可変レーザ（tunable l
asers）、102；アイソレータ、104；ポンプ、106；VOA
1、108；ポンプVOA、110；コネクタ、112；EDFA、114；
コネクタ、116；アイソレータ、118；VOA 2、120；OS
A。
るのに用いた装置の模式図である。この図に用いた参照
番号は以下の通りである。100；可変レーザ（tunable l
asers）、102；アイソレータ、104；ポンプ、106；VOA
1、108；ポンプVOA、110；コネクタ、112；EDFA、114；
コネクタ、116；アイソレータ、118；VOA 2、120；OS
A。
【００３７】図７は1529 nm(実線)、1530.3 nm(三角形
と点線)、1533.5 nmeters (四角と実線)、1535.0 nm(点
線)の４つの信号波長でのポンプ波長対利得のプロット
である。この図のデータは図６の装置及び図５のデータ
を取得するのに用いたタイプの光増幅器を用いて取得さ
れた。図の横線はナノメータでの波長、一方縦軸はdBで
利得を表している。
と点線)、1533.5 nmeters (四角と実線)、1535.0 nm(点
線)の４つの信号波長でのポンプ波長対利得のプロット
である。この図のデータは図６の装置及び図５のデータ
を取得するのに用いたタイプの光増幅器を用いて取得さ
れた。図の横線はナノメータでの波長、一方縦軸はdBで
利得を表している。
【００３８】図８はポンプ波長調整が適用された光増幅
器を模式的に表したものである。図９は複数の異なるポ
ンプ波長でポンプしたときの1525nmから1575nmの範囲の
液体窒素で冷却されたエルビウムドープファイバ（ED
F）の利得を表したものである。図の横線はナノメータ
での波長、一方縦軸はdBで利得を表している。図の曲線
のポンプ波長は、A --981.7 nm; B --980.9 nm; C --98
0.1 nm; D --979.15nm; E --978.2 nm; F --977.45 nm;
G --976.7 nm; H --975.9 nm; I-975.1nmである。
器を模式的に表したものである。図９は複数の異なるポ
ンプ波長でポンプしたときの1525nmから1575nmの範囲の
液体窒素で冷却されたエルビウムドープファイバ（ED
F）の利得を表したものである。図の横線はナノメータ
での波長、一方縦軸はdBで利得を表している。図の曲線
のポンプ波長は、A --981.7 nm; B --980.9 nm; C --98
0.1 nm; D --979.15nm; E --978.2 nm; F --977.45 nm;
G --976.7 nm; H --975.9 nm; I-975.1nmである。
【００３９】図10はポンプ波長の範囲における異なった
信号波長のエルビウムドープファイバ増幅器における利
得を表したものである。図の横線はナノメータでのポン
プ波長、一方縦軸は利得を表している。図の各種曲線の
信号波長は、A --1526.96 nm; B --1528.02 nm; C --15
29.07 nm; D --1530.13 nm; E --1531.18 nm; F --153
2.24 nm; G --1532.94 nm; H--1533.99 nm; I-- 1535.0
5 nm; J --1536.11 nm;K --1539.97 nm; L--1550.18 n
m; M --1560.03 nm; N --1565.30 nmである。
信号波長のエルビウムドープファイバ増幅器における利
得を表したものである。図の横線はナノメータでのポン
プ波長、一方縦軸は利得を表している。図の各種曲線の
信号波長は、A --1526.96 nm; B --1528.02 nm; C --15
29.07 nm; D --1530.13 nm; E --1531.18 nm; F --153
2.24 nm; G --1532.94 nm; H--1533.99 nm; I-- 1535.0
5 nm; J --1536.11 nm;K --1539.97 nm; L--1550.18 n
m; M --1560.03 nm; N --1565.30 nmである。
【００４０】図11は980nmの波長範囲でのエルビウムド
ープファイバ増幅器の波長対ポンプ吸収を表したもので
ある。図の横線はナノメータでのポンプ波長、一方縦軸
はdB/mで吸収を表している。図12は２つの利得変調器の
受動損失の波長依存のプロットである。図の横線はナノ
メータで波長、一方縦軸はdBで挿入損失を表している。
実線は第１の変調器「N」における挿入損失、点線は第
２の変調器「L」における挿入損失である。
ープファイバ増幅器の波長対ポンプ吸収を表したもので
ある。図の横線はナノメータでのポンプ波長、一方縦軸
はdB/mで吸収を表している。図12は２つの利得変調器の
受動損失の波長依存のプロットである。図の横線はナノ
メータで波長、一方縦軸はdBで挿入損失を表している。
実線は第１の変調器「N」における挿入損失、点線は第
２の変調器「L」における挿入損失である。
【００４１】図13は図12の２つの利得変調器の受動損失
の差の波長依存増幅器特性の効果を低減するための本発
明の応用を示している。図の横線はナノメータでの波
長、一方縦軸はdBで利得を表している。実線は変調器
「L」に対する利得差を示し、点線は変調器「N」に対す
る利得差を示している。矢印122と124はそれぞれ変調器
「N」と「L」に対する最適ポンプ波長を示している。
の差の波長依存増幅器特性の効果を低減するための本発
明の応用を示している。図の横線はナノメータでの波
長、一方縦軸はdBで利得を表している。実線は変調器
「L」に対する利得差を示し、点線は変調器「N」に対す
る利得差を示している。矢印122と124はそれぞれ変調器
「N」と「L」に対する最適ポンプ波長を示している。
【００４２】図14は２つの信号波長を含む各々の設定値
の信号波長の設定を多重化するための本発明の応用につ
いて示したものである。図の横線はナノメータでの波
長、一方縦軸はdBで利得差を表している。実線は1529と
1533 nmの信号波長での利得差を示し、点線は1535.4と1
541 nmの信号波長での利得差を示している。矢印126と1
28はそれぞれ1529/1533と1535.4/1541の組み合わせの最
適化されたポンプ波長を示している。
の信号波長の設定を多重化するための本発明の応用につ
いて示したものである。図の横線はナノメータでの波
長、一方縦軸はdBで利得差を表している。実線は1529と
1533 nmの信号波長での利得差を示し、点線は1535.4と1
541 nmの信号波長での利得差を示している。矢印126と1
28はそれぞれ1529/1533と1535.4/1541の組み合わせの最
適化されたポンプ波長を示している。
【００４３】図15は光増幅器の縦継（複数）を含む伝送
系路を経由し送信機と結ばれた受信機を有するWDM伝送
システムを模式的に表したものである。図16、17、18は
図15のシステムで用いられた光増幅器の他の形態を模式
的に表したものである。図19は図15のWDM伝送システム
の改良された形態を模式的に表したものである。
系路を経由し送信機と結ばれた受信機を有するWDM伝送
システムを模式的に表したものである。図16、17、18は
図15のシステムで用いられた光増幅器の他の形態を模式
的に表したものである。図19は図15のWDM伝送システム
の改良された形態を模式的に表したものである。
【００４４】詳細な発明の説明に含まれ、またその一部
分からなる上記図面は本発明の好ましい実施例を詳細に
説明するとともに本発明の基本的な説明を与える。図面
と詳細な説明の両方が本発明を説明するだけでなく、ま
た制限するものでもないことをもちろん理解されるであ
ろう。 （１）ポンプ波長調整を用いた光増幅器 上記のように本発明は光増幅器の利得スペクトル制御に
ポンプ波長調整を用いることに関する。
分からなる上記図面は本発明の好ましい実施例を詳細に
説明するとともに本発明の基本的な説明を与える。図面
と詳細な説明の両方が本発明を説明するだけでなく、ま
た制限するものでもないことをもちろん理解されるであ
ろう。 （１）ポンプ波長調整を用いた光増幅器 上記のように本発明は光増幅器の利得スペクトル制御に
ポンプ波長調整を用いることに関する。
【００４５】本発明は各種の光増幅器設計に使用するこ
とができる。すべての場合で増幅器は増幅媒体とポンプ
を含み、また利得を平滑化するフィルタを光学的に含ん
でいる。好ましい増幅媒体は希土類ドープ材料、例えば
エルビウムをドープしたガラスである。この増幅媒体は
導波路として、例えば光導波路ファイバのように適当に
成形される。ポンプは好ましくは980nmポンプバンドで
動作される半導体レーザである。適宜、利得を平滑化す
るフィルタを用いることができ、例えば干渉フィルタや
長周期のグレーティングである。
とができる。すべての場合で増幅器は増幅媒体とポンプ
を含み、また利得を平滑化するフィルタを光学的に含ん
でいる。好ましい増幅媒体は希土類ドープ材料、例えば
エルビウムをドープしたガラスである。この増幅媒体は
導波路として、例えば光導波路ファイバのように適当に
成形される。ポンプは好ましくは980nmポンプバンドで
動作される半導体レーザである。適宜、利得を平滑化す
るフィルタを用いることができ、例えば干渉フィルタや
長周期のグレーティングである。
【００４６】ポンプ波長調整は例えばペルチェ効果を用
いた熱電冷却素子を用いてポンプの温度を制御すること
によって最も簡単に達成される。このような冷却素子は
しばしば商用半導体レーザパッケージの一部分として供
給されている。この部分において熱電冷却素子は「グロ
ス」波長調整、すなわちそれらが例えば980nmバンドの
ように選択されたポンプバンド内のポンプ波長に通常、
位置させるのである。しかしながら熱電冷却素子はここ
で述べるようなタイプの微調整を達成することはできな
い。他には外部レーザキャビティの一部分のように可変
グレーティングも含め、グレーティングを用いることで
波長調整を達成できる。どのようなアプローチを選択す
るにしても厳密なポンプ波長制御を達成できなければな
らない。上記のようにこのような制御は2ナノメータ、
好ましくは1ナノメータ、さらに好ましくは0.5ナノメー
タ以下になる。必要とされる制御レベルは利得スペクト
ルまたは一部分の波長をポンプする感度に依存し、これ
らの形はポンプ波長調整を通じて制御される。0.25nm以
内の制御は熱電冷却素子でもすでに達成できるのであ
る。
いた熱電冷却素子を用いてポンプの温度を制御すること
によって最も簡単に達成される。このような冷却素子は
しばしば商用半導体レーザパッケージの一部分として供
給されている。この部分において熱電冷却素子は「グロ
ス」波長調整、すなわちそれらが例えば980nmバンドの
ように選択されたポンプバンド内のポンプ波長に通常、
位置させるのである。しかしながら熱電冷却素子はここ
で述べるようなタイプの微調整を達成することはできな
い。他には外部レーザキャビティの一部分のように可変
グレーティングも含め、グレーティングを用いることで
波長調整を達成できる。どのようなアプローチを選択す
るにしても厳密なポンプ波長制御を達成できなければな
らない。上記のようにこのような制御は2ナノメータ、
好ましくは1ナノメータ、さらに好ましくは0.5ナノメー
タ以下になる。必要とされる制御レベルは利得スペクト
ルまたは一部分の波長をポンプする感度に依存し、これ
らの形はポンプ波長調整を通じて制御される。0.25nm以
