JPH07212315A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH07212315A JPH07212315A JP6003562A JP356294A JPH07212315A JP H07212315 A JPH07212315 A JP H07212315A JP 6003562 A JP6003562 A JP 6003562A JP 356294 A JP356294 A JP 356294A JP H07212315 A JPH07212315 A JP H07212315A
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- signal light
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- light
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0221—Power control, e.g. to keep the total optical power constant
- H04J14/02216—Power control, e.g. to keep the total optical power constant by gain equalization
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の光増幅器を光ファイバに沿って送信お
よび受信端局間に従属接続してなる光増幅多段中継伝送
システムにおける光増幅器であって、それぞれが希土類
ドープファイバもしくは半導体光増幅素子からなる光増
幅部を有し希土類ドープファイバの場合は入力信号光に
励起光を合波して、半導体光増幅素子の場合は電流注入
により、増幅した出力信号光を出力する光増幅器に関
し、利得または出力パワーを所望の一定値に維持しつつ
同時に、利得ピーク波長を信号光波長に一致させること
を目的とする。 【構成】 光増幅部２５と、励起光のパワー又は注入電
流を調整し利得ピーク波長を信号光波長に一致させるた
めの光増幅部制御手段３１と、光増幅部制御手段３１に
より変動した光増幅部２５からの信号光パワーのレベル
を調整し出力信号光を所定の信号光パワーレベルにする
可変光減衰手段３２とから構成する。
よび受信端局間に従属接続してなる光増幅多段中継伝送
システムにおける光増幅器であって、それぞれが希土類
ドープファイバもしくは半導体光増幅素子からなる光増
幅部を有し希土類ドープファイバの場合は入力信号光に
励起光を合波して、半導体光増幅素子の場合は電流注入
により、増幅した出力信号光を出力する光増幅器に関
し、利得または出力パワーを所望の一定値に維持しつつ
同時に、利得ピーク波長を信号光波長に一致させること
を目的とする。 【構成】 光増幅部２５と、励起光のパワー又は注入電
流を調整し利得ピーク波長を信号光波長に一致させるた
めの光増幅部制御手段３１と、光増幅部制御手段３１に
より変動した光増幅部２５からの信号光パワーのレベル
を調整し出力信号光を所定の信号光パワーレベルにする
可変光減衰手段３２とから構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅器、特に光増幅多
段中継伝送システムを構成する光増幅中継器に適用して
好適な光増幅器に関する。近年、超長距離光通信システ
ムの実用化に向けて各々が光増幅器として機能する複数
の光増幅中継器を、光ファイバに沿って多段に縦属接続
して構成する光増幅多段中継伝送システムの研究開発が
精力的に進められている。
段中継伝送システムを構成する光増幅中継器に適用して
好適な光増幅器に関する。近年、超長距離光通信システ
ムの実用化に向けて各々が光増幅器として機能する複数
の光増幅中継器を、光ファイバに沿って多段に縦属接続
して構成する光増幅多段中継伝送システムの研究開発が
精力的に進められている。
【０００２】このような光増幅多段中継伝送システムの
研究開発における最も重要な課題は高い伝送品質を確保
することにある。この伝送品質を評価する尺度として
は、信号対雑音強度比（ＳＮＲ：Signal to Noise Rati
o)が最も一般的である。本発明はこのＳＮＲの改善を図
ることを意図した光増幅器について述べるものである。
研究開発における最も重要な課題は高い伝送品質を確保
することにある。この伝送品質を評価する尺度として
は、信号対雑音強度比（ＳＮＲ：Signal to Noise Rati
o)が最も一般的である。本発明はこのＳＮＲの改善を図
ることを意図した光増幅器について述べるものである。
【０００３】
【従来の技術】図２４は光増幅多段中継伝送システムの
一般的構成を示す図である。本図において、光増幅多段
中継伝送システム１０は、両端局（Ａ，Ｂ）１４の間の
陸上または海底に敷設される長距離の光ファイバ１３
と、光ファイバ１３に対し所定の間隔で挿入され、光信
号を多段中継する複数の光増幅中継器１２とからなる。
各光増幅中継器１２は、本発明が適用される光増幅器１
１を含んで構成される。端局（Ａ）１４が送信端局で端
局（Ｂ）１４が受信端局となる光信号は、図中の上側に
示した光増幅器１１を経由して伝送され、端局（Ｂ）１
４が送信端局で端局（Ａ）１４が受信端局となる光信号
は、図中の下側に示した光増幅器１１を経由して伝送さ
れる。かくして光ファイバ中で減衰した光信号は各光増
幅器１１で増幅されながら受信側の端局１４まで伝送さ
れる。
一般的構成を示す図である。本図において、光増幅多段
中継伝送システム１０は、両端局（Ａ，Ｂ）１４の間の
陸上または海底に敷設される長距離の光ファイバ１３
と、光ファイバ１３に対し所定の間隔で挿入され、光信
号を多段中継する複数の光増幅中継器１２とからなる。
各光増幅中継器１２は、本発明が適用される光増幅器１
１を含んで構成される。端局（Ａ）１４が送信端局で端
局（Ｂ）１４が受信端局となる光信号は、図中の上側に
示した光増幅器１１を経由して伝送され、端局（Ｂ）１
４が送信端局で端局（Ａ）１４が受信端局となる光信号
は、図中の下側に示した光増幅器１１を経由して伝送さ
れる。かくして光ファイバ中で減衰した光信号は各光増
幅器１１で増幅されながら受信側の端局１４まで伝送さ
れる。
【０００４】図２５は光増幅器の従来例を、希土類ドー
プファイバを用いた場合について示す図である。本図に
おいて、入力側の光ファイバ１３より受信した入力信号
光は、光カプラ２１を通して合波器２２に至り、ここで
微弱な入力信号光は励起光と混合されて光増幅部２５に
入力される。励起光によって励起された光増幅部２５に
微弱な入力信号光が入射されると増幅されて入力信号光
は励起光と共に光増幅部２５より出力されるが、このう
ち光信号として不要な励起光は励起光阻止フィルタ２６
によって除去され、必要な、増幅された入力信号光（僅
かなＡＳＥノイズを含む）が、光カプラ２７を通して出
力側の光ファイバ１３に再び入力され、受信端局１４に
向う。
プファイバを用いた場合について示す図である。本図に
おいて、入力側の光ファイバ１３より受信した入力信号
光は、光カプラ２１を通して合波器２２に至り、ここで
微弱な入力信号光は励起光と混合されて光増幅部２５に
入力される。励起光によって励起された光増幅部２５に
微弱な入力信号光が入射されると増幅されて入力信号光
は励起光と共に光増幅部２５より出力されるが、このう
ち光信号として不要な励起光は励起光阻止フィルタ２６
によって除去され、必要な、増幅された入力信号光（僅
かなＡＳＥノイズを含む）が、光カプラ２７を通して出
力側の光ファイバ１３に再び入力され、受信端局１４に
向う。
【０００５】光増幅部２５としては現在希土類ドープフ
ァイバが広く用いられており、例えばエルビウム（Ｅ
ｒ）ドープファイバを用いるのが一般的である。その動
作は良く知られており、エルビウムをドープしたファイ
バｆに、外部から（例えばレーザダイオード（ＬＤ）よ
りなる励起光駆動部２４から）励起光エネルギーが与え
られると、エルビウムイオンを取り巻く電子は高いエネ
ルギー準位に励起された状態となる。ここへ入力信号光
が入射されると、いわゆる誘導放出が生じ、微弱な該入
力信号光は指数関数的に増幅される。なお、図２５にお
いては、励起光をエルビウムドープファイバｆの入力端
より注入した例を示すが（前方励起）、その励起光をエ
ルビウムドープファイバｆの出力端より入力信号光と逆
向きに注入しても構わない（後方励起）。後述する本発
明の構成においても、前方励起を採用した構成を示す
が、後方励起による構成を採用しても勿論構わない。
ァイバが広く用いられており、例えばエルビウム（Ｅ
ｒ）ドープファイバを用いるのが一般的である。その動
作は良く知られており、エルビウムをドープしたファイ
バｆに、外部から（例えばレーザダイオード（ＬＤ）よ
りなる励起光駆動部２４から）励起光エネルギーが与え
られると、エルビウムイオンを取り巻く電子は高いエネ
ルギー準位に励起された状態となる。ここへ入力信号光
が入射されると、いわゆる誘導放出が生じ、微弱な該入
力信号光は指数関数的に増幅される。なお、図２５にお
いては、励起光をエルビウムドープファイバｆの入力端
より注入した例を示すが（前方励起）、その励起光をエ
ルビウムドープファイバｆの出力端より入力信号光と逆
向きに注入しても構わない（後方励起）。後述する本発
明の構成においても、前方励起を採用した構成を示す
が、後方励起による構成を採用しても勿論構わない。
【０００６】図２５に示す光増幅器１１に対しまず求め
られる性能は、所望の利得または所望の出力信号光レベ
ル（出力パワー）である。すなわち、長距離の光ファイ
バ１３に沿って変化する予め定められた設計上のレベル
ダイアグラムに合うように、各光増幅器１１は所望の利
得を備えることまたは所望の出力パワーを生成すること
が重要である。このために、図２５に示す従来の光増幅
器１１では前述した入力側の光カプラ２１および出力側
の光カプラ２７と、これらとそれぞれ対をなすホトダイ
オード（ＰＤ）２８および２９と、これらホトダイオー
ド２８および２９の各出力を制御入力として前述のレー
ザダイオード（ＬＤ）２４への制御出力を生成する制御
回路２３とが設けられる。
られる性能は、所望の利得または所望の出力信号光レベ
ル（出力パワー）である。すなわち、長距離の光ファイ
バ１３に沿って変化する予め定められた設計上のレベル
ダイアグラムに合うように、各光増幅器１１は所望の利
得を備えることまたは所望の出力パワーを生成すること
が重要である。このために、図２５に示す従来の光増幅
