493086 A7 B7 五、發明說明（） 〔技術領域〕 本發明有闋於使指定波長帶之不同波長之多値信號光 合波，對合波後之多重信號光一起進行放大之光放大器 和光放大方法。 〔背景技術〕 光放大部習知者是在添加有螢光物質之導波路徑，經 由引導信號光和該螢光物質之激勵光，用來對信號光進 行放大。此種光放大器被設在光傳輸糸統之中繼站等。 特別是在用以傳輸由不同波長之多個信號光合波而成之 多重信號光之多重波長条統中，所使用之光放大器需要 以相等之增益對該多個信號光一起放大，和將該多値信 號光之功率放大成為一定之目標值，然後進行輸出。 例如在文獻 1「κ· Inoue， et al_，nTunable Gain Equalization Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.3, No.8, pp. 718-720 (1991)」所記載之技術是利用設有馬荷齊得（Mach-Zender)干涉計之光過濾器用來使光放大器之增益平坦 化。另外在文獻2「S· Kinoshita， et al-，”Large Capacity WDM Transmission Based on Wideband Erbium-Doped Fiber Anplifiers”， 〇SA TOPS, Vol.25 ,pp. 258-261(1998)」所記載之技術是在光放大器之 前段光放大部和後段光放大部之間插入衰減量可變之光 減衰器，輸入到前段光放大部之信號光之功率即使有變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493086 A7 B7 五、發明說明（ 動時，輸入到後段光放 定，用來使 之目標值， 器保持為一 保持為一定 大部之信號光之功率經由 從光放大器輸出之信號光 和光放大器全體之增益偏 光衰減 之功率 差亦保 持一定。 〔發明之掲 但是，在 器之前段之 使輸入到光 從光放大器 必需要變化 當變化增益 示〕 上述之文獻 傳輸路徑中 放大器之信 輸出之信號 光放大器之 時，增益與 1所記載之技術中，例如 之損失當由於任何原因而 號光之功率産生變動時， 光之功率保持為一定之目 信號光之光放大之增益。 波長之相關性亦會變動， 光放大 變動， 為著使 標值， 另外， 其結果 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 填 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 多差後之大結 器使性起所 之偏到定很其 大會坦一波 出之入一率， 放不平來合^ 輸謂輸為功減 光亦益用之 I 器所當持之衰 供時增，光 大有，保光之。提動和器號} 放具中器號幅化是變率大信(1 光，術減信行劣的有功放之： 從等技衰之進會目率光光長有 ，相之光部器數其功號種波備 性不載由大減指，光信一同具 坦成記經放衰訊題號出是不是 平變所率光光雜問信輸明個激 益會 2 功段用，之入持發多特 增率獻之前利良述輸維本之其 之功文光到要不上使以之帶 ， 器之之號入需為決即可的長光 大個述信輸必變解，，目波號 放各上之在成率來法化該定信 光其在部，變效用方劣成指重 該光，大時，動明大數達於多 損號外放值況激發放指以屬之 有信另光標情是本光訊用大成 是個 段目之果 和雜 放形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7__ 五、發明說明（3 ) 之光放大部，具有被添加螢光物質之光導波路徑，利用 該螢光物質之光激勵用來對該多重信號光一起進行放大； 請 先 閱 讀 背 © 之 注 意 事 項 再 填 本 頁 (2) 激勵光源，用來將指定之激膽光供給到該光放大部； (3) 光過濾器，可以用來變更該指定波長帶内之損失L(dB) 對波長；Ι(πηι)之斜率dL/d；L ;和（4)控制裝置，用來控制 該激勵光源之激勵光輸出使放大後之光功率成為指定之 目標值，和用來調整該光過濾器之持性藉以調整最後之 増益特性。 另外一方面，本發明是一種光放大方法，其待徽是所 包含之工程有：（1)利用被添加有螢光物質之光導波路 徑，用來一起引導多重信號光和指定之激勵光和加以放 大；（2)將放大前或放大後之至少任何一方之該多重信號 光引導到光過濾器，該光過濾器可以變更該指定波長帶内 之損失L(dB)對波長；L (ηπΟ之斜率dL/dA經由調整該光過 濾器之斜率dL/d；l,可以用來減小該光放大工程之增益 與波長帶之相關性；和（3)調整該激勵光之強度用來將 放大後之光功率調整成為指定之目標值。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 放之使波之 光出即舆Afto 到輸，生長 入器外産波足 輸大另益對^滿 ，放。增以 時光值之失可 法從標部損 ^内 方，目大之帶 大動之放器 Μ 長 放變定光濾 Μ 波 光有指使過之 或使持動光 U 定 器即維變整 Μ 指 大率以之調 _ 該 放功可率由 U 在 光光亦功經^； 好 之號率光 最 明信功號時λ,器 發入光信性άλ濾 本輸號入關 \ 過 照之信輸相dL光 依器出於之率該 大輸由長斜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7__ 五、發明說明（4 ) L % a (A-Ac)+ b (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