内の制御は熱電冷却素子でもすでに達成できるのであ
る。
【００４７】ポンプ波長調整は設計時及び／若しくは光
増幅器の製造時、若しくは光増幅器が用いられたときの
実際の時間において実行されることに注目すべきであ
る。ポンプ波長調整が設計及び／若しくは製造段階時に
用いられるとき、特にポンプ波長若しくはポンプ波長の
設定値は信号波長、信号パワー、ポンプパワーの１つま
たは幾つかの設定値に対する所望の利得スペクトルを達
成するように選択される。この選択されたポンプ波長若
しくは選択されたポンプ波長の設定値の各々は、例えば
ポンプレーザの設定ポイント温度を選択することによっ
て得られる。実際に用いられるとき、ポンプ波長は例え
ば増幅される信号波長の電流設定値に基づいて手動でも
自動でも設定される。さらにポンプ波長調整は設計／製
造段階及び実際の使用時のいずれにおいても用いること
ができることに注目すべきである。
増幅器の製造時、若しくは光増幅器が用いられたときの
実際の時間において実行されることに注目すべきであ
る。ポンプ波長調整が設計及び／若しくは製造段階時に
用いられるとき、特にポンプ波長若しくはポンプ波長の
設定値は信号波長、信号パワー、ポンプパワーの１つま
たは幾つかの設定値に対する所望の利得スペクトルを達
成するように選択される。この選択されたポンプ波長若
しくは選択されたポンプ波長の設定値の各々は、例えば
ポンプレーザの設定ポイント温度を選択することによっ
て得られる。実際に用いられるとき、ポンプ波長は例え
ば増幅される信号波長の電流設定値に基づいて手動でも
自動でも設定される。さらにポンプ波長調整は設計／製
造段階及び実際の使用時のいずれにおいても用いること
ができることに注目すべきである。
【００４８】図１と図２はポンプ波長とエルビウムドー
プファイバ増幅器の利得スペクトルの変化量を示したも
のである。これらの図はニューヨーク州コーニングのコ
ーニング社製コーニングタイプII EDF（Corning Type I
I EDF）と称するシングルステージEDFA により1535nm
（図１）または1561nm（図２）で−16dB-m信号を適用す
ることにより得たものである。このEDFはポンプ波長を
調整するのに用いられる熱電子冷却素子を備えた半導体
レーザにより980nmバンドでポンプされる。この増幅器
は利得を平滑化するフィルタを含んでいない。増幅器か
らの出力はヒューレッド・パッカード社の時間ドメイン
吸収利得ベンチ（time domain extinction gain benc
h）を用いて解析した。いずれのポンプ波長でも利得値
はポンプレーザとエルビウムドープファイバの間で減衰
器を用いて図１では1555nmで、図２では1529nmで約0.15
dB内に等しくなった。
プファイバ増幅器の利得スペクトルの変化量を示したも
のである。これらの図はニューヨーク州コーニングのコ
ーニング社製コーニングタイプII EDF（Corning Type I
I EDF）と称するシングルステージEDFA により1535nm
（図１）または1561nm（図２）で−16dB-m信号を適用す
ることにより得たものである。このEDFはポンプ波長を
調整するのに用いられる熱電子冷却素子を備えた半導体
レーザにより980nmバンドでポンプされる。この増幅器
は利得を平滑化するフィルタを含んでいない。増幅器か
らの出力はヒューレッド・パッカード社の時間ドメイン
吸収利得ベンチ（time domain extinction gain benc
h）を用いて解析した。いずれのポンプ波長でも利得値
はポンプレーザとエルビウムドープファイバの間で減衰
器を用いて図１では1555nmで、図２では1529nmで約0.15
dB内に等しくなった。
【００４９】これら図に見られるように、青色バンドの
利得スペクトルはポンプ波長の関数として、例えば青色
バンド（図１）及び赤色バンド（図２）における飽和信
号の双方に対して2-3dBのオーダーで実質的に種々の変
化量を呈する。図２の赤色バンドにおける変化量は1529
ナノメータでの利得の均等化により、これは最も多くの
敏感な信号波長の１つである。よってこの図の赤色バン
ドの変化量は青色バンドでの利得変化を示している。つ
まり、1529nmでの利得変化は図２の赤色バンドのほぼ平
行曲線から直接導かれる。特徴的なことに、均一モデル
は青色と赤色バンド双方の図１と図２の利得スペクトル
曲線の間に実質的な拡がりがないのである。
利得スペクトルはポンプ波長の関数として、例えば青色
バンド（図１）及び赤色バンド（図２）における飽和信
号の双方に対して2-3dBのオーダーで実質的に種々の変
化量を呈する。図２の赤色バンドにおける変化量は1529
ナノメータでの利得の均等化により、これは最も多くの
敏感な信号波長の１つである。よってこの図の赤色バン
ドの変化量は青色バンドでの利得変化を示している。つ
まり、1529nmでの利得変化は図２の赤色バンドのほぼ平
行曲線から直接導かれる。特徴的なことに、均一モデル
は青色と赤色バンド双方の図１と図２の利得スペクトル
曲線の間に実質的な拡がりがないのである。
【００５０】最も基本的なレベルにおいてはこれらの図
の曲線が増幅器の利得スペクトルがポンプ波長調整によ
り平滑化できることを証明している。両図において975n
mでポンプされた利得スペクトルは、たった4nm違う979n
mでポンプされた利得スペクトルよりもフラットであ
る。より複雑なレベルでは、ポンプ波長調整の効果は赤
色バンドにおけるよりも青色バンドにおけるほうが明瞭
であるという事実であり、ポンプ波長調整によって動的
な利得傾斜の効果が修正できることを意味している。良
く知られているように増幅器の動作範囲内のいかなる波
長の特定の波長でも増幅器によって与えられた利得の大
きさには変化があるため、動的な利得の傾斜が増幅器の
利得スペクトルの形の変化量となる。図３は1555.7nmで
24dB及び33dBの利得で動作されたEDFAに対するポンプ波
長の定義による利得リプルを示している。図３の24dB曲
線（すなわち四角の曲線）は図４で示されたタイプの曲
線から導かれ、これは975nmと981nmの間の各種のポンプ
波長に対する赤色バンド利得スペクトルを示す。図３の
33dB曲線（すなわち菱形の曲線）は1555.7nmで33dB利得
を、980nmポンプバンドで再び各種のポンプ波長に対し
て赤色バンド利得スペクトル（図示せず）から導かれ
た。
の曲線が増幅器の利得スペクトルがポンプ波長調整によ
り平滑化できることを証明している。両図において975n
mでポンプされた利得スペクトルは、たった4nm違う979n
mでポンプされた利得スペクトルよりもフラットであ
る。より複雑なレベルでは、ポンプ波長調整の効果は赤
色バンドにおけるよりも青色バンドにおけるほうが明瞭
であるという事実であり、ポンプ波長調整によって動的
な利得傾斜の効果が修正できることを意味している。良
く知られているように増幅器の動作範囲内のいかなる波
長の特定の波長でも増幅器によって与えられた利得の大
きさには変化があるため、動的な利得の傾斜が増幅器の
利得スペクトルの形の変化量となる。図３は1555.7nmで
24dB及び33dBの利得で動作されたEDFAに対するポンプ波
長の定義による利得リプルを示している。図３の24dB曲
線（すなわち四角の曲線）は図４で示されたタイプの曲
線から導かれ、これは975nmと981nmの間の各種のポンプ
波長に対する赤色バンド利得スペクトルを示す。図３の
33dB曲線（すなわち菱形の曲線）は1555.7nmで33dB利得
を、980nmポンプバンドで再び各種のポンプ波長に対し
て赤色バンド利得スペクトル（図示せず）から導かれ
た。
【００５１】ポンプ波長調整のように動的な利得の傾斜
は赤色バンドよりも青色バンドでのほうがより明瞭であ
る。従ってポンプ波長調整は動的な利得の傾斜の効果の
少なくともいくらかを打ち消すことができる。この打ち
消しは幾つかの信号波長、例えば２つの波長を用いるシ
ステムの場合に一般的により完全となるだろう。図１に
示した平滑化効果をさらに図５に示した。この図は図６
の装置を用いて作成した。この装置は４つの可変レーザ
100からなり、このレーザの波長（信号波長）はエルビ
ウムの利得バンドのすべてに渡って調整できる。増幅器
が低損失ファイバの短い区間で置き換わったとき、この
レーザは光スペクトル分析器（OSA）120によって（1dB
の数百分の一以内で）計測されて、同じパワーを有する
ように調整される。増幅器で生じる総合的なパワーは可
変光減衰器（VOA1）で制御され、可変光減衰器118（VOA
2）は増幅器の平均利得を均等にするために付加減衰器
として用いられる。それぞれの信号波長に対する増幅器
の利得は波長の関数としてVOA2で減衰された増幅器の出
力を計測するOSAを用いて決定される。図５の利得値は
すべてのdBから入力パワーを引いてVOA2の減衰を足して
OSAで計測された出力パワーレベルによって与えられ
る。
は赤色バンドよりも青色バンドでのほうがより明瞭であ
る。従ってポンプ波長調整は動的な利得の傾斜の効果の
少なくともいくらかを打ち消すことができる。この打ち
消しは幾つかの信号波長、例えば２つの波長を用いるシ
ステムの場合に一般的により完全となるだろう。図１に
示した平滑化効果をさらに図５に示した。この図は図６
の装置を用いて作成した。この装置は４つの可変レーザ
100からなり、このレーザの波長（信号波長）はエルビ
ウムの利得バンドのすべてに渡って調整できる。増幅器
が低損失ファイバの短い区間で置き換わったとき、この
レーザは光スペクトル分析器（OSA）120によって（1dB
の数百分の一以内で）計測されて、同じパワーを有する
ように調整される。増幅器で生じる総合的なパワーは可
変光減衰器（VOA1）で制御され、可変光減衰器118（VOA
2）は増幅器の平均利得を均等にするために付加減衰器
として用いられる。それぞれの信号波長に対する増幅器
の利得は波長の関数としてVOA2で減衰された増幅器の出
力を計測するOSAを用いて決定される。図５の利得値は
すべてのdBから入力パワーを引いてVOA2の減衰を足して
OSAで計測された出力パワーレベルによって与えられ
る。
【００５２】ポンプVOA108はポンプ駆動電流の調整を有
さずに増幅器に分配された980nmバンドポンプパワーの
量を調整するために用いられる。そのためポンプ波長に
影響を受ける。特にポンプパワーは1529nm信号波長に対
する利得がポンプ波長の変化があっても0.15dB以内の同
じ値に保たれるよう調整される。図１のようにポンプ波
長はポンプレーザの温度変化によって変化させられる。
さずに増幅器に分配された980nmバンドポンプパワーの
量を調整するために用いられる。そのためポンプ波長に
影響を受ける。特にポンプパワーは1529nm信号波長に対
する利得がポンプ波長の変化があっても0.15dB以内の同
じ値に保たれるよう調整される。図１のようにポンプ波
長はポンプレーザの温度変化によって変化させられる。
【００５３】図５の曲線を得た増幅器は1528nmから1542
nmで実質的に均一の利得を与えるよう設計された中間利
得を平滑化するフィルタによる２段増幅器である。図５
に示すように977nmのポンプ波長を得た利得スペクトル
は981nmのポンプ波長を得た利得スペクトルよりも実質
的に四信号波長分だけ均一である。特に四信号波長での
利得は977nmでポンプして1.5dB以内であり、一方拡がり
は981nmでポンプして3.5dB以上である。本システムで明
らかなように977nmでのポンプはすべての信号波長に対
しての増幅で同レベルを得るという点では981nmでのポ
ンプ以上である。さらに、上記のようにポンプ波長の選
