JPH08250785A

JPH08250785A - 光増幅中継器

Info

Publication number: JPH08250785A
Application number: JP4953595A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Shimojo; 直政下條
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ＥＤＦを備えた光増幅中継器に関し、マルチチ
ャネルに対してフラットな利得を有する光増幅中継器を
提供することを目的とする。【構成】ＥＤＦ１を備えた光増幅中継器において、イン
バージョン・パラメータ・モニタ８を設けて、励起ＬＤ
５_1,５₂からの励起光によってＥＤＦ１を励起したとき
の、ＥＤＦ１における励起状態のＥｒイオン濃度Ｎ２と
全Ｅｒイオン濃度Ｎｔとの比Ｎ２／Ｎｔで定まるインバ
ージョン・パラメータ値が所定値になるときの励起状態
を、ＥＤＦ１からの出力光のうち特定波長帯にピークを
持つ自然放出光のパワーをモニタすることによって検知
し、このモニタされた自然放出光のパワーに応じて励起
ＬＤ５_1,５₂の励起光パワーを制御することによって、
ＥＤＦ１の利得波長特性を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エルビウム・ドープ・
ファイバ（ＥＤＦ）を用いた光増幅中継器に関し、特に
マルチチャネルに対してフラットな利得を有する光増幅
中継器に関するものである。

【０００２】光増幅中継器は、信号光を光のままで直接
増幅中継することができるものであって、高速の電子回
路が不要であり、高利得，高出力であるとともに、信号
速度にかかわらず使用できるという、優れた特性を有し
ているので、種々のシステムへの適用が可能であり、特
に今後実用化が期待される波長多重光伝送システムの中
継器として有用なものである。

【０００３】波長多重光伝送用の光増幅中継器は、マル
チチャネルの信号に対して、フラットな利得を有するも
のであることが必要である。

【０００４】

【従来の技術】従来、光信号の直接増幅を行なう光増幅
中継器における利得制御の方式としては、次のような各
種のものが検討されている。

【０００５】図８は、従来の光増幅中継器の構成例を示
したものであって、（ａ）は利得一定制御方式、（ｂ）
は残留励起パワー監視方式、（ｃ）は側方モニタによる
制御方式をそれぞれ示し、図中、１はＥＤＦ、２_1,２₂
はホトダイオード（ＰＤ）、３_1,３₂ は増幅器、４はコ
ントローラ、５は励起レーザ・ダイオード（励起Ｌ
Ｄ）、６は側方光ディテクタである。

【０００６】（ａ）に示す利得一定制御方式では、信号
光のトータルパワーを、ＥＤＦ１の入力端に設けられた
ＰＤ２₁ でモニタした信号と、出力端に設けられたＰＤ
２₂でモニタした信号との差、すなわち信号利得が一定
になるように、コントローラ４によって、励起ＬＤ５の
励起光パワーを制御することによって、ＥＤＦ１の信号
光に対する利得を一定にする。

【０００７】（ｂ）に示す残留励起パワー監視方式で
は、励起ＬＤ５から加えられた励起光パワーがＥＤＦ１
を通過したあとの残留励起光パワーを、ＰＤ２₁ によっ
てモニタした信号が一定になるように、コントローラ４
によって励起ＬＤ５の励起光パワーを制御することによ
って、ＥＤＦ１の信号光に対する利得を一定にする。

【０００８】（ｃ）に示す側方モニタによる制御方式で
は、励起ＬＤ５から加えられた励起光パワーによってＥ
ＤＦ１に発生した自然放出光が、ＥＤＦ１の側面から洩
れた側方光を、ＥＤＦ１の全体を包んだ側方光ディテク
タ６でモニタした信号が一定になるように、コントロー
ラ４によって励起ＬＤ５の励起光パワーを制御すること
によって、ＥＤＦ１の信号光に対する利得を一定にす
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】利得一定制御方式また
は残留励起パワー監視方式による光増幅中継器では、マ
ルチチャネルを扱う波長多重用の光増幅中継器として使
用する場合、次のような問題点を、個別にまたは同時に
満足することができない。 (1) マルチチャネルの各信号光に対する利得が、均一に
なるように制御することができない。 (2) 所望の利得を実現することが困難である。

