JPH09186383A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JPH09186383A JPH09186383A JP7342926A JP34292695A JPH09186383A JP H09186383 A JPH09186383 A JP H09186383A JP 7342926 A JP7342926 A JP 7342926A JP 34292695 A JP34292695 A JP 34292695A JP H09186383 A JPH09186383 A JP H09186383A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光サージの発生を抑制、または光サージをい
ち早く抑える。 【解決手段】 通常信号入力時にはＰＤ８において、信
号出力を検出してその値が参照値となるように制御を行
い、出力信号パワーを一定に保つ。入力遮断時には制御
不能となり、ドライバ１１が最大出力、励起ＬＤ１が最
大出力で固定される。コンパレータ２０は、ドライバ１
１が最大出力を示すと注入光ＬＤ２１を発光させる。注
入光は光増幅ファイバ４を通過して増幅され、利得飽和
により信号光に対する潜在利得を抑圧する。信号光が復
帰した場合、信号光をＰＤ８で検出してドライバ１１の
出力が閾値以下に低下するため、コンパレータ２０の出
力は０となり、注入光ＬＤ２１はオフする。
ち早く抑える。 【解決手段】 通常信号入力時にはＰＤ８において、信
号出力を検出してその値が参照値となるように制御を行
い、出力信号パワーを一定に保つ。入力遮断時には制御
不能となり、ドライバ１１が最大出力、励起ＬＤ１が最
大出力で固定される。コンパレータ２０は、ドライバ１
１が最大出力を示すと注入光ＬＤ２１を発光させる。注
入光は光増幅ファイバ４を通過して増幅され、利得飽和
により信号光に対する潜在利得を抑圧する。信号光が復
帰した場合、信号光をＰＤ８で検出してドライバ１１の
出力が閾値以下に低下するため、コンパレータ２０の出
力は０となり、注入光ＬＤ２１はオフする。
Description
【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、その出力信号または利得の制御に関する
ものである。
に関し、特に、その出力信号または利得の制御に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ増幅器は、励起光により、基
底準位にあるエルビウム等の不純物中の電子を基底準位
→励起準位→上準位へと遷移させ、上準位に電子を蓄積
させておき、基底準位と上準位のエネルギー準位を持つ
入力信号光が入射すると、上準位の電子が基底準位に緩
和して光が出力されて、入力信号光を増幅するものであ
る。図２は、従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
この光ファイバ増幅器は、励起ＬＤ１による波長λp の
励起光を光ファイバ２に入力すると共に、波長λi の入
力信号光を光ファイバ５に入力して、波長多重器（以
下、ＷＤＭカプラと呼ぶ）３で励起光と入力信号光とを
合波する。ＷＤＭカプラ３で合波された励起光と入力信
号光は、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファイ
バ４は、励起光により上準位にイオンを蓄積し、入力信
号光により、上準位に蓄積されていた電子は基底準位に
落ちて、入力信号光と同じ波長の位相の揃った光を出力
して入力信号光を光増幅する。光増幅ファイバ４の出力
光は、２分岐カプラ６により分岐されて、光検出器（以
下、ＰＤと呼ぶ）８と出力ファイバ７にそれぞれ出力さ
れる。出力ファイバ７からは、波長λs の増幅信号光が
出力される。
底準位にあるエルビウム等の不純物中の電子を基底準位
→励起準位→上準位へと遷移させ、上準位に電子を蓄積
させておき、基底準位と上準位のエネルギー準位を持つ
入力信号光が入射すると、上準位の電子が基底準位に緩
和して光が出力されて、入力信号光を増幅するものであ
る。図２は、従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
この光ファイバ増幅器は、励起ＬＤ１による波長λp の
励起光を光ファイバ２に入力すると共に、波長λi の入
力信号光を光ファイバ５に入力して、波長多重器（以
下、ＷＤＭカプラと呼ぶ）３で励起光と入力信号光とを
合波する。ＷＤＭカプラ３で合波された励起光と入力信
号光は、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファイ
バ４は、励起光により上準位にイオンを蓄積し、入力信
号光により、上準位に蓄積されていた電子は基底準位に
落ちて、入力信号光と同じ波長の位相の揃った光を出力
して入力信号光を光増幅する。光増幅ファイバ４の出力
光は、２分岐カプラ６により分岐されて、光検出器（以
下、ＰＤと呼ぶ）８と出力ファイバ７にそれぞれ出力さ
れる。出力ファイバ７からは、波長λs の増幅信号光が
出力される。
【０００３】一方、ＰＤ８に入力された光パワーは、電
気信号に変換されて減算器１０に入力される。減算器１