UcUb)，b(dB)為常數），經由變更a(dB/niB)用來調 整斜率dL/dA。此種光過濾器可以很容易調整斜率dL/d；l 。當該Ac被設定在該指定之波長帶内時，指定之波長帶 内之波長；Lc之損失L經常成為一定，可以重視；lc之雜 訊特性的進行設計。 另外，亦可以更具備有增益等化器用來補償該光放大 部固有之增益與波長之相闋性。在這種情況，增益等化 器用來使光放大部固有之增益與波長之相關性等化，利 用光過濾器進行輸入信號光之功率變動之補償，用來使 光放大器全體之增益平坦性更加優良，其控制和調整變 為容易。 最好更具備有波數監視器，控制裝置依照該波數監視 器所檢測到之信號光之數目用來調整放大後之功率之目 標值。經由對信號光之數目進行增減，即使在輸入信號 光之功率有變動之情況時，亦可以將各値信號光之功率 保持為一定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光過濾器之斜率dL/ d；L之調整，例如（1)可以根據用以 檢測被輸入到光放大器之光功率之光功率檢測裝置之檢 測結果，用來進行調整，（2 )可以根據用以檢測光放大部 之增益之增益檢測裝置之檢測結果，用來進行調整，（3 ) 可以檢測從光放大部輸出之光所包含之信號光之各個波 長和輸出，根據所檢測到之最短，最長波長之功率偏差 用來進行調整，或（4)可以利用ASE光位準檢測裝置檢測 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7_ 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從光放大部輸出之光之指定波長帶之兩端外侧之各値ASE 光位準，進行調整成為使所撿測到之各値ASE光位準之 位準差成為一定。亦可以檢測從光放大部輸出之光所包 含之信號光之各個波長，輸出，經由檢測該被檢測到之 最短波長之光之短波長倒和最長波長之光之長波長侧之 各個ASE光位準用來進行調整。在（3)， （4)之情況亦可 以根據與多重信號光一起發送之最短，最長波長之有關 資訊，檢測功率偏差和AS E光位準藉以決定波長。 另外，在將光過濾器之指定之波長帶之全透過率調整 成為最大時，最好調整成為使其損失L與波長無關的成 為大致一定。依照此種方式時，特別是在輸入多重信號 光之功率很小之倩況，可以減小雜音指數。 依照任何一種之構造和方法都可以從容易調整光過濾 器之斜率dL/ d λ ,可以實現本發明之目的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之光放大器之光過濾器最好具備有：（1)主光 路，用來對該多重信號光進行導波，從上游倒起依照順 序被區分成為第1〜第6區域；（2)第1副光路，被配置 成對於該主光路之第1和第3區域，接近成可以使傳輸 光進行光結合之程度，對於該主光路之第2區域，隔離 成不能使傳輸光進行光結合之程度，與該主光路之第2 區域對應區域之長度形成與該主光路不同；（3)第2副光 路，被配置成對於該主光路之第4和第6區域，接近成 可以使傳輸光進行光結合之程度，對於該主光路之第 5區域，隔離成不能使傳輸光進行光結合之程度，與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（6 ) 該主光路之第5區域對應區域之長度形成與該主光路不 同；（4)第1溫度調整器，被配置在該主光路之第2區 域，和該第1副光路之與該主光路之第2區域對應區域 之至少一方；和（5)第2溫度調整器，被配置在該主光 路之第5區域，和該第2副光路之與該主光路之第5區 域對應區域之至少一方。 另外，一方面在本發明之光放大方法中，所使用之光 過濾器最好具備有：（1)主光路，用來對該多重信號光 進行導波，從上游β起依照順序被區分成為第1〜第6 區域；（2)第1副光路，被配置成對於該主光路之第1 和第3區域，接近成可以使傳輸光進行光結合之程度， 對於該主光路之第2區域，隔離成不能使傳輸光進行光 結合之程度，與該主光路之第2區域對應區域之長度 形成與該主光路不同；和（3)第2副光路，被配置成對 於該主光路之第4和第6區域，接近成可以使傳輸光進 行光結合之程度，對於該主光路之第5區域，隔離成不 能使傳輸光進行光結合之程度，與該主光路之第5區域 對應區域之長度形成與該主光路不同；用以減小該增益 與波長之相關性之工程是經由調整該第1副光路和該主 光路之與其對應區域之至少一方之溫度，和經由調整該 第2副光路和該主光路之與其對應之區域之至少一方之 溫度，用來調整該光過濾器之斜率dL/d；l。 在第1，第2副光路和分別對應之主光路，分別形成 馬荷齊得干涉裝置。經由調整各値馬荷齊得型干涉裝置 一 8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----- — — — — — — — · I I I l· I I I . I 丨 — — — — — — I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 493086 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 路和 構 画 A 之 4 置 構 實之第 器 光器 略 3 例 器 Μ 第 裝 略 6 明示 濾 主大 概 第 施 大 U 是 器 概 第發表。過 個放 之 ， 實 放 Μ 圖 視 之 之本圖較光 各光 態 圖 之 光 DOB監 態 器是16比之 整之 形 明 器 之SBgl譜 形 大圏第之用 調明 施 說濾態 Μ 第 頻 施 I 放15,性使 來發*之 0 0 ^ I, 和SM 光第 Η 特所 用本 1 0 光 施S7T錢。器 5 ㈣之，造訊器 以為 第 光 0^0 f-Bli第以明 Η 構雜大 可作 之 0 # ^ 1 Μ㈣造過 之 Ρ發3S略之放 ，於 器 激 示d第 構光 器U本構概器光 度適 大 和 表㈠明ABU略之 大㈣為略之大之 溫，。 放 0 ^ ^ ^10U 概態 ®別槪態放 S 之性器 光 大 ❶圖?