器１１では前述した入力側の光カプラ２１および出力側
の光カプラ２７と、これらとそれぞれ対をなすホトダイ
オード（ＰＤ）２８および２９と、これらホトダイオー
ド２８および２９の各出力を制御入力として前述のレー
ザダイオード（ＬＤ）２４への制御出力を生成する制御
回路２３とが設けられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題の発生原因は利得ピーク波長λASE ・ P と信号
光波長λS との間の不一致にある。このことを以下に説
明する。図２６は信号光波長に利得ピーク波長が一致す
る場合（Ａ）と一致しない場合（Ｂ）のスペクトルを表
す図である。ここで信号光波長λS とは、端局間で伝送
される光信号をなす光の波長のことである。なお、λの
添字のＳはSignalを意味する。一方、利得ピーク波長λ
ASE ・ P とは、ＡＳＥスペクトルがピークとなる波長の
ことである。なお、λの添字のＡＳＥは、増幅された自
然放出光（Amplified Spontaneous Emission) を意味
し、Ｐはpeakを意味する。一般に光増幅器の利得（Gai
n）には波長依存性があり、利得ピーク波長と言えば、
この光増幅器の利得がピークになるときの波長λG ・ P
を意味する。ところが、例えば、エルビウムドープファ
イバ光増幅器を多段に縦属接続すると（cascaded repea
ters）、その利得ピーク波長λG ・ P は、その段数を増
す毎に、ＡＳＥスペクトルがピークとなる波長λ
ASE ・ P に限りなく近付くことが知られている。これを
"auto-filtering" と呼んでいる。〔参照文献P.K.Rung
e and E.K.Stafford,"AT&T optical amplifier system
s," Sboptic '93,S.3,3.5,pp.72-77,1993〕。したがっ
て、ここでは利得ピーク波長λG ・ P を、ＡＳＥスペク
トルがピークとなる波長λAS E ・ P として表すことにす
る。
する課題の発生原因は利得ピーク波長λASE ・ P と信号
光波長λS との間の不一致にある。このことを以下に説
明する。図２６は信号光波長に利得ピーク波長が一致す
る場合（Ａ）と一致しない場合（Ｂ）のスペクトルを表
す図である。ここで信号光波長λS とは、端局間で伝送
される光信号をなす光の波長のことである。なお、λの
添字のＳはSignalを意味する。一方、利得ピーク波長λ
ASE ・ P とは、ＡＳＥスペクトルがピークとなる波長の
ことである。なお、λの添字のＡＳＥは、増幅された自
然放出光（Amplified Spontaneous Emission) を意味
し、Ｐはpeakを意味する。一般に光増幅器の利得（Gai
n）には波長依存性があり、利得ピーク波長と言えば、
この光増幅器の利得がピークになるときの波長λG ・ P
を意味する。ところが、例えば、エルビウムドープファ
イバ光増幅器を多段に縦属接続すると（cascaded repea
ters）、その利得ピーク波長λG ・ P は、その段数を増
す毎に、ＡＳＥスペクトルがピークとなる波長λ
ASE ・ P に限りなく近付くことが知られている。これを
"auto-filtering" と呼んでいる。〔参照文献P.K.Rung
e and E.K.Stafford,"AT&T optical amplifier system
s," Sboptic '93,S.3,3.5,pp.72-77,1993〕。したがっ
て、ここでは利得ピーク波長λG ・ P を、ＡＳＥスペク
トルがピークとなる波長λAS E ・ P として表すことにす
る。
【０００８】光増幅器１１は僅かではあるが自ら雑音を
発生し、これが増幅されて自然放出光ＡＳＥとなる。超
長距離伝送路においては多数の光増幅器を経由すること
から、各光増幅器で生ずるＡＳＥが累積し、図２６に示
すＡＳＥスペクトルを形成する。このＡＳＥスペクトル
は図示のとおり山形をなし、その頂点に相当する波長が
λASE ・ P となる。別言すれば、このλASE ・ P におけ
る信号光の増幅効率が最も高くなる。したがって上記信
号光波長λS と利得ピーク波長λASE ・ P とが一致して
いるときに、当該超長距離光通信システムの伝送効率は
最大となり、ＳＮＲが最良になるから必然的に高い伝送
品質が確保されることになる。図２６の（Ａ）ではその
理想状態（λS ＝λASE ・ P ）を示しており、伝送光パ
ワーＰSTに対する雑音パワーは最小、すなわち、ＳＮＲ
は最大となる。なお、添字のＴはtuningを意味する。
発生し、これが増幅されて自然放出光ＡＳＥとなる。超
長距離伝送路においては多数の光増幅器を経由すること
から、各光増幅器で生ずるＡＳＥが累積し、図２６に示
すＡＳＥスペクトルを形成する。このＡＳＥスペクトル
は図示のとおり山形をなし、その頂点に相当する波長が
λASE ・ P となる。別言すれば、このλASE ・ P におけ
る信号光の増幅効率が最も高くなる。したがって上記信
号光波長λS と利得ピーク波長λASE ・ P とが一致して
いるときに、当該超長距離光通信システムの伝送効率は
最大となり、ＳＮＲが最良になるから必然的に高い伝送
品質が確保されることになる。図２６の（Ａ）ではその
理想状態（λS ＝λASE ・ P ）を示しており、伝送光パ
ワーＰSTに対する雑音パワーは最小、すなわち、ＳＮＲ
は最大となる。なお、添字のＴはtuningを意味する。
【０００９】ところが実際には上記の理想状態にはなら
ず、λS ≠λASE ・ P となるのが普通である。そうする
と、伝送光パワーは（Ｂ）のグラフに示すＰSDとなり、
ＳＮＲは低下してしまう（添字のＤはdetuningを意味す
る）。したがって信号光スペクトルの大半はＡＳＥスペ
クトルの中に埋もれてしまい、ＳＮＲは劣化してしまう
のが現状である。
ず、λS ≠λASE ・ P となるのが普通である。そうする
と、伝送光パワーは（Ｂ）のグラフに示すＰSDとなり、
ＳＮＲは低下してしまう（添字のＤはdetuningを意味す
る）。したがって信号光スペクトルの大半はＡＳＥスペ
クトルの中に埋もれてしまい、ＳＮＲは劣化してしまう
のが現状である。
【００１０】図２６の（Ｂ）に示す特性を同図の（Ａ）
に示す特性に改善する対策として、信号光波長λS を利
得ピーク波長λASE ・ P に一致させるという手法がまず
考えられる。しかしながらこの手法は容易ではない。通
常λS は伝送路である光ファイバの零分散波長近傍に設
定する必要があるために設定範囲が限定されてしまうか
らである。これにより、伝送距離が長くなる程、そして
伝送速度が高くなる程、光ファイバ１３の波長分散と非
線形光学効果の問題が顕著になり、λS を変化させるこ
とのできる範囲は極めて狭いものとなる。現在、世界中
には膨大な距離の光ファイバが既に敷設されている。そ
の各々は固有の零分散波長を有していて、これを後から
変えることはできない。したがって、各該光ファイバを
通す信号光の波長を定めるに際し、各該光ファイバ毎に
定まった零分散波長の近傍に設定しなければならない。
そうすると、自ずと上記の利得ピーク波長は信号光波長
に一致させなければならないということになる。また、
利得ピーク波長と信号光波長とを一致させる自由度（又
は範囲）を広げられる。
に示す特性に改善する対策として、信号光波長λS を利
得ピーク波長λASE ・ P に一致させるという手法がまず
考えられる。しかしながらこの手法は容易ではない。通
常λS は伝送路である光ファイバの零分散波長近傍に設
定する必要があるために設定範囲が限定されてしまうか
らである。これにより、伝送距離が長くなる程、そして
伝送速度が高くなる程、光ファイバ１３の波長分散と非
線形光学効果の問題が顕著になり、λS を変化させるこ
とのできる範囲は極めて狭いものとなる。現在、世界中
には膨大な距離の光ファイバが既に敷設されている。そ
の各々は固有の零分散波長を有していて、これを後から
変えることはできない。したがって、各該光ファイバを
通す信号光の波長を定めるに際し、各該光ファイバ毎に
定まった零分散波長の近傍に設定しなければならない。
そうすると、自ずと上記の利得ピーク波長は信号光波長
に一致させなければならないということになる。また、
利得ピーク波長と信号光波長とを一致させる自由度（又
は範囲）を広げられる。
【００１１】結局、図２６の（Ｂ）に示す特性を、同図
の（Ａ）に示す特性に改善するには、利得ピーク波長λ
ASE ・ P を信号光波長λS に一致させるという手法を採
る方が有利である。しかしこの手法を実現する具体的な
提案は未だなされていない。もう一度図２５に示す従来
の光増幅器１１を参照してみると、ここに示される制御
回路２３は、入力信号光のレベルを、光カプラ２１とホ
トダイオード２８で検出し、出力信号光のレベルを光カ
プラ２７とホトダイオード２９で検出して、これらの検
出レベルの比が一定になるように、すなわち光増幅器１
１全体の利得が所望の一定値になるようにレーザダイオ
ード２４を駆動し、励起光の強弱を調整しているに過ぎ
ない。つまり、この従来の回路構成の光増幅器１１で
は、λASE ・ P をλS に一致させるための制御回路は見
出すことはできない。
の（Ａ）に示す特性に改善するには、利得ピーク波長λ
ASE ・ P を信号光波長λS に一致させるという手法を採
る方が有利である。しかしこの手法を実現する具体的な
提案は未だなされていない。もう一度図２５に示す従来
の光増幅器１１を参照してみると、ここに示される制御
回路２３は、入力信号光のレベルを、光カプラ２１とホ
トダイオード２８で検出し、出力信号光のレベルを光カ
プラ２７とホトダイオード２９で検出して、これらの検
出レベルの比が一定になるように、すなわち光増幅器１
１全体の利得が所望の一定値になるようにレーザダイオ
ード２４を駆動し、励起光の強弱を調整しているに過ぎ
ない。つまり、この従来の回路構成の光増幅器１１で
は、λASE ・ P をλS に一致させるための制御回路は見
出すことはできない。
【００１２】λASE ・ P をλS に一致させるには、ある
実験的事実に着目するとかなり容易に実現することがで
きる。これを次に説明する。図２７は希土類ドープファ
イバの利得と利得ピーク波長の関係を示すグラフであ
る。本グラフの横軸は希土類ドープファイバ、例えばエ
ルビウム（Ｅｒ）ドープファイバの利得Ｇ（gain) を示
し、縦軸は各利得のもとでの利得ピーク波長λ ASE ・ P
を示す。原点ＧO で、ある利得ピーク波長λASE ・ POを
とる。
実験的事実に着目するとかなり容易に実現することがで
