JP2005012131A - 光増幅器及び光増幅方法 - Google Patents

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一宏 野嶋
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    • H04B10/294Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
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Abstract

【課題】入力される光信号の波長数の変化や光パケット信号などのように間欠的に光信号の有無が変化しても、1波長あたりの出力強度を一定にして増幅する。
【解決手段】出力強度が一定で所定波長λLの光を出力する半導体レーザ2と、入力された光信号の一部と半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプ3と、その出力光のうち、λLの成分のみを抽出する光フィルタ4と、入力された光信号の他の一部と抽出されたλLの成分とを希土類イオン添加光ファイバ7に供給する手段5とを有し、半導体光アンプの非線型飽和現象を利用し、入力中の波長λs1〜λsnのトータルの光信号強度が大きくなった場合にはλLの光強度は小さくなり、λs1〜λsnのトータルの光信号強度が小さくなった場合にはλLの光強度は大きくなり、よって、λLも含む全体の光の強度が常に一定となり、光増幅器のゲインも常に一定となる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを通じて入力された光信号を増幅して出力する光増幅器及び光増幅方法に関し、特に希土類イオン添加光ファイバを用いた光増幅器及び光増幅方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の希土類イオン添加光ファイバを用いた一般的な光増幅器として、下記の特許文献1に示されるものなどがある。この従来の光増幅器の構成を簡略化して図2に示す。この光増幅器はλs1からλsnのn波の波長を多重した光信号を増幅するものである。入力された波長λs1〜λsnのn波の波長多重光信号は光アイソレータ101を通して希土類イオン添加光ファイバ102に入力される。また希土類イオン添加光ファイバ102には波長λpの励起光も励起光源104からWDMカプラ103を通じて入力される。ここで希土類イオン添加光ファイバ102に入力された波長λs1〜λsnの波長多重光信号が励起光によって増幅される。増幅されたλs1〜λsnの信号はWDMカプラ103を通して出力され、その信号の一部を光分岐器105で分岐し、光電気変換器106で光電気変換を行うことで光増幅器が出力する光信号出力レベルをモニタリングする。光増幅器が出力する光信号出力レベルが一定になるように制御回路107によって励起光源104の出力する励起光の光レベルを調整する。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−255944号公報(図1、図4、要約)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成の光増幅器では、λs1〜λsnのn波長の光信号の波数が増加若しくは減少した場合、トータルの光出力強度が一定になるように制御されるため、各波長の光信号のレベルは変化してしまう。またλs1〜λsnの光信号のそれぞれが光パケット信号のように間欠的に伝送される光信号の場合では、各波長の光信号が無い状態があり、その場合も他の波長の光信号レベルが変動してしまう。
【0005】
また、光パケット信号を伝送する場合、光パケット信号に対して即時に励起光を制御することが不可能である。そのため光パケット信号の増幅が正常になされない。一方、光パケット信号を増幅する手段として半導体光アンプがある。しかしながら、半導体光アンプでは波長多重光信号を増幅すると、半導体光アンプの非線型によって各波長の光信号間に相互干渉が生じ信号劣化が生じる。また、半導体光アンプの出力をモニタリングし、その出力が一定となるように半導体光アンプのゲインを変化させた場合には、光パケット信号の増幅は不可能となる。
【0006】
そこで、本発明は、波長多重光信号を増幅する際、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる光増幅器及び光増幅方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、励起光源と、入力された光信号と前記励起光源で生成された励起光とが供給され、増幅された光信号を出力する希土類イオン添加光ファイバとを有する光増幅器において、
出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザと、
入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプと、
前記半導体光アンプの出力光のうち、前記半導体レーザの前記所定波長の成分のみを抽出する光フィルタと、
入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段とを、
有する構成とした。
【0008】
この構成により、波長多重光信号を増幅する際に、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる。