択を通じて平均化する能力は増幅器の分流にとって非常
に重要になる。
nmで実質的に均一の利得を与えるよう設計された中間利
得を平滑化するフィルタによる２段増幅器である。図５
に示すように977nmのポンプ波長を得た利得スペクトル
は981nmのポンプ波長を得た利得スペクトルよりも実質
的に四信号波長分だけ均一である。特に四信号波長での
利得は977nmでポンプして1.5dB以内であり、一方拡がり
は981nmでポンプして3.5dB以上である。本システムで明
らかなように977nmでのポンプはすべての信号波長に対
しての増幅で同レベルを得るという点では981nmでのポ
ンプ以上である。さらに、上記のようにポンプ波長の選
択を通じて平均化する能力は増幅器の分流にとって非常
に重要になる。
【００５４】ポンプ波長変化の効果は非線形的に高くな
ることを図５でさらに注目すべきである。例えば1530.3
nmの信号波長に対しては979nmでポンプされた利得は981
nmでの利得よりも大きい。一方、この関係は1535.0nmの
信号波長で逆転する。ポンプ調整の効果におけるこの優
劣（richness）は光増幅器の利得スペクトルの形は、各
種の伝送利得のばらつきの問題が実際に生じてはじめて
調整することができる。
ることを図５でさらに注目すべきである。例えば1530.3
nmの信号波長に対しては979nmでポンプされた利得は981
nmでの利得よりも大きい。一方、この関係は1535.0nmの
信号波長で逆転する。ポンプ調整の効果におけるこの優
劣（richness）は光増幅器の利得スペクトルの形は、各
種の伝送利得のばらつきの問題が実際に生じてはじめて
調整することができる。
【００５５】図７はポンプ波長を選択するためにより容
易に使用されるフォーマットで図５に示したタイプのデ
ータをプロットし直したもので、ここで信号波長のばら
つきの中の利得差が最小化される。約977nmのポンプ波
長での動作がこの図の信号波長の設定値に対して最も均
一な利得を与えることが明らかになる。同様のプロット
が他の増幅器の設計に用いることができ、また信号波長
のいかなる所望の設定値、そして入力と出力のパワーレ
ベルの間のどんな所望の関係に対しても最適化されたポ
ンプ波長を選択することができる。同一線に従って図７
に示されたタイプのプロットはポンプパワーレベル差を
予め予測することができる。増幅された励起エミッショ
ン（ASE）の効果、例えば最適化された増幅器からのAS
E、あるいは／若しくは増幅器の分流毎に前後の増幅器
からのASEは増幅器への入力信号の付加設定としてASEを
扱うことによってポンプ波長を選択することを含む。
易に使用されるフォーマットで図５に示したタイプのデ
ータをプロットし直したもので、ここで信号波長のばら
つきの中の利得差が最小化される。約977nmのポンプ波
長での動作がこの図の信号波長の設定値に対して最も均
一な利得を与えることが明らかになる。同様のプロット
が他の増幅器の設計に用いることができ、また信号波長
のいかなる所望の設定値、そして入力と出力のパワーレ
ベルの間のどんな所望の関係に対しても最適化されたポ
ンプ波長を選択することができる。同一線に従って図７
に示されたタイプのプロットはポンプパワーレベル差を
予め予測することができる。増幅された励起エミッショ
ン（ASE）の効果、例えば最適化された増幅器からのAS
E、あるいは／若しくは増幅器の分流毎に前後の増幅器
からのASEは増幅器への入力信号の付加設定としてASEを
扱うことによってポンプ波長を選択することを含む。
【００５６】図８はファイバ12へコネクタ22を通して結
ばれたエルビウムドープ光ファイバ20を有する増幅器13
を示している。光源21はファイバ61に沿って伝送するポ
ンプ光を生成することを含み、エルビウムがドープされ
た光ファイバ20をポンプするためのカプラ22を通り抜け
る。ポンプ源21は本発明に関して波長を選択されたダイ
オードレーザ62の形態である。
ばれたエルビウムドープ光ファイバ20を有する増幅器13
を示している。光源21はファイバ61に沿って伝送するポ
ンプ光を生成することを含み、エルビウムがドープされ
た光ファイバ20をポンプするためのカプラ22を通り抜け
る。ポンプ源21は本発明に関して波長を選択されたダイ
オードレーザ62の形態である。
【００５７】エルビウムがドープされた光ファイバ20は
光ファイバ12でコネクタ26を通り出力の一端につなが
る。ダイオードレーザポンプの波長の選択手段は図９及
び10に参照して記述する。図９は980nmの吸収バンドで
ポンプされたとき1.5nm範囲での光増幅器の利得スペク
トルがポンプレーザの特定波長に依存することを明瞭に
示したものである。この依存性はエルビウムがドープさ
れたファイバ増幅器の動作の通常の理論からは予期され
ないものである。エルビウムドープファイバの吸収バン
ドは約974nmから986nmに拡がる。通常約980nmのポンプ
レーザダイオードは約979nmの吸収ピーク周辺に中央波
長の拡がりのない波長でレイズされるように製造され
る。
光ファイバ12でコネクタ26を通り出力の一端につなが
る。ダイオードレーザポンプの波長の選択手段は図９及
び10に参照して記述する。図９は980nmの吸収バンドで
ポンプされたとき1.5nm範囲での光増幅器の利得スペク
トルがポンプレーザの特定波長に依存することを明瞭に
示したものである。この依存性はエルビウムがドープさ
れたファイバ増幅器の動作の通常の理論からは予期され
ないものである。エルビウムドープファイバの吸収バン
ドは約974nmから986nmに拡がる。通常約980nmのポンプ
レーザダイオードは約979nmの吸収ピーク周辺に中央波
長の拡がりのない波長でレイズされるように製造され
る。
【００５８】特に1528nmと1540nm（青色バンド）の間の
信号波長は利得（利得リプル）においてより大きな予期
されないばらつきを有する。一方1540nm（赤色バンド）
以上の波長はそれほど違いのない利得を持つ。利得スペ
クトルの波長依存部分はポンプ波長の増加とともに短波
長から長波長側へ動くことが図９からもわかる。加えて
図10はポンプ波長スペクトル（975nmから982nm）にわた
って、異なる信号波長での利得とポンプ波長を示してい
る。この図もまたポンプ波長は利得差が大きくなる吸収
ピーク方向へ増加するという事実を明らかに示してい
る。それが故に前もって選択した基準を完全に均一にす
ることにおいて、隣接した979nmの波長範囲、特に977nm
から981nmまでのバンド幅において発せられるレーザダ
イオードは良好な吸収であるにもかかわらずポンプ源と
して望ましくない。表1や表2は数字的にこれらの効果を
示したものである。
信号波長は利得（利得リプル）においてより大きな予期
されないばらつきを有する。一方1540nm（赤色バンド）
以上の波長はそれほど違いのない利得を持つ。利得スペ
クトルの波長依存部分はポンプ波長の増加とともに短波
長から長波長側へ動くことが図９からもわかる。加えて
図10はポンプ波長スペクトル（975nmから982nm）にわた
って、異なる信号波長での利得とポンプ波長を示してい
る。この図もまたポンプ波長は利得差が大きくなる吸収
ピーク方向へ増加するという事実を明らかに示してい
る。それが故に前もって選択した基準を完全に均一にす
ることにおいて、隣接した979nmの波長範囲、特に977nm
から981nmまでのバンド幅において発せられるレーザダ
イオードは良好な吸収であるにもかかわらずポンプ源と
して望ましくない。表1や表2は数字的にこれらの効果を
示したものである。
【００５９】表1から解るようにこの効果はリプルを低
減するために良い結果を与える、すなわちすべての信号
チャンネルにおいてより均一な利得であり、さらにポン
プ波長は吸収ピークから移動する。ポンプ波長における
変化の関数としてリプルの変化が吸収ピークで最も大き
く、さらに良い制御はポンプ波長が吸収ピークにないと
き、一般に達成される。
減するために良い結果を与える、すなわちすべての信号
チャンネルにおいてより均一な利得であり、さらにポン
プ波長は吸収ピークから移動する。ポンプ波長における
変化の関数としてリプルの変化が吸収ピークで最も大き
く、さらに良い制御はポンプ波長が吸収ピークにないと
き、一般に達成される。
【００６０】表2から解るように非常に小さい窓内でポ
ンプ波長を有することも好ましく、このようにしてポン
プ波長依存による付加利得リプル効果を妨げる。もしこ
の波長窓が0.5nm程度に小さいなら、許容される範囲の
エッジが吸収ピーク近くに移動してしまう。加えてこの
効果はより小さい信号波長で大きいことが明らかであ
る。そのためもし1528nm以上の範囲の信号を望むなら、
ポンプ波長の選択はより限定的で、特により低い波長ポ
ンプバンドでは許容されない範囲がより大きくなる。そ
れ故に表2の参照において、もしポンプ波長において2nm
窓で1528nmやそれ以上で用いられるとしたら、2nm窓は9
70nmから975nmまで若しくは982nmから986nm内になけれ
ばならない。一方、もし信号が1530nmやそれ以上の波長
範囲にあるなら、窓は970nmから977nmまで若しくは981n
mから986nmの範囲に落ちる。なおまた、もし1nm窓で152
8nmやそれ以上の範囲内の信号を用いるなら、許容され
る窓は970nmから975nmまで若しくは981nmから986nmの範
囲になる。最終的にもし0.5nm窓で1528nmの範囲の信号
を用いるなら970nmから976nm、若しくは981nmから986nm
内になければならない。もし許容される窓の大きさを低
減するなら、この窓のエッジは吸収ピークに向かって明
らかにさらに押される。
ンプ波長を有することも好ましく、このようにしてポン
プ波長依存による付加利得リプル効果を妨げる。もしこ
の波長窓が0.5nm程度に小さいなら、許容される範囲の
エッジが吸収ピーク近くに移動してしまう。加えてこの
効果はより小さい信号波長で大きいことが明らかであ
る。そのためもし1528nm以上の範囲の信号を望むなら、
ポンプ波長の選択はより限定的で、特により低い波長ポ
ンプバンドでは許容されない範囲がより大きくなる。そ
れ故に表2の参照において、もしポンプ波長において2nm
窓で1528nmやそれ以上で用いられるとしたら、2nm窓は9
70nmから975nmまで若しくは982nmから986nm内になけれ
ばならない。一方、もし信号が1530nmやそれ以上の波長
範囲にあるなら、窓は970nmから977nmまで若しくは981n
mから986nmの範囲に落ちる。なおまた、もし1nm窓で152
8nmやそれ以上の範囲内の信号を用いるなら、許容され
る窓は970nmから975nmまで若しくは981nmから986nmの範
囲になる。最終的にもし0.5nm窓で1528nmの範囲の信号
を用いるなら970nmから976nm、若しくは981nmから986nm
内になければならない。もし許容される窓の大きさを低
減するなら、この窓のエッジは吸収ピークに向かって明
らかにさらに押される。
【００６１】特徴的な吸収ピークに隣接する許容された
バンドのエッジでもあり、バンドのエッジは980nmの範
囲でエルビウムをドープしたファイバの吸収バンド幅に
より一部分決定されるピークから遠く離れてしまう。特
定の利得のために信号を増幅する必要のあるエルビウム
ドープファイバの長さを最大限に最適化するため吸収ピ
ークに近づける動作が望ましいことは当業者にとって明
らかである。しかしながらこの有利さは前記許容されな
い範囲のポンプ波長を使うことによって与えられた異な
