JP2000349718A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

光ファイバ増幅器

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JP2000349718A JP11160921A JP16092199A JP2000349718A JP 2000349718 A JP2000349718 A JP 2000349718A JP 11160921 A JP11160921 A JP 11160921A JP 16092199 A JP16092199 A JP 16092199A JP 2000349718 A JP2000349718 A JP 2000349718A
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Satoshi Hamada
聡 濱田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力チャネル数に依存しない利得一定制御が
可能な、希土類を添加した光ファイバを用いた光ファイ
バ増幅器を提供する。 【解決手段】 光スイッチ4と、光スイッチをOFFに
して出力パワー計測手段25への入力がASE光のみと
なるようにしたときの前記出力パワー計測手段25から
の出力電圧を記憶する自然放出増幅光レベル保持回路1
2と、光スイッチをONにして出力パワー計測手段25
へ信号光とASE光の両方が入力されるときの前記出力
パワー計測手段25の出力電圧から自然放出増幅光レベ
ル保持回路12に記憶された電圧を減算して利得一定制
御回路に出力する信号光出力演算回路とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
に関し、特に波長分割多重方式の光中継伝送系において
線形中継器として用いた場合に入出力間で各波長チャネ
ルにわたって利得を均一とすることのできる、希土類を
添加した光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】波長分割多重方式の光中継伝送系におい
て光ファイバ増幅器を線形中継器として用いた場合、入
出力間で各波長チャネルにわたって利得が均一になるこ
とが要求される。光ファイバ増幅器の利得平坦性は利得
媒体となる希土類を添加した光ファイバの利得に依存し
ているため、利得平坦性を確保するためには光ファイバ
増幅器の利得を一定に保つような制御方式を行う必要が
ある。
【0003】従来方式の光ファイバ増幅器では、図4に
示すように、利得を測定する方法として入力部で全チャ
ネルの波長帯域にわたるトータルパワーを測定し、また
出力部でも同様に全チャネルの波長帯域にわたるトータ
ルパワーを測定して両者の比を求める方式をとってい
る。この比を一定に保つように励起光源を制御すること
で光ファイバ増幅器の利得を一定に保つことが可能にな
る。
【0004】しかしながら、この方式では信号光のパワ
ーの総和だけでなく光ファイバ増幅器で付加される自然
放出増幅光(ASE光)を含めたトータルパワーを測定
することになるため、入力するチャネル数が変化するよ
うな波長分割多重システムにおいては入力チャネル数の
変化に対してASE光パワーの割合がそれぞれ異なり、
各入力チャネル数の場合に対して正確に利得を一定とす
ることは不可能であった。
【0005】この動作を図4及び図5を用いて説明す
る。図5は一例として、入力チャネルが複数チャネルか
ら1chに減少した際のフォトダイオード2で受光する
入力部の光スペクトラムとフォトダイオード10で受光
する出力部の光スペクトラムの関係を示す。入力チャネ
ル数が減少した場合、図5に示すように入力の信号光レ
ベル及び雑音光レベルはほとんど変化せず、フォトダイ
オード2での受光パワーは信号光と雑音光の各チャネル
の総和の値となる。また出力光については、信号光パワ
ーが不変である場合チャネル数が変化してもASE光レ
ベルはほとんど変化しないため、フォトダイオード10
では増幅された信号光パワーの各チャネルの総和とAS
E光パワーの和がモニタされる。この出力モニタ値と入
力モニタ値の比をとった場合、チャネル数が少ないほど
1chあたりのASEの影響が大きくなり利得が増大し
たと判断され、利得一定制御回路14は利得を下げるよ
うに励起光源6を制御する。この結果チャネル数が減少