【００１０】また、側方モニタによる制御方式では、Ｅ
ＤＦから洩れる側方光が微弱なため、利得制御精度およ
びコストの点で問題が大きい。

【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、光増幅中継器において、
マルチチャネルに対してフラットな利得を実現できるよ
うにすることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以下、図１ないし図７を
参照して、本発明における課題を解決するための手段を
示す。

【００１３】(1) エルビウム・ドープ・ファイバ（ＥＤ
Ｆ）１を備えた光増幅中継器において、励起レーザ・ダ
イオード（励起ＬＤ）５_1,５₂ からの励起光によってＥ
ＤＦ１を励起したときの、ＥＤＦ１における励起エルビ
ウム（Ｅｒ）イオン濃度Ｎ２と全Ｅｒイオン濃度Ｎｔと
の比Ｎ２／Ｎｔで定義されるインバージョン・パラメー
タ値が所定値になるときの励起状態を、ＥＤＦ１からの
出力光のうち特定波長帯にピークを持つ自然放出光パワ
ーをモニタすることによって検知するインバージョン・
パラメータ・モニタ８を設け、このモニタされた自然放
出光のパワーに応じて、励起ＬＤ５_1,５₂ の励起光パワ
ーを制御することによって、ＥＤＦ１の利得波長特性を
制御する。

【００１４】(2) (1) の場合に、インバージョン・パラ
メータ・モニタ８において、ＥＤＦ１の出力光から、光
バンドパス・フィルタ８１によって、主信号光と特定波
長帯にピークを持つ自然放出光とを分離する。

【００１５】(3) (1) の場合に、インバージョン・パラ
メータ・モニタ８において、ＥＤＦ１の出力光から、光
ハイパス・フィルタ８５によって主信号光を分離すると
ともに、光ローパス・フィルタ８６によって特定波長帯
にピークを持つ自然放出光を分離する。

【００１６】(4) (1) ないし(3) のいずれかの場合に、
インバージョン・パラメータ・モニタ８において、ＥＤ
Ｆ１の励起状態を１５３０ｎｍ帯の自然放出光のパワー
によってモニタして、インバージョン・パラメータ値が
０．７付近になるように、励起ＬＤ５_1,５₂ を制御する
ことによって、ＥＤＦ１の利得波長特性のフラットネス
を実現する。

【００１７】(5) (4) の場合に、光増幅中継器と可変光
減衰器９１とを組み合わせることによって、利得波長特
性のフラットネスを維持したまま出力レベルを調整可能
にする。

【００１８】(6) (5) の場合に、光増幅中継器の出力パ
ワーをモニタして、可変光減衰器９１をフィードバック
制御することによって、この光増幅中継器の出力トータ
ルパワーが一定になるようにする。

【００１９】(7) (5) の場合の光増幅中継器の後段に、
任意数の利得波長特性がフラットな増幅中継器１０を従
続に接続することによって、所要の利得を確保する。

【００２０】(8) (1) ないし(7) のいずれかの場合の光
増幅中継器において、自然放出光のパワーによってモニ
タされるインバージョン・パラメータ値から、光増幅中
継器の雑音指数を推測するＮＦモニタを構成する。

【００２１】(9) (1) ないし(7) のいずれかの場合の光
増幅中継器を多段に接続して、マルチチャネル波長多重
光増幅中継システムを構成する。

【００２２】

【作用】本発明においては、ＥＤＦ自体が発生する自然
放出光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）の
うち、励起パワーに対して発光感度のよい、１５３０ｎ
ｍ帯の自然放出光をモニタすることによって、ＥＤＦの
長手方向に平均化したインバージョン・パラメータ値を
推測して、ＥＤＦの利得の波長特性を調整することによ
って、マルチチャネルの信号に対する利得をフラットに
する。

【００２３】インバージョン・パラメータは、ファイバ
中における励起状態にあるＥｒイオン濃度Ｎ２と、トー
タルのＥｒイオン濃度Ｎｔの比（Ｎ２／Ｎｔ）を示すも
のであって、インバージョン・パラメータと、ＥＤＦの
利得との間には、一定の関係があることが知られてい
る。