る利得の増加によってさらに重要になる。さらに、特徴
的な吸収ピークに隣接する許容されたバンドのエッジで
もあり、バンドのエッジは980nm範囲でエルビウムをド
ープしたファイバの吸収バンド幅によって一部決められ
るピークから遠く離される。
バンドのエッジでもあり、バンドのエッジは980nmの範
囲でエルビウムをドープしたファイバの吸収バンド幅に
より一部分決定されるピークから遠く離れてしまう。特
定の利得のために信号を増幅する必要のあるエルビウム
ドープファイバの長さを最大限に最適化するため吸収ピ
ークに近づける動作が望ましいことは当業者にとって明
らかである。しかしながらこの有利さは前記許容されな
い範囲のポンプ波長を使うことによって与えられた異な
る利得の増加によってさらに重要になる。さらに、特徴
的な吸収ピークに隣接する許容されたバンドのエッジで
もあり、バンドのエッジは980nm範囲でエルビウムをド
ープしたファイバの吸収バンド幅によって一部決められ
るピークから遠く離される。
【００６２】図12と13はポンプ波長調整の他の応用を示
しており、すなわち利得を平滑化させるフィルタの特性
を最適化して用いている。利得をフラットにするフィル
タの製造はフィルタのスペクトル特性における可変性の
いくらかのレベルを導き、フィルタの減衰スペクトルの
形や最大減衰の波長のバリエーションを含む。なぜな
ら、増幅器の利得スペクトルはポンプ波長調整によって
変化し、特に青色バンドにおいて利得平滑化は最も重要
となる。フィルタの可変性に対して補償するポンプ波長
を用いることができる。
しており、すなわち利得を平滑化させるフィルタの特性
を最適化して用いている。利得をフラットにするフィル
タの製造はフィルタのスペクトル特性における可変性の
いくらかのレベルを導き、フィルタの減衰スペクトルの
形や最大減衰の波長のバリエーションを含む。なぜな
ら、増幅器の利得スペクトルはポンプ波長調整によって
変化し、特に青色バンドにおいて利得平滑化は最も重要
となる。フィルタの可変性に対して補償するポンプ波長
を用いることができる。
【００６３】図12はエルビウムがドープされたファイバ
（EDF）が低い損失溶融スプライスで移動及び交換され
る2つの光増幅器（変調器）の受動的挿入損失の波長依
存を示している。2つの変調器は異なった利得を平滑化
するフィルターを含んでいる。図12に示されるように変
調器L（点線）の損失は変調器N（実線）の損失に比べて
より長波長側にシフトしている。
（EDF）が低い損失溶融スプライスで移動及び交換され
る2つの光増幅器（変調器）の受動的挿入損失の波長依
存を示している。2つの変調器は異なった利得を平滑化
するフィルターを含んでいる。図12に示されるように変
調器L（点線）の損失は変調器N（実線）の損失に比べて
より長波長側にシフトしている。
【００６４】図13は2つの利得変調器（再度組み込まれ
たEDF）のリプル（２つのテスト波長の間の利得差）を
ポンプ波長の関数として示したものである。いずれの場
合もテスト波長は1529nmと1535.4nmであり、利得は−12
dBの総入力パワーを計測した。この図から解るようによ
り短い波長でピークを有する利得を平滑化するフィルタ
で変調器N（点線）で最適化されたポンプ波長はおよそ9
77nmである（122番を参照）。一方、変調器L（実線）で
はこの変調器の利得の平滑化フィルタはより長い波長で
減衰ピークを有するため、最適化されたポンプ波長はお
よそ981nmである（124番参照）。ポンプ波長を固定して
両方の変調器を動作することで１つ若しくは両方の変調
器の特徴的な特性の欠点を明らかにできる。最適値への
ポンプ波長の調整はこの欠点を取り除く。利得をフラッ
トにするフィルタの減衰ピークも温度で変化する。図２
から明らかなように減衰ピークのバリエーションはポン
プ波長制御により補償することができる。
たEDF）のリプル（２つのテスト波長の間の利得差）を
ポンプ波長の関数として示したものである。いずれの場
合もテスト波長は1529nmと1535.4nmであり、利得は−12
dBの総入力パワーを計測した。この図から解るようによ
り短い波長でピークを有する利得を平滑化するフィルタ
で変調器N（点線）で最適化されたポンプ波長はおよそ9
77nmである（122番を参照）。一方、変調器L（実線）で
はこの変調器の利得の平滑化フィルタはより長い波長で
減衰ピークを有するため、最適化されたポンプ波長はお
よそ981nmである（124番参照）。ポンプ波長を固定して
両方の変調器を動作することで１つ若しくは両方の変調
器の特徴的な特性の欠点を明らかにできる。最適値への
ポンプ波長の調整はこの欠点を取り除く。利得をフラッ
トにするフィルタの減衰ピークも温度で変化する。図２
から明らかなように減衰ピークのバリエーションはポン
プ波長制御により補償することができる。
【００６５】フィルタ同様、半導体レーザの動作波長範
囲は製造バリエーションの結果としてサンプル毎に変化
する。よって図13の最適化の手続は特にポンプ／フィル
タの組み合わせで得ることができない。例えば特定のフ
ィルタによって得られる値に特定のポンプのポンプ波長
を動かすことができないのである。製造時の設定におい
てはこの問題について増幅器でそれらを結合する前にポ
ンプとフィルタを分類することで対処される。そして補
償が難しいか若しくは不可能な組み合わせが生じていな
いか、単に低い周波数で生じないかだけである。このよ
うな方法において拒絶レベルは低減される。
囲は製造バリエーションの結果としてサンプル毎に変化
する。よって図13の最適化の手続は特にポンプ／フィル
タの組み合わせで得ることができない。例えば特定のフ
ィルタによって得られる値に特定のポンプのポンプ波長
を動かすことができないのである。製造時の設定におい
てはこの問題について増幅器でそれらを結合する前にポ
ンプとフィルタを分類することで対処される。そして補
償が難しいか若しくは不可能な組み合わせが生じていな
いか、単に低い周波数で生じないかだけである。このよ
うな方法において拒絶レベルは低減される。
【００６６】本発明の態様において利得スペクトル上の
ポンプ波長の製造バリエーションの影響は、例えば2つ
のグループ、すなわちそれぞれ978nm以上及び978nm以下
のような長短ポンプ波長のグループへ製造波長のばらつ
きを分離することによって対処される。そして２倍にポ
ンプされた１つのエルビウムコイルまたは２つのコイル
にそれぞれのグループから１つのポンプを分配する。２
つのポンプレーザは双方向にポンプすることによって１
つのEDFと接続することができる。好ましくは異なった
波長の２つのポンプからの出力は3dBカプラを通って混
合され、そしてパワーが１つまたは２つのコイルに均し
く分配される。
ポンプ波長の製造バリエーションの影響は、例えば2つ
のグループ、すなわちそれぞれ978nm以上及び978nm以下
のような長短ポンプ波長のグループへ製造波長のばらつ
きを分離することによって対処される。そして２倍にポ
ンプされた１つのエルビウムコイルまたは２つのコイル
にそれぞれのグループから１つのポンプを分配する。２
つのポンプレーザは双方向にポンプすることによって１
つのEDFと接続することができる。好ましくは異なった
波長の２つのポンプからの出力は3dBカプラを通って混
合され、そしてパワーが１つまたは２つのコイルに均し
く分配される。
【００６７】図７は信号波長の１つの設定への本発明の
適用を示したものである。光増幅器の使用者は信号波長
の多くの設定値で特定の増幅器を用いることを望む。こ
のような場合、信号波長の設定値が変化するとき、増幅
器の特性はポンプ波長の変化によって最適化することが
できる。二者択一的に中間のポンプ波長が選択され、増
幅器が用いられる信号波長の設定のすべて若しくはいく
らかに対して、フィールドで調整する必要なしにこれら
の設定の特性を十分に与えて最適化できない。
適用を示したものである。光増幅器の使用者は信号波長
の多くの設定値で特定の増幅器を用いることを望む。こ
のような場合、信号波長の設定値が変化するとき、増幅
器の特性はポンプ波長の変化によって最適化することが
できる。二者択一的に中間のポンプ波長が選択され、増
幅器が用いられる信号波長の設定のすべて若しくはいく
らかに対して、フィールドで調整する必要なしにこれら
の設定の特性を十分に与えて最適化できない。
【００６８】本発明のこれらの応用は図14に示された。
この図のデータは図６の装置を用いて得られたが、２つ
の信号レーザによってのみ同時に作動するものである。
増幅器に分配される総信号パワーは両方の波長の設定値
で−11dBである。この図でプロットされた信号リプルは
２つのテスト波長での計測された利得間の差である。信
号が1529と1533nm（実線）である場合、より低いリプル
を呈するポンプ波長はおよそ977nmである（126番を参
照）。一方、1535.4/1541 nmの場合(点線)の最小リプル
は980.5nmである(128番参照)。よって最適な増幅特性を
得るためのポンプ波長のフィールド調整は信号波長が増
幅器の変化に対応して可能となる。他方でポンプ波長
は、波長の両設定値に対しての最適値からあまり遠くな
い特性を与える約979nmの中間波長に設定することがで
きる。
この図のデータは図６の装置を用いて得られたが、２つ
の信号レーザによってのみ同時に作動するものである。
増幅器に分配される総信号パワーは両方の波長の設定値
で−11dBである。この図でプロットされた信号リプルは
２つのテスト波長での計測された利得間の差である。信
号が1529と1533nm（実線）である場合、より低いリプル
を呈するポンプ波長はおよそ977nmである（126番を参
照）。一方、1535.4/1541 nmの場合(点線)の最小リプル
は980.5nmである(128番参照)。よって最適な増幅特性を
得るためのポンプ波長のフィールド調整は信号波長が増
幅器の変化に対応して可能となる。他方でポンプ波長
は、波長の両設定値に対しての最適値からあまり遠くな
い特性を与える約979nmの中間波長に設定することがで
きる。
【００６９】同様に図３に見られるように、赤色バンド
増幅器において1555.7nmの単一波長の2つの異なった利
得設定値間の利得リプルはポンプ波長制御によって最小
化できる。単一のポンプでポンプされる光増幅媒体に対
するポンプ波長の調整に加えて、このポンプ波長の調整
は複数のポンプによって行われる増幅媒体のポンピング
にも適用することができる。例えば、もし"n"個の波長
が増幅されたとして、すべての"n"個の波長に対する利
得スペクトルの形を最適化するように選択されたすべて
のポンプのポンプ波長で"n-1"個のポンプが用いられ
る。一方より少ないポンプが最適化の中間レベルに達す
るよう用いられる。正味のポンプパワーを上昇させ、余
剰を与える複数のポンプに用いるという議論についてIE
EEフォトテクノロジーレター（IEEE Phot Tech Let）の
1994年第6巻907頁から909頁のギレス（CR Giles）らの
「980nmポンプレーザの同時波長安定性（"Simultaneous
wavelength-stabilization of 980-nm pump laser
s"）」に見ることができる。 （２）ポンプ波長調整を用いたWDM 伝送システム 図15を参照して、WDM受信機10はWDM送信機11と光ファイ
バのような伝送路手段12によって光学的に結ばれ、伝送
路手段12は送信機11と受信機10との間で送信された信号
を増幅するためにファイバに沿って離間されて縦継（co
ncatenation）される光増幅器13を含む。
増幅器において1555.7nmの単一波長の2つの異なった利
