JPH0362022A - 自動利得制御光増幅器及び利得制御方法 - Google Patents

自動利得制御光増幅器及び利得制御方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光増幅器、特に光増幅器の利得制御に係る。
光増幅器を用いるシステムの応用に対し、制御ループの
ある形態は装置利得を安定化するよう求められる。これ
は、例えばファイバ増幅器には適用できない技術である
、ダイオード接合電圧をモニターすることにより半導体
増幅器で達成された。
発明の要約 本発明の一面によれば、増幅さるべき光信号用の入力ポ
ートと、光信号の増幅を行う手段と、増幅された信号の
一部を取り出す為の手段と、増幅された光信号の残り用
の出力ポートと、増幅された出力光信号を一定にするよ
う取り出された部分を用いるフィードバックループ手段
とよりなり、該取り出された部分は増幅された出力光信
号の制御波長又は異なる波長の帯域の自然放出よりなる
自動利得制御光増幅器が提供される。
本発明の別な面によれば、増幅さるべき光信号を増幅す
る段階を含み、増幅された光信号の一部を抽出し、増幅
された光信号の利得を一定値に維持するようフィードバ
ックループを用いる段階を有し、取り出された部分は増
幅された光信号の波長又は波長の帯域、異なる波長又は
波長の帯域の自然放出からなることを特徴とする光増幅
器の利得を制御する方法が提供される。
以下図面と共に本発明による実施例を説明する。
実施例 全光増幅器は増幅自然放出（ＡＳＥ）を生ずる。
エルビウムファイバ増幅器用のＡＳＥスペクトルを第１
図に示す。　１．５３６μｍに中心のある４ｎｍの利得
窓の外に約１．５５１μｍに中心のある小さなＡＳＥ帯
がある。この後者の波長での雑音電力は第２図で示され
る如き増幅器利得に強く依存し、すなわち、増幅器から
の自然放出の強度は増幅器利得に依存する。１．５５１
μｍでの信号は第３図に示す形状の利得制御ループの基
を形成するよう用いられつる。
第３図の装置は、エルビウムドープされたファイバ１と
、ポンプレーザ２と、ポンプレーザ出力及び増幅さるべ
きでありポート４の入力である入力光信号を重畳する波
長マルチプレクサ３と、過剰ポンプ光を除去すると同様
出力信号及び１．５μｍでのＡＳＥの小さな部分を分割
するのに役立つポンプ／信号デマルチプレクサ５と、増
幅された光信号用の出力ポートロと、帯域フィルタ７と
、検出器８と、増幅器９と、フィードバックループ１０
とからなる。増幅さるべき光信号はポート４を介する人
力であり、レーザ２からの光ポンプ信号出力と重畳され
、エルビウムドープされたファイバ１で増幅される。フ
ァイバｌから増幅された信号出力の小さな部分は分割さ
れる。これは便宜上ポンプ／信号デマルチプレクサ５に
対し示されたヒューズドファイバ結合器で達成されうる
。帯域フィルタ７は１．５５１μｍの信号を分離するよ
う１、５３６μｍでの増幅信号を抑圧する。制御信号と
して用いられるこの後者の信号は、検出器８で検出され
、９で増幅され、フィードバックループ１０に印加され
る。フィードバックループの出力はポンプレーザ２に印
加され、一定利得即ち自然放出の一定強度を維持するよ
うポンプ出力電力を変えるのに役立つ。
かくて、この装置では、１．５３５μｍでの増幅器利得
は１．５５１μｍに窓中心のある低利得でＡＳＥをモニ
ターすることによりモニターされ、後者はポンプの電力
（増幅器ポンプ電力）を変えるフィードバックループに
より増幅器利得を一定に保つよう用いられる。
この装置の１つの可能な変形例は、その小さな部分を取
り、増幅器出力電力を一定に保つようポンプ電力を制御
する単純なフィードバックループで用いることにより、
ファイバ増幅器からの全増幅信号出力電力を単にモニタ
ーすることである。
かくて、中継された海底光フアイバケーブル装置では、
例えば、各増幅器からの出力電力がモニターされ、全出
力電力を一定に保つよう関連したポンプ電力を変えるの
に用いられる。一方、これは終端波長安定性が緩和され
るので魅力的であり、ＡＳＥは装置の長さに沿って起こ
り、これは連鎖の端部近くの増幅器に強く影響するとい
う大きな欠点がある。
第１に述べた装置は１．５５１μｍでのエルビウムのＡ
ＳＥを用い、一方利得窓は１．５３５μｍに中心あり、
