JPH09219696A - 光増幅装置 - Google Patents

光増幅装置

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JPH09219696A
JPH09219696A JP8026856A JP2685696A JPH09219696A JP H09219696 A JPH09219696 A JP H09219696A JP 8026856 A JP8026856 A JP 8026856A JP 2685696 A JP2685696 A JP 2685696A JP H09219696 A JPH09219696 A JP H09219696A
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signal light
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Masabumi Koga
正文 古賀
Kenichi Sato
健一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重化信号光を一括増幅する際に、チャ
ネル数の変動や入力信号光レベルの変化に対して、各チ
ャネルの信号光レベルの平均値を一定にする。 【解決手段】 利得一定制御を行う光ファイバ増幅器を
2段縦続接続し、所定の位置に可変光減衰手段を挿入し
た構成において、信号光レベルと波長多重数(チャネル
数)を検出し、さらに各波長(各チャネル)の信号光レ
ベルの平均値を求め、それが一定になるように可変光減
衰手段の光減衰量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重化信号光
を一括増幅する光増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光増幅装置には、出力レベル一定制御方
式と利得一定制御方式がある。さらに出力レベル一定制
御方式には、励起光レベルを制御する方法と、励起光レ
ベルを一定に保ち信号光の入力または出力レベルを可変
光減衰器で制御する方法がある。ところで、励起光レベ
ルを変化させると波長に対する信号利得(dG/dλ)
も変化するので、波長多重化信号光を増幅する場合には
各波長に対する利得偏差が励起光レベルによって変化す
ることになる。したがって、波長多重化信号光の光増幅
装置としては、利得偏差が最も小さくなるように励起光
レベルを調整し、出力信号光レベルが一定になるように
可変光減衰器で制御する方法が適している。
【0003】図5は、従来の出力レベル一定制御方式に
よる光増幅装置の構成例を示す。図において、入力端子
1から入力された信号光は、光カプラ3−1,3−2を
介して、励起光源6−1から出力される励起光と合波さ
れて希土類添加ファイバ4−1に入力される。光カプラ
3−1で光パワーの一部が分岐された信号光は受光器5
−1に入力されて電気信号に変換される。希土類添加フ
ァイバ4−1から出力された信号光は、光カプラ3−
3、光アイソレータ8−1を介して可変光減衰器9に入
力される。光カプラ3−3で光パワーの一部が分岐され
た信号光は受光器5−2に入力されて電気信号に変換さ
れる。励起光源駆動回路7−1は、受光器5−1,5−
2の出力電圧から希土類添加ファイバ4−1における利
得を求め、その利得が一定になるように励起光源6−1
の出力レベルを制御する。
【0004】可変光減衰器9から出力された信号光は、
光カプラ3−4を介して希土類添加ファイバ4−2に入
力される。光カプラ3−4で光パワーの一部が分岐され
た信号光は受光器5−3に入力されて電気信号に変換さ
れる。希土類添加ファイバ4−2の出力側に接続された
光カプラ3−5は、励起光源6−2から出力される励起
光を希土類添加ファイバ4−2へ後方から入力する。希
土類添加ファイバ4−2から出力された信号光は、光カ
プラ3−5,3−6、光アイソレータ8−2を介して出
力端子2へ出力される。光カプラ3−6で光パワーの一
部が分岐された信号光は受光器5−4に入力されて電気
信号に変換される。
【0005】光減衰量制御回路10は、受光器5−4の
出力電圧に応じて可変光減衰器9の光減衰量を制御す
る。一方、励起光源駆動回路7−2は、受光器5−3,
5−4の出力電圧から希土類添加ファイバ4−2におけ
る利得を求め、その利得が一定になるように励起光源6
−2の出力レベルを制御する。これにより、希土類添加
ファイバ4−2への入力信号光レベルおよび励起光レベ
ルが一定となり、出力端子2の出力信号光レベルが一定
になるように制御される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、波長多重化
信号光を伝送する光システムでは、必要に応じて各波長
の信号光の遮断や立ち上げを行う。このとき、光増幅装
置へ入力される信号光の数(チャネル数)が変化する
が、その全出力信号光レベルを一定に保つ制御を行うと
1波長あたりの信号光レベルが変動する。すなわち、出
力レベル一定制御方式の光増幅装置では、波長多重数が
変化すると各信号光の光レベルが変化する問題点があっ
た。この信号光レベルの変動は伝送特性の劣化を招き、
伝送情報に誤りを生じさせる原因となる。