きる。これを次に説明する。図２７は希土類ドープファ
イバの利得と利得ピーク波長の関係を示すグラフであ
る。本グラフの横軸は希土類ドープファイバ、例えばエ
ルビウム（Ｅｒ）ドープファイバの利得Ｇ（gain) を示
し、縦軸は各利得のもとでの利得ピーク波長λ ASE ・ P
を示す。原点ＧO で、ある利得ピーク波長λASE ・ POを
とる。
【００１３】本グラフの示すところによれば、希土類ド
ープファイバ（図２５の光増幅部２５に相当）の利得を
変化させれば、利得ピーク波長λASE ・ P も変化するこ
とが分かる。具体的にはＧをＧO から徐々に増大する
と、λASE ・ P もλASE ・ POから徐々に減少するという
単調減少関係が存在することが分かる。なお、図ではリ
ニアな減少を示す。
ープファイバ（図２５の光増幅部２５に相当）の利得を
変化させれば、利得ピーク波長λASE ・ P も変化するこ
とが分かる。具体的にはＧをＧO から徐々に増大する
と、λASE ・ P もλASE ・ POから徐々に減少するという
単調減少関係が存在することが分かる。なお、図ではリ
ニアな減少を示す。
【００１４】そうすると、λASE ・ P をλS に一致させ
るためには利得Ｇを調整すればよいことが分かる。した
がってλASE ・ P をλS に一致させるためには、励起光
（図２５参照）の強弱を調整すればよいことが分かる。
なお、図２７の横軸は励起光パワーとしても良い。この
場合は、励起光パワーの増大と共にλASE ・ P は減少す
る。
るためには利得Ｇを調整すればよいことが分かる。した
がってλASE ・ P をλS に一致させるためには、励起光
（図２５参照）の強弱を調整すればよいことが分かる。
なお、図２７の横軸は励起光パワーとしても良い。この
場合は、励起光パワーの増大と共にλASE ・ P は減少す
る。
【００１５】ここで再度その図２５を参照すると、本図
の制御回路２３は、前述したとおり、この光増幅器１１
に要求される所望の一定利得を維持するように作用して
いる。つまり、該回路２３は利得Ｇを変えないように励
起光の強弱を調整する。しかしながら一方、前記図２６
のグラフに基づけば、上述したように、利得制御回路は
λASE ・ P をλS に一致させるように励起光の強弱を調
整することが要求される。
の制御回路２３は、前述したとおり、この光増幅器１１
に要求される所望の一定利得を維持するように作用して
いる。つまり、該回路２３は利得Ｇを変えないように励
起光の強弱を調整する。しかしながら一方、前記図２６
のグラフに基づけば、上述したように、利得制御回路は
λASE ・ P をλS に一致させるように励起光の強弱を調
整することが要求される。
【００１６】ここに、λASE ・ P をλS に一致させた
いという第１の要求と、光増幅器の利得（あるいは光
増幅部２５の出力パワー）を所望の一定値に維持したい
という第２の要求が２つ同時に存在してしまう。しかも
これら２つの要求の間には何の関連も持たない。結局、
従来の光増幅器ではその利得または出力パワーを所望の
一定値に維持しながら同時に、利得ピーク波長λ
ASE ・ P を信号光波長λS に一致させることができない
という問題があった。
いという第１の要求と、光増幅器の利得（あるいは光
増幅部２５の出力パワー）を所望の一定値に維持したい
という第２の要求が２つ同時に存在してしまう。しかも
これら２つの要求の間には何の関連も持たない。結局、
従来の光増幅器ではその利得または出力パワーを所望の
一定値に維持しながら同時に、利得ピーク波長λ
ASE ・ P を信号光波長λS に一致させることができない
という問題があった。
【００１７】したがって本発明の目的は、利得または出
力パワーを所望の一定値に維持しつつ同時に、利得ピー
ク波長を信号光波長に一致させることもできる光増幅器
を提供することを目的とするものである。
力パワーを所望の一定値に維持しつつ同時に、利得ピー
ク波長を信号光波長に一致させることもできる光増幅器
を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る光増
幅器の原理構成を示す図である。本図において、特に本
発明の主要部をなすのは光増幅部制御手段３１および可
変光減衰手段３２である。なお全図を通じて同様の構成
要素には同一の参照番号または記号を付して示す。
幅器の原理構成を示す図である。本図において、特に本
発明の主要部をなすのは光増幅部制御手段３１および可
変光減衰手段３２である。なお全図を通じて同様の構成
要素には同一の参照番号または記号を付して示す。
【００１９】まず本発明の前提をなす光増幅器１１は、
複数の光増幅器を光ファイバに沿って送信および受信端
局間に多段に従属接続してなる光増幅多段中継伝送シス
テムにおける光増幅器である。その第１例としては、そ
れぞれが希土類ドープファイバ（図２のｆ）からなる光
増幅部２５を有し入力した入力信号光に励起光を合波し
て該入力信号光を増幅した出力信号光を出力する機能を
備えた光増幅器である。そしてこの光増幅器１１には上
記の２つの手段３１および３２が内蔵される。すなわ
ち、光増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波
長λASE ・ P を、入力および出力信号光の信号光波長λ
S に一致させるための光増幅部制御手段３１および光増
幅部制御手段３１により変動した光増幅部２５からの信
号光パワーのレベルを調整し、出力信号光を所定の信号
光パワーレベルにする可変光減衰手段３２が新たに光増
幅器１１内に設けられる。
複数の光増幅器を光ファイバに沿って送信および受信端
局間に多段に従属接続してなる光増幅多段中継伝送シス
テムにおける光増幅器である。その第１例としては、そ
れぞれが希土類ドープファイバ（図２のｆ）からなる光
増幅部２５を有し入力した入力信号光に励起光を合波し
て該入力信号光を増幅した出力信号光を出力する機能を
備えた光増幅器である。そしてこの光増幅器１１には上
記の２つの手段３１および３２が内蔵される。すなわ
ち、光増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波
長λASE ・ P を、入力および出力信号光の信号光波長λ
S に一致させるための光増幅部制御手段３１および光増
幅部制御手段３１により変動した光増幅部２５からの信
号光パワーのレベルを調整し、出力信号光を所定の信号
光パワーレベルにする可変光減衰手段３２が新たに光増
幅器１１内に設けられる。
【００２０】なお、光増幅部２５を具体的に構成するも
のとして、現在一般的な希土類ドープファイバを例にと
って以下説明するが、光増幅部２５としてはこの他、半
導体光増幅素子を用いて実現することもできる。この半
導体光増幅素子を用いる例については後で述べる。
のとして、現在一般的な希土類ドープファイバを例にと
って以下説明するが、光増幅部２５としてはこの他、半
導体光増幅素子を用いて実現することもできる。この半
導体光増幅素子を用いる例については後で述べる。
【００２１】
【作用】図２７を参照して説明したように、希土類ドー
プファイバｆを有する光増幅部２５の利得（光増幅器１
１全体の利得とは一致しない）を変化させることによ
り、利得ピーク波長λASE ・ P を変化させることができ
る。したがって、光増幅部制御手段３１では、励起光制
御部２３によって励起光駆動部２４を制御し（図２参
照）、適当なレベルの励起光を入射することにより、利
得ピーク波長λASE ・ P を信号光波長λS に一致させる
ことができる。
プファイバｆを有する光増幅部２５の利得（光増幅器１
１全体の利得とは一致しない）を変化させることによ
り、利得ピーク波長λASE ・ P を変化させることができ
る。したがって、光増幅部制御手段３１では、励起光制
御部２３によって励起光駆動部２４を制御し（図２参
照）、適当なレベルの励起光を入射することにより、利
得ピーク波長λASE ・ P を信号光波長λS に一致させる
ことができる。
【００２２】一方、その適当なレベルの励起光を希土類
ドープファイバｆに入射したことによって、光増幅部２
５はそのレベルの励起光に依存した利得を有することに
なる。そしてこの利得をもって増幅された入力信号光が
出力信号光として送出されることになるが、このときの
出力信号光の信号光パワーレベルが、当該光増幅器に対
して求められている所望のレベルに一致する可能性は極
めて低い。なぜなら、光増幅部２５に対して今設定され
た利得（Ｇ）は、λASE ・ P がλS に一致することのみ
を目的として定められた値であって、その利得（Ｇ）に
よって所望の信号光パワーレベルを有する出力信号光を
得るということは全く考慮していないからである。
ドープファイバｆに入射したことによって、光増幅部２
５はそのレベルの励起光に依存した利得を有することに
なる。そしてこの利得をもって増幅された入力信号光が
出力信号光として送出されることになるが、このときの
出力信号光の信号光パワーレベルが、当該光増幅器に対
して求められている所望のレベルに一致する可能性は極
めて低い。なぜなら、光増幅部２５に対して今設定され
た利得（Ｇ）は、λASE ・ P がλS に一致することのみ
を目的として定められた値であって、その利得（Ｇ）に
よって所望の信号光パワーレベルを有する出力信号光を
得るということは全く考慮していないからである。
【００２３】そこで所望の信号光パワーレベル（光増幅
器１１の出力パワーレベル）（ＰO）よりも高いレベル
の信号光パワーが得られる領域内の利得範囲から、λ
ASE ・ P がλS に一致する１つの利得を選定する。これ
によりλASE ・ P をλS に一致させるという第１の要求
は満足される。しかしながら、このとき光増幅部２５の
信号光パワーレベルは所望の信号光パワーレベル
（ＰO ）よりも高いレベルにあって、ＰO には至ってい
ない。
器１１の出力パワーレベル）（ＰO）よりも高いレベル
の信号光パワーが得られる領域内の利得範囲から、λ
ASE ・ P がλS に一致する１つの利得を選定する。これ
によりλASE ・ P をλS に一致させるという第１の要求
は満足される。しかしながら、このとき光増幅部２５の
信号光パワーレベルは所望の信号光パワーレベル
（ＰO ）よりも高いレベルにあって、ＰO には至ってい
ない。
【００２４】そこで、上記第１の要求を満足させたま
ま、すなわち励起光のパワーはそのままにして光増幅器
１１の出力パワーレベルをＰO まで降下させる。この役
目を果すのが可変光減衰手段３２である。かくして、光
増幅器１１の利得あるいは出力パワー（信号光パワー）
