JP2567533B2 - 光損失補償回路 - Google Patents
光損失補償回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送路に局在する変
動的光損失源の影響を自動的に排除するための光損失補
償回路に関するものである。
動的光損失源の影響を自動的に排除するための光損失補
償回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光伝送路、特に光ファイバ光路には温度
変化、機械的変形、振動、曲げその他の原因で時間的に
変動する局部的な光損失が生じることがある。光増幅器
を用いてこのように時間的に変動する光損失の影響を自
動的に除去するには、損失変動による信号パワの変動を
電気的に検出し、この検出信号に基づいて光増幅器の励
起電力または励起光を制御し、これによって光増幅器の
利得を制御して光損失の影響を補償することが考えられ
る。
変化、機械的変形、振動、曲げその他の原因で時間的に
変動する局部的な光損失が生じることがある。光増幅器
を用いてこのように時間的に変動する光損失の影響を自
動的に除去するには、損失変動による信号パワの変動を
電気的に検出し、この検出信号に基づいて光増幅器の励
起電力または励起光を制御し、これによって光増幅器の
利得を制御して光損失の影響を補償することが考えられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような機能を具体的に実証した例は未だ見当らない。
また、実際に上記した回路を構成するためには、光検出
器のほか電気的な回路と部品が必要となり構成が複雑で
高価であるという欠点がある。しかも、電気回路の速度
制限から制御系の応答速度にも限界がある。
たような機能を具体的に実証した例は未だ見当らない。
また、実際に上記した回路を構成するためには、光検出
器のほか電気的な回路と部品が必要となり構成が複雑で
高価であるという欠点がある。しかも、電気回路の速度
制限から制御系の応答速度にも限界がある。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、広い周波数領域に亘って簡単な
構成で光損失の影響を除去し得る光損失補償回路を提供
することにある。
のであり、その目的は、広い周波数領域に亘って簡単な
構成で光損失の影響を除去し得る光損失補償回路を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、光伝送路上にある光損失源の出力側
に接続した増幅媒質及び励起源と、前記増幅媒質の出力
の一部を前記光損失源に対する入力側の光伝送路上に帰
還させる帰還光路とを有し、前記光損失源、増幅媒質及
び励起源を含む帰還光路で構成される光リング共振器を
レ−ザ発振した。
め、請求項１では、光伝送路上にある光損失源の出力側
に接続した増幅媒質及び励起源と、前記増幅媒質の出力
の一部を前記光損失源に対する入力側の光伝送路上に帰
還させる帰還光路とを有し、前記光損失源、増幅媒質及
び励起源を含む帰還光路で構成される光リング共振器を
レ−ザ発振した。
【０００６】また、請求項２では、請求項１記載の光損
失補償回路において、帰還光路上に光減衰器を配置し
た。
失補償回路において、帰還光路上に光減衰器を配置し
た。
【０００７】
【作用】請求項１によれば、光伝送路を伝搬された光
は、光損失源において損失を受ける。この損失を受けた
光は、増幅媒質を経、その一部が取り出されて帰還光路
に導かれ、再び光伝送路に結合される。ここで光損失
源、増幅媒質及び励起源を含む帰還光路で構成される光
リング共振器がレ−ザ発振される。このとき、増幅媒質
は励起源により励起される。
は、光損失源において損失を受ける。この損失を受けた
光は、増幅媒質を経、その一部が取り出されて帰還光路
に導かれ、再び光伝送路に結合される。ここで光損失
源、増幅媒質及び励起源を含む帰還光路で構成される光
リング共振器がレ−ザ発振される。このとき、増幅媒質
は励起源により励起される。
【０００８】このようにレ−ザ発振している光リングに
おいては、レ−ザ発振波長に一致する光に対して増幅媒
質が発生する利得は、当該光リング内の全周回光損失を
丁度補償する値に固定され、増幅媒質の利得もその値と
なる。従って、その利得をもって光伝送路の伝搬光は増
幅される。
おいては、レ−ザ発振波長に一致する光に対して増幅媒
質が発生する利得は、当該光リング内の全周回光損失を
丁度補償する値に固定され、増幅媒質の利得もその値と
なる。従って、その利得をもって光伝送路の伝搬光は増
幅される。
【０００９】また、請求項２によれば、光減衰器により
損失値が調整され、信号光に対する増幅利得が制御され
る。
損失値が調整され、信号光に対する増幅利得が制御され
る。
【００１０】
【実施例】図１は、光ファイバ伝送路に挿入された本発
明に係る光損失補償回路の一実施例を示す構成図であ
る。図１において、１は光入力、２は第１の光ファイバ
カップラで、一の入力ポ−トを光入力１とし、他のポ−
