KR100715642B1 - 광 증폭기 및 광 증폭 방법 - Google Patents

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Abstract

광 필터(140)는 다중 신호광의 파장 대역에서 손실 L(dB)의 파장 λ(nm)에 대한 기울기(dL/dλ)가 가변인 손실 스펙트럼을 가지고 있다. 제어 회로(150)는 광 커플러(130)에 의해 분기된 신호광의 파워를 검출하고, 그 입력 신호광 파워에 기초하여, 출력 신호광의 파워가 일정한 목표치로 되도록 여기 광원(121, 122)으로부터 광 증폭부(111, 112)에 공급되는 여기 광의 파워를 제어한다. 또한, 제어 회로(150)는 그 입력 신호광 파워에 기초하여 광 필터(140)의 기울기(dL/dλ)를 제어한다.
파장 대역, 기울기, 손실 스펙트럼, 신호광, 파워, 목표치, 여기 광

Description

광 증폭기 및 광 증폭 방법{Optical amplifier and optical amplifying method}
본 발명은 미리 정해진 파장 대역에 속하는 다른 파장의 복수의 신호광을 합파(合波)한 다중 신호광을 일괄하여 증폭하는 광 증폭기 및 광 증폭 방법에 관한 것이다.
광 증폭기로는 형광 물질이 첨가된 도파로에 신호광과 함께 해당 형광 물질의 여기 광을 유도함으로써, 신호광을 증폭하는 광 증폭기가 공지되어 있다. 이러한 광 증폭기는 광 전송 시스템에서 중계국 등에 설치되어 있다. 특히, 다른 파장의 복수의 신호광을 합파한 다중 신호광을 전송하는 파장 다중 전송 시스템에 사용되는 광 증폭기는 이들 복수의 신호광 각각을 서로 같은 이득으로 일괄 광 증폭함과 동시에, 복수의 신호광 각각의 파워를 일정 목표치로 증폭하여 출력할 필요가 있다.
예를 들면, 문헌 1 「K. Inoue, et al., "Tunable Gain Equalization Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720(1991)」에는 마하 젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 사용한 광 필터에 의해 광 증폭기의 이득 평탄화를 도모하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 문헌 2 「S. Kinoshita, et al., "Large Capacity WDM Transmission Based On Wideband Erbium-Doped Fiber Amplifiers", OSA TOPS, Vol.25, PP.258-261(1998)」에는 광 증폭기의 전단 광 증폭부와 후단 광 증폭부 사이에 감쇠량 가변인 광 감쇠기를 삽입하여, 전단 광 증폭부에 입력하는 신호광의 파워가 변동해도, 후단 광 증폭부에 입력하는 신호광 파워를 광 감쇠기에 의해 일정하게 유지함으로써, 광 증폭기로부터 출력되는 신호광 파워를 일정 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기 전체의 이득 편차도 일정하게 유지하는 기술이 기재되어 있다.
그러나, 상기 문헌 1에 기재된 기술에서는 예를 들면 광 증폭기의 전단 전송로에서의 손실이 어떠한 원인에 의해 변동하고, 광 증폭기에 입력되는 신호광의 파워가 변동하였을 때, 광 증폭기로부터 출력되는 신호광의 파워를 일정 목표치로 유지하고자 하면, 광 증폭기에서의 신호광의 광 증폭 이득을 변화시킬 필요가 있다. 그리고, 이득을 변화시키면, 이득의 파장 의존성이 변동하며, 그 결과, 광 증폭기의 이득 평탄성이 손상되어, 광 증폭기로부터 출력되는 복수의 신호광 각각의 파워가 같아지지 않게 되는 이른바 편차를 갖게 된다.
또한, 상기 문헌 2에 기재된 기술에서는 후단 광 증폭부에 입력되는 신호광 파워를 광 감쇠기에 의해 일정 목표치로 유지하고자 하면, 전단 광 증폭부에 입력 한 신호광 파워가 충분히 클 때에는 광 감쇠기에 의해 크게 감쇠시킬 필요가 생기게 되며, 그 결과, 여기 효율이 나빠져 잡음 지수가 열화된다.
본 발명은, 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 입력 신호광 파워가 변동해도 잡음 지수를 열화시키지 않고 출력 신호광 파워 및 이득 평탄성을 유지할 수 있는 광 증폭기 및 광 증폭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 증폭기는 미리 정해진 파장 대역에 속하고, 파장이 다른 복수의 신호광을 합파한 다중 신호광을 일괄하여 증폭하는 광 증폭기로서, (1)형광 물질이 첨가된 광 도파로를 가지며, 이 다중 신호광을 형광 물질의 광 여기를 이용하여 증폭하는 하나 또는 복수의 광 증폭부와, (2)광 증폭부에 미리 정해진 여기 광을 공급하는 여기 광원과, (3)미리 정해진 파장 대역 내에서 손실 L(dB)의 파장 λ(nm)에 대한 기울기(dL/dλ)를 변화시킬 수 있는 광 필터와, (4)증폭 후의 광 파워가 미리 정해진 목표치가 되도록 여기 광원의 여기 광 출력을 제어함과 동시에, 광 필터의 특성을 조정하여 최종적인 이득 특성을 조정하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 광 증폭 방법은, (1)다중 신호광을 미리 정해진 여기 광과 함께 형광 물질이 첨가된 광 도파로로 유도하여 광 증폭하는 공정과, (2)증폭 전 또는 증폭 후의 적어도 어느 한쪽의 다중 신호광을 미리 정해진 파장 대역 내에서 손실 L(dB)의 파장 λ(nm)에 대한 기울기(dL/dλ)를 변화시킬 수 있는 광 필터로 유도하여, 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정함으로써, 광 증폭 공정에서의 이득의 파장 의존성을 저감하는 공정과, (3)여기 광의 강도를 조정하여 증폭 후의 광 파워를 미리 정해진 목표치가 되도록 조정하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 증폭기 또는 광 증폭 방법에 의하면, 광 증폭기에의 입력 신호광 파워가 변동해도 광 증폭기로부터의 출력 신호광 파워를 미리 정해진 목표치로 유지할 수 있다. 또한, 입력 신호광 파워 변동에 의해 광 증폭부의 이득에 파장 의존성이 생기는 경우가 있어도 광 필터 손실(L)의 파장(λ)에 대한 기울기(dL/dλ)를 조정함으로써, 광 증폭기 전체의 이득 평탄성을 유지할 수 있다.
이 광 필터는 이 미리 정해진 파장 대역 내에서,
L ≒ a (λ-λc) + b
(λc(nm), b(dB)는 정수)를 만족하고, a(dB/nm)를 변경함으로써 기울기(dL/dλ)를 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 광 필터는 기울기(dL/dλ)의 조정이 용이하다. 이 λc가 이 미리 정해진 파장 대역 내에 설정되어 있으면, 미리 정해진 파장 대역 내의 파장(λc)에서의 손실(L)이 항상 일정해져, λc에서의 잡음 특성을 중시한 설계가 가능해진다.
또한, 광 증폭부 고유의 이득 파장 의존성을 보상하는 이득 등화기를 더 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 이득 등화기가 광 증폭부 고유의 이득 파장 의존성을 등화하여, 광 필터가 입력 신호광의 파워 변동 보상을 행함으로써, 광 증폭기 전체의 이득 평탄성이 보다 뛰어난 것으로 되어, 제어·조정이 용이해진다.
다중 신호광에 포함된 신호광의 수를 검출하는 파수(波數) 모니터를 더 구비 하며, 제어 수단은 파수 모니터에서 검출된 신호광의 수에 따라 증폭 후의 광 파워의 목표치를 조정하는 것이 바람직하다. 신호광의 수가 증감됨으로써 입력 신호광 파워가 변동해도 각 신호광 파워를 일정하게 유지할 수 있다.
광 필터의 기울기(dL/dλ)의 조정은, 예를 들면, 1)광 증폭부에 입력되는 광 파워를 검출하는 입력광 파워 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 행해도 되고, 2)광 증폭부의 이득을 검출하는 이득 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 행해도 되며, 3)광 증폭부로부터 출력된 광에 포함되는 신호광의 각 파장, 출력을 검출하여, 검출된 최단, 최장 파장의 파워 편차에 기초하여 행해도 되며, 또는, 4)광 증폭부로부터 출력된 광의 소정 파장 대역의 양단 외측에서의 각각의 ASE 광 레벨을 검출하는 ASE 광 레벨 검출 수단으로 검출한 각각의 ASE 광 레벨의 레벨차가 일정해지도록 행해도 된다. 광 증폭부로부터 출력된 광에 포함되는 신호광의 각 파장, 출력을 검출하여, 검출된 최단 파장의 광으로부터 단파장 측과 최장 파장의 광으로부터 장파장 측에서의 각각의 ASE 광 레벨을 검출하여 조정에 사용해도 된다. 3), 4)의 경우는 다중 신호광과 함께 전송되어 오는 최단, 최장 파장에 관한 정보를 기초로 하여 파워 편차나 ASE 광 레벨을 검출하는 파장을 결정해도 된다.