得設定値間の利得リプルはポンプ波長制御によって最小
化できる。単一のポンプでポンプされる光増幅媒体に対
するポンプ波長の調整に加えて、このポンプ波長の調整
は複数のポンプによって行われる増幅媒体のポンピング
にも適用することができる。例えば、もし"n"個の波長
が増幅されたとして、すべての"n"個の波長に対する利
得スペクトルの形を最適化するように選択されたすべて
のポンプのポンプ波長で"n-1"個のポンプが用いられ
る。一方より少ないポンプが最適化の中間レベルに達す
るよう用いられる。正味のポンプパワーを上昇させ、余
剰を与える複数のポンプに用いるという議論についてIE
EEフォトテクノロジーレター（IEEE Phot Tech Let）の
1994年第6巻907頁から909頁のギレス（CR Giles）らの
「980nmポンプレーザの同時波長安定性（"Simultaneous
wavelength-stabilization of 980-nm pump laser
s"）」に見ることができる。 （２）ポンプ波長調整を用いたWDM 伝送システム 図15を参照して、WDM受信機10はWDM送信機11と光ファイ
バのような伝送路手段12によって光学的に結ばれ、伝送
路手段12は送信機11と受信機10との間で送信された信号
を増幅するためにファイバに沿って離間されて縦継（co
ncatenation）される光増幅器13を含む。
【００７０】送信機11は複数のデータ変調されたソース
14（便宜上４つのソースのみが図示されている）を有
し、異なった波長、典型的には約1525nmから1570nmに拡
がる波長バンドで動作する。また簡便には本発明は受信
機と送信機について述べ、もちろん対となった双方向送
受信機（トランシーバ）であっても用いることができ
る。
14（便宜上４つのソースのみが図示されている）を有
し、異なった波長、典型的には約1525nmから1570nmに拡
がる波長バンドで動作する。また簡便には本発明は受信
機と送信機について述べ、もちろん対となった双方向送
受信機（トランシーバ）であっても用いることができ
る。
【００７１】これらの波長は共通伝送路12上に波長多重
器（マルチプレクサ）15によって多重化される。送信機
は増幅器13の縦継の１つを光学的に含む。受信機は波長
分割器（デマルチプレクサ）16を含み、送信機のマルチ
プレクサ15と対となる。波長分割器16の出力は検出器17
につながり、個々に分割された信号チャンネルを与え
る。受信機は波長分割器の上流に位置する前段増幅器と
して増幅器13の縦継の１つを同じように含む。
器（マルチプレクサ）15によって多重化される。送信機
は増幅器13の縦継の１つを光学的に含む。受信機は波長
分割器（デマルチプレクサ）16を含み、送信機のマルチ
プレクサ15と対となる。波長分割器16の出力は検出器17
につながり、個々に分割された信号チャンネルを与え
る。受信機は波長分割器の上流に位置する前段増幅器と
して増幅器13の縦継の１つを同じように含む。
【００７２】増幅器13の各々はレーザダイオードでポン
プされた増幅媒体を好ましくは含み、このレーザダイオ
ードは増幅器若しくはこのシステムの計測された動作パ
ラメータから引き出される信号によって少なくとも一部
が動的にその温度を制御されている。図16は計測された
動作パラメータがポンプレーザダイオードの駆動電流で
ある増幅器13を示している。増幅器は光導波路増幅媒体
20を有する。典型的にはこれはエルビウムがドープされ
たファイバによって構成される。増幅媒体はダイオード
レーザポンプ源21によって光学的にポンプされ、典型的
にはおよそ980nmの波長で励起される。ダイオードレー
ザポンプ源21の出力は波長多重化カプラ22により共通伝
送路に多重化される。増幅媒体20のすべての利得はポン
プレーザダイオードによって駆動電流制御により安定化
される。
プされた増幅媒体を好ましくは含み、このレーザダイオ
ードは増幅器若しくはこのシステムの計測された動作パ
ラメータから引き出される信号によって少なくとも一部
が動的にその温度を制御されている。図16は計測された
動作パラメータがポンプレーザダイオードの駆動電流で
ある増幅器13を示している。増幅器は光導波路増幅媒体
20を有する。典型的にはこれはエルビウムがドープされ
たファイバによって構成される。増幅媒体はダイオード
レーザポンプ源21によって光学的にポンプされ、典型的
にはおよそ980nmの波長で励起される。ダイオードレー
ザポンプ源21の出力は波長多重化カプラ22により共通伝
送路に多重化される。増幅媒体20のすべての利得はポン
プレーザダイオードによって駆動電流制御により安定化
される。
【００７３】ポンプ21のレーザダイオードの駆動電流は
フィードバックループ25から制御信号により制御された
電流制御器24によって供給され、フィードバックループ
25は増幅器の出力から光パワーのわずかな一部分を取り
出す光カプラ26からエラー信号を引き出す。ポンプ21の
レーザダイオードは、例えばペルチェ冷却器のような手
段で温度制御される。この制御は波長制御ユニット28に
よって駆動される温度制御器27により与えられる。波長
制御ユニット28はポンプレーザダイオードの駆動電流を
与える電流制御器24から入力を受け取り、レーザダイオ
ード温度値を決定するためのデータを蓄積するのに用い
られる。この温度は特定波長で励起するレーザダイオー
ドのための駆動電流値を必要とする。データはレーザダ
イオードのエミッション波長プロットによって前もって
得られた値の対照表に蓄積される。この値を得るための
もう一つの方法は測定点を減らして、必要とされた動作
点まで外挿するものである。
フィードバックループ25から制御信号により制御された
電流制御器24によって供給され、フィードバックループ
25は増幅器の出力から光パワーのわずかな一部分を取り
出す光カプラ26からエラー信号を引き出す。ポンプ21の
レーザダイオードは、例えばペルチェ冷却器のような手
段で温度制御される。この制御は波長制御ユニット28に
よって駆動される温度制御器27により与えられる。波長
制御ユニット28はポンプレーザダイオードの駆動電流を
与える電流制御器24から入力を受け取り、レーザダイオ
ード温度値を決定するためのデータを蓄積するのに用い
られる。この温度は特定波長で励起するレーザダイオー
ドのための駆動電流値を必要とする。データはレーザダ
イオードのエミッション波長プロットによって前もって
得られた値の対照表に蓄積される。この値を得るための
もう一つの方法は測定点を減らして、必要とされた動作
点まで外挿するものである。
【００７４】図16の増幅器はレーザ温度の制御のための
制御パラメータとしてポンプレーザダイオードの駆動電
流を用いている。このアプローチの欠点は、エミッショ
ン波長、駆動電流、温度間の関係がレーザの経年によっ
て変化しないという仮定を実質的に用いていることであ
る。この問題は図17の増幅器によってさらに良好に対応
される。
制御パラメータとしてポンプレーザダイオードの駆動電
流を用いている。このアプローチの欠点は、エミッショ
ン波長、駆動電流、温度間の関係がレーザの経年によっ
て変化しないという仮定を実質的に用いていることであ
る。この問題は図17の増幅器によってさらに良好に対応
される。
【００７５】図17の増幅器は図16の増幅器と共通した多
くの構成を有し、さらにこれらの構成物は図16と相応し
て用いられるものには同じ番号を図17においても用いて
いる。２つの増幅器の間の相違は第２のフィードバック
ループ30によって図16の波長制御ユニット28の代わりを
なすことであり、この第２のフィードバックループ30は
温度制御器27の動作を制御し、さらにポンプ21から波長
多重化カプラ22に供給される光パワーのほんの一部分を
取り出す光カプラ32から入力を得て、さらに光波長弁別
器31の出力からエラー信号を引き出している。レーザダ
イオードの前段フェーセットから励起されたパワーを取
り出す光カプラ32を用いる代わりに光波長弁別器31への
入力が後段フェーセットから励起されたパワーから引き
出すこともできる。光波長弁別器31は例えば２つのマッ
ハ・ツェンダー（Mach Zehnder）を平行に配列するとい
った良く知られる方法で構築できる。これらの１つは所
望のエミッション波長に中心を持って落ちるエッジ特性
をもってなされ、一方他のマッハ・ツェンダーはその波
長で中心を持って上昇したエッジを有する。
くの構成を有し、さらにこれらの構成物は図16と相応し
て用いられるものには同じ番号を図17においても用いて
いる。２つの増幅器の間の相違は第２のフィードバック
ループ30によって図16の波長制御ユニット28の代わりを
なすことであり、この第２のフィードバックループ30は
温度制御器27の動作を制御し、さらにポンプ21から波長
多重化カプラ22に供給される光パワーのほんの一部分を
取り出す光カプラ32から入力を得て、さらに光波長弁別
器31の出力からエラー信号を引き出している。レーザダ
イオードの前段フェーセットから励起されたパワーを取
り出す光カプラ32を用いる代わりに光波長弁別器31への
入力が後段フェーセットから励起されたパワーから引き
出すこともできる。光波長弁別器31は例えば２つのマッ
ハ・ツェンダー（Mach Zehnder）を平行に配列するとい
った良く知られる方法で構築できる。これらの１つは所
望のエミッション波長に中心を持って落ちるエッジ特性
をもってなされ、一方他のマッハ・ツェンダーはその波
長で中心を持って上昇したエッジを有する。
【００７６】図17の増幅器はポンプレーザダイオードの
エミッション波長を安定させるように動作する。本方法
でポンプ波長の変化に寄与する利得スペクトル変化が抑
制される。利得スペクトルの安定を望む基本的な理由
は、雑音率の問題を信号から取り除くための手段がとら
れることを可能とすることであって、もしこの信号のパ
ワーレベルがWDM伝送システムの異なるチャンネルへ進
み始めたら、伝送路で連続する増幅器によって増幅され
た信号において誤りを増加させることを許容してしま
う。
エミッション波長を安定させるように動作する。本方法
でポンプ波長の変化に寄与する利得スペクトル変化が抑
制される。利得スペクトルの安定を望む基本的な理由
は、雑音率の問題を信号から取り除くための手段がとら
れることを可能とすることであって、もしこの信号のパ
ワーレベルがWDM伝送システムの異なるチャンネルへ進
み始めたら、伝送路で連続する増幅器によって増幅され
た信号において誤りを増加させることを許容してしま
う。
【００７７】図18の増幅器はエミッション波長を安定化
するだけでなく、増幅器が増幅する多重化信号チャンネ
ルの２つ以上のスペクトルバンドで現れる増幅器出力の
パワーの不均衡を最小限化するためにポンプ21のレーザ
ダイオードの温度を制御する。図18の増幅器は検出ユニ
ット40及びマイクロプロセッサ41を持った図16の増幅器
のフィードバックループ25と波長制御ユニット28を除い
て図16の増幅器と同じ構成を有する。信号は光カプラ26
によって増幅器の出力から取り出され検出ユニット40に
与えられて分割され、さらにWDMチャンネルバンドλ1,
λ2 ...λnの各々の検出された相対的なパワーのサンプ
ル、典型的にはデジタルの形として、マイクロプロセッ
サ41へ与えられる分割出力P(λ1), P(λ2) .. . P(λn)
のために検出される。
するだけでなく、増幅器が増幅する多重化信号チャンネ
ルの２つ以上のスペクトルバンドで現れる増幅器出力の
パワーの不均衡を最小限化するためにポンプ21のレーザ
ダイオードの温度を制御する。図18の増幅器は検出ユニ