トから入力した後記する光帰還回路８を介した帰還光を
合波する。３は光損失源で、光ファイバ伝送路上におけ
る第１の光ファイバカップラ２の出力側に位置し、外乱
４によって時間的な変動を受ける。５は増幅媒質及び励
起源としての光増幅器で、光損失源３の出力に接続さ
れ、例えば希土類元素（エルビウム、ネオジウム等）を
ド−プしたファイバを用いた光増幅器あるいは半導体光
増幅器などから構成される。６は光アイソレ−タで、光
増幅器５の出力側に接続されている。７は第２の光ファ
イバカップラで、光アイソレ−タ６の出力側に接続さ
れ、一の出力ポ−トを光出力１１とする。８は光帰還回
路で、第２の光ファイバカップラ７の他の出力ポ−トと
第１の光ファイバカップラ２の他の入力ポ−トとを光フ
ァイバにより接続してなり、光増幅器５の出力の一部を
光損失源３の入力側に帰還させる。９は光フィルタで、
光帰還回路８上に配置されている。１０は可変光減衰器
で、光帰還回路８上で光フィルタ９の出力側に配置さ
れ、光帰還回路８を帰還する光を任意量だけ減衰させ
る。
明に係る光損失補償回路の一実施例を示す構成図であ
る。図１において、１は光入力、２は第１の光ファイバ
カップラで、一の入力ポ−トを光入力１とし、他のポ−
トから入力した後記する光帰還回路８を介した帰還光を
合波する。３は光損失源で、光ファイバ伝送路上におけ
る第１の光ファイバカップラ２の出力側に位置し、外乱
４によって時間的な変動を受ける。５は増幅媒質及び励
起源としての光増幅器で、光損失源３の出力に接続さ
れ、例えば希土類元素（エルビウム、ネオジウム等）を
ド−プしたファイバを用いた光増幅器あるいは半導体光
増幅器などから構成される。６は光アイソレ−タで、光
増幅器５の出力側に接続されている。７は第２の光ファ
イバカップラで、光アイソレ−タ６の出力側に接続さ
れ、一の出力ポ−トを光出力１１とする。８は光帰還回
路で、第２の光ファイバカップラ７の他の出力ポ−トと
第１の光ファイバカップラ２の他の入力ポ−トとを光フ
ァイバにより接続してなり、光増幅器５の出力の一部を
光損失源３の入力側に帰還させる。９は光フィルタで、
光帰還回路８上に配置されている。１０は可変光減衰器
で、光帰還回路８上で光フィルタ９の出力側に配置さ
れ、光帰還回路８を帰還する光を任意量だけ減衰させ
る。
【００１１】次に、上記構成による動作を説明する。
【００１２】光入力１は、第１の光ファイバカップラ２
を経て光損失源３に至り、ここで外乱４によって時間的
に変動する損失を受ける。この損失変動を受けた光は、
光増幅器５から光アイソレ−タ６を経て第２の光ファイ
バカップラ７で光の一部が取り出されて光フィルタ９、
光減衰器１０を含む光帰還回路８に導かれ、第１の光フ
ァイバカップラ２で再び光入力１の経路に結合される。
ここで光損失源３、光増幅器５及び可変光減衰器９等を
含む帰還光路で構成される光リングをレ−ザ発振する。
このためには光増幅器５を充分に励起する必要がある。
を経て光損失源３に至り、ここで外乱４によって時間的
に変動する損失を受ける。この損失変動を受けた光は、
光増幅器５から光アイソレ−タ６を経て第２の光ファイ
バカップラ７で光の一部が取り出されて光フィルタ９、
光減衰器１０を含む光帰還回路８に導かれ、第１の光フ
ァイバカップラ２で再び光入力１の経路に結合される。
ここで光損失源３、光増幅器５及び可変光減衰器９等を
含む帰還光路で構成される光リングをレ−ザ発振する。
このためには光増幅器５を充分に励起する必要がある。
【００１３】このようにレ−ザ発振している光リングに
おいては、レ−ザ発振波長に一致する信号光に対して光
増幅器５が発生する利得は、当該光リング内の全周回光
損失を丁度補償する値に固定されることがよく知られて
いる。従って、光リング内の全周回光損失をＴdBとすれ
ば光増幅器５の利得もＴdBとなる。ここで、光リング内
の全周回光損失ＴdBを、光信号を伝送する光路上に局在
する光損失部分Ｔp dBと伝送光路以外の帰還光路上にあ
る部分Ｔfb dB とに分けて考えれば、この系全体が信号
に対して発揮する実効的利得は、常にＴfb dB であって
Ｔp の値によらない。従って、Ｔｐが変動してもその影
響は信号に現われない。以上が損失保証回路の基本動作
である。当該損失保証回路は勿論損失を保証するばかり
でなく、Ｔfb利得を発揮する増幅回路としても機能す
る。
おいては、レ−ザ発振波長に一致する信号光に対して光
増幅器５が発生する利得は、当該光リング内の全周回光
損失を丁度補償する値に固定されることがよく知られて
いる。従って、光リング内の全周回光損失をＴdBとすれ
ば光増幅器５の利得もＴdBとなる。ここで、光リング内
の全周回光損失ＴdBを、光信号を伝送する光路上に局在
する光損失部分Ｔp dBと伝送光路以外の帰還光路上にあ
る部分Ｔfb dB とに分けて考えれば、この系全体が信号
に対して発揮する実効的利得は、常にＴfb dB であって
Ｔp の値によらない。従って、Ｔｐが変動してもその影
響は信号に現われない。以上が損失保証回路の基本動作
である。当該損失保証回路は勿論損失を保証するばかり