これらの２つの波長の近く故の問題がある。
ＡＳＥは９８０ｎｍでのエルビウムにより発生され（第
４図の挿入図参照）、これは９８０ｎｍでのこのＡＳＥ
が増幅器利得を一定に維持するよう用いられうる結果に
より第４図に示す如き増幅器利得によって変わることが
分かった。第５図はその利得窓が１．５３５μｍに中心
のあるエルビウムドープされたファイバ増幅器に対し９
８０ｎｍでのＡＳＥを用いるＡＧＣ（自動的利得）装置
を示す。第５図の装置は第３図の装置に関して種々の点
で似ているが、１つの主な違いは、狭域フィルタ（帯域
フィルタ）７を図示の如＜　　９８０ｎｍ又は１．５３
５μｍで出力する二色ヒューズドファイバ結合器１７と
して示される広帯域フィルタで置き換えうることである
。これ又は他の装置に対する他の可能な選択はフィード
バックループ１０でも制御される第２のポンプレーザ１
２を組み込むことである。
これは増幅器ファイバを順方向と同様逆方向にポンプし
、ポンプ信号をループ内に保つのに役立つ。
第５図の装置の他の事項は別なポンプ／信号マルチプレ
クサ１３である。かくて、第５図の装置は光学的に入力
光信号を増幅し、同時に光利得を所定値に制御する。９
８０ｎｍでのＡＳＥは検出器１８で検出され、ループ外
に伝送されない。中継された海底装置における如く、１
．５５μｍの送信光ファイバで連結されたかかる増幅器
の連鎖の場合、先行段階からの９８０ｎｍのＡＳＥは、
それがファイバの送信窓の外にあるので非常に減衰され
る。
かくて、第３図の装置は、例えば、ＡＳＥ放出が１．５
５１μｍであり、主利得ピークが１．５３５μｍである
Ｅｒ”＋を有するフィードバックを提供する利得帯域幅
で発生された増幅自然放出（ＡＳＥ）を用いる。しかし
、第５図の装置は、増幅媒体の完全に異なる遷移から発
生されるＡＳＥを用い、これは例えばＥｒ３で、利得が
’Ｉ＋３ｙ２＝’■＋ｓｙ□遷移から得られ、一方ＡＳ
Ｅが９８０ｎｍで’ｒｚ／２→’Ｉ＋ｓ７２遷移から得
られるようなフィードバック信号を提供するよう希土類
及び遷移金属ドープされたファイバに主に適用可能であ
る。
上記は基本的にエルビウムドープされたファイバ増幅器
に係り、装置は例えばレーザファイバ、ラマン又は半導
体のようなかかる光増幅器に適用でき、必要とされる全
ては、用いられる利得帯域から離間した充分広域な自然
放出帯域の存在である。Ｅｒ３＋の代りに、他の希土類
ドーパント、例えば利得波長に関連したもの以外のエネ
ルギーレベルからの自然放出を有するＮｄ”、Ｔｍ”　
　Ｙｂ３＋が使用されうる。
上記に用いられる基本的技術は、増幅器からＡＳＥを感
知することにより、感知されるものと異なる波長での利
得、例えば上記の例の９ａｏｎｍ又は１．５５１μｍの
ＡＳＥ及び１．５３５μｍでの利得が決定されつる。上
記の増幅ファイバの場合には、増幅ファイバへのポンプ
の電力は自然放出を一定にするよう調整され、それによ
り自動利得制御を達成する。
前記記載の如く、上記装置は半導体増幅器にも適用可能
であり、後者は自然放出の広域スペクトル（５０−１０
０ｎｍ）を示し、半導体増幅器用の特別な装置を第６図
に示す。この場合、目標は自然放出の細いスペクトル部
分を分割しく第６図の挿入図番ｆｆ＠）、ポンプレーザ
２がファイバ増幅装置で調整されるのと同じ方法で、半
導体増幅器２０を一定に維持するようバイアスを変える
ことである。
第６図はこれを達成する基本的装置を示す。半導体増幅
器は制御スペクトル部分（挿入図参照）を分割する波長
分割素子２１に通用される。これは光検出装置２２で検
出され、その光検出装置の出力は自然放出の選ばれた部
分を一定に維持するよう増幅器２０へのバイアスを変え
るよう比較器２３を介して増幅器２０に印加される。
光増幅器の欠点は、それらが多重信号間のクロストーク
を発生することであり、その問題は半導体増幅器に特に
厳しい。フィードバックの帯域幅は充分に大きく、すな
わち信号帯域幅より大きい場合、充分大きい場合、本発
明の自動利得制御は利得をクランプすることにより重畳
信号間のクロストークを抑圧し、かくて、上記の欠点を
除去する。
発明の効果 特に実施化の容易な光増幅器、特にファイバ増幅器及び
半導体増幅器の利得制御用の装置及び方法が提供される
。
【図面の簡単な説明】