ット40及びマイクロプロセッサ41を持った図16の増幅器
のフィードバックループ25と波長制御ユニット28を除い
て図16の増幅器と同じ構成を有する。信号は光カプラ26
によって増幅器の出力から取り出され検出ユニット40に
与えられて分割され、さらにWDMチャンネルバンドλ1,
λ2 ...λnの各々の検出された相対的なパワーのサンプ
ル、典型的にはデジタルの形として、マイクロプロセッ
サ41へ与えられる分割出力P(λ1), P(λ2) .. . P(λn)
のために検出される。
【００７８】本目的のために検出ユニット40は各々のフ
ァイバのWDMチャンネルへ分割するWDM分割フィルタを用
いて行い、PINダイオードにおける各々のファイバの終
端は可変インピーダンス増幅器によってつながる。それ
ぞれの可変インピーダンス増幅器の出力電圧は例えば1k
Hzで動作するA/Dコンバータによってデジタル形式に変
換される。検出ユニット40の関数の他の手段は米国特許
第5,513,029号に開示されており、波長選択フィルタ若
しくはマルチプルPINダイオードを用いる必要なしに各
々のチャンネルにあるパワーの決定を可能とするWDMチ
ャンネルの各々に垂直励起変調器を用いている。
ァイバのWDMチャンネルへ分割するWDM分割フィルタを用
いて行い、PINダイオードにおける各々のファイバの終
端は可変インピーダンス増幅器によってつながる。それ
ぞれの可変インピーダンス増幅器の出力電圧は例えば1k
Hzで動作するA/Dコンバータによってデジタル形式に変
換される。検出ユニット40の関数の他の手段は米国特許
第5,513,029号に開示されており、波長選択フィルタ若
しくはマルチプルPINダイオードを用いる必要なしに各
々のチャンネルにあるパワーの決定を可能とするWDMチ
ャンネルの各々に垂直励起変調器を用いている。
【００７９】マイクロプロセッサ41は第一の出力を電流
制御器24に与えてポンプ21のパワー出力を制御し、さら
に温度制御器27に第２の出力を与えてポンプ21のレーザ
ダイオードの温度を制御する。このような方法でパワー
レベルP(λ1)からP(λn)のいくつか若しくはすべての間
のパワー不均衡を最小化する。典型的にはこれはある閾
値を越えたパワーレベルP(λ1).. . P(λn)のみを含ん
で調整される。これは欠落状態としてチャンネル操作を
行われないか、若しくはそれらはゆっくりとシャットダ
ウンされる。
制御器24に与えてポンプ21のパワー出力を制御し、さら
に温度制御器27に第２の出力を与えてポンプ21のレーザ
ダイオードの温度を制御する。このような方法でパワー
レベルP(λ1)からP(λn)のいくつか若しくはすべての間
のパワー不均衡を最小化する。典型的にはこれはある閾
値を越えたパワーレベルP(λ1).. . P(λn)のみを含ん
で調整される。これは欠落状態としてチャンネル操作を
行われないか、若しくはそれらはゆっくりとシャットダ
ウンされる。
【００８０】図19の伝送システムにおいて伝送路12の最
後の光増幅器は受信機10の一部分として含まれ、図18の
増幅器において用いられる温度制御と実質的に同じ働き
をする。本例においてマイクロプロセッサ41の出力は単
独の増幅器のポンプ21のレーザダイオードの温度制御を
するのではなく、システム制御ユニット50を経由する伝
送路12へのすべての増幅器21のポンプ21の温度制御をす
る。
後の光増幅器は受信機10の一部分として含まれ、図18の
増幅器において用いられる温度制御と実質的に同じ働き
をする。本例においてマイクロプロセッサ41の出力は単
独の増幅器のポンプ21のレーザダイオードの温度制御を
するのではなく、システム制御ユニット50を経由する伝
送路12へのすべての増幅器21のポンプ21の温度制御をす
る。
【００８１】図18の増幅器ユニットの検出ユニット40は
３つの作用を達成するマルチプルPINダイオードを用い
ていることを先に述べた。まずチャンネルを分割し、そ
して分割されたチャンネルをそれぞれ検出し、最後にマ
イクロプロセッサ41に入力するパワー計測信号に検出さ
れた信号を変換する。図19の伝送システムの場合におい
てこれら作用のうち最初の２つは受信機のデマルチプレ
クサ16や検出器17によってそれぞれ実行され、最後の作
用はマイクロプロセッサ41に関連して設けられ、独立し
た検出器ユニット40を必要としない。
３つの作用を達成するマルチプルPINダイオードを用い
ていることを先に述べた。まずチャンネルを分割し、そ
して分割されたチャンネルをそれぞれ検出し、最後にマ
イクロプロセッサ41に入力するパワー計測信号に検出さ
れた信号を変換する。図19の伝送システムの場合におい
てこれら作用のうち最初の２つは受信機のデマルチプレ
クサ16や検出器17によってそれぞれ実行され、最後の作
用はマイクロプロセッサ41に関連して設けられ、独立し
た検出器ユニット40を必要としない。
【００８２】図19の伝送システムは実質的にいくつかの
方法で機能するが、縦継の最後の増幅器は受信機の動作
のない位置にある。このような環境下では、ポンプレー
ザーダイオードの温度を制御するために用いられる最終
の増幅器出力でのスペクトルバンド差におけるパワーの
不一致であるというよりもこのように動作する受信機で
の不一致であるというほうがむしろ正しい。本発明の特
定の実施例が記述され、図示されたが変更は本発明の精
神と目的から分離されることなく行えることが理解され
るであろう。例えば選択されたポンプ波長への前記基準
に加え、半導体レーザの動作波長が時間とともに変化す
るという事実を選択された過程に含ませることができ
る。このように最初に最適化されていないポンプ波長を
選択し、そして時間とともにレーザが最適化を行われて
時間変化していくが、その寿命にわたる最適化ほどには
遠くはない。
方法で機能するが、縦継の最後の増幅器は受信機の動作
のない位置にある。このような環境下では、ポンプレー
ザーダイオードの温度を制御するために用いられる最終
の増幅器出力でのスペクトルバンド差におけるパワーの
不一致であるというよりもこのように動作する受信機で
の不一致であるというほうがむしろ正しい。本発明の特
定の実施例が記述され、図示されたが変更は本発明の精
神と目的から分離されることなく行えることが理解され
るであろう。例えば選択されたポンプ波長への前記基準
に加え、半導体レーザの動作波長が時間とともに変化す
るという事実を選択された過程に含ませることができ
る。このように最初に最適化されていないポンプ波長を
選択し、そして時間とともにレーザが最適化を行われて
時間変化していくが、その寿命にわたる最適化ほどには
遠くはない。
【００８３】同様にポンプレーザの出力スペクトルは例
えばモードホッピングのために変動を呈する。この効果
を最小化するために利得スペクトルの所望の形を最適化
する必要のない中間ポンプ波を選択するが、ポンプレー
ザの変動に比較してほとんど無関係である。他のバリエ
ーションとしてアナログ光伝送システム、例えばサブキ
ャリアに多重を用いるシステムにおいて、利得傾斜（す
なわちAG/AX）は制御を行うための重要なパラメータで
ある。よってこの場合、上記基準の変わりに、利得傾斜
がポンプバンド内のポンプ波長を選択するのに用いられ
る利得スペクトルの特性と同様に用いられる。
えばモードホッピングのために変動を呈する。この効果
を最小化するために利得スペクトルの所望の形を最適化
する必要のない中間ポンプ波を選択するが、ポンプレー
ザの変動に比較してほとんど無関係である。他のバリエ
ーションとしてアナログ光伝送システム、例えばサブキ
ャリアに多重を用いるシステムにおいて、利得傾斜（す
なわちAG/AX）は制御を行うための重要なパラメータで
ある。よってこの場合、上記基準の変わりに、利得傾斜
がポンプバンド内のポンプ波長を選択するのに用いられ
る利得スペクトルの特性と同様に用いられる。
【００８４】さらなるバリエーションとして複数の光増
幅器を有する伝送システムにおいてポンプレーザダイオ
ードは異なった波長を有するが、これらは許容された窓
の中にすべて落ち込む。本発明の範囲と精神から分離さ
れることのない部分修正のバリエーションはここに開示
されたことにより当業者にとって明らかなことであろ
う。特許請求の範囲はこのような部分修正、バリエーシ
ョン、均等物についてもここで述べられた特定の実施例
と同様であるとして含まれることを意図する。
幅器を有する伝送システムにおいてポンプレーザダイオ
ードは異なった波長を有するが、これらは許容された窓
の中にすべて落ち込む。本発明の範囲と精神から分離さ
れることのない部分修正のバリエーションはここに開示
されたことにより当業者にとって明らかなことであろ
う。特許請求の範囲はこのような部分修正、バリエーシ
ョン、均等物についてもここで述べられた特定の実施例
と同様であるとして含まれることを意図する。
【００８５】
【表１】
【００８６】
【表２】
【図１】 ポンプ波長毎の信号波長対利得を示す図であ
る。
る。
【図２】 ポンプ波長毎の信号波長対利得を示す図であ
る。
る。
【図３】 信号波長毎のポンプ波長対リプルを示す図で
ある。
ある。
【図４】 ポンプ波長毎の信号波長対利得を示す図であ
る。
る。
【図５】 ポンプ波長毎の信号波長対利得を示す図であ
る。
る。
【図６】 装置を示す模式図である。
【図７】 信号波長毎のポンプ波長対利得を示す図であ
る。
る。
【図８】 EDFAを模式的に示す図である。
【図９】 冷却されたEDFAのポンプ波長毎の信号波長対
利得を示す図である。
利得を示す図である。
【図１０】 ポンプ波長毎の信号波長対利得を示す図で
ある。
ある。
【図１１】 ポンプ波長対ポンプ吸収を示す図である。
【図１２】 信号波長対挿入損失を示す図である。
【図１３】 ポンプ波長対利得差を示す図である。
【図１４】 ポンプ波長対利得差を示す図である。
【図１５】 WDM伝送システムを示す模式図である。
【図１６】 光増幅器の形態を示す模式図である。
【図１７】 光増幅器の他の形態を示す模式図である。
【図１８】 光増幅器の他の形態を示す模式図である。
【図１９】 WDM伝送システムの他の形態を示す模式図
である。
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ 14/02 (31)優先権主張番号 ６０／０５２ ８８９ (32)優先日 1997年７月17日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (71)出願人 595164051 ノーザン テレコム リミテッド ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＴＥＬＥＣＯＭ ＬＩ ＭＩＴＥＤ カナダ国 ケベック エイチ２ワイ ３ワ イ４ モントリオール セイント・アント ワーヌ・ストリート・ウエスト 380 ワ ールド・トレード・センター・オブ・モン トリオール エイトゥスフロアー (72)発明者 ケビン ダブリュ． ベネット アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ビルディング 1140 アパートメント エイチ． ペインテッドポスト クリーク サイドドライブ 114 (72)発明者 フィオナ デイビス イギリス国 シーエム23 ２エイアール ハーツ ビショップスストートフォード バイランズクローズ ６ (72)発明者 リチャード エイ． ハベル カナダ国 オンタリオ州 ケー２エイ ２ ティーアイ オタワ マンスフィールドア ヴェニュー 561 (72)発明者 ポール エイ． ジャコブソン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14814 ビッグフラッツ ダヴェンポートロード 42 (72)発明者 ナイジェル イー． ジョリー イギリス国 シーエム19 ５エヌユー エ セックス ハーロウ ヘイハムズ 42 (72)発明者 ロバート ダブリュ． キーズ カナダ国 オンタリオ州 ケー２エム ２ エル９ カナタ メドウブリーズドライブ 73 (72)発明者 キム バイロン ロバーツ イギリス国 ハーツ エイ18 ７ディーエ ル ウェルウィンガーデンシティ シェラ ーズパークロード 41 (72)発明者 マーク エイ． ニューハウス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング ワトウガアヴェニュー 225 (72)発明者 マイケル ジェー．ヤドロスキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング 19スイースト５スストリー ト （番地なし)
