JPH04298725A - ファイバ形光増幅器及びその増幅方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ファイバ形光増幅器
およびファイバ形光増幅方法に関し、例えば光通信シス
テムに用いられる希土類ドープ光ファイバを用いたファ
イバ形光増幅器の自動利得制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として図６に示す様
なものがあった。この図は『１９８９年電子情報通信学
会秋季全国大会Ｃ−２８１、４−２２１頁』に掲載の『
Ｅｒドープファイバによる光ソリトンの増幅と伝搬』に
示されたもので、図において１は希土類ドープ光ファイ
バ、２、３は励起光源、４、５は光カプラ、６ａは信号
光入力端子、６ｂは信号光出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。希土類ドープ
光ファイバ１は例えば希土類元素であるエルビウムを長
さ数ｍ〜数十ｍ程度のシングルモードファイバにドープ
したものである。希土類ドープ光ファイバ１には光カプ
ラ５が接続されている。励起光源２、３は例えば波長１
．４８μｍの半導体レーザであり、その出力光は光カプ
ラ４にそれぞれ入力されて合成された後、光カプラ５に
より希土類ドープ光ファイバ１に入力される。上記励起
光源２、３の出力光が希土類ドープ光ファイバ１に入力
されると、希土類ドープ光ファイバ１は反転分布状態と
なり、信号光入力端子６ａから入力された、波長１．５
３μｍ、もしくは１．５５μｍの信号光は誘導放出作用
により増幅されて信号光出力端子６ｂに出力される。 励起光入力電力及び信号光入力電力と信号光出力電力と
の関係を図７（ａ）、図７（ｂ）にそれぞれ示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のファイバ形光増
幅器は以上のように構成されており、出力信号光レベル
に対する制御がなされていない為、図７（ａ）、図７（
ｂ）に示すように入力信号光、並びに励起光源の出力光
のレベル変動や波長変動、希土類ドープ光ファイバ並び
に光カプラの損失変動等により出力信号光のレベルも変
動してしまう。従って、このファイバ形光増幅器を用い
て光伝送システムを構成した場合、個々の構成装置に要
求されるダイナミックレンジが拡大する為に、システム
の動作の安定性の確保が困難になり、コストも増大する
という課題があった。

【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、入力信号光、並びに励起光源の出
力光のレベル変動や波長変動、希土類ドープ光ファイバ
並びに光カプラの損失変動等を伴う場合でも出力信号光
のレベルを一定に保つことができ、しかも励起光源が複
数の場合でも安定動作が実現できるファイバ形光増幅器
およびファイバ形光増幅方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のファイバ
形光増幅器は、以下の要素を有するものである。（ａ）
光の増幅媒質である光ファイバ、（ｂ）上記光ファイバ
に接続された、光を増幅するための励起光源、（ｃ）上
記光ファイバに接続され、出力光レベルを検出する光出
力検出手段、（ｄ）上記光出力検出手段の出力に基づき
、上記励起光源の励起光レベルを制御することにより出
力光レベルが一定になるように制御する励起光源出力制
御手段。

【０００７】請求項２記載のファイバ形光増幅器は、以
下の要素を有するものである。（ａ）光の増幅媒質であ
る光ファイバ、（ｂ）上記光ファイバに接続された複数
の励起光源、（ｃ）上記複数の励起光源の出力の一部を
それぞれ受光する受光素子、（ｄ）上記光ファイバに接
続され、出力光レベルを検出する光出力検出手段、（ｅ
）上記光出力検出手段の出力及び上記受光素子の受光量
に基づき、上記励起光源の励起光レベルを制御すること
により出力光レベルが一定になるように制御する励起光
源出力制御手段。

【０００８】請求項３記載のファイバ形光増幅器は、（
ａ）光の増幅媒質である光ファイバと、（ｂ）上記光フ
ァイバに接続された複数の励起光源と、（ｃ）上記複数
の励起光源の出力の一部をそれぞれ受光する受光素子と
、（ｄ）上記光ファイバの出力光レベルを検出する光出
力検出手段と、（ｅ）上記励起光源の励起光レベルを制
御する励起光源出力制御手段とを有するファイバ形光増
幅器において、励起光源と受光素子と励起光源出力制御
手段を有する第１の励起光源制御ル−プを構成し、励起
光源と光ファイバと光出力検出手段と励起光源出力制御
手段を有する第２の励起光源制御ル−プを構成したこと
を特徴としたものである。