レベルを所望の利得またはパワーレベルに維持したいと
いう第２の要求も、上記第１の要求と共に満足されるこ
とになる。
ま、すなわち励起光のパワーはそのままにして光増幅器
１１の出力パワーレベルをＰO まで降下させる。この役
目を果すのが可変光減衰手段３２である。かくして、光
増幅器１１の利得あるいは出力パワー（信号光パワー）
レベルを所望の利得またはパワーレベルに維持したいと
いう第２の要求も、上記第１の要求と共に満足されるこ
とになる。
【００２５】かくして利得または出力パワーを所望の一
定値に維持しながらλASE ・ P をλ S に一致させること
ができる。
定値に維持しながらλASE ・ P をλ S に一致させること
ができる。
【００２６】
【実施例】図２は図１の構成の具体例（Ａ）およびその
内部でのレベルダイヤ（Ｂ）を示す図である。まず本図
の（Ａ）を参照すると、本発明の主要部をなす励起光制
御手段３１と、可変光減衰手段３２と、これらの中間に
位置する既存の光増幅部２５が図示する位置に設けられ
ている。構成要素２２，２４，２６，２７および２９は
図２５に示したとおりである。また、その他の既存の構
成要素として、入力信号光を受信する入力段に設けられ
る第１光アイソレータ１５と、光増幅部２５の出力段と
可変光減衰手段３２との間に設けられる第２光アイソレ
ータ１６とを有する。この場合、励起光阻止フィルタ２
６は、第２光アイソレータ１６と可変光減衰手段３２と
の間に挿入される。アイソレータ１５および１６は、信
号光を一方向にのみ進行させるものであり、不要な反射
光はここでしゃ断して、回路動作を安定化させる。
内部でのレベルダイヤ（Ｂ）を示す図である。まず本図
の（Ａ）を参照すると、本発明の主要部をなす励起光制
御手段３１と、可変光減衰手段３２と、これらの中間に
位置する既存の光増幅部２５が図示する位置に設けられ
ている。構成要素２２，２４，２６，２７および２９は
図２５に示したとおりである。また、その他の既存の構
成要素として、入力信号光を受信する入力段に設けられ
る第１光アイソレータ１５と、光増幅部２５の出力段と
可変光減衰手段３２との間に設けられる第２光アイソレ
ータ１６とを有する。この場合、励起光阻止フィルタ２
６は、第２光アイソレータ１６と可変光減衰手段３２と
の間に挿入される。アイソレータ１５および１６は、信
号光を一方向にのみ進行させるものであり、不要な反射
光はここでしゃ断して、回路動作を安定化させる。
【００２７】なお図２においては、可変光減衰手段３２
を、光減衰器（ＡＴＴ）と制御回路により構成した例を
示している。さて図２の（Ｂ）欄を、（Ａ）欄と併せて
考察すると、図の左側から入力された入力信号光（パワ
ーＰi ）が、光増幅器１１の中を通って図の右側から出
力信号光（パワーＰO ）として出力されるまでの間のパ
ワーレベル（ｄＢｍ）の変化がレベルダイヤとして表さ
れている。この場合、ＰO は設計上この光増幅器１１が
出力すべき所望のパワーレベルである。なお、設計上の
要求として、パワーレベルＰO を所望の値に指定する場
合の他、光増幅器１１の利得（Ｇ）を所望の値に指定す
ることもある。このときの利得Ｇは、Ｇ＝ＰO ／Ｐi で
表される。
を、光減衰器（ＡＴＴ）と制御回路により構成した例を
示している。さて図２の（Ｂ）欄を、（Ａ）欄と併せて
考察すると、図の左側から入力された入力信号光（パワ
ーＰi ）が、光増幅器１１の中を通って図の右側から出
力信号光（パワーＰO ）として出力されるまでの間のパ
ワーレベル（ｄＢｍ）の変化がレベルダイヤとして表さ
れている。この場合、ＰO は設計上この光増幅器１１が
出力すべき所望のパワーレベルである。なお、設計上の
要求として、パワーレベルＰO を所望の値に指定する場
合の他、光増幅器１１の利得（Ｇ）を所望の値に指定す
ることもある。このときの利得Ｇは、Ｇ＝ＰO ／Ｐi で
表される。
【００２８】パワーレベルＰi で入力された入力信号光
のレベルは徐々に減衰して希土類ドープファイバｆの入
力端ではＰfiという最小のレベルになる。このファイバ
ｆで励起光により増幅された入力信号光は、その出力端
よりＰfOという最大のレベルで出力される。この場合、
ファイバｆの利得（ｇ）は、ｇ＝ＰfO／Ｐfiで表され
る。この利得（ｇ）は、図２７で説明したように、利得
ピーク波長λASE ・ P をシフトさせる最も大きな要因と
なる。そこで、既述のとおり、光増幅部制御手段３１に
よって励起光の強弱を調整し、これにより利得ｇを調整
して、そのλASE ・ P と信号光波長λS に一致させる。
この場合、ファイバｆの出力端でのパワーレベルＰ
fOは、所望の出力パワーレベルＰO よりも大であること
を要す。
のレベルは徐々に減衰して希土類ドープファイバｆの入
力端ではＰfiという最小のレベルになる。このファイバ
ｆで励起光により増幅された入力信号光は、その出力端
よりＰfOという最大のレベルで出力される。この場合、
ファイバｆの利得（ｇ）は、ｇ＝ＰfO／Ｐfiで表され
る。この利得（ｇ）は、図２７で説明したように、利得
ピーク波長λASE ・ P をシフトさせる最も大きな要因と
なる。そこで、既述のとおり、光増幅部制御手段３１に
よって励起光の強弱を調整し、これにより利得ｇを調整
して、そのλASE ・ P と信号光波長λS に一致させる。
この場合、ファイバｆの出力端でのパワーレベルＰ
fOは、所望の出力パワーレベルＰO よりも大であること
を要す。
【００２９】ＰO を超えるレベルでファイバｆより出力
された入力信号光は、再び減衰され、可変光減衰器（Ａ
ＴＴ）でさらに減衰されて、所望のパワーレベルＰO を
有する出力信号光として光ファイバ（１３）に再び入射
される。このとき、ファイバｆの出力端でのレベルＰfO
を正確にＰO まで導かなければならない。このための制
御を行うのが、可変光減衰手段３２である。例えば、制
御回路は、出力信号光の一部を光カプラ２７およびホト
ダイオード２９によりモニタし、予め定めた基準レベル
Ｖref を比較しながらＰO におさまるような帰還制御を
可変光減衰器（ＡＴＴ）に対して行う。
された入力信号光は、再び減衰され、可変光減衰器（Ａ
ＴＴ）でさらに減衰されて、所望のパワーレベルＰO を
有する出力信号光として光ファイバ（１３）に再び入射
される。このとき、ファイバｆの出力端でのレベルＰfO
を正確にＰO まで導かなければならない。このための制
御を行うのが、可変光減衰手段３２である。例えば、制
御回路は、出力信号光の一部を光カプラ２７およびホト
ダイオード２９によりモニタし、予め定めた基準レベル
Ｖref を比較しながらＰO におさまるような帰還制御を
可変光減衰器（ＡＴＴ）に対して行う。
【００３０】図３は本発明の第１実施例を示す図、図４
は本発明の第２実施例を示す図である。第１実施例（図
３）のもとでは、光増幅部制御手段３１は、光増幅多段
中継伝送システム（図２４）における利得ピーク波長λ
ASE ・ P と信号光波長λS との間のずれをモニタしてそ
のずれ量を示す受信端局１４（図２４）からの制御情報
を受信しそのずれ量を最小にするように励起光のパワー
を調整するものである。
は本発明の第２実施例を示す図である。第１実施例（図
３）のもとでは、光増幅部制御手段３１は、光増幅多段
中継伝送システム（図２４）における利得ピーク波長λ
ASE ・ P と信号光波長λS との間のずれをモニタしてそ
のずれ量を示す受信端局１４（図２４）からの制御情報
を受信しそのずれ量を最小にするように励起光のパワー
を調整するものである。
【００３１】一方、第２実施例（図４）のもとでは、可
変光減衰手段３２は、光増幅多段中継伝送システム（図
２４）における利得ピーク波長と前記信号光波長との間
のずれをモニタしそのずれ量を示す受信端局１４（図２
４）からの制御情報を受信して光増幅部２５からの信号
光パワーのレベルを変化させ、この変化に応じた出力信
号光のパワーの変化を光増幅部制御手段３１に帰還する
ように構成するものである。
変光減衰手段３２は、光増幅多段中継伝送システム（図
２４）における利得ピーク波長と前記信号光波長との間
のずれをモニタしそのずれ量を示す受信端局１４（図２
４）からの制御情報を受信して光増幅部２５からの信号
光パワーのレベルを変化させ、この変化に応じた出力信
号光のパワーの変化を光増幅部制御手段３１に帰還する
ように構成するものである。
【００３２】前述のように、光増幅多段中継伝送システ
ム（図２４）において各光増幅器１１が （ａ）どの程度の出力パワーレベル（ＰO ）の出力信号
光を送出すべきか、あるいは （ｂ）どのような利得Ｇを有すべきかは、その伝送シス
テムの設計上予め定められている。つまり各光増幅器１
１は、（ａ）出力一定制御モードか、あるいは（ｂ）利
得一定制御モードで動作することになる。したがって上
記第１実施例の構成のもとで、該モード（ａ）あるいは
（ｂ）で動作するという２つのケースと、上記第２実施
例の構成のもとで、該モード（ａ）あるいは（ｂ）で動
作するという２つのケースとがあり、総計４つのケース
が想定される。以下、図を参照しながら、これら４つの
ケース（図５〜図８）の構成例を個別に説明する。な
お、各図において、簡略化のためにアイソレータ１５，
１６の記載を省略した。
ム（図２４）において各光増幅器１１が （ａ）どの程度の出力パワーレベル（ＰO ）の出力信号
光を送出すべきか、あるいは （ｂ）どのような利得Ｇを有すべきかは、その伝送シス
テムの設計上予め定められている。つまり各光増幅器１
１は、（ａ）出力一定制御モードか、あるいは（ｂ）利
得一定制御モードで動作することになる。したがって上
記第１実施例の構成のもとで、該モード（ａ）あるいは
（ｂ）で動作するという２つのケースと、上記第２実施
例の構成のもとで、該モード（ａ）あるいは（ｂ）で動
作するという２つのケースとがあり、総計４つのケース
が想定される。以下、図を参照しながら、これら４つの
ケース（図５〜図８）の構成例を個別に説明する。な
お、各図において、簡略化のためにアイソレータ１５，
１６の記載を省略した。
【００３３】図５は本発明の第１実施例のもとでの第１
の態様を示す図、図６は本発明の第１実施例のもとでの
第２の態様を示す図、図７は本発明の第２実施例のもと
での第１の態様を示す図、図８は本発明の第２実施例の
もとでの第２の態様を示す図である。なお、第１の態様
とは、前述した出力一定制御モード（ａ）のことであ
り、第２の態様とは、前述した利得一定制御モード
（ｂ）のことである。
の態様を示す図、図６は本発明の第１実施例のもとでの
第２の態様を示す図、図７は本発明の第２実施例のもと
での第１の態様を示す図、図８は本発明の第２実施例の