０により、電気信号に変換された値から参照値回路９に
保持された出力パワーが所望の値となるように設定され
た所定の値とを差し引いて、ドライバ回路１１に入力さ
れる。ドライバ回路１１で、減算器１０の出力値を増幅
して、励起ＬＤ１への負帰還利得をあたえる。つまり、
増幅された光パワーが所望のパワーよりも小さい時は、
励起ＬＤ１により励起光のパワーを大きくして、光増幅
ファイバ４における、上準位に存在するイオンの数が増
加して、所望のパワーよりも大きい時は、励起ＬＤ１に
より励起光のパワーを小さくして、光増幅ファイバ４に
おける、上準位に存在するイオンの数を減少させて光利
得を制御する。
気信号に変換されて減算器１０に入力される。減算器１
０により、電気信号に変換された値から参照値回路９に
保持された出力パワーが所望の値となるように設定され
た所定の値とを差し引いて、ドライバ回路１１に入力さ
れる。ドライバ回路１１で、減算器１０の出力値を増幅
して、励起ＬＤ１への負帰還利得をあたえる。つまり、
増幅された光パワーが所望のパワーよりも小さい時は、
励起ＬＤ１により励起光のパワーを大きくして、光増幅
ファイバ４における、上準位に存在するイオンの数が増
加して、所望のパワーよりも大きい時は、励起ＬＤ１に
より励起光のパワーを小さくして、光増幅ファイバ４に
おける、上準位に存在するイオンの数を減少させて光利
得を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ増幅器は、以下の課題があった。図３（ａ）
〜（ｃ）は、光サージ発生のメカニズムを示す図であ
り、特に同図（ａ）は励起ＬＤ光パワーと光利得との関
係を示す図、同図（ｂ）は入力信号光を示す図、同図
（ｃ）は出力光を示す図である。上述したように、従来
の光ファイバ増幅器は、上準位から基底準位に落ちるこ
とによって、光増幅するものであり、光利得は、光増幅
ファイバ長、励起光パワー、入力信号光パワー等によっ
て決まる。また、図３（ａ）に示すように、入力信号光
が０の場合は最大利得を示し、入力信号光パワーにより
利得飽和を起こし、利得が下がる。図３（ａ）中のＧ1
は入力信号パワーＰs のＰout ＝Ｐs ×Ｇ1 となる制御
を行っている場合の、動作点における利得であり、Ｇ2
は完全反転状態で、入力信号光＝０、最大励起パワー時
の最大利得である。ＸはＧ2 とＧ1 との利得の差であ
る。
光ファイバ増幅器は、以下の課題があった。図３（ａ）
〜（ｃ）は、光サージ発生のメカニズムを示す図であ
り、特に同図（ａ）は励起ＬＤ光パワーと光利得との関
係を示す図、同図（ｂ）は入力信号光を示す図、同図
（ｃ）は出力光を示す図である。上述したように、従来
の光ファイバ増幅器は、上準位から基底準位に落ちるこ
とによって、光増幅するものであり、光利得は、光増幅
ファイバ長、励起光パワー、入力信号光パワー等によっ
て決まる。また、図３（ａ）に示すように、入力信号光
が０の場合は最大利得を示し、入力信号光パワーにより
利得飽和を起こし、利得が下がる。図３（ａ）中のＧ1
は入力信号パワーＰs のＰout ＝Ｐs ×Ｇ1 となる制御
を行っている場合の、動作点における利得であり、Ｇ2
は完全反転状態で、入力信号光＝０、最大励起パワー時
の最大利得である。ＸはＧ2 とＧ1 との利得の差であ
る。
【０００５】従来の光ファイバ増幅器は、上述したよう
に、信号成分の強い（弱い）を検出して、励起用ＬＤ１
が出力する励起光λp のパワーを減（増）して利得制御
しているため、入力光信号λs が断（０．１ｍｓ以上、
入力光が無い状態をいう）になったり、入力信号光が動
作範囲以下のパワーに一定時間以上保持されると、上記
帰還動作により、最大励起パワーとなり、光利得が図３
（ａ）の右矢印に示すように最大Ｇ2 となる。その後、
図３（ｂ）に示すように、パワーＰs の入力信号光が復
帰すると、その最大利得Ｇ2 で入力光信号λs が増幅さ
れるため、図３（ｃ）に示すように、光出力先頭部に巨
大な光ピーク（Ｇ2 ×Ｐs ）をもつ光サージが発生する
ことがある。これは、下流の光ファイバ増幅器や光デバ
イス等の光学的破壊の原因になったり、特性劣化に至る
可能性があることが指摘されており、光サージ低減の光
ファイバ増幅器の利得制御方法が求められていた。
に、信号成分の強い（弱い）を検出して、励起用ＬＤ１
が出力する励起光λp のパワーを減（増）して利得制御
しているため、入力光信号λs が断（０．１ｍｓ以上、
入力光が無い状態をいう）になったり、入力信号光が動
作範囲以下のパワーに一定時間以上保持されると、上記
帰還動作により、最大励起パワーとなり、光利得が図３
（ａ）の右矢印に示すように最大Ｇ2 となる。その後、
図３（ｂ）に示すように、パワーＰs の入力信号光が復
帰すると、その最大利得Ｇ2 で入力光信号λs が増幅さ
れるため、図３（ｃ）に示すように、光出力先頭部に巨
大な光ピーク（Ｇ2 ×Ｐs ）をもつ光サージが発生する
ことがある。これは、下流の光ファイバ増幅器や光デバ
イス等の光学的破壊の原因になったり、特性劣化に至る
可能性があることが指摘されており、光サージ低減の光
ファイバ増幅器の利得制御方法が求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、励起光により基底準位の電子が励起