또한, 광 필터의 소정 파장 대역에서의 전(全) 투과율을 최대로 조정한 때 그 손실(L)이 파장에 의하지 않고 대략 일정해지도록 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 특히 입력 다중 신호광 파워가 작은 경우의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능하다.
이들 어느 한 구성, 방법에 의해서도 광 필터의 기울기(dL/dλ)의 조정이 용 이해져 본 발명의 목적을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 광 증폭기에서의 광 필터는, (1) 다중 신호광을 도파시켜 상류측으로부터 순서대로 제 1 내지 제 6 영역으로 구분되는 주광로와, (2) 이 주광로의 제 1 및 제 3 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 주광로의 제 2 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 주광로의 제 2 영역에 대응하는 영역의 길이가 주광로와는 다른 제 1 부광로와, (3) 주광로의 제 4 및 제 6 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 주광로의 제 5 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 주광로의 제 5 영역에 대응하는 영역의 길이가 주광로와는 다른 제 2 부광로와, (4) 주광로의 제 2 영역 및 제 1 부광로의 주광로인 제 2 영역에 대응하는 영역의 적어도 한쪽에 배치되어 있는 제 1 온도 조정기와, (5) 주광로의 제 5 영역 및 제 2 부광로의 주광로인 제 5 영역에 대응하는 영역의 적어도 한쪽에 배치되어 있는 제 2 온도 조정기를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 광 증폭 방법에서는, (1) 다중 신호광을 도파시켜 상류 측으로부터 순서대로 제 1 내지 제 6 영역으로 구분되는 주광로와, (2) 주광로의 제 1 및 제 3 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 주광로의 제 2 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 주광로의 제 2 영역에 대응하는 영역의 길이가 주광로와는 다른 제 1 부광로와, (3) 주광로의 제 4 및 제 6 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 주광로의 제 5 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 주광로의 제 5 영역에 대응하는 영역의 길이가 주광로와는 다른 제 2 부광로를 구비하는 광 필터를 사용하여, 이득의 파장 의존성을 저감하는 공정은 제 1 부광로와 주광로의 이것에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽 및 제 2 부광로와 주광로의 이것에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽 온도를 조정함으로써 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는 것이 바람직하다.
제 1, 제 2 부광로와 각각에 대응하는 주광로는 각각 마하 젠더형 간섭 장치를 형성하고 있다. 각각의 마하 젠더형 간섭 장치에 있어서 적어도 한쪽 광로의 온도를 조정함으로써 각각의 주광로에서의 손실의 파장 의존성을 조정하는 것이 가능해져, 본 발명에 따른 광 증폭기 및 광 증폭 방법에서의 광 필터로서 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 1 실시예의 개략 구성도.
도 2는 그 전단 광 증폭부 및 여기 광원의 설명도.
도 3은 그 광 필터의 설명도.
도 4 내지 도 6은 광 필터의 실시예 A 내지 C에 있어서 위상치(△ø)를 변경하였을 때의 손실 스펙트럼을 도시한 그래프.
도 7는 제 1 실시예의 광 증폭기 동작을 설명하는 도면.
도 8, 도 9, 도 10a는 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 2 내지 제 4 실시예의 개략 구성도이고, 도 10b는 제 4 실시예의 변형 형태의 개략 구성도.
도 11은 제 3 실시예에서의 광 필터 및 스펙트럼 모니터 장치의 설명도.
도 12는 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 5 실시예의 개략 구성도.
도 13a 내지 도 13c는 그 동작을 설명하는 도면.
도 14a, 도 14b는 각각 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 6 실시예와 그 변형 형태의 개략 구성도.
도 15는 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 7 실시예의 개략 구성도.
도 16은 제 7 실시예와 종래의 광 증폭기의 잡음 특성을 비교한 그래프.
도 17은 본 발명에 따른 광 증폭기에 사용되는 광 필터의 변형예의 손실 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명에 따른 광 증폭기의 제 8 실시예의 개략 구성도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 설명의 이해를 용이하게 하기 위해, 각 도면에 있어서 동일 구성 요소에 대해서는 가능한 한 동일 참조 번호를 붙여 중복 설명은 생략한다.
(제 1 실시예)
도 1은 제 1 실시예에 따른 광 증폭기(100)의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(100)는 광 입력단(101)으로부터 광 출력단(102)으로 순서대로 광 커플러(130), 전단 광 증폭부(111), 광 필터(140) 및 후단 광 증폭부(112)가 직렬 접속되어 있다. 광 증폭기(100)는 더욱이, 전단 광 증폭부(111), 후단 광 증폭부(112)의 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(121, 122), 더욱이 이들 여기 광 원(121,122)의 광량과 광 필터(140)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(150)를 구비한다.
광 커플러(130)는 광 입력단(101)에 입력된 다중 신호광의 일부를 분기하여 제어 회로(150)로 출력하고, 나머지 부분을 전단 광 증폭부(111)로 출력한다. 전단 광 증폭부(111)는 여기 광원(121)으로부터 여기 광이 공급되며, 광 커플러(130)로부터 전송된 다중 신호광을 일괄 광 증폭하여 출력한다. 광 필터(140)는 이 다중 신호광의 파장 대역에 있어서 모든 손실이 대략 일정하여, 해당 파장 대역에 있어서 손실 파장에 대한 기울기가 가변인 손실 스펙트럼을 가지고 있다. 후단 광 증폭부(112)는 여기 광원(122)으로부터 여기 광이 공급되며, 광 필터(140)로부터 전송된 다중 신호광을 일괄 광 증폭하여 광 출력단(102)에 출력한다.
제어 회로(150)는 광 커플러(130)에 의해 분기된 다중 신호광의 파워를 검출한다. 그리고, 제어 회로(150)는 그 입력 다중 신호광 파워에 기초하여, 출력 다중 신호광의 파워가 일정한 목표치가 되도록 여기 광원(121 및 122) 각각으로부터 출력되는 여기 광 파워를 제어한다. 또한, 제어 회로(150)는 그 입력 다중 신호광 파워에 기초하여, 광 필터(140)의 손실 스펙트럼을 제어한다.
도 2는 전단 광 증폭부(111) 및 여기 광원(121)의 설명도이다. 전단 광 증폭부(111)는 증폭용 광 파이버(113), 광 커플러(114), 광 아이솔레이터(115 및 116)를 포함한다. 광 커플러(114)는 여기 광원(121)으로부터 출력된 여기 광을 증폭용 광 파이버(113)로 도입함과 동시에, 증폭용 광 파이버(113)로부터 출력된 신호광을 통과시킨다. 광 아이솔레이터(115 및 116) 각각은 순방향으로 광을 통과시 키지만, 역방향으로는 광을 통과시키지 않는다.
또한, 증폭용 광 파이버(113)는 여기 광원(121)으로부터 출력된 여기 광에 의해 여기 가능한 형광 물질이 첨가된 광 도파로이다. 첨가되는 형광 물질은 적합하게는 희토류 원소이며, 보다 적합하게는 Er 원소이다. Er 원소가 첨가될 경우, 파장 1.55μm대의 신호광을 광 증폭할 수 있기 때문에 적합하다. 또한, 이때, 여기 광원(121)으로부터 출력되어 증폭용 광 파이버(113)에 공급되는 여기 광의 파장은 1.48μm 또는 0.98μm이 적합하다. 후단 광 증폭부(112) 및 여기 광원(122)도 동일한 구성이다.
다음에, 광 필터(140)의 적합한 한 실시예에 대해서 설명한다. 도 3은 광 필터(140)의 설명도이다. 이 광 필터(140)는 예를 들면 석영으로 이루어지는 기판(10) 상에 형성된 평면 광 도파로 회로로, 주광로(20), 제 1 부광로(21), 제 2 부광로(22), 제 1 온도 조정 수단으로서의 히터(51) 및 제 2 온도 조정 수단으로서의 히터(53)를 구비하고 있다.
주광로(20)는 기판(10)의 한쪽 단면에 있는 광 입력단(11)에 입사한 광을 기판(10)의 다른쪽 단면에 있는 광 출력단(12)까지 도파시켜 출사시키는 광 도파로로, 6개의 영역(A 내지 F)을 가지고 있다.