【００２４】図１は、Ａｌ−Ｓｉ（アルミニウム−シリ
カ）系ＥＤＦのインバージョン・パラメータと利得の波
長特性を示したものであって、ＥＤＦの長手方向に平均
化したインバージョン・パラメータ値が変化したとき
の、単位長当たりの利得（ｄＢ／ｍ）の波長（ｎｍ）依
存性についての、計算値に基づく特性を示しているが、
実験的にも検証されているものである。

【００２５】図１に示されたＡｌ−Ｓｉ系ＥＤＦの利得
波長特性から、次のようなことが読み取れる。

【００２６】(1) インバージョン・パラメータ値が変化
すると、ＥＤＦの利得の波長依存性が変化する。異なる
インバージョン・パラメータ値の場合の利得波長特性を
比較すると、同じ特性になることはなく、インバージョ
ン・パラメータと利得波長特性とは１：１に対応する。
従って、インバージョン・パラメータを、ＥＤＦの利得
の波長依存性を制御するための指標として用いることが
できる。

【００２７】(2) 増幅領域では、インバージョン・パラ
メータ値が０．７以下の場合は、２つの利得ピークがあ
るが、０．７以上になると、利得ピークは１５３０ｎｍ
帯だけとなる。 (3) 利得がフラットになる領域が最も広いのは、インバ
ージョン・パラメータ値が０．７付近の場合であって、
図１に示すように、１５３９〜１５６０ｎｍの範囲がフ
ラットになる。

【００２８】(4) １５３９〜１５６０ｎｍの波長帯域で
は、インバージョン・パラメータの値が０．７以上にな
ると、短波長側の利得が大きくなり、０．７以下になる
と、長波長側の利得が大きくなる。これは励起パワーを
大きくすると、短波長側が利得が大きくなり、励起パワ
ーを小さくすると、長波長側が利得が大きくなることを
示している。

【００２９】(5) １５３０ｎｍ帯のピーク位置は、イン
バージョン・パラメータ値が変わっても移動せず、イン
バージョン・パラメータの変化に対して最も大きく応答
する。 (6) インバージョン・パラメータ値が０．６以上になる
と、利得のピークは１５６０ｎｍ帯から１５３０ｎｍ帯
に移動する。従って、１５３９〜１５６０ｎｍの波長帯
域に、複数の信号を配置してインバージョン・パラメー
タ値０．６以上で動作させる場合には、１５３０ｎｍ帯
の自然放出光をカットする操作が必要となる。

【００３０】(7) ＥＤＦの長手方向のインバージョン・
パラメータ値はなだらかに変化し、大きく変動すること
はないので、ＥＤＦの長手方向に平均化したインバージ
ョン・パラメータを用いて、ＥＤＦの利得の波長特性を
評価しても問題ない。 (8) 利得フラットネスを満足するように励起されたＥＤ
Ｆの利得は、ＥＤＦの長さに比例する。

【００３１】(9) 利得フラットネスを満足するときの、
インバージョン・パラメータは、ほぼ同じ値になる。こ
れは入力信号レベルや利得に依存しない。

【００３２】これらのＥＤＦ特性を考慮すると、所望の
利得波長特性を得るためには、インバージョン・パラメ
ータをモニタしながら励起パワーを調整する方法が、最
も効率がよい。

【００３３】また図２は、Ａｌ−Ｇｅ−Ｓｉ（アルミニ
ウム−ゲルマニウム−シリカ）系ＥＤＦの、インバージ
ョン・パラメータと利得の波長特性を示したものであっ
て、図１の場合に同様に表現されている。

【００３４】Ａｌ−Ｇｅ−Ｓｉ系ＥＤＦの場合も、同様
に、増幅領域で１５３０ｎｍ帯に利得のピークを生じる
が、その位置は、インバージョン・パラメータ値が変わ
っても移動せず、インバージョン・パラメータ値の変化
に対して最も大きく応答する。またＡｌ−Ｇｅ−Ｓｉ系
ＥＤＦの場合も、インバージョン・パラメータ値が０．
７付近の場合に、利得がフラットになる領域が生じる。

