JP3740849B2

JP3740849B2 - Optical amplifier

Info

Publication number: JP3740849B2
Application number: JP19745198A
Authority: JP
Inventors: 雅彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2018-07-13
Also published as: JP2000031573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類添加光ファイバを用いた光増幅器は、高利得、高出力、低雑音等の優れた特性を合わせ持つため、光通信システムの性能を大幅に向上させた。光増幅器の原理は、希土類添加光ファイバに添加した希土類イオンの励起準位に相当する波長を有する励起光を希土類添加光ファイバに入射し、希土類イオンのエネルギー準位の反転分布により生じる誘導放出現象により信号光を増幅するものである。
【０００３】
特にエルビウム（Ｅｒ）を添加した光ファイバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ」と略す）は、増幅波長帯が石英系光ファイバの最低損失波長帯（１．５５μｍ帯）に一致し、しかも効率が良く、高利得、低雑音の増幅特性が容易に得られることから、広く実用に供されることとなった。
【０００４】
ＥＤＦＡ等の光ファイバ増幅器を用いて波長多重伝送システムを構成すると、波長多重された光信号を一括して増幅することができるので、波長多重による大容量で柔軟な伝送システムを経済的に構築することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、このような波長多重伝送システムにおいて、多重化されるチャンネル数がダイナミックに変動する場合、一波当たりの利得も変動を受けることになる。
【０００６】
このような利得の変動を回避するために、光ファイバ増幅器に入力される信号光強度と増幅された出力信号光強度をモニタし、これらの比が一定になるように励起光強度を制御する方法が提案されている。
【０００７】
しかしながらこの方法では、構成が複雑になる他に広い入力範囲にわたり、利得を高精度に安定化させるのが困難であり、また入力信号光パワーの時間変動に対する過渡的な応答特性に問題がある。
【０００８】
このような問題を解決する方法として、増幅器内で発振を生じさせることにより利得の安定化を図る方法が提案されている。
【０００９】
図４は光増幅器の従来例を示すブロック図である。
【００１０】
通常の光ファイバ増幅器と同様に、その基本部分は希土類添加光ファイバ１と、希土類添加光ファイバ１に励起光を入射する励起光源２と、信号光と励起光とを合波する光合分波器３と、光増幅器の入出力側に接続され反射戻り光を防止する光アイソレータ４ａ、４ｂとで構成されている。この光増幅器内で発振を生じさせるために、希土類添加光ファイバの両端に光ファイバグレーティングフィルタ５ａ、５ｂが接続されている。
【００１１】
光ファイバグレーティングフィルタ５ａ、５ｂは、ゲルマニウムを高濃度に含む光ファイバに、ホログラフィックな方法で高出力の短波長レーザ光を照射することにより、光ファイバ中に回折格子を形成したものである。このようなフィルタを用いることにより、回折格子の周期、格子数等を変えることにより所望の波長、帯域幅の光信号のみを反射させることができ、しかもファイバ型であるため、従来の光学部品で構成した場合に比べて接続等による損失も少ないという利点がある。
【００１２】
図４に示した従来の光増幅器は、光ファイバグレーティングフィルタ５ａ、５ｂで選択された波長で発振が生じ、増幅部の利得が固定される。その利得の大きさは、増幅部と反射部とで構成される帰還ループの利得が「１」になるように決定されるので、各光ファイバグレーティングフィルタ５ａ、５ｂの反射率により定まる。
【００１３】
このような内部発振を用いた方法によれば、信号光入力Ｐｉの変化によらず、常に一定の利得（信号光出力Ｐｏ）を保つことができ、入力信号光パワーの時間変化に対する過渡的な応答特性も安定している。しかも複雑な電気的制御も不要である。
【００１４】
図６は光帰還の有無による利得の入力信号光パワー依存性の特性の違いを示す図である。同図において横軸は入力信号光パワーを示し、縦軸は利得を示す。
【００１５】
同図より光帰還制御（発振）の無い場合には、利得は入力信号光パワーに依存して大きく変動するが、光帰還制御が有る場合には、一定の利得に安定化される入力信号パワー範囲が拡大される。また、光帰還制御の無い場合には入力信号光パワーに応じて利得の波長依存性も変化するが、帰還ループを用いた制御を行うことにより、利得が安定化した範囲においては利得の波長依存性も安定化される。
【００１６】
図５は光増幅器の他の従来例を示すブロック図である。
【００１７】
この光増幅器は、端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向特性を有する二つの光サーキュレータ６ａ、６ｂを用いたものである。
【００１８】
励起光源２と、励起光源２からの励起光により光を増幅する希土類添加光ファイバ１と、信号光と励起光とを合波する光合分波器３とで構成された増幅部の入力側に光サーキュレータ６ａの端子Ｂが接続され、増幅部の出力側に光サーキュレータ６ｂの端子Ｂが接続されている。光サーキュレータ６ａの端子Ｃと、光サーキュレータ６ｂの端子Ａとの間に、光減衰器８と光バンドパスフィルタ７とが直列に接続されている。
【００１９】
このような光増幅器において、信号光入力Ｐｉは、光サーキュレータ６ａの端子Ａから端子Ｂに至り、光合分波器３により励起光源２の励起光と合波されて希土類添加光ファイバ１に入射し、増幅された後光サーキュレータ６ｂの端子Ｂを経て端子Ｃから出力する。
【００２０】
一方、光サーキュレータ６ａの端子Ｃと、光サーキュレータ６ｂの端子Ａとの間が光バンドパスフィルタ７及び光減衰器８を介して接続されているので、信号光入力Ｐｉは、光サーキュレータ６ａの端子Ｂから端子Ｃに至り、光減衰器８及び光バンドパスフィルタ７を経て光サーキュレータ６ｂの端子Ａから端子Ｂに至り、増幅部を経て再び光サーキュレータ６ａの端子Ｂに戻る帰還ループが形成される。
【００２１】