され、入力信号光を増幅する光増幅ファイバと、前記励
起光を発光する発光素子と、前記光増幅ファイバにより
増幅された入力信号光のパワーをモニタするＰＤと、前
記ＰＤの出力信号に基づいて、前記増幅された入力信号
光のパワーが一定となるように前記発光素子が出力する
励起光のパワーを制御する負帰還回路とを備えた光ファ
イバ増幅器において、以下の回路などを設けている。前
記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と異
なる波長の光を発光して、前記光増幅ファイバに入力す
る注入光素子と、前記ＰＤの出力信号が前記入力信号光
の遮断を示した場合に、前記注入光素子より発光するよ
うに制御して、それ以外の場合には、前記注入光素子が
発光しないように制御する制御回路とを設けている。第
１の発明によれば、以上の様に、光ファイバ増幅器を構
成したので、制御回路は、光検出器の出力信号が入力信
号光の遮断を示した時は注入光素子を発光させるので、
入力信号光の遮断時の光利得を抑制する。その為、入力
信号光が復帰した時にも光利得が抑制されているので、
入力信号光を増幅しても光サージが発生することがな
い。従って、前記課題を解決できるのである。
を解決するために、励起光により基底準位の電子が励起
され、入力信号光を増幅する光増幅ファイバと、前記励
起光を発光する発光素子と、前記光増幅ファイバにより
増幅された入力信号光のパワーをモニタするＰＤと、前
記ＰＤの出力信号に基づいて、前記増幅された入力信号
光のパワーが一定となるように前記発光素子が出力する
励起光のパワーを制御する負帰還回路とを備えた光ファ
イバ増幅器において、以下の回路などを設けている。前
記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と異
なる波長の光を発光して、前記光増幅ファイバに入力す
る注入光素子と、前記ＰＤの出力信号が前記入力信号光
の遮断を示した場合に、前記注入光素子より発光するよ
うに制御して、それ以外の場合には、前記注入光素子が
発光しないように制御する制御回路とを設けている。第
１の発明によれば、以上の様に、光ファイバ増幅器を構
成したので、制御回路は、光検出器の出力信号が入力信
号光の遮断を示した時は注入光素子を発光させるので、
入力信号光の遮断時の光利得を抑制する。その為、入力
信号光が復帰した時にも光利得が抑制されているので、
入力信号光を増幅しても光サージが発生することがな
い。従って、前記課題を解決できるのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態を示す光ファイバ増幅
器の構成図であり、従来の図２中の要素に共通する要素
には共通の符号を付してある。本第１の実施形態の光フ
ァイバ増幅器が従来の光ファイバ増幅器と異なる点は、
通常入力信号光の時は、利得一定の制御を行い、入力信
号が遮断された時、注入光を光増幅ファイバに注入し
て、利得飽和により信号光に対する潜在利得増大を抑圧
して、光サージの発生を抑制するようにしたことであ
る。図１に示すように、本第１の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、コンパレータ（制御回路）２０、注入光ＬＤ２１、
及びＷＤＭカプラ３，２３により構成されている。
器の構成図であり、従来の図２中の要素に共通する要素
には共通の符号を付してある。本第１の実施形態の光フ
ァイバ増幅器が従来の光ファイバ増幅器と異なる点は、
通常入力信号光の時は、利得一定の制御を行い、入力信
号が遮断された時、注入光を光増幅ファイバに注入し
て、利得飽和により信号光に対する潜在利得増大を抑圧
して、光サージの発生を抑制するようにしたことであ
る。図１に示すように、本第１の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、コンパレータ（制御回路）２０、注入光ＬＤ２１、
及びＷＤＭカプラ３，２３により構成されている。
【０００８】注入光ＬＤ２１の出力側は、光ファイバ２
２が接続されている。光ファイバ２２及び入力信号光を
入力する光ファイバ５の出力側は、ＷＤＭカプラ２３が
接続されている。ＷＤＭカプラ２３の出力側は、光ファ
イバ２４が接続されている。励起ＬＤ１の出力側は、光
ファイバ２が接続されている。光ファイバ２，２４の出
力側は、ＷＤＭカプラ３が接続されている。ＷＤＭカプ
ラ３の出力側は、光増幅ファイバ４が接続され、この光
増幅ファイバ４の出力側は、フィルタ２５が接続されて
いる。フィルタ２５の出力側は、２分岐カプラ６が接続
され、この２分岐カプラ６の第１のポートは、出力ファ
イバ７が接続され、第２のポートは、ＰＤ８が接続され
ている。ＰＤ８及び参照値回路９の出力側は、減算器１
０が接続され、この減算器１０の出力側は、ドライバ１
１が接続されている。ドライバ１１の出力側は、励起Ｌ
Ｄ１及びコンパレータ２０が接続されている。コンパレ
ータ２０の出力側は、図示しないがスイッチ回路に接続
され、このスイッチ回路は、注入光ＬＤ２１と図示しな
い電流源回路との間に接続されている。電流源回路が注
入光ＬＤ２１を駆動する駆動電流は、信号入力光が遮断
時の注入光の利得が、入力信号光が復帰した時に、その