^來 第 α 之形 光 3 分之形光發 路關濾1之 放圖之ΨΪ用 態施 之 圖態施之本 光相過明明 光明圖 圖 圖 形實 明4B形實知明 之之光說發 段說6U7D9«化3 發圖i化7習說 方長之單本 前之第Bf第 第 P 變第 本A1# 變第與來 一波法簡是 是器 ~i ,第之是。是13],其之態用 ~ 1^1 少與方之圖 圖濾圖 Η 圖 圖 2 態圖圖圖第 Α 和器形7Η 至失大式 1 。2過4 7 。8 第形 1 明 1 ,1 態大施 1 之損放圖第圖第光第 ΰ 第作第之施第說第圖第形放實第 中之光 t 造 是 ~ 動 器實 之 造 施光 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 之變化例之損失頻譜。 第18圖是本發明之光放大器之第8實施形態之槪略構 造圖。 〔用以實施本發明之最佳形態〕 下面將參照附圖用來詳細的說明本發明之較佳實施形 態。為著說明之易於瞭解，所以對於各傾圖面之相同之 構成元件，儘可能的附加相同之參考號碼，而其重複之 説明則加以省略。 (第1實施形態） 第1圖是第1實施形態之光放大器1DG之概略構造圖 。本實施形態之光放大器100從光輸入端101到光輸出端 102,依照順序的串聯連接有光耦合器130,前段光放大 部111,光過濾器14G和後段光放大部112。該光放大器 1 〇 〇更具備有：激勵光源1 2 1和1 2 2 ,分別對前段光放大 部111和後段光放大部112供給激勵光；和控制電路150 ，用來控制該等激勵光源121, 12 2之光量和光過濾器140 之損失頻譜。 光耦合器130用來對被輸入到光輸入端101之多重信號 光之一部份進行分支使其輸出到控制電路150,其餘之 部份輸出到前段光放大部111。前段光放大部111被供給 來自激勵光源121之激勵光，與送自光耦合器13G之多重 信號光一起進行光放大和輸出。該光過濾器140所具有 之損失頻譜是在該多重信號光之波長帶之全體損失成為 大到一定，但是在該波長帶之損失對波長帶之斜率成為 -1 0 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϋ ·ϋ ·ϋ ϋ ϋ ϋ 1 n 1 —ϋ .1 ·ϋ 1_1 ϋ 一一口，I ιϋ ϋ I ϋ I ϋ n i.— ϋ· ·ϋ ϋ ϋ n ϋ I n ϋ n ϋ ϋ I .^1 ϋ_1 ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 493086 A7 _B7_ 五、發明說明（9 ) 可變。後段光放大部112被供給來自激勵光源122之激 勵光，與送自光過濾器140之多重信號光一起進行光放 大，然後輸出到光輸出端子1 0 2。 控制電路150檢測被光耦合器130分支之多重信號光之 功率。然後，控制電路150根據其輸入多重信號光功率 ，控制分別從激勵光源121和122輸出之激勵光之功率， 用來使輸出多重信號光之功率成為一定之目標值。另外 ，控制電路150亦根據其輸入多重信號光功率，控制光 過濾器14Q之損失頻譜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部 大 放 光11 段部 前大 是放 圖光 2 段 第前 含 包 明 説器 之合 1XBtr 2網 Η光 源 光 3 勵" 激纖 和光 1 放 I有 圖 4 1 1 大 源放 光從 勵使 激來 從用 將和 來 ， 用13 4 1 11纖 器光 合 用 耦大 光放 〇到 6 1 入W1導 5 11勵 器激 離之 隔出 光輸 別 分 6 1 1Χ 和 5 1Χ 1~I 器 離 隔 光 ο 過 通 光 號 信 之 出 輸 3 IX 1± 纖 光 用 過 1 通纖 光光 之用 向大 方放 順 ， fee Lr 便夕 來另 用 過 通 能 不 光 之 向 方 逆 是 但 用 利 以 可 有 D 力 添 徑 路 波 導 光 是 添 TV- 〇 域 質ο區 素 S3 物 为 Γ 5 螢：丨 之 勵 激 以 加 光 勵 激 之 出 輸 為 1 好長 最波 ，對 類以 土可 稀為 為因 者 ， 佳時 較況 質倩 12物之 源光素 光螢元 勵之 E 激加有 從添加 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 好 1 較纖 以光 所用 大大 放放 光到 行給 進供 光之 號出 信輸 或 另 勵 激 從 時 這 源 為 好 最 長 波 之 光 勵 激 之 部 大 放 光 段14 後 器 0 漉 ο C過 造光 構明 之說 樣將 # 同面 4¾有下 1.具 之 佳 較 之 源 光 勵 激 和 例 施 實 圖 3 β 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 五、發明說明（ 10 1 板 器基 濾之 過成 光構 是英 圖 明 說 之 器 濾 過 光 該 徑 路 波 導 光 面 平 之 上 石光 由主 在有 成備 形具 是， 40路 I迴 調器 度熱 溫加 1 之 第置 為裝 作整 0W- , ίΠΙδ 22度 路溫 光 2 副第 2 為 第作 , 和 1 2 ， 路51 光器 副熱 1 加 第之 ，置 20裝 路整 面出 端輸 一 光 之之 10面 板端 基一 到外 入另 射之 將10 來板 用基 徑到値 路波 6 波導有 導，具 光光 ， 是之出 2 端射 路入其 光輸使 主光12 之端 域 區 之 域器 區合 3 耦 第光 和 1 Α 第 域成 區形 1 來 第用 在別 2 分 路 ， 光合 副結 1 光 第生 和産 2 的 路近 光接 主相 互 長 度 長 B,路 域光 區之 1X 2 2 第路 在光 〇 副 2 3 1 器第 合比 耦為 光成 2 定 第設 和被 路 光 主 度 長 路 光 之 被 路 光 個 各 A 荷 域馬 區之 1 型 第稱 之對 路非 光成 