JPH06268306A - 光増幅装置 - Google Patents

光増幅装置

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JPH06268306A
JPH06268306A JP5234652A JP23465293A JPH06268306A JP H06268306 A JPH06268306 A JP H06268306A JP 5234652 A JP5234652 A JP 5234652A JP 23465293 A JP23465293 A JP 23465293A JP H06268306 A JPH06268306 A JP H06268306A
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JP
Japan
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optical
light
port
pumping
light intensity
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JP5234652A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ishihara
剛 石原
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre

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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 入力した信号光の損失がなく、増幅利得が一
定で、しかも簡単な構成の光増幅装置を提供する。 【構成】 入力した信号光を増幅する光増幅器21と、
光増幅器21の増幅利得を制御する制御回路26とを備
えた光増幅装置において、信号光Sigiが入力される
ポートP1 から光増幅器21の入力側に接続されるポー
トP2 へ、ポートP2 からポートP3 への順方向特性を
有する光サーキュレータ20と、ポートP3 に接続さ
れ、光増幅器21からの自然放出光Pase−の光強度
を検出し、その光強度検出値を制御回路26に出力する
光強度検出器25とを備えたことを特徴としている。

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、特に増幅利
得を一定に保つ光増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光増幅装置の増幅利得を一定に保つ方法
として以下に示す方法が提案されている。尚、図8〜図
11は従来の光増幅装置のブロック図である。
【0003】(1)フィードバック制御方法 図8に示すように光増幅装置は、入力した信号光Sig
iを2方向に分岐する入力側光分岐器1と、この入力側
光分岐器1に接続され、分岐された一方の信号光Sig
1 を増幅するための光増幅媒質2と光増幅媒質2に励
起光を与える励起装置3からなる光増幅器4と、光増幅
器4の増幅利得を制御する励起電力制御回路5と、分岐
された他方の信号光Sigi2 の光強度を検出してその
光強度検出値を励起電力制御回路5へ出力する入力側光
強度検出回路6と、光増幅器4で増幅された出力信号光
Sigoを2方向に分岐する出力側光分岐器7と、出力
側光分岐器7で分岐された一方の出力信号光Sigo1
の光強度を検出してその光強度検出値を励起電力制御回
路5へ出力する出力側光強度検出回路8とで構成されて
いる。
【0004】この増幅装置は、入力した信号光Sigi
を増幅するとともに、入力した信号光の一部と増幅した
信号光Sigoの一部とを検出し、両光の光強度の比が
一定、すなわち光増幅器4の増幅利得が一定になるよう
に励起装置3を制御する。
【0005】(2)フィードフォワード制御方法 図9に示すように光増幅装置は、入力した信号光Sig
iを2方向に分岐する入力側光分岐器1と、分岐された
一方の信号光Sigi1 を増幅するための光増幅媒質2
と光増幅媒質2に励起光を与える励起装置3からなる光
増幅器4と、光増幅器4の増幅利得を制御する励起電力
制御回路9と、分岐された他方の信号光Sigi2 の強
度を検出してその光強度検出値を励起電力制御回路9へ
出力する入力側光強度検出回路6とで構成されている。
【0006】この光増幅装置は、入力した信号光Sig
iを増幅するとともに信号光Sigiの光強度を検出し
光増幅媒質の増幅利得が一定になるように励起装置3を
制御する。
【0007】(3)光増幅媒質としての希土類添加光フ
ァイバの側面から放出する自然放出光に基づいて増幅利
得を制御する方法 図10において、励起装置としての励起光源10と、光
増幅媒質としての希土類添加光ファイバ11と、入力し
た信号光Sigiと励起光源10からの励起光とを合波
して希土類添加光ファイバ11へ入力する光合波器12
と、希土類添加光ファイバ11の出力側に接続され反射
戻り光を防止する光アイソレータ13とで光増幅器が構
成されている。この光増幅器と、希土類添加光ファイバ
11の近傍に設けられその光ファイバ11の側面から放
出する自然放出光を検出する光強度検出器14と、光強
度検出器14からの光強度検出値に基づいて励起光源1
0の光強度を制御する励起電力制御回路とで光増幅装置
が構成されている。
