WO2007036986A1

WO2007036986A1 - 励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器

Info

Publication number: WO2007036986A1
Application number: PCT/JP2005/017760
Authority: WO
Inventors: Yoshio Shimano; Kosuke Komaki
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-05
Also published as: JPWO2007036986A1

Abstract

　消費電力の増大を抑制しながら、光増幅器としての利得の広帯域化を図るため、可変光減衰部３による減衰量を固定に設定しながら、光源部２への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を増幅媒体へ供給しうる第１制御部４ａと、光源部２への励起電力を固定に設定しながら、可変光減衰部３による減衰量を可変制御して、第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を増幅媒体へ供給しうる第２制御部４ｂと、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を第１制御部４ａ又は第２制御部４ｂのいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部４ｃと、をそなえるように構成する。

Description

明細書

励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器技術分野

[0001] 本発明は、励起光によって光を増幅する光増幅器において用いて好適の、励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器に関するものである。

背景技術

[0002] 光増幅器は、光伝送システムにおいて信号が光ファイバ伝送路を伝播する際の損失を補償するために信号を直接光増幅するものであり、光増幅のための増幅媒体および励起光を供給する手段を備えている。この励起光を供給する手段によって増幅媒体に所定の波長の励起光を供給し、増幅媒体を活性状態にする。この活性状態の増幅媒体に信号を入力すると、信号光は光増幅されて出力されるようになる。

[0003] 近年の光増幅中継伝送システムにおいては、エルビウムなどの希土類元素イオンを添加した希土類添加光ファイバを増幅媒体として用いた希土類添加光ファイバ増幅器や、光ファイバを増幅媒体とし光ファイバのラマン誘導散乱特性を利用したラマン増幅器などが適用されている。そして、光増幅中継伝送システムの普及に伴って、光増幅器にっ、ての利得の更なる広帯域ィ匕が求められて、る。

[0004] 図 10は上述した希土類添加光ファイバ増幅器やラマン増幅器において、増幅媒体である希土類添加光ファイバや光ファイバに対して励起光を供給しうる励起光供給装置の構成例を示す図である。この図 10に示す励起光供給装置 100は、マイクロコンピュータ（ μ 1) 101, DZAコンバータ（DAC) 102および励起 LD (Laser Diode) 1 03をそなえている。

[0005] ここで、マイクロコンピュータ 101から出力される信号が DZ Aコンバータ 102でアナログ信号に変換されて励起 LD103に励起電流として供給される。そして、励起 LD1 03では励起電流に応じた強度の励起光が出力される。これにより、マイクロコンピュータ 101からの信号に応じて励起電流を可変することを通じ、励起光強度を可変することができるようになって!/、る。

[0006] また、本願発明に関連する技術として、特許文献 1〜3に記載された技術もある。特許文献 1には、信号光の光多重度が増えた場合に十分な増幅作用を得ることができるよう可変光減衰器の減衰量を制御することが記載されている。又、特許文献 2には、波長可変半導体レーザ光源において、出力波長を可変したときの光出力の変動を減衰制御によって抑制する技術について記載され、特許文献 3には、環境変動に対して安定した出力強度を得る波長可変光源について記載されている。

特許文献 1：特開平 11— 121849号公報

特許文献 2：特開平 11― 274647号公報

特許文献 3：特開 2002— 335037号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかしながら、上述の図 10に示すような励起光供給装置 100や、特許文献 1, 2に記載された技術にぉヽては、光増幅器にっヽての利得の更なる広帯域ィ匕を図る技術にっ、てまでは記載されて、な、。

すなわち、上述の図 10に示す励起光供給装置 100の構成においては、ラマン増幅器や希土類添加型ファイバ増幅器などの光増幅器を、低利得で動作させた!/ヽ場合、励起 LD103を比較的小さい電流で駆動する必要がある力このような場合には、励起 LD103の出力が不安定になり、増幅器としての出力が不安定になる。一方、励起 LD103の出力が不安定にならない電流で駆動しょうとすると場合、一定の値以上の励起電流を励起 LD 103に供給する必要があるため、所定の低い利得が得られなくなってしまう。カロえて、励起電流を比較的小さい電流とすると、励起レーザの波長特性が不安定になり、光増幅器として求められる必要な特性を得ることが困難となる

[0008] したがって、光増幅器につ!、ての利得を励起電流で可変する場合には、低利得の領域において動作可能に設定することが困難になる、という課題がある。

また、特許文献 1に記載された技術においては、光増幅器の利得のダイナミックレンジとしては、可変光減衰器の減衰量のダイナミックレンジに依存するため、光増幅器についての利得の更なる広帯域ィ匕を図ることが困難であり、又、光源部には、光多重度によらず比較的強度の高い一定強度の励起電流を供給する必要があるため、消費電力を抑制することが困難であるという課題もある。