従って、光バンドパスフィルタ７により選択された波長で発振が生じ、希土類添加光ファイバ１と励起光源２からなる増幅部の利得が一定になる。その固定利得は、光減衰器８により調節できる。
【００２２】
このような帰還ループは、信号光のパスとは逆方向であるので、内部発振光は増幅器外部に出力されることがない。従って、内部発振光の発振波長は、信号光波長帯域を含む任意の波長を選択することができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光通信システムの中で光増幅器を使用する際には、伝送系の損失等に応じて利得を調整する必要がある。しかしながら、図４に示した従来の光増幅器は、利得はファイバグレーティングフィルタの反射率により定まり調整は難しい。また、何らかの方法により反射率を可変にしたり、あるいは別の光帰還構成により帰還光路の損失が容易に変更できるようにできたとしても、設定利得の変更に伴い利得の波長依存性が変化するという問題が残る。
【００２４】
一方、光増幅器の入力あるいは出力に光減衰器を設け、この減衰率の調整によりトータルの利得を変更することも可能ではあるが、この場合、過剰の損失により雑音特性の低下や出力光パワーの低下を招くので望ましくない。
【００２５】
また、図５に示した従来の光増幅器にも同様の問題がある。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、利得の調整が容易で、しかも利得変更に伴い利得の波長依存性の変化が生じない光増幅器を提供することにある。
【００２７】
【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の光増幅器は、励起光源と、励起光源からの励起光により光を増幅する希土類添加光ファイバと、増幅帯域内の一部の波長帯の光を選択的に希土類添加光ファイバに帰還させる帰還手段とを備えた光増幅器において、希土類添加光ファイバの途中に波長帯の帰還光と信号光とを分離・合成する分離合成手段と、分離した信号光を減衰させる光減衰器とを設けたものである。
【００２８】
上記構成に加え本発明の光増幅器の帰還手段は、希土類添加光ファイバの両端に配置され波長帯の光を希土類添加光ファイバ内に反射させる光ファイバグレーティングフィルタであるのが好ましい。
【００２９】
上記構成に加え本発明の光増幅器の帰還手段は、希土類添加光ファイバの一端に配置され増幅された光を取り出す出力側光カプラと、希土類添加光ファイバの他端に配置され帰還される光を取り込む入力側光カプラと、両光カプラ間に設けられ両光カプラ間に波長帯の光を透過させるバンドパスフィルタとで構成されてもよい。
【００３０】
上記構成に加え本発明の光増幅器の帰還手段は、希土類添加光ファイバの一端に配置され増幅された光を取り出す出力側光サーキュレータと、希土類添加光ファイバの他端に配置され帰還された光を取り込む入力側光サーキュレータと、両光サーキュレータ間に設けられ波長帯の光を透過させるバンドパスフィルタとで構成されてもよい。
【００３１】
上記構成に加え本発明の光増幅器の希土類添加光ファイバの途中で波長帯の帰還光と信号光とを分離・合成する分離合成手段は、希土類添加光ファイバの一端に配置された入力側光サーキュレータと、希土類添加光ファイバの他端に配置された出力側光サーキュレータとで構成され、波長帯の帰還光及び信号光は両光サーキュレータを介して互いに希土類添加光ファイバを逆方向に伝搬するようにしてもよい。
【００３２】
上記構成に加え本発明の光増幅器の希土類添加光ファイバの途中で波長帯の帰還光と信号光とを分離・合成する分離合成手段は、帰還光及び信号光の波長に応じて光を分離・合成する光合分波器であってもよい。
【００３３】
上記構成に加え本発明の光増幅器は、増幅された出力信号光の一部を検出し、検出したパワーが一定になるように減衰器の減衰量を制御する制御手段を有してもよい。
【００３４】
上記構成に加え本発明の光増幅器は、増幅された出力信号光のうち特定の波長成分の光パワーを検出し、検出したパワーが一定になるように光減衰器の減衰量を制御する制御手段を有してもよい。
【００３５】
本発明によれば、希土類添加光ファイバの途中で信号光と発振光とを分離し、信号光のみを選択的に減衰させると共に、この信号光の減衰量を調整することにより波長依存性を変化させることなく利得を調整することが可能になる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３７】
図１は本発明の光増幅器の一実施の形態を示すブロック図である。
【００３８】
基本的な構成と動作は図４に示した従来例と同様であるので重複する説明は省略する。
【００３９】
図１に示す光増幅器は、一本の希土類添加光ファイバを、希土類添加光ファイバ１ａと希土類添加光ファイバ１ｂとの二つに分割し、それぞれ励起光源２ａ、２ｂからの励起光により励起する。増幅される信号光と発振光とは増幅帯域内の異なる波長帯であるとし、二つの増幅段の間において光合分波器９ａ、９ｂを用いて信号光と発振光とが互いに異なる光路を通過するように分離する。発振光及び信号光の光路にはそれぞれ光減衰器８及び可変光減衰器１０が設けられている。信号光の光路に設けられた可変光減衰器１０は減衰量が可変である。
【００４０】
このような構成によれば、内部発振が維持されている範囲内では、光ファイバグレーティングフィルタ５ａ、５ｂの反射率と発振光とが通過する光減衰器８の減衰量とにより増幅媒体の利得が固定される。
【００４１】
一方、信号光は増幅の途中で可変光減衰器１０により減衰を受けるので、可変光減衰器１０の減衰量を変えることにより、光増幅器の入力から出力までのトータルの信号光利得が変化する。
【００４２】
ただし、可変光減衰器１０の減衰量を変えても発振光の光路に影響を与えないので、利得の波長依存性は一定に保たれる。従って、可変光減衰器１０の減衰量を変えることにより、利得の波長依存性を変化させることなく容易に信号光利得を変えることができる。
【００４３】
図２は本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００４４】
本光増幅器は、図１に示した光増幅器と同様に、希土類添加光ファイバを、希土類添加光ファイバ１ａと希土類添加光ファイバ１ｂとの二つに分割し、それぞれ励起光源２ａ、２ｂにより励起するようになっている。本光増幅器は、信号光と発振光とが互いに逆方向に伝搬することを利用して、二つの増幅段の間で二つの光サーキュレータ６ｃ、６ｄにより信号光と発振光との光路を分離する。すなわち、信号光は光サーキュレータ６ｃの端子Ｂから端子Ｃに至り、可変光減衰器１０を経て光サーキュレータ６ｄの端子Ａから端子Ｂに至る。