入力信号光がその利得で増幅された時に光サージが発生
しない程度とする。
２が接続されている。光ファイバ２２及び入力信号光を
入力する光ファイバ５の出力側は、ＷＤＭカプラ２３が
接続されている。ＷＤＭカプラ２３の出力側は、光ファ
イバ２４が接続されている。励起ＬＤ１の出力側は、光
ファイバ２が接続されている。光ファイバ２，２４の出
力側は、ＷＤＭカプラ３が接続されている。ＷＤＭカプ
ラ３の出力側は、光増幅ファイバ４が接続され、この光
増幅ファイバ４の出力側は、フィルタ２５が接続されて
いる。フィルタ２５の出力側は、２分岐カプラ６が接続
され、この２分岐カプラ６の第１のポートは、出力ファ
イバ７が接続され、第２のポートは、ＰＤ８が接続され
ている。ＰＤ８及び参照値回路９の出力側は、減算器１
０が接続され、この減算器１０の出力側は、ドライバ１
１が接続されている。ドライバ１１の出力側は、励起Ｌ
Ｄ１及びコンパレータ２０が接続されている。コンパレ
ータ２０の出力側は、図示しないがスイッチ回路に接続
され、このスイッチ回路は、注入光ＬＤ２１と図示しな
い電流源回路との間に接続されている。電流源回路が注
入光ＬＤ２１を駆動する駆動電流は、信号入力光が遮断
時の注入光の利得が、入力信号光が復帰した時に、その
入力信号光がその利得で増幅された時に光サージが発生
しない程度とする。
【０００９】本第１の実施形態の光増幅ファイバ４は、
例えば、エルビウムドープ光増幅ファイバであり、ファ
イバコア部にエルビウムを微量添加したものを使用する
ものとする。このエルビウムドープ光増幅ファイバは、
励起準位が９８０ｎｍ及び１４８０ｎｍであり、上準位
が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍである。例えば、励起Ｌ
Ｄ１の励起光の波長λp は、９８０ｎｍとし、入力信号
光の波長λs は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲
内の波長であり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λ
i は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あって、入力信号光の波長λs とは異なるものである。
フィルタ２５は、入力信号光の波長λs のみを透過し
て、それ以外の注入光や励起光を除去するものである。
参照値回路９は、所望の増幅信号光のパワーに対応する
ＰＤ８の出力パワーの値を保持している。ドライバ１１
は、オペアンプと励起ＬＤ１を電流駆動するためのドラ
イバ回路とにより構成されている。
例えば、エルビウムドープ光増幅ファイバであり、ファ
イバコア部にエルビウムを微量添加したものを使用する
ものとする。このエルビウムドープ光増幅ファイバは、
励起準位が９８０ｎｍ及び１４８０ｎｍであり、上準位
が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍである。例えば、励起Ｌ
Ｄ１の励起光の波長λp は、９８０ｎｍとし、入力信号
光の波長λs は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲
内の波長であり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λ
i は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あって、入力信号光の波長λs とは異なるものである。
フィルタ２５は、入力信号光の波長λs のみを透過し
て、それ以外の注入光や励起光を除去するものである。
参照値回路９は、所望の増幅信号光のパワーに対応する
ＰＤ８の出力パワーの値を保持している。ドライバ１１
は、オペアンプと励起ＬＤ１を電流駆動するためのドラ
イバ回路とにより構成されている。
【００１０】以下、図１の動作の説明をする。波長λs
の入力信号光は光ファイバ５、ＷＤＭカプラ２２、及び
光ファイバ２４を通って、ＷＤＭカプラ３に入力され
る。ＷＤＭカプラ３で、入力信号光と励起ＬＤ１より光
ファイバ２を通して入力された波長λp の励起光とが合
波されて、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファ
イバ４において、励起光により上準位に蓄積されたエル
ビウムイオンが、入力信号光の入力により基底準位に落
ちて、入力信号光と同じ波長λs の光が出力され、その
入力信号光が増幅されてフィルタ２５に出力される。フ
ィルタ２５により、入力信号光の波長以外の光が除去さ
れて、２分岐カプラ６の第１のポートを通して、出力フ
ァイバ７に増幅信号光が出力される。一方、２分岐カプ
ラ６の第２のポートから出力された光は、ＰＤ８に入力
される。参照値回路９、減算器１０、及びドライバ１１
で構成される負帰還回路により、ＰＤ８で検出した増幅
信号光が、パワーが参照値回路９が保持する参照値とな
るように制御を行い、出力信号パワーが一定に保たれ
る。
の入力信号光は光ファイバ５、ＷＤＭカプラ２２、及び
光ファイバ２４を通って、ＷＤＭカプラ３に入力され
る。ＷＤＭカプラ３で、入力信号光と励起ＬＤ１より光
ファイバ２を通して入力された波長λp の励起光とが合