[0009] 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、消費電力の増大を抑制しながら、光増幅器としての利得のダイナミックレンジの拡大 (利得の広帯域化）を図ることができるようにした、励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 上記の目的を達成するために、本発明の励起光供給装置は、増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた励起光供給装置であって、該制御部が、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第 1強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 1制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第 1強度領域以下となる第 2 強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 2制御部と、該増幅媒体に供給すベき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第 1制御部又は該第 2制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴として、る。

[0011] また、本発明の励起光供給装置の励起光供給方法は、増幅媒体に励起光を供給する光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、をそなえた励起光供給装置の励起光供給方法であって、該増幅媒体に対して供給すべき励起光強度を決定し、該決定された励起光強度が第 1強度領域にある場合には、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御する一方、該決定された励起光強度が、該第 1強度領域以下となる第 2 強度領域にある場合には、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御することを特徴として、る。

[0012] さらに、本発明の光増幅器は、増幅媒体と、該増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた光増幅器であって、該制御部が、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第 1強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 1制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第 1強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 2制御部と、該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第 1制御部又は該第 2制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴としている。

発明の効果

[0013] このように、本発明によれば、第 2制御部により、光源部への励起電力を固定に設定しながら、可変光減衰部による減衰量を可変制御して、第 1強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を増幅媒体へ供給することができるので、本来安定最小駆動電流値以下の励起駆動電流を光源部に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に増幅媒体に供給することができるようになるので、当該励起光が供給される光増幅器としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるという利点がある。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の第 1実施形態を示すブロック図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 3]本発明の第 1実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 4]本発明の第 1実施形態の動作を説明するための図である。

[図 5]本発明の第 1実施形態の動作を説明するための図である。

[図 6]本発明の第 1実施形態の動作を説明するための図である。

[図 7]本発明の第 2実施形態を示すブロック図である。

[図 8]本発明の第 2実施形態による作用効果を説明するための図である。

[図 9]本発明の第 3実施形態を示すブロック図である。

[図 10]励起光供給装置の構成例を示す図である。

符号の説明

[0015] 1, 11, 21, 100 励起光供給装置

2 LD (光源部） 2— 1〜2— n LD (光源）

3 可変光減衰部（可変光アツテネータ）

3— 1〜3— n 可変光アツテネータ（可変光減衰器）

4, 14, 24 マイクロコンピュータ（制御部）

4a, 14a, 24a 第 1制御部

4b, 14b, 24b 第 2制御咅

4c, 14c, 24c 制御振り分け部

5, 6 DZAコンバータ

7 AZDコンバータ

8 合波器

9 光ファイバ (増幅媒体）

9A EDF (増幅媒体）

10, 20 ラマン増幅器

18 WDM合波部

18— l〜18—(n—l) WDM合波器

19a, 29a, 29d ビームスプリッタ

19b, 29b, 29e フォ卜ダイオード

19c, 29c, 29f A Dコンバータ

101 マイクロコンピュータ

102 DZAコンバータ

103 LD

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態は以下に示す実施例の形態に限るものではない。又、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明ら力となるものである。

〔a〕第 1実施形態の説明

図 1は本発明の第 1実施形態にかかる励起光供給装置 1を示すブロック図であり、この図 1に示す励起光供給装置 1は、ビームスプリッタ (BS) 8を介して増幅媒体としての伝送路光ファイバ 9に接続されて、励起光を合波器 8を介して光ファイバ 9に出力することにより、光ファイバ 9をラマン励起させて、当該光ファイバを伝送される光について増幅させるものである。即ち、第 1実施形態における励起光供給装置 1と、合波器 8および伝送路光ファイバ 9と、によりラマン増幅器 10を構成することができる。

[0017] なお、第 1実施形態における励起光供給装置 1はラマン増幅を行なうラマン増幅器 10に適用した場合について説明する力この励起光供給装置 1は、 EDF (Erbium D oped Fiber)等の希土類添加光ファイバに励起光を供給することにより、当該 EDFを伝送される光について増幅させる希土類添加光ファイバ増幅器に適用することももちろん可能である。

[0018] ここで、この励起光供給装置 1は、増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部である LD2と、 LD2から増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部をなす可変光アツテネータ (ATT) 3と、増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御する制御部としてのマイクロコンピュータ 4と、をそなえ、かつ、 2つの DZAコンバータ（ DAC： Digital to Analog Converter) 5, 6および A/Dコンバータ（ADC : Analog to D igital Converter) 7をそなえている。