【0008】この光増幅装置は、入力したSigiを増
幅するとともに、光ファイバ11からの自然放出光の光
強度に基づいて励起光を制御し増幅利得が一定になるよ
うにしたものである。
【0009】尚、希土類添加光ファイバには、光ファイ
バ側面から自然放出光を取り出すことができるような被
覆(例えばUVコート)が施されており、光アイソレー
タは、反射戻り光によって光増幅装置の動作が不安定に
なるのを防止する。
【0010】(4)光増幅媒質としての希土類添加光フ
ァイバの側面から放出する自然放出光に基づいて増幅利
得を制御するとともに、励起光源の過大入力・過大出力
を防止する方法 図11に示すように、光増幅装置は基本的には方法
(3)と同じであり、相違点は、励起光源10の近傍に
励起光の光強度を検出する光強度検出器15を設け、こ
の光強度検出器15が検出した光強度検出値があらかじ
め設定されている基準値を超えたときに励起光の光強度
を制限する信号を励起電力制御回路9に出力する励起電
力制限回路16を設けた点である。この励起電力制限回
路16を設けたことにより励起光源10の過大入力・過
大出力を防止するようになっている。
【0011】尚、この他、図には示さないが双方向型励
起方法(希土類添加光ファイバの前後に励起光源を設
け、この光ファイバ内に両方向から励起光を与えて信号
光を励起することにより信号光を増幅する方法)があ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法には以下のような問題点がある。
【0013】方法(1)は信号光Sigiが入力されて
ないときには入力光を検出することができないため増幅
利得の制御を行うことができない。また、出力光には増
幅された信号光Sigoとともに自然放出光も含まれて
いるために制御誤差が生じる。さらに入力した信号光S
igiを分岐してから光強度を検出しているため信号系
の損失が大きい。
【0014】方法(2)は入力した信号光Sigiの光
強度によって増幅利得を制御するため、増幅利得と信号
光および励起光との関係をあらかじめ正確に把握してお
く必要があり、制御系も複雑になる。
【0015】方法(3)および方法(4)は被覆材料の
経年変化によって光ファイバ側面から取り出せる自然放
出光の光強度が変化していく。つまり、光ファイバ内で
発生する自然放出光の光強度が一定でも、取り出せる自
然放出光の光強度が変化していく。従ってこの光強度の
変化を見込んだ制御が必要となり制御が困難となる。ま
た、図11のように励起光源10と光強度検出器15と
が同一パッケージ17内に収納されている場合には、励
起光源10の出力が大きいためパッケージ17の温度が
大きく変動する。励起光源10と光強度検出器15とは
空間結合されているので、この温度変動により結合効率
が変動し、正確なモニタができない。これに対して励起
光源10と光強度検出器15とが同一パッケージ内に収
納されていない場合には励起光の一部を分岐器等を用い
て分岐するため励起効率が低下する。
【0016】さらに、双方向型励起方法は、制御に用い
る情報が自然放出光の光強度だけであるが、2つの励起
光源を制御するため、両励起光源の動作特性等の関係を
正確に把握しておかないと安定な制御を行うことができ
ず、部品点数が多くなりコストが高くなってしまう。
【0017】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、入力した信号光の損失がなく、増幅利得が一定で、
しかも簡単な構成の光増幅装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力した信号光を増幅する光増幅器と、光
増幅器の増幅利得を制御する制御回路とを備えた光増幅
装置において、信号光が入力されるポート1から光増幅
器の入力側に接続されるポート2へ、ポート2からポー
ト3への順方向特性を有する光サーキュレータと、ポー
ト3に接続され、光増幅器からの自然放出光の光強度を
検出し、その光強度検出値を制御回路に出力する光強度
検出器とを備えたものである。
【0019】また、本発明は、入力した信号光を増幅す
るための光増幅媒質と光増幅媒質を励起するための励起
光を与える励起装置からなる光増幅器と、光増幅器の増
幅利得を制御する制御回路と、制御回路に接続され励起
装置の励起光の光強度を基準値以下に制限する制限回路
とを備えた光増幅装置において、信号光が入力されるポ
ート1から光増幅媒質の入力側に接続されるポート2
へ、ポート2からポート3への順方向特性を有する光サ
ーキュレータと、ポート3に接続され光増幅媒質からの
自然放出光と励起光とを分波する光分波器と、光分波器
で分波された自然放出光の光強度を検出し、その光強度
検出値を制御回路に出力する第1の光強度検出器と、光
分波器で分波された励起光の強度検出値を制限回路に出
力する第2の光強度検出器とを備えたものである。
【0020】さらに、本発明は、入力した信号光を増幅
するための光増幅媒質と光増幅媒質を励起するため光増
幅媒質へ入力側から励起光を与える前方励起装置と光増
幅媒質へ出力側から励起光を与える後方励起装置からな
る光増幅器と、光増幅器の増幅利得を制御する制御回路
と、制御回路に接続され各励起装置の励起光の強度を基
準値以下に制限する制限回路とを備えた光増幅装置にお
いて、信号光および励起光が入力されるポート1から光
増幅媒質の入力側に接続されるポート2へ、ポート2か
らポート3への順方向特性を有する第1の光サーキュレ