주광로(20)와 제 1 부광로(21)는 제 1 영역(A)과 제 3 영역(C)에서 근접하여 서로 광 결합되며, 각각 제 1 광 커플러(31)와 제 2 광 커플러(32)를 형성하고 있다. 제 2 영역(B)에 있어서는 주광로(20)의 광로 길이가 제 1 부광로(21)의 광로 길이보다 길게 설정되며, 각각의 광로가 이격되어 배치되어 있다. 이와 같이 하 여, 주광로의 제 1 영역(A)으로부터 제 3 영역(C)에 이르는 부분과 제 1 부광로(21)는 비대칭형 마하 젠더형 간섭 회로를 형성하고 있다. 이하, 이 부분을 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41)라고 한다.
마찬가지로, 주광로(20)와 제 2 부광로(22)는 제 4 영역(D)과 제 6 영역(F)에서 근접하여 서로 광 결합되며, 각각 제 3 광 커플러(33)와 제 4 광 커플러(34)를 형성하고 있다. 제 5 영역(E)에서는 주광로(20)의 광로 길이가 제 2 부광로(22)의 광로 길이보다 짧게 설정되고, 각각의 광로가 이격되어 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 주광로의 제 4 영역(D)으로부터 제 6 영역(F)에 이르는 부분과 제 2 부광로(22)는 비대칭형 마하 젠더형 간섭 회로를 형성하고 있다. 이하, 이 부분을 제 2 마하 젠더 간섭 회로(42)라고 한다.
히터(51)는 주광로(20)의 제 2 영역(B) 상에 설치되어 있다. 이 히터(51)는 주광로(20)의 온도를 조정함으로써, 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41)에서의 주광로(20)와 제 1 부광로(21)와의 광로 길이 차이를 조정하며, 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41)의 투과 특성을 조정한다. 또한, 히터(53)는 주광로(20)의 제 5 영역(E) 상에 설치되어 있다. 이 히터(53)는 주광로(20)의 온도를 조정함으로써, 제 2 마하 젠더 간섭 회로(42)에서의 주광로(20)와 제 2 부광로(22)와의 광로 길이 차이를 조정하며, 제 2 마하 젠더 간섭 회로(42)의 투과 특성을 조정한다. 이들 히터(51 및 53)는 제어 회로(150)에 의해 제어된다.
또한, 제 1 부광로(21)의 제 2 영역(B) 상에 또는 제 2 부광로(22)의 제 5 영역(E) 상에 히터를 설치하여, 히터(51, 53) 각각의 대체로 해도 양쪽에 히터를 설치해도 된다. 또한, 히터로 전환하여 냉각용 펠티에(peltier) 소자를 설치해도 된다.
이 광 필터(1)에서는, 광 입력단(11)에 입력하여 주광로(20)를 지나 광 출력단(12)으로부터 출력되는 광에 대한 손실 스펙트럼 L(λ)[dB]은 광 커플러(31 및 32)에 의한 주광로(20)와 제 1 부광로(21) 사이의 광 결합에 근거하는 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41)의 투과 특성(T1)(λ) 및 광 커플러(33 및 34)에 의한 주광로(20)와 제 2 부광로(22) 사이의 광 결합에 근거하는 제 2 마하 젠더 간섭계(42)의 투과 특성(T2)(λ)의 쌍방에 따른다.
일반적으로 비대칭형 마하 젠더 간섭 회로의 투과 특성 T(λ)은,
Figure 112002000607122-pct00001
로 표현된다. 여기서, λ[nm]는 광의 파장이다. A, λ0[nm] 및 △λ[nm] 각각은 마하 젠더 간섭 회로의 구조 파라미터에 의해 결정되는 정수이다. 또한, △ø은 온도 조정에 의해 설정되어 얻는 위상치이다. 그리고, 광 필터(1)의 손실 스펙트럼 L(λ)은
Figure 112002000607122-pct00002
로 표현된다. 이하, 광 필터(1)의 손실 스펙트럼 L(λ)의 파장에 대한 기울기(dL( λ)/dλ)를 간단히 기울기 S(λ)라고 한다.
광 필터(1)는 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41) 및 제 2 마하 젠더 간섭 회로(42) 각각의 정수(A, λ0 및 △λ)의 각 값을 적절히 설계함으로써, 미리 정해진 파장 대역 중 소정 파장(λ1)에 있어서의 손실 L(λ1)을 대략 일정하게 유지한 채로, 히터(51, 53)에 의한 온도 조정에 의해 위상치(△ø) 값을 변경함으로써, 그 파장 대역에 있어서의 손실 L(λ) 및 기울기 S(λ)를 변경하는 것이 가능하다. 후술하는 바와 같이, 이 광 필터(1)의 기울기 S(λ)는 파장(λ)에 대한 의존성이 작고, 광 필터(1)의 손실 L(λ)의 파장(λ)에 대한 선형성이 우수하다.
본 발명자는 각 마하 젠더 간섭계(41 및 42) 각각의 구조 파라미터를 바꾼 수종의 광 필터(1)를 작성하여, 그 기울기 S(λ)의 가변성을 확인하였기 때문에 그 결과에 대해서 이하에 설명한다.
다음 표는 각 실시예에서의 구조 파라미터를 나타내고 있다.
실시예 A 실시예 B 실시예 C
제1마하 젠더 간섭 회로 A 0.60 0.85 0.60
λ0 1550 1550 1590
Δλ 200 200 200
제2마하 젠더 간섭 회로 A 0.50 0.60 0.5
λ0 1600 1600 1640
Δλ 200 200 200
어느 실시예의 광 필터에 있어서도 각각의 마하 젠더 간섭 회로(41, 42)에서의 광로 길이 차이는 기준 온도의 경우에서 각각 12.5λ0, 9.5λ0로 설정하였다. 더구나, 히터(51, 53)를 작동시켜 주광로(20)의 제 2 영역(B)과 제 5 영역(E)의 온도를 각각 조정함으로써, 마하 젠더 간섭 회로(41 및 42) 각각의 위상치(△ø)를 부호가 반대이며 절대치가 서로 같아지도록 0rad 내지 0.595rad 범위로 변화시켰다.
도 4 내지 도 6은 실시예 A 내지 C의 광 필터의 손실 스펙트럼을 위상치(△ø)의 각 값에 대해 도시한 그래프이다.
실시예 A는 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 파장 대역 1535nm 내지 1565nm 중 중심 파장 1550nm 부근에서 손실이 2.73dB 내지 3.O1dB로 대략 일정하며, 그 파장 대역에서 기울기 S(λ)를 0 내지 5.05dB/30nm 범위로 설정 가능하다. 또한, 손실 2.89dB(@ 중심 파장 1550nm)의 점을 지나는 직선과의 편차 최대치는 위상치(△ø)가 0.595rad일 때에 ±0.21dB로 충분히 작으며, 기울기 S(λ)는 선형성에 우수한 것이 확인되었다.
실시예 B는 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 파장 대역 1535nm 내지 1565nm의 중심 파장 1550nm 부근에서 손실이 3.65dB 내지 3.98dB로 대략 일정하며, 그 파장 대역에서 기울기 S(λ)를 0 내지 10dB/30nm 범위로 설정 가능하다. 또한, 손실 0.87dB(@ 중심 파장 1550nm)의 점을 지나는 직선과의 편차 최대치는 위상치(△ø)의 값이 0.314rad일 때에 ±0.87dB로 충분히 작으며, 기울기 S(λ)는 선형성에 우수한 것이 확인되었다.
실시예 C는 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파장 대역 1575nm 내지 1605nm의 중심 파장 1590nm 부근에서 손실이 2.73dB 내지 3.01dB로 대략 일정하며, 그 파장 대역에서 기울기 S(λ)를 0 내지 5dB/30nm 범위로 설정 가능하다. 또한, 손실 2.89dB(@ 중심 파장 1590nm)의 점을 지나는 직선과의 편차 최대치는 위상치( △ø)의 값이 0.595rad일 때에 ±0.21dB로 충분히 작으며, 기울기 S(λ)는 선형성에 우수한 것으로 확인되었다.
또한, 주광로(20)의 제 2 영역(B)과 제 5 영역(E)의 각각의 온도를 어느 일정한 바이어스 온도로 조정하였을 때에 위상치(△ø)의 값이 0이 되도록 마하 젠더 간섭계(41 및 42) 각각의 구조 파라미터를 적절하게 설정하면, 주광로(20)의 제 2 영역(B)과 제 5 영역(E) 각각의 온도를 상기 바이어스 온도보다 상승시킴으로써 위상치(△ø)의 값을 0 내지 +0.595rad 범위에서 변화시킬 수 있으며, 또한, 주광로(20)의 제 2 영역(B)과 제 5 영역(E) 각각의 온도를 상기 바이어스 온도보다 강하시킴으로써 위상치(△ø)의 값을 -0.595rad 내지 0의 범위에서 변화시킬 수 있다. 이와 같이 하여 위상치(△ø)의 값을 -0.595rad 내지 +0.595rad의 범위에서 변화시킴으로써, 소정 파장 대역에서 기울기 S(λ)를 ±a dB/nm의 범위로 설정할 수 있다.