【０００９】請求項４記載のファイバ形光増幅方法は以
下の工程を有するものである。（ａ）光の増幅媒質であ
る光ファイバに信号光を入力し、励起光源の励起光によ
り信号光を増幅する増幅工程、（ｂ）増幅工程で増幅さ
れた信号光のレベルを検出する検出工程、（ｃ）検出工
程の出力に基づき、上記励起光源の励起光のレベルを制
御することにより出力光レベルが一定になるように制御
する制御工程。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明に係わるファイバ形光増幅
器は、光出力検出手段（光出力検出回路）により、光フ
ァイバの出力光レベルを検出する。そして、この光出力
検出手段の出力に基づき、励起光源出力制御手段（励起
光源出力制御回路）は、出力光レベルが一定になるよう
に、励起光源の励起光レベルを制御する。

【００１１】請求項２記載の発明に係わるファイバ形光
増幅器は、励起光源出力光の一部を受光する受光器を複
数の励起光源に対して１対１に備えるとともに、光出力
検出手段（光出力検出回路）により、光カプラ等により
分岐入力される増幅出力信号光のレベルを検出した後、
所定の設定レベルとの誤差信号を励起光源出力制御手段
（励起光源出力制御回路）に出力する。また、励起光源
出力制御手段（励起光源出力制御回路）は、上記光出力
検出手段（光出力検出回路）より入力される誤差信号と
励起光源出力光の一部を受光する受光器の出力信号とに
より、増幅出力信号光のレベルが所定の一定値になるよ
うにそれぞれの励起光源の出力を自動的に制御する。

【００１２】請求項３記載の発明に係わるファイバ形光
増幅器は、第１の励起光源制御ル−プが、励起光源と受
光素子と励起光源出力制御手段（励起光源出力制御回路
）を有しているので、この励起光源の特性のばらつきが
ある場合でも、それぞれの特性に合わせた出力制御が行
える。また、第２の励起光源制御ル−プは、励起光源と
光ファイバと光出力検出手段（光出力検出回路）と励起
光源出力制御手段（励起光源出力制御回路）を有するし
ているので、光ファイバ出力端からの増幅出力信号光の
レベルを制御することができる。

【００１３】請求項４記載の発明に係わるファイバ形光
増幅方法は、検出工程により、光ファイバの出力光レベ
ルを検出する。そして、この検出工程の出力に基づき、
制御工程は、出力光レベルが一定になるように、励起光
源の励起光レベルを制御する。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図１
を用いて説明する。図１は励起光源を１個使用した場合
のこの発明の一実施例を示す構成図であり、図中、１、
２、５、６ａ、６ｂは図６と同一のものである。９は励
起光源出力制御回路、１１は光カプラ、１２は光出力検
出回路、１３は帯域通過光フィルタ、１４は受光器、１
５は受光増幅回路、１６は参照電圧入力端子、１７は差
動増幅回路である。ここで、光出力検出回路１２は、帯
域通過光フィルタ１３、受光器１４、受光増幅回路１５
、参照電圧入力端子１６、差動増幅回路１７とから構成
される。帯域通過フィルタ１３は、例えば誘電体多層膜
を用いたもので波長１．５３μｍ又は１．５５μｍの信
号光は通過、波長１．４８μｍの励起光は遮断する特性
を有する。

【００１５】次に動作について説明する。まず、増幅工
程について説明する。励起光源２から出力される励起光
は、光カプラ５を通じて希土類ドープ光ファイバ１に入
力される。一方、信号光入力端子６ａから入力された信
号光は希土類ドープ光ファイバ１を通過することにより
増幅される。次に、検出工程について説明する。増幅工
程で増幅された後、信号光は光カプラ１１によりその一
部が分岐されて励起光とともに帯域通過フィルタ１３に
入力される。帯域通過フィルタ１３は、波長１．４８μ
ｍの励起光を遮断し、波長１．５３μｍ又は１．５５μ
ｍの信号光のみを受光器１４に出力する。受光器１４に
より光電気変換された信号は、受光増幅回路１５に入力
されて所定のレベルに増幅された後、差動増幅回路１７
に入力され、ここで参照電圧入力端子１６から入力され
る所定の参照電圧との差が演算増幅され誤差信号として
励起光源出力制御回路９に出力される。つぎに、制御工
程について説明する。励起光源出力制御回路９は、励起
光源２に接続され、上記光出力検出回路１２より入力さ
れる誤差信号に応じて、励起光源２の出力を負帰還制御
する。図７（ａ）に示すように、信号光出力端子６ｂか
ら出力される信号光は、希土類ドープ光ファイバ１に入
力される励起光入力電力にほぼ比例して変化するため、
励起光源２の出力光を上記の様に負帰還制御することに
より、出力信号光のレベルを所定の一定値に制御できる
。

