JPH08304859A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
- H01S3/13013—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers by controlling the optical pumping
-
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- H01S2301/00—Functional characteristics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 雑音指数の増大を生じさせることなく、光サ
ージによる影響を回避することができる光ファイバ増幅
器を提供する。 【構成】 増幅用光ファイバの後段に、増幅された信号
光の中心波長の光とこの波長と異なる波長の光のそれぞ
れについてその光レベルを検出するための手段を設け、
両波長の光のレベルを比較しこの結果により励起光源の
出力を制御する手段を設けたことを特徴としている。上
記２つの波長の光の強度を検出するため、増幅用光ファ
イバの後段に２つの光分岐器と上記各波長の光を透過さ
せる光バンドパスフィルタをそれぞれ介して受光器が配
置されている。両波長の光の光強度比があらかじめ設定
された値よりも大きい場合には、励起光源の出力を維持
し、小さくなった場合には信号光が中断したものとし
て、励起光源の出力を中断させる。
ージによる影響を回避することができる光ファイバ増幅
器を提供する。 【構成】 増幅用光ファイバの後段に、増幅された信号
光の中心波長の光とこの波長と異なる波長の光のそれぞ
れについてその光レベルを検出するための手段を設け、
両波長の光のレベルを比較しこの結果により励起光源の
出力を制御する手段を設けたことを特徴としている。上
記２つの波長の光の強度を検出するため、増幅用光ファ
イバの後段に２つの光分岐器と上記各波長の光を透過さ
せる光バンドパスフィルタをそれぞれ介して受光器が配
置されている。両波長の光の光強度比があらかじめ設定
された値よりも大きい場合には、励起光源の出力を維持
し、小さくなった場合には信号光が中断したものとし
て、励起光源の出力を中断させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ増幅器に関
し、特に、入力信号光の光出力が減少したときに増幅用
光ファイバに入力される励起光源の励起光出力を抑制す
るシャットダウン機能付の光ファイバ増幅器に関する。
し、特に、入力信号光の光出力が減少したときに増幅用
光ファイバに入力される励起光源の励起光出力を抑制す
るシャットダウン機能付の光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光ファイバ増幅器は、信号光を増
幅する光ファイバ、励起光を出力する励起光源、光ファ
イバに励起光を入力するための光合波器により構成され
る。さらに、光ファイバの後段には増幅された信号光を
モニタするための光分岐器および受光器が配置されてい
る。この受光器により増幅された信号光の光出力レベル
を検出し、励起光源の励起光出力を制御している。ま
た、通常、反射光等の影響を防ぐため、光ファイバの前
後には、光アイソレータが配置されている。
幅する光ファイバ、励起光を出力する励起光源、光ファ
イバに励起光を入力するための光合波器により構成され
る。さらに、光ファイバの後段には増幅された信号光を
モニタするための光分岐器および受光器が配置されてい
る。この受光器により増幅された信号光の光出力レベル
を検出し、励起光源の励起光出力を制御している。ま
た、通常、反射光等の影響を防ぐため、光ファイバの前
後には、光アイソレータが配置されている。
【０００３】外部から光ファイバに入力された信号光
は、光合波器により光ファイバに入力された励起光によ
り増幅され、外部に出力される。上述の従来の光ファイ
バ増幅器の構成および基本的な動作原理については、例
えば、石尾他著、『光増幅器とその応用』第１１１頁、
オーム社発行、１９９２年にも示されている。
は、光合波器により光ファイバに入力された励起光によ
り増幅され、外部に出力される。上述の従来の光ファイ
バ増幅器の構成および基本的な動作原理については、例
えば、石尾他著、『光増幅器とその応用』第１１１頁、
オーム社発行、１９９２年にも示されている。
【０００４】上述の光ファイバ増幅器において、使用さ
れる増幅用の光ファイバには、希土類元素がドープされ
た希土類ドープ光ファイバが用いられている。
れる増幅用の光ファイバには、希土類元素がドープされ
た希土類ドープ光ファイバが用いられている。
【０００５】ところが、光ファイバに希土類元素をドー
プさせ入力光を増幅する機能を有する希土類ドープ光フ
ァイバを用いた光ファイバ増幅器は、入力される信号光