【００３５】しかしながら、利得がフラットになる帯域
は狭く、Ａｌ−Ｓｉ系ＥＤＦの場合の約１／３である。
従って、インバージョン・パラメータをモニタしながら
励起パワーを調整することによって、所望の利得波長特
性を得る目的に対しては、Ａｌ−Ｓｉ系ＥＤＦが最も適
している。以下においては、主としてＡｌ−Ｓｉ系ＥＤ
Ｆの場合について説明する。

【００３６】ＥＤＦのこのような特性を利用することに
基づく、本発明の作用は次のようなものである。

【００３７】(1) ＥＤＦ１を備えた光増幅中継器におい
て、インバージョン・パラメータ・モニタ８を設けて、
励起ＬＤ５_1,５₂ からの励起光によってＥＤＦ１を励起
した場合に、インバージョン・パラメータ値が所定値に
なるときの励起状態を、ＥＤＦ１からの特定波長帯にピ
ークを持つ自然放出光のパワーによってモニタする。

【００３８】前述のように、ＥＤＦ１の利得波長特性
は、インバージョン・パラメータ値に対応しているの
で、自然放出光のパワーに応じて、励起ＬＤ５_1,５₂ の
励起光パワーを制御することによって、ＥＤＦ１の利得
波長特性を、自然放出光のパワーによって推測されるイ
ンバージョン・パラメータ値に対応する特性に制御する
ことができる。

【００３９】(2) インバージョン・パラメータ・モニタ
８における自然放出光の検出は、ＥＤＦ１の出力光か
ら、光バンドパス・フィルタ８１によって、主信号光と
特定波長帯にピークを持つ自然放出光とを分離すること
によって行なうことができる。

【００４０】(3) (1) の場合に、インバージョン・パラ
メータ・モニタ８における自然放出光の検出は、ＥＤＦ
１の出力光から、光ハイパス・フィルタ８５によって主
信号光を分離するとともに、光ローパス・フィルタ８６
によって特定波長帯にピークを持つ自然放出光を分離す
ることによって行なうことができる。

【００４１】(4) これらの場合に、インバージョン・パ
ラメータ・モニタ８において、ＥＤＦ１の励起状態を１
５３０ｎｍ帯の自然放出光のパワーによってモニタし
て、インバージョン・パラメータ値が０．７付近になる
ように、励起ＬＤ５_1,５₂ を制御することによって、Ｅ
ＤＦ１の利得波長特性のフラットネスを実現することが
できる。

【００４２】(5) ＥＤＦ１の利得波長特性のフラットネ
スを実現した光増幅中継器と、可変光減衰器９１とを組
み合わせることによって、利得波長特性のフラットネス
を維持したまま出力レベルを調整可能にすることができ
る。

【００４３】(6) 利得波長特性のフラットネスを維持し
たまま出力レベルを調整可能にした光増幅中継器におい
て、光増幅中継器の出力パワーをモニタして、可変光減
衰器９１を制御することによって、この光増幅中継器の
出力トータルパワーが一定になるようにする。

【００４４】入力レベルが変動する場合は、利得一定制
御よりも出力パワー一定制御の方が光ＳＮＲ（Signal t
o Noise Ratio ）の点で有利なので、上述のようにする
ことによって、光増幅中継器の性能をより向上させるこ
とができる。

【００４５】(7) 利得波長特性のフラットネスを維持し
たまま出力レベルを調整可能にした光増幅中継器におい
て、光増幅中継器の後段に、任意数の利得波長特性がフ
ラットな増幅中継器１０を従続に接続することによっ
て、所要の利得を確保することができる。

【００４６】(8) 理論上、インバージョン・パラメータ
値からＮＦ（Noise Figure：雑音指数）が求められる。
そこで本発明の光増幅中継器において、自然放出光のパ
ワーによってモニタされるインバージョン・パラメータ
値から、光増幅中継器の雑音指数を推測するＮＦモニタ
を構成することができる。