또한, 히터(51, 53)로 전환하여 펠티에 소자를 설치하고, 주광로(20)의 제 2 영역(B)과 제 5 영역(E) 각각의 온도를 상승 또는 강하시킴으로써, 위상치(△ø)의 값을 양이 아니라 음으로도 설정할 수 있다. 이와 같이 하여 위상치(△ø)의 값을 -0.595 rad 내지 +0.595 rad 범위에서 변화시킬 수도 있다.
이와 같이 도 3에 도시된 광 필터(140)에 있어서는, 광 입력단(11)에 입력한 주광로(20)를 지나 광 출력단(12)으로부터 출력되는 광에 대한 손실 스펙트럼은 광 커플러(31 및 32)에 의한 주광로(20)와 제 1 부광로(21) 사이의 광 결합에 근거하는 제 1 마하 젠더 간섭 회로(41)의 투과 특성 및 광 커플러(33 및 34)에 의한 주 광로(20)와 제 2 부광로(22) 사이의 광 결합에 근거하는 제 2 마하 젠더 간섭 회로(42)의 투과 특성에 의해 정해진다. 이 광 필터(140)는 기판(10) 상에 집적화되고 소형인 점에서 적합하며, 또한, 삽입 손실이 작은 점에서도 적합하다.
다음에, 제 1 실시예에 따른 광 증폭기(100)의 동작을 설명함과 동시에, 제 1 실시예에 따른 광 증폭기 제어 방법을 설명한다. 도 7은 제 1 실시예에 따른 광 증폭기(100)의 동작을 설명하는 도면이다. 광 필터(140)의 손실 스펙트럼(도 7의 (a))은 상술한 바와 같이 신호광의 파장 대역 내의 소정 파장(λ1)에서 손실 L(λ1)이 대략 일정하며, 해당 파장 대역에서 기울기 S(λ)가 가변이다. 그리고, 그 기울기 S(λ)는 입력 신호광 파워를 모니터하는 제어 회로(150)에 의해 제어된다.
입력 신호광 파워가 소정치이며, 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)에서의 신호광의 광 증폭 이득이 파장에 의존하지 않고 대략 일정한 경우(도 7의 (b)), 이에 대해 입력 신호광 파워가 소정치보다 작아졌을 때에는 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)에서의 신호광의 광 증폭 이득은 제어 회로(150)에 의해 제어되어 커지며, 그 결과, 파장이 길수록 이득이 작아져, 이득은 파장에 대해 의존성을 초래한다(도 7의 (c)). 그러나, 이때, 광 필터(140)의 기울기 S(λ)는 제어 회로(150)에 의해 제어되며, 파장이 길수록 손실이 작게 설정된다. 따라서, 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)의 이득의 파장 의존성이 광 필터(140) 손실의 파장 의존성에 의해 상쇄되며, 그 결과, 광 증폭기(100) 전체의 이득 특성은 파장에 의하지 않고 대략 일정해져, 이득의 평탄성이 유지된다(도 7의 (d)).
이상과 같이, 본 실시예에서는, 입력 신호광 파워가 변동해도 출력 신호광 파워를 일정한 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기(100) 전체의 이득 평탄성을 유지할 수 있다. 또한, 광 필터(140)의 손실이 신호광의 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 대략 일정하기 때문에, 잡음 지수가 열화하는 일이 없다. 또한, 본 실시예에서, 광 필터(140)는 후단 광 증폭부(112)의 후단에 있어도 된다.
(제 2 실시예)
도 8은 본 발명에 따른 제 2 실시예인 광 증폭기(200)의 개략 구성도이다. 또한, 이 도면에는 광 증폭기(200)의 전단에 설치되는 광 증폭기(200A)도 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(200)는 광 입력단(201)으로부터 광 출력단(202)으로 순서대로 광 커플러(230), 전단 광 증폭부(211), 광 필터(240) 및 후단 광 증폭부(212)가 직렬로 접속되어 있다. 광 증폭기(20O)는 더욱이, 전단 광 증폭부(211), 후단 광 증폭부(212)의 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(221, 222), 이들 여기 광원(221, 222)과 광 필터(240)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(250)를 구비한다.
각각의 구성은 도 1에 도시된 제 1 실시예와 동일하지만, 제어 회로(250)의 구성이 상위하다. 제어 회로(250)는 광 커플러(230)에 의해 분기된 입력 신호광의 파워를 검출하는 점에서는 제 1 실시예와 동일하지만, 전단의 광 증폭기(200A)로부터 송신되어 온 전단의 광 증폭기(200A)의 출력 신호광 파워에 관한 정보가 입력되어 있다. 그리고, 제어 회로(250)는 전단의 광 증폭기(200A)의 출력 신호광 파워 및 자기의 입력 신호광 파워에 기초하여 필요 이득을 산출하여, 출력 신호광의 파 워가 일정한 목표치가 되도록 여기 광원(221 및 222) 각각으로부터 출력되는 여기 광의 파워를 제어한다. 또한, 제어 회로(250)는 그 필요 이득에 기초하여, 광 필터(240)의 손실 스펙트럼을 제어한다.
구체적으로는, 필요 이득이 커지면, 전단 광 증폭부(211) 및 후단 광 증폭부(212)에서의 신호광의 광 증폭 이득은 파장이 길수록 작아져, 이득에 파장 의존성이 생긴다. 그러나, 이때, 광 필터(240)의 기울기 S(λ)는 제어 회로(250)에 의해 제어되어, 파장이 길수록 손실이 작아지도록 설정된다. 따라서, 전단 광 증폭부(211) 및 후단 광 증폭부(212)의 이득의 파장 의존성이 광 필터(240)의 손실 스펙트럼에 의해 상쇄되며, 그 결과, 광 증폭기(200) 전체의 이득 특성은 파장에 의하지 않고 대략 일정해져, 이득의 평탄성이 유지된다.
이상과 같이, 본 실시예에서도 입력 신호광 파워가 변동해도 출력 신호광 파워를 일정한 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기(20O) 전체의 이득 평탄성을 유지할 수 있다. 또한, 광 필터(240)의 손실이 신호광의 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 대략 일정하기 때문에, 잡음 지수가 열화하는 일이 없다. 또한, 본 실시예에 있어서, 광 필터(240)는 후단 광 증폭부(212)의 후단에 있어도 된다.
(제 3 실시예)
도 9는 본 발명에 따른 제 3 실시예인 광 증폭기(300)의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(300)는 광 입력단(301)으로부터 광 출력단(302)으로 순서대로 광 커플러(331), 전단 광 증폭부(311), 후단 광 증폭부(312), 광 필터(340) 및 광 커플러(332)가 직렬 접속되어 있다. 광 증폭기(300)는 더욱이, 전단 광 증폭부(311), 후단 광 증폭부(312)의 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(321, 322), 이들 여기 광원(321, 322)과 광 필터(340)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(350)를 구비한다.
각 구성 요소의 구성은 도 1에 도시된 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 광 출력 측에 광 커플러(332)를 가지며, 분기한 출력광의 일부를 제어 회로(350)로 유도하고 있는 점과, 광 필터(340)가 다단 증폭기(311, 312)의 하류에 배치되어 있는 점이 특징이다.
제어 회로(350)는 광 커플러(331)에 의해 분기된 입력 신호광의 파워를 검출함과 동시에, 광 커플러(332)에 의해 분기된 출력 신호광의 파워를 검출한다. 그리고, 제어 회로(350)는 출력 신호광의 파워가 일정한 목표치가 되도록 여기 광원(321 및 322) 각각으로부터 출력되는 여기 광의 파워를 제어한다. 또한, 제어 회로(350)는 출력 신호광 파워 및 입력 신호광 파워에 기초하여 이득을 산출하고, 그 이득에 기초하여, 광 필터(340)의 손실 스펙트럼을 제어한다.
구체적으로는, 이득이 커지면, 전단 광 증폭부(311) 및 후단 광 증폭부(312)에 있어서의 신호광의 광 증폭의 이득은 파장이 길수록 작아져, 이득에 파장 의존성이 생긴다. 그러나, 이때, 광 필터(340)의 기울기 S(λ)는 제어 회로(350)에 의해 제어되어, 파장이 길수록 손실이 작아지도록 설정된다. 따라서, 전단 광 증폭부(311) 및 후단 광 증폭부(312) 이득의 파장 의존성이 광 필터(340)의 손실 스펙트럼에 의해 상쇄되며, 그 결과, 광 증폭기(300) 전체의 이득 특성은 파장에 따르지 않고 대략 일정해져, 이득의 평탄성이 유지된다.