のレベルが小さいほど反転分布が大きく、外部から信号
が入力されない状態では非常に大きなエネルギーが蓄え
られる。従って、希土類ドープ光ファイバを用いた光フ
ァイバ増幅器に信号光が入力されていない状態から急激
に信号光が入力されると蓄積されたエネルギーによる誘
導放出が行われる。この誘導放出により、反転分布が平
行状態に達するまでの間、高出力の光サージが発生し、
光ファイバ増幅器から出力される。
プさせ入力光を増幅する機能を有する希土類ドープ光フ
ァイバを用いた光ファイバ増幅器は、入力される信号光
のレベルが小さいほど反転分布が大きく、外部から信号
が入力されない状態では非常に大きなエネルギーが蓄え
られる。従って、希土類ドープ光ファイバを用いた光フ
ァイバ増幅器に信号光が入力されていない状態から急激
に信号光が入力されると蓄積されたエネルギーによる誘
導放出が行われる。この誘導放出により、反転分布が平
行状態に達するまでの間、高出力の光サージが発生し、
光ファイバ増幅器から出力される。
【０００６】光サージは、希土類ドープ光ファイバ内で
発生するため、この光ファイバの後段に配置された光部
品に影響を与える。ここで、上述の光サージによる影響
の問題をわかりやすく説明するために、まず、図４を参
照して、従来の光ファイバ増幅器の構成について説明す
る。
発生するため、この光ファイバの後段に配置された光部
品に影響を与える。ここで、上述の光サージによる影響
の問題をわかりやすく説明するために、まず、図４を参
照して、従来の光ファイバ増幅器の構成について説明す
る。
【０００７】希土類ドープ光ファイバ１４の前段には、
この光ファイバに励起光を入力するための励起ＬＤモジ
ュール１６が光合波器１５により接続されている。図に
おいて、左方から入力された信号光（図示省略）には、
光合波器により励起光が合波されて希土類ドープ光ファ
イバ１４に入力され、増幅され右方に出力される。希土
類ドープ光ファイバ１４の前後には、逆方向への光の伝
搬を防止するための偏光無依存光アイソレータ１９およ
び２０が配置されている。なお、出力側には、特定の波
長の光を透過させるための光バンドパスフィルタ２３が
配置されている。
この光ファイバに励起光を入力するための励起ＬＤモジ
ュール１６が光合波器１５により接続されている。図に
おいて、左方から入力された信号光（図示省略）には、
光合波器により励起光が合波されて希土類ドープ光ファ
イバ１４に入力され、増幅され右方に出力される。希土
類ドープ光ファイバ１４の前後には、逆方向への光の伝
搬を防止するための偏光無依存光アイソレータ１９およ
び２０が配置されている。なお、出力側には、特定の波
長の光を透過させるための光バンドパスフィルタ２３が
配置されている。
【０００８】図４に示される光ファイバ増幅器の構成に
おいて、上述の光サージが希土類ドープ光ファイバ１４
で発生すると、この光サージは後段に配置されている光
アイソレータ２０および光バンドパスフィルタ２３に入
力される。通常、光サージは数Ｗレベルの高い光レベル
であるため、これらの光部品は光サージにより内部の光
学素子に損傷を受け、機能に障害を生じることになる。
おいて、上述の光サージが希土類ドープ光ファイバ１４
で発生すると、この光サージは後段に配置されている光
アイソレータ２０および光バンドパスフィルタ２３に入
力される。通常、光サージは数Ｗレベルの高い光レベル
であるため、これらの光部品は光サージにより内部の光
学素子に損傷を受け、機能に障害を生じることになる。
【０００９】光サージの影響を回避する手段として、例
えば、学術論文、米山他著『光アンプ多段接続における
光サージの一検討』１９９３年電子情報通信学会春期大
会Ｂ−９４１では、光信号送信部において、光信号をｍ
ｓｅｃ以上の遅い時間で立ち上げる手段を提案してい
る。
えば、学術論文、米山他著『光アンプ多段接続における
光サージの一検討』１９９３年電子情報通信学会春期大
会Ｂ−９４１では、光信号送信部において、光信号をｍ
ｓｅｃ以上の遅い時間で立ち上げる手段を提案してい
る。
【００１０】上述した送信立ち上げ時間の制限による回
避手段の他、図５に示されるように、入力信号光をモニ
タする機能を設け、入力信号光が切れた場合には励起光
源１６の出力を断にすることにより光サージを回避する
という手段も提案されている。すなわち、希土類光ファ
イバ増幅器３４の入力部には、入力信号光の一部をモニ
タするための光分岐器２１および受光器２６が配置され
ている。入力信号光が途絶えた場合、つまり無信号状態
に変化した場合には、受光器２６によりモニタされる光
レベルは低下する。この光レベルの低下を制御回路２７
で処理し、励起光源１６を駆動させる駆動回路１７を制
御し、励起光源１６の励起光出力を低下させる。逆に、
入力信号光が復帰した場合には、この変化を受光器２６
により検知し、励起光の出力をもとの状態に復帰させ
る。このように、従来は希土類ドープ光ファイバの前段