波されて、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファ
イバ４において、励起光により上準位に蓄積されたエル
ビウムイオンが、入力信号光の入力により基底準位に落
ちて、入力信号光と同じ波長λs の光が出力され、その
入力信号光が増幅されてフィルタ２５に出力される。フ
ィルタ２５により、入力信号光の波長以外の光が除去さ
れて、２分岐カプラ６の第１のポートを通して、出力フ
ァイバ７に増幅信号光が出力される。一方、２分岐カプ
ラ６の第２のポートから出力された光は、ＰＤ８に入力
される。参照値回路９、減算器１０、及びドライバ１１
で構成される負帰還回路により、ＰＤ８で検出した増幅
信号光が、パワーが参照値回路９が保持する参照値とな
るように制御を行い、出力信号パワーが一定に保たれ
る。
【００１１】このため、入力遮断時には制御不能とな
り、ドライバ１０が有するオペアンプが最大出力、励起
ＬＤ１が最大出力で固定される。コンパレータ２０は、
オペアンプの最大出力よりも若干下に設定された基準値
としての閾値とオペアンプ出力とを比較して、入力遮断
時にオペアンプ出力が最大値を示した時に、コンパレー
タ２０に接続されるスイッチ回路をオンにする。スイッ
チ回路がオンになると、電流源回路より注入光ＬＤ２１
を駆動し、注入光ＬＤ２１が波長λi の注入光を発光し
て、光ファイバ２２に入力する。光ファイバ２２に入力
された注入光は、ＷＤＭカプラ２３、及び光ファイバ２
４を通り、ＷＤＭカプラ３で励起光と合波されて、光増
幅ファイバ４で増幅される。この増幅により、上準位の
エルビウムイオンの数が減って、利得飽和による信号光
に対する潜在利得（入力信号光があると仮定した時のそ
の利得）を抑圧する。光増幅ファイバ４で増幅された注
入光は、フィルタ２５で除去されて、出力ファイバ７及
びＰＤ８には入力されない。
り、ドライバ１０が有するオペアンプが最大出力、励起
ＬＤ１が最大出力で固定される。コンパレータ２０は、
オペアンプの最大出力よりも若干下に設定された基準値
としての閾値とオペアンプ出力とを比較して、入力遮断
時にオペアンプ出力が最大値を示した時に、コンパレー
タ２０に接続されるスイッチ回路をオンにする。スイッ
チ回路がオンになると、電流源回路より注入光ＬＤ２１
を駆動し、注入光ＬＤ２１が波長λi の注入光を発光し
て、光ファイバ２２に入力する。光ファイバ２２に入力
された注入光は、ＷＤＭカプラ２３、及び光ファイバ２
４を通り、ＷＤＭカプラ３で励起光と合波されて、光増
幅ファイバ４で増幅される。この増幅により、上準位の
エルビウムイオンの数が減って、利得飽和による信号光
に対する潜在利得（入力信号光があると仮定した時のそ
の利得）を抑圧する。光増幅ファイバ４で増幅された注
入光は、フィルタ２５で除去されて、出力ファイバ７及
びＰＤ８には入力されない。
【００１２】入力遮断時は、上記負帰還回路により励起
ＬＤ１が最大出力に固定され、上記コンパレタ２０の制
御により、注入光ＬＤ２１で注入光が発光され、光増幅
ファイバ４において注入光が増幅され、利得飽和による
信号光に対する潜在利得が抑圧された状態が維持され
る。信号光が復帰すると、信号光が光増幅ファイバ４で
増幅されるが、この時点において、信号光の潜在利得が
抑圧されているため、信号光の利得が抑圧される。増幅
された信号光をＰＤ８で検出し、オペアンプ出力が閾値
以下に低下するために、コンパレータ２０の出力がゼロ
となり、スイッチ回路が遮断して注入光ＬＤ２１がオフ
となる。以上説明したように、本第１の実施形態によれ
ば、信号光入力時には、通常の光出力一定の動作を行
う。信号光遮断時には、注入光ＬＤ２１が光増幅ファイ
バ４を通過して増幅され、利得飽和により信号光に対す
る潜在利得を抑圧する。そのため、信号光が復帰した場
合には、信号光に対する利得は注入光ＬＤ２１によりす
でに抑圧されているため、光サージは発生しない。
ＬＤ１が最大出力に固定され、上記コンパレタ２０の制
御により、注入光ＬＤ２１で注入光が発光され、光増幅
ファイバ４において注入光が増幅され、利得飽和による
信号光に対する潜在利得が抑圧された状態が維持され
る。信号光が復帰すると、信号光が光増幅ファイバ４で
増幅されるが、この時点において、信号光の潜在利得が
抑圧されているため、信号光の利得が抑圧される。増幅
された信号光をＰＤ８で検出し、オペアンプ出力が閾値
以下に低下するために、コンパレータ２０の出力がゼロ
となり、スイッチ回路が遮断して注入光ＬＤ２１がオフ
となる。以上説明したように、本第１の実施形態によれ
ば、信号光入力時には、通常の光出力一定の動作を行
う。信号光遮断時には、注入光ＬＤ２１が光増幅ファイ
バ４を通過して増幅され、利得飽和により信号光に対す
る潜在利得を抑圧する。そのため、信号光が復帰した場
合には、信号光に対する利得は注入光ＬＤ２１によりす
でに抑圧されているため、光サージは発生しない。
【００１３】第２の実施形態 図４は、本発明の第２の実施形態を示す光ファイバ増幅
器の構成図であり、図１中の要素に共通する要素には共
通の符号を付してある。本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器が第１の実施形態の光ファイバ増幅器と異なる点