もとでの第２の態様を示す図である。なお、第１の態様
とは、前述した出力一定制御モード（ａ）のことであ
り、第２の態様とは、前述した利得一定制御モード
（ｂ）のことである。
【００３４】まず図５においては、可変光減衰手段３２
は、出力信号光のパワーをモニタし該パワーを所望の一
定値に維持するように制御する信号光出力制御回路４１
を備える。光増幅部制御手段３１は、端局１４からの指
令（制御情報）にのみ依存して励起光の強弱を変化させ
ている。したがって、希土類ドープファイバｆからどの
ようなパワーレベルの信号光が出力されるか不明であ
る。しかし、どのようなパワーレベルであるにせよ、最
終的には可変光減衰手段３２と信号光出力制御回路４１
によって、出力信号光の出力パワーレベルは強制的にＰ
O に維持される。
は、出力信号光のパワーをモニタし該パワーを所望の一
定値に維持するように制御する信号光出力制御回路４１
を備える。光増幅部制御手段３１は、端局１４からの指
令（制御情報）にのみ依存して励起光の強弱を変化させ
ている。したがって、希土類ドープファイバｆからどの
ようなパワーレベルの信号光が出力されるか不明であ
る。しかし、どのようなパワーレベルであるにせよ、最
終的には可変光減衰手段３２と信号光出力制御回路４１
によって、出力信号光の出力パワーレベルは強制的にＰ
O に維持される。
【００３５】本図における光増幅部制御手段３１は、端
局１４からの制御情報に従って励起光駆動部２４を制御
できる手段を含む。もしその端局１４からの制御が、光
ファイバ１３とは別の通信路を経由する無線信号で与え
られるならば、無線受信機を少なくとも含む手段とな
る。もし端局１４からの制御情報が、光ファイバ１３内
に主信号に多重化して伝送される光信号で与えられるな
らば光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）を含む手段となる。
局１４からの制御情報に従って励起光駆動部２４を制御
できる手段を含む。もしその端局１４からの制御が、光
ファイバ１３とは別の通信路を経由する無線信号で与え
られるならば、無線受信機を少なくとも含む手段とな
る。もし端局１４からの制御情報が、光ファイバ１３内
に主信号に多重化して伝送される光信号で与えられるな
らば光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）を含む手段となる。
【００３６】また、信号光出力制御回路４１は、ホトダ
イオード２９からの出力光を電気信号に変換する回路
（Ｏ／Ｅ）と、その回路（Ｏ／Ｅ）の出力を第１比較入
力とし、基準レベルＶref を第２比較入力とするコンパ
レータとを含んで構成されるものである。図６において
は、可変光減衰手段３２は、入力信号光のパワー
（Ｐi ）と出力信号光のパワー（ＰO ）をそれぞれモニ
タして両パワーの比（ＰO ／Ｐi ＝Ｇ）が一定になるよ
うに制御することにより当該光増幅器１１の利得Ｇを所
望の一定値に維持する利得制御回路４２を備える。光増
幅部制御手段３１は、端局１４からの指令（制御情報）
にのみ依存して励起光の強弱を変化させている。したが
って、希土類ドープファイバｆからどのようなパワーレ
ベルの信号光が出力されるか不明である。しかし、どの
ようなパワーレベルであるにせよ、最終的には可変光減
衰手段３２と利得制御回路４２によって、出力信号光の
出力パワーレベルＰ O に対する入力信号光のパワーレベ
ルＰi の比、すなわち利得Ｇ（＝ＰO ／Ｐi）は強制的
に所望の一定値に維持される。この利得制御回路４２
は、上記信号光出力制御回路４１のように単純にコンパ
レータのみから構成できるものではないので、後に具体
的な一構成例を紹介する。
イオード２９からの出力光を電気信号に変換する回路
（Ｏ／Ｅ）と、その回路（Ｏ／Ｅ）の出力を第１比較入
力とし、基準レベルＶref を第２比較入力とするコンパ
レータとを含んで構成されるものである。図６において
は、可変光減衰手段３２は、入力信号光のパワー
（Ｐi ）と出力信号光のパワー（ＰO ）をそれぞれモニ
タして両パワーの比（ＰO ／Ｐi ＝Ｇ）が一定になるよ
うに制御することにより当該光増幅器１１の利得Ｇを所
望の一定値に維持する利得制御回路４２を備える。光増
幅部制御手段３１は、端局１４からの指令（制御情報）
にのみ依存して励起光の強弱を変化させている。したが
って、希土類ドープファイバｆからどのようなパワーレ
ベルの信号光が出力されるか不明である。しかし、どの
ようなパワーレベルであるにせよ、最終的には可変光減
衰手段３２と利得制御回路４２によって、出力信号光の
出力パワーレベルＰ O に対する入力信号光のパワーレベ
ルＰi の比、すなわち利得Ｇ（＝ＰO ／Ｐi）は強制的
に所望の一定値に維持される。この利得制御回路４２
は、上記信号光出力制御回路４１のように単純にコンパ
レータのみから構成できるものではないので、後に具体
的な一構成例を紹介する。
【００３７】なお、光増幅部制御手段３１については図
５で説明したとおりである。図７において、光増幅部制
御手段３１は、出力信号光のパワーＰO をモニタし該パ
ワーを所望の一定値に維持するように制御する信号光出
力制御回路４１を備える。利得ピーク波長λASE ・ P と
信号光波長λS との間のずれをモニタしそのずれ量を示
す端局１４からの制御情報は可変光減衰手段３２に受信
される。なお、この制御情報は、既に図５で述べたよう
に、無線信号で伝送されることも光信号で伝送されるこ
ともある。
５で説明したとおりである。図７において、光増幅部制
御手段３１は、出力信号光のパワーＰO をモニタし該パ
ワーを所望の一定値に維持するように制御する信号光出
力制御回路４１を備える。利得ピーク波長λASE ・ P と
信号光波長λS との間のずれをモニタしそのずれ量を示
す端局１４からの制御情報は可変光減衰手段３２に受信
される。なお、この制御情報は、既に図５で述べたよう
に、無線信号で伝送されることも光信号で伝送されるこ
ともある。
【００３８】その端局１４からの制御情報によって、可
変光減衰手段３２の減衰量が変化する。そうすると、光
カプラ２７およびホトダイオード２９を通して得られる
出力信号光のレベルも変化する。この変化は信号光出力
制御回路４１の基準レベルＶ ref に対する変化として、
光増幅部制御手段３１に帰還され、励起光の強弱を変化
させる。この帰還は、出力信号光のレベルがＶref に一
致するまで行われる。この一致の時点において、λ
ASE ・ P とλS とが一致していないことが端局１４で検
出されれば、再び端局１４は制御情報を送ってくる。同
様の繰り返しを行って、最終的に出力信号光のパワーレ
ベルがＰO に合致し、かつ、端局１４にてλ ASE ・ P が
λS に合致したことが確認されると、上記の帰還制御は
終了する。
変光減衰手段３２の減衰量が変化する。そうすると、光
カプラ２７およびホトダイオード２９を通して得られる
出力信号光のレベルも変化する。この変化は信号光出力
制御回路４１の基準レベルＶ ref に対する変化として、
光増幅部制御手段３１に帰還され、励起光の強弱を変化
させる。この帰還は、出力信号光のレベルがＶref に一
致するまで行われる。この一致の時点において、λ
ASE ・ P とλS とが一致していないことが端局１４で検
出されれば、再び端局１４は制御情報を送ってくる。同
様の繰り返しを行って、最終的に出力信号光のパワーレ
ベルがＰO に合致し、かつ、端局１４にてλ ASE ・ P が
λS に合致したことが確認されると、上記の帰還制御は
終了する。
【００３９】本図における光増幅部制御手段３１の構成
は、図５および図６に示した光増幅部制御手段３１の構
成とほぼ同じである。単に該手段３１への制御入力が変
更されただけだからである。図８において、光増幅部制
御手段３１は、入力信号光のパワーＰi と出力信号光の
パワーＰO をそれぞれモニタして両パワーの比（＝ＰO
／Ｐi ）が一定になるように制御することにより当該光
増幅器１１の利得（＝Ｇ）を所望の一定値に維持する利
得制御回路４２を備える。
は、図５および図６に示した光増幅部制御手段３１の構
成とほぼ同じである。単に該手段３１への制御入力が変
更されただけだからである。図８において、光増幅部制
御手段３１は、入力信号光のパワーＰi と出力信号光の
パワーＰO をそれぞれモニタして両パワーの比（＝ＰO
／Ｐi ）が一定になるように制御することにより当該光
増幅器１１の利得（＝Ｇ）を所望の一定値に維持する利
得制御回路４２を備える。
【００４０】端局１４からの制御情報に従って、可変光
減衰手段３２の減衰量が変化する。そうすると、光カプ
ラ２７およびホトダイオード２９を通して得られる出力
信号光のレベルＰO も変化する。この変化は利得制御回
路４２を介して光増幅部制御手段３１に帰還され、励起
光の強弱を変化させる。この帰還は、光カプラ２１およ
びホトダイオード２８を通して得られる入力信号光のレ
ベルＰi と、上記ＰOとの比、すなわち利得Ｇ（＝ＰO
／Ｐi ）が所望の一定値になるまで行われる。この所望
の一定値が得られた時点において、λASE ・ P とλS と
が一致していないことが端局１４にて検出されれば、再
び端局１４は制御情報を送ってくる。同様の繰り返しを
行い、最終的に出力信号光のパワーＰO と入力信号光の
パワーＰ i との比（利得Ｇ）が所望の一定値になり、か
つ、端局１４にてλASE ・ P がλ S に合致したことが確
認されると、上記の帰還制御は終了する。
減衰手段３２の減衰量が変化する。そうすると、光カプ
ラ２７およびホトダイオード２９を通して得られる出力
信号光のレベルＰO も変化する。この変化は利得制御回
路４２を介して光増幅部制御手段３１に帰還され、励起
光の強弱を変化させる。この帰還は、光カプラ２１およ
びホトダイオード２８を通して得られる入力信号光のレ
ベルＰi と、上記ＰOとの比、すなわち利得Ｇ（＝ＰO
／Ｐi ）が所望の一定値になるまで行われる。この所望
の一定値が得られた時点において、λASE ・ P とλS と
が一致していないことが端局１４にて検出されれば、再
び端局１４は制御情報を送ってくる。同様の繰り返しを
行い、最終的に出力信号光のパワーＰO と入力信号光の
パワーＰ i との比（利得Ｇ）が所望の一定値になり、か
つ、端局１４にてλASE ・ P がλ S に合致したことが確
認されると、上記の帰還制御は終了する。
【００４１】本図における光増幅部制御手段３１の構成
は、図５および図６に示した光増幅部制御手段３１の構
成とほぼ同じである。単に該手段３１への制御入力が変
更されただけだからである。利得制御回路４２の構成