【００４５】
一方、逆方向に伝搬する発振光は、光サーキュレータ６ｄの端子Ｂから端子Ｃに至り、光バンドパスフィルタ７及び光減衰器８ａを経て光サーキュレータ６ｃの端子Ａから端子Ｂに至る。
【００４６】
ここで、発振光の光路に発振波長を決定する光バンドパスフィルタ７を用いたのは、希土類添加光ファイバ１ｂから希土類添加光ファイバ１ａに入射される自然放出光を抑圧するためであり、また光減衰器８ａを用いたのは希土類添加光ファイバ１ａに入射される発振光強度を抑えるためである。このような構成により、希土類添加光ファイバ１ａにおける反転分布の低下を抑圧することができ、光増幅器の雑音特性が改善される。
【００４７】
図２に示した光増幅器によれば、図１に示した光増幅器と同様、信号光光路の可変光減衰器１０の減衰量を変えることにより、入力から出力に至るトータルの信号光利得を変えることができ、その際に発振光光路は影響を受けないので利得の波長依存性は一定に保たれる。しかも信号光と発振光との伝搬方向の違いを利用して両光を分離しているので、発振光は信号光帯域内にあってもよいという図５に示した従来の光増幅器の特性もそのまま活かされる。
【００４８】
図３は本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００４９】
増幅部の構成は図２に示した光増幅器と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００５０】
本光増幅器は、制御手段により信号光光路の可変光減衰器１０は電気信号で減衰量が制御されるようになっている。すなわち、本光増幅器は、光サーキュレータ６ｃの端子Ｃから出力される増幅後の信号光の一部を光カプラ１１により分岐し、信号光のうちの特定の波長成分のみを透過する光バンドパスフィルタ１２を介して受光素子１３により検出する。受光素子１３から出力される、受光パワーに比例した電流は抵抗Ｒにより電圧に変換され、その電圧値と一定の基準電圧値Ｖｒｅｆの差が誤差増幅器１４により増幅され、その増幅出力により可変光減衰器１０の減衰量が制御される。これら基準電圧値Ｖｒｅｆ、抵抗Ｒ及び誤差増幅器１４により制御手段が構成されている。
【００５１】
この帰還制御系により、受光素子１３で検出される信号光パワーが常に一定になるように光増幅器の利得が制御されることとなり、信号光入力パワーが変動しても一定の光出力パワーを維持する動作が可能になる。また、ここでは信号光の特定の波長成分の光パワーを検出しており、これは例えば波長多重信号光のうちの一波を増幅器の制御用に用いる場合を想定している。多重波長数が一定で変化しない場合には、光バンドパスフィルタ１２を省略して信号光帯域内の全パワーを一定に保つように制御することも可能である。
【００５２】
以上において本発明によれば、
(1) 光増幅器内部に帰還ループを設けて発振させることにより、増幅部の利得安定化が図られ、入力信号光パワーの変動によらず一定の利得を有する光増幅器が得られる。
【００５３】
(2) 増幅部の途中で信号光及び発振光の光路を分離し、信号光光路に設けた可変光減衰器の減衰量を調節することにより、利得の波長依存性を変化させることなく利得を調整することができる。
【００５４】
(3) 光増幅器の出力パワーを検出し、この出力パワーが一定になるように可変光減衰器を制御することにより、入力信号光パワーの変動によらず一定の出力パワーが得られ、かつ利得の波長依存性も安定した光増幅器を実現することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５６】
利得の調整が容易で、しかも利得変更に伴い利得の波長依存性の変化が生じない光増幅器の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光増幅器の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】光増幅器の従来例を示すブロック図である。
【図５】光増幅器の他の従来例を示すブロック図である。
【図６】光帰還の有無による利得の入力信号光パワー依存性の特性の違いを示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ希土類添加光ファイバ
２ａ、２ｂ励起光源
３ａ、３ｂ、９ａ、９ｂ光合分波器
５ａ、５ｂ光ファイバグレーティングフィルタ
８、８ａ、８ｂ光減衰器
１０可変光減衰器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplifier.
[0002]
[Prior art]
An optical amplifier using a rare earth-doped optical fiber has excellent characteristics such as high gain, high output, and low noise, and thus greatly improves the performance of the optical communication system. The principle of the optical amplifier is that stimulated emission phenomenon is caused by the inversion distribution of the energy level of rare earth ions when the excitation light having a wavelength corresponding to the excitation level of the rare earth ions added to the rare earth doped optical fiber is incident on the rare earth doped optical fiber. Thus, the signal light is amplified.
[0003]