[0019] また、 DZAコンバータ 5は、 LD2への励起電流について制御するためのディジタル信号をマイクロコンピュータ 4から入力されて、このディジタル信号をアナログ信号に変換し、励起電流信号として LD2に供給する。更に、 DZAコンバータ 6は、可変光アツテネータ 3における光減衰量を制御するためのディジタル信号をマイクロコンビユータ 4から入力されて、このディジタル信号をアナログ信号に変換し、減衰制御信号として可変光アツテネータ 3に供給する。

[0020] なお、 AZDコンバータ 7は、 LD2に供給される励起電流についてアナログ信号からディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ 4に供給する。即ち、マイクロコンピュータ 4にお!/、ては、 LD2に供給される励起電流につ!、て AZDコンバータ 7からの信号をもとにモニタすることができるようになって!/、る。

また、このマイクロコンピュータ 4は、機能的には第 1および第 2制御部 4a, 4bおよび制御振り分け部 4cをそなえて構成されている。第 1制御部 4aは、可変光アツテネータ 3による減衰量を固定に設定しながら、 LD2への励起電力、即ち励起駆動電流を可変制御して、第 1強度領域の励起光を光ファイバ等の増幅媒体へ供給するものである。尚、この第 1制御部 4aにおいて供給する励起光の第 1強度領域は、可変光アツテネータ 3での減衰量を最小として、 LD2への励起電力制御のみによって出力が安定化する強度領域である。

[0021] さらに、第 2制御部 4bは、 LD2への励起電力、即ち励起駆動電流を固定に設定しながら、可変光アツテネータ 3による減衰量を可変制御して、第 1強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を光ファイバ等の増幅媒体へ供給するものである。尚、この第 2制御部 4bにおいて供給する励起光の第 2強度領域は、 LD2への励起電力制御のみによっては出力が安定ィ匕しない強度領域を含むものである。換言すれば、 LD2への励起電力制御と、可変光アツテネータ 3への減衰量の制御とを協働させることで出力を安定ィ匕させることができる強度領域を含むものである。

[0022] 又、制御振り分け部 4cは、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を上述の第 1又は第 2制御部 4a, 4bのいずれかに振り分けを行なうものである。

すなわち、上述の第 1励起光強度で励起光を増幅媒体としての光ファイバ 9に供給する場合には、制御振り分け部 4cでは第 1制御部 4aにおいて励起光強度の制御を行なわせ、第 2励起光強度で励起光を光ファイバ 9に供給する場合には、第 2制御部 4bにお、て励起光強度の制御を行なわせるように、制御の振り分けを行なうようになつている。

[0023] 上述のごとく構成された第 1実施形態にかかる励起光供給装置 1においては、初期立ち上げ時においては、図 2のフローチャートに示すように、マイクロコンピュータ 4において、 LD2を駆動するための励起電流を 0とすべぐ励起電流制御信号を DZAコンバータ 5に与えるとともに (ステップ A1)、可変光アツテネータ 3による減衰量についても最小量 ex min (例えば ex min = 0)とすべぐ減衰制御信号を DZAコンバータ 6に与える（ステップ A2)。

[0024] そして、装置運用状態においては、制御目標となる強度の励起光が、増幅媒体としての光ファイバ 9に与えられるように、マイクロコンピュータ 4の第 1 ,第 2制御部 4a, 4 bにおいて、例えば図 3のフローチャートに示すように励起光強度が制御される。まず、マイクロコンピュータ 4をなす制御振り分け部 4cでは、ラマン増幅器 10としての目標利得等から、 LD2に供給すべき励起電流 (必要励起駆動電流）について計算する (ステップ Bl)。この必要励起駆動電流は、可変アツテネータ 3での減衰量を最小値 a minとしている状態を前提として計算する。このとき、出力光をモニタする構成をそなえることにより、マイクロコンピュータ 4の制御振り分け部 4cにおいて、出力光のモニタ結果に基づいて例えば利得一定制御（AGC : Automatic Gain Control)や出力パヮ——定制御（APC : Automatic Power Control)がなされるような励起電流を必要励起駆動電流として計算するようにすることも可能である。

[0025] そして、上述の励起電流の計算の結果得られた必要励起駆動電流の値と、予めマイク口コンピュータ 4において記憶されている、 LD2において波長特性や出力強度特性を安定的にすることができる最小の電流値 (安定最小駆動電流値)と、の大小を比較する (ステップ B2)。

ここで、制御振り分け部 4cにおいては、上述の必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上の場合には (ステップ B2の YESルート）、（第 2制御部 4bではなく）第 1制御部 4aにおいて励起光強度を制御させる一方、上述の必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さい場合には (ステップ B2の NOルート）、（第 1制御部 4aではなく）第 2制御部 4bにおいて励起光強度を制御させるるように制御を振り分ける。