【0009】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記半導体レーザの前記所定波長を、前記光信号の波長と異なる値に設定することができる。
【0010】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【0011】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記光増幅器の出力強度をモニタリングする光強度検出手段と、前記光強度検出手段が検出する光強度を一定にするよう、前記励起光源の励起光レベルを制御するための制御回路とを、更に有することができる。
【0012】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【0013】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記希土類イオン添加光ファイバの前段に光アイソレータを設け、前記希土類イオン添加光ファイバの後段より前記励起光源からの励起光を注入するよう構成することができる。
【0014】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【0015】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記希土類イオン添加光ファイバとしてエルビウム添加光ファイバを用いることができる。
【0016】
この構成により、従来の光増幅器の光ファイバと同様の光ファイバを用いて光増幅器を構成することができる。
【0017】
また本発明によれば、上記構成に加えて、入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを前記半導体光アンプに供給する手段として光合波器を用いることができる。
【0018】
この構成により、複雑な構造を要することなく光増幅器を構成することが可能となる。
【0019】
また本発明によれば、上記構成に加えて、入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段として光合波器を用いることができる。
【0020】
この構成により、複雑な構造を要することなく光増幅器を構成することが可能となる。
【0021】
また本発明によれば、入力された光信号と励起光とを希土類イオン添加光ファイバに供給して、前記光信号を増幅する光増幅方法において、
出力強度が一定で所定波長の光を生成するステップと、
入力された前記光信号の一部と前記出力強度が一定で所定波長の光とを増幅するステップと、
前記増幅された光のうち、前記所定波長の成分のみを抽出するステップと、
入力された前記光信号の他の一部と前記抽出された前記所定波長の成分とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給するステップとを、
有する構成としている。
【0022】
この構成により、波長多重光信号を増幅する際、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係る光増幅器の好ましい実施の形態を示すブロック図である。図1中、希土類イオン添加光ファイバ7の右側に示されるWDMカプラ8、励起光源9、光分岐器10、光電気変換器11、制御回路12は、図2の対応する回路103〜107と同様の構成であるので、説明を省略する。
【0024】
図1中の希土類イオン添加光ファイバ7の左側に下記の構成が設けられている。すなわち、入力光信号を2つに分岐する光分岐器1、出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザ2、光分岐器1と半導体レーザ2の出力光をそれぞれ入力して合波する光合波器13、光合波器13の出力光を増幅する半導体光アンプ3、半導体光アンプ3の出力光のうち、半導体レーザ2の所定波長λLの成分のみを抽出する光フィルタ4、光分岐器1の出力光、すなわち入力された光信号の他の一部と光フィルタ4の出力とを合波する光合波器5、光合波器5の出力光を希土類イオン添加光ファイバ7に供給する手段としての光アイソレータ6が設けられている。
【0025】
図1に示す光増幅器では入力される波長λs1〜λsnのN波の光信号による波長多重光信号を光分岐器1で分岐する。光分岐器1で分岐した一方の光信号と、λLの波長を持つ強度が一定の光信号を出力する半導体レーザ2とを光合波器13とで合波し、半導体光アンプ3に入力する。光フィルタ4では半導体光アンプ3の出力から波長λLの光信号を抽出し、光合波器5で光分岐器1で分岐したλs1〜λsnの波長を持つ他の光信号と、光フィルタ4が出力するλLの波長を持つ光信号とを光合波器5で合波し、光アイソレータ6を通して希土類イオン添加光ファイバ7に入力する。さらに希土類イオン添加光ファイバ7には励起光源9からの波長λPの励起光がWDMカプラ8を通過して入力される。励起光によって希土類イオン添加光ファイバ7はλs1〜λsnとλLの波長を持つ光信号を一括して増幅する。増幅されたλs1〜λsnとλLの波長を持つ波長多重光信号はWDMカプラ8と光分岐器10を通過後、光増幅器の出力光として出力される。また、光分岐器10で分岐された一方の光信号は、その光強度をモニタリングするために光電気変換器11で光電気変換される。光電気変換器11の出力電流若しくは電圧に応じて制御回路12は、本光増幅器の光出力レベルが一定となるよう励起光源9が出力する励起光強度を制御する。
【0026】