이상과 같이, 본 실시예에서도, 입력 신호광 파워가 변동해도 출력 신호광 파워를 일정한 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기(300) 전체의 이득 평탄성을 유지할 수 있다. 또한, 광 필터(340)의 손실이 신호광의 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 대략 일정하기 때문에, 잡음 지수가 열화하는 일이 없다. 또한, 본 실시예에 있어서, 광 필터(340)는 전단 광 증폭부(311)와 후단 광 증폭부(312) 사이에 있어도 된다.
(제 4 실시예)
도 10a는 본 발명에 따른 제 4 실시예인 광 증폭기(400)의 개략 구성도이다. 실시예에 따른 광 증폭기(400)는 광 입력단(401)으로부터 광 출력단(402)으로 순서대로 전단 광 증폭부(411), 후단 광 증폭부(412) 및 광 필터(440)가 직렬 접속되어 있다. 광 증폭기(400)는 더욱이, 전단 광 증폭부(411), 후단 광 증폭부(412)의 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(421, 422), 광 출력단(402)으로부터 출력되는 각 파장의 신호광 파워를 모니터하는 스펙트럼 모니터 장치(460), 여기 광원(421, 422)의 여기 광 출력과 광 필터(440)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(450)를 구비한다.
본 실시예에서는 스펙트럼 모니터 장치(460)를 가지고 있는 점이 특징이다. 그 밖의 구성은 다른 실시예와 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.
이 스펙트럼 모니터 장치(460)는 광 출력단(402)으로부터 출력되는 광의 일부가 분기되어 유도되든지, 도 3에 도시한 구조를 가진 광 필터(440)의 제 2 부광로(22)로부터 출력되는 광이 유도되어, 유도된 광을 분파한다. 이 스펙트럼 모니 터 장치(460)는 예를 들면 어레이 도파로 회절 격자(AWG: Arrayed-Waveguide Grating)에 의해 실현할 수 있으며, 이 경우에는 도 3에 도시한 구조를 가진 광 필터(440)와 함께 공통의 기판 상에 형성할 수 있기 때문에 장치 전체의 소형화가 가능하다.
제어 회로(450)는, 스펙트럼 모니터 장치(460)에 의해 분파된 각 파장의 출력 신호광의 파워를 검출한다. 그리고, 제어 회로(450)는 출력 신호광의 파워가 일정한 목표치가 되도록 여기 광원(421 및 422) 각각으로부터 출력되는 여기 광의 파워를 제어한다. 또한, 제어 회로(450)는 각 파장의 출력 신호광 파워의 편차에 기초하여, 그 편차가 작아지도록 광 필터(440)의 손실 스펙트럼을 제어한다.
여기서, 광 필터(440) 및 스펙트럼 모니터 장치(460)의 적합한 한 실시예에 대해서 설명한다. 도 11은 광 필터(440) 및 스펙트럼 모니터 장치(460)의 설명도이다. 광 필터(440) 및 스펙트럼 모니터 장치(460)는 공통의 기판(10A) 상에 형성되어 있다. 광 필터(440)는 도 3에 도시한 구성과 동일한 구성이다. 스펙트럼 모니터 장치(460)는 기판(10A) 상에 형성된 AWG이다. 즉, 스펙트럼 모니터 장치(460)는 입력 측 슬랩(slab) 도파로(61), 복수의 채널 도파로를 가진 어레이 도파로부(62), 출력 측 슬랩 도파로(63) 및 출력 측 채널 도파로(641 내지 64N)를 구비한다.
입력 측 슬랩 도파로(61)에는 광 필터(440)의 제 2 부광로(22)로부터 출력되는 광이 입력되며, 그 광을 어레이 도파로부(62)의 각 채널 도파로 각각으로 분파하여 출력한다. 어레이 도파로부(62)의 복수의 채널 도파로 각각은 입력 측 슬랩 도파로(61)로부터 출력 측 슬랩 도파로(63)까지의 광로 길이가 서로 달라, 도파하는 광에 대하여 서로 다른 위상을 준다. 출력 측 슬랩 도파로(63)는 어레이 도파로부(62)의 복수의 채널 도파로 각각으로부터 광을 입력하며, 출력 측 채널 도파로(641 내지 64N) 각각으로 출력한다.
출력 측 채널 도파로(641 내지 64N) 각각으로 출력되는 광은 광 필터(440)의 제 2 부광로(22)로부터 출력된 광이 분파된 각 파장의 신호광이다. 그래서, 제어 회로(450)는 스펙트럼 모니터 장치(460)의 출력 측 채널 도파로(641 내지 64N) 각각으로 출력된 각 파장의 신호광의 파워를 검출하여, 이 각 파장의 신호광 파워의 편차가 작아지도록 광 필터(440)의 손실 경사를 제어한다. 또한, 제어 회로(450)는 스펙트럼 모니터 장치(460)에 의해 분파된 각 파장의 신호광 중 2파장(예를 들면 최대 파장 및 최소 파장)의 신호광의 파워의 편차가 작아지도록 광 필터(440)의 손실 경사를 제어해도 된다.
도 10b는 이 제 4 실시예의 변형 형태로, 광 입력단(401) 측에 입력 신호광 의 감시광 성분을 분기하는 광 커플러(430)를 구비하고 있는 점이 도 10a에 도시된 제 4 실시예와 상위하다. 감시광에는 예를 들면, 전송되어 오는 다중 신호광의 최단 파장과 최장 파장에 관한 정보가 포함되어 있으며, 제어 회로(450)는 이들 정보를 판독하여, 파워 편차를 구하는 2개의 파장을 결정한다.
이상과 같이, 본 실시예에서도 입력 신호광 파워가 변동해도 출력 신호광 파워를 일정한 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기(400) 전체의 이득 평탄성을 유 지할 수 있다. 또한, 광 필터(440)의 손실이 신호광의 파장 대역의 소정 파장에 있어서 대략 일정하기 때문에, 잡음 지수가 열화하는 일이 없다. 더욱이, 특히 본 실시예에서는 광 필터(440)의 손실 경사가 피드백 제어되기 때문에, 안정된 동작이 가능하다.
(제 5 실시예)
도 12는 본 발명에 따른 제 5 실시예인 광 증폭기(500)의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(500)는 제 1 실시예에 따른 광 증폭기(100)에 있어서 전단 광 증폭부(111)와 광 필터(140) 사이에 이득 등화기(170)를 삽입한 것이다. 이득 등화기(170)는 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)의 고유의 이득 파장 의존성을 등화하는 것이다. 이 이득 등화기(170)는 예를 들면, 광 파이버의 코어에 굴절율 변조가 형성된 광 파이버 그레이팅 소자나, 패브리 페로(Fabry-Perot) 공진기 구조를 가진 에탈론형 필터 등에 의해 실현할 수 있다.
다음에, 제 5 실시예에 따른 광 증폭기(500)의 동작, 즉, 제 5 실시예에 따른 광 증폭 방법을 설명한다. 도 13a 내지 도 13c는 제 5 실시예에 따른 광 증폭기(500)의 동작을 설명하는 도면이다. 입력 신호광 파워가 소정치일 때라도, 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)의 이득 스펙트럼은 엄밀하게는 일정하게는 되지 않으며, 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)에 고유의 이득 파장 의존성을 가지고 있다(도 13a). 이득 등화기(170)는 이때의 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)의 이득 스펙트럼 형상과 동일한 형상의 손실 스펙트럼을 가지고 있다. 따라서, 출력되는 광의 스펙트럼은 평탄한 것이 된다.
이에 대해 입력 신호광 파워가 소정치보다 작아졌을 때는 전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)에서의 신호광의 광 증폭의 이득은 제어 회로(150)에 의해 제어되어 커지며, 그 결과, 파장이 길수록 이득이 작아져 이득의 파장 의존성이 변화한다(도 13b). 그러나, 이때, 광 필터(140)의 손실 스펙트럼은 제어 회로(150)에 의해 제어되어, 파장이 길수록 손실이 작아지도록 설정된다.
전단 광 증폭부(111) 및 후단 광 증폭부(112)로부터 출력된 광은 그 고유의 이득 파장 의존성이 이득 등화기(170)에 의해 등화되며, 도 13c에 도시된 바와 같이 이득(dB)이 파장에 대해 선형으로 변화하도록 조정된다. 그 후, 잔존하는 이득의 파장 의존성은 광 필터(140)의 손실 스펙트럼에 의해 상쇄된다. 그 결과, 광 증폭기(50O) 전체의 이득 특성은 파장에 의하지 않고 대략 일정해져 그 평탄성이 유지된다.