は、光サージの発生を検出する制御回路３０を設け、光
サージが発生すると、注入光ＬＤ２１から注入光を発光
させて光増幅ファイバ４に注入するようにしたことであ
る。図４に示すように、本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、注入光ＬＤ２１、ＷＤＭカプラ２２，２３、参照値
回路３１、減算器３２、及びドライバ３３により構成さ
れている。ＰＤ８及び参照値回路３１の出力側は、減算
器３２が接続されている。減算器３２の出力側は、ドラ
イバ３３が接続され、このドライバ３３の出力側は、注
入光ＬＤ２１が接続されている。参照値回路３１、減算
器３２、及びドライバ３３は、制御回路３０を構成す
る。
器の構成図であり、図１中の要素に共通する要素には共
通の符号を付してある。本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器が第１の実施形態の光ファイバ増幅器と異なる点
は、光サージの発生を検出する制御回路３０を設け、光
サージが発生すると、注入光ＬＤ２１から注入光を発光
させて光増幅ファイバ４に注入するようにしたことであ
る。図４に示すように、本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、注入光ＬＤ２１、ＷＤＭカプラ２２，２３、参照値
回路３１、減算器３２、及びドライバ３３により構成さ
れている。ＰＤ８及び参照値回路３１の出力側は、減算
器３２が接続されている。減算器３２の出力側は、ドラ
イバ３３が接続され、このドライバ３３の出力側は、注
入光ＬＤ２１が接続されている。参照値回路３１、減算
器３２、及びドライバ３３は、制御回路３０を構成す
る。
【００１４】本第２の実施形態の光増幅ファイバ４は、
第１の実施形態と同様に、エルビウムド−プ光増幅ファ
イバを使用するものとする。例えば、励起ＬＤ１の励起
光の波長は、９８０ｎｍとし、入力信号光の波長λ
s は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λi は、上準位１
５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長であって、入力信
号光の波長λs とは異なるものとする。参照値回路３１
には、出力許容最大パワーを示すＰＤ８の出力パワーに
等しい値を保持している。注入光ＬＤ２１は、ドライバ
３３より正の値が出力するとオンして、波長λi の注入
光を発光するものである。ドライバ３３は、減算器３２
の出力を増幅するオペアンプと、注入光ＬＤ２１を電流
駆動する駆動回路とにより構成されている。ドライバ回
路３３が注入光ＬＤ２１を駆動するための駆動電流は、
光サージが発生した時にその光サージが抑制できる程度
とする。
第１の実施形態と同様に、エルビウムド−プ光増幅ファ
イバを使用するものとする。例えば、励起ＬＤ１の励起
光の波長は、９８０ｎｍとし、入力信号光の波長λ
s は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λi は、上準位１
５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長であって、入力信
号光の波長λs とは異なるものとする。参照値回路３１
には、出力許容最大パワーを示すＰＤ８の出力パワーに
等しい値を保持している。注入光ＬＤ２１は、ドライバ
３３より正の値が出力するとオンして、波長λi の注入
光を発光するものである。ドライバ３３は、減算器３２
の出力を増幅するオペアンプと、注入光ＬＤ２１を電流
駆動する駆動回路とにより構成されている。ドライバ回
路３３が注入光ＬＤ２１を駆動するための駆動電流は、
光サージが発生した時にその光サージが抑制できる程度
とする。
【００１５】以下、図４の動作の説明をする。通常信号
入力時には、第１の実施形態と同様に、ＰＤ８にて信号
出力のパワーを検出して、参照値回路９、減算器１０、
及びドライバ１１により、信号出力の値が一定になるよ
うに負帰還制御が行われる。このため、信号光遮断時に
は、負帰還回路は制御不能となり最大利得で固定され
る。光信号が復帰すると、最大利得で入力信号光が増幅
されることになり、光サージを発生する。光サージを発
生した光は、ＰＤ８に入力されてその光パワーが検出さ
れる。この光パワーは、参照値回路３１が保持する参照
値を越えるため、減算器３２は、ＰＤ８の出力から参照
値を引き算して正の値をドライバ３３に出力する。ドラ
イバ３３は、減算器３２の出力を増幅して注入光ＬＤ２
１を電流駆動し、波長λi の注入光を発光させて光増幅
ファイバ４に入射する。光増幅ファイバ４は、入力信号
光と注入光とを増幅するが、注入光が増幅されて上準位
のエルビウムのイオンが減る分だけ、利得飽和により入
力信号光の利得が削減されることになる。
入力時には、第１の実施形態と同様に、ＰＤ８にて信号
出力のパワーを検出して、参照値回路９、減算器１０、
及びドライバ１１により、信号出力の値が一定になるよ
うに負帰還制御が行われる。このため、信号光遮断時に
は、負帰還回路は制御不能となり最大利得で固定され
る。光信号が復帰すると、最大利得で入力信号光が増幅
されることになり、光サージを発生する。光サージを発