主形 ，路 式光 方副 I 種 1 這第 照與 依份 〇 部 離之 隔 C 相域 互區 成 3 置第 配至 涉 干 得 齊 0 馬 1 第 為 稱 份 部 此 將 下 以 〇 路 迴 涉 干 〇 型41 得路 齊迴 第耦 和光 D 3 域第 區成 4 形 第來 在用 2 MU 2 另 路分 光 ， 副合 2 結 第生 和産 ο I 2 的 路近 光接 主相 ，互 的下 樣域 同區 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 路 之 0<光 2 0 光各 主短 E 度 域長 區路 5 光 第之 在22 〇 路 4 3 光 器副 合 2 耦第 光比 4 成 第形 和度 33長 器路 合光 域之 區型 $ 4 稱 第對 之非 路成 光形 主22 ，路 式光 方 副 —1 種 2 這第 照與 依份 〇 部 離之 隔 F 相域 互區 成 CD 置第 配至 被
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一一口、I n >^1 ϋ ϋ ·ϋ ϋ ι>— I ϋ n ϋ n ϋ ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ -ϋ mmmt —ϋ I ϋ n ϋ ϋ 1 ϋ ϋ ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 五、發明說明（ 13 實施例A 實施例Β 實施例c 第1馬荷 齊得干涉 迴路 A 0.60 0.85 0.60 λ 〇 1550 1550 1590 Δ λ 2 0 0 200 200 第2馬荷 齊得干涉 迴路 A 0.50 0.60 0 . 5 λ ο 1600 1600 1640 Δ λ 200 200 2 0 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在任何一値之實施例之光過濾器中，各個馬荷齊得干 涉迺路41，42之光路長差在基準溫度之情況時分別被設 定成為12· 5几0, 9· 5又“另外，使加熱器51, 5 3進行動 作用來調整主光路2 0之第2區域B和第5區域E之溫度 ，藉以使馬荷齊得干涉迺路4 1和4 2之相位值#在〇 r a d〜 0.5 9 5 rad之範圍變化，形成符號相反絶對值相等。 第4圖〜第6圖之圖形分別表示在相位值0之各個值 時，實施例A〜C之光過濾器之損失頻譜。 實施例A由第4圖可以明白，在波長帶1 5 3 5 ηιη〜1 5 6 5 ηιο 中之中心波長1550nm附近，損失為2.73dB〜3.01dB,大 一15-本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 14 五、發明說明（） 致為一定，在其波長帶可以將斜率S (又）設定在0〜〇 . 〇 5 dB/30na之範圍◊ g外，與通過損失2·89(1Β(@ψ心波長 1550nm)之點之直線之偏差之最大值，在相依值△铃為 0 · 5 9 5 r a d時為± 0 · 2 ( d B，非常的小，可以確認斜率S U ) 具有優良之線性。 實施例B由第5圖可以明白，在波長帶1535na〜1565riffi 中之中心波長1550η»附近，損失為3.65dB〜3.98dB,大 致為一定，在其波長帶可以將斜率SU)設定在0〜lGdB/ 30nai之範圍。另外，與通過損失0.87(1Β(@Ψ心波長 1550 nm)之點之直線之偏差之最大值，在相位值^多為 0.314rad時為±0.87dB,非常的小，可以確認斜率S(；L) 具有優良之線性。 實施例C由第6圖可以明白，在波長帶1575ηα〜1605nm 中之中心波長1590nm附近，損失為2.73dB〜3.01dB,大 致為一定，在其波長帶可以將斜率S(A)設定在〇〜5dB/ 30ηιη之範圍。另外，與通過損失2.89(ΙΒ(@Ψ心波長 159flnffl)之點之直線之偏差之最大值，在相位值^參為 0.595rad時為±0·21(1Β,非常小，可以確認斜率S(；l) __11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參 造成 構度 之溫 42之 和 E 41域 路區 迴 5 涉第 干和 得 B 齊域 荷區 馬 2 定第 設之 Ο 的 2 性當路 線適光 之在主 良，整 優外調 有另 ， 具數 △ 域 ~ 值區 ο 位 5 在 相第 0 使和 △ ,B 值 度域位 溫區相 移 2 使 偏第以 之之可 定20度 一 路溫 為光移 主偏 使之 由述 經上 ，於 時高 ο 度 為溫 成之 化 變 圍 範 之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 15 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，經由使主光路20之第2區域B和第5匾域E之溫 度低於上述之偏移溫度可以使相位值△炎在-〇.595^(1 〜0之範圍變化。依照這種方式，經由使相位值在 - 0.595rad〜+0.595rad之範圍變化，可以將指定波長帶 之斜率S(A)設定在士 a dB/nei之範圍。 另外，經由設置珀耳帖元件用以代替加熱器51，53, 使主光路20之第2區域B和第5區域E之溫度上升或下 降，可以將相位值設定成為正，亦可以設定成為負 。利用這種方式可以使相位值△炎在-〇.595^(1〜+0.595 rad之範圍變化。 在第3圖所示之光過濾器140,對於輸入到光輸入端11 之經由主光路20從光輸出端12輸出之光之損失頻譜，其 決定是依照第1馬荷齊得干涉迴路41之透過特性（根據 光耦合器3 1和3 2之主光路2 0和第1副光路2 1之間之光結 合）和第2馬荷齊得干涉迴路42之透過待性（根據光耦合 器33和34之主光路20和第2副光路22之間之光結合）。