以上のような構成において、半導体光アンプ3が出力する光信号の中でλLの波長の光信号は、半導体光アンプ3の非線型飽和現象を利用することでλs1〜λsnのトータルの光信号強度が大きくなった場合にはλLの光信号強度は小さくなり、λs1〜λsnのトータルの光信号強度が小さくなった場合にはλLの光信号強度は大きくなる。そのため、希土類イオン添加光ファイバ7へ入力するλs1〜λsnの波長を持つ光信号のトータルの光信号強度が大きい場合にはλLの光信号強度は小さくなり、逆に希土類イオン添加光ファイバ7へ入力するλs1〜λsnの波長を持つ光信号のトータルの光信号強度が小さい場合にはλLの光信号強度は大きくなる。
【0027】
そのため、λs1〜λsnの光信号とλLの光信号とを合わせたトータルでの光強度が、λs1〜λsnの光信号強度の変化によって変化しないような比でλs1〜λsnの光信号とλLの光信号を希土類イオン添加光ファイバ7へ入光することで、λs1〜λsnの光信号とλLとのトータルの光信号強度はλs1〜λsnの波長数が増加、減少した場合にも光増幅器から出力される各波長の光信号は常に一定の強度となる。また、λs1〜λsnの光信号が光パケット信号のように間欠的に信号が生じるような場合においても、λLの光信号強度は適宜変化するため、希土類イオン添加光ファイバ7へ入光されるλs1〜λsnの光信号とλLの光を合わせた光強度は常に一定となる。
【0028】
このように、希土類イオン添加光ファイバ7へ入光されるλs1〜λsnの光信号とλLの光を合わせた光強度が常に一定であると、光増幅器のゲインも常に一定となり、入力波長数が変化したり、光パケット信号のように光信号が間欠的に発生するような場合であっても、本光増幅器の出力におけるλs1〜λsnの各波長ごとの光信号強度は常に一定となる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、入力光信号の波長数が変化したり、入力光信号が光パケット信号のように間欠的に発生するような場合であっても各波長の光信号強度は常に一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光増幅器の好ましい実施の形態を示すブロック図
【図2】従来の光増幅器を示すブロック図
【符号の説明】
1、10、105 光分岐器
2 半導体レーザ
3 半導体光アンプ
4 光フィルタ
5、13 光合波器
6、101 光アイソレータ
7、102 希土類イオン添加光ファイバ
8、103 WDMカプラ
9、104 励起光源
11、106 光電気変換器
12、107 制御回路

Claims (8)

  1. 励起光源と、入力された光信号と前記励起光源で生成された励起光とが供給され、増幅された光信号を出力する希土類イオン添加光ファイバとを有する光増幅器において、
    出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザと、
    入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプと、
    前記半導体光アンプの出力光のうち、前記半導体レーザの前記所定波長の成分のみを抽出する光フィルタと、
    入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段とを、
    有することを特徴とする光増幅器。
  2. 前記半導体レーザの前記所定波長を、前記光信号の波長と異なる値に設定したことを特徴とする請求項1に記載の光増幅器。
  3. 前記光増幅器の出力強度をモニタリングする光強度検出手段と、
    前記光強度検出手段が検出する光強度を一定にするよう、前記励起光源の励起光レベルを制御するための制御回路とを、
    更に有する請求項1又は2に記載の光増幅器。
  4. 前記希土類イオン添加光ファイバの前段に光アイソレータを設け、前記希土類イオン添加光ファイバの後段より前記励起光源からの励起光を注入するよう構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の光増幅器。
  5. 前記希土類イオン添加光ファイバがエルビウム添加光ファイバであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光増幅器。
  6. 入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを前記半導体光アンプに供給する手段として光合波器を用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の光増幅器。
  7. 入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段として光合波器を用いることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の光増幅器。
  8. 入力された光信号と励起光とを希土類イオン添加光ファイバに供給して、前記光信号を増幅する光増幅方法において、
    出力強度が一定で所定波長の光を生成するステップと、
    入力された前記光信号の一部と前記出力強度が一定で所定波長の光とを増幅するステップと、
    前記増幅された光のうち、前記所定波長の成分のみを抽出するステップと、
    入力された前記光信号の他の一部と前記抽出された前記所定波長の成分とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給するステップとを、
    有することを特徴とする光増幅方法。
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