[0026] 換言すれば、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上の場合にぉ、ては、増幅媒体である光ファイバ 9に供給される励起光強度は第 1強度領域となるので、第 1制御部 4aで励起光強度の制御を行ない、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さい場合においては、増幅媒体である光ファイバ 9に供給される励起光強度は第 2強度領域となるので、第 2制御部 4bで励起光強度の制御を行な

[0027] ここで、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上で、制御振り分け部 4 cによって励起光強度の制御を第 1制御部 4aに振り分けた場合、第 1制御部 4aでは、可変光アツテネータ 3による減衰量を最小量 a minとしながら (ステップ B3)、上述の制御振り分け部 4cで計算された必要励起駆動電流を LD2に供給すべく DZAコンバータ 5に励起電流制御信号を出力する。このとき、必要励起駆動電流が、現在 LD 2に対して供給している励起駆動電流よりも大きい場合には、励起駆動電流を増やす一方 (ステップ B4の YESルートからステップ B5)、必要励起駆動電流力現在 LD 2に対して供給している励起駆動電流よりも小さい場合には、励起駆動電流を減らす (ステップ B4の NOルートからステップ B6)。

[0028] たとえば、現在の励起駆動電流の値が図 4の Bの値であり、減衰量が最小値 a min に設定されている可変光アツテネータ 3を通じて、増幅媒体である光ファイバ 9に図 5 の Bに示すような励起光強度 PBの励起光が供給されている状態において、第 1制御部 4aの制御によって、励起駆動電流を図 4の Bよりも増やして、図 4の Aに示す値とするときには、増幅媒体である光ファイバ 9には図 4,図 5の励起光強度 PAの励起光を供給することができる。同様に、第 1制御部 4aの制御によって、励起駆動電流を図 4 の Bよりも減らして、図 4の Cに示す値とするときには、増幅媒体である光ファイバ 9には図 4,図 5の励起光強度 PCの励起光を供給することができる。

[0029] なお、図 4の励起駆動電流値 A, Bおよび Cは、いうまでもなく上述の安定最小駆動電流値 Sよりも大きい値を例示するものであり、図 5に示す ΡΑ' , ΡΒ' および PC' はそれぞれ、励起駆動電流が図 4の A, Bおよび Cとした場合の、可変アツテネータ 3 による減衰量を加味せずに見積もられる励起光強度である。

第 1実施形態においては、この図 4に示すように、第 1強度領域は、可変光アツテネータ 3での減衰量を最小値 oc minとして、 LD2への励起駆動電流を安定最小駆動電流値 S以上とした場合の光ファイバ 9への励起光がとりうる強度範囲 AR1に設定され、第 2強度領域は、第 1強度領域以下の領域 AR2に設定されている。但し、本発明によれば、上述の第 1強度領域を、励起駆動電流を安定最小電流値 Sよりも大きい値とした場合の強度を最小値として範囲を設定し、第 2強度領域を当該第 1強度領域の最小値を最大値として範囲を設定することを妨げるものではない。

[0030] また、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さぐ制御振り分け部 4cによって励起光強度の制御を第 2制御部 4bに振り分けた場合、第 2制御部 4bでは、 LD2に供給している励起駆動電流を、上述の安定最小駆動電流値よりも小さい必要励起駆動電流の値には設定せずに、安定最小駆動電流値に固定設定する (ステツプ B7)。これにより、 LD2から出力される光の波長特性や出力強度特性を安定的にすることができるようになる。そして、上述の制御振り分け部 4cで計算された必要励起駆動電流を LD2に供給した場合に得られる強度の励起光が光ファイバ 9に与えられるように、 DZAコンバータ 6を介して可変光源衰器 3での減衰量を設定制御する

[0031] このとき、計算された必要励起駆動電流を LD2に供給した場合に得られる強度の励起光が光ファイバ 9に与えられるようにするため、光ファイバ 9に供給される励起光強度を現在の強度力も上げるべきである場合には、可変光アツテネータ 3での減衰量を減らす一方（ステップ B8の YESルートからステップ B9)、現在の強度から下げるべきである場合には、可変光アツテネータ 3での減衰量を増やす (ステップ B8の NO ルートからステップ B10)。

[0032] たとえば、現在の励起駆動電流の値が前述の図 4に示す安定最小駆動電流値 Sで、 LD2から出力される光パワーが PS^ であり、減衰量が最小値 a minに設定されている可変光アツテネータ 3を通じて、増幅媒体である光ファイバ 9には励起光強度 PS の励起光が供給されている状態において（図 6の D参照）、第 2制御部 4bによる可変光アツテネータ 3の減衰量を増やす制御によって、可変光アツテネータ 3での減衰量を最小値 a minから a eに増やして、増幅媒体である光ファイバ 9には励起光強度 PE の励起光を供給することができる（図 6の E参照)。