【００４７】(9) 本発明の光増幅中継器を多段に接続す
ることによって、マルチチャネルの波長多重光を増幅す
る中継システムを構成することができる。

【００４８】

【実施例】図３は、本発明の実施例(1) を示したもので
あって、ＥＤＦのインバージョン・パラメータをモニタ
しながら励起光パワーを調整することによって、所望の
利得波長特性を得るための構成例を示している。図中に
おいて、１はＥＤＦを示し、５_1,５₂ はそれぞれ励起Ｌ
Ｄ、７_1,７₂ はそれぞれ励起ＬＤ５_1,５₂ の励起光をＥ
ＤＦ１に結合するＷＤＭ（波長多重）カプラである。

【００４９】励起ＬＤ５₁ とＷＤＭカプラ７₁ は励起光
モジュールＡを構成し、励起ＬＤ５ ₂ とＷＤＭカプラ７
₂ は励起光モジュールＢを構成する。ＥＤＦ１が前方励
起方式の場合は、励起光モジュールＡのみを設け、ＥＤ
Ｆ１が後方励起方式の場合は、励起光モジュールＢのみ
を設ける。ＥＤＦ１が両方向励起方式の場合は、励起光
モジュールＡ，Ｂを設ける。

【００５０】また、４は励起ＬＤ５_1,５₂ の励起光パワ
ーを制御するコントローラ、８はＥＤＦ１におけるイン
バージョン・パラメータ値をモニタするインバージョン
・パラメータ・モニタである。

【００５１】(1) ＥＤＦ１の前段もしくは後段、または
両方に励起ＬＤを設け、ＷＤＭカプラで、励起光を信号
光と合波する。 (2) インバージョン・パラメータ・モニタ８は、信号帯
域の光と１５３０ｎｍ帯域の光を分離する。

【００５２】(3) インバージョン・パラメータ・モニタ
８で分離された信号帯域の光は、１５３０ｎｍ帯の自然
放出光が除去されていて、そのまま中継器出力となる。 (4) インバージョン・パラメータ・モニタ８で分離され
た１５３０ｎｍ帯の自然放出光は、電気信号に変換され
て、例えば電流値としてコントローラ４に入力される。

【００５３】(5) コントローラ４では、モニタされた電
流値をリファレンス電流と比較して、差の電流値に応じ
て励起ＬＤ５_1,５₂ に対するドライブ電圧を自動調整す
る。 (6) このような帰還制御によって、励起ＬＤからの所定
の励起光パワーのとき、ＥＤＦ１におけるインバージョ
ン・パラメータが所望の値となる。

【００５４】このような構成は、ＥＤＦを備えた光増幅
中継器に対して、特別な測定装置等を必要とせず、１５
３０ｎｍ帯の光を通過させるＷＤＭカプラと、ホトダイ
オードとを用いることによって、容易に実現できる。

【００５５】計算機シミュレーションによれば、１５４
０〜１５６０ｎｍ帯に複数の信号光を配置し、中継器を
多段に接続して波長多重伝送を行なった場合、中継器を
経由するごとに、信号光が急速に減少することが判明し
ている。

【００５６】これは、図１または図２に示されたよう
な、１５３０ｎｍ帯域にピークを有する利得波長特性で
ＥＤＦが動作していることが予想でき、１５４０〜１５
６０ｎｍ帯の信号光パワーが、中継器を経るごとに、１
５３０ｎｍ帯域の自然放出光パワーへシフトすることに
よって、信号光パワーが減少し、その分、１５３０ｎｍ
帯自然放出光パワーが成長してゆくものと考えられる。

【００５７】そこで、各中継器ごとに、１５３０ｎｍ帯
自然放出光パワーを除去すると、除去しない場合と比較
して、信号光のゲインチルトは大幅に抑制され、より遠
距離の伝送が可能となる。

【００５８】従って、波長多重伝送では、いずれかの箇
所で１５３０ｎｍ帯自然放出光パワーを除去する必要が
あるが、この場合、除去した１５３０ｎｍ帯自然放出光
パワーを単に捨てるのではなく、図３に示された実施例
のようにインバージョン・パラメータ・モニタにおける
モニタ信号として流用すれば、一石二鳥の効果を上げる
ことができる。