第１図はエルビウムのＡＳＥ　（増幅自然放出）スペク
トルを示す図、 第２図は利得対１．５５１μｍでのＡＳＥ雑音電力のグ
ラフ、 第３図は基本の自動利得制御装置を示す図、第４図は９
８０ｎｍでの全ＡＳＥ対増幅器利得、及び約９８０ｎｍ
近傍でのエルビウムの螢光スペクトル（挿入）の図、 第５図は代替の自動利得制御装置を示す図、第６図は半
導体増幅器用の自動利得制御を示す図である。 ■・″エルビウムドープされたファイバ、２．１２ポン
プレーザ、３パ波長マルチプレクサ、４人カポート、５
．１：Ｌ゛−ポンプ／信号デマルチプレクサ、６°′出
力ポート、７−帯域フィルタ、８゜１８−検出器、９，
２０−・増幅器、１０−フィードバックループ、１７・
ヒューズドファイバ連結器、２１　゛波長分割素子、２
２−・光検出装置、２３゛比較器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、増幅さるべき光信号用の入力ポート（４）と、光信
    号の増幅を行う手段（１）とを有する自動利得制御増幅
    器であって、増幅された信号の一部を取り出す為の手段
    （５）と、増幅された光信号の残り用の出力ポート（６
    ）と、増幅された出力光信号を一定にするよう取り出さ
    れた部分を用いるフィードバックループ手段（７，８，
    ９，１０，２）とよりなり、該取り出された部分は増幅
    された出力光信号の制御波長で又は異なる波長の帯域の
    自然放出よりなることを特徴とする自動利得制御光増幅
    器。 ２、光ポンプ信号源（２）と、増幅さるべき光信号及び
    光信号の増幅用の光ポンプ信号を組み合わせる手段（３
    ）を有することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 ３、取り出された部分を用いる為の手段は抜粋された光
    信号を対応する電気信号に変換する為の検出手段（８）
    と、該電気信号を増幅する手段（９）と、該増幅された
    電気信号が印加され、増幅器利得を一定に維持するよう
    ポンプ信号源（２）を駆動するよう用いられる出力を生
    ずる電子フィードバックループ（１０）とからなること
    を特徴とする請求項２記載の光増幅器。 ４、増幅はある長さの増幅光ファイバ（１）で達成され
    ることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項
    記載の光増幅器。 ５、第２の光ポンプ信号源（１２）は電子フィードバッ
    クループ（１０）で駆動され、その光出力はそこで増幅
    がその逆のポンピング用に達成される手段（１）に結合
    されることを特徴とする請求項３記載の光増幅器。 ６、増幅手段は半導体増幅器（２０）からなり、取出手
    段は波長分割素子（２１）からなり、分割部分を一定に
    維持するよう半導体と増幅器（２０）へのバイアスを変
    える手段（２２，２３）を含むことを特徴とする請求項
    １記載の光増幅器。 ７、増幅さるべき光信号を増幅する段階を含み、増幅さ
    れた光信号の一部を抽出し、増幅された光信号の利得を
    一定値に維持するようフィードバックループ（１０）で
    用いる段階を有し、取り出された部分は増幅された光信
    号の波長又は波長の帯域、異なる波長又は波長の帯域の
    自然放出からなることを特徴とする光増幅器（１）の利
    得を制御する方法。 ８、増幅さるべき光信号と光ポンプ信号を結合し、該結
    合信号をある長さの増幅光ファイバに印加し、それによ
    り該増幅を達成し、光ポンプ信号の源（２）を駆動する
    よう該取り出された部分を用い、それにより該利得を一
    定に維持する段階を含むことを特徴とする請求項７記載
    の方法。 ９、該増幅用に該光信号を半導体増幅器（２０）に印加
    し、増幅された半導体へのバイアスを変えるよう該取り
    出された部分を用い、それにより該取り出された部分を
    一定に維持する段階を含むことを特徴とする請求項７記
    載の方法。
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