【００１６】実施例２．以下、この発明の他の一実施例
を図２、図３を用いて説明する。図２は励起光源を２個
使用した場合のこの発明の一実施例を示す構成図であり
、図中、１、２、３、４、５、６ａ、６ｂは図６と同一
のものである。７、８は受光器、９、１０は励起光源出
力制御回路、１１は光カプラ、１２は光出力検出回路、
１３は帯域通過光フィルタ、１４は受光器、１５は受光
増幅回路、１６は参照電圧入力端子、１７は差動増幅回
路である。ここで、光出力検出回路１２は、帯域通過光
フィルタ１３、受光器１４、受光増幅回路１５、参照電
圧入力端子１６、差動増幅回路１７とから構成される。 帯域通過フィルタ１３は、例えば誘電体多層膜を用いた
もので波長１．５３μｍ又は１．５５μｍの信号光は通
過、波長１．４８μｍの励起光は遮断する特性を有する
。

【００１７】次に動作について説明する。励起光源２、
３から出力される励起光は図６に示した従来例の場合と
同様に光カプラ４、５を通じて希土類ドープ光ファイバ
１に入力される。一方、信号光入力端子６ａから入力さ
れた信号光は希土類ドープ光ファイバ１を通過すること
により増幅される（増幅工程）。その後、光カプラ１１
によりその一部が分岐されて励起光とともに帯域通過フ
ィルタ１３に入力される。帯域通過フィルタ１３は、波
長１．４８μｍの励起光を遮断し、波長１．５３μｍ又
は１．５５μｍの信号光のみを受光器１４に出力する。 受光器１４により光電気変換された信号は、受光増幅回
路１５に入力されて所定のレベルに増幅された後、差動
増幅回路１７に入力され、ここで参照電圧入力端子１６
から入力される所定の参照電圧との差が演算増幅され誤
差信号として励起光源出力制御回路９、１０にそれぞれ
出力される（検出工程）。励起光源出力制御回路９は、
励起光源２と励起光源２の出力光の一部を受光する受光
器７とに接続され、上記受光器７の出力信号と、上記光
出力検出回路１２より入力される誤差信号とに応じて、
励起光源２の出力を負帰還制御する（制御工程の一部）
。励起光源出力制御回路１０は、上記と全く同様に励起
光源３と励起光源３の出力光の一部を受光する受光器８
とに接続され、上記受光器８の出力信号と、上記光出力
検出回路１２より入力される誤差信号とに応じて励起光
源３の出力を負帰還制御する（制御工程の一部）。 図７（ａ）に示すように、信号光出力端子６ｂから出力
される信号光は、希土類ドープ光ファイバ１に入力され
る励起光入力電力にほぼ比例して変化するため、励起光
源２、３の出力光を上記の様に負帰還制御することによ
り、出力信号光のレベルを所定の一定値に制御できる。

【００１８】ここで、 受光器７（又は８）−励起光源出力制御回路９（又は１
０）−励起光源２（又は３） の負帰還ループを『ループ１』（第１の励起光源制御ル
−プ）とし、 光出力検出回路１２−励起光源出力制御回路９（又は１
０）−励起光源２（又は３） の負帰還ループを『ループ２』（第２の励起光源制御ル
−プ）とし、『ループ１』の応答時定数を『ループ２』
の応答時定数に比べて十分小さくした場合について考え
る。まず、光出力検出回路１２に入力される信号光が一
定レベルの時には、『ループ１』により励起光源２、３
の光出力レベルは所定の一定値となる様に制御される。 従って、この時励起光源２、３にレーザダイオードを使
用した場合の周囲温度変化に伴う閾値電流並びに微分量
子効率の変化は、『ループ１』により吸収され上記励起
光源２、３の光出力レベルはそれぞれ所定の一定値に保
たれる。次に、信号光入力端子６ａに入力される信号光
レベル、励起光源出力光の波長、希土類ドープ光ファイ
バ並びに光カプラの損失等の変化により、光出力検出回
路１２に入力される信号光のレベルが変化した時には、
まず『ループ２』中の光出力検出回路１２の出力誤差信
号が変化し、次にそれに応じた『ループ１』の制御によ
り、上記光出力検出回路１２の出力誤差信号が所定値と
なるまで励起光源２、３の光出力レベルが制御される。 その結果として、信号光出力端子６ｂから出力される信
号光のレベルは所定の一定値に保たれる。以上のように
、『ループ１』の応答時定数を『ループ２』の応答時定
数に比べて十分小さく設計すれば、増幅出力信号光のレ
ベルを常に安定に制御できる。