【００５９】しかも、１５３０ｎｍ帯域は、ＥＤＦが最
も大きな自然放出光パワーを発生する帯域なので、イン
バージョン・パラメータを推測するための自然放出光パ
ワーとしては、他の波長帯域と比較して、最も感度の点
で優れており、従って制御精度の点でも有利である。

【００６０】またインバージョン・パラメータは、光増
幅中継器のＮＦに対応することが理論上知られている。
従って、図３に示された実施例のインバージョン・パラ
メータ・モニタで、インバージョン・パラメータ値が求
められれば、これによってＮＦを知ることができるの
で、ＮＦモニタを光増幅中継器に組み込むことができる
ようになる。

【００６１】図４は、インバージョン・パラメータ・モ
ニタの例(1) を示したものであって、（ａ）は構成を示
し、８１は光ＢＰＦ（光バンドパス・フィルタ）、８２
はＰＤ、８３は増幅器である。（ｂ）は光ＢＰＦの特性
を示している。

【００６２】光ＢＰＦ８１は、入力光中の例えば中心波
長１５３２．５ｎｍの帯域の光を選択的にＡ方向に透過
し、その他の波長の光をＢ方向に透過させる。従って例
えば１５３９〜１５６０ｎｍの波長帯域に配置された信
号光は、光ＢＰＦ８１を透過して出力１を生じる。

【００６３】一方、１５３０ｎｍ帯の自然放出光は、光
ＢＰＦ８１で反射して、ＰＤ８２に加えられて電気信号
に変換されて、増幅器８３を経て出力２を生じて、制御
用信号としてコントローラに送られる。

【００６４】図５は、インバージョン・パラメータ・モ
ニタの構成例(2) を示したものであって、（ａ）は構成
を示し、８５は光ＨＰＦ（光ハイパス・フィルタ）、８
６は光ＬＰＦ（光ローパス・フィルタ）、８７はＰＤ、
８８は増幅器である。（ｂ）は光ＨＰＦと光ＬＰＦの特
性を示している。

【００６５】光ＨＰＦ８５は、入力光中の１５３９〜１
５６０ｎｍ帯の光を透過させる。光ＨＰＦ８５を透過し
た１５３９〜１５６０ｎｍ帯のＢ方向の信号光によっ
て、出力１を生じる。一方、光ＬＰＦ８６は、１５３０
ｎｍ帯以下の帯域の光を透過させる。光ＬＰＦ８６を透
過した１５３０ｎｍ帯のＡ方向の自然放出光は、ＰＤ８
７に加えられて電気信号に変換されて、増幅器８８を経
て出力２を生じて、制御用信号としてコントローラに送
られる。

【００６６】図６は、本発明の実施例(2) を示したもの
であって、光増幅中継器において、可変光減衰器を使用
することによって、チャネル間のフラットネスを維持し
たまま、利得を調整可能にした構成例を示している。図
中において、図３におけると同じものを同じ番号で示
し、９１は可変光減衰器（ＡＴＴ）である。また、Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれ、ＥＤＦ１の入力側，ＥＤＦ１の出力
側，インバージョン・パラメータ・モニタ８の出力側の
光信号のスペクトル波形、Ｄ，Ｅ，ＦはＡＴＴ９１の出
力側の、異なる減衰量における光信号のスペクトル波形
であって、横軸は波長（λ）、縦軸は光レベル（ｄＢ）
である。また図中の点線はリファレンスレベルであっ
て、同一パワーレベルを示している。

【００６７】(1) 中継器入力段では、Ａに示されたよう
に、入力信号または前段からのスペクトル波形を呈す
る。この状態では、１５３０ｎｍの自然放出光のパワー
は存在しない。

【００６８】(2) ＥＤＦ１において、利得フラットネス
一定で、信号が増幅される。ＥＤＦ長はなるべく長く
し、できるだけ大きな励起パワーを与えて、利得を高く
する。Ｂに示す自然放出光を含むＥＤＦ１の出力側の光
信号レベルが、中継器における最大光レベルとなる。

【００６９】(3) インバージョン・パラメータ・モニタ
８を通過すると、主信号は、Ｃに示すように、１５３０
ｎｍ帯域を除去されたスペクトル波形となる。 (4) 可変光減衰器９１の減衰量に応じて、Ｄ，Ｅ，Ｆに
示されるように、スペクトル波形は全体的にリファレン
スレベルより低下する。この場合、信号間のレベル差は
維持されている。