でなく、Ｔfb利得を発揮する増幅回路としても機能す
る。
【００１４】また、光帰還回路８上に配置した可変光減
衰器９により、帰還光路中の損失が任意に設定される。
これにより、例えば信号伝送光路上の光損失部分が一定
であれば、帰還光路中の損失値を設定することによって
信号増幅の利得を制御できる。これは、従来高強度の信
号光の増幅では光増幅器の利得が飽和して利得が低下す
るのに対して、本発明の系は、帰還光路がレ−ザ発振を
続けている条件下では、利得は帰還光路中の損失値だけ
で決定される。すなわち、利得が信号光強度の影響を受
けない。従って、光減衰器９により帰還光路の損失を任
意の値に設定し、意識的に損失を与えることにより、大
きな利得が得られる。また、この実効的利得は、励起源
の励起パワの変動の影響を受けることもない。
衰器９により、帰還光路中の損失が任意に設定される。
これにより、例えば信号伝送光路上の光損失部分が一定
であれば、帰還光路中の損失値を設定することによって
信号増幅の利得を制御できる。これは、従来高強度の信
号光の増幅では光増幅器の利得が飽和して利得が低下す
るのに対して、本発明の系は、帰還光路がレ−ザ発振を
続けている条件下では、利得は帰還光路中の損失値だけ
で決定される。すなわち、利得が信号光強度の影響を受
けない。従って、光減衰器９により帰還光路の損失を任
意の値に設定し、意識的に損失を与えることにより、大
きな利得が得られる。また、この実効的利得は、励起源
の励起パワの変動の影響を受けることもない。
【００１５】次に、本発明の回路で損失を補償すること
のできる光信号の波長帯域を考察する。
のできる光信号の波長帯域を考察する。
【００１６】帰還光路のレ−ザ発振波長と一致する波長
の光信号に対しては、本発明の回路が損失を補償できる
ことは当然である。しかし、これと異なるある範囲の波
長の信号に対しても本発明の回路は有効である。光増幅
器の利得の周波数軸上での広がりが均一(Homogeneous)
とみなせる範囲においては、信号に対する光増幅器の利
得飽和はその波長範囲の入力信号のパワの総和で決定さ
れると考えられる。従って、均一範囲のどこかの波長で
帰還光路がレ−ザ発振すれば、この均一範囲の他の波長
の信号に対して本発明の光損失補償が可能となる。
の光信号に対しては、本発明の回路が損失を補償できる
ことは当然である。しかし、これと異なるある範囲の波
長の信号に対しても本発明の回路は有効である。光増幅
器の利得の周波数軸上での広がりが均一(Homogeneous)
とみなせる範囲においては、信号に対する光増幅器の利
得飽和はその波長範囲の入力信号のパワの総和で決定さ
れると考えられる。従って、均一範囲のどこかの波長で
帰還光路がレ−ザ発振すれば、この均一範囲の他の波長
の信号に対して本発明の光損失補償が可能となる。
【００１７】エルビウムド−プファイバ光増幅器を例に
とってこのような均一波長範囲を調べた結果、エルビウ
ムド−プファイバ光増幅器の長波長側のゲインピ−ク付
近に広い均一範囲があり、この領域内の1540nmから1553
nmの広い範囲で本発明の光損失補償が可能であることが
わかった。
とってこのような均一波長範囲を調べた結果、エルビウ
ムド−プファイバ光増幅器の長波長側のゲインピ−ク付
近に広い均一範囲があり、この領域内の1540nmから1553
nmの広い範囲で本発明の光損失補償が可能であることが
わかった。
【００１８】図２は、本発明の効果をエルビウムド−プ
ファイバ光増幅器を用いて実験的に確認した例を示す図
で、横軸は信号伝送光路（信号路）上の光損失を、縦軸
は信号パワ相対値をそれぞれ示している。また、発振波
長、信号波長はそれぞれ1553nm及び1548.5nmと、上記の
均一範囲で選択した。
ファイバ光増幅器を用いて実験的に確認した例を示す図
で、横軸は信号伝送光路（信号路）上の光損失を、縦軸
は信号パワ相対値をそれぞれ示している。また、発振波
長、信号波長はそれぞれ1553nm及び1548.5nmと、上記の
均一範囲で選択した。
【００１９】図２から、光帰還をかけない場合（図中の
白丸）、信号伝送光路上の光損失の増加に応じて信号強
度が低下するのに対して、光帰還をかけた場合（図中の
黒丸）、帰還光路がレ−ザ発振中は信号出力は一定を保
つことが確認できる。但し、光帰還をかけた場合（図中
の黒丸）でも、光損失が大きくなりレ−ザ発振が止まる
と、その後信号出力は損失の増加に伴って低下する。
白丸）、信号伝送光路上の光損失の増加に応じて信号強
度が低下するのに対して、光帰還をかけた場合（図中の
黒丸）、帰還光路がレ−ザ発振中は信号出力は一定を保
つことが確認できる。但し、光帰還をかけた場合（図中
の黒丸）でも、光損失が大きくなりレ−ザ発振が止まる
と、その後信号出力は損失の増加に伴って低下する。
【００２０】また、本発明の応用の例として、光干渉を
用いたファイバセンサへの応用が考えられる。光干渉を
用いたファイバセンサでは、センシングヘッド部分で測
定対象となる何等かの物理量による僅かな位相変化を検
出するが、センシングファイバに加わる物理量の影響に
よって目的とする位相変化とあわせて光損失も変動して