이상과 같이, 본 실시예에서도 입력 신호광 파워가 변동해도 출력 신호광 파워를 일정한 목표치로 유지함과 동시에, 광 증폭기(500) 전체의 이득 평탄성을 유지할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 광 필터(140)와 더불어 이득 등화기(170)를 설치함으로써, 광 증폭기(500) 전체의 이득 평탄성은 뛰어난 것이 된다. 또한, 광 필터(140)의 손실이 신호광의 파장 대역 내의 소정 파장에서 대략 일정하기 때문에, 잡음 지수가 열화하는 일이 없다. 또한, 본 실시예에서, 광 필터(140) 및 이득 등화기(170)의 쌍방 또는 어느 한쪽은 후단 광 증폭부(112)의 후단에서도 된다. 물론, 제 2 내지 제 4 실시예에 따른 광 증폭기의 어느 하나에 이득 등화기를 삽입해도 동일한 효과가 얻어진다.
(제 6 실시예)
도 14a는 본 발명에 따른 제 6 실시예인 광 증폭기(300a)의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(300a)는 도 9에 도시된 제 3 실시예의 광 증폭기(30O)의 최종단의 광 커플러(332)로 바꾸어 ASE 광 레벨 검출기(333)를 설치하고 있는 점만이 상위하다.
이 ASE 광 레벨 검출기(333)는 광 필터(340)로부터 출력된 신호광의 소정 파장 대역의 양단 외측에 위치하는 각각의 파장의 자연 방출 광(spontaneous emission light)(ASE 광) 레벨을 검출하는 것으로, 제어 회로(350)는 검출한 장파장 측과 단파장 측의 ASE 광 레벨차를 일정하게 유지하도록 광 필터(340)의 손실 스펙트럼을 조정한다. ASE 광의 레벨차를 이용하여 제어함으로써 제어가 용이해진다는 이점이 있다.
다중 신호광과 함께 다중 신호광 중 최단 파장과 최장 파장에 관한 정보를 가진 감시광이 전송되어 올 경우에는 광 커플러(331)에서 분기된 감시광을 제어 회로(350)에서 수신하여 이들 정보를 판독, ASE 광 레벨 검출기(333)에서 ASE 광 레벨을 검출하는 파장을 판독한 최단 파장과 최장 파장의 외측 근방의 파장이 되도록 설정하면, 다중 신호광의 최단 파장과 최장 파장이 일정하지 않은 경우에도 안정된 광 증폭을 행할 수 있다.
도 14b는 본 발명에 따른 제 6 실시예의 변형 형태인 광 증폭기(600)의 개략 구성도이다. 구체적인 구성은 광 입력단(601)으로부터 광 출력단(602)으로 순서대로 광 커플러(630), 전단 광 증폭부(611), 후단 광 증폭부(612), 광 커플러(631) 및 광 필터(640)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 광 증폭기(600)는 더욱이, 전 단, 후단의 각 광 증폭부(611, 612) 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(621, 622), 더욱이 이들 여기 광원(621, 622)의 광량과 광 필터(640)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(650)를 구비한다. 또한, 광 커플러(631)에서 분기된 광은 스펙트럼 모니터 장치(660)와 가변 대역 통과 필터(670)로 유도된다. 가변 대역 통과 필터(670)를 투과한 광은 수광 소자(680)에 의해 검출된다. 스펙트럼 모니터 장치(660)와 수광 소자(680)의 출력은 제어 회로(650)로 전송된다. 각 증폭부(611, 612)와 광 필터(640)의 구성은 제 1 실시예와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시예에서는 스펙트럼 모니터 장치(660)에서 신호광의 최단 파장의 광과 최장 파장의 광 각각의 파장을 검출한다. 그리고, 가변 대역 통과 필터(670)를 제어함으로써 출력 다중 신호광에 포함되는 이들 파장의 외측, 즉, 검출된 최단 파장으로부터 단파장 측과 검출된 최장 파장으로부터 장파장 측 각각의 ASE 광 레벨을 수광 소자(680)에 의해 검출한다. 그리고, 제어 회로(650)는 검출한 장파장 측과 단파장 측의 ASE 광 레벨차를 일정하게 유지하도록 광 필터(640)의 손실 스펙트럼을 조정한다. 이 경우도 제어가 용이해진다는 이점이 있다.
(제 7 실시예)
도 15는 본 발명에 따른 제 7 실시예인 광 증폭기(70O)의 개략 구성도이다. 이 광 증폭기(700)는 분산 보상 파이버(DCF: Dispersion Compensating Fiber)(770)를 내장하고 있다.
구체적인 구성은 광 입력단(701)으로부터 광 출력단(702)으로 순서대로 광 커플러(730), 전단 광 증폭부(711), 광 필터(740), 중단 광 증폭부(712), 이득 등 화기(760), DCF(770) 및 후단 광 증폭부(713)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 광 증폭기(700)는 더욱이 전단, 중단, 후단의 각 광 증폭부(711 내지 713)의 각각에 여기 광을 공급하는 여기 광원(721 내지 723), 더욱이 이들 여기 광원(721 내지 723)의 광량과 광 필터(740)의 손실 스펙트럼을 제어하는 제어 회로(750)를 구비한다. 각 증폭부(711 내지 713)와 광 필터(740)의 구성은 제 1 실시예와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명자는 손실 스펙트럼을 조정 가능한 광 필터를 사용한 본 실시예의 광 증폭기(700)의 잡음 특성 개선 효과를 확인하기 위해, 종래 일반적이던 모든 손실율만을 조정하는 가변 광 감쇠기를 광 필터로서 탑재한 경우와의 비교 실험을 행하였다.
실험에서는, -28dbm/ch 내지 -12dbm/ch가 16dB인 다이나믹 레인지의 입력 레벨에 대한 잡음 특성을 측정하였다. 가변 광 감쇠기를 사용할 경우, 일반적으로 16dB인 입력 다이나믹 레인지에의 대응은 곤란하기 때문에, -28dbm/ch 내지 -20dbm/ch와 -20dbm/ch 내지 -12dbm/ch의 2종으로 나누고 이들을 조합하여 사용한 경우도 합하여 측정하였다.
측정 결과를 도 16에 나타낸다. 여기서, ○이 가변 광 감쇠기를 사용하여 모든 레인지를 1 종의 광 증폭기로 증폭한 경우, △가 가변 광 감쇠기를 사용하여 모든 레인지를 분할하여 2 종의 광 증폭기로 각각 증폭한 경우, □가 본 발명에 따른 제 7 실시예의 광 증폭기로 증폭한 경우의 입력 레벨에 대한 잡음 특성을 도시하고 있다.
본 발명에 따른 광 증폭기에서는 모든 입력 레벨에서 잡음 특성이 개선되고, 더욱이 적응할 수 있는 다이나믹 레인지를 확대할 수 있는 효과가 있는 것이 확인되었다.
다음에, 광 필터의 변형예에 대해 설명한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 손실 스펙트럼을 가진 광 필터는 사용 파장 대역의 중심 파장 부근에서 손실이 대략 일정했지만, 손실이 대략 일정해지는 파장(λ1)이 단파장 측 또는 장파장 측으로 어긋나 있어도 된다. 도 17에 손실 스펙트럼을 나타낸 광 필터는 이 파장(λ1)이 파장 대역의 최단 파장에 위치하고 있다. 그리고, 손실 스펙트럼은 L0(λ)과 L2(λ) 사이에서 가변할 수 있어 광 필터로 입력되는 광의 파워가 최대일 때에는 손실 스펙트럼이 L2(λ)이 되도록 조정하고, 입력되는 광의 파워가 최소일 때에는 손실이 파장에 의하지 않고 일정해지는 L0(λ)이 되도록 조정한다. 그 중간일 때에는 L1(λ)이 되도록 조정한다. 이와 같이 함으로써, 특히 단파장 대역에서의 잡음 지수 열화를 억제할 수 있다. 또한, 입력되는 파워가 최소일 때에는 투과율이 최대가 되기 때문에, 특히 입력광의 파워가 작을 때의 잡음 특성 회전 효과가 있다.
(제 8 실시예)
도 18은 본 발명에 따른 제 8 실시예인 광 증폭기(300b)의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 광 증폭기(300b)는 도 9에 도시된 제 3 실시예의 광 증폭기(3OO)의 최종단의 광 커플러(332)로부터의 분기처에 출력 다중 신호광 중에 포함되는 신호광의 수(파수)를 검출하는 파수 모니터(335)가 배치되어 있는 점이 상위하다.
입력 다중 신호광 중에 포함되는 파수가 변동하면, 개개의 신호광의 파워는 변동하지 않고도 입력 다중 신호광의 파워는 변동한다. 그 때문에, 단순히 증폭 후의 출력 다중 신호광의 파워를 일정하게 유지하고자 하면, 파수가 감소한 경우에는 개개의 신호광의 파워가 증대하고, 파수가 증가한 경우에는 개개의 신호광의 파워는 감소하여 변동하게 된다.