【００１９】次に図３を用いて、この発明の一実施例の
更に詳細な動作を説明する。図３は図２に示したこの発
明の一実施例の詳細構成の一例を示した構成図であり、
図中、１、２、３、４、５、６ａ、６ｂ、７、８、９、
１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７は図
２と同一のものである。１８は抵抗、１９はオペアンプ
、２０、２１、２２、２３は抵抗、２４、２５はダーリ
ントン接続されたトランジスタ、２６は電源、２７、２
８、２９は抵抗、３０はコンデンサ、３１、３２はダー
リントン接続されたトランジスタ、３３は電源、３４、
３５、３６は抵抗、３７はコンデンサである。

【００２０】次に、接続構成を以下に示す。光出力検出
回路１２は帯域通過光フィルタ１３、受光素子１４、抵
抗１８、２０、２１、２２、２３、オペアンプ１９とか
ら構成されており、帯域通過光フィルタ１３より入力さ
れる出力信号光は受光素子１４により電流信号に変換さ
れ、さらに上記受光素子１４に接続された抵抗１８によ
り電圧信号に変換された後、オペアンプ１９と抵抗２０
、２１、２２、２３とから構成される差動増幅器に入力
され、ここで参照電圧入力端子１６に入力される参照電
圧Ｖｒｅｆとの差が演算増幅されて励起光源出力制御回
路９、１０に出力される。一方、励起光源出力制御回路
９はダーリントン接続されたトランジスタ２４、２５、
電源２６、抵抗２７、２８、２９、コンデンサ３０とか
ら構成されており、励起光源２はアノードがアースに、
カソードがトランジスタ２４のコレクタに接続された抵
抗２８の一端に接続され、又、受光素子７はカソードが
トランジスタ２５のベースに、アノードが電源２６に接
続されている。トランジスタ２５のベースには高周波成
分のバイパス用にコンデンサ３０がアースとの間に接続
されている。上記光出力検出回路１２の出力信号は、抵
抗２７を通じて上記トランジスタ２５のベースに入力さ
れる。励起光源出力制御回路１０はトランジスタ３１、
３２、電源３３、抵抗３４、３５、３６、コンデンサ３
７とから構成され、励起光源出力制御回路９と全く同様
に接続されている。

【００２１】次に動作について数式により説明する。こ
こで、各変数を以下の様に定義する。 Ｐｉｎ　　　　：信号光入力レベル Ｐｏｕｔ　　：信号光出力レベル Ｇ　　　　　　　　：ファイバ型光増幅器のゲインＰｐ
ｕｍｐ：希土類ドープ光ファイバ１に入力される励起光
レベル（光カプラ５出力） Ｐ１　　　　　　：励起光源２の光出力レベルＰ２　　
　　　　：励起光源３の光出力レベルｋ１　　　　　　
：光カプラ４、５の励起光に対する通過損失合計 ｋ２　　　　　　：光カプラ１１の信号光に対する分岐
損失と帯域通過フィルタ１３の通過損失合計 Ｓｍ　　　　　　：受光素子１４の受光感度Ｒｍ　　　
　　　：受光素子１４の負荷抵抗１８の抵抗値Ｇｍ　　
　　　　：オペアンプ１９、抵抗２０〜２３とにより構
成される差動増幅器のゲイン α１　　　　　　：受光器７の受光感度α２　　　　　
　：受光器８の受光感度β１　　　　　　：ダーリント
ントランジスタ２４、２５の電流増幅率 β２　　　　　　：ダーリントントランジスタ３１、３
２の電流増幅率 η１　　　　　　：励起光源用レーザダイオード２の微
分量子効率 η２　　　　　　：励起光源用レーザダイオード３の微
分量子効率 Ｉｌ１　　　　：励起光源用レーザダイオード２の直流
バイアス電流 Ｉｌ２　　　　：励起光源用レーザダイオード３の直流
バイアス電流 Ｉｔｈ１　　：励起光源用レーザダイオード２の閾値電
流Ｉｔｈ２　　：励起光源用レーザダイオード３の閾値
電流Ｉｐ１　　　　：励起光源２用の受光器７の受光電
流Ｉｐ２　　　　：励起光源３用の受光器８の受光電流
Ｖｂｅ１　　：ダーリントントランジスタ２４、２５の
ベースエミッタ間電圧 Ｖｂｅ２　　：ダーリントントランジスタ３１、３２の
ベースエミッタ間電圧 Ｒ１　　　　　　：抵抗２７の抵抗値 Ｒ２　　　　　　：抵抗３４の抵抗値 Ｖｅｅ　　　　：電源２６、３３の電圧値Ｖ０　　　　
　　：光出力検出回路１２の出力電圧Ｖｒｅｆ　　：参
照電圧入力端子の入力電圧まず、光出力検出回路１２の
出力電圧Ｖ０は次式で表される。