生した光は、ＰＤ８に入力されてその光パワーが検出さ
れる。この光パワーは、参照値回路３１が保持する参照
値を越えるため、減算器３２は、ＰＤ８の出力から参照
値を引き算して正の値をドライバ３３に出力する。ドラ
イバ３３は、減算器３２の出力を増幅して注入光ＬＤ２
１を電流駆動し、波長λi の注入光を発光させて光増幅
ファイバ４に入射する。光増幅ファイバ４は、入力信号
光と注入光とを増幅するが、注入光が増幅されて上準位
のエルビウムのイオンが減る分だけ、利得飽和により入
力信号光の利得が削減されることになる。
【００１６】光増幅ファイバ４で増幅された入力信号光
と注入光は、フィルタ２５によって注入光が除去され、
２分岐カプラ６の第１のポートから、出力ファイバ７に
増幅された入力信号のみが出力されることになる。一
方、２分岐カプラ６の第２のポートから出力された増幅
された入力信号光が、ＰＤ８によってパワーが検出され
る。この時、入力信号光の利得が減っているので、信号
光出力が低下して出力許容最大値パワー以下になると、
ドライバ３３は出力を停止し、注入光ＬＤ２１はオフと
なり、上記通常信号光入力時の動作に戻る。以上説明し
たように、本第２の実施形態によれば、ＰＤ８におい
て、信号出力を検出しその値が参照値となるように制御
を行う。このため、信号光入力時には通常の光出力一定
動作を行う。
と注入光は、フィルタ２５によって注入光が除去され、
２分岐カプラ６の第１のポートから、出力ファイバ７に
増幅された入力信号のみが出力されることになる。一
方、２分岐カプラ６の第２のポートから出力された増幅
された入力信号光が、ＰＤ８によってパワーが検出され
る。この時、入力信号光の利得が減っているので、信号
光出力が低下して出力許容最大値パワー以下になると、
ドライバ３３は出力を停止し、注入光ＬＤ２１はオフと
なり、上記通常信号光入力時の動作に戻る。以上説明し
たように、本第２の実施形態によれば、ＰＤ８におい
て、信号出力を検出しその値が参照値となるように制御
を行う。このため、信号光入力時には通常の光出力一定
動作を行う。
【００１７】信号遮断時には、利得の制御が不能となっ
て最大利得で固定されるが、光信号復帰時には、ＰＤ８
で信号光出力サージをいち早く検出し、高速に注入光を
注入するので、光利得が急速に減少し、信号光に対する
利得を瞬時に抑圧し、出力サージを出力許容最大値パワ
ー以下に抑える。増幅された注入光はフィルタ２５で遮
断されるため、後段の光回路、デバイスに対するダメー
ジを最小限にできる。なお、本発明は、上記実施形態に
限定されず種々の変形が可能である。その変形例として
は、例えば次のようなものがある。 （１） 第１、第２の実施形態では、注入光を入力部に
おいて合波しているが、光増幅ファイバ４の出力側か
ら、入力信号とは逆方向に合波することも構成できる。
この場合、フィルタ２５は不要となる。 （２） 第１、第２の実施形態では、エルピウムドーブ
光ファイバを用いた例を示したが、ＰＤＦＡ（プラシオ
ジウム）あるいは他の光増幅ファイバであってもよい。
て最大利得で固定されるが、光信号復帰時には、ＰＤ８
で信号光出力サージをいち早く検出し、高速に注入光を
注入するので、光利得が急速に減少し、信号光に対する
利得を瞬時に抑圧し、出力サージを出力許容最大値パワ
ー以下に抑える。増幅された注入光はフィルタ２５で遮
断されるため、後段の光回路、デバイスに対するダメー
ジを最小限にできる。なお、本発明は、上記実施形態に
限定されず種々の変形が可能である。その変形例として
は、例えば次のようなものがある。 （１） 第１、第２の実施形態では、注入光を入力部に
おいて合波しているが、光増幅ファイバ４の出力側か
ら、入力信号とは逆方向に合波することも構成できる。
この場合、フィルタ２５は不要となる。 （２） 第１、第２の実施形態では、エルピウムドーブ
光ファイバを用いた例を示したが、ＰＤＦＡ（プラシオ
ジウム）あるいは他の光増幅ファイバであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１、第２
の発明によれば、信号入力光の遮断を検知し、注入光を
注入して、光増幅ファイバの潜在利得を抑制する、また
は、光サージを検出し、注入光を注入して、入力信号光
の利得を低下させるので、光サージの発生を抑制または
光サージをいち早く抑えることができる。そのため、後
段の光回路、デバイスに対するダメージを最小限にでき
る。
の発明によれば、信号入力光の遮断を検知し、注入光を
注入して、光増幅ファイバの潜在利得を抑制する、また
は、光サージを検出し、注入光を注入して、入力信号光
の利得を低下させるので、光サージの発生を抑制または
光サージをいち早く抑えることができる。そのため、後
段の光回路、デバイスに対するダメージを最小限にでき
る。
【図１】本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅器の
構成図である。
構成図である。
【図２】従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
【図３】光サージ発生のメカニズムを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅器の
構成図である。