ータと、ポート3に接続され光増幅媒質からの自然放出
光と励起光とを分波する第1の光分波器と、第1の光分
波器で分波された自然放出光の光強度を検出し、その光
強度検出値を制御回路に出力する第1の光強度検出器
と、第1の光分波器で分波された励起光を制限回路に出
力する第2の光強度検出器と、後方励起装置からの励起
光が入力される他のポート1から光増幅媒質の出力側に
接続される他のポート2へ、他のポート2から他のポー
ト3への順方向特性を有する第2の光サーキュレータ
と、他のポート3に接続され光増幅器で増幅された信号
光と励起光とを分波する第2の光分波器と、第2の光分
波器で分波された励起光の光強度を検出し、その光強度
検出値を制限回路に出力する第3の光強度検出器とを備
えたものである。
【0021】さらにまた、本発明は、入力した信号光を
増幅するための光増幅媒質と光増幅媒質を励起するため
光増幅媒質に入力側から励起光を与える前方励起装置と
光増幅媒質に出力側から前方励起装置とは異なる波長の
励起光を与える後方励起装置からなる光増幅器と、光増
幅器の増幅利得を制御する制御回路と、制御回路に接続
され各励起装置の励起光の強度を基準値以下に制限する
制限回路とを備えた光増幅装置において、信号光が入力
されるポート1から光増幅媒質の入力側に接続されるポ
ート2へ、ポート2からポート3への順方向特性を有す
る光サーキュレータと、ポート3に接続され光増幅媒質
からの自然放出光と励起光とを分波する第1の光分波器
と、第1の光分波器で分波された自然放出光の光強度を
検出し、その光強度検出値を制御回路に出力する第1の
光強度検出器と、第1の光分波器で分波された励起光を
制限回路に出力する第2の光強度検出器と、光増幅媒質
の出力側に接続され光増幅器で増幅された信号光と励起
光とを分波する第2の光分波器と、第2の光分波器で分
波された励起光の光強度を検出し、その光強度検出値を
制限回路に出力する第3の光強度検出器とを備えたもの
である。
【0022】また、本発明は、希土類添加光ファイバ及
び励起光源からなる光増幅器と、希土類添加光ファイバ
の入力側に接続され光増幅器への反射戻り光を遮断する
光アイソレータと、ポート1からポート2へ、ポート2
からポート3への順方向特性を有し、ポート1に励起光
源が接続され、ポート2に希土類添加光ファイバの出力
側が接続され、ポート3に出力端子が接続された光サー
キュレータとを備えたものである。
【0023】
【作用】上記構成によれば、信号光が入力されるポート
1から光増幅器の入力側に接続されるポート2へ、ポー
ト2からポート3への順方向特性を有する光サーキュレ
ータと、ポート3に接続され、光増幅器からの自然放出
光の光強度を検出し、その光強度検出値を制御回路に出
力する光強度検出器とを備えたので、信号光が分岐され
ることなく直接光増幅器に入力されるため信号光の損失
がなくなり、光強度検出器には自然放出光だけ入力され
るため増幅利得を正確に制御することができる。
【0024】また、信号光が入力されるポート1から光
増幅媒質の入力側に接続されるポート2へ、ポート2か
らポート3への順方向特性を有する光サーキュレータ
と、ポート3に接続され光増幅媒質からの自然放出光と
励起光とを分波する光分波器と、光分波器で分波された
自然放出光の光強度を検出し、その光強度検出値を制御
回路に出力する第1の光強度検出器と、光分波器で分波
された励起光の強度検出値を制限回路に出力する第2の
光強度検出器とを備えたので、第2の光強度検出器が励
起装置による温度変化の影響を受けることがなく、しか
も信号光を損失させずに励起光が入力されるため正確に
励起光の光強度の制限を行うことができる。
【0025】さらに、光サーキュレータを用いているた
め部品点数が減少し、光アイソレータを用いているため
希土類添加光ファイバへの反射戻り光がなくなり増幅動
作が安定になる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0027】図1は本発明の光増幅装置の一実施例のブ
ロック図である。
【0028】同図において、20は光サーキュレータで
あり、ポート1P1 からポート2P2 、ポート2P2
らポート3P3 への順方向特性を有している。ポート1
1 は信号光Sigiを入力する入力端子Piに接続さ
れており、ポート2P2 は光増幅器21の入力側に接続
されている。
【0029】この光増幅器21は入力した信号光Sig
iを増幅するための光増幅媒質22と、光増幅媒質22
を励起するための励起光を与える励起装置23とからな
っており、出力側は出力端子Poに接続されており、増
幅された信号光Sigoをこの出力端子Poに出力する
ようになっている。
【0030】ポート3P3 は光フィルタ24の入力側に
接続されている。
【0031】ここで、光増幅媒質22に励起装置23か
ら励起光が与えられると、自然放出光が発生する。この
自然放出光には、信号光Sigiと同方向に伝搬する成
分(以下自然放出光Pase+)と、信号光Sigiと
逆方向に伝搬する成分(以下自然放出光Pase−)と
がある。この逆方向に伝搬する自然放出光Pase−
は、光サーキュレータ20のポート2P2 からポート3
3 を経て光フィルタ24に入射される。光フィルタ2
4は、励起光波長帯の光を除去するために用いられてい
る。自然放出光は、波長帯域全体にわたって存在する
が、その光強度が最も強いのは光増幅器21の増幅波長