該 光過濾器140最好是被積體化在基板10上之小型者，和 插入損失小者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下面將說明第1實施形態之光放大器100之動作，和 第1實施形態之光放大器控制方法。第7A圖〜第7D圖用 來說明第1實施形態之光放大器100之動作。光過濾器 140之損失頻譜（第7A圖）如上所逑，在信號光之波長帶 中之指定波長；I i其損失L(A i )大致為一定，在該波 長帶之斜率S(A)為可變。另外，該斜率SU>由用以監 一 1 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 , 16 五、發明說明（） 視輸入信號光功率之控制電路15 0加以控制。 當輸入信號光功率為指定之值時，前段光放大部111 和後段光放大部11 2之信號光之光放大之增益與波長無 關成為大致一定之情況（第7B圖），與此相對的，當輸入 信號光功率小於指定值時，前段光放大部111和後段光 放大部112之信號光之光放大之増益，被控制電路150控 制成為變大，其結果是波長帶越長增益越小，增益對波 長産生相關性（第7C圖）。但是，這時光過濾器140之斜 率S(；l)被控制電路15 0控制，設定成波長越長損失越小。 因此，前段光放大部111和後段光放大部112之增益與波 長之相關性，和光過濾器140之損失與波長之相關性互相 抵消，其結果是光放大器100全體之增益特性，與波長無 關的成為大致一定，可以維持增益之平坦性（第7 D圖）。 在上逑方式之本實施形態中，即使輸入信號光功率有 變動時，輸出信號光功率可以維持一定之目標值，和可 以維持光放大器100全體之增益平坦性。另外，光過濾 器140之損失因為在信號光之波長帶中之指定波長成為 大致一定，所以不會有雜訊指數之劣化。另外，在本實 • ---- — — — — — — — — R- I I I l· I I I ^ 11111111 I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之 2 1X 1 部 大 放 光 段 後 在 設 以 可 亦 ο 4 1± 器 減 過 光 中 態 Ο 形段 施後 第 態 形 施 實 概 之 ο ο 2 器 大 放 光 之 態 形 施 實 2 第 之 明 發 本 是 〇 圖圖 8 造 第構 略
器 大 放 光 在 設 被 有 示 顯 亦 中 圖 該 在 外 S 器 大 放 光 之 段 前 之 器 大 放 光 之 態 形 施 實 本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 , 17 五、發明說明（） 從光輸入端201到光輸出端202，依照順序的串聯連接有 光耦合器230,前段光放大部211,光過濾器240和後段 光放大部212。在該光放大器200更具備有.·激勵光源221 和2 2 2 ,分別對前段光放大部211和後段光放大部21 2供給 激勵光；和控制電路2 5 0 ,用來控制該等激勵光源2 2 1和 222和光過濾器240之損失頻譜。 各部份之構造與第1圖所示之第1實施形態相同，但 是控制電路250之構造不同。在控制電路250中，撿測被 光繙合器23 0分支之輸入信號光之功率此點與第1實施 形態相同，但是被輸入有從前段之光放大器20QA送來之 與前段之光放大器200 A之輸出信號光功率有關之資訊。 另外，控制電路2 5 0控制分別從激勵光源2 2 1和2 2 2輸出 之激勵光之功率，根據前段之光放大器200 A之輸出信號 光功率和本身之輸入信號光功率算出必要增益，用來使 輸出信號光之功率成為一定之目標值。另外，控制電路 器 濾 過 光 制 控 來 用 益 增 要 必 其 據 根 段 前 時 大 變 益 增 要 必 當 上 質 實 後 譜Ξ頻Η 失 2 損部 之大 ο 4 放 光 ^1 ϋ ϋ 1 ϋ ·ϋ ϋ ϋ a^i emmt ϋ· tmmmm l^i ϋ aamf em— 一一口、 i·— 1 ·1 ϋ I I I _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 小 部變 大而 放長 光變 段之 益 增 之 大 放 光 之 光 號 信 之 長 波 著 隨 會 是 但 0 性 關 相 之 長 波 輿 生 産 益 增 在 此 因 器 25大 路放 電光 制段 控前 被 ， }此 λ { 因 S 率、， 斜4 越 之 02失 24損 器長 濾越 過長 光波 時成 這定 ，設 性器 關大 相放 之光 長是 波果 與結 益其 增 ， 之消 12抵^ 0 器頻 損 光之 段οί 後24 制 控 和 器 濾 過 光 被 益 增 之 體 全 ο ο 之 益 增 持 維 以 0 定1 為 成 致 大 的 關 無 長 波 與 以 可 性 特 -ϋ ϋ ϋ 1 I- —.1 I .1 ϋ ϋ ϋ I ϋ ^ ^ · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 Α7 Β7 18χ 五、發明說明（） 平坦性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上所逑之本實施形態中，即使輸人信號光功率有¥ 動時輸出信號光功率亦可以，維持一定之目標值，和可 以維持光放大器200全^體之增#平坦性。$外，光過據器 240之損失因為在信號光波長帶中之指定波長成為大致一 定，所以不會有雜訊指數2劣化。另外，在本®施形態 中，光過濾器240亦可以設在後段光放大部212之後段。 (第3實施形態） 第9圖是本發明之第3實施形態之光放大器300之槪 略構造圖。