に配置された受光器により信号光の状態を監視すること
により、励起光の出力状態を制御することにより、光サ
ージの影響を回避している。
避手段の他、図５に示されるように、入力信号光をモニ
タする機能を設け、入力信号光が切れた場合には励起光
源１６の出力を断にすることにより光サージを回避する
という手段も提案されている。すなわち、希土類光ファ
イバ増幅器３４の入力部には、入力信号光の一部をモニ
タするための光分岐器２１および受光器２６が配置され
ている。入力信号光が途絶えた場合、つまり無信号状態
に変化した場合には、受光器２６によりモニタされる光
レベルは低下する。この光レベルの低下を制御回路２７
で処理し、励起光源１６を駆動させる駆動回路１７を制
御し、励起光源１６の励起光出力を低下させる。逆に、
入力信号光が復帰した場合には、この変化を受光器２６
により検知し、励起光の出力をもとの状態に復帰させ
る。このように、従来は希土類ドープ光ファイバの前段
に配置された受光器により信号光の状態を監視すること
により、励起光の出力状態を制御することにより、光サ
ージの影響を回避している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希土類
ドープ光ファイバの前段に光分岐器を配置して信号光を
モニタする従来の構成では、増幅前の信号光に光部品に
よる通過損失が生じることは避けられず、この通過損失
により光ファイバ増幅器の雑音指数に影響を受け特性が
劣化するという問題がある。
ドープ光ファイバの前段に光分岐器を配置して信号光を
モニタする従来の構成では、増幅前の信号光に光部品に
よる通過損失が生じることは避けられず、この通過損失
により光ファイバ増幅器の雑音指数に影響を受け特性が
劣化するという問題がある。
【００１２】本発明の目的は、従来の構成では問題とな
る雑音指数の増大を生じさせることなく、しかも光サー
ジによる影響を回避することができる光ファイバ増幅器
を提供することにある。
る雑音指数の増大を生じさせることなく、しかも光サー
ジによる影響を回避することができる光ファイバ増幅器
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器では、増幅用光ファイバの後段に、増幅された信号光
の波長の光とこの波長と異なる波長の光のそれぞれにつ
いてその光レベルを検出するための手段を設け、両波長
の光を比較処理し、この結果により励起光源の出力を制
御する手段を設けたことを特徴としている。
器では、増幅用光ファイバの後段に、増幅された信号光
の波長の光とこの波長と異なる波長の光のそれぞれにつ
いてその光レベルを検出するための手段を設け、両波長
の光を比較処理し、この結果により励起光源の出力を制
御する手段を設けたことを特徴としている。
【００１４】より具体的には、励起光を出力する励起光
源と、この励起光と信号光を合波する光合波器と、この
光合波器に接続され信号光を増幅して増幅信号光を出力
する光ファイバとを備え、さらに、増幅信号光を分岐し
て第１の分岐増幅信号光と第２の分岐増幅信号光を出力
する第１の光分岐器と、第２の分岐増幅信号光を分岐し
て第３の分岐増幅信号光と第４の分岐増幅光を出力する
第２の光分岐器とを備えている。これらの光分岐器には
増幅信号光の中心波長の光を透過させる第１の光バンド
パスフィルタとその近傍の波長の光を透過させる光バン
ドパスフィルタをそれぞれ介して、第２の分岐増幅信号
光のあらかじめ選定された第１の波長の光を受光して第
１の光強度を検出する第１の受光器と、第３の分岐増幅
信号光のあらかじめ選定された第２の波長の光を受光す
る第２の光強度を検出する第２の受光器が備えている。
そして、さらに第１の光強度と第２の光強度を比較して
光強度比を出力する比較器と、光強度差に応じて励起光
を制御する励起光制御回路とを備えている。
源と、この励起光と信号光を合波する光合波器と、この
光合波器に接続され信号光を増幅して増幅信号光を出力
する光ファイバとを備え、さらに、増幅信号光を分岐し
て第１の分岐増幅信号光と第２の分岐増幅信号光を出力
する第１の光分岐器と、第２の分岐増幅信号光を分岐し
て第３の分岐増幅信号光と第４の分岐増幅光を出力する
第２の光分岐器とを備えている。これらの光分岐器には
増幅信号光の中心波長の光を透過させる第１の光バンド
パスフィルタとその近傍の波長の光を透過させる光バン
ドパスフィルタをそれぞれ介して、第２の分岐増幅信号
光のあらかじめ選定された第１の波長の光を受光して第
１の光強度を検出する第１の受光器と、第３の分岐増幅
信号光のあらかじめ選定された第２の波長の光を受光す
る第２の光強度を検出する第２の受光器が備えている。
そして、さらに第１の光強度と第２の光強度を比較して
光強度比を出力する比較器と、光強度差に応じて励起光
を制御する励起光制御回路とを備えている。
【００１５】また、上述の構成において、光強度比があ
らかじめ設定された基準値より大きいときに、光ファイ