【0007】一方、利得一定制御方式の光増幅装置で
は、波長多重数が変化しても各信号光の光レベルを一定
に保つことができるが、出力信号光レベルを一定にする
には入力信号光レベルも一定レベルとする必要がある。
しかし、一般の光部品を組み合わせて構成する光システ
ムでは、入力信号光レベルを一定レベルに均一化するこ
とは実用上困難であった。それは、受動系光部品では挿
入損失のバラツキがありまた経年変化等によっても損失
が変化し、能動系光部品では出力光強度にバラツキがあ
るためである。さらに、中継光システムでは、中継間隔
が一定ではないので入力光強度も一定ではない。入力光
強度の範囲は20dB以上になることもある。
【0008】本発明は、波長多重化信号光を一括増幅す
る際に、チャネル数の変動や入力信号光レベルの変化に
対して、その全信号光レベルを一定に保つのではなく、
各チャネルの信号光レベルの平均値を一定にできる光増
幅装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅装置は、
利得一定制御を行う光ファイバ増幅器を2段縦続接続
し、所定の位置に可変光減衰手段を挿入した構成におい
て、信号光レベルと波長多重数(チャネル数)を検出
し、さらに各波長(各チャネル)の信号光レベルの平均
値を求め、それが一定になるように可変光減衰手段の光
減衰量を制御する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の光増幅装置の実
施形態を示す。本実施形態は、図5の従来構成と同様
に、利得一定制御を行う光ファイバ増幅器を2段縦続に
接続し、その間に可変光減衰器9を挿入して出力レベル
一定制御を行う構成を基本とする。なお、可変光減衰器
9は入力端子1または出力端子2の位置にあってもよい
が、本実施形態における位置が出力レベル一定制御に最
も都合がよい。本実施形態の特徴は、可変光減衰器9の
光減衰量を制御する際に、各チャネルの信号光レベルの
平均値が一定になるように制御するところにある。
【0011】波長多重数検出回路11は、受光器5−1
から出力される電気信号を入力し、入力信号光の波長多
重数iに比例した電圧V(i) を出力する。受光器5−3
は、可変光減衰器9の出力信号光の光パワーの一部を光
カプラ3−4を介して入力し、その信号光レベルに比例
した電圧V(P) を出力する。平均レベル検出回路12は
波長多重数検出回路11の出力電圧V(i) と受光器5−
3の出力電圧V(P) を入力し、各チャネルの信号光レベ
ルの平均値に比例した電圧V(P/i) を出力する。光減衰
量制御回路10は、平均レベル検出回路12の出力電圧
V(P/i) に応じて可変光減衰器9の光減衰量を制御す
る。
【0012】なお、本実施形態の平均レベル検出回路1
2は、可変光減衰器9の出力信号光レベル(V(P))をモ
ニタする構成になっているが、可変光減衰器9の入力信
号光レベル、または入力端子1の入力信号光レベル、ま
たは出力端子2の出力信号光レベルをモニタする構成で
もよい。図2は、波長多重数検出回路11の構成例を示
す。本構成例は、波長に固有の周波数で微弱に強度変調
されたパイロット・トーン(PLT)が信号光に重畳さ
れている場合のものである。
【0013】波長多重数検出回路11に入力される電気
信号は、最大入力チャネル数Mに分配され、各PLT周
波数f1,f2,…,fMに対応したバンドパスフィルタ(B
PF)21−1〜21−Mを介して、各チャネルのPL
T振幅レベルが検出される。このとき、入力されていな
いチャネルのPLT振幅レベルは0であり、入力されて
いるチャネルのPLT振幅レベルには所定の振動成分が
現れる。各バンドパスフィルタ21−1〜21−Mの出
力は、それぞれ比較回路22−1〜22−Mに入力さ
れ、光増幅装置への所定の最小入力レベルとの大小が判
定される。すなわち、入力されているチャネルについて
は“1”に対応する電圧が出力される。加算器23は、
この“1”に対応する電圧を加算し、入力信号光の波長
多重数(入力チャネル数)iに比例したアナログ電圧V
(i) を出力する。
【0014】なお、PLT振幅レベルはバンドパスフィ
ルタ21を用いて検出する他に、同期検波回路を用いて
検出することも可能である。また、ここではアナログ回
路による構成例を示したが、同様の動作をディジタル的
に実現することも容易である。また、PLTを用いない
場合には、光カプラ3−1で分岐された信号光を入力
し、光分波器で各波長の信号光に分波し、それぞれの光
強度を検出することにより、波長多重数(入力チャネル
数)iに比例した電圧V(i) を出力させることもでき
る。
【0015】図3は、光減衰量制御回路10および可変
光減衰器9の構成例を示す。ここでは、可変光減衰器9
としてシリカ系光導波路によって形成したマッハツェン
ダ干渉計を用いた例を示す。マッハツェンダ干渉計は、
2つの方向性結合器31,32の間に2本の光導波路3
3,34を接続し、その一方の光導波路にヒータ35を
蒸着した構成である。ヒータ35に流す電流に応じた熱
光学効果により光導波路の屈折率が変化してスイッチ動
作する。高いオン/オフ比を確保するために、2本のア
ーム長が異なる非対称型としている。ヒータ35に流す
電流がゼロのときには光減衰量はゼロとなる。また、図