帯域である。励起光波長帯と増幅波長帯とは異なるの
で、光フィルタ24には増幅波長帯の光だけ通過させる
バンドパスフィルタか、または励起波長帯の光だけ除去
するバンドエルミネーションフィルタが用いられる。
【0032】光フィルタ24の出力側には光強度検出器
25が接続されており、この光強度検出器25は、光フ
ィルタ24を通過した自然放出光Pase−を電気信号
に変換して励起電力制御回路26に出力する。励起電力
制御回路26は光強度検出器25の検出結果に基づいて
増幅利得が一定になるように励起装置23に印加する励
起電力を制御するようになっている。これは、励起装置
23に印加される励起電力の強度によって光増幅器21
の利得と自然放出光強度が決定するため、自然放出光強
度を検出することにより、光増幅器21の増幅利得が得
られるためである。
【0033】図2は図1に示した光増幅装置をさらに詳
細に説明するためのブロック図である。
【0034】同図において、光増幅装置は、光増幅媒質
としての希土類添加光ファイバ22aと、励起装置とし
ての励起光源23aと、励起光源23aの出力側と希土
類添加光ファイバ22aの出力側に接続され、励起光源
23aからの励起光Pumpを希土類添加光ファイバ2
2aに与えるための光合波器27からなる光増幅器と、
前述した順方向特性を有するとともにポート1P1 が入
力端子Piに接続され、ポート2P2 が光増幅器の入力
側(希土類添加光ファイバ22aの入力側)に接続され
た(3端子型)光サーキュレータ20と、この光サーキ
ュレータ20のポート3P3 に接続され自然放出光Pa
se−を通過させる光フィルタ24と、光フィルタ24
の出力側に接続され自然放出光Pase−の光強度を検
出して励起電力制御回路26に出力する光強度検出器2
5aと、この光強度検出器25aの光強度検出値に基づ
いて励起光源23aから出射される励起光Pumpの光
強度を制御する励起電力制御回路26と、光合波器27
の出力側に接続され反射戻り光を防止する光アイソレー
タ28と、光アイソレータ28の出力側に接続された出
力端子Poとで構成されており、後方励起方法(前述し
たように希土類光ファイバ22a内において信号光Si
giの進行方向と励起光の進行方向が逆となる方法)を
用いている。
【0035】希土類添加光ファイバ22aは、光ファイ
バのコアに希土類元素が添加されたものである。希土類
元素としては、Er(エルビウム)、Nd(ネオジウ
ム)、Yb(イッテルビウム)、Pr(プラセオジウ
ム)、Ce(セリウム)、Sm(サマリウム)、Tm
(ツリウム)、La(ランタン)等が用いられる。希土
類添加光ファイバ22aのコアにはこれらの希土類元素
が少なくとも一種類含まれている。
【0036】励起光源23aから出射される励起光Pu
mpの波長は、希土類光ファイバ22aに添加された希
土類元素に対応しており、例えば希土類元素としてEr
を用いた場合の励起光Pumpの波長は約0.8μm、
約0.98μm、約1.48μmのいずれかである。
尚、光アイソレータ28は前述したように反射戻り光に
よって光増幅器の動作が不安定になるのを防止する。
【0037】光サーキュレータ20のポート2P2
は、自然放出光Pase−と励起光Pumpのうち、希
土類添加光ファイバ22aに吸収されなかった励起光P
ump´が入射される。光フィルタ24は、励起光Pu
mp´の波長帯を除去した自然放出光Pase−を通過
させて光強度検出器25aに入射する。この光強度検出
器25aによって自然放出光Pase−の光強度が検出
される。励起電力制御回路26は光強度検出器25aの
強度検出結果に基づいて励起光源23aの励起電力、す
なわち励起光Pumpの光強度を制御するようになって
いる。
【0038】次に実施例の作用を述べる。
【0039】入力端子Piに信号光Sigiが入力され
ると、信号光Sigiが光サーキュレータ20のポート
1P1 に入力されポート2P2 からそのまま希土類添加
光ファイバ22aに入力されるので、従来のような信号
光Sigiの分岐損失はほとんどなくなり(わずかに光
サーキュレータ20の挿入損失のみとなる)、低損失化
が可能となる。励起光源23aから励起光Pumpが光
合波器27に与えられると、入力した信号光Sigiが
増幅されて合波器27および光アイソレータ28を介し
て出力端子Poに出力される。これとともに希土類添加
光ファイバ22aに吸収されなかった励起光Pump´
と自然放出光Pase−とが、光サーキュレータ20の
ポート2P2 からポート3P3 を介して光フィルタ24
に入射される。光フィルタ24から自然放出光Pase
−だけが通過して光強度検出器25aに入射され、その
検出結果が励起電力制御回路26に入力されるので、従
来のように信号光Sigiの影響を受けることなく光増
幅器の増幅利得が一定になるように正確に制御される。
【0040】図3は本発明の光増幅装置の他の実施例の
ブロック図である。尚、図2に示した増幅装置と共通の
部材には共通の符号を用いた。
【0041】同図において、図2に示した実施例との相
違点は後方励起方法(希土類添加光ファイバ内において
信号光の進行方向と励起光の進行方向とが同一となる方
法)を用いている点である。
【0042】光サーキュレータ20のポート2P2 が光
合波器29の一方の入力側に接続されており、この光合
波器29の他方の入力側には励起光源23aが接続さ
れ、光合波器29の出力側には希土類添加光ファイバ2
2aの入力側が接続されている。希土類添加光ファイバ