본 실시예에서는 제어 회로(350b)가 파수 모니터(335)의 출력을 바탕으로 하여 파수에 비례하여 출력 다중 신호광의 파워의 목표치를 조정한다. 이로써, 파수가 변동한 경우도 개개 신호광의 증폭 후의 광 파워를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 각종 변형이 가능하다. 예를 들면, 증폭용 광 파이버에 첨가되는 형광 물질은 Er 원소에 한정되는 것이 아니라, 다른 희토류 원소(예를 들면, Tm 원소, Pr 원소, Nd 원소 등)이어도 된다. 증폭용 광 파이버로 바꾸어, 여기 광에 의해 여기 가능한 형광 물질이 첨가된 평면광 도파로라도 된다. 반드시 전단 광 증폭부와 후단 광 증폭부로 구분되어 있지 않아도 되며, 또는 3개 이상의 광 증폭부를 가지고 있어도 된다.
본 발명에 따른 광 증폭기, 광 증폭 방법은 특히, 다중 신호광을 전송하는 파장 다중 전송 시스템에 적합하게 사용된다.

Claims (29)

  1. 미리 정해진 파장 대역에 속하고, 파장이 다른 복수의 신호광을 합파(合波)한 다중 신호광을 일괄하여 증폭하는 광 증폭기로서,
    형광 물질이 첨가된 광 도파로를 가지며, 상기 다중 신호광을 상기 형광 물질의 광 여기를 이용하여 증폭하는 하나 또는 복수의 광 증폭부;
    상기 광 증폭부(들)에 미리 정해진 여기 광을 공급하는 하나 또는 복수의 여기 광원들;
    상기 광 증폭부(들)에서의 이득 파장 의존성의 변화에 응답하여 상기 미리 정해진 파장 대역 내에서 손실 L(dB)의 파장 λ(nm)에 대한 기울기(dL/dλ)를 변화시킬 수 있는 광 필터; 및
    상기 광 증폭기로부터의 광 출력의 전체 파워를 미리 정해진 레벨로 유지하기 위해, 상기 여기 광원(들)로부터의 각각의 여기 광 출력을 제어함과 동시에, 상기 광 증폭기로부터의 광 파워 출력의 파장 의존성을 평탄하게 하기 위해, 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는 제어 수단;을 구비한, 광 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 필터는, 상기 미리 정해진 파장 대역 내에서,
    L ≒ a (λ-λc) + b
    (λc(nm), b(dB)는 정수)를 만족하며, a(dB/nm)을 변경함으로써 기울기(dL/dλ)를 조정하고,
    λc 및 b는 dL/dλ의 제어 전에 일정하게 설정되는, 광 증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부 고유의 이득의 파장 의존성을 보상하는 이득 등화기를 더 구비하고 있는, 광 증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 신호광에 포함된 신호광의 수를 검출하는 파수(波數) 모니터;를 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 파수 모니터(wave number monitor)에 의해 검출된 신호광의 수에 따라 상기 여기 광원(들)으로부터의 각각의 여기 광의 파워를 조정함으로써 증폭 후의 신호 광의 각각의 광 파워를 일정하게 유지하는, 광 증폭기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부에 입력되는 광 파워를 검출하는 입력광 파워 검출 수단;을 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 입력광 파워 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부의 이득을 검출하는 이득 검출 수단;을 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 이득 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부로부터 출력되는 광에 포함된 신호광의 각 파장, 출력을 검출하는 검출 수단;을 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 검출 수단으로 검출된 최단, 최장 파장의 파워 편차에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다중 신호광과 함께 전송되어 온 입력 광 신호의 최단 파장, 최장 파장에 관한 정보를 판독하는 판독 수단;을 더 구비하고 있으며,
    상기 제어 수단은 상기 판독 수단으로 얻어진 정보를 기초로 하여 상기 파워 편차를 구하는, 광 증폭기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부로부터 출력된 광의 상기 미리 정해진 파장 대역의 양단 외측에서 각각의 ASE 광 레벨을 검출하는 ASE 광 레벨 검출 수단;을 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 ASE 광 레벨 검출 수단으로 검출한 각각의 ASE 광 레벨의 레벨차가 일정해지도록 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭부로부터 출력되는 광에 포함된 신호광의 각 파장, 출력을 검출하는 검출 수단; 및
    상기 검출 수단으로 검출된 최단 파장의 광으로부터 단파장 측과 최장 파장의 광으로부터 장파장 측에서의 각각의 ASE 광 레벨을 검출하는 ASE 광 레벨 검출 수단;을 더 구비하며,
    상기 제어 수단은 상기 ASE 광 레벨 검출 수단으로 검출한 각각의 ASE 광 레벨의 레벨차가 일정해지도록 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다중 신호광과 함께 전송되어 온 입력광 신호의 최단 파장, 최장 파장에 관한 정보를 판독하는 판독 수단;을 더 구비하고 있으며,
    상기 ASE 광 레벨 검출 수단은 상기 판독 수단으로 얻어진 정보를 기초로 하여 ASE 광 레벨을 구하는 파장을 결정하는, 광 증폭기.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 필터는 상기 λc가 상기 제어 수단에 의한 제어 이전에 상기 미리 정해진 파장 대역 내로 설정되어 있는, 광 증폭기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 필터는,
    상기 다중 신호광을 도파시켜, 상류측으로부터 순서대로 제 1∼제 6 영역으로 구분되는 주광로;
    상기 주광로의 제 1 및 제 3 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 상기 주광로의 제 2 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 상기 주광로의 제 2 영역에 대응하는 영역의 길이가 상기 주광로와는 다른 제 1 부광로;
    상기 주광로의 제 4 및 제 6 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 상기 주광로의 제 5 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 상기 주광로의 제 5 영역에 대응하는 영역의 길이가 상기 주광로와는 다른 제 2 부광로;
    상기 주광로의 제 2 영역과 상기 제 1 부광로의 상기 주광로의 제 2 영역에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽에 배치되어 있는 제 1 온도 조정기; 및
    상기 주광로의 제 5 영역과 상기 제 2 부광로의 상기 주광로의 제 5 영역에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽에 배치되어 있는 제 2 온도 조정기;를 구비하고 있는, 광 증폭기.
  14. 미리 정해진 파장 대역에 속하고, 파장이 다른 복수의 신호광 채널들을 합파한 다중 신호광을 일괄하여 증폭하는 광 증폭 방법에 있어서,
    상기 다중 신호광을 미리 정해진 여기 광과 함께 형광 물질이 첨가된 광 도파로로 유도하여 광 증폭하는 공정;
    상기 다중 신호광 채널들을 상기 미리 정해진 파장 대역 내에서 손실 L(dB)의 파장 λ(nm)에 대한 기울기(dL/dλ)를 변화시킬 수 있는 광 필터로 유도하고, 상기 광 증폭 방법에 의해 얻어지는 광 파워의 파장 의존성을 평탄하게 하기 위해 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는 공정; 및
    상기 여기 광의 강도를 조정하여 상기 광 증폭 방법에 의해 얻어지는 다중 신호 광의 전체 파워를 미리 정해진 레벨로 유지하는 공정을 포함하고 있는, 광 증폭 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 필터는 상기 미리 정해진 파장 대역 내에서,
    L ≒ a (λ-λc) + b
    (λc(nm), b(dB)는 정수)를 만족하며, a(dB/nm)를 변경함으로써 기울기(dL/dλ)를 조정하고,
    λc 및 b는 dL/dλ의 제어 전에 일정하게 설정되는, 광 증폭 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    미리 정해진 이득 등화기에 의해 상기 광 증폭 공정에서의 고유의 이득의 파장 의존성을 저감하는 공정;을 더 포함하고 있는, 광 증폭 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    다중 신호광에 포함되는 신호광의 수를 검출하고, 검출된 신호광의 수에 따라 증폭 후의 광 파워의 목표치를 조정하는 공정;을 더 포함하고 있는, 광 증폭 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭 공정에서 입력되는 상기 다중 신호광의 광 파워에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭 공정에서의 이득에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭 공정에서 증폭된 광의 상기 미리 정해진 파장 대역 내의 다른 2개의 파장에서의 광 파워의 편차에 기초하여 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 다중 신호광과 함께 전송되어 온 입력광 신호의 최단 파장, 최장 파장에 관한 정보를 판독하는 공정;을 더 포함하며, 상기 다른 2 개의 파장은 각각 판독된 최단 파장과 최장 파장인, 광 증폭 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭 공정에서 증폭된 광의 상기 미리 정해진 파장 대역의 양단 외측에서의 각각의 ASE 광 레벨을 검출하여, 그 레벨차가 일정해지도록 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭 공정에서 증폭된 광에 포함되는 신호광의 각 파장, 출력을 검출하고, 검출된 최단 파장의 광으로부터 단파장 측과 최장 파장의 광으로부터 장파장 측에서 각각의 ASE 광 레벨을 검출하는 공정을 더 구비하고 있는, 광 증폭 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 다중 신호광과 함께 전송되어 온 입력광 신호의 최단 파장, 최장 파장에 관한 정보를 판독하는 공정;을 더 구비하며,
    상기 ASE 광 레벨을 검출하는 공정에서는 판독한 최단 파장, 최장 파장을 기초로 검출하는 파장을 결정하는, 광 증폭 방법.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 조정 공정 전에 상기 광 필터의 상기 λc를 상기 미리 정해진 파장 대역 내로 설정하여 조정을 행하는, 광 증폭 방법.
