JPH05343784A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH05343784A
JPH05343784A JP14961792A JP14961792A JPH05343784A JP H05343784 A JPH05343784 A JP H05343784A JP 14961792 A JP14961792 A JP 14961792A JP 14961792 A JP14961792 A JP 14961792A JP H05343784 A JPH05343784 A JP H05343784A
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JP
Japan
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optical
output
power
amplifier
light
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Application number
JP14961792A
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English (en)
Inventor
Jin Nishinari
西成人
Katsumi Iwatsuki
岩月  勝美
Kenichi Suzuki
謙一 鈴木
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低雑音でかつ一定出力動作可能な光増幅器を
実現する。 【構成】 EDF(エルビウム添加ファイバ)1からな
る増幅媒体と、励起光電力供給手段(2、3、10)を
備えた光増幅器において、光増幅器の出力光電力に所定
の減衰量を与える可変光減衰器11と、出力光電力を監
視し所定の値となるように可変光減衰器11の減衰量を
制御する減衰量制御手段としての光分岐部12、PIN
−PD13、モニタ回路14および光減衰器駆動回路1
6とを備える。 【効果】 EDF1は雑音の小さい出力未飽和領域で動
作させたうえで、出力光電力を一定に保持することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光増幅器に利用され、
特に、出力光信号電力(以下、単に出力光電力とい
う。)を一定に保つ手段を有する光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】光増幅器は光信号を光のまま増幅して出
力するもので、光伝送路の損失補償等に適用することが
できる。このような場合の光増幅器には、入力変動、ま
たは増幅器内部に用いる光部品等の損失変動を抑圧して
出力光電力を一定に保つことを要求される場合がある。
【0003】光増幅器の出力光電力を一定に保つため、
従来は増幅媒体自体の利得を増減することによって出力
光電力を一定に制御してきた。これには増幅媒体の出力
飽和特性を利用するものと、増幅媒体の利得を能動的に
変動させるものの二つの方式があった。
【0004】前者の方式は、特別な制御回路を設けず、
励起電力が一定でよいため増幅器の構成は簡単である。
図3は1.55μm帯の光増幅を行うエルビウム添加フ
ァイバ光増幅器(EDFA:Erbium Doped
Fiber Amplifier)の出力光電力−利
得特性の一例を示している。図の出力飽和領域を使えば
出力光電力変動を抑圧することができる。
【0005】一方、後者の方式では、増幅媒体自体の利
得の能動的制御が必要となるが、これは増幅媒体への励
起電力を調整する等により比較的簡単に行うことができ
る。
【0006】図4にEDFAの一定出力制御手段を有す
る従来例の光増幅器のブロック構成図を示し、図5には
増幅媒体であるエルビウム添加ファイバ(EDF)の利
得と励起光電力の関係を示す。
【0007】図4において、1は増幅媒体であるED
F、2は増幅に必要な電力を光で供給する励起LD(レ
ーザダイオード)、3は合波部、4は発振防止のための
光アイソレータ、5は信号光波長域を取り出す波長選択
光フィルタ、6は監視のために出力光の一部を切り出す
光分岐部、7はPIN−PD、8は変換された電気信号
から必要な情報を抽出する監視回路、9は監視情報を受
けて励起LD2を制御する励起LD制御回路、10は励
起LD2を駆動する励起LD駆動回路である。
【0008】図5に示すように、EDFは励起光電力を
増減することにより必要な利得を得ることが可能であ
る。従って、図4に示すように、出力光の一部(図では
1/100)をPIN−PD(ホトダイオード)7で電
気信号に変換し、これを増幅した後、所定の設定値と比