は、図６に示した利得制御回路４２の構成とほぼ同様で
あり、次にその一構成例を紹介する。
は、図５および図６に示した光増幅部制御手段３１の構
成とほぼ同じである。単に該手段３１への制御入力が変
更されただけだからである。利得制御回路４２の構成
は、図６に示した利得制御回路４２の構成とほぼ同様で
あり、次にその一構成例を紹介する。
【００４２】図９は利得制御回路４２の一構成例を示す
図である。本図に示す利得制御回路４２は、出力側光カ
プラ２７からの信号光を受けるホトダイオード２９と、
入力側光カプラ２１からの信号光を受けるホトダイオー
ド２８（２１，２７，２８，２９は図６と図８参照）と
を入力段に備える。一方その出力段からの出力制御電圧
ＶCOは、可変光減衰手段３２（図６の場合）または光増
幅部制御手段３１（図８の場合）に印加される。
図である。本図に示す利得制御回路４２は、出力側光カ
プラ２７からの信号光を受けるホトダイオード２９と、
入力側光カプラ２１からの信号光を受けるホトダイオー
ド２８（２１，２７，２８，２９は図６と図８参照）と
を入力段に備える。一方その出力段からの出力制御電圧
ＶCOは、可変光減衰手段３２（図６の場合）または光増
幅部制御手段３１（図８の場合）に印加される。
【００４３】負荷抵抗ＲL1およびＲL2を介して得られた
ホトダイオード２８および２９からの入力制御電圧ＶC1
およびＶC2は、それぞれＬＯＧアンプ５１および５２に
入力され、これらアンプ５１および５２からの増幅出力
は差動アンプ（オペアンプ）５３の反転および非反転入
力に印加される。このアンプ５３の出力Ｖinはコンパレ
ータ５４に入力され、その出力が前述の出力制御電圧Ｖ
COとなる。
ホトダイオード２８および２９からの入力制御電圧ＶC1
およびＶC2は、それぞれＬＯＧアンプ５１および５２に
入力され、これらアンプ５１および５２からの増幅出力
は差動アンプ（オペアンプ）５３の反転および非反転入
力に印加される。このアンプ５３の出力Ｖinはコンパレ
ータ５４に入力され、その出力が前述の出力制御電圧Ｖ
COとなる。
【００４４】ここで各アンプの増幅率を図示のおり、Ａ
１，Ａ２およびＡ３とすると、上記Ｖinは、 Ｖin＝Ａ１（ＬｏｇＰO −ＬｏｇＰi ） ＝Ａ１×ＬｏｇＰO ／Ｐi で表される（ＰO およびＰi は図２参照）。ここにＰO
／Ｐi は利得Ｇであり、Ｖinは利得Ｇの対数をとった値
に比例する。一方、予め定められた所望の一定の利得を
生じさせる基準レベルＶref を設定しておいて、Ｖinと
Ｖref との差をコンパレータ５４で求める。ここに出力
制御電圧ＶCOは ＶCO＝Ａ３×（Ｖin−Ｖref ） で表される。
１，Ａ２およびＡ３とすると、上記Ｖinは、 Ｖin＝Ａ１（ＬｏｇＰO −ＬｏｇＰi ） ＝Ａ１×ＬｏｇＰO ／Ｐi で表される（ＰO およびＰi は図２参照）。ここにＰO
／Ｐi は利得Ｇであり、Ｖinは利得Ｇの対数をとった値
に比例する。一方、予め定められた所望の一定の利得を
生じさせる基準レベルＶref を設定しておいて、Ｖinと
Ｖref との差をコンパレータ５４で求める。ここに出力
制御電圧ＶCOは ＶCO＝Ａ３×（Ｖin−Ｖref ） で表される。
【００４５】最後に可変光減衰手段３２について考察す
る。可変光減衰手段としては例えば複数の偏光素子を用
いたものあるいは直角プリズムを組み合せた機械制御形
のものもあるが、本発明における可変光減衰手段３２と
しては遠隔制御が容易な電気制御形のものを用いる必要
があり、以下この例を説明する。なお、この遠隔制御
は、超長距離光通信システムにおいて、複数の光中継増
幅器に対し一括して行ってもよく、あるいは個々に独立
に行ってもよい。
る。可変光減衰手段としては例えば複数の偏光素子を用
いたものあるいは直角プリズムを組み合せた機械制御形
のものもあるが、本発明における可変光減衰手段３２と
しては遠隔制御が容易な電気制御形のものを用いる必要
があり、以下この例を説明する。なお、この遠隔制御
は、超長距離光通信システムにおいて、複数の光中継増
幅器に対し一括して行ってもよく、あるいは個々に独立
に行ってもよい。
【００４６】図１０は可変光減衰手段の第１構成例を示
す図である。この第１構成例では、可変光減衰手段３２
を、電気的に制御可能なファラデー回転子として構成さ
れた可変光減衰器６１によって実現する。この可変光減
衰器６１は、偏光子７１と、磁場Ｈを形成するコイル７
２と、コイル７２の内部に置かれるイットリウム・アイ
アン・ガーネット結晶ＹＩＧと、検光子７３によって構
成される。まずレンズ（図示せず）により平行光となっ
た入力光（図１０の左側）は、偏光子（例えばルチル偏
光分離板）７１により、紙面に平行な偏波光と紙面に垂
直な偏波光の２波に偏波分離され、コイル７２内のＹＩ
Ｇに入射される。ここはいわゆるファラデー回転子をな
し、この回転子内では上記磁場Ｈの強さに応じて偏波が
回転する。この磁場Ｈの強さは制御電流ＩCに応じて変
化する。
す図である。この第１構成例では、可変光減衰手段３２
を、電気的に制御可能なファラデー回転子として構成さ
れた可変光減衰器６１によって実現する。この可変光減
衰器６１は、偏光子７１と、磁場Ｈを形成するコイル７
２と、コイル７２の内部に置かれるイットリウム・アイ
アン・ガーネット結晶ＹＩＧと、検光子７３によって構
成される。まずレンズ（図示せず）により平行光となっ
た入力光（図１０の左側）は、偏光子（例えばルチル偏
光分離板）７１により、紙面に平行な偏波光と紙面に垂
直な偏波光の２波に偏波分離され、コイル７２内のＹＩ
Ｇに入射される。ここはいわゆるファラデー回転子をな
し、この回転子内では上記磁場Ｈの強さに応じて偏波が
回転する。この磁場Ｈの強さは制御電流ＩCに応じて変
化する。
【００４７】さらに、検光子（例えばルチル）７３によ
り、出力光がある磁場Ｈにおいて光カプラ２７の中心位
置に照射されるように調整する。この磁場Ｈに近づくよ
うにまたはこの磁場Ｈから遠去かるように制御電流ＩC
を制御すれば、光カプラ２７への出力光の照射効率が変
化して、可変光減衰器が実現される。図１１は、図１０
の可変光減衰手段の実用的な実現手法を示す図であり、
現在広く利用されている、入出力が光ファイバ（本発明
の光ファイバ１３に相当）である、偏波無依存型光アイ
ソレータである。ＡＲコートとレンズで入射光をコリメ
ートにして偏光素子（図１０の偏光子７１に相当）に印
加する。さらにＹＩＧを経て偏光素子（図１０の検光子
７３に相当）に入射し、レンズおよびＡＲコートを経
て、光ファイバに入る。図１２は、上記の現在広く利用
されている偏波無依存型光アイソレータの原理を表す図
であり、順方向（ａ）の光はその全量がレンズに入射さ
れるが、逆方向（ｂ）の光はその一部しかレンズに入射
されず、したがって光アイソレータが実現される。
り、出力光がある磁場Ｈにおいて光カプラ２７の中心位
置に照射されるように調整する。この磁場Ｈに近づくよ
うにまたはこの磁場Ｈから遠去かるように制御電流ＩC
を制御すれば、光カプラ２７への出力光の照射効率が変
化して、可変光減衰器が実現される。図１１は、図１０
の可変光減衰手段の実用的な実現手法を示す図であり、
現在広く利用されている、入出力が光ファイバ（本発明
の光ファイバ１３に相当）である、偏波無依存型光アイ
ソレータである。ＡＲコートとレンズで入射光をコリメ
ートにして偏光素子（図１０の偏光子７１に相当）に印
加する。さらにＹＩＧを経て偏光素子（図１０の検光子
７３に相当）に入射し、レンズおよびＡＲコートを経
て、光ファイバに入る。図１２は、上記の現在広く利用
されている偏波無依存型光アイソレータの原理を表す図
であり、順方向（ａ）の光はその全量がレンズに入射さ
れるが、逆方向（ｂ）の光はその一部しかレンズに入射
されず、したがって光アイソレータが実現される。
【００４８】図１３は公知の光アイソレータの断面図で
ある（日本工業技術センター刊、「光通信微小光学系シ
ステム設計・応用の要点」、エレクトロニクスエッセン
シャルズＮｏ．１１を参照）。本図において、偏光子７
１と検光子７３との間に挟まれたＹＩＧに対し、前記の
磁場（Ｈ）を与えるのは永久磁石（例えばサマリウム・
コバルト永久磁石）７２′であり、ここにファラデー回
転子が形成される。
ある（日本工業技術センター刊、「光通信微小光学系シ
ステム設計・応用の要点」、エレクトロニクスエッセン
シャルズＮｏ．１１を参照）。本図において、偏光子７
１と検光子７３との間に挟まれたＹＩＧに対し、前記の
磁場（Ｈ）を与えるのは永久磁石（例えばサマリウム・
コバルト永久磁石）７２′であり、ここにファラデー回
転子が形成される。
【００４９】図１４はファラデー回転角の磁場依存性を
表すグラフである（日本工業技術センター刊、「光通信
微小光学系システム設計・応用の要点」、エレクトロニ
クスエッセンシャルズＮｏ．１１を参照）。このグラフ
の中で、順方向損失の特性カーブに着目すると、磁場Ｈ
を変化させることにより、透過損失は連続的に２５dBも
変化する。この順方向損失の特性カーブを利用すれば、
本発明の主構成要素の１つである、可変光減衰手段３２
が実現される。
表すグラフである（日本工業技術センター刊、「光通信
微小光学系システム設計・応用の要点」、エレクトロニ
クスエッセンシャルズＮｏ．１１を参照）。このグラフ
の中で、順方向損失の特性カーブに着目すると、磁場Ｈ
を変化させることにより、透過損失は連続的に２５dBも
変化する。この順方向損失の特性カーブを利用すれば、
本発明の主構成要素の１つである、可変光減衰手段３２
が実現される。
【００５０】そこで、図１３に示す永久磁石７２′に変
えて、磁場の強さを連続的にかつ電気的に変えることの
できる手段を採用する。この手段がすなわち、図１１に
示したコイル７２であり、電磁石を形成する。図１５は
可変光減衰手段の第２構成例を示す図である。この第２
構成例では、可変光減衰手段３２を、電気光学効果を有
するリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）で構成され
る可変光減衰器６２によって実現する。
えて、磁場の強さを連続的にかつ電気的に変えることの
できる手段を採用する。この手段がすなわち、図１１に
示したコイル７２であり、電磁石を形成する。図１５は
可変光減衰手段の第２構成例を示す図である。この第２
構成例では、可変光減衰手段３２を、電気光学効果を有
するリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）で構成され
る可変光減衰器６２によって実現する。
【００５１】フィルタ２６からの出力光は入力側ファイ