22aの出力側には光アイソレータ28が接続されてい
る。光サーキュレータ20のポート3P3 は希土類添加
光ファイバ22aからの自然放出光の光強度を検出する
光強度検出器30に接続されている。光強度検出器30
の出力値は励起光源23aを制御する励起電力制御回路
31に入力される。
【0043】サーキュレータ20のポート1P1 からの
信号光Sigiと励起光源23aからの励起光が希土類
添加光ファイバ22aに入射され、増幅された信号光S
igoが光アイソレータ28から出力されるようになっ
ている。
【0044】この光増幅装置は、前方励起方法を用いて
いるため、光サーキュレータ20のポート2P2 には励
起光が入射されないので、光サーキュレータ20と光強
度検出器30との間に励起光を除去するための光フィル
タを必要としない。このため、図2に示した光増幅装置
より構成が簡単になる。
【0045】図4は本発明の光増幅装置の他の実施例の
ブロック図である。
【0046】図2に示した実施例との相違点は希土類添
加光ファイバに吸収されなかった励起光を用いて励起電
力を制限することにより希土類添加光ファイバへの励起
光の過大入力を防止する点である。
【0047】図4において、希土類添加光ファイバ22
a、光合波器27および励起光源23aで後方励起型の
光増幅器が構成されている。この光増幅器と、励起光源
2の励起光Pbの光強度を制御する励起電力制御回路3
2と、励起電力制御回路32に接続され、励起光の光強
度をあらかじめ設定されている基準値以下に制限する励
起電力制限回路33と、ポート1P1 が入力端子Piに
接続され、ポート2P2 が希土類添加光ファイバ22a
の入力側に接続された光サーキュレータ20と、この光
サーキュレータ20のポート3P3 に接続され、希土類
添加光ファイバ22aからの自然放出光Pase−と希
土類添加光ファイバ22aに吸収されなかった励起光P
b´とを分波する光分波器34と、光分波器34で分波
された自然放出光Pase−の光強度を検出し、光強度
検出値を励起電力制御回路32に出力する第1の光強度
検出器35と、光分波器34で分波された励起光Pb´
の光強度を検出し、この光強度検出値を励起電力制限回
路33に出力する第2の光強度検出器36と、光合波器
27の出力側に接続された光アイソレータ28とで光増
幅装置が構成されている。
【0048】この光増幅装置において、光サーキュレー
タ20のポート1P1 より入射した信号光Sigiは光
サーキュレータ20のポート2P2 を経て希土類添加光
ファイバ22aに入射する。励起光源23aによる励起
光Pbは光合波器27によって希土類添加光ファイバ2
2aに入射される。希土類添加光ファイバ22aは入射
された信号光Sigiを増幅する。このとき希土類添加
光ファイバ22aから自然放出光Pase+、Pase
−が発生するが、光サーキュレータ20のポート2P2
に入射される光には自然放出光Pase−と、励起光P
bのうち希土類添加光ファイバ22aに吸収されなかっ
た励起光Pb´が存在する。自然放出光Pase−と、
励起光Pb´は光サーキュレータ20のポート3P3
経て光分波器34に入射される。光分波器34は励起波
長帯と信号波長帯に分波する。光強度検出器35は信号
波長帯の自然放出光Pase−を検出する。光強度検出
器36は励起波長帯の励起光Pb´の光強度を検出す
る。励起電力制御回路32は光強度検出器35の検出結
果より、励起光源23aの励起電力を制御し、増幅利得
が一定になるように制御する。励起電力制限回路33は
光強度検出器36の検出結果があらかじめ設定されてい
る基準値を超えた場合、励起電力制御回路32に制御信
号を与えて励起光源23aの入力電流を制限する。
【0049】この光増幅装置は、増幅利得を一定に保つ
とともに、希土類添加光ファイバ22aで吸収されなか
った励起光Pb´を監視することによって励起効率を低
下させることなく励起電力制御回路32から励起光源2
3aへ過大な励起電力(電流)が入力されるのを防止す
ることにより励起光源23aを保護することができる。
【0050】図5は本発明の光増幅装置の他の実施例の
ブロック図である。
【0051】図2に示した実施例との相違点は、双方向
励起方法を用いており、増幅利得を一定にするととも
に、励起装置からの励起光の光強度を制限する点であ
る。
【0052】同図において、2台の3端子型光サーキュ
レータ40、41を用いて、第1の光サーキュレータ4
0のポート2P12と第2の光サーキュレータ41のポー
ト2P22との間に希土類添加光ファイバ22aを接続
し、それぞれの光サーキュレータ40、41のポート1
11、P21から励起光Pb、Pfを入射するようになっ
ている。
【0053】前方励起装置としての励起光源42による
前方励起光Pfと、入力端子P1 より入射した信号光S
igiとは光合波器43で合波されて光サーキュレータ
40のポート1P11に入射し、ポート2P12を経て希土
類添加光ファイバ22aに入射する。
【0054】後方励起装置としての励起光源44による
後方励起光Pbは、光サーキュレータ41のポート1P
21に入射し、この光サーキュレータ41のポート2P22
を経て希土類添加光ファイバ22aに入射する。
【0055】自然放出光Pase−と希土類添加光ファ
イバに吸収されなかった後方励起光Pb´とは、光サー
キュレータ40のポート2P12に入射し、ポート3P13
から第1の分波器45に入射する。
【0056】分波器45の一方の出力側には自然放出光