した場合の1chあたりの信号光利得は図5に示すよう
に減少する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題を解決するためになされたものであって、そ
の目的は入力チャネル数に依存しない利得一定制御が可
能な、希土類を添加した光ファイバを用いた光ファイバ
増幅器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる光ファイバ増幅器は、希土類を添加
した光ファイバへの入力をON/OFFする光スイッチ
と、光スイッチをOFFにして出力パワー計測手段への
入力がASE光のみとなるようにしたときの前記出力パ
ワー計測手段からの出力電圧を記憶する自然放出増幅光
レベル保持回路と、光スイッチをONにして出力パワー
計測手段へ信号光とASE光の両方が入力されるときの
前記出力パワー計測手段の出力電圧から自然放出増幅光
レベル保持回路に記憶された電圧を減算して利得一定制
御回路に出力する信号光出力演算回路とを備えたことを
特徴とする。このように構成したとき、一瞬光スイッチ
をOFFにして信号光入力を遮断して、OFFになって
いる間のフォトダイオードへ入力するASE光パワーを
自然放出増幅光レベル保持回路に記憶させる。光スイッ
チをOFFとする時間を希土類イオンの寿命よりも十分
短く設定した場合(数十μs程度)、フォトダイオード
への入力は信号が入力しているときのASE光レベルと
ほぼ同じになるため、信号光入力時のASEレベルが測
定できる。出力パワー計測手段では増幅された入力信号
光及び本光ファイバ増幅器で付加されるASEの和をモ
ニタすることになるが、前記の方法で記憶しているAS
Eレベルを除くことで増幅された入力信号光のみの出力
パワーをモニタすることができ、これと入力光モニタ値
との比が一定になるように制御することによってASE
光成分を含まない利得一定制御が可能になる。
【0008】また、これに光スイッチのON/OFFを
制御し光スイッチをOFFしたタイミングを自然放出増
幅光レベル保持回路に出力する光スイッチ駆動回路を付
加し、自然放出増幅光レベル保持回路は光スイッチがO
FFである間に出力パワー計測手段に入力するASE光
パワーを記憶するようにすることで、操作を容易にする
ことができる。
【0009】さらに出力部の後に、第2の希土類添加光
ファイバと、前記光ファイバから出力される出力信号光
を一部分岐し光電変換して得られた全チャネルのトータ
ルパワーを計測する第2の出力パワー計測手段と、前記
光ファイバを励起する第2の励起光源と、この励起光源
を前記信号光出力演算回路から出力される光パワーと前
記第2の光ファイバの出力光パワーに基づいて後段部の
みの利得が一定となるように制御する第2の利得一定制
御回路と、光スイッチをOFFにして出力パワー計測手
段への入力がASE光のみとなるようにしたときの前記
第2の出力パワー計測手段からの出力電圧を記憶する第
2の自然放出増幅光レベル保持回路と、光スイッチをO
Nにして出力パワー計測手段へ信号光とASE光の両方
が入力されるときの前記第2の出力パワー計測手段の出
力電圧から第2の自然放出増幅光レベル保持回路に記憶
された電圧を減算して第2の利得一定制御回路に出力す
る第2の信号光出力演算回路とを付加することによっ
て、この発明の方法を二段構成として使用したい場合に
も用いることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図1は本発明における第1実施形態の構成を示
す構成図であり、図2は第1実施形態の動作の説明図で
ある。図1に示すように、本発明の光ファイバ増幅器に
は従来の光ファイバ増幅器に光ファイバ8への入力をO
N/OFFする光スイッチ4と、光スイッチ4をOFF
にして出力パワー計測手段25への入力がASE光のみ
となるようにしたときの前記出力パワー計測手段25か
らの出力電圧を記憶する自然放出増幅光レベル保持回路
12と、光スイッチ4をONにして出力パワー計測手段
25へ信号光とASE光の両方が入力するときの前記出
力パワー計測手段25の出力電圧から自然放出増幅光レ
ベル保持回路12に記憶された電圧を減算して利得一定
制御回路14に出力する信号光出力演算回路13とを備
えた。本発明の実施形態では、出力パワー計測手段とし
てフォトダイオードとI/V変換回路が、光ファイバに
はエルビウムを添加した光ファイバが用いられている。