本實施形態之光放大器30ϋ從光輸入端301到 光輸出端302依照順序的串聯連接有光耦合器331,前段 光放大部311，後段光放大部312，光過濾器340和光耦 合器332。該光放大器300更具備有：激勵光源321和322 ，分別用來對後段光放大部3 1 2供給激勵光；和控制電 路350,用來控制該等激勵光源321和322和光過濾器340 之損失頻譜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 各個構成元件之構造因為與第1圖所示之第1實施形 態相同，所以其說明加以省略。在本實施形態中，其特 徽部份是在光輸出側具有光耦合器332，分支之輸出光 之一部份被引導到控制電路35ϋ，和光過濾器340被配置 在多段光放大器311, 312之下游。 控制電路350檢測被光耦合器331分支之輸入信號光之 功率，和檢測被光耦合器332分支之輸出信號光之功率 。另外，控制電路3 5 0控制從激勵光源3 2 1和3 2 2分別輸 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7_ v 1 9 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 出之激勵光之功率，用來使輸出信號光之功率成為一定 之目標值。另外，控制電路3 5 0根據輸出信號光功率和 輸入信號光功率用來算出增益，根據該増益控制光過據 器340之損失頻譜。 實質上，當增益變大時，前段光放大部311和後段光 放大部312之信號光之光放大之增益，隨著波長之變長 而變小，産生增益輿波長之相關性〇但是，這時之光過 濾器340之斜率S(A)被控制電路3 5 0控制，設定成為波 長越長損失越小。因此，前段光放大部311和後段光放 大器312之增益與波長之相關性，被光過濾器340之損失 頻譜抵消，其結果是光放大器3G0全體之增益特性，與 波長無關的成為大致一定，用來維持増益^平坦性。 在上述方式之本實施形態中，即使輸入信號光功率有 變動時，亦可以將輸出信號光功率維持一定之目標值， 和可以維持光放大器300全體之增益平坦性。另外，光 過濾器340之損失因為在信號光之波長帶中之指定波長 成為大致一定，所以不會有雜訊指數之劣化。另外，在 本實施形態中，光過濾器340亦可以位於前段光放大部 3 1 1和後段光放大部3 1 2之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (第4實施形態） 第1GA圖是本發明之第4實施形態之光放大器400之概 略構造圖。本實施形態之光放大器4GG從光輸入端401到 光輸出端402依照順序串聯連接有前段光放大部411,後 段光放大部412和光過濾器440。該光放大器400更具備 -2 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 v 2 0 五、發明說明（） 有：激勵光源421和422,用來將激勵光供給到前段光放 大部411和後段光放大部412之各値；頻譜監視器裝置460 ,用來監視從光輸出端402輸出之各個波長之信號光之 功率；和控制電路450,用來控制激勵光源421和422之 激勵光輸出和光過濾器440之損失頻譜。 本實施形態之特徴是具有頻譜監視器裝置460。其他 之構造因為與其他之實施形態相同故其說明加以省略。 該頻譜監視器裝置46 0用來分支和引導從光輸出端402 輸出之光之一部份，或是引導從具有第3圖所示構造之 光過濾器440之第2副光路22輸出之光，用來對被引導 之光進行分波。可以頻譜監視器裝置46Q可以使用例如 陣列導波路徑光柵（AWG: Arrayed Waveguide Grating) ，在這種情況，因為可以與具有第3圖所示構造之光過 濾器440—起形成在共同之基板上，所以可以使裝置全 體小型化。 控制電路450檢測被頻譜監視器裝置460分波之各個波 長之輸出信號光之功率。然後，控制電路4 5 0控制分別 從激勵光源421和422輸出之激勵光之功率用來使輸出信 號光之功率成為一定之目檫值。另外，控制電路450根 據各個波長之輸出信號光功率之偏差控制光過濾器440 之損失頻譜使其偏差變小。 下面將説明光過濾器440和頻譜監視器裝置460之一較 佳實施例。第11圖是光過濾器440和頻譜監視器裝置460 之説明圖。該光過濾器440和頻譜監視器裝置460形成在 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
- 11 ^^1 H ^^1 ϋ ·ϋ ^^1 -ϋ I ϋ a— I I ϋ ϋ i^i Hi ϋ· ϋ I I 1·1 an ^^1 ^^1 Hi f ·ϋ I ϋ ϋ —ϋ I 493086 A7 _B7_ 五、發明說明（21) 共同之基板10A上。光過濾器440具有與第3圖所示之構 造相同之構造。頻譜監視器裝置4 6 0是形成在基板10 A上 之AWG。亦即，該頻譜監視器裝置460具備有輸入側平板 形導波路徑61,具有多個通道導波路徑之陣列導波路徑 部62,輸出側平板形導波路徑63和輸出側通道導波路徑 6 4 1 〜64n 〇 在輸入側平板形導波路徑61被輸入有從光過濾器440 之第2副光路22輸出之光，該光被分波和輸出到陣列導 波路徑部62之各個通道導波路徑。陣列導波路徑部62之 多個通道導波路徑其從輸入側平板形導波路徑61到輸出 側平板形導波路徑電路63之光路徑長度互異，對其所導 波之光成為具有互異之相位。輸出側平板形導波路徑6 3 被輸入有來自陣列導波路徑部62之多個通道導波路徑之 各個之光，將其分別輸出到輸出側通道導波路徑6 4 i〜 6 4 n 〇 分別輸出到輸出側通道導波路徑6 4i〜64nj之光是從 光過濾器440之第2副光路輸出之光被分波後之各個波 長之信號光。