  26. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 필터의 상기 미리 정해진 파장 대역에서의 전투과율을 최대로 조정한 때에 그 손실(L)이 파장에 독립적으로 본질적으로 일정하게 되도록 조정하는, 광 증폭 방법.
  27. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 필터는,
    상기 다중 신호광을 도파시켜, 상류 측으로부터 순서대로 제 1 ∼ 제 6 영역으로 구분되는 주광로;
    상기 주광로의 제 1 및 제 3 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 상기 주광로의 제 2 영역에 대해서는 전파광이 광결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 상기 주광로의 제 2 영역에 대응하는 영역의 길이가 상기 주광로와는 다른, 제 1 부광로; 및
    상기 주광로의 제 4 및 제 6 영역에 대해서는 전파광이 광 결합할 정도로 근접하고, 상기 주광로의 제 5 영역에 대해서는 전파광이 광 결합하지 않을 정도로 이격되어 배치되며, 상기 주광로의 제 5 영역에 대응하는 영역의 길이가 상기 주광로와는 다른 제 2 부광로;를 구비하고 있으며,
    상기 이득의 파장 의존성을 저감하는 공정은, 상기 제 1 부광로와 상기 주광로의 이것에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽 및 상기 제 2 부광로와 상기 주광로의 이것에 대응하는 영역 중 적어도 한쪽의 온도를 조정함으로써 상기 광 필터의 기울기(dL/dλ)를 조정하는, 광 증폭 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 파장 대역은 적어도 20 nm인 대역폭을 갖는, 광 증폭기.
  29. 제 14 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 파장 대역은 적어도 20 nm인 대역폭을 갖는, 광 증폭 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128504B8 (en) * 2000-02-23 2009-08-12 Fujitsu Limited Optical amplifier
JP2002014306A (ja) * 2000-04-26 2002-01-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フィルタ
US6721091B2 (en) * 2002-06-13 2004-04-13 Tyco Telecommunications (Us) Inc. System and method for controlling optical amplifier pumps
JP4062024B2 (ja) 2002-09-10 2008-03-19 住友電気工業株式会社 光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システム。
US20040197105A1 (en) * 2003-02-14 2004-10-07 Jds Uniphase Corporation Variable gain multi-stage optical amplifier
JP2006108499A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 光信号増幅装置及びロススペクトルの決定方法。
JP2007318043A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 光増幅装置および光伝送システム
US8224139B2 (en) * 2008-08-21 2012-07-17 Infinera Corporation Tunable optical filter
JP2012156285A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Fujitsu Ltd 光増幅装置
US9300396B2 (en) 2012-11-13 2016-03-29 At&T Intellectual Property I, L.P. Fast optical link control adaptation using a channel monitor
CN110350977B (zh) * 2017-06-28 2022-05-13 武汉光迅科技股份有限公司 一种混合光纤放大器ase补偿参数使用方法
EP3637637A4 (en) * 2017-07-07 2020-06-24 Huawei Technologies Co., Ltd. OPTICAL AMPLIFICATION DEVICE, OPTICAL COMMUNICATION STATION AND OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM
US11764875B2 (en) * 2020-11-06 2023-09-19 Subcom, Llc Gain equalization error management in optical communication systems
WO2024009419A1 (ja) * 2022-07-06 2024-01-11 日本電信電話株式会社 光増幅装置及び光増幅方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04147114A (ja) * 1990-10-09 1992-05-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光レベル等化方法
JPH08213676A (ja) * 1994-11-16 1996-08-20 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバ増幅器
JPH1022924A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Nec Corp 光増幅装置とこれを用いた光中継増幅装置
JPH10256634A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Hitachi Ltd 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4842358A (en) 1987-02-20 1989-06-27 Litton Systems, Inc. Apparatus and method for optical signal source stabilization
US5340979A (en) * 1992-09-25 1994-08-23 Hewlett-Packard Company Technique for determining the amplified spontaneous emission noise of an optical circuit in the presence of an optical signal
EP0607029B1 (en) * 1993-01-14 2000-12-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Wavelength division multiplex bidirectional optical communication system
JPH06276154A (ja) * 1993-03-19 1994-09-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光利得等化回路
US5374973A (en) * 1993-09-21 1994-12-20 Alcatel Network Systems, Inc. Optical amplifier
JPH08248455A (ja) * 1995-03-09 1996-09-27 Fujitsu Ltd 波長多重用光増幅器
US5619368A (en) 1995-05-16 1997-04-08 Massachusetts Inst. Of Technology Optical frequency shifter
JP4036489B2 (ja) 1995-08-23 2008-01-23 富士通株式会社 波長多重信号を光増幅する光増幅器を制御するための方法と装置
JPH0964819A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Fujitsu Ltd 光システム
JPH09191303A (ja) * 1996-01-09 1997-07-22 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光伝送路
JP3730299B2 (ja) * 1996-02-07 2005-12-21 富士通株式会社 光等化増幅器および光等化増幅方法
JP3741767B2 (ja) * 1996-02-26 2006-02-01 富士通株式会社 光ファイバ増幅器
JPH09321701A (ja) * 1996-05-31 1997-12-12 Fujitsu Ltd 光通信システム及び光増幅器
JPH1065650A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光中継器
JP2991131B2 (ja) * 1996-10-07 1999-12-20 日本電気株式会社 信号光チャネル数計数器とこれを用いた光増幅装置
JPH10229386A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Nec Corp 光ファイバアンプとこれを用いた光通信システム
US5986782A (en) * 1997-05-29 1999-11-16 Ciena Corporation Signal-to-noise monitoring in WDM optical communication systems
US6151157A (en) * 1997-06-30 2000-11-21 Uniphase Telecommunications Products, Inc. Dynamic optical amplifier
JP3771010B2 (ja) * 1997-08-06 2006-04-26 富士通株式会社 光増幅のための方法及び該方法を実施するためのシステム
JP3452768B2 (ja) * 1997-08-11 2003-09-29 富士通株式会社 光増幅のための方法及び装置並びに該装置を有するシステム
JPH1187812A (ja) * 1997-09-12 1999-03-30 Fujitsu Ltd 利得等化器及び該利得等化器を備えた光伝送システム
JP3337629B2 (ja) 1997-10-30 2002-10-21 エヌティティエレクトロニクス株式会社 導波路型光可変減衰器
US5956437A (en) * 1997-12-24 1999-09-21 Northern Telecom Limited Electrically controllable optical attenuator
US6144486A (en) 1998-01-30 2000-11-07 Corning Incorporated Pump wavelength tuning of optical amplifiers and use of same in wavelength division multiplexed systems
JP3638777B2 (ja) * 1998-02-04 2005-04-13 富士通株式会社 利得等化のための方法並びに該方法の実施に使用する装置及びシステム
US6256428B1 (en) 1999-02-19 2001-07-03 Corning Incorporated Cascading of tunable optical filter elements
US6049413A (en) * 1998-05-22 2000-04-11 Ciena Corporation Optical amplifier having first and second stages and an attenuator controlled based on the gains of the first and second stages
JP2000180803A (ja) * 1998-12-15 2000-06-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 多チャネル光可変減衰器
JP3844902B2 (ja) * 1999-03-02 2006-11-15 富士通株式会社 波長多重用光増幅器及び光通信システム
JP3670156B2 (ja) * 1999-03-18 2005-07-13 富士通株式会社 監視光信号を伝送するための方法、装置及びシステム
JP3779502B2 (ja) * 1999-08-12 2006-05-31 富士通株式会社 光増幅装置、光送信装置、光伝送システム、光増幅方法および光入射方法
US6366393B1 (en) * 1999-08-25 2002-04-02 Lucent Technologies Inc. Fast gain control for optical amplifiers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04147114A (ja) * 1990-10-09 1992-05-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光レベル等化方法
JPH08213676A (ja) * 1994-11-16 1996-08-20 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバ増幅器
JPH1022924A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Nec Corp 光増幅装置とこれを用いた光中継増幅装置
JPH10256634A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Hitachi Ltd 光増幅装置および光増幅装置の制御方法ならびに光増幅装置を用いた光伝送システム

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
04147114
08213676
10022924
10256634

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US6952309B1 (en) 2005-10-04
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