バを通してＺ板ＬｉＮｂＯ3 に入射される。この入射光
は、Ｚ板ＬｉＮｂＯ3 内にチタン（Ｔｉ）を拡散して形
成したＴｉ拡散光導波路に案内されて出力側ファイバに
至る。このときその光導波路はモード結合Ｙ分岐を形成
しており、入力側ファイバより入射された入力光は２波
に分波される。しかしその後また一波に結合される。２
波に分波された信号光は、進行波電極に電圧Ｖが印加さ
れていないとき、そのまま同位相で進行し、入力側光フ
ァイバからの入力光のレベルと同一レベルで出力側ファ
イバに入射される。
バを通してＺ板ＬｉＮｂＯ3 に入射される。この入射光
は、Ｚ板ＬｉＮｂＯ3 内にチタン（Ｔｉ）を拡散して形
成したＴｉ拡散光導波路に案内されて出力側ファイバに
至る。このときその光導波路はモード結合Ｙ分岐を形成
しており、入力側ファイバより入射された入力光は２波
に分波される。しかしその後また一波に結合される。２
波に分波された信号光は、進行波電極に電圧Ｖが印加さ
れていないとき、そのまま同位相で進行し、入力側光フ
ァイバからの入力光のレベルと同一レベルで出力側ファ
イバに入射される。
【００５２】ところが上記の電圧Ｖが印加されると、２
波に分波された第１の光と第２の光の光路長に差がでて
くる。したがって、出力側ファイバに入射される時点の
第１および第２の光の位相はずれることになる。この位
相差が１８０°であれば、入力側ファイバからの入力光
はほぼ完全に零に減衰される。したがって上記の電圧Ｖ
を、端局からの制御情報または利得制御回路４２からの
出力（ＶCO）によって変化させれば、可変光減衰器が実
現される。
波に分波された第１の光と第２の光の光路長に差がでて
くる。したがって、出力側ファイバに入射される時点の
第１および第２の光の位相はずれることになる。この位
相差が１８０°であれば、入力側ファイバからの入力光
はほぼ完全に零に減衰される。したがって上記の電圧Ｖ
を、端局からの制御情報または利得制御回路４２からの
出力（ＶCO）によって変化させれば、可変光減衰器が実
現される。
【００５３】なお、ＬｉＮｂＯ3 ブロックは単なる機械
的な保持部材である。またルビービーズはファイバとＺ
板ＬｉＮｂＯ3 との結合部材である。図１６は可変光減
衰手段の第３構成例を示す図である。この第３構成例で
は、可変光減衰手段３２を、周知のフランツ・ケルディ
ッシュ効果（Franz-Keldysheffect) を有する半導体変
調器６３から構成する。
的な保持部材である。またルビービーズはファイバとＺ
板ＬｉＮｂＯ3 との結合部材である。図１６は可変光減
衰手段の第３構成例を示す図である。この第３構成例で
は、可変光減衰手段３２を、周知のフランツ・ケルディ
ッシュ効果（Franz-Keldysheffect) を有する半導体変
調器６３から構成する。
【００５４】この半導体変調器６３が有すべき特性を示
したのが図１７であり、横軸に制御電圧ＶC 、縦軸に透
過率をとって示す。かくしてＶC を変化させることによ
り半導体変調器による可変光減衰器が実現される。この
制御電圧ＶC は、端局からの制御情報または利得制御回
路４２からの出力（ＶCO）に応じて定まる。ところで、
リチウムナイオベートで構成される可変光減衰器６２、
半導体変調器６３としては偏光依存性のないものが要求
されるが、実現が困難なのが現状であり、単一のデバイ
スで偏光依存性のない半導体変調器を安価かつ容易に製
造することは、現状では難しい。
したのが図１７であり、横軸に制御電圧ＶC 、縦軸に透
過率をとって示す。かくしてＶC を変化させることによ
り半導体変調器による可変光減衰器が実現される。この
制御電圧ＶC は、端局からの制御情報または利得制御回
路４２からの出力（ＶCO）に応じて定まる。ところで、
リチウムナイオベートで構成される可変光減衰器６２、
半導体変調器６３としては偏光依存性のないものが要求
されるが、実現が困難なのが現状であり、単一のデバイ
スで偏光依存性のない半導体変調器を安価かつ容易に製
造することは、現状では難しい。
【００５５】そこで、相互に同一構成の２つのデバイス
８１および８２を、方向を違えて図１８に示す如く配置
することにより、個々のデバイス８１，８２としては偏
光依存性を有するものの、これら２つを組み合せれば等
価的に偏光依存性が現れないようにすることができる。
図１９は図１８に示すデバイスの具体例を示す斜視図で
ある。図において９１はＧａＩｎＡｓＰであって、ここ
に入射された入力光（フィルタ２６より）は、電極９４
および９９の間に印加される制御電圧ＶC によって定ま
る透過率で通過し出力光（光カプラ２７へ）となる。な
お９２はｐ−ＩｎＰ、９３はｐ−ＧａＩｎＡｓＰ、９５
はＰｏｌｙｉｍｉｄｅ、９６はＳｉＯ2 、９７はＳｉ−
ＩｎＰ、９８はｎ−ＩｎＰである。
８１および８２を、方向を違えて図１８に示す如く配置
することにより、個々のデバイス８１，８２としては偏
光依存性を有するものの、これら２つを組み合せれば等
価的に偏光依存性が現れないようにすることができる。
図１９は図１８に示すデバイスの具体例を示す斜視図で
ある。図において９１はＧａＩｎＡｓＰであって、ここ
に入射された入力光（フィルタ２６より）は、電極９４
および９９の間に印加される制御電圧ＶC によって定ま
る透過率で通過し出力光（光カプラ２７へ）となる。な
お９２はｐ−ＩｎＰ、９３はｐ−ＧａＩｎＡｓＰ、９５
はＰｏｌｙｉｍｉｄｅ、９６はＳｉＯ2 、９７はＳｉ−
ＩｎＰ、９８はｎ−ＩｎＰである。
【００５６】前述した図１の説明の終わりに述べたとお
り、光増幅部２５としては、上述した一般的な希土類ド
ープファイバを用いる場合の他に、半導体光増幅素子を
用いて実現することもできる。現状では希土類ドープフ
ァイバを用いるのが自然ではあるが、これはかなり高価
であり、既に敷設された膨大な光ファイバに大量に普及
させるためにはもっと安価でなければならない。このよ
うな要求を満足させる最も有力な方法が、上記半導体光
増幅素子の採用である。
り、光増幅部２５としては、上述した一般的な希土類ド
ープファイバを用いる場合の他に、半導体光増幅素子を
用いて実現することもできる。現状では希土類ドープフ
ァイバを用いるのが自然ではあるが、これはかなり高価
であり、既に敷設された膨大な光ファイバに大量に普及
させるためにはもっと安価でなければならない。このよ
うな要求を満足させる最も有力な方法が、上記半導体光
増幅素子の採用である。
【００５７】光増幅部２５としてこの半導体光増幅素子
が利用できるのは、この半導体光増幅素子もまた、図２
７のグラフに示したのと同様の特性を示すことに本発明
者が気が付いたからである。図２０は公知の半導体光増
幅素子の特性図である（オーム社刊、「光増幅器とその
応用」石尾監修、中川他著、Ｐ．５０参照）。本図の特
性を観察すると、信号利得のピーク波長は、注入電流
（６０mA，７０mA…）が増加するのに伴って、図中の矢
印の方向にシフトすることが分かる。つまり短波長側に
シフトする。
が利用できるのは、この半導体光増幅素子もまた、図２
７のグラフに示したのと同様の特性を示すことに本発明
者が気が付いたからである。図２０は公知の半導体光増
幅素子の特性図である（オーム社刊、「光増幅器とその
応用」石尾監修、中川他著、Ｐ．５０参照）。本図の特
性を観察すると、信号利得のピーク波長は、注入電流
（６０mA，７０mA…）が増加するのに伴って、図中の矢
印の方向にシフトすることが分かる。つまり短波長側に
シフトする。
【００５８】図２１は利得ピーク波長λP と利得Ｇの関
係を示すグラフである。この特性の傾向は、図２７で示
した特性の傾向と同様単調減少である。ただし、図では
リニアな減少をしめす。なお半導体光増幅素子の利得Ｇ
は、この半導体光増幅素子に供給する電流注入量に依存
する。光増幅部２５として、既述の希土類ドープファイ
バ光増幅器も半導体光増幅素子も同様に使用できるの
で、これまで明らかにした実施例（図３〜図８）の構成
をそのまま半導体光増幅素子にも適用できる。図２２は
その中の１つを例示する。
係を示すグラフである。この特性の傾向は、図２７で示
した特性の傾向と同様単調減少である。ただし、図では
リニアな減少をしめす。なお半導体光増幅素子の利得Ｇ
は、この半導体光増幅素子に供給する電流注入量に依存
する。光増幅部２５として、既述の希土類ドープファイ
バ光増幅器も半導体光増幅素子も同様に使用できるの
で、これまで明らかにした実施例（図３〜図８）の構成
をそのまま半導体光増幅素子にも適用できる。図２２は
その中の１つを例示する。
【００５９】図２２は図８と同様の構成を半導体光増幅
素子を用いて実現した例を示す図である。図中、希土類
ドープファイバｆに代わる半導体光増幅素子は参照番号
１０１で示される。これに伴い、光増幅部制御手段３１
は、電流注入部１０２となる。図２３は図２２における
電流注入部と利得制御回路の構成例を示す図である。利
得制御回路４２は、コンパレータ５４の反転および非反
転入力が入れ替わったことを除き、図９に示した回路と
同じである。
素子を用いて実現した例を示す図である。図中、希土類
ドープファイバｆに代わる半導体光増幅素子は参照番号
１０１で示される。これに伴い、光増幅部制御手段３１
は、電流注入部１０２となる。図２３は図２２における
電流注入部と利得制御回路の構成例を示す図である。利
得制御回路４２は、コンパレータ５４の反転および非反
転入力が入れ替わったことを除き、図９に示した回路と
同じである。
【００６０】その出力制御電圧Ｖcoは光増幅部制御手段
３１をなす電流注入部１０２に印加される。電流注入部
１０２は、大電流の供給を行う電圧バッファ（ＢＵＦ）
１１１と保護抵抗１１２からなる。なお、図５や図６の
構成において、希土類ドープファイバｆに代えて半導体
光増幅素子を採用する場合における電流注入部１０２
は、上記出力制御電圧Ｖcoに代えて、端局からの制御情
報が印加されることになる。
３１をなす電流注入部１０２に印加される。電流注入部
１０２は、大電流の供給を行う電圧バッファ（ＢＵＦ）
１１１と保護抵抗１１２からなる。なお、図５や図６の
構成において、希土類ドープファイバｆに代えて半導体
光増幅素子を採用する場合における電流注入部１０２
は、上記出力制御電圧Ｖcoに代えて、端局からの制御情
報が印加されることになる。
【００６１】なお、半導体光増幅素子は半導体レーザ増
幅器（ＴＷＳＬＡ：Traveling WaveSemiconductor Lase
r Amplifier）と呼ばれることもあり、その動作形式に
は「進行波型」と「反射型」がある。本発明の半導体光
増幅素子としては、その進行波型（希土類ドープファイ
バｆも進行波型である）であることが望ましい。動作安