バへ前記励起光を出力し、光強度比が基準値より小さい
ときに、光ファイバへの励起光の出力を中断する励起光
制御手段を備えている。この中断の手段として、光強度
比が基準値より大きいときに、励起光源から前記励起光
を出力させ、光強度比が基準値より小さいときに、励起
光源からの励起光の出力を停止させる励起光出力手段を
備えている。
らかじめ設定された基準値より大きいときに、光ファイ
バへ前記励起光を出力し、光強度比が基準値より小さい
ときに、光ファイバへの励起光の出力を中断する励起光
制御手段を備えている。この中断の手段として、光強度
比が基準値より大きいときに、励起光源から前記励起光
を出力させ、光強度比が基準値より小さいときに、励起
光源からの励起光の出力を停止させる励起光出力手段を
備えている。
【００１６】また、本発明の光ファイバ増幅器では、励
起光源に半導体レーザダイオードを用いて、励起光出力
手段が光強度比が基準値より大きいときに、励起光源へ
注入電流を印加し、光強度比が基準値より小さいとき
に、励起光源への注入電流の印加を中断する注入電流制
御回路を備えている。
起光源に半導体レーザダイオードを用いて、励起光出力
手段が光強度比が基準値より大きいときに、励起光源へ
注入電流を印加し、光強度比が基準値より小さいとき
に、励起光源への注入電流の印加を中断する注入電流制
御回路を備えている。
【００１７】
【実施例】本発明の光ファイバ増幅器の構成を図面を参
照ながら詳細に説明する。
照ながら詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明の光ファイバ増幅器の基本
構成を示す構成図である。まず最初に図１を参照して、
本発明の光ファイバ増幅器の基本構成と動作原理につい
て説明する。
構成を示す構成図である。まず最初に図１を参照して、
本発明の光ファイバ増幅器の基本構成と動作原理につい
て説明する。
【００１９】本発明の光ファイバ増幅器は、希土類ドー
プ光ファイバ１、光合波器２、励起光源３、励起光源３
を駆動する駆動回路４、制御回路５、偏光無依存光アイ
ソレータ６および７、モニタ用光分岐器８および９、光
バンドパスフィルタ１０および１１、受光器１２および
１３から構成されている。なお、光分岐器８および９、
光バンドパスフィルタ１０および１１、受光器１２およ
び１３以外については、構成および機能については従来
の光ファイバ増幅器と同様であるので説明は省略する。
プ光ファイバ１、光合波器２、励起光源３、励起光源３
を駆動する駆動回路４、制御回路５、偏光無依存光アイ
ソレータ６および７、モニタ用光分岐器８および９、光
バンドパスフィルタ１０および１１、受光器１２および
１３から構成されている。なお、光分岐器８および９、
光バンドパスフィルタ１０および１１、受光器１２およ
び１３以外については、構成および機能については従来
の光ファイバ増幅器と同様であるので説明は省略する。
【００２０】ここで示す光ファイバ増幅器は、波長λ１
の信号光を増幅するように設計されている。光バンドパ
スフィルタ１０は波長λ１の光を、光バンドパスフィル
タ１１は波長λ２の光をそれぞれ選択的に透過させる光
フィルタである。ここで、波長λ２は波長λ１の近傍の
波長が選定される。一方、光バンドパスフィルタ１１は
狭波長帯域特性を有するものを用い、波長λ１の光は遮
断する構成される。
の信号光を増幅するように設計されている。光バンドパ
スフィルタ１０は波長λ１の光を、光バンドパスフィル
タ１１は波長λ２の光をそれぞれ選択的に透過させる光
フィルタである。ここで、波長λ２は波長λ１の近傍の
波長が選定される。一方、光バンドパスフィルタ１１は
狭波長帯域特性を有するものを用い、波長λ１の光は遮
断する構成される。
【００２１】励起光源３が駆動され増幅可能な状態で、
波長λ１の信号光が入力されると、希土類ドープ光ファ
イバ１からは増幅された波長λ１の増幅信号光とこれに
併せて自然放出光が出力される。
波長λ１の信号光が入力されると、希土類ドープ光ファ
イバ１からは増幅された波長λ１の増幅信号光とこれに
併せて自然放出光が出力される。
【００２２】希土類ドープ光ファイバ１から出力される
光の光出力波長特性を図２（ａ）に示す。増幅された波
長λ１の信号光の一部は、光分岐器８により分岐され、
光バンドパスフィルタ１０を透過して受光器１２で受講
される。光分岐器９により分岐された信号光の一部は光
バンドパスフィルタ１１により遮断され、自然放出光の
一部が選択透過されて受光器１３に受光される。
光の光出力波長特性を図２（ａ）に示す。増幅された波
長λ１の信号光の一部は、光分岐器８により分岐され、
光バンドパスフィルタ１０を透過して受光器１２で受講
される。光分岐器９により分岐された信号光の一部は光
バンドパスフィルタ１１により遮断され、自然放出光の
一部が選択透過されて受光器１３に受光される。
【００２３】ここで、光バンドパスフィルタ１０および