【００７０】以上のような操作によって、実施例(2) に
おいては、利得フラットネスを一定に保ったまま、利得
を調整することが可能となる。

【００７１】計算機シミュレーションによれば、チャネ
ル数の変化や、伝送路区間長が不均一である等の理由に
よって、入力レベルが変動する場合には、利得一定制御
よりも出力パワー一定制御の方が、光ＳＮＲの点で有利
であることが確認されている。

【００７２】図７は、本発明の実施例(3) を示したもの
であって、光増幅中継器において、出力パワーをモニタ
して、この値がリファレンス値に等しくなるように可変
光減衰器の減衰量を制御することによって、出力パワー
を一定に制御する場合の構成例を示している。図中、図
６におけると同じものを同じ番号で示し、インバージョ
ン・パラメータ・モニタ８において、８９はホトダイオ
ードおよび増幅器からなる光電変換回路であって、ＬＤ
駆動回路４１を制御して、ＥＤＦ１におけるインバージ
ョン・パラメータが所望の値になるように、励起ＬＤ５
₂ の励起光パワーを制御する。

【００７３】また、９２は１０：１カプラ、９３はホト
ダイオードおよび増幅器からなる光電変換回路、９４は
ＡＴＴ９１の減衰量を制御するＡＴＴ制御回路であっ
て、ＡＴＴ９１とともに出力一定制御回路９を構成して
いる。

【００７４】図７に示された出力一定制御回路９におい
て、ＡＴＴ９１からの出力光は１０：１カプラ９２で分
岐され、９／１０の分岐光によって中継器出力を生じる
とともに、１／１０の分岐光を光電変換回路９３に加え
て、ホトダイオードによって検出して電気信号に変換
し、この信号を増幅器を介して増幅してＡＴＴ制御回路
９４に与えて、信号値がリファレンス値に等しくなるよ
うに、ＡＴＴ９１の減衰量を制御することによって、中
継器出力パワーを一定に制御することができる。

【００７５】さらに、１つの増幅器によって所望の利得
を得ることができない場合には、図７に示された中継器
出力の後段に、所定の利得一定を満足し、利得フラット
ネス一定で、１５３０ｎｍ帯自然放出光が除去される、
別の利得増強用光増幅器１０を付加することによって、
所望の利得を実現することができる。利得増強用光増幅
器１０は１段に限らず、任意の複数段、縦続に使用する
ことができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンバージョン・パラメータ・モニタによって、出力光か
ら除去した１５３０ｎｍ帯自然放出光を利用して、利得
波長特性を制御して利得フラットネスを実現するととも
に、可変光減衰器の減衰量を調整することによって、中
継器利得を制御するようにしたので、チャネル数の変更
後や、経時劣化等による入力レベルの変動に対して、ハ
ードウエアを変更することなく利得フラットネスを維持
することができる。

【００７７】また、出力一定制御回路を設けて出力光パ
ワーを一定に制御する光増幅中継器の場合、ＥＤＦ長を
できるだけ長くし、最大出力の大きな励起ＬＤを使用し
て最大中継器利得を大きくすれば、区間長がまちまち
で、入力レベルが区間ごとに異なる光中継システムにお
いても、ダイナミックレンジを広くとることができる。

【００７８】さらに、１中継器の最大利得が十分に取れ
ない場合でも、利得フラットネスを維持しているので、
次段の中継器によるレベル改善効果を期待することが可
能である。

【００７９】また、インバージョン・パラメータをモニ
タするのを、利得がフラットになるようにするためだけ
でなく、例えば、短波長側が少し利得が大きくなるよう
にするために、あるいは逆に長波長側が利得が大きくな
るようにするために、利得波長特性を制御する場合に
も、インバージョン・パラメータ・モニタを利用するこ
とができる。この場合の例としては、信号プリエンファ
シスと、傾きのある利得波長特性を持った中継器による
波長多重光伝送システムをあげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｌ−Ｓｉ系ＥＤＦの、インバージョン・パラ
メータと利得の波長特性を示す図である。