In particular, an optical fiber amplifier (hereinafter abbreviated as “EDFA”) doped with erbium (Er) has an amplification wavelength band that matches the lowest loss wavelength band (1.55 μm band) of a silica-based optical fiber, and is highly efficient, Since gain characteristics with low gain and noise can be easily obtained, it has been widely put to practical use.
[0004]
When a wavelength division multiplexing transmission system is configured using an optical fiber amplifier such as an EDFA, wavelength multiplexed optical signals can be amplified in a lump, so that a large capacity and flexible transmission system by wavelength multiplexing is economically constructed. It becomes possible.
[0005]
However, in such a wavelength division multiplexing transmission system, when the number of multiplexed channels varies dynamically, the gain per wave also varies.
[0006]
In order to avoid such fluctuations in gain, a method of monitoring the intensity of the signal light input to the optical fiber amplifier and the intensity of the amplified output signal light, and controlling the intensity of the excitation light so that the ratio between them is constant Has been proposed.
[0007]
However, with this method, the configuration is complicated, and it is difficult to stabilize the gain with high accuracy over a wide input range, and there is a problem in the transient response characteristic with respect to the time variation of the input signal light power.
[0008]
As a method for solving such a problem, a method for stabilizing the gain by causing oscillation in the amplifier has been proposed.
[0009]
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of an optical amplifier.
[0010]
As in a normal optical fiber amplifier, the basic parts are a rare earth-doped optical fiber 1, a pumping light source 2 that makes the pumping light incident on the rare earth-doped optical fiber 1, and an optical multiplexer / demultiplexer that combines the signal light and the pumping light. 3 and optical isolators 4a and 4b which are connected to the input / output side of the optical amplifier and prevent reflected return light. In order to cause oscillation in the optical amplifier, optical fiber grating filters 5a and 5b are connected to both ends of the rare earth-doped optical fiber.
[0011]
The optical fiber grating filters 5a and 5b are obtained by forming a diffraction grating in an optical fiber by irradiating an optical fiber containing germanium at a high concentration with a short wavelength laser beam having a high output by a holographic method. By using such a filter, it is possible to reflect only an optical signal having a desired wavelength and bandwidth by changing the period of the diffraction grating, the number of gratings, and the like. There is an advantage that there is less loss due to connection or the like than in the case of the configuration.