[0033] また、この図 6に示す励起光強度 PEの励起光を供給している状態において、第 2 制御部 4aによる可変光アツテネータ 3の減衰量を上げる制御により、励起光強度を図 4の PE力も PFに減らすことができる。同様に、励起光強度 PEの励起光を供給している状態において、第 2制御部 4aによる可変光アツテネータ 3の減衰量を下げる制御により、励起光強度を図 4の PE力 PGに増やすこともできる。

[0034] このように、第 1制御部 4aでは、 LD2への励起電力を、第 2制御部 4bにおいて固定設定される値 (安定最小駆動電流値 S)を最小値として可変制御するとともに、第 2制御部 4bでは、可変光アツテネータ 3による減衰量を、第 1制御部 4aにおいて固定設定される値 (最小値 a min)を最小値として可変制御することになる。したがって、第 2制御部 4bにおいては、 LD2に供給される励起駆動電流を安定最小駆動電流値 Sに固定設定して、 LD2から出力される光の波長特性や出力強度特性の安定ィ匕を図りつつ、可変光アツテネータ 3での減衰量を増減制御することによつて、ラマン増幅器 10として目標とする利得特性を実現させることができるようになる。特に、本来安定最小駆動電流値 S以下の励起駆動電流を LD2に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に光ファイバ 9に供給することができるようになるので、ラマン増幅器 10としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。

[0035] このように、本発明の第 1実施形態によれば、第 2制御部 4bにより、 LD2への励起電力を固定に設定しながら、可変光アツテネータ 3による減衰量を可変制御して、第 1強度領域に連続しかつ第 1強度領域よりも小さい第 2強度領域の励起光を光フアイバ 9へ供給することができるので、本来安定最小駆動電流値以下の励起駆動電流を LD2に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に光ファイバ 9に供給することができるようになるので、ラマン増幅器 10としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるという利点がある。

[0036] 換言すれば、低利得時のラマン増幅器 10の出力の不安定性を解消しつつ、ラマン増幅器 10をより低利得で制御することができ、ひいては、ラマン増幅器 10の低利得制御時において、増幅特性の安定度を向上させることができる。

また、第 1,第 2制御部 4a, 4bにより、励起光出力強度の目標にあわせて、 LD2への励起駆動電流の設定制御とともに、可変光アツテネータ 3の減衰量の設定制御を協働させて行なっているので、可変光アツテネータ 3での減衰量のみにより励起光出力強度を可変する場合に比べ、励起駆動電流を効率的に供給することができるので、消費電力を抑制することができるという利点もある。

[0037] 〔b〕第 2実施形態の説明

図 7は本発明の第 2実施形態に力かる励起光供給装置 11を示すブロック図である。第 2実施形態における励起光供給装置 11は、前述の第 1実施形態におけるもの（図 1の符号 1参照）に比して、例えば WDM ( Wavelength Division Multiplexing)光のごとき波長帯域が比較的広、光にっ、てのラマン増幅に対応できるようにするため、励起光として複数波長 (n波長）の光を用いるための構成をそなえている点が異なつている。し力しながらそれ以外の構成につ！/、ては基本的に第 1実施形態の場合と同様である。即ち、励起光供給装置 11とともに、合波器 8,伝送路光ファイバ 9および W DM合波部 18と、によりラマン増幅器 20を構成することができる。

[0038] このため、励起光供給装置 11においては、増幅媒体である光ファイバ 9ヘラマン励起用の励起光となる光を出力しうる光源部として、互いに異なる波長の光を出力しうる n個の光源である LD2— 1〜2— nをそなえている。更に、 LD2— 1〜2— nからの光についてそれぞれ可変減衰しうる可変光アツテネータ (可変減衰器) 3— l〜3—n をそなえている。これにより、光ファイバ 9への複数波長の励起光をそれぞれ可変減衰することができるようになって!/ヽる。

[0039] そして、マイクロコンピュータ 14においては、 n個の LD2— 1〜2— nに対して個別に励起駆動電流を制御するための信号を出力することができるようになって、る。尚、 5— 1〜5— nは DZAコンバータであり、それぞれ、マイクロコンピュータ 14から LD 2— 1〜2— nへの励起駆動電流の制御信号をディジタル信号として受けて、これをァナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を該当する LD2—l〜2—nに対する励起駆動電流信号として供給するようになって!/、る。

[0040] 同様に、マイクロコンピュータ 14においては、 n個の可変光アツテネータ 3— 1〜3— nに対して個別に減衰量を制御するための信号を出力することができるようになっている。尚、 6— 1〜6— nは DZAコンバータであり、それぞれ、マイクロコンピュータ 14 力可変光アツテネータ 3— l〜3—nへの減衰量制御信号をディジタル信号として受けて、これをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を該当する可変光アツテネータ 3— l〜3—nに対する減衰量制御信号として供給するようになっている。