其中，控制電路4 5 0檢測分別被輸出到頻 譜監視器裝置460之輸出側通道導波路徑64ι〜64N之 各個波長之信號光之功率，用來控制光過濾器4 4 0之損 失斜率，藉以使該各個波長之信號光功率之偏差減小。 另外，控制電路450亦可以控制光過濾器440之損失斜率 使被頻譜監視器裝置460分波之各個波長之信號光中之 2個波長（例如最大波長和最小波長）之信號光之功率之 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493086 A7 B7 2 2 五、發明說明（） 偏差變小。 第1GB圖是本發明第4實施形態之變化形態，其與第 10 A圖所示之第4實施形態之不同部份是具備有光耦合 器430用來分支被輸入到光輸入端401之輸入信號光中之 監視光成分。在監視光中例如包含有送來之多重信號光 中之最短波長和最長波長之有關資訊，控制電路450讀 出該等資訊，用來求得功率偏差藉以決定2個波長。 在上述方式之本實施形態中，即使輸入信號光功率有 變動時，亦可以使輸出信號光之功率維持在一定之目標 值，和維持光放大器400全體之增益平坦性。另外，光 過濾器440之損失因為在信號光之波長帶中之指定波長 成為大致一定，所以不會有雜訊指數劣化。另外，特別 是在本實施形態中，因為光過濾器440之損失傾斜被回 饋控制，所以可以進行穩定之動作。 (第5實施形態） 第12圖是本發明之第5實施形態之光放大器500之概 略構造圖。本實施形態之光放大器500是在第1實施形 態之光放大器100中之前段光放大部111和光過濾器140 之間插入增益等化器170。該增益等化器170用來等化前 段光放大部111和後段光放大部11 2之固有之增益與波長 相關性。該增益等化器170可以使用例如在光纖之心子 進行折射率調變所形成之光纖光柵元件，或具有法布 里一佩洛（Fabry-Perot)共振器構造之標準型過濾器等。 下面將說明第5實施形態之光放大器5 0 0之動作，亦 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鲁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一I 1_ I ϋ tmam I —i ϋ 1 i^i 1· emMmm ^^1 ·ϋ ϋ ^^1 i^i —ϋ 1 ϋ n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7_ 2 3 五、發明說明（） 卽第5實施形態之光放大方法。第13 A圖〜第13C圖用來 說明第5實施形態之光放大器500之動作。即使在輸入 信號光功率為一定值時，前段光放大部111和後段光放 大部112之增益頻譜，嚴格來説，並不成為一定，在前 段光放大部111和後段放大部112具有固有之增益，與波 長之相關性（第13 A圖）。增益等化器170所具有之損失頻 譜之形狀與這時之前段光放大部111和後段光放大部112 之增益頻譜之形狀相同。因此，被輸出之光之頻譜成為 平坦。 與此相對的，當輸入信號先功率小於指定值時，前段 光放大部111和後段光放大部112之信號光之光放大之增 益，被控制電路150控制成為變大，其結果是變化波長 越長增益越小之波長與增益相關性（第13B圖）。但是， 這時光過濾器140之損失頻譜被控制電路150控制，設定 成波長越長損失越小。 從前段光放大部111和後段光放大部112輸出之光，其 固有之增益與波長之相關性被增益等化器17 0等化，如 第13C圖所示，調整增益（dB)使其對波長成為線性變化。 然後，殘留之增益之波長相關性，被光過濾器140之損 失頻譜抵消。其結果是光放大器50G全體之增益待性， 與波長無關的大致成為一定，可以維持其平坦性。 在上述方式之形態中，卽使輸入信號光功率有變動時 ，亦可以使輸出信號光之功率維持在一定之目標值，和 維持光放大器500全體之增益平坦性。特別是在本實施 形態中，除了光過濾器140外經由設置增益等化器170, 可以使光放大器500全體之増益平坦性變為優良。另外 -Μ- ϋ I ϋ ϋ ϋ ^1 I ^1 ϋ ^1 I - ϋ ^1 ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 一一口V ϋ ϋ I ϋ ϋ ϋ I I ^1 ϋ ϋ ^1 n ϋ ϋ ϋ I ϋ .^1 ^1 ^1 I ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ ϋ ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 493086 A7 _B7__ 心 2 4 五、發明說明（） ，光過濾器140之損失因為在信號光之波長帶中之指定 波長成為大致一定，所以不會有雜訊指數劣化。另外， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本實施形態中，光過濾器140和增益等化器170之雙方 或任何一方亦可以位於後段光放大部1 1 2之後段。另外， 亦可以在第2〜第4實施形態之光放大器之任何一個插 入增益等化器，可以獲得同樣之效果。 (第6實施形態） 第14A圖表示本發明之第6實施形態之光放大器30Ga之 概略構造圖。本實施形態之光放大器30Qa之不同部份是 設置有AS E光位準檢測器3 3 3用來代替第9圖所示之第3 實施形態之光放大器3ϋ0之最終段之光耦合器332。 該A S Ε光位準檢測器3 3 3用來檢測位於從光過濾器3 4 0 輸出之信號光之指定波長帶之兩端外側之各個波長之自 然放出光（ASE光）位準，控制電路350調整光過濾器340 之損失頻譜用來使檢測到之長波長側和短波長側之A S E 光位準差維持一定。