１１の透過波長での損失、受光器１２および１３の受光
感度がほぼ等しい場合、希土類ドープ光ファイバ１から
出力される上記２つの波長λ１およびλ２の光出力の比
は、図２（ａ）に示されるようにそのまま受光器１２お
よび１３で受光される光強度の比となる。
１１の透過波長での損失、受光器１２および１３の受光
感度がほぼ等しい場合、希土類ドープ光ファイバ１から
出力される上記２つの波長λ１およびλ２の光出力の比
は、図２（ａ）に示されるようにそのまま受光器１２お
よび１３で受光される光強度の比となる。
【００２４】ところが、波長λ１の入力信号光の出力が
極端に低下し、無信号状態となった場合、波長λ１の光
の増幅量もこれにともなって低下する。この結果、自然
放出光の出力レベルが相対的に増加し、ほとんど自然放
出光のみの出力となる。このときの希土類ドープ光ファ
イバ１の出力波長特性分布を図２（ｂ）に示す。この状
態では、受光器１２および１３により検出される光出力
レベルはほぼ同じになる。
極端に低下し、無信号状態となった場合、波長λ１の光
の増幅量もこれにともなって低下する。この結果、自然
放出光の出力レベルが相対的に増加し、ほとんど自然放
出光のみの出力となる。このときの希土類ドープ光ファ
イバ１の出力波長特性分布を図２（ｂ）に示す。この状
態では、受光器１２および１３により検出される光出力
レベルはほぼ同じになる。
【００２５】このように、波長λ１の入力信号の入力レ
ベルの変化により受光器１２および１３により受光され
る各波長λ１およびλ２の光強度比は変化し、無信号状
態では、その比は大きく変化することになる。従って、
受光器１２および１３により検出される各波長λ１およ
びλ２の光強度比があらかじめ設定した基準値以下にな
った場合には増幅をしないようにすることで、光サージ
の発生を抑制することが可能になる。具体的には、各受
光器１２および１３で検出された各波長λ１およびλ２
の光の光強度比を制御回路５により算出して基準値と比
較し、光強度比がこの値よりも小さい場合には駆動回路
４に制御信号を送出し、励起ＬＤモジュール３への注入
電流を制御して励起光の出力を低下させるか、完全に停
止させる。上述の構成により、信号光の変化を希土類ド
ープ光ファイバ１の後段のみに配置した光分岐器等によ
り検出できるので、従来の構成のように雑音指数を増大
させることなく光サージを回避することができる。
ベルの変化により受光器１２および１３により受光され
る各波長λ１およびλ２の光強度比は変化し、無信号状
態では、その比は大きく変化することになる。従って、
受光器１２および１３により検出される各波長λ１およ
びλ２の光強度比があらかじめ設定した基準値以下にな
った場合には増幅をしないようにすることで、光サージ
の発生を抑制することが可能になる。具体的には、各受
光器１２および１３で検出された各波長λ１およびλ２
の光の光強度比を制御回路５により算出して基準値と比
較し、光強度比がこの値よりも小さい場合には駆動回路
４に制御信号を送出し、励起ＬＤモジュール３への注入
電流を制御して励起光の出力を低下させるか、完全に停
止させる。上述の構成により、信号光の変化を希土類ド
ープ光ファイバ１の後段のみに配置した光分岐器等によ
り検出できるので、従来の構成のように雑音指数を増大
させることなく光サージを回避することができる。
【００２６】次に、本発明の光ファイバ増幅器の構成に
ついて、図３を参照してより具体的に説明する。図３
は、本発明の光ファイバ増幅器の一実施例を示す構成図
である。
ついて、図３を参照してより具体的に説明する。図３
は、本発明の光ファイバ増幅器の一実施例を示す構成図
である。
【００２７】本実施例の光ファイバ増幅器は、エルビウ
ムドープファイバ１４、光合波器１５、励起ＬＤモジュ
ール１６、励起ＬＤモジュール１６を駆動する駆動回路
１７、制御回路１８、偏光無依存光アイソレータ１９お
よび２０、光分岐器２１および２２、光バンドパスフィ
ルタ２３および２４、受光器２５および２６を備えてい
る。本実施例では、信号光の波長は１５５０ｎｍである
ため、この波長の光の増幅に適した希土類ドープ光ファ
イバとして、エルビウムドープファイバが用いられてい
る。
ムドープファイバ１４、光合波器１５、励起ＬＤモジュ
ール１６、励起ＬＤモジュール１６を駆動する駆動回路
１７、制御回路１８、偏光無依存光アイソレータ１９お
よび２０、光分岐器２１および２２、光バンドパスフィ
ルタ２３および２４、受光器２５および２６を備えてい
る。本実施例では、信号光の波長は１５５０ｎｍである
ため、この波長の光の増幅に適した希土類ドープ光ファ
イバとして、エルビウムドープファイバが用いられてい
る。
【００２８】励起光は１４８０ｎｍの波長の光が用いら
れているため、光合波器１５は、信号光波長である１５
５０ｎｍと励起光波長である１４８０ｎｍの光を合波す
る光合波器が用いられている。また、光合波器１５およ
び光分岐器２１および２２にはいずれも低損失とするた