【００２２】（数１） 　　　　　　　　Ｖ０＝Ｇｍ・（Ｓｍ・Ｒｍ・ｋ２・Ｐ
ｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）

【００２３】また、励起光源用レー
ザダイオード２、３の光出力レベルＰ１、Ｐ２はそれぞ
れ次式で表される。

【００２４】（数２） Ｐ１＝η１・（Ｉｌ１−Ｉｔｈ１）

【００２５】（数３） Ｐ２＝η２・（Ｉｌ２−Ｉｔｈ２）

【００２６】従って、希土類ドープ光ファイバ１に入力
される励起光レベルＰｐｕｍｐは次式で表される。

【００２７】（数４） Ｐｐｕｍｐ＝ｋ１・（Ｐ１＋Ｐ２）

【００２８】受光器７、８の受光電流Ｉｐ１、Ｉｐ２は
それぞれ次式で表される。

【００２９】（数５）Ｉｐ１＝α１・Ｐ１

【００３０】
（数６）Ｉｐ２＝α２・Ｐ２

【００３１】さらに、励起
光源出力制御回路９、１０の直流等価回路を考えると、
次式が成り立つ。

【００３２】（数７） 　　　　　　　　Ｖｅｅ＝Ｖ０＋Ｖｂｅ１＋Ｒ１・（Ｉ
ｌ１／β１＋Ｉｐ１）

【００３３】（数８） 　　　　　　　　Ｖｅｅ＝Ｖ０＋Ｖｂｅ２＋Ｒ２・（Ｉ
ｌ２／β２＋Ｉｐ２）

【００３４】数２〜数８より、励
起光源用レーザダイオード２、３の光出力レベルＰ１、
Ｐ２はそれぞれ次式のように表される。

【００３５】（数９） 　　　　　　　　Ｐ１＝γ１・｛（Ｖｅｅ−Ｖｂｅ１）
／Ｒ１−Ｉｔｈ１／β１｝　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　−Ｖ０・γ１／Ｒ１

【０
０３６】（数１０） 　　　　　　　　Ｐ２＝γ２・｛（Ｖｅｅ−Ｖｂｅ２）
／Ｒ２−Ｉｔｈ２／β２｝　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　−Ｖ０・γ２／Ｒ２

【０
０３７】ただし、

【００３８】（数１１） 　　　　　　　　γ１＝１／［α１・｛１＋１／（α１
・β１・η１）｝］

【００３９】（数１２） 　　　　　　　　γ２＝１／［α２・｛１＋１／（α２
・β２・η２）｝］

【００４０】従って、希土類ドープ
光ファイバ１に入力される励起光レベルＰｐｕｍｐは次
式で表される。

【００４１】（数１３） 　　　　　　　　Ｐｐｕｍｐ＝Ａ−Ｂ・Ｖ０　　　　　
　　　　　　　　　＝Ａ−Ｂ・Ｇｍ・（Ｓｍ・Ｒｍ・ｋ
２・Ｐｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）

【００４２】ただし、

【００４３】（数１４） 　　　　　　　　Ａ＝ｋ１・［γ１・｛（Ｖｅｅ−Ｖｂ
ｅ１）／Ｒ１−Ｉｔｈ１／β１｝　　　　　　　　　　
　　　　＋γ２・｛（Ｖｅｅ−Ｖｂｅ２）／Ｒ２−Ｉｔ
ｈ２／β２｝］