さらに、光スイッチ4のON/OFFを制御し光スイッ
チ4をOFFしたタイミングを自然放出増幅光レベル保
持回路12に出力する光スイッチ駆動回路5を付加し、
自然放出増幅光レベル保持回路12は光スイッチがOF
Fである間に出力パワー計測手段25に入力するASE
光パワーを記憶するようにした。
【0011】上述のように構成された本実施の形態にか
かる光ファイバ増幅器は、次のように動作する。本発明
の光ファイバ増幅器に入力する波長分割多重された信号
光は、光カプラ1でその一部がモニタ用に分岐される。
図2の(a)に、入力部で分岐された信号の光スペクト
ラムの一例として2chの信号光が入力している場合を
模式的に示す。線形中継器では、信号光成分の他に前段
の線形中継器で生じた雑音光成分が存在する。このスペ
クトラム成分が入力モニタで検出され、またエルビウム
添加光ファイバで光増幅されてこのエルビウム添加光フ
ァイバで生じるASE成分との和として出力パワー計測
手段25で検出される(図2(b)の光スイッチON時
参照)。
【0012】入力モニタと出力モニタの比をとってこれ
を利得とした場合、前記エルビウム添加光ファイバで生
じるASE成分が誤差要因となる。ASE成分の寄与は
入力するチャネル数が減少するほど大きくなるので、チ
ャネル数が変化することによって利得も変化することと
なる。図1の構成では光ファイバ増幅器を装置に実装し
てシステムを構成するときに光スイッチを瞬間的(数十
μs程度)にOFFにし、これに同期したタイミング信
号で出力パワー計測手段25からの電圧を自然放出増幅
光レベル保持回路12に保存することによって、エルビ
ウム添加光ファイバで付加されるASE成分のパワーを
測定して記憶する(図2(b)の光スイッチOFF時参
照)。
【0013】出力パワー計測手段25では増幅された入
力光パワーとASE光パワーの和をモニタすることにな
るので、これから自然放出増幅光レベル保持回路12に
保存されたASE成分のパワーを除くことにより、入力
したパワーを利得倍した出力レベルをモニタすることが
できる。この出力モニタ値と入力モニタ値を比較するこ
とにより真の利得が得られ、この利得が一定となるよう
に励起光源6の電流値を制御することによって利得一定
制御を行う。このため、入力するチャネル数が変化する
ような波長分割多重システムにおいても、入力するチャ
ネル数に依存しない利得一定制御が実現できる。
【0014】次に、本発明の他の実施形態の動作を図面
を参照して説明する。図3は本発明における第2実施形
態の構成を示す構成図である。この例は、光ファイバ増
幅器を前段と後段の二段構成とした場合の構成例となっ
ており、本発明の第1実施形態の構成を前段部に持つ光
ファイバ増幅器において後段部にも第2の希土類添加光
ファイバ17と、前段部の光ファイバから出力される出
力信号光を一部分岐し光電変換して得られた全チャネル
のトータルパワーを計測する第2の出力パワー計測手段
26と、前記光ファイバを励起する第2の励起光源15
と、この励起光源を前段部の信号光出力演算回路13か
ら出力される光パワーと前記第2の光ファイバの出力光
パワーに基づいて後段部のみの利得が一定となるように
制御する第2の利得一定制御回路23と、光スイッチ4
をOFFにして第2の出力パワー計測手段26への入力
がASE光のみとなるようにしたときの前記第2の出力
パワー計測手段26からの出力電圧を記憶する第2の自
然放出増幅光レベル保持回路21と、光スイッチ4をO
Nにして第2の出力パワー計測手段26へ信号光とAS
E光の両方が入力となるようにしたときの前記第2の出
力パワー計測手段26の出力電圧から第2の自然放出増
幅光レベル保持回路21に記憶された電圧を減算して第
2の利得一定制御回路23に出力する第2の信号光出力
演算回路22とを付加した。本実施例のように本発明の
構成を用いることにより、二段構成として使用したい場
合にも本発明を適用できる。
【0015】
【発明の効果】本発明の光ファイバ増幅器は、光スイッ
チと自然放出増幅光レベル保持回路と信号光出力演算回
路を備えたことを特徴とし、初期導入時に光ファイバ部
で生じるASE成分を測定して保存し演算により重畳す
るASE成分を除去することによって、チャネル数が変
化した場合にも利得が一定となるよう制御することがで
きる。また、光スイッチ駆動回路を備えることにより、
光スイッチのON/OFFのタイミングを自然放出増幅