Pase−の光強度を検出する第1の光強度検出器46
が接続されている。この光強度検出器46には、その検
出値に基づいて励起光源42の励起光の光強度を制御す
る励起電力制御回路47に接続されている。
【0057】分波器45の他方の出力側には後方励起光
Pb´の光強度を検出する第2の光強度検出器48が接
続されている。この光強度検出器48には、その検出値
に基づいて励起光源42の励起光の光強度があらかじめ
設定された基準値を超えた場合、励起電力制御回路47
に対して両励起光源42、44の入力電流を制限する信
号を与える励起電力制御回路49に接続されている。
【0058】希土類添加光ファイバ22aによって増幅
された信号光Sigoと前方励起光Pfのうち希土類添
加光ファイバ22aに吸収されなかった励起光Pf´
は、光サーキュレータ41のポート2P22に入射し、こ
の光サーキュレータ41のポート3P23を経て第2の光
分波器50に入射する。光分波器50は入射した光を信
号波長帯と励起波長帯とに分波する。光分波器50の一
方の出力側は出力端子Poに接続され、他方の出力側は
第3の光強度検出器51に接続されている。
【0059】光強度検出器51は前方励起光Pf´の光
強度を検出し、検出結果を励起電力制限回路49に出力
する。この結果、増幅利得を一定に保つとともに、両励
起光源42、44を保護することができる。
【0060】尚、同図において光強度検出器の結果を増
幅利得の制御に利用してもよい。例えば、前方あるいは
後方の励起光強度を一定に保つように制御した上で、光
強度検出器の検出結果より利得を一定に保つ方法であ
る。この方法をとれば増幅利得の制御が簡単になる。
【0061】図6は本発明の光増幅装置の他の実施例の
ブロック図である。
【0062】図2に示した実施例との相違点は、波長が
異なる励起光による双方向励起方法を用いており、増幅
利得を一定にするとともに、両励起装置からの励起光の
光強度を制限する点である。
【0063】図6において、希土類添加光ファイバ22
aと、この希土類添加光ファイバ22aを励起するため
入力側から前方光合波器52を介して励起光Pfを与え
る前方励起装置53と、前方励起装置53から出射され
る励起光Pfとは異なる波長の励起光Pbを、後方光合
波器54を介して希土類添加光ファイバ22aに出力側
から与える後方励起装置55とで光増幅器が構成されて
いる。
【0064】この光増幅器と、光増幅器の増幅利得を制
御する励起電力制御回路56と、励起電力制御回路56
に接続され各励起装置53、55の励起光Pf、Pbの
強度を基準値以下に制限する励起電力制限回路57と、
信号光Sigiが入射するポート1P1 から希土類添加
光ファイバ22aの入力側に接続されるポート2P
2 へ、ポート2P2 からポート3P3 への順方向特性を
有する光サーキュレータ20と、ポート3P3 に接続さ
れ希土類添加光ファイバ22aからの自然放出光Pas
e−と希土類添加光ファイバ22aに吸収されなかった
励起光Pb´とを分波する第1の光分波器58と、光分
波器58で分波された自然放出光Pase−の光強度を
検出し、その光強度検出値を励起電力制御回路57に出
力する第1の光強度検出器59と、光分波器58で分波
された励起光Pb´を励起電力制限回路56に出力する
第2の光強度検出器60と、希土類添加光ファイバ22
aの出力側に接続され光増幅器で増幅された信号光Si
goと希土類添加光ファイバ22aに吸収されなかった
励起光Pf´とを分波する第2の光分波器61と、光分
波器61で分波された励起光Pf´の光強度を検出し、
その光強度検出値を励起電力制限回路57に出力する第
3の光強度検出器62と、光分波器61の出力側に設け
られ増幅された信号光Sigoを出力させる光アイソレ
ータ28とで光増幅装置が構成されている。
【0065】この光増幅装置は、両励起光源53、55
から励起光Pf、Pbが希土類添加光ファイバ22aに
前後双方向から入射されて励起される。両励起光源5
3、55の励起波長帯域が異なるため、各励起光Pf、
Pbは各光合波器52、54によって分波(分離)され
ることなく通過する。希土類添加光ファイバ22aに吸
収されなかった後方励起光Pb´と自然放出光Pase
−は光サーキュレータ20のポート2P2 に入射し、ポ
ート3P3 を経て光分波器58に入射する。この光分波
器58は自然放出光Pase−と後方励起光Pb´とを
分波し、光検出器59、60はそれぞれ両光Pase
−、Pb´の光強度を検出する。励起電力制御回路56
は光強度検出器59の検出結果に基づいて両励起光源5
3、55を制御する。希土類添加光ファイバ22aに吸
収されなかった前方励起光Pf´は、光分波器61によ
り増幅された信号光Sigoと分波され、光強度検出器
62によって検出される。励起電力制限回路57は、光
強度検出器60、62の検出結果があらかじめ設定した
基準値を超えた場合、励起電力制御回路56に制御信号
を送り、両励起光源53、55の入力電流を制限し、過
電流による励起光源53、55の破壊を防止する。
【0066】以上において、信号光が入力されるポート
1から光増幅器の入力側に接続されるポート2へ、ポー
ト2からポート3への順方向特性を有する光サーキュレ
ータと、ポート3に接続され、光増幅器からの自然放出
光の光強度を検出し、その光強度検出値を制御回路に出
力する光強度検出器とを備えたので、信号光が分岐され
ることなく直接光増幅器に入力されるため信号光の損失