[0041] また、励起光供給装置 11においては、光ファイバ 9へのラマン励起用の励起光として、 LD2—l〜2—nから出力される複数波長の光が用いられるようになっているが、この励起光供給装置 11をなすマイクロコンピュータ 14においては、励起光となる各波長の光強度を個別に制御することができるようになって、る。

すなわち、マイクロコンピュータ 14においては、前述の第 1実施形態の場合に準じて、第 1,第 2制御部 14a, 14bおよび制御振り分け部 14cとしての機能をそなえている。しかし、第 1実施形態の場合と異なり、これらの第 1,第 2制御部 14a, 14bは、励起光となる波長ごとに強度を制御することができ、制御振り分け部 14cは、光ファイバ 9に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、それぞれの波長についての励起光強度の制御を第 1制御部 14a又は第 2制御部 14bのいずれかに振り分けを行なうことができるようになつている。

[0042] なお、第 2実施形態における励起光供給装置 11においても、 LD2—l〜2— 2に供給される励起駆動電流にっヽてアナログ信号カゝらディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ 14にモニタ信号としてそれぞれ供給する A/Dコンバータ 7— 1〜 7— n をそなえている。即ち、マイクロコンピュータ 14においては、 LD2—l〜2—nにそれぞれ供給される励起駆動電流について AZDコンバータ 7— 1〜7— nからの信号をもと〖こモニタすることができるようになって!/、る。

[0043] また、励起光供給装置 11は、出力光をモニタする構成として、光ファイバ 9上に、ラマン増幅された光の一部を分岐するビームスプリッタ 19aと、ビームスプリッタ 19aで分岐された光について光電変換を行なうフォトダイオード 19bと、フォトダイオード 19 bからの電気信号をディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ 14に出力する A ZDコンバータ 19cと、をそなえている。

[0044] これにより、マイクロコンピュータ 14の制御振り分け部 14cにおいて、出力光のモ- タ結果に基づいて例えば利得一定制御（AGC : Automatic Gain Control)や出力パヮ——定制御（APC : Automatic Power Control)又は利得等化がなされるような、各波長についての励起駆動電流を必要励起駆動電流として計算するようにすることも可能である。

[0045] また、 WDM合波部 18は、励起光供給装置 11から出力された複数波長の励起光について合波 (WDM合波）して、合波器 8へ出力するものである。本実施形態にお V、ては、 {励起光の波長数 (n) - 1 }の WDM合波器 18— 1〜18— (n— 1)をそなえている。

上述のごとく構成された励起光供給装置 11におヽては、出力される複数波長の光をラマン増幅用の励起光として用いる場合、マイクロコンピュータ 14において、励起光波長ごとに、前述の第 1実施形態の場合と同様の利得の広帯域化を図ることができるようになる。即ち、第 2制御部 14bにより、励起光波長ごとに、本来安定最小駆動電流値 S以下の励起駆動電流を対応 LD2— i(i: 1〜！ 1)に供給しなければ得ることができな、強度の励起光を、安定的に光ファイバ 9に供給することができるようになるので、ラマン増幅器 10としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。

[0046] また、複数 (n)波長の光を励起光波長として用いる場合には、第 2実施形態の励起光供給装置 11を適用したラマン増幅器 20のように、励起駆動電流の制御と協働して減衰量を制御する可変減衰器 3— l〜3—nを用いなくても、前述したような低利得領域での光出力の不安定を吸収できるとも考えられる。

これは、 n個の光源のうちの一部の光源への励起駆動電流が安定最小駆動電流値 Sを下回っていても、当該安定最小駆動電流値 Sを下回った光源が出力する光波長に隣接する光波長を出力する他の光源への励起駆動電流が安定最小駆動電流値 S 以上であれば、隣接する励起光波長間では、増幅光の波長対利得特性が近似していると仮定すれば、当該光源での出力の不安定をカバーできると吸収できると見込める力である。

[0047] し力しながら、光源 2— jへの励起駆動電流が安定最小駆動電流値 Sを下回る場合、前述したように、出力強度が不安定となるばかりか、光源 2— jから出力される光の中心波長についても不安定となるため、励起光供給装置 11として出力すべき励起光の波長分布も変化する場合があり、所期の増幅特性を得ることができなくなる。

図 8は、複数の光源のうちの一部の光源に与えられる励起駆動電流が安定最小駆動電流値 Sを下回ることで、当該一部の光源力の出力光波長が不安定となって、増幅特性に変化を生じさせる一例を示す図である。