光レベル保持回路と合わせて制御することができる。さ
らに出力部の後に、第2の希土類添加光ファイバと、前
記光ファイバから出力される出力信号光を一部分岐し光
電変換して得られた全チャネルのトータルパワーを計測
する第2の出力パワー計測手段と、第2の利得一定制御
回路と、第2の励起光源と、第2の自然放出増幅光レベ
ル保持回路と、第2の信号光出力演算回路を付加するこ
とによって、この発明の方法を二段構成として使用した
い場合にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における光ファイバ増幅器の第1実施
形態の構成を示す構成図である。
【図2】 本発明における第1実施形態の動作の説明図
である。
【図3】 本発明における光ファイバ増幅器の第2実施
形態の構成を示す構成図である。
【図4】 従来の光ファイバ増幅器の構成を示す構成図
である。
【図5】 従来の光ファイバ増幅器の動作の説明図であ
る。
【符号の説明】
1.光カプラ1 2.フォトダイオー
ド1 3.I/V変換回路1 4.光スイッチ 5.光スイッチ駆動回路 6.励起光源 7.WDMカプラ 8.エルビウム添加
光ファイバ 9.光カプラ2 10.フォトダイオ
ード2 11.I/V変換回路2 12.自然放出増幅
光レベル保持回路 13.信号光出力演算回路 14.利得一定制御
回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類を添加し入力信号光を増幅する光
    ファイバと、この光ファイバに入力される入力信号光を
    一部分岐し光電変換することにより全チャネルのトータ
    ルパワーを計測する入力パワー計測手段と、前記光ファ
    イバから出力される出力信号光を一部分岐し光電変換す
    ることにより全チャネルのトータルパワーを計測する出
    力パワー計測手段と、前記光ファイバを励起する励起光
    源と、この励起光源を前記光ファイバの入力光パワーと
    出力光パワーに基づいて利得が一定となるように制御す
    る利得一定制御回路とを備えた光ファイバ増幅器におい
    て、前記光ファイバへの入力をON/OFFする光スイ
    ッチと、この光スイッチをOFFにしたときの前記出力
    パワー計測手段の出力電圧を記憶する自然放出増幅光レ
    ベル保持回路と、前記光スイッチをONにしたときの前
    記出力パワー計測手段の出力電圧から前記自然放出増幅
    光レベル保持回路に記憶された電圧を減算して前記利得
    一定制御回路に出力する信号光出力演算回路とを備えた
    ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光ファイバ増幅器におい
    て、前記光スイッチのON/OFFを制御しかつ前記光
    スイッチをOFFしたタイミングを前記自然放出増幅光
    レベル保持回路に出力する光スイッチ駆動回路を備え、
    前記自然放出増幅光レベル保持回路はその間に前記出力
    パワー計測手段の出力電圧を記憶することを特徴とする
    光ファイバ増幅器。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載された光
    ファイバ増幅器において、出力部の後に、希土類を添加
    した第2の光ファイバと、前記光ファイバから出力され
    る出力信号光を一部分岐し光電変換して得られた全チャ
    ネルのトータルパワーを計測する第2の出力パワー計測
    手段と、前記光ファイバを励起する第2の励起光源と、
    この励起光源を前記信号光出力演算回路から出力される
    光パワーと前記第2の光ファイバの出力光パワーに基づ
    いて利得が一定となるように制御する第2の利得一定制
    御回路と、前記光スイッチをOFFにしたときの前記第
    2の出力パワー計測手段からの出力電圧を記憶する第2
    の自然放出増幅光レベル保持回路と、光スイッチをON
    にしたときの前記第2の出力パワー計測手段の出力電圧
    から前記第2の自然放出増幅光レベル保持回路に記憶さ
    れた電圧を減算して第2の利得一定制御回路に出力する
    第2の信号光出力演算回路とを備えたことを特徴とする
    光ファイバ増幅器。
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