利用AS E光之位準差用來進行控制 ,具有控制變為容易之優點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在具有多重信號光和與該多重信號光中之最短波長和 最長波長有關之資訊之監視光被送來之情況時，就以控 制電路3 5 0接受被光耦合331分支之監視光，讀出該等之 資訊，利用A S E光位準檢測器3 3 3檢測A S E光位準，當將 波長設定成為被讀出之最短波長和最長波長之外倒近傍 之波長時，則即使在多重信號光中之最短波長和最長波 長不是一定之情況時，亦可以進行穩定之光放大。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 _B7_ 五、發明說明（25) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第14B圖是本發明之第6實施形態之變化形態之光放 大器600之概略構造圖。實質上之構造是從光輸入端601 到光輸出端6 0 2依照順序的串聯連接光耦合器6 3 0，前段 光放大部611，後段光放大部611，光耦合器631和光過 濾器640。該光放大器600更具備有：激勵光源621, 622 ，用來將激勵光源供給到前段，後段之各個光放大器611 ,612;和控制電路65G,用來控制該等激勵光源621， 6 2 2之光量和光過濾器6 4 0之損失頻譜。另外，光耦合器 631所分支之光被引導到頻譜監視器裝置660和可變帶通 過濾器670。利用受光元件用來檢測透過該可變帶通過濾 器6 7 0之光。將頻譜監視器裝置6 6 0和受光元件6 8 0之輸出 發送到控制電路650。各個放大部611，612和光過濾器 640之構造因為與第1實施形態相同，故其説明加以省 略。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本實施形態中，利用頻譜監視器裝置660用來撿測 信號光中之最短波長之光和嘬長波長之光之各値之波長 。然後控制可變帶通過濾器670，利用受光元件680用來 檢測輸出多重信號光所包含之該等波長之外側（亦即， 被檢測到之最短波長之短波長側和被撿測到之最長波長 之長波長側之各個之A S E光位準。另外，控制電路6 5 0調 整光過濾器640之損失頻譜用來使所檢測到之長波長側 和短波長側之AS E光位準差維持一定。在這種情況具有 控制變為容易之優點。 ％ (第7實施形態） 一 2 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 26 \ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第15圖是本發明之第7實施形態之光放大器700之概 略構造圖。該光放大器70Q内藏有分散補償光纖（DCF: Dispersion Compensating Fiber)770〇 實質上之構造是從光輸入端到光輸出端702依照順 序串聯連接有光耦合器730，前段光放大部711，光過據 器740,中段光放大部712，增益等化器760，DCF 770和 後段光放大部713。該光放大器700更具備有：激勵光源 721〜723,用來將激勵光供給到前段，中段，後段之各 個光放大部711〜713;和控制電路750，用來控制該等激 勵光源721〜723之光量和光過濾器740之損失頻譜。各個 光放大部711〜713和光過濾器740之構造因為舆第1實 施形態相同，故其說明加以省略。 本發明人為箸確認使用有可諝整損失頻譜之光過滤器 之本實施形態之光放大器70Q之雜訊特性之改善效果’所 以進行與一般習知之裝載只能調整全損失率之可變光衰 減器作為光過濾器之情況之比較實驗。 在實驗中，對- 28dbm/ch--12dbm/ch之16dB之動態範 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圍之輸入位準，測定其雜訊特性。在使用可變光衰減器 之情況時，一般要因應16dB之動態範圍會有困難，所以 分成- 28dbai/ch 〜- 20dbm/ch 和- 20dbra/ch 〜一 12dbm/cm 2種，在將該等組合使用之情況，組合的測定〇 第16圖表示其測定之結果。其中之對輸入位準之雜訊 特性以Ο表示使用可變光衰減器以1種之光放大器對全 體範圍放大後之倩況，以△表示使用可變光衰減器將全 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493086 A7 B7 五、發明說明（ 2 7 以之 ，後 況大 情放 之器 後大 大放 放光 別之 分態 器形 大施 放實 光 7 之第 種之 2 明 以發 ，本 割用 分使 圍示 範表 體口 之圍 準範 位態 ^33 輸之 之用 部適 全可 認大 確擴 以夠 可能 ，有 中具 器和 大 ， 放善 光改 之被 明已 發性 C本特 況在訊 情 雜 圖 4 第 有 具 例 化 變 之 器 濾 過 光 明 説 〇將 果面 效下 之 圖 6 第 附 長 長 波波 心之 中定 之一 帶致 長大 波為 用成 使失 在損 器曰疋 濾但 過 ， 光定 之一 譜為 頻致 失大 損失 之損 示其 所近 示最 所之 圖帶 17長 第波 有於 具位 ο 1 倒 λ 長 長 波波 長該 或 ， 倒器 長濾 波過 短光 向之 移譜 偏頻 以光 可失 1損 λ之 可失 為損 間整 之調 \7 λ { 時 2 大 L最 為 λ率 /V 功 ο L 之 在光 譜之 頻器 失濾 損過 ，光 外到 另入 〇 輸 長在 波 ， 短變 和 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m }無 1 A 長L1 2(波為 L2與成 為其整 成使調 譜失， 頻損時
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