較し、その差分が零になるように励起LD2の駆動電流
を制御してやれば出力光電力を一定に保つことができ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、増幅媒体の出
力飽和特性を利用する前者の方式では、一般に飽和特性
はある出力値で急速に起こるのではなく、緩やかに起こ
るため、変動抑圧は可能であるものの、完全な出力一定
を達成することはできない。また、出力飽和領域では反
転分布パラメータnSPが理想的な状態(nSP=1)から
大きく外れるため増幅器の入出力信号のS/N比の比率
である雑音指数NF(=2nSP:EDFAの場合)は大
きくなり、増幅器としての雑音特性は良好とはいえな
い。さらに、この方式では光信号と光雑音の和の電力の
変動を抑圧することはできても光信号電力を一定に制御
することはできない等の課題があった。
【0010】一方、増幅媒体の利得を能動的に変動させ
る後者の方式では、図5に併せて示したように、一般に
励起光電力により利得を変化させ得る領域では、EDF
の雑音特性がよくない。これは図5に示すように、励起
光電力を変えて利得を変化させるには増幅媒体を出力飽
和領域で使用せざるを得ないためであり、図3の例で説
明したように、反転分布パラメータnSPが大きくなり、
結果として光増幅器の雑音指数が悪化するためである。
従って、図3の制御方式では本質的に雑音特性が最良の
状態とはならない。これに加えて、出力が一定でも雑音
が変化する可能性がある等の課題があった。
【0011】本発明の目的は、前記の課題を解決するこ
とにより、雑音特性が良好かつ変動なく、一定出力動作
する光増幅器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力光信号を
増幅する光増幅手段を備えた光増幅器において、前記光
増幅器の出力光電力を制御するための可変光減衰手段
と、前記光増幅器の出力光電力を監視し、前記出力光電
力が一定の値となるように前記可変光減衰手段の減衰量
を制御する減衰量制御手段とを備えたことを特徴とす
る。
【0013】また、本発明は、前記光増幅手段は、エル
ビウム添加ファイバからなる増幅媒体と、この増幅媒体
に励起光電力を供給する励起光供給手段とを含むことが
好ましい。
【0014】
【作用】光増幅器の出力光電力は、減衰量制御手段によ
って、例えば光増幅器の出力部に設けられた可変光減衰
手段の減衰量を制御することによって一定値に保持され
る。
【0015】これにより、例えば、EDFの励起光電力
は、雑音特性の良好な出力未飽和領域で動作させること
ができ、雑音特性が良好でかつ変動なく一定出力動作を
する光増幅器を得ることが可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例を示すブロック構
成図である。
【0018】本実施例は、入力光を増幅する光増幅手段
としての、EDF1、二つの励起LD2、二つの合波部
3、ならびに二つの励起LD駆動回路10と、二つの光
アイソレータ4と、波長選択光フィルタ5とを備えた光
増幅器において、本発明の特徴とするところの、入力が
波長選択光フィルタ5に接続された可変光減衰手段とし
ての可変光減衰器11と、光増幅器の出力光電力を監視
し出力光電力が所定の値となるように可変光減衰器11
の減衰量を制御する減衰量制御手段としての、光分岐部
12、PIN−PD13、モニタ回路14、光減衰器制
御回路15、および光減衰器駆動回路16とを備えてい
る。
【0019】増幅媒体であるEDF1は雑音特性が良好
な領域(図4参照)となるに十分な電力で励起LD2に
より励起されている。このような条件で図3の場合と同
様に出力光の一部(本実施例では出力光の1/100)
をPIN−PD13で電気信号に変換し、これをモニタ
回路14で増幅した後、光減衰器制御回路15により、
所定の設定値と比較し、その差分が零となるように、光
減衰器駆動回路16を介して出力段に設けた可変光減衰
器11を制御してやれば出力光を一定に保つことができ
る。
【0020】図2(a)は可変光減衰器11、光減衰器
制御回路15および光減衰器駆動回路16の一例を示
し、図2(b)は光減衰板の回転角度に対する減衰率の
関係を示す特性図である。
【0021】図2(a)において、光減衰板11aとレ
ンズ11bおよび11cとは可変光減衰器11を構成
し、パルス発生器15aは光減衰器制御回路15を構成
し、パルスモータ16aは光減衰器駆動回路16を構成
している。
【0022】光減衰板11aは円周方向に光の透過率が
変化するように濃淡の遮蔽膜を形成したガラス円盤であ
り、図2(b)に示すように、回転角度(度)に対する
減衰率(dB)はほぼ直線的に変化する。そして、モニ