めに、ファイバ融着型の光部品が用いられている。ここ
で、光分岐器２１および２２には、分岐比１０ｄＢのも
のが用いられており、増幅された光の約１０％の光をモ
ニタ用に分岐することとしている。
れているため、光合波器１５は、信号光波長である１５
５０ｎｍと励起光波長である１４８０ｎｍの光を合波す
る光合波器が用いられている。また、光合波器１５およ
び光分岐器２１および２２にはいずれも低損失とするた
めに、ファイバ融着型の光部品が用いられている。ここ
で、光分岐器２１および２２には、分岐比１０ｄＢのも
のが用いられており、増幅された光の約１０％の光をモ
ニタ用に分岐することとしている。
【００２９】光バンドパスフィルタ２３および２４に
は、それぞれ透過中心波長が１５５０ｎｍと１５６０ｎ
ｍ、透過波長半値幅がいずれも２ｎｍの光フィルタが用
いられている。また、偏光無依存光アイソレータ１９お
よび２０は、１５５０ｎｍにおける透過損失が１ｄＢ、
アイソレーションが４５ｄＢのものが用いられている。
光合波器１５は、信号光経路損失が中心波長において
０．５ｄＢ、励起経路損失が波長１４７０ｎｍにおいて
０．５ｄＢのものが用いられている。
は、それぞれ透過中心波長が１５５０ｎｍと１５６０ｎ
ｍ、透過波長半値幅がいずれも２ｎｍの光フィルタが用
いられている。また、偏光無依存光アイソレータ１９お
よび２０は、１５５０ｎｍにおける透過損失が１ｄＢ、
アイソレーションが４５ｄＢのものが用いられている。
光合波器１５は、信号光経路損失が中心波長において
０．５ｄＢ、励起経路損失が波長１４７０ｎｍにおいて
０．５ｄＢのものが用いられている。
【００３０】励起ＬＤモジュール１６は、レーザダイオ
ードの周囲温度が２５∈の状態において、発振中心波長
１４７０ｎｍ、光出力が最大５０ｍＷの特性を有するも
のが用いられている。
ードの周囲温度が２５∈の状態において、発振中心波長
１４７０ｎｍ、光出力が最大５０ｍＷの特性を有するも
のが用いられている。
【００３１】次に、上述のような本実施例における本発
明の光ファイバ増幅器の特性、特に雑音指数について、
実験結果をもとに以下に説明する。
明の光ファイバ増幅器の特性、特に雑音指数について、
実験結果をもとに以下に説明する。
【００３２】本発明の一実施例の光ファイバ増幅器は、
波長１５５０ｎｍ、−２０ｄＢの信号光を＋０ｄＢｍま
で増幅する性能をしている。実使用時の励起ＬＤモジュ
ール１６の光出力は３５ｍＷで、エルビウムドープファ
イバ１４への入力励起光は３１ｍＷである。このときの
エルビウムドープファイバ１４単体での雑音指数は４．
８ｄＢであり、また、この光ファイバ増幅器の雑音指数
は、６．３ｄＢである。
波長１５５０ｎｍ、−２０ｄＢの信号光を＋０ｄＢｍま
で増幅する性能をしている。実使用時の励起ＬＤモジュ
ール１６の光出力は３５ｍＷで、エルビウムドープファ
イバ１４への入力励起光は３１ｍＷである。このときの
エルビウムドープファイバ１４単体での雑音指数は４．
８ｄＢであり、また、この光ファイバ増幅器の雑音指数
は、６．３ｄＢである。
【００３３】波長１５５０ｎｍの入力信号光の光出力が
−２０ｄＢｍの時、受光器２５および２６の受光電流
は、それぞれ８０μＡ、１００ｎＡである。一方、波長
１５５０ｎｍの入力信号光の光出力が−６０ｄＢｍの
時、受光器２５および２６の受光電流は、それぞれ１μ
Ａ、５００ｎＡである。本実施例では、受光器２５およ
び２６の受光電流比が１０倍以下の場合に、励起ＬＤモ
ジュール駆動回路１７を制御し、励起ＬＤモジュール１
６の駆動回路を数１０ｍＡ以下に低下させるように制御
回路が設定されている。
−２０ｄＢｍの時、受光器２５および２６の受光電流
は、それぞれ８０μＡ、１００ｎＡである。一方、波長
１５５０ｎｍの入力信号光の光出力が−６０ｄＢｍの
時、受光器２５および２６の受光電流は、それぞれ１μ
Ａ、５００ｎＡである。本実施例では、受光器２５およ
び２６の受光電流比が１０倍以下の場合に、励起ＬＤモ
ジュール駆動回路１７を制御し、励起ＬＤモジュール１
６の駆動回路を数１０ｍＡ以下に低下させるように制御
回路が設定されている。
【００３４】このような本実施例の構成からなる光ファ
イバ増幅器において、信号光が入力されている状態から
無信号状態へと変化した場合でも、２つの互いに異なる
波長の光の光出力が検出され、光強度比に基づいて励起
ＬＤモジュール１６の励起光出力が制御回路１８により
制御されるので、光サージの発生が防止されるのが確認
されている。
イバ増幅器において、信号光が入力されている状態から
無信号状態へと変化した場合でも、２つの互いに異なる
波長の光の光出力が検出され、光強度比に基づいて励起
ＬＤモジュール１６の励起光出力が制御回路１８により
制御されるので、光サージの発生が防止されるのが確認
されている。
【００３５】一方、本発明の光ファイバ増幅器では、構
成から明らかなように、エルビウムドープファイバ１４