Claims (69)
- 【請求項１】 光増幅器の利得スペクトルを調整するた
めの方法であって、前記光増幅器は光増幅媒体とポンプ
バンド内で前記媒体にポンプパワーを与えるポンプから
なり、前記ポンプパワーは中央波長を有したスペクトル
を有し、前記方法は、前記光増幅器の利得スペクトルの
形を変化させるためにポンプバンド内の中央波長値を調
整することからなることを特徴とする光増幅器の利得ス
ペクトルの調整方法。 - 【請求項２】 光増幅器は付加ポンプを備え、前記付加
ポンプはポンプバンド内で前記媒体に付加ポンプパワー
を供給し、前記付加ポンプパワーは中央波長を有したス
ペクトルを有し、前記方法は、前記光増幅器の利得スペ
クトルの形を変化させるためにポンプバンド内で前記付
加ポンプパワーの中央波長値を調整する付加ステップか
らなることを特徴とする請求項１記載の光増幅器の利得
スペクトルの調整方法。 - 【請求項３】 利得スペクトルを有する光増幅器の動作
方法であって、光増幅媒体とポンプバンド内で前記媒体
にポンプパワーを供給するポンプからなり、前記ポンプ
パワーは中央波長を有したスペクトルを有し、前記方法
は、前記光増幅器の利得スペクトルを制御するためにポ
ンプバンド内の中央波長値を制御することからなること
を特徴とする光増幅器の動作方法。 - 【請求項４】 さらに光増幅器の利得スペクトルを制御
するために前記媒体に供給されたポンプパワーの大きさ
を制御することからなることを特徴とする請求項３記載
の方法。 - 【請求項５】 ポンプと光増幅媒体の間に位置する減衰
器を用いてポンプパワーの大きさが制御されることを特
徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 中央波長値が2ナノメータ内に制御され
ることを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項７】 中央波長値が1ナノメータ内に制御され
ることを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項８】 中央波長値が0.5ナノメータ内に制御さ
れることを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項９】 光増幅器の動作方法であって、前記光増
幅器が利得スペクトルを有しさらに光増幅媒体とポンプ
バンド内で前記媒体にポンプパワーを与えるポンプから
なり、前記ポンプパワーは中央波長を有したスペクトル
を有し、前記方法は、前記光増幅器に信号波長の設定を
与えさらにポンプバンド内のポンプ中央波長を選択する
ことからなり、前記選択されたポンプ中央波長はポンプ
バンド内の少なくとも１つの他のポンプ中央波長によっ
て生成された利得スペクトルと比較して少なくとも１つ
の基準に基づいて最適化された信号波長の前記設定値に
利得スペクトルを与えることを特徴とする光増幅器の動
作方法。 - 【請求項１０】 ポンプバンドが約975ナノメータと約9
85ナノメータの間の波長からなることを特徴とする請求
項９記載の方法。 - 【請求項１１】 少なくとも１つの基準が少なくとも１
つの波長範囲において利得スペクトルの平滑度からなる
ことを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１２】 少なくとも１つの波長範囲が約1525ナ
ノメータから約1540ナノメータの間であることを特徴と
する請求項11記載の方法。 - 【請求項１３】 少なくとも１つの基準が信号波長の設
定値間の利得スペクトルの大きさの差を低減することか
らなることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１４】 信号波長の第１と第２の設定が増幅器
に与えられさらに少なくとも１つの基準が、信号波長の
第１の設定の利得スペクトルの大きさの間の差を低減し
さらに信号波長の第２の設定の利得スペクトルの大きさ
の間の差を低減し、これらの中間（compromising）とな
ることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１５】 少なくとも１つの基準が利得スペクト
ル上のポンプの経年効果を低減することからなることを
特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１６】 ポンプがレーザでありさらに少なくと
も１つの基準が利得スペクトル上のモードホッピングの
効果を低減することからなることを特徴とする請求項９
記載の方法。 - 【請求項１７】 少なくとも１つの基準が動的利得傾斜
の効果を低減することからなることを特徴とする請求項
９記載の方法。 - 【請求項１８】 増幅器は利得平滑化フィルタからなり
さらに少なくとも１つの基準が利得スペクトル上でフィ
ルタの効果からなることを特徴とする請求項９記載の方
法。 - 【請求項１９】 少なくとも１つの基準が利得スペクト
ルの傾斜からなることを特徴とする請求項９記載の方
法。 - 【請求項２０】 光増幅器は前記光増幅器の分流したシ
リーズの１つのメンバーであり、さらに少なくとも１つ
の基準が前記光増幅器のシリーズの少なくとも１つの他
のメンバーの増幅された自励エミッションの効果からな
ることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項２１】 エルビウムドープシリカ光ファイバ増
幅器を２つ以上有する伝送システム内でポンピングする
方法であって、前記方法は、効果に関連した光波長をポ
ンプすることによる利得差が実質的に低減されるような
波長を有したポンプ光源の選択を含むことを特徴とする
ポンピングの方法。 - 【請求項２２】 光ファイバによって結ばれた送信機と
受信機を有する伝送システムの動作方法であって、複数
の光増幅器が前記送信機と受信機の間で信号チャンネル
を増幅するために前記光ファイバに沿って位置し、前記
増幅器の各々はポンプ光源を有し、前記方法は、効果に
関連した光波長をポンプすることによる利得差への寄与
が実質的に低減されるようなポンプ光源の波長の選択を
含むことを特徴とする伝送システムの動作方法。 - 【請求項２３】 複数の光増幅器を有する伝送システム
の動作方法であって、各々の前記光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は、970nmから977nmまで若しくは981nmから986
nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含むことを特
徴とする伝送システムの動作方法。 - 【請求項２４】 974nmから975nmまで若しくは981nmか
ら983nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含むこ
とを特徴とする請求項23記載の方法。 - 【請求項２５】 974.5nmから975nmまで若しくは982nm
から983nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含む
ことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 【請求項２６】 複数の光増幅器が1530nmから1565nmの
範囲内にある波長の信号を増幅するために配列されるこ
とを特徴とする請求項23記載の方法。 - 【請求項２７】 974nmから976nmまで若しくは981nmか
ら984nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含むこ
とを特徴とする請求項26記載の方法。 - 【請求項２８】 974nmから975nmまで若しくは982nmか
ら983nmまでの範囲内にある光源の波長の選択を含むこ
とを特徴とする請求項26記載の方法。 - 【請求項２９】 複数の光増幅器を有する伝送システム
の動作方法であって、各々の前記光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は、970nmから975nmまで若しくは982nmから986
nmまでの範囲内の2nmの波長バンド内にある光源の波長
の選択を含むことを特徴とする伝送システムの動作方
法。 - 【請求項３０】 複数の光増幅器を有する伝送システム
の動作方法であって、各々の前記光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は、970nmから975nmまで若しくは981nmから986
nmまでの範囲内の1nmの波長バンド内にある光源の波長
の選択を含むことを特徴とする伝送システムの動作方
法。 - 【請求項３１】 複数の光増幅器を有する伝送システム
の動作方法であって、各々の前記光増幅器はエルビウム
がドープされたシリカファイバとポンプ光源からなり、
前記方法は、970nmから976nmまで若しくは981nmから986
nmまでの範囲内の0.5nmの波長バンド内にある光源の波
長の選択を含むことを特徴とする伝送システムの動作方
法。 - 【請求項３２】 信号を増幅するために配列された複数
の光増幅器を有する伝送システムの動作方法であって、
前記信号は1530nmから1565nmの範囲内の波長を有し、各
々の前記光増幅器はエルビウムがドープされたシリカフ
ァイバとポンプ光源からなり、前記方法は、970nmから9
77nmまで若しくは981nmから986nmまでの範囲内の2nmの
波長バンド内にある光源の波長の選択を含むことを特徴
とする伝送システムの動作方法。 - 【請求項３３】 970nmから977nmまで若しくは981nmか
ら986nmまでの範囲内の1nmの波長バンド内にある光源の
波長の選択を含むことを特徴とする請求項32記載の方
法。 - 【請求項３４】 970nmから977nmまで若しくは981nmか
ら986nmまでの範囲内の0.5nmの波長バンド内にある光源
の波長の選択を含むことを特徴とする請求項32記載の方
法。 - 【請求項３５】 半導体レーザで光学的にポンプされる
光増幅媒体を有する光増幅器の動作方法であって、利得
スペクトルの形がレーザのエミッション波長の動的制御
によって制御されることを特徴とする光増幅器の動作方
法。 - 【請求項３６】 半導体レーザで光学的にポンプされる
光増幅媒体を有する光増幅器の動作方法であって、フィ
ードバック制御ループがレーザによる増幅媒体に分配さ
れたポンプパワーの大きさを制御するのに用いられ、さ