【００４４】（数１５） Ｂ＝ｋ１・（γ１／Ｒ１＋γ２／Ｒ２）

【００４５】こ
こで、信号光出力レベルＰｏｕｔは、励起光入力レベル
Ｐｐｕｍｐ及び信号光入力レベルＰｉｎと図７（ａ）、
図７（ｂ）に示したような関係にあるから、希土類ドー
プ光ファイバ１のファイバ長が固定である場合には両者
はおおよそ次式で与えられる関係にあると考えられる。

【００４６】（数１６） Ｐｏｕｔ＝Ｇ０（Ｐｉｎ）・Ｐｐｕｍｐ・Ｐｉｎ

【００
４７】ここで、Ｇ０（Ｐｉｎ）・Ｐｐｕｍｐはファイバ
型光増幅器のゲインであり、Ｇ０は信号光入力レベルＰ
ｉｎの関数である。数１３、数１６より、信号光出力レ
ベルＰｏｕｔは最終的に次式で表される。

【００４８】（数１７） 　　　　　　　　Ｐｏｕｔ＝Ｇ０・Ｐｉｎ・（Ａ＋Ｂ・
Ｇｍ・Ｖｒｅｆ）／（１＋　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ・Ｇｍ・ｋ２・Ｓｍ
・Ｒｍ・Ｇ０・Ｐｉｎ）

【００４９】数１７において、
特に、

【００５０】（数１８） Ｂ・Ｇｍ・ｋ２・Ｓｍ・Ｒｍ・Ｇ０・Ｐｉｎ＞＞１

【０
０５１】である場合には、Ｐｏｕｔは次式のようにＧ０
及びＰｉｎに無関係になる。

【００５２】（数１９） 　　　　　　　　Ｐｏｕｔ＝（Ａ＋Ｂ・Ｇｍ・Ｖｒｅｆ
）／Ｂ・Ｇｍ・ｋ２・Ｓｍ・Ｒｍ

【００５３】また、数
１１、数１２において、

【００５４】（数２０）α１・
β１・η１＞＞１

【００５５】（数２１）α２・β２・
η２＞＞１

【００５６】数１４、数１５において、

【０
０５７】（数２２） Ｖｅｅ／Ｒ１＞＞Ｖｂｅ１／Ｒ１＋Ｉｔｈ１／β１

【０
０５８】（数２３） Ｖｅｅ／Ｒ２＞＞Ｖｂｅ２／Ｒ２＋Ｉｔｈ２／β２

【０
０５９】を満足するように設計すると、数１９はさらに
次式のように簡略化される。

【００６０】（数２４） 　　　　　　　　Ｐｏｕｔ＝（Ｖｅｅ＋Ｇｍ・Ｖｒｅｆ
）／（Ｇｍ・ｋ２・Ｓｍ・Ｒｍ）

【００６１】上式より
、信号光出力レベルＰｏｕｔは、信号光入力レベルＰｉ
ｎ及び励起光源用レーザダイオード２、３のパラメータ
、並びに励起光源出力制御回路９、１０の回路パラメー
タに因らず所定の一定値に制御できることが分かる。

【００６２】以上のように、実施例２では、光の増幅媒
質である希土類ドープ光ファイバと複数の励起光源とを
備えたファイバ形光増幅器において、複数の励起光源の
出力の一部をそれぞれ受光する上記励起光源数と等しい
数の受光素子と、上記受光素子並びに励起光源に接続さ
れた上記励起光源数と等しい数の励起光源出力制御回路
と、希土類ドープ光ファイバの出力端に接続された光カ
プラと、上記光カプラ及び上記励起光源出力制御回路に
接続された光出力検出回路とを備え、上記励起光源の励
起光レベルを制御することにより出力光レベルが一定に
なるように利得を自動制御することを特徴とするファイ
バ形光増幅器及びその増幅方法を説明した。

【００６３】実施例３．図４はこの発明の他の実施例を
示す構成図である。図中、１〜１７は図２と同一のもの
である。本実施例の場合、動作は図２に示した例と全く
同一であるが、光カプラ５により希土類ドープ光ファイ
バ１に入力される励起光の励起方向が信号光と逆方向で
ある点が図２と異なる。