の前段には、励起光を入力するための光合波器１５しか
配置されていないので、上述の通り雑音指数を増大させ
ることもない。
成から明らかなように、エルビウムドープファイバ１４
の前段には、励起光を入力するための光合波器１５しか
配置されていないので、上述の通り雑音指数を増大させ
ることもない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ増幅器は、希土類ドープ光ファイバの出力側に波長λ
１の増幅された信号光と波長λ１の近傍の波長λ２の光
のそれぞれの光出力を受光器によりモニタし、両波長の
光の光強度比により励起光を制御している。従って、希
土類ドープ光ファイバの前段に光部品を追加して配置す
る必要がないため信号光の損失を招くこともなく、増加
指数を増大させることなく無信号状態になるときの光サ
ージの発生を防止することができる。
バ増幅器は、希土類ドープ光ファイバの出力側に波長λ
１の増幅された信号光と波長λ１の近傍の波長λ２の光
のそれぞれの光出力を受光器によりモニタし、両波長の
光の光強度比により励起光を制御している。従って、希
土類ドープ光ファイバの前段に光部品を追加して配置す
る必要がないため信号光の損失を招くこともなく、増加
指数を増大させることなく無信号状態になるときの光サ
ージの発生を防止することができる。
【図１】本発明の光ファイバ増幅器の基本構成を示す構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の光ファイバ増幅器における希土類ドー
プ光ファイバの出力波長特性を示すグラフである。
プ光ファイバの出力波長特性を示すグラフである。
【図３】本発明の光ファイバ増幅器の一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図４】光ファイバ増幅器の基本構成図である。
【図５】従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
１ 希土類ドープ光ファイバ ２ 光合波器 ３ 励起光源 ４ 駆動回路 ５ 制御回路 ６ 偏光無依存光アイソレータ ７ 偏光無依存光アイソレータ ８ 光分岐器 ９ 光分岐器 １０ 光バンドパスフィルタ １１ 光バンドパスフィルタ １２ 受光器 １３ 受光器 １４ エルビウムドープファイバ １５ 光合波器 １６ 励起ＬＤモジュール １７ 励起ＬＤモジュール駆動回路 １８ 制御回路 １９ 偏光無依存光アイソレータ ２０ 偏光無依存光アイソレータ ２１ 光分岐器 ２２ 光分岐器 ２３ 光バンドパスフィルタ ２４ 光バンドパスフィルタ ２５ 受光器 ２６ 受光器 ２７ 制御回路
Claims (10)
- 【請求項１】 励起光を出力する励起光出力手段と、 前記励起光と信号光を合波する光合波手段と、 前記光合波手段に接続され、前記信号光を増幅して増幅
信号光を出力する光ファイバと、 前記増幅信号光から第１の波長の光を取出す第１の分岐
手段と、 前記増幅信号光から第２の波長の光を取出す第２の分岐
手段と、 前記第１の波長の光を受光し光強度を検出する第１の受
光手段と、 前記第２の波長の光を受光し光強度を検出する第２の受
光手段と、 前記第１の受光手段により検出された第１の光強度と前
記第２の受光手段により検出された第２の光強度とを比
較して光強度比を出力する比較手段と、 前記光強度比により前記励起光出力手段を制御する励起
光制御手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅
器。 - 【請求項２】 励起光を出力する励起光源と、 前記励起光と信号光を合波する光合波器と、 前記光合波器に接続され、前記信号光を増幅して増幅信
号光を出力する光ファイバと、 前記増幅信号光を分岐して第１の分岐増幅信号光と第２
の分岐増幅光を出力する第１の光分岐器と、 前記第２の分岐増幅信号光のあらかじめ選定された第１
の波長の光を受光して第１の光強度を検出する第１の受
光器と、 前記第２の分岐増幅信号光を分岐して第３の分岐増幅信
号光と第４の分岐増幅光を出力する第２の光分岐器と、 前記第３の分岐増幅信号光のあらかじめ選定された第２
の波長の光を受光する第２の光強度を検出する第２の受
光器と、 前記第１の光強度と前記第２の光強度を比較して光強度
比を出力する比較器と、 前記光強度差に応じて前記励起光を制御する励起光制御
回路とを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光ファイバ増幅器はさ
らに、 前記第１の光分岐器と前記第１の受光器の間に配置され
る前記第１の波長を選択的に透過させる第１の光バンド
パスフィルタを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅
器。 - 【請求項４】 請求項２に記載の光ファイバ増幅器はさ
らに、 前記第２の光分岐器と前記第２の受光器の間に前記第２