らに調整手段が前記分配されたポンプパワーの変化によ
り直接もたらされるエミッション波長における変化を修
正するのに用いられることを特徴とする光増幅器の動作
方法。 - 【請求項３７】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継（concatenation）を含む波長分割・多重伝送
路を経由して送信機に光学的に接続される受信機を有
し、それぞれの前記増幅器は利得スペクトルを示す波長
分割・多重伝送システムにおいて、前記増幅器もしくは
前記システムの測定された動作パラメータに応答して前
記レーザダイオードポンプの温度を動的に制御すること
によって前記増幅器の少なくとも１つの利得スペクトル
を調整することを特徴とする方法。 - 【請求項３８】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継を含む波長分割・多重伝送路を経由して送信機
に光学的に接続される受信機を有し、それぞれの前記増
幅器は利得スペクトルを示す波長分割・多重伝送システ
ムにおいて、前記増幅器の前記レーザダイオードポンプ
に付与される駆動電流の大きさの変化に応答して前記増
幅器の利得スペクトルを調整することを特徴とする請求
項37記載の方法。 - 【請求項３９】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継を含む波長分割・多重伝送路を経由して送信機
に光学的に接続される受信機を有し、それぞれの前記増
幅器は利得スペクトルを示す波長分割・多重伝送システ
ムにおいて、前記増幅器の前記レーザダイオードポンプ
のエミッション波長の変化に応答して前記増幅器の利得
スペクトルを調整することを特徴とする請求項37記載の
方法。 - 【請求項４０】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継を含む波長分割・多重伝送路を経由して送信機
に光学的に接続される受信機を有し、前記増幅器は利得
スペクトルを示す波長分割・多重伝送システムにおい
て、前記増幅器は少なくとも２つの波長の分割・多重信
号を前記信号の前記増幅器からの出力パワーの違いに対
応して増幅することを特徴とする請求項37記載の方法。 - 【請求項４１】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継を含む波長分割・多重伝送路を経由して送信機
に光学的に接続される受信機を有し、それぞれの前記増
幅器は利得スペクトルを示す波長分割・多重伝送システ
ムにおいて、前記増幅器の前記利得スペクトルを調整す
る方法であって、出力パワーの違いが縦継の少なくとも
他の１つの前記増幅器のレーザダイオードポンプの温度
を動的に制御するために付加的に用いられることを特徴
とする請求項40記載の方法。 - 【請求項４２】 レーザダイオードでポンプされる増幅
器の縦継を含む波長分割・多重伝送路を経由して送信機
に光学的に接続される受信機を有し、それぞれの前記増
幅器は利得スペクトルを示す前記波長分割・多重伝送シ
ステムにおいて、前記受信機が前記送信機から受信する
少なくとも２つの波長分割・多重信号の間の出力パワー
の差に応答して増幅器の少なくとも１つの前記レーザダ
イオードポンプの温度を動的に制御するシステムである
ことを特徴とする利得スペクトル調整方法。 - 【請求項４３】 光増幅器が利得スペクトルを有する前
記光増幅器製造方法であって、前記方法は、 ａ）増幅媒体を準備し、 ｂ）ポンプバンド内で増幅媒体にポンプパワーを供給す
るためのポンプを準備し、前記ポンプパワーは中央波長
を有するスペクトルを有し、さらに、 ｃ）利得を平滑化するフィルタを準備する、ことからな
り、 ここにおいてポンプバンド内の中央波長値の調整が利得
スペクトルが少なくとも１つの基準に合致するように増
幅器の利得スペクトルを調整することによって可能なら
しめるようにポンプと利得を平滑化するフィルタとが選
択されていることを特徴とする光増幅器製造方法。 - 【請求項４４】 光増幅媒体はエルビウムがドープされ
た光導波路ファイバであり、さらにポンプは980ナノメ
ータバンドで動作される半導体レーザであることを特徴
とする請求項１、３、９または43記載の方法。 - 【請求項４５】 利得スペクトルを有する光増幅器であ
って、さらに、光増幅媒体と、ポンプバンド内で前記媒
体にポンプパワーを供給し、前記ポンプパワーは中央波
長を有するスペクトルを有するポンプと、そして利得ス
ペクトルの形を制御するためのポンプバンド内の中央波
長値を制御する手段と、を備えたことを特徴とする光増
幅器。 - 【請求項４６】 さらに、 ａ）付加ポンプであって、前記付加ポンプはポンプバン
ド内で前記媒体に付加ポンプパワーを供給し、前記付加
ポンプパワーは中央波長を有するスペクトルを有してい
る付加ポンプと、 ｂ）利得スペクトルの形を制御するためのポンプバンド
内で前記付加ポンプパワーの中央波長を制御するための
付加手段と、を備えたことを特徴とする請求項45記載の
光増幅器。 - 【請求項４７】 さらに利得スペクトルの形を制御する
ために前記媒体に与えられるポンプパワーの大きさを制
御する手段を備えていることを特徴とする請求項45記載
の光増幅器。 - 【請求項４８】 前記媒体に与えられるポンプパワーの
大きさを制御する手段がポンプと光増幅媒体の間に位置
する減衰器からなることを特徴とする請求項47記載の光
増幅器。 - 【請求項４９】 さらに、利得を平滑化するフィルタを
備えたことを特徴とする請求項45記載の光増幅器。 - 【請求項５０】 光増幅媒体はエルビウムがドープされ
た光導波路ファイバであり、さらにポンプは980nmバン
ドで動作される半導体レーザであることを特徴とする請
求項45記載の光増幅器。 - 【請求項５１】 半導体レーザによって光学的にポンプ
される光増幅媒体を有する光増幅器であって、前記増幅
器は前記レーザのエミッション波長の動的制御により利
得スペクトルの形を制御する制御手段を含むことを特徴
とする光増幅器。 - 【請求項５２】 半導体レーザによって光学的にポンプ
される光増幅媒体を有する光増幅器であって、前記増幅
器は前記レーザによる前記増幅媒体に分配されたポンプ
パワーの大きさを制御するフィードバック手段を含み、
さらに前記分配されたポンプパワーの変化から直接導か
れるエミッション波長の変化を修正する調整手段を含む
ことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項５３】 レーザダイオードによって光学的にポ
ンプされる光増幅媒体光増幅器であって、前記レーザダ
イオードの温度は前記増幅器の測定された動作パラメー
タから引き出された信号によって少なくとも一部を動的
に制御することを特徴とする光増幅器。 - 【請求項５４】 レーザダイオードはレーザを通して流
れる駆動電流に応答して発光し、さらに前記動作パラメ
ータは前記駆動電流であることを特徴とする請求項53記
載の光増幅器。 - 【請求項５５】 レーザダイオードは特定波長で発光
し、前記特定波長は前記動作パラメータによることを特
徴とする請求項53記載の光増幅器。 - 【請求項５６】 光ファイバによって結ばれた送信機と
受信機を有する伝送システムであって、複数の光増幅器
が前記送信機と受信機の間で信号チャンネルを増幅する
ために前記光ファイバに沿って位置し、前記増幅器の各
々はポンプ光源を有し、前記光源の波長は効果に関連し
たポンプ光波長による利得差への寄与が実質的に低減す
る前記波長であることを特徴とする伝送システム。 - 【請求項５７】 ポンプ光源が半導体レーザであること
を特徴とする請求項56記載の伝送システム。 - 【請求項５８】 複数の光増幅器を有する伝送システム
であって、各々の前記光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nmから977nmまで若しくは981nmから986nmまで
の範囲内の光源の波長であることを特徴とする伝送シス
テム。 - 【請求項５９】 光源の波長が974nmから975nmまで若し
くは981nmから983nmまでの範囲内であることを特徴とす
る請求項58記載の伝送システム。 - 【請求項６０】 光源の波長が974.5nmから975nmまで若
しくは982nmから983nmまでの範囲内であることを特徴と
する請求項58記載の伝送システム。 - 【請求項６１】 複数の光増幅器が1530nmから1565nmの
範囲内の信号波長を増幅するために配列されることを特
徴とする請求項58記載の伝送システム。 - 【請求項６２】 光源の波長が974nmから976nmまで若し
くは981nmから984nmまでの範囲内であることを特徴とす
る請求項61記載の伝送システム。 - 【請求項６３】 光源の波長が974nmから975nmまで若し
くは982nmから983nmまでの範囲内であることを特徴とす
る請求項61記載の伝送システム。 - 【請求項６４】 複数の光増幅器を有する伝送システム
であって、各々の前記光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nmから975nmまで若しくは982nmから986nmまで
の範囲内の2nmの波長バンド内にあることを特徴とする
伝送システム。 - 【請求項６５】 複数の光増幅器を有する伝送システム
であって、各々の前記光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nmから975nmまで若しくは981nmから986nmまで
の範囲内の1nmの波長バンド内にあることを特徴とする
伝送システム。 - 【請求項６６】 複数の光増幅器を有する伝送システム
であって、各々の前記光増幅器はエルビウムがドープさ
れたシリカファイバとポンプ光源からなり、前記光源の
波長は970nmから976nmまで若しくは981nmから986nmまで
の範囲内の0.5nmの波長バンド内にあることを特徴とす
る伝送システム。 - 【請求項６７】 信号を増幅するために配列された複数
の光増幅器を有する伝送システムであって、前記信号は
1530nmから1565nmの範囲内にあり、各々の前記光増幅器
はエルビウムがドープされたシリカファイバとポンプ光
源からなり、前記光源の波長は970nmから977nmまで若し
くは981nmから986nmまでの範囲内の2nmの波長バンド内
にあることを特徴とする伝送システム。 - 【請求項６８】 光源の波長が970nmから977nmまで若し
くは981nmから986nmまでの範囲内の1nmの波長バンド内
にあることを特徴とする請求項67記載の伝送システム。 - 【請求項６９】 光源の波長が970nmから976nmまで若し
くは981nmから986nmまでの範囲内の0.5nmの波長バンド
内にあることを特徴とする請求項67記載の伝送システ
ム。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9703233A GB2322228A (en) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | Optical amplifiers and WDM transmission systems |
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| US60/044489 | 1997-04-21 | ||
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