ター回路14からの制御信号により、パルス発生器15
aは所定のパルス信号を発生し、それに従いパルスモー
タ16aが光減衰板11aを駆動するので、光減衰板1
1aは所望の減衰率を得る回転位置に制御される。
【0023】また、光増幅器では一般に自然放出光雑音
が信号光に付加されるために、出力光のレベルを一定に
保つように制御すると自然放出光雑音分だけ逆に信号光
の光電力が減少してしまう場合がある。このような場合
で、かつ、増幅される信号光が一定の変調周波数成分を
含んでいる場合は、PIN−PD13で電気信号に変換
した後にモニタ回路14でこの変調周波数成分のみを通
過せしめる電気フィルタによりこの変調周波数成分を切
り出し、これを検波・平滑化した後、所定の設定値と比
較し、その差分が零になるように出力段に設けた可変光
減衰器11を制御してやれば、光増幅器等からの雑音成
分の影響を受けず、出力光の内、信号光成分の電力を一
定に保つことができる。これは入力光に雑音成分が含ま
れている場合にも有効である。
【0024】本実施例では、このような構成になってい
るので、EDF1を図4に示す雑音特性が良好な領域で
使用することができる。出力段の光減衰器では光信号は
減衰するが、付随する光雑音も比例して減衰するので、
光信号電力が大きければ、S/N比の劣化は無いと考え
てよい。従って、雑音特性の良好な一定出力動作が可能
となる。
【0025】なお、本実施例においては、可変光減衰器
を光増幅器の出力段に設けたが、入力段に設けても全く
同様の動作で光増幅器の出力光を制御することができ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光増幅
器の出力光電力を光減衰器を用いて一定に保つ手段を有
しているので、低雑音でかつ一定信号出力動作が可能と
なる効果がある。
【0027】また、本発明では、励起電力を制御する必
要がないため、従来からの光増幅器を改造することなし
に、外部回路を出力端子に接続するのみで出力制御が達
成され、従来の光増幅器に簡単に出力制御手段を付与す
ることができる効果も得られる。
【0028】従って、本発明を長距離光伝送方式用の1
R光中継器[k.Nakagawa,et.al.「T
runk and Distribution Net
work Application of Erbiu
m−Doped FiberAmplifier」Jo
urnal of Lightwave Techno
logy,vol.9,No.2,1991参照]とし
て使用すれば、雑音の累積により制限される伝送距離
(再生中継間隔)を増大することが可能となり、その効
果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック構成図。
【図2】その可変光減衰器、光減衰器制御回路および光
減衰器駆動回路の一例と可変光減衰器の特性とを示す
図。
【図3】EDFAの出力光電力−利得特性例を示す図。
【図4】従来例を示すブロック構成図。
【図5】EDFの利得−励起光電力特性例を示す図。
【図6】EDFの励起光電力を変えた場合の出力光電力
−利得特性例を示す図。
【符号の説明】
1 EDF 2 励起LD 3 合波部 4 光アイソレータ 5 波長選択光フィルタ 6 光分岐部 7 PIN−PD 8 監視回路 9 励起LD制御回路 10 励起LD駆動回路 11 可変光減衰器 11a 光減衰板 11b、11c レンズ 12 光分岐部 13 PIN−PD 14 モニタ回路 15 光減衰器制御回路 15a パルス発生器 16 光減衰器駆動回路 16a パルスモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 正俊 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力光信号を増幅する光増幅手段を備え
    た光増幅器において、 前記光増幅器の出力光信号電力を制御するための可変光
    減衰手段と、 前記光増幅器の出力光信号電力を監視し、前記出力光信
    号電力が一定の値となるように前記可変光減衰手段の減
    衰量を制御する減衰量制御手段とを備えたことを特徴と
    する光増幅器。
  2. 【請求項2】 前記光増幅手段は、エルビウム添加ファ
    イバからなる増幅媒体と、この増幅媒体に励起光電力を
    供給する励起光供給手段とを含む請求項1記載の光増幅
    器。
JP14961792A 1992-06-09 1992-06-09 光増幅器 Pending JPH05343784A (ja)

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