【図２】Ａｌ−Ｇｅ−Ｓｉ系ＥＤＦの、インバージョン
・パラメータと利得の波長特性を示す図である。

【図３】本発明の実施例(1) を示す図である。

【図４】インバージョン・パラメータ・モニタの例(1)
を示す図である。

【図５】インバージョン・パラメータ・モニタの例(2)
を示す図である。

【図６】本発明の実施例(2) を示す図である。

【図７】本発明の実施例(3) を示す図である。

【図８】従来の光増幅中継器の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１エルビウム・ドープ・ファイバ（ＥＤＦ）５₁ 励起レーザ・ダイオード（励起ＬＤ）５₂ 励起レーザ・ダイオード（励起ＬＤ）８インバージョン・パラメータ・モニタ１０利得増強用光増幅器８１光バンドパス・フィルタ（光ＢＰＦ）８５光ハイパス・フィルタ（光ＨＰＦ）８６光ローパス・フィルタ（光ＬＰＦ）９１可変光減衰器（ＡＴＴ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エルビウム・ドープ・ファイバ（以下Ｅ
ＤＦと略す）を備えた光増幅中継器において、励起レー
ザ・ダイオード（以下励起ＬＤと略す）からの励起光に
よって該ＥＤＦを励起したときの、該ＥＤＦにおける励
起状態のエルビウム（以下Ｅｒと略す）イオン濃度Ｎ２
と全Ｅｒイオン濃度Ｎｔとの比Ｎ２／Ｎｔで定まるイン
バージョン・パラメータ値が所定値になるときの励起状
態を、該ＥＤＦからの出力光のうち特定波長帯にピーク
を持つ自然放出光のパワーをモニタすることによって検
知するインバージョン・パラメータ・モニタを設け、該
モニタされた自然放出光のパワーに応じて前記励起ＬＤ
の励起光パワーを制御することによって、該ＥＤＦの利
得波長特性を制御することを特徴とする光増幅中継器。
【請求項２】前記インバージョン・パラメータ・モニ
タにおいて、ＥＤＦの出力光から光バンドパス・フィル
タによって、主信号光と前記特定波長帯にピークを持つ
自然放出光とを分離することを特徴とする請求項１に記
載の光増幅中継器。
【請求項３】前記インバージョン・パラメータ・モニ
タにおいて、ＥＤＦの出力光から光ハイパス・フィルタ
によって主信号光を分離するとともに、光ローパス・フ
ィルタによって前記特定波長帯にピークを持つ自然放出
光を分離することを特徴とする請求項１に記載の光増幅
中継器。
【請求項４】前記インバージョン・パラメータ・モニ
タにおいて、ＥＤＦの励起状態を１５３０ｎｍ帯の自然
放出光のパワーによってモニタして、前記インバージョ
ン・パラメータ値が０．７付近になるように前記励起Ｌ
Ｄを制御することによって、該ＥＤＦの利得波長特性の
フラットネスを実現することを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の光増幅中継器。
【請求項５】請求項４に記載の光増幅中継器におい
て、該光増幅中継器と可変光減衰器とを組み合わせるこ
とによって、利得波長特性のフラットネスを維持したま
ま出力レベルを調整可能にしたことを特徴とする光増幅
中継器。
【請求項６】請求項５に記載の光増幅中継器におい
て、該光増幅中継器の出力パワーをモニタして前記可変
光減衰器をフィードバック制御することによって、該光
増幅中継器の出力トータルパワーが一定になるようにす
ることを特徴とする光増幅中継器。
【請求項７】請求項５に記載の光増幅中継器の後段に
任意数の利得波長特性がフラットな増幅中継器を従続に
接続することによって、所要の利得を確保するようにし
たことを特徴とする光増幅中継器。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の光
増幅中継器において、前記自然放出光のパワーによって
モニタされるインバージョン・パラメータ値から該光増
幅中継器の雑音指数を推測することを特徴とするＮＦモ
ニタ。
【請求項９】請求項１ないし７のいずれかに記載の光
増幅中継器を多段に接続して構成されることを特徴とす
るマルチチャネル波長多重光増幅中継システム。