[0048] なお、この図 8においては、 n=6個の光源（λ 1〜え 6)がそなえられ、隣接する 2つの光源をブロックとして（λ ΐ, λ 2の光源からなるブロック # 1, 1 3, ぇ4の光源からなるブロック # 2, λ δ, λ 6からなるブロック # 3)、各ブロック # 1〜# 3単位に、励起駆動電流を制御して、ラマン増幅用の励起光として光ファイバに供給することを想定している。尚、増幅媒体となる光ファイバとしては、 DSF (Dispersion Shifted Fiber)であり、 SG = 25dBのものを用いている。 [0049] 光源 λ 1〜 λ 6への励起駆動電流が、ずれも安定最小駆動電流値 S以上であり、励起光として用いられる（光源 2— 1〜2— 6からの出力光の）光波長が、それぞれえ l = 1462nm, 2= 1466nm, 3 = 1480nm, 4= 1484nm, 5 = 1500nm , 6 = 1504nmに安定している場合においては、ラマン増幅後の光（波長約 1570 nm〜 161 Onm)の強度は図 8の"♦ "に示すような分布となる。この"♦ "に示す分布のように、ラマン増幅後の光強度の波長間でのバラツキについては許容範囲内に抑えることができる。

[0050] これに対し、光源 λ 1〜え 6への励起駆動電流のうち、ブロック # 2への励起駆動電流が安定最小駆動電流値 Sを下回り、励起光として用いられるブロック 2の光源え 3, λ 4力らの出力光の光波長力それぞれ X 3 = 1480nm力ら λ 3 = 1482nmに、 λ 4 = 1484nm力ら λ 4 = 1486nmにシフトした場合にお!、ては、ラマン増幅後の光（波長約 1570nm〜 16 lOnm)の強度は図 8の"國 "に示すような分布となる。この"國 "に示す分布のように、ラマン増幅後の光強度の波長間でのバラツキが大きくなつて、許容範囲を超えてしまうことになる。

[0051] 第 2実施形態にかかる励起光供給装置 11によれば、励起駆動電流の制御と協働して減衰量を制御する可変減衰器 3— 1〜3— nを用いており、利得の調整可能幅（ダイナミックレンジ)を拡大させつつも、各光源 2— l〜2—nに供給される励起駆動電流の値は安定最小駆動電流値 Sを下回ることがな、ようにして、るので、各光源 2— l〜2—nから出力される光の中心波長を安定化させ、増幅特性を安定化させることができる。

[0052] このように、本発明の第 2実施形態によれば、制御振り分け部 14cが、光ファイバ 9 に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、第 1制御部 14a又は第 2制御部 14bのいずれかに振り分けを行なうことができるので、前述の第 1実施形態と同様の利点があるほか、出力される励起光を用いた光の増幅特性を安定化させることができる利点もある。

[0053] 〔b〕第 3実施形態の説明

図 9は本発明の第 3実施形態を示すブロック図である。第 3実施形態における励起光供給装置 21は、前述の第 1実施形態におけるもの（図 1の符号 1参照）と同様、 LD 2,可変光アツテネータ 3,マイクロコンピュータ 24, D/ Aコンバータ 5, 6および AZ Dコンバータ 7をそなえているが、この励起光供給装置 21で供給する励起光によって増幅媒体であるエルビウム添加光ファイバ (EDF) 9Aを励起する構成をそなえて、る点が前述の第 1実施形態の場合と異なっている。

[0054] 換言すれば、第 3実施形態の励起光供給装置 21は、 EDF9Aの励起波長となる光を出力することができるようになっており、この励起光供給装置 21とともに、合波器 8 および EDF9Aによりエルビウム添加光ファイバ増幅器 (EDFA) 30を構成することができる。

このため、 LD2は EDF9Aの励起波長を出力するように構成され、マイクロコンピュータ 24は、 EDF9Aに供給される励起光強度を制御する制御部であり、可変光アツテネータ 3による減衰量を固定に設定しながら、 LD2への励起電力を可変制御して、第 1強度領域の励起光を EDF9Aへ供給しうる第 1制御部 24aと、 LD2への励起電力を固定に設定しながら、可変光アツテネータ 3による減衰量を可変制御して、第 1 強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を EDF9Aへ供給しうる第 2制御部 24bと、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を第 1制御部 24a 又は第 2制御部 24bの、ずれかに振り分けを行なう制御振り分け部 24cと、をそなえている。

[0055] また、励起光供給装置 21は、入力光および増幅後の出力光をモニタする構成をそなえており、これらの入力光および増幅後の出力光のモニタ結果を基にして LD2への励起駆動電流および可変光アツテネータ 3の減衰量を制御して、 EDF9Aに供給される励起光の強度を制御するようになって、る。