1における可変光減衰器9と光カプラ3−4は、図3の
ようにシリカ系基板上に集積化することができ、損失お
よび形状を小さくすることができる。
【0016】光減衰量制御回路10は、平均値一定制御
回路40と定電流回路50により構成される。平均値一
定制御回路40に入力される平均値電圧V(P/i) は、オ
ペアンプ41で基準電圧Vref と比較され、その差分電
圧Δν(=ANF(V(P/i) −Vref)がオペアンプ42を
用いた加算器に入力され、基準電圧Vref と加算されて
定電流回路50に入力される。定電流回路50は、オペ
アンプ51とトランジスタ52によって構成され、Δν
が正値であればヒータ35へ流れる電流を増加させる。
一方、Δνが負値であればヒータ35へ流れる電流が減
少する。ともに光減衰量が大きくなり、モニタ光強度
(V(P))が小さくなってΔνがゼロに近づく。このよう
な負帰還動作により、可変光減衰器9から出力される各
チャネルの信号光レベルの平均値が一定になるように制
御することができる。
【0017】図4は、光減衰量制御回路10の他の構成
例を示す。ここでは、図3の平均値一定制御回路40の
処理を演算回路を用いて行う構成を示す。光減衰量制御
回路10は、平均レベル検出回路12の出力電圧V(P/
i)をディジタル信号に変換するA/D変換器43と、平
均値電圧V(P/i) と基準電圧Vref の差分を演算する演
算回路44と、演算回路44の出力値をアナログ信号に
変換して定電流回路50に与えるD/A変換器45によ
り構成される。なお、演算回路44では、定電流回路5
0への印加電圧と、可変光減衰器9における光減衰量と
の関係を予めメモリに記憶させておくことにより演算処
理が簡単になる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅装
置は、波長多重化信号光のチャネル数や各チャネルの入
力信号光レベルが変化しても、各チャネルの信号光レベ
ルの平均値を一定に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光増幅装置の実施形態を示す図。
【図2】波長多重数検出回路11の構成例を示す図。
【図3】光減衰量制御回路10および可変光減衰器9の
構成例を示す図。
【図4】光減衰量制御回路10の他の構成例を示す図。
【図5】従来の出力レベル一定制御方式による光増幅装
置の構成例を示す図。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3 光カプラ 4 希土類添加ファイバ 5 受光器 6 励起光源 7 励起光源駆動回路 8 光アイソレータ 9 可変光減衰器 10 光減衰量制御回路 11 波長多重数検出回路 12 平均レベル検出回路 21 バンドパスフィルタ(BPF) 22 比較回路 23 加算器 31,32 方向性結合器 33,34 光導波路 35 ヒータ 40 平均値一定制御回路 41,42 オペアンプ 43 A/D変換器 44 演算回路 45 D/A変換器 50 定電流回路 51 オペアンプ 52 トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦続接続される第1および第2の希土類
    添加ファイバと、 第1および第2の励起光をそれぞれ前記第1および第2
    の希土類添加ファイバに入力し、かつ前記第1および第
    2の希土類添加ファイバの利得がそれぞれ一定になるよ
    うに励起光パワーを制御する第1および第2の励起光入
    力手段と、 前記第1の希土類添加ファイバの入力端から前記第2の
    希土類添加ファイバの出力端までの間の所定の位置に挿
    入される可変光減衰手段とを備え、 前記第1の光ファイバへ波長多重された信号光が入力さ
    れ、前記第2の光ファイバから増幅された信号光が出力
    される光増幅装置において、 前記信号光の光レベルを検出する信号光レベル検出手段
    と、 前記信号光の波長多重数を検出する波長多重数検出手段
    と、 前記各検出手段で検出された信号光レベルと波長多重数
    を入力し、各波長の信号光レベルの平均値が一定になる
    ように前記可変光減衰手段の光減衰量を制御する光減衰
    量制御手段とを備えたことを特徴とする光増幅装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光増幅装置における光
    減衰量制御手段は、 信号光レベルを波長多重数で割算して各波長の信号光レ
    ベルの平均値を検出する平均レベル検出回路と、 前記平均レベル検出回路の出力と基準値とを比較し、そ
    の差分値に応じて可変光減衰手段の光減衰量を制御する
    光減衰量制御回路とを備えたことを特徴とする光増幅装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光増幅装置における可
    変光減衰手段は、 シリカ系基板上に形成した導波路型干渉計に熱光学効果
    による導波路屈折率変化を生じさせて可変光減衰機能を
    実現した構成であることを特徴とする光増幅装置。
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