がなくなり、光強度検出器には自然放出光だけ入力され
るため増幅利得を正確に制御することができる。
【0067】また、信号光が入力されるポート1から光
増幅媒質の入力側に接続されるポート2へ、ポート2か
らポート3への順方向特性を有する光サーキュレータ
と、ポート3に接続され光増幅媒質からの自然放出光と
励起光とを分波する光分波器と、光分波器で分波された
自然放出光の光強度を検出し、その光強度検出値を制御
回路に出力する第1の光強度検出器と、光分波器で分波
された励起光の強度検出値を制限回路に出力する第2の
光強度検出器とを備えたので、第2の光強度検出器が励
起装置による温度変化の影響を受けることがなく、しか
も信号光を損失させずに励起光が入力されるため正確に
励起光の制限を行うことができ、励起光源が保護され
る。
【0068】尚、上述した各実施例では光増幅媒質とし
て希土類媒質として希土類添加光ファイバを用いて説明
したが、これに限定されるものではなく、半導体増幅器
を用いて構成してもよい。
【0069】図7は本発明の光増幅装置の他の実施例の
ブロック図である。尚、説明を簡単にするため検出器、
制限回路及び制御回路等は省略してある。
【0070】図2に示した実施例との相違点は、希土類
添加光ファイバ及び励起光源からなる光増幅器と、希土
類添加光ファイバの入力側に接続され光増幅器への反射
戻り光を遮断する光アイソレータと、ポート1からポー
ト2へ、ポート2からポート3への順方向特性を有し、
ポート1に励起光源が接続され、ポート2に希土類添加
光ファイバの出力側が接続され、ポート3に出力端子が
接続された光サーキュレータとを備えた点である。
【0071】図7において、励起光源23aから出射し
た励起光Pbは、光サーキュレータ20のポート1P1
に入射し、光サーキュレータ20のポート2P2 を経て
希土類添加光ファイバ22aに入射する。光アイソレー
タ28の入力端Piから入力した信号光Sigiは、励
起光源23aによって励起された希土類添加光ファイバ
22aを通過することで増幅され、光サーキュレータ2
0のポート2P2 に入射する。光サーキュレータ20の
ポート2P2 に入射した増幅された信号光は、光サーキ
ュレータ20のポート3P3 を経て出力端子P0 から出
力される。
【0072】この光増幅器の励起光の損失は、光サーキ
ュレータ20の挿入損失のみとなり、光アイソレータと
合波器とを用いた場合と比較して光増幅器の高利得化、
高出力化が可能となる。また、光サーキュレータ20を
用いることで出力段のアイソレータと励起光源と光合波
器の光アイソレータとが不要となり、部品点数を減少さ
せることができる。この結果コストを減少させることが
できる。
【0073】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0074】光サーキュレータを用いたので、簡単な構
成で入力した信号光を損失させることなく光増幅器の増
幅利得が一定になるよう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一実施例のブロック図で
ある。
【図2】図1に示した光増幅装置をさらに詳細に説明す
るためのブロック図である。
【図3】本発明の光増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図4】本発明の光増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図5】本発明の光増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図6】本発明の光増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図7】本発明の光増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図8】従来の光増幅装置のブロック図である。
【図9】従来の光増幅装置のブロック図である。
【図10】従来の光増幅装置のブロック図である。
【図11】従来の光増幅装置のブロック図である。
【符号の説明】
20 光サーキュレータ 21 光増幅器 25 光強度検出器 26 制御回路(励起電力制御回路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G02B 27/28 A 9120−2K

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力した信号光を増幅する光増幅器と、
    該光増幅器の増幅利得を制御する制御回路とを備えた光
    増幅装置において、信号光が入力されるポート1から前
    記光増幅器の入力側に接続されるポート2へ、該ポート
    2からポート3への順方向特性を有する光サーキュレー
    タと、前記ポート3に接続され、前記光増幅器からの自
    然放出光の光強度を検出し、その光強度検出値を前記制
    御回路に出力する光強度検出器とを備えたことを特徴と
    する光増幅装置。
  2. 【請求項2】 前記光サーキュレータのポート3と前記
    光強度検出器との間に、励起光を除去するとともに自然
    放出光を通過させる光フィルタを設けたことを特徴とす
    る請求項1に記載の光増幅装置。
  3. 【請求項3】 入力した信号光を増幅するための光増幅