構成図である。
１ 励起ＬＤ ２，５，２２，２３ 光ファイバ ３，２３ ＷＤＭカプラ ４ 光増幅ファイバ ６ ２分岐カプラ ７ 出力ファイバ ８ ＰＤ ９，３１ 参照値回路 １０，３２ 減算器 １１，３３ ドライバ ２０ コンパレータ ２１ 注入光ＬＤ ２５ フィルタ
Claims (2)
- 【請求項１】 励起光により電子のエネルギー準位が遷
移して、所定のエネルギー準位間のバンドギャップに相
当するエネルギーを有する入力信号光を増幅する光増幅
ファイバと、 前記励起光を発光する発光素子と、 前記光増幅ファイバにより増幅された入力信号光のパワ
ーをモニタする光検出器と、 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記増幅された入
力信号光のパワーが一定となるように前記発光素子が出
力する励起光のパワーを制御する負帰還回路とを、備え
た光ファイバ増幅器において、 前記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と
異なる波長の注入光を発光して前記光増幅ファイバに入
力する注入光素子と、 前記光検出器の出力信号が前記入力信号光の遮断を示し
た場合に、前記注入光素子が発光するように制御し、そ
れ以外の場合には、前記注入光素子が発光しないように
制御する制御回路とを、 設けたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 励起光により電子のエネルギー準位が遷
移して、所定のエネルギー準位間のバンドギャップに相
当するエネルギーを有する入力信号光を増幅する光増幅
ファイバと、 前記励起光を発光する発光素子と、 前記光増幅ファイバにより増幅された入力信号光のパワ
ーをモニタする光検出器と、 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記入力信号光の
パワーが一定となるように前記発光素子が出力する励起
光のパワーを制御する負帰還回路とを、備えた光ファイ
バ増幅器において、 前記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と
異なる波長の注入光を発光して前記光増幅ファイバに入
力する注入光素子と、 前記光検出器の出力信号が前記増幅された入力信号光の
異常なパワーを示した場合に、前記注入光素子が発光す
るように制御する制御回路とを、 設けたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34292695A JP3421182B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34292695A JP3421182B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186383A true JPH09186383A (ja) | 1997-07-15 |
| JP3421182B2 JP3421182B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=18357589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34292695A Expired - Fee Related JP3421182B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3421182B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064514A (en) * | 1995-10-30 | 2000-05-16 | Nec Corporation | Optical surge preventing method and system for use with or in a rare earth doped fiber circuit |
| EP1160941A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34292695A patent/JP3421182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064514A (en) * | 1995-10-30 | 2000-05-16 | Nec Corporation | Optical surge preventing method and system for use with or in a rare earth doped fiber circuit |
| EP1160941A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US6456637B1 (en) | 2000-05-30 | 2002-09-24 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3421182B2 (ja) | 2003-06-30 |
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