定性に優れているからである。
幅器（ＴＷＳＬＡ：Traveling WaveSemiconductor Lase
r Amplifier）と呼ばれることもあり、その動作形式に
は「進行波型」と「反射型」がある。本発明の半導体光
増幅素子としては、その進行波型（希土類ドープファイ
バｆも進行波型である）であることが望ましい。動作安
定性に優れているからである。
【００６２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、利得
または出力パワーを所望の一定値に維持しつつ同時に、
利得ピーク波長を信号光波長に一致させることもできる
光増幅器が提供され、ＳＮＲは飛躍的に向上し、高い伝
送品質を有する超長距離光通信システムが実現できる。
または出力パワーを所望の一定値に維持しつつ同時に、
利得ピーク波長を信号光波長に一致させることもできる
光増幅器が提供され、ＳＮＲは飛躍的に向上し、高い伝
送品質を有する超長距離光通信システムが実現できる。
【図１】本発明に係る光増幅器の原理構成を示す図であ
る。
る。
【図２】図１の構成の具体例（Ａ）およびその内部での
レベルダイヤ（Ｂ）を示す図である。
レベルダイヤ（Ｂ）を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例のもとでの第１の態様を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の第１実施例のもとでの第２の態様を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明の第２実施例のもとでの第１の態様を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明の第２実施例のもとでの第２の態様を示
す図である。
す図である。
【図９】利得制御回路４２の一構成例を示す図である。
【図１０】可変光減衰手段の第１構成例を示す図であ
る。
る。
【図１１】光アイソレータを利用した可変光減衰手段を
示す図である。
示す図である。
【図１２】光アイソレータの原理を表す図である。
【図１３】公知の光アイソレータの断面図である。
【図１４】ファラデー回転角の磁場依存性を表す図であ
る。
る。
【図１５】可変光減衰手段の第２構成例を示す図であ
る。
る。
【図１６】可変光減衰手段の第３構成例を示す図であ
る。
る。
【図１７】図１６の半導体変調器が有すべき特性を示す
図である。
図である。
【図１８】半導体変調器の実用的な構成例を示す図であ
る。
る。
【図１９】図１８に示すデバイスの具体例を示す斜視図
である。
である。
【図２０】公知の半導体光増幅素子の特性図である。
【図２１】利得ピーク波長λP 入口と利得Ｇの関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２２】図８の構成を半導体光増幅素子で実現した例
を示す図である。
を示す図である。
【図２３】図２２における電流注入部と利得制御回路の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図２４】光増幅多段中継伝送システムの一般的構成を
示す図である。
示す図である。
【図２５】光増幅器の従来例を示す図である。
【図２６】信号光波長に利得ピーク波長が一致する場合
（Ａ）と一致しない場合（Ｂ）のスペクトルを表す図で
ある。
（Ａ）と一致しない場合（Ｂ）のスペクトルを表す図で
ある。
【図２７】希土類ドープファイバの利得と利得ピーク波
長の関係を示すグラフである。
長の関係を示すグラフである。
１０…光増幅多段中継伝送システム １１…光増幅器 １２…光増幅中継器 １３…光ファイバ １４…端局 １５…第１アイソレータ １６…第２アイソレータ ２１，２７…光カプラ ２２…合波器 ２３…励起光制御部 ２４…励起光駆動部 ２５…光増幅部 ２６…励起光阻止フィルタ ３１…光増幅部制御手段 ３２…可変光減衰手段 ４１…信号光出力制御回路 ４２…利得制御回路 ６１，６２…可変光減衰器 ６３…半導体変調器 １０１…半導体光増幅素子 １０２…電流注入部 １１１…電圧バッファ １１２…保護抵抗
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｆ 1/35 ５０１ Ｈ０４Ｂ 10/17 10/16
Claims (13)
- 【請求項１】 複数の光増幅器を光ファイバ（１３）に
沿って送信および受信端局（１４）間に多段に従属接続
してなる光増幅多段中継伝送システムにおける光増幅器
（１１）であって、それぞれが希土類ドープファイバま
たは半導体光増幅素子からなる光増幅部（２５）を有し
入力した入力信号光を増幅した出力信号光を出力する光
増幅器において、 前記光増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波
長を、前記入力および出力信号光の信号光波長に一致さ
せるための光増幅部制御手段（３１）と、 前記光増幅部制御手段により変動した前記光増幅部から
の信号光パワーのレベルを調整し、前記出力信号光を所
定の信号光パワーレベルにする可変光減衰手段（３２）
と、を設けることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 前記光増幅部制御手段（３１）は、前記
光増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波長と
前記信号光波長との間のずれをモニタしてそのずれ量を
示す前記受信端局（１４）からの制御情報を受信し、そ
のずれ量を最小にするように、前記希土類ドープファイ
バからなる前記光増幅部（２５）に印加する励起光のパ
ワーを調整する請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項３】 前記光増幅部制御手段（３１）は、前記
光増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波長と
前記信号光波長との間のずれをモニタしてそのずれ量を
示す前記受信端局（１４）からの制御情報を受信し、そ
のずれ量を最小にするように、前記半導体光増幅素子か
らなる光増幅部（２５）に供給する電流注入量を調整す
る請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項４】 前記可変光減衰手段（３２）は、前記光
増幅多段中継伝送システムにおける利得ピーク波長と前
記信号光波長との間のずれをモニタしそのずれ量を示す
前記受信端局（１４）からの制御情報を受信して前記光
増幅部（２５）からの信号光パワーのレベルを変化さ
せ、この変化に応じた前記出力信号光のパワーの変化を
前記光増幅部制御手段（３１）に帰還するように構成す
る請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項５】 前記可変光減衰手段（３２）は、前記出
力信号光のパワーをモニタし該パワーを所望の一定値に
維持するように制御する信号光出力制御回路（４１）を
備える請求項２又は３に記載の光増幅器。 - 【請求項６】 前記可変光減衰手段（３２）は、前記入
力信号光のパワーと前記出力信号光のパワーをそれぞれ
モニタして両パワーの比が一定になるように制御するこ
とにより当該光増幅器（１１）の利得を所望の一定値に
維持する利得制御回路（４２）を備える請求項２又は３
に記載の光増幅器。 - 【請求項７】 前記光増幅部制御手段（３１）は、前記
出力信号光のパワーをモニタし該パワーを所望の一定値
に維持するように制御する信号光出力制御回路（４１）
を備える請求項４に記載の光増幅器。 - 【請求項８】 前記光増幅部制御手段（３１）は、前記
入力信号光のパワーと前記出力信号光のパワーをそれぞ
れモニタして両パワーの比が一定になるように制御する
ことにより当該光増幅器（１１）の利得を所望の一定値
に維持する利得制御回路（４２）を備える請求項４に記
載の光増幅器。 - 【請求項９】 前記可変光減衰手段（３２）が、電気的
に制御可能なファラデー回転子として構成された可変光
減衰器（６１）からなる請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項１０】 前記可変光減衰手段（３２）が、電気
光学効果を有するリチウムナイオベート（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）で構成される可変光減衰器（６２）よりなる請求
項１に記載の光増幅器。 - 【請求項１１】 前記可変光減衰手段（３２）が、フラ
ンツ・ケルディッシュ効果を有し、かつ、偏光依存性の
ない半導体変調器（６３）から構成される請求項１に記
載の光増幅器。 - 【請求項１２】 前記入力信号光を受信する入力段に設
けられる第１光アイソレータ（１５）と、前記光増幅部
（２５）の出力段と前記可変光減衰手段（３２）との間
に設けられる第２光アイソレータ（１６）とを有する請
求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項１３】 前記第２光アイソレータ（１６）と可
変光減衰手段（３２）との間に挿入される励起光阻止フ
ィルタ（２６）を有する請求項１１に記載の光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003562A JPH07212315A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003562A JPH07212315A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07212315A true JPH07212315A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11560872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6003562A Pending JPH07212315A (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | 光増幅器 |
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| Country | Link |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001121 |