    媒質と該光増幅媒質を励起するための励起光を与える励
    起装置からなる光増幅器と、該光増幅器の増幅利得を制
    御する制御回路と、該制御回路に接続され前記励起装置
    の励起光の光強度を基準値以下に制限する制限回路とを
    備えた光増幅装置において、信号光が入力されるポート
    1から前記光増幅媒質の入力側に接続されるポート2
    へ、該ポート2からポート3への順方向特性を有する光
    サーキュレータと、前記ポート3に接続され前記光増幅
    媒質からの自然放出光と励起光とを分波する光分波器
    と、該光分波器で分波された自然放出光の光強度を検出
    し、その光強度検出値を前記制御回路に出力する第1の
    光強度検出器と、前記光分波器で分波された励起光の強
    度検出値を前記制限回路に出力する第2の光強度検出器
    とを備えたことを特徴とする光増幅装置。
  4. 【請求項4】 入力した信号光を増幅するための光増幅
    媒質と該光増幅媒質を励起するため該光増幅媒質へ入力
    側から励起光を与える前方励起装置と前記光増幅媒質へ
    出力側から励起光を与える後方励起装置からなる光増幅
    器と、該光増幅器の増幅利得を制御する制御回路と、該
    制御回路に接続され前記各励起装置の励起光の強度を基
    準値以下に制限する制限回路とを備えた光増幅装置にお
    いて、信号光および励起光が入力されるポート1から前
    記光増幅媒質の入力側に接続されるポート2へ、該ポー
    ト2からポート3への順方向特性を有する第1の光サー
    キュレータと、前記ポート3に接続され前記光増幅媒質
    からの自然放出光と励起光とを分波する第1の光分波器
    と、該第1の光分波器で分波された自然放出光の光強度
    を検出し、その光強度検出値を前記制御回路に出力する
    第1の光強度検出器と、前記第1の光分波器で分波され
    た励起光を前記制限回路に出力する第2の光強度検出器
    と、前記後方励起装置からの励起光が入力される他のポ
    ート1から前記光増幅媒質の出力側に接続される他のポ
    ート2へ、該他のポート2から他のポート3への順方向
    特性を有する第2の光サーキュレータと、前記他のポー
    ト3に接続され前記光増幅器で増幅された信号光と励起
    光とを分波する第2の光分波器と、該第2の光分波器で
    分波された励起光の光強度を検出し、その光強度検出値
    を前記制限回路に出力する第3の光強度検出器とを備え
    たことを特徴とする光増幅装置。
  5. 【請求項5】 入力した信号光を増幅するための光増幅
    媒質と該光増幅媒質を励起するため前記光増幅媒質に入
    力側から励起光を与える前方励起装置と前記光増幅媒質
    に出力側から前記前方励起装置とは異なる波長の励起光
    を与える後方励起装置からなる光増幅器と、該光増幅器
    の増幅利得を制御する制御回路と、該制御回路に接続さ
    れ前記各励起装置の励起光の強度を基準値以下に制限す
    る制限回路とを備えた光増幅装置において、信号光が入
    力されるポート1から前記光増幅媒質の入力側に接続さ
    れるポート2へ、該ポート2からポート3への順方向特
    性を有する光サーキュレータと、前記ポート3に接続さ
    れ前記光増幅媒質からの自然放出光と励起光とを分波す
    る第1の光分波器と、該第1の光分波器で分波された自
    然放出光の光強度を検出し、その光強度検出値を前記制
    御回路に出力する第1の光強度検出器と、前記第1の光
    分波器で分波された励起光を前記制限回路に出力する第
    2の光強度検出器と、前記光増幅媒質の出力側に接続さ
    れ前記光増幅器で増幅された信号光と励起光とを分波す
    る第2の光分波器と、該第2の光分波器で分波された励
    起光の光強度を検出し、その光強度検出値を前記制限回
    路に出力する第3の光強度検出器とを備えたことを特徴
    とする光増幅装置。
  6. 【請求項6】 前記光増幅媒質に希土類光ファイバを用
    いたことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか
    1項に記載の光増幅装置。
  7. 【請求項7】 希土類添加光ファイバ及び励起光源から
    なる光増幅器と、該希土類添加光ファイバの入力側に接
    続され前記光増幅器への反射戻り光を遮断する光アイソ
    レータと、ポート1からポート2へ、該ポート2からポ
    ート3への順方向特性を有し、前記ポート1に前記励起
    光源が接続され、前記ポート2に前記希土類添加光ファ
    イバの出力側が接続され、前記ポート3に出力端子が接
    続された光サーキュレータとを備えたことを特徴とする
    光増幅装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0728107A (ja) * 1993-07-15 1995-01-31 Nec Corp 光増幅器
JPH07193542A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Nec Corp 光増幅装置と光増幅器設計方法と光ファイバ中継伝 送方式

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