ここで、入力光をモニタする構成として、 EDF9Aに入力される前段の増幅対象の光を一部分岐するビームスプリッタ 29a,ビームスプリッタ 29aからの光を光電変換するフォトダイオード 29bおよびフォトダイオード 29bからの電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ 24へ供給する AZDコンバータ 29c をそなえている。

[0056] 同様に、増幅後の出力光をモニタする構成として、 EDF9Aの出力側に、増幅された光の一部を分岐するビームスプリッタ 29d,ビームスプリッタ 29dで分岐された光について光電変換を行なうフォトダイオード 29eおよびフォトダイオード 29eからの電気信号をディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ 24に出力する AZDコンパ一タ 29fをそなえている。

[0057] このように構成された励起光供給装置 21においても、前述の第 1実施形態の場合に準じて、制御振り分け部 24cが、 LD2に供給すべき励起光強度に応じて、複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、第 1制御部 24a又は第 2制御部 24bのいずれかに振り分けを行なうことができるので、 EDFA30としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。

[0058] つまり、第 2制御部 24bにおいては、 LD2に供給される励起駆動電流を安定最小駆動電流値 Sに固定設定して、 LD2から出力される光の波長特性や出力強度特性の安定化を図りつつ、可変光アツテネータ 3での減衰量を増減制御することによって、 EDFA30として目標とする（低)利得特性を実現させることができるようになる。即ち、本来安定最小駆動電流値 S以下の励起駆動電流を LD2に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に EDF9Aに供給することができるようになる。

[0059] したがって、本発明の第 3実施形態においても、前述の第 1実施形態の場合と同様の、 EDFA30としての利得のダイナミックレンジを広げることができる利点を得ることができる。

換言すれば、低利得時の EDFA30の出力の不安定性を解消しつつ、 EDFA30をより低利得で制御することができ、ひいては、 EDFA30の低利得制御時において、増幅特性の安定度を向上させることができる。

[0060] 〔d〕その他

上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である

Claims

請求の範囲

[1] 増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた励起光供給装置であって、

該制御部が、

該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第 1強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 1制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第 1強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 2制御部と、

該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第 1制御部又は該第 2制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、励起光供給装置。

[2] 該第 1制御部において供給する該励起光の該第 1強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによって出力が安定ィヒする強度領域であり、

該第 2制御部において供給する該励起光の該第 2強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定ィ匕しない強度領域を含むことを特徴とする、請求項 1記載の励起光供給装置。

[3] 該第 2制御部は、該光源部への励起電力を、少なくとも当該光源部出力が安定ィ匕する値に固定設定することを特徴とする、請求項 2記載の励起光供給装置。

[4] 該第 1制御部が、該可変光減衰部による減衰量を最小に固定設定するとともに、該第 2制御部が、該光源部への励起電力を当該光源部出力が安定化する最小値に固定設定し、

かつ、該第 1制御部は、該光源部への励起電力を、該第 2制御部において固定設定される値を最小値として可変制御するとともに、

該第 2制御部は、該可変光減衰部による減衰量を、該第 1制御部において固定設定される値を最小値として可変制御することを特徴とする、請求項 1〜3のいずれ力 1 項記載の励起光供給装置。

[5] 該制御部は、ラマン増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御することを特徴とする、請求項 1〜4のいずれか 1項記載の励起光供給装置。

[6] 該制御部は、希土類添加増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御することを特徴とする、請求項 1〜4のいずれか 1項記載の励起光供給装置。

[7] 該光源部が、増幅媒体に互いに異なる波長の励起光を供給するとともに、該可変光減衰部が、該複数波長の励起光をそれぞれ可変減衰しうるように構成され、かつ、該制御振り分け部が、該増幅媒体に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、該複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、該第 1制御部又は該第 2制御部のいずれかに振り分けを行なうことを特徴とする、請求項 1〜6のいずれか 1項記載の励起光供給装置。

[8] 増幅媒体に励起光を供給する光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、をそなえた励起光供給装置の励起光供給方法であつて、

該増幅媒体に対して供給すべき励起光強度を決定し、

該決定された励起光強度が第 1強度領域にある場合には、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御する一方、該決定された励起光強度が、該第 1強度領域以下となる第 2強度領域にある場合には、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御することを特徴とする、励起光供給装置の励起光供給方法。

[9] 該第 1強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定ィ匕する強度領域であり、

該第 2強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定ィ匕しな V、強度領域を含むことを特徴とする、請求項 8記載の励起光供給装置の励起光供給方法。

[10] 増幅媒体と、該増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた光増幅器であって、

該制御部が、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第 1強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 1制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第 1強度領域以下となる第 2強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第 2制御部と、

該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第 1制御部又は該第 2制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、光増幅器。