の波長を選択的に透過させる第２の光バンドパスフィル
タを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 請求項２に記載の光ファイバ増幅器はさ
らに、 前記第１の光分岐器と前記第１の受光器の間に配置され
る前記第１の波長を選択的に透過させる第１の光バンド
パスフィルタと、 前記第２の光分岐器と前記第２の受光器の間に配置され
る前記第２の波長を選択的に透過させる第２の光バンド
パスフィルタとを備えたことを特徴とする光ファイバ増
幅器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 前記光強度比があらかじめ設定された基準値より大きい
ときに、前記光ファイバへ前記励起光を出力し、 前記光強度比が前記基準値より小さいときに、前記光フ
ァイバへの前記励起光の出力を中断する励起光制御手段
を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 請求項６に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 前記励起光制御手段は、前記光強度比が前記基準値より
大きいときに、前記励起光源から前記励起光を出力さ
せ、 前記光強度比が前記基準値より小さいときに、前記励起
光源からの前記励起光の出力を停止させる励起光出力手
段を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 請求項７に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 前記励起光源は半導体レーザダイオードであって、 前記励起光出力手段は、前記光強度比が前記基準値より
大きいときに、前記励起光源へ注入電流を印加し、 前記光強度比が前記基準値より小さいときに、前記励起
光源への前記注入電流の印加を中断する注入電流制御回
路を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項９】 請求項５に記載の光ファイバ増幅器にお
いて、 前記光ファイバが希土類元素がドープされたことを特徴
とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の光ファイバ増幅器に
おいて、 前記希土類はエルビウムであることを特徴とする光ファ
イバ増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7114401A JP2800715B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 光ファイバ増幅器 |
| US08/640,993 US5633749A (en) | 1995-05-12 | 1996-04-30 | Optical fiber amplifier having light surge preventing function |
| CA002176310A CA2176310C (en) | 1995-05-12 | 1996-05-10 | Optical fiber amplifier having light surge preventing function |
| FR9605843A FR2734095B1 (fr) | 1995-05-12 | 1996-05-10 | Amplificateur a fibre optique comportant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumiere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7114401A JP2800715B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304859A true JPH08304859A (ja) | 1996-11-22 |
| JP2800715B2 JP2800715B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=14636764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7114401A Expired - Fee Related JP2800715B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5633749A (ja) |
| JP (1) | JP2800715B2 (ja) |
| CA (1) | CA2176310C (ja) |
| FR (1) | FR2734095B1 (ja) |
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