【００６４】実施例４．図５はこの発明のさらに他の実
施例を示す構成図である。図中、１〜１７は図２と同一
のものであり、３８は光カプラである。本実施例の場合
、動作は図２、図４に示した例と同一であるが、励起光
を光カプラ５及び１８により希土類ドープ光ファイバ１
の入力端と出力端の両方に入力している点が図２、図４
と異なる。

【００６５】なお、上記実施例では励起光源が１、２個
の場合について説明したが、さらに個数が増えた場合に
ついても同様の構成で同等の機能を実現することができ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、増幅出
力信号光のレベルが所定の一定値になるように励起光源
の出力が自動的に制御される。したがって、入力信号光
、並びに励起光源の出力光のレベル変動や波長変動、希
土類ドープ光ファイバ並びに光カプラの損失変動等を伴
う場合でも出力信号光のレベルを常に一定に保つことが
でき、しかも励起光源が複数の場合でも安定動作が実現
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるファイバ形光増幅器
を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例２によるファイバ形光増幅器
を示す構成図である。

【図３】この発明の実施例２によるファイバ形光増幅器
の詳細構成を示す構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示す構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示す構成図である。

【図６】従来のファイバ形光増幅器を示す構成図である
。

【図７】従来のファイバ形光増幅器の励起光入力電力と
信号光入力電力と、信号光出力電力との関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１　　希土類ドープ光ファイバ ２　　励起光源 ３　　励起光源 ４　　光カプラ ５　　光カプラ ６ａ　　信号光入力端子 ６ｂ　　信号光出力端子 ７　　受光器 ８　　受光器 ９　　励起光源出力制御回路 １０　　励起光源出力制御回路 １１　　光カプラ １２　　光出力検出回路 １３　　帯域通過光フィルタ １４　　受光器 １５　　受光増幅回路 １６　　参照電圧入力端子 １７　　差動増幅回路 １８　　抵抗 １９　　オペアンプ ２０、２１、２２、２３　　抵抗 ２４、２５　　トランジスタ ２６　　電源 ２７、２８、２９　　抵抗 ３０　　コンデンサ ３１、３２　　トランジスタ ３３　　電源 ３４、３５、３６　　抵抗 ３７　　コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　以下の要素を有するファイバ形光増幅
   器（ａ）光の増幅媒質である光ファイバ、（ｂ）上記光
   ファイバに接続された、光を増幅するための励起光源、
   （ｃ）上記光ファイバに接続され、出力光レベルを検出
   する光出力検出手段、（ｄ）上記光出力検出手段の出力
   に基づき、上記励起光源の励起光レベルを制御すること
   により出力光レベルが一定になるように制御する励起光
   源出力制御手段。
2. 【請求項２】　　以下の要素を有するファイバ形光増幅
   器（ａ）光の増幅媒質である光ファイバ、（ｂ）上記光
   ファイバに接続された複数の励起光源、（ｃ）上記複数
   の励起光源の出力の一部をそれぞれ受光する受光素子、
   （ｄ）上記光ファイバに接続され、出力光レベルを検出
   する光出力検出手段、（ｅ）上記光出力検出手段の出力
   及び上記受光素子の受光量に基づき、上記励起光源の励
   起光レベルを制御することにより出力光レベルが一定に
   なるように制御する励起光源出力制御手段。
3. 【請求項３】（ａ）光の増幅媒質である光ファイバと、
   （ｂ）上記光ファイバに接続された複数の励起光源と、
   （ｃ）上記複数の励起光源の出力の一部をそれぞれ受光
   する受光素子と、（ｄ）上記光ファイバの出力光レベル
   を検出する光出力検出手段と、（ｅ）上記励起光源の励
   起光レベルを制御する励起光源出力制御手段とを有する
   ファイバ形光増幅器において、励起光源と受光素子と励
   起光源出力制御手段を有する第１の励起光源制御ル−プ
   を構成し、励起光源と光ファイバと光出力検出手段と励
   起光源出力制御手段を有する第２の励起光源制御ル−プ
   を構成したことを特徴とするファイバ形光増幅器。
4. 【請求項４】　　以下の工程を有するファイバ形光増幅
   方法（ａ）光の増幅媒質である光ファイバに信号光を入
   力し、励起光源の励起光により信号光を増幅する増幅工
   程、（ｂ）増幅工程で増幅された信号光のレベルを検出
   する検出工程、（ｃ）検出工程の出力に基づき、上記励
   起光源の励起光のレベルを制御することにより出力光レ
   ベルが一定になるように制御する制御工程。