[0012]
The conventional optical amplifier shown in FIG. 4 oscillates at the wavelength selected by the optical fiber grating filters 5a and 5b, and the gain of the amplifying unit is fixed. The magnitude of the gain is determined by the reflectivity of each of the optical fiber grating filters 5a and 5b because the gain of the feedback loop composed of the amplification unit and the reflection unit is determined to be “1”.
[0013]
According to such a method using internal oscillation, a constant gain (signal light output Po) can always be maintained regardless of a change in the signal light input Pi, and a transient change with respect to a time change of the input signal light power. Response characteristics are also stable. Moreover, complicated electrical control is also unnecessary.
[0014]
FIG. 6 is a diagram showing the difference in the dependence of the gain on the input signal light power depending on the presence or absence of optical feedback. In the figure, the horizontal axis indicates the input signal light power, and the vertical axis indicates the gain.
[0015]
From the figure, when there is no optical feedback control (oscillation), the gain fluctuates greatly depending on the input signal optical power, but when there is optical feedback control, the input signal power is stabilized to a constant gain. The range is expanded. In addition, when there is no optical feedback control, the wavelength dependence of the gain also changes according to the input signal optical power. However, the gain dependence in the range where the gain is stabilized by performing the control using the feedback loop. The stability is also stabilized.
[0016]
FIG. 5 is a block diagram showing another conventional example of an optical amplifier.
[0017]
This optical amplifier uses two optical circulators 6a and 6b having forward characteristics from terminal A to terminal B and from terminal B to terminal C.
[0018]
On the input side of an amplifying unit composed of a pumping light source 2, a rare earth-doped optical fiber 1 that amplifies light by pumping light from the pumping light source 2, and an optical multiplexer / demultiplexer 3 that combines signal light and pumping light. The terminal B of the optical circulator 6a is connected, and the terminal B of the optical circulator 6b is connected to the output side of the amplification unit. An optical attenuator 8 and an optical bandpass filter 7 are connected in series between a terminal C of the optical circulator 6a and a terminal A of the optical circulator 6b.
[0019]
In such an optical amplifier, the signal light input Pi reaches from the terminal A to the terminal B of the optical circulator 6 a, and is combined with the excitation light of the excitation light source 2 by the optical multiplexer / demultiplexer 3 and enters the rare earth-doped optical fiber 1. After being amplified, the light is output from the terminal C via the terminal B of the optical circulator 6b.
[0020]
On the other hand, since the terminal C of the optical circulator 6a and the terminal A of the optical circulator 6b are connected via the optical bandpass filter 7 and the optical attenuator 8, the signal light input Pi is the terminal of the optical circulator 6a. A feedback loop is formed from B to the terminal C, through the optical attenuator 8 and the optical bandpass filter 7, from the terminal A of the optical circulator 6b to the terminal B, and again through the amplifier to the terminal B of the optical circulator 6a. .
[0021]
Accordingly, oscillation occurs at the wavelength selected by the optical bandpass filter 7, and the gain of the amplifying unit composed of the rare earth-doped optical fiber 1 and the pumping light source 2 becomes constant. The fixed gain can be adjusted by the optical attenuator 8.
[0022]
Since such a feedback loop is in the opposite direction to the path of the signal light, the internal oscillation light is not output outside the amplifier. Therefore, any wavelength including the signal light wavelength band can be selected as the oscillation wavelength of the internal oscillation light.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an optical amplifier is used in an optical communication system, it is necessary to adjust the gain according to the loss of the transmission system. However, in the conventional optical amplifier shown in FIG. 4, the gain is determined by the reflectance of the fiber grating filter and is difficult to adjust. Also, even if the reflectivity is variable by some method or the loss of the feedback optical path can be easily changed by another optical feedback configuration, the wavelength dependence of the gain changes with the change of the set gain. The problem remains.
[0024]
On the other hand, it is possible to change the total gain by adjusting the attenuation factor by providing an optical attenuator at the input or output of the optical amplifier. This is undesirable because it causes a drop.
[0025]
The conventional optical amplifier shown in FIG. 5 has the same problem.
[0026]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical amplifier that solves the above-described problems, can easily adjust the gain, and does not change the wavelength dependence of the gain as the gain is changed.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical amplifier according to the present invention selectively transmits a pumping light source, a rare earth-doped optical fiber that amplifies light by pumping light from the pumping light source, and light in a part of the wavelength band within the amplification band. In an optical amplifier provided with feedback means for feeding back to a rare earth-doped optical fiber, a separating / synthesizing means for separating and synthesizing the feedback light and signal light in the wavelength band in the middle of the rare earth-doped optical fiber, and attenuating the separated signal light An optical attenuator is provided.
[0028]
In addition to the above configuration, the feedback means of the optical amplifier of the present invention is preferably an optical fiber grating filter that is disposed at both ends of the rare earth-doped optical fiber and reflects light in the wavelength band into the rare earth-doped optical fiber.
[0029]
In addition to the above configuration, the feedback means of the optical amplifier of the present invention includes an output-side optical coupler that is arranged at one end of a rare earth-doped optical fiber and extracts amplified light, and a light that is arranged and fed back at the other end of the rare-earth doped optical fiber. The input-side optical coupler may be configured to include an input-side optical coupler and a band-pass filter that is provided between the optical couplers and transmits light in the wavelength band between the optical couplers.
[0030]
In addition to the above configuration, the feedback means of the optical amplifier of the present invention includes an output-side optical circulator that is arranged at one end of the rare earth-doped optical fiber and extracts the amplified light, and a feedback light that is arranged at the other end of the rare-earth doped optical fiber. The input-side optical circulator may be configured to include an input-side optical circulator and a band-pass filter that is provided between the two optical circulators and transmits light in the wavelength band.
[0031]
In addition to the above configuration, the separating / synthesizing means for separating and synthesizing the feedback light and the signal light in the wavelength band in the middle of the rare earth-doped optical fiber of the optical amplifier according to the present invention includes an input side optical circulator disposed at one end of the rare earth doped optical fiber And an output-side optical circulator disposed at the other end of the rare earth-doped optical fiber so that the feedback light and the signal light in the wavelength band propagate through the rare earth-doped optical fiber in opposite directions via both optical circulators. May be.
[0032]
In addition to the above configuration, the separation / combination means for separating / combining the feedback light and the signal light in the wavelength band in the middle of the rare-earth doped optical fiber of the optical amplifier according to the present invention separates and combines the light according to the wavelengths of the feedback light and the signal light. An optical multiplexer / demultiplexer to be combined may be used.
[0033]
In addition to the above configuration, the optical amplifier of the present invention may include a control unit that detects a part of the amplified output signal light and controls the attenuation amount of the attenuator so that the detected power becomes constant.
[0034]
In addition to the above configuration, the optical amplifier of the present invention detects the optical power of a specific wavelength component in the amplified output signal light, and controls the attenuation amount of the optical attenuator so that the detected power becomes constant You may have.
[0035]
According to the present invention, the signal light and the oscillation light are separated in the middle of the rare earth-doped optical fiber, and only the signal light is selectively attenuated, and the wavelength dependency is changed by adjusting the attenuation amount of the signal light. It is possible to adjust the gain without causing it.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0037]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical amplifier according to the present invention.
[0038]
The basic configuration and operation are the same as those of the conventional example shown in FIG.
[0039]
The optical amplifier shown in FIG. 1 divides one rare-earth-doped optical fiber into two, a rare-earth-doped optical fiber 1a and a rare-earth-doped optical fiber 1b, and is pumped by pumping light from pumping light sources 2a and 2b, respectively. The signal light to be amplified and the oscillation light have different wavelength bands within the amplification band, and the signal light and the oscillation light pass through different optical paths using the optical multiplexer / demultiplexers 9a and 9b between the two amplification stages. To separate. An optical attenuator 8 and a variable optical attenuator 10 are provided in the optical paths of the oscillation light and the signal light, respectively. The amount of attenuation of the variable optical attenuator 10 provided in the optical path of the signal light is variable.
[0040]
According to such a configuration, within the range in which the internal oscillation is maintained, the gain of the amplification medium is increased by the reflectance of the optical fiber grating filters 5a and 5b and the attenuation amount of the optical attenuator 8 through which the oscillation light passes. Fixed.
[0041]
On the other hand, since the signal light is attenuated by the variable optical attenuator 10 during amplification, changing the attenuation amount of the variable optical attenuator 10 changes the total signal light gain from the input to the output of the optical amplifier.
[0042]
However, even if the attenuation of the variable optical attenuator 10 is changed, the optical path of the oscillation light is not affected, so that the wavelength dependency of the gain is kept constant. Therefore, by changing the attenuation amount of the variable optical attenuator 10, the signal light gain can be easily changed without changing the wavelength dependency of the gain.
[0043]
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the optical amplifier of the present invention.
[0044]
This optical amplifier, like the optical amplifier shown in FIG. 1, divides a rare earth-doped optical fiber into two, a rare earth-doped optical fiber 1a and a rare earth-doped optical fiber 1b, and is pumped by pump light sources 2a and 2b, respectively. It is like that. In the present optical amplifier, the optical paths of the signal light and the oscillation light are separated by the two optical circulators 6c and 6d between the two amplification stages by utilizing the fact that the signal light and the oscillation light propagate in opposite directions. . That is, the signal light reaches from the terminal B of the optical circulator 6c to the terminal C, and passes from the terminal A of the optical circulator 6d to the terminal B via the variable optical attenuator 10.
[0045]
On the other hand, the oscillation light propagating in the reverse direction reaches from the terminal B of the optical circulator 6d to the terminal C, and from the terminal A of the optical circulator 6c to the terminal B through the optical bandpass filter 7 and the optical attenuator 8a.
[0046]
Here, the reason why the optical bandpass filter 7 that determines the oscillation wavelength is used in the optical path of the oscillation light is to suppress the spontaneous emission light incident on the rare earth doped optical fiber 1a from the rare earth doped optical fiber 1b. The optical attenuator 8a is used in order to suppress the intensity of oscillation light incident on the rare earth-doped optical fiber 1a. With such a configuration, it is possible to suppress a decrease in inversion distribution in the rare earth-doped optical fiber 1a, and the noise characteristics of the optical amplifier are improved.
[0047]
According to the optical amplifier shown in FIG. 2, like the optical amplifier shown in FIG. 1, the total signal light gain from the input to the output is changed by changing the attenuation amount of the variable optical attenuator 10 in the signal light optical path. In this case, the wavelength dependence of the gain is kept constant because the oscillation optical path is not affected. In addition, since the two lights are separated by utilizing the difference in propagation direction between the signal light and the oscillation light, the characteristic of the conventional optical amplifier shown in FIG. 5 that the oscillation light may be within the signal light band is also obtained. It is utilized as it is.
[0048]
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the optical amplifier of the present invention.
[0049]
The configuration of the amplifying unit is the same as that of the optical amplifier shown in FIG.
[0050]
In the present optical amplifier, the amount of attenuation of the variable optical attenuator 10 in the signal light optical path is controlled by an electric signal by the control means. In other words, this optical amplifier is an optical bandpass filter that branches a part of the amplified signal light output from the terminal C of the optical circulator 6c by the optical coupler 11 and transmits only a specific wavelength component of the signal light. Detected by the light receiving element 13 via 12. The current proportional to the light receiving power output from the light receiving element 13 is converted into a voltage by the resistor R, and the difference between the voltage value and a constant reference voltage value Vref is amplified by the error amplifier 14, and the variable output is attenuated by the amplified output. The attenuation of the vessel 10 is controlled. These reference voltage value Vref, resistor R and error amplifier 14 constitute a control means.
[0051]
By this feedback control system, the gain of the optical amplifier is controlled so that the signal light power detected by the light receiving element 13 is always constant, and a constant light output power is maintained even if the signal light input power fluctuates. The operation to perform becomes possible. Further, here, the optical power of a specific wavelength component of the signal light is detected, and this assumes, for example, a case where one wave of the wavelength multiplexed signal light is used for controlling the amplifier. When the number of multiplexed wavelengths is constant and does not change, it is possible to omit the optical bandpass filter 12 and control so that the total power in the signal light band is kept constant.
[0052]
In the above, according to the present invention,
(1) By providing a feedback loop inside the optical amplifier to oscillate, the gain of the amplifier is stabilized, and an optical amplifier having a constant gain can be obtained regardless of fluctuations in the input signal light power.
[0053]
(2) By separating the optical path of the signal light and the oscillation light in the middle of the amplification unit and adjusting the attenuation of the variable optical attenuator provided in the signal optical path, the gain can be increased without changing the wavelength dependence of the gain. Can be adjusted.
[0054]
(3) By detecting the output power of the optical amplifier and controlling the variable optical attenuator so that this output power becomes constant, a constant output power can be obtained regardless of fluctuations in the input signal light power, and gain can be obtained. An optical amplifier with stable wavelength dependency can be realized.
[0055]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
[0056]
It is possible to provide an optical amplifier in which the gain can be easily adjusted and the wavelength dependence of the gain does not change with the gain change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical amplifier according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the optical amplifier of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the optical amplifier of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of an optical amplifier.
FIG. 5 is a block diagram showing another conventional example of an optical amplifier.
FIG. 6 is a diagram showing a difference in the dependence of the gain on the input signal light power depending on the presence or absence of optical feedback.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Rare earth doped optical fiber 2a, 2b Excitation light source 3a, 3b, 9a, 9b Optical multiplexer / demultiplexer 5a, 5b Optical fiber grating filters 8, 8a, 8b Optical attenuator 10 Variable optical attenuator

Claims

励起光源と、該励起光源からの励起光により光を増幅する希土類添加光ファイバと、増幅帯域内の一部の波長帯の光を選択的に上記希土類添加光ファイバに帰還させる帰還手段とを備えた光増幅器において、上記希土類添加光ファイバの途中に上記波長帯の帰還光と信号光とを分離・合成する分離合成手段と、分離した信号光を減衰させる光減衰器とを設けたことを特徴とする光増幅器。A pumping light source; a rare earth-doped optical fiber that amplifies light by pumping light from the pumping light source; and feedback means for selectively feeding back light in a part of the wavelength band within the amplification band to the rare earth-doped optical fiber. In the optical amplifier, a separation / combination means for separating and combining the feedback light and the signal light in the wavelength band and an optical attenuator for attenuating the separated signal light are provided in the middle of the rare earth-doped optical fiber. An optical amplifier.

上記帰還手段は、上記希土類添加光ファイバの両端に配置され上記波長帯の光を上記希土類添加光ファイバ内に反射させる光ファイバグレーティングフィルタである請求項１に記載の光増幅器。2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the feedback means is an optical fiber grating filter that is disposed at both ends of the rare earth-doped optical fiber and reflects light in the wavelength band into the rare earth-doped optical fiber.

上記帰還手段は、上記希土類添加光ファイバの一端に配置され増幅された光を取り出す出力側光カプラと、上記希土類添加光ファイバの他端に配置され帰還される光を取り込む入力側光カプラと、両光カプラ間に設けられ両光カプラ間に上記波長帯の光を透過させるバンドパスフィルタとで構成された請求項１に記載の光増幅器。The feedback means includes an output-side optical coupler that is disposed at one end of the rare earth-doped optical fiber and extracts amplified light, and an input-side optical coupler that is disposed at the other end of the rare earth-doped optical fiber and captures returned light. The optical amplifier according to claim 1, further comprising: a bandpass filter provided between the optical couplers and transmitting the light in the wavelength band between the optical couplers.

上記帰還手段は、上記希土類添加光ファイバの一端に配置され増幅された光を取り出す出力側光サーキュレータと、上記希土類添加光ファイバの他端に配置され帰還された光を取り込む入力側光サーキュレータと、両光サーキュレータ間に設けられ上記波長帯の光を透過させるバンドパスフィルタとで構成された請求項１に記載の光増幅器。The feedback means is an output-side optical circulator that is arranged at one end of the rare earth-doped optical fiber and extracts amplified light, and an input-side optical circulator that is arranged at the other end of the rare earth-doped optical fiber and takes in the returned light, The optical amplifier according to claim 1, further comprising: a band pass filter provided between both optical circulators and transmitting the light in the wavelength band.

上記希土類添加光ファイバの途中で上記波長帯の帰還光と上記信号光とを分離・合成する分離合成手段は、上記希土類添加光ファイバの一端に配置された入力側光サーキュレータと、上記希土類添加光ファイバの他端に配置された出力側光サーキュレータとで構成され、上記波長帯の帰還光及び上記信号光は両光サーキュレータを介して互いに上記希土類添加光ファイバを逆方向に伝搬するようにした請求項１、３、４のいずれかに記載の光増幅器。Separation and synthesis means for separating and synthesizing the feedback light in the wavelength band and the signal light in the middle of the rare earth-doped optical fiber includes an input-side optical circulator disposed at one end of the rare earth-doped optical fiber, and the rare earth-doped light. An output-side optical circulator disposed at the other end of the fiber, wherein the feedback light in the wavelength band and the signal light propagate through the rare-earth-doped optical fiber in opposite directions via both optical circulators. Item 5. The optical amplifier according to any one of Items 1, 3, and 4.

上記希土類添加光ファイバの途中で上記波長帯の帰還光と上記信号光とを分離・合成する分離合成手段は、上記帰還光及び上記信号光の波長に応じて光を分離・合成する光合分波器である請求項１から４のいずれかに記載の光増幅器。Separation / synthesizing means for separating / synthesizing the feedback light in the wavelength band and the signal light in the middle of the rare-earth-doped optical fiber includes optical multiplexing / demultiplexing for separating / synthesizing the light according to the wavelengths of the feedback light and the signal light. 5. The optical amplifier according to claim 1, wherein the optical amplifier is an optical device.

増幅された出力信号光の一部を検出し、検出したパワーが一定になるように上記減衰器の減衰量を制御する制御手段を有する請求項１から６のいずれかに記載の光増幅器。7. The optical amplifier according to claim 1, further comprising control means for detecting a part of the amplified output signal light and controlling the attenuation amount of the attenuator so that the detected power becomes constant.

増幅された出力信号光のうち特定の波長成分の光パワーを検出し、検出したパワーが一定になるように上記光減衰器の減衰量を制御する制御手段を有する請求項１から６のいずれかに記載の光増幅器。7. The control unit according to claim 1, further comprising a control unit that detects optical power of a specific wavelength component in the amplified output signal light and controls the attenuation amount of the optical attenuator so that the detected power becomes constant. An optical amplifier according to 1.