しまうことがしばしばあった。センサヘッド部分の光損
失が変動すると光干渉を起こす２つの光の強度の関係を
変動させるので干渉のスケ−ルファクタが変動し、結局
測定精度の変動の原因となっていた。本発明ではこのよ
うな位相変化とあわせて起きる光損失は補償するが、位
相変化の情報には影響を与えないので測定精度の変動を
回避できる。
用いたファイバセンサへの応用が考えられる。光干渉を
用いたファイバセンサでは、センシングヘッド部分で測
定対象となる何等かの物理量による僅かな位相変化を検
出するが、センシングファイバに加わる物理量の影響に
よって目的とする位相変化とあわせて光損失も変動して
しまうことがしばしばあった。センサヘッド部分の光損
失が変動すると光干渉を起こす２つの光の強度の関係を
変動させるので干渉のスケ−ルファクタが変動し、結局
測定精度の変動の原因となっていた。本発明ではこのよ
うな位相変化とあわせて起きる光損失は補償するが、位
相変化の情報には影響を与えないので測定精度の変動を
回避できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、増幅媒質及び励起源を含む帰還光路を用いて、時間
的に変動する光損失の影響を広い周波数領域に亘って自
動的に除去することが可能である。
ば、増幅媒質及び励起源を含む帰還光路を用いて、時間
的に変動する光損失の影響を広い周波数領域に亘って自
動的に除去することが可能である。
【００２２】また、請求項２によれば、光減衰器を用い
て損失値を調整することで信号光に対する増幅利得を制
御することができる。この利得はレ−ザ発振が係属して
いる条件下では、信号光強度の影響を受けず、励起源の
励起パワの変動の影響を受けることもない。
て損失値を調整することで信号光に対する増幅利得を制
御することができる。この利得はレ−ザ発振が係属して
いる条件下では、信号光強度の影響を受けず、励起源の
励起パワの変動の影響を受けることもない。
【図１】本発明に係る光損失補償回路の一実施例を示す
構成図
構成図
【図２】本発明の実験例を示す図
１…光入力、２…第１の光ファイバカップラ、３…光損
失源、４…外乱、５…光増幅器、６…光アイソレ−タ、
７…第２の光ファイバカップラ、８…光帰還回路、９…
光フィルタ、１０…光減衰器、１１…光出力。
失源、４…外乱、５…光増幅器、６…光アイソレ−タ、
７…第２の光ファイバカップラ、８…光帰還回路、９…
光フィルタ、１０…光減衰器、１１…光出力。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｓ 10/06 10/14
Claims (2)
- 【請求項１】 光伝送路上にある光損失源の出力側に接
続した増幅媒質及び励起源と、 前記増幅媒質の出力の一部を前記光損失源に対する入力
側の光伝送路上に帰還させる帰還光路とを有し、 前記光損失源、増幅媒質及び励起源を含む帰還光路で構
成される光リング共振器をレ−ザ発振したことを特徴と
する光損失補償回路。 - 【請求項２】 前記帰還光路上に光減衰器を配置した請
求項１記載の光損失補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28486091A JP2567533B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光損失補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28486091A JP2567533B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光損失補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129681A JPH05129681A (ja) | 1993-05-25 |
| JP2567533B2 true JP2567533B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=17683967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28486091A Expired - Fee Related JP2567533B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光損失補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567533B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP28486091A patent/JP2567533B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05129681A (ja) | 1993-05-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |