JPH1012954A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH1012954A
JPH1012954A JP8166472A JP16647296A JPH1012954A JP H1012954 A JPH1012954 A JP H1012954A JP 8166472 A JP8166472 A JP 8166472A JP 16647296 A JP16647296 A JP 16647296A JP H1012954 A JPH1012954 A JP H1012954A
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light source
substrate
pumping
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Yoshio Nabeyama
義雄 鍋山
Kazuyuki Tanigawa
和幸 谷川
Mitsuo Kitamura
光雄 北村
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＤＦを用いた光増幅器で励起光源を冗長構
成にし光カプラを使用しても励起光の過剰損失を最小に
し、励起光を効率よくＥＤＦ側に導入できる光増幅器を
提供する。 【解決手段】 励起光が導入され、その入射端から入射
された光信号を増幅してその出射端から出射する希土類
添加の光ファイバ22と、前記励起光を出射する第１及び
第２の励起光源11,12 と、前記各励起光源から出射され
た前記励起光を合波するように構成され、少なくとも２
つの励起光を出力する光カプラ25と、前記励起光のうち
いずれか一方を前記希土類添加光ファイバの入射端から
導入する第１の励起光導入手段と、前記励起光のうち他
方を前記希土類添加光ファイバの出射端から導入する第
２の励起光導入手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大洋を横断する光
海底ケーブルを始めとする長距離光ファイバ通信システ
ムに係り、特に光信号の直接増幅を行う希土類（例え
ば、エルビウム）添加の光ファイバを用いた伝送方式
（光送方式、受信方式、中継方式等）に採用される光増
幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】大洋を横断する光海底ケーブルを始めと
する長距離光ファイバ通信システムの中継方式として
は、光直接増幅技術の進展により、光直接増幅中継方式
が多く用いられている。この光直接増幅中継方式におい
ては、通常、増幅媒体として希土類元素（ランタノイ
ド、アクチノイドあるいはエルビウム）を添加した光フ
ァイバや半導体レーザダイオードを組み込んだ光増幅器
が用いられる。
【０００３】図１１は、従来の光増幅器の構成ブロック
図である。図１１の光増幅器では、伝送媒体として通常
の石英系光ファイバ（以下、「光ファイバ Fib」と記
す）が用いられ、増幅媒体としてはエルビウム（Ｅｒ）
を添加した光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と記す）が用
いられる。また、この光増幅器では、入力側の光ファイ
バ Fibを介して伝送された主信号としての入力光信号Ｌ
１が、ＥＤＦの増幅作用により増幅され出力側の光ファ
イバ Fibを介し出力光信号Ｌ２として出力されている。
【０００４】励起光源ＬＤは、ＥＤＦを励起するための
高出力の半導体レーザダイオードであり、例えば、発振
波長約１４７５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザダ
イオード、あるいは発振波長９８０ｎｍのＩｎＧａＡｓ
レーザダイオードである。この励起光源ＬＤは、制御回
路Ｃｎによって制御されている。励起光源ＬＤから出力
された励起光は、励起側の光ファイバ Fibにより伝送さ
れている。
【０００５】光合波器ＷＤＭ（Wavelength Division Mu
ltiplexer）は、励起光源ＬＤからの励起光と主信号側
の入力光を合波するための光部品であり、ＥＤＦと出力
側の光ファイバFib との間に設けられている。入力信号
Ｌ１とは異なる波長の励起光源ＬＤからの励起光が、光
合波器ＷＤＭを経て、ＥＤＦに導入されている。
【０００６】ＥＤＦ内にドープされているエルビウム
（Ｅｒ）は、導入された励起光によって励起状態にな
り、波長１５２０から１５７０ｎｍの光に対して増幅作
用を行う。従って、波長１５５８ｎｍの入力光信号Ｌ１
は、ＥＤＦ内で増幅された後、出力光信号Ｌ２として出
力されている。
【０００７】ところで、励起光源ＬＤは長期間使用する
ことによる劣化や故障が生じると、必要な励起光が出力
できなくなる。そこで、一方の励起光源ＬＤが劣化や故
障により使用できない場合や性能が低下した場合には、
他方の励起光源ＬＤがその代わり使用できるように、励
起光源ＬＤを冗長構成にすることが考えられる。
【０００８】図１２は、ＥＤＦを用いた光増幅器で励起
光源を冗長構成にした場合の構成ブロック図である。こ
の光増幅器では、２個の励起光源ＬＤ１、ＬＤ２が設け
られ、夫々、制御回路Ｃｎにより制御されている。ま
た、制御回路Ｃｎは、切替スイッチを有し、図示しない
入力部より切替指令が入力されると、切替スイッチによ
り一方の励起光源に供給していた駆動電流を他方の励起
光源へ切り替える。光カプラＣｐは、２本の光ファイバ
を並べて融着するとともに一方の光ファイバの出力側端
を溶着部分の先で切断した構造を有している。２個の励
起光源ＬＤ１、ＬＤ２は夫々光カプラＣｐの入力側から
延びている光ファイバに励起光を導入する。光カプラＣ
ｐの出力側から延びている光ファイバFib は光合波器Ｗ
ＤＭに接続されている。従って、光カプラＣｐは、入力
側から延びたいずれの光ファイバFib から励起光が導入
されても、この励起光を内部の溶着部分において他方の
光ファイバへ分散するので、出力側から延びた光ファイ
バを通じて伝送することができる。よって、励起光源Ｌ
Ｄ１、ＬＤ２のいずれか一方から出射された励起光は、
光カプラＣｐを介して光合波器ＷＤＭを経てＥＤＦに導
入される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光カプラの
上述した構造に因り、入力側から延びている何れかの光
ファイバへ励起光が導入されても、導入された励起光を
内部の融着部において２本の光ファイバへ各々均等に分
散するので、出力側が切断されている光ファイバに分散
された励起光は、その切断部において外部に漏れてしま
い、過剰損失を起こしてしまっていた。例えば、３dbの
光カプラを用いた場合は、３db以上の励起光の過剰損失
を起こしてしまうという問題があった。
【００１０】また、光の過剰損失を最小限にとどめるた
めに、偏波面を合わせて偏波カプラを使うことも考えら
れるが、偏波カプラは非常に高価であり、経済的な問題
があった。
【００１１】更に、ＥＤＦを用いた光増幅器において、
励起光源を冗長構成にした場合、励起光を出射する励起
光源を一方のものから他方のものへ切り替える際に、Ｅ
ＤＦに導入される励起光の出力値が一時的にゼロになっ
てしまう問題があった。
【００１２】本発明の第１の目的は、ＥＤＦを用いた光
増幅器で励起光源を冗長構成にし光カプラを使用しても
励起光の過剰損失を最小にし、励起光を効率よくＥＤＦ
側に導入できるとともに、安価な光増幅器を提供するこ
とである。
【００１３】また、本発明の第２の目的は、光増幅器を
冗長構成にした場合、ＥＤＦに導入される励起光の出力
を所定値に維持しつつ、励起光を出射する励起光源を一
方のものから他方のものへ切り替える制御ができる光増
幅器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
め、本発明の光増幅器は、その入射端から入射された光
信号を励起光に従って増幅した後にその出射端から出射
する希土類添加の光ファイバと、前記励起光を出射する
第１及び第２の励起光源と、前記各励起光源から出射さ
れた前記励起光を夫々伝送する２本の光ファイバをその
途中で互いに溶着させた構造を有する光カプラと、前記
光カプラを構成する２本の光ファイバのうちの何れか一
方によって伝送された前記励起光を前記希土類添加光フ
ァイバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、
前記光カプラを構成する２本の光ファイバのうちの他方
によって伝送された前記励起光を前記希土類添加光ファ
イバの出射端から導入する第２の励起光導入手段とを備
えたことを特徴とする（請求項１に対応）。
【００１５】また、本発明の光増幅器は、前記第１及び
第２の励起光源が出射する励起光を分岐する励起光分岐
手段と、この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電
気信号に変換する光／電気信号変換手段と、この光／電
気信号変換手段にて変換された前記電気信号が所定値と
なるように前記第１及び第２の励起光源を制御する制御
手段とを備えてもよい（請求項２に対応）。
【００１６】更に、本発明の光増幅器は、第１の基板に
前記希土類添加の光ファイバと前記光カプラと前記第１
及び第２の励起光導入手段とを搭載し、第２の基板に前
記第１の励起光源を搭載し、第３の基板に前記第２の励
起光源を搭載し、前記第１の基板と前記第２の基板を着
脱自在に構成し、前記第１の基板と前記第３の基板を着
脱自在に構成してもよい（請求項８に対応）。
【００１７】第２の目的を達成するために、本発明の光
増幅器の制御手段は、前記電気信号が所定値になるよう
に調整して、前記第１及び第２の励起光源に駆動電流を
供給する電源回路と、前記駆動電流を供給すべき励起光
源をいずれか一方から他方へ切り替える場合、前記一方
の励起光源に供給する駆動電流を切替時点から所定時間
内において徐々に減退させ、前記他方の励起光源に供給
する前記駆動電流を前記切替時点から前記所定時間内に
おいて徐々に増加させるように制御する時定数回路とを
備えることを特徴とする（請求項１０に対応）。
【００１８】また、本発明の光増幅器の制御手段は、前
記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１及
び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、こ
の電源回路から前記第１及び第２の励起光源へ夫々供給
される駆動電流を夫々同量の所定値とする第１の状態
と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を前記所
定値の倍とするとともに前記第２の励起光源へ供給され
る駆動電流を０とする第２の状態と、前記第１の励起光
源へ供給される駆動電流を０とするとともに前記第２の
励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とする
第３の状態とを切り替える切替回路とを備えるように構
成してもよい（請求項１１に対応）。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光増幅器の実施の
形態を図面を参照して説明する。 ＜発明の実施の形態１＞図１は本発明の第１の実施の形
態による光増幅器の構成ブロック図である。
【００２０】図１において、光増幅器１０は、長距離光
ファイバ通信システムにおいて主信号を直接増幅して中
継を行うための装置であり、一枚の基板上に構築されて
いる。光増幅器１０は、各々光増幅部２０、励起光源部
１３又は１４が構築されている３枚のサブ基板を、その
上面に搭載している。
【００２１】光増幅器１０には、、増幅対象の主信号を
導入するために外部装置に対して接続される光コネクタ
Ｃ1 と、増幅後の主信号を送出するために外部装置に対
して接続される光コネクタＣ2 とが、設けられている。
この光コネクタＣ1 は、石英系光ファイバ（以下、「光
ファイバ」という）Ｆを介して、光増幅部２０へ増幅対
象の主信号を送出するための光コネクタＣ3 に接続され
ている。一方、光コネクタＣ2 は、光ファイバＦを介し
て、増幅された主信号を光増幅部２０から受け取るため
の光コネクタＣ4 に接続されている。また、光増幅器１
０には、励起光源部１３から励起光を受け取るための光
コネクタＣ5 、励起光源部１４から励起光を受け取るた
めの光コネクタＣ7 、励起光を光増幅部２０に夫々導入
するための光コネクタＣ6 ，Ｃ8 が設けられている。そ
して、光コネクタＣ5 とＣ6 との間、及び光コネクタＣ
7 とＣ8 との間が夫々光ファイバＦによって継がれてい
る。
【００２２】光増幅部２０上においては、光コネクタＣ
3 と光コネクタＣ4 の間（主信号側伝送路）には、主信
号の進行方向の順に前方光合波器２１、エルビウムドー
プ光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と記す）２２、後方光
合波器２３、モニタ用光カプラ２４が、夫々光ファイバ
Ｆを介して接続されている。また、前方光合波器２１と
後方光合波器２３には、光カプラ２５の出力側から延び
ている２本の光ファイバＦのうち一方が、夫々接続され
ている。この光カプラ２５の入力側から延びている２本
の光ファイバＦは、夫々、光コネクタＣ6 又は光コネク
タＣ8 に接続されている。
【００２３】ＥＤＦ２２は、内部に添加されているエル
ビウム（Ｅｒ）が励起光により励起状態になると、光信
号としての主信号を直接増幅している。従って、入力さ
れた主信号Ｌ１は、光コネクタＣ1 から光増幅器１０に
導入され、ＥＤＦ２２によって光増幅された後、光コネ
クタＣ2 から出力されている（Ｌ２参照）。
【００２４】前方光合波器２１と後方光合波器２３は、
主信号を増幅するＥＤＦ２２の前後両側にあって、各
々、光カプラ２５の出力側から供給される励起光を主信
号と合波してＥＤＦ２２へ導入している。なお、励起光
の波長は、主信号の波長と異なっている。
【００２５】光カプラ２５は、３dbの１対１の片波合成
カプラであり、２本の光ファイバＦをその中間部で互い
に溶着した構造を有している。光カプラ２５は、入力側
から延びているいずれかの光ファイバＦから励起光が入
力されると、この励起光を内部の溶着部分において両光
ファイバＦに均等に分散し、両光合波器２１，２３に対
して均等に出力している。この光カプラ２５の出力側か
ら前方光合波器２１までの構成が第１の励起光導入手段
に相当し、光カプラ２５の出力側から後方光合波器２３
までの構成が第２の励起光導入手段に相当している。
【００２６】モニタ用光カプラ２４は、入力光を主信号
に影響のないレベルでモニタ用に分岐する光部品であ
る。例えば、モニタ用光カプラ２４は、主信号を１０対
１に分岐する光部品であり、ＥＤＦ２２により増幅され
た主信号を１０対１の割合で、光コネクタＣ4 とホトダ
イオード２６へ送出している（光信号分岐手段に相
当）。
【００２７】ホトダイオード（Photo Diode）２６は、
モニタ用光カプラ２４に対して光ファイバＦを介して接
続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を
介して接続されており、モニタ用光カプラ２４により分
岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出
力している（光／電気信号変換手段に相当）。
【００２８】励起光源部１３側のサブ基板上には、光コ
ネクタＣ5 に光ファイバＦを介して接続されている励起
光源１１が設けられている。励起光源部１４側のサブ基
板上には、光コネクタＣ7 に光ファイバＦを介して接続
されている励起光源１２が設けられている。
【００２９】励起光源１１、１２は、光増幅部２０のＥ
ＤＦ２２を励起するための励起光を発振する励起レーザ
ダイオード（Pump-Laser Diode）である。励起光源１
１，１２には、光増幅部２０の制御回路２７により駆動
電流が供給されている。
【００３０】なお、励起光源１１，１２は、冗長構成で
あるので、同一特性を有しており、一方が故障の場合に
は、他方がその代わりに使用され、故障した一方の励起
光源がその間に新品と交換される。励起光源１１が交換
される場合は、光コネクタＣ 5 において光ファイバＦが
切り離され、励起光源部１３がサブ基板ごと光増幅器１
０より外され、交換可能となる。また、励起光源１２が
交換される場合は、コネクタＣ7 において光ファイバＦ
が切断され、励起光源部１４がサブ基板ごと光増幅器１
０より外され、交換が可能となる。
【００３１】図２は制御回路２７の構成ブロック図であ
る。制御回路２７は、励起光源１１に接続されている制
御部２７ａと、励起光源１２に接続されている制御部２
７ｂを備えている。また、制御部２７ａと制御部２７ｂ
は、共にホトダイオード２６に接続されている。
【００３２】制御部２７ａは、電源回路Ａｍと時定数回
路Ｔａとを備える。制御部２７ａの時定数回路Ｔａは、
オフからオンへ立ち上がる切替トリガ信号が入力された
時には、出力電圧を徐々に上げて、時定数によって定ま
る所定時間経過後に定常値とする。また、オンからオフ
へ立ち下がる切替トリガ信号が入力された時には、出力
電圧を徐々に立ち下げて、時常数によって定まる所定時
間経過後に０とする。
【００３３】制御部２７ａの電源回路Ａｍは、２つの演
算増幅器Ｏｐ1(Operational Amplifier)，Ｏｐ2 ，抵抗
Ｒ0〜Ｒ4，コンデンサＣｏ及びトランジスタＴｒから構
成されている。抵抗Ｒ0 は、ホトダイオード２６から出
力される電流を電圧信号に変換して、演算増幅器Ｏｐ1
の非反転入力端子に入力している。この演算増幅器Ｏｐ
1 の非反転入力端子には、時定数回路Ｔａからの出力電
圧も入力している。演算増幅器Ｏｐ1 は、両入力端子に
入力される電圧の差に応じて、出力電圧を上下させる。
この演算増幅器Ｏｐ1 の出力電圧は、演算増幅器Ｏｐ2
の非反転入力端子に入力され、この演算増幅器Ｏｐ2 ，
トランジスタＴｒ，抵抗Ｒ3，Ｒ4からなる増幅回路によ
って、所定の増幅率にて増幅される。従って、電源回路
Ａｍは、ホトダイオード２６の出力電流が時定数回路Ｔ
ａからの電圧値に対応する大きさとなるように、励起光
源１１へ駆動電流を供給する。その結果、時定数回路Ｔ
ａからの電圧値が０の場合には、電源回路Ａｍは、励起
光源１１に対して駆動電流を供給しない。
【００３４】また、電源回路Ａｍは、オフからオンへ立
ち上がる切替トリガ信号が時定数回路Ｔａに入力される
と、時定数回路Ｔａの出力電圧が徐々に上がるのに正比
例して励起光源１１への駆動電流を増加させ、所定時間
後には励起に必要な所定値まで立ち上げる。更に、電源
回路Ａｍは、オンからオフへ立ち下がる切替トリガ信号
が時定数回路Ｔａに入力され、時定数回路Ｔａの出力電
圧が徐々に下がるのに正比例して励起光源１１への駆動
電流を減退させ所定時間後には０とする。
【００３５】制御部２７ｂは、電源回路Ａｍと時定数回
路Ｔｂとを備え、励起光源１２へ供給する電流を制御し
ている。なお、制御部２７ｂの電力供給の構成におい
て、制御部２７ａと同一符号のものは、同一構成なので
説明を省略する。但し、制御部２７ａの時定数回路Ｔａ
と制御部２７ｂの時定数回路Ｔｂは、相反する動作を行
っている。従って、制御部２７ａの時定数回路Ｔａが電
圧の立ち下げを行う場合、制御部２７ｂの時定数回路Ｔ
ｂは、電圧の立ち上げを行っている。
【００３６】次に、励起光を出射する励起光源を切り替
える際に、制御部２７ａ，２７ｂによって各励起光源１
１，１２に各々出力される電流値の総計を所定値に保つ
ための回路動作を説明する。
【００３７】図３は励起光を出射する励起光源を励起光
源１１から励起光源１２へ切り替えるための回路動作を
説明するタイムチャートである。ここでは図２及び図３
に基づき、励起光源１１から励起光源１２へ切り替える
場合を例にとって説明を行う。
【００３８】Ｐ0の時点では、光増幅部２０には励起光
源１１から励起光が入力されており、モニタ用光カプラ
２４により分岐された主信号の出力光がホトダイオード
２６において電気信号に変換され、この電気信号が制御
回路２７に入力されている。従って、ホトダイオード２
６からの電気信号に基づいて、制御部２７ａは、励起光
源１１に一定の電流を供給している（図３（ｂ）参
照）。一方、制御部２７ｂは、励起光源１２には電流を
供給していない（図３（ｃ）参照）。
【００３９】Ｐ1の時点で、励起光源を励起光源１１か
ら励起光源１２へ切り替える信号（オンからオフに立ち
下がる切替トリガ信号）が入力された場合（図３（ａ）
参照）、制御部２７ａの時定数回路Ｔａは、徐々に電圧
の立ち下げを行い、制御部２７ｂの時定数回路Ｔｂは、
徐々に電圧の立ち上げを行っている。
【００４０】すると、制御部２７ａは、励起光源１１へ
供給する駆動電流を時点Ｐ1から時点Ｐ2までに徐々に減
退させ、時点Ｐ2 においてオフとする（図３（ｂ）参
照）。一方、制御部２７ｂは、励起光源１２へ供給する
電流を時点Ｐ1から時点Ｐ2までに徐々に増加させ、時点
Ｐ2 において定常値とする（図３（ｃ）参照）。その結
果、時点Ｐ1から時点Ｐ2までの間、ＥＤＦ２２に導入さ
れる励起光の出力レベルが常に所定値となる（図３
（ｄ）参照）。なお、制御回路２７は図示しない電源回
路から電源を供給されている。
【００４１】このように、励起光源を切り替える場合に
は、制御回路２７は、ＥＤＦ２２に導入される励起光の
出力レベルが常に所定値となるように励起光源１１、１
２の励起出力の増減を制御する。この際、励起光源１
１、１２の励起光は、光カプラ２５の出力側から延びた
２本の光ファイバＦ及び各光合波器２１，２３を介して
ＥＤＦ２２に導入される。時点Ｐ2 以降において、励起
光源１２からの励起光のみでＥＤＦ２２に導入される励
起光の出力レベルが所定値となれば、励起光源１１を含
む励起光源部１３を新規なものと交換することができ
る。実施の形態１の励起光源部１３は、励起光源１１だ
けを基板上に載置した簡素な構成であるので、基板毎交
換しても他の部品がむだにならず経済的である。
【００４２】３dbの１対１の光カプラの出力側から延び
る一本の光ファイバＦのみを介して励起光をＥＤＦに導
入する従来の構成では、光カプラの他方の光ファイバＦ
の切断面から励起光が漏出され過剰損失を起こすだけで
あったが、本実施形態の構成では、光カプラ２５の出力
側から２本の光ファイバＦを延ばして、これら両光ファ
イバＦを介して励起光をＥＤＦ２２に導入するから、光
カプラ２５に入ってきた励起光のほぼ全エネルギーがＥ
ＤＦ２２に導入され、励起光の過剰損失を最小に抑える
ことが可能となった。
【００４３】また、主信号の出力側に設置したモニタ用
光カプラ２４からの情報に基づいて、制御回路２７は、
各励起光源１１，１２への駆動電流に対してオートパワ
ーコントロールを行うとともに、励起光源１１，１２へ
の駆動電流のバランスを取る。従って、冗長構成の励起
光源１１，１２からＥＤＦ２２へ導入される励起光の出
力レベルを一定に制御できる。 ＜発明の実施の形態２＞図４は本発明の実施の形態２の
制御回路の構成ブロック図である。本実施形態２の制御
回路２７は、励起光源１１に接続されている制御部２７
ｃと、励起光源１２に接続されている制御部２７ｄを備
えている。また、制御部２７ｃと制御部２７ｄは共にホ
トダイオード２６に接続されている。なお、制御部２７
ｃ，２７ｄの構成において、図２の制御部２７ａあるい
は制御部２７ｂと同一符号のものは同一構成なので説明
を省略する。
【００４４】制御部２７ｃは、電源回路Ａｍと電圧切替
部Ｓａとを備え、励起光源１１へ供給する電流を制御し
ている。電圧切替部Ｓａは、演算増幅器Ｏｐ1 の非反転
入力端子へ入力する電圧を３段階に変化させることによ
り、電源回路Ａｍから出力される電流値を、定常値の１
００％（ｍａｘ）、定常値の５０％（ｎｏｒ）、０％
（ｏｆｆ）の３段階に切り替える。
【００４５】制御部２７ｄは、電源回路Ａｍと電圧切替
部Ｓｂとを備え、励起光源１２へ供給する電流を制御し
ている。電圧切替部Ｓｂも、演算増幅器Ｏｐ1 の非反転
入力端子へ入力する電圧を３段階に変化させることによ
り、電源回路Ａｍから出力される電流値を、定常値の１
００％（ｍａｘ）、定常値の５０％（ｎｏｒ）、０％
（ｏｆｆ）の３段階に切り替える（切替手段に相当）。
【００４６】実施の形態２の制御回路２７では、外部か
らの指令により作動するスイッチＳＷが、電圧切替部Ｓ
ａと電圧切替部Ｓｂとを相互に関連付けて３段階に切り
替える。通常、スイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａと電圧
切替部Ｓｂとを共に電源回路Ａｍから出力される電流値
を定常値の５０％とする位置（ｎｏｒ）にセットしてい
る。しかし、励起光源１１を交換する場合、スイッチＳ
Ｗは、電圧切替部Ｓａを「ｏｆｆ」の位置にセットする
と同時に、電圧切替部Ｓｂを「ｍａｘ」の位置にセット
する。すると、電圧切替部Ｓａから演算増幅器Ｏｐ1 の
非反転入力端子へ入力される電圧値は０となり、制御部
２７ｃの電源回路Ａｍは、励起光源１１に対して駆動電
力を供給しない。一方、電圧切替部Ｓｂから演算増幅器
Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は「ｍａ
ｘ」値となり、制御部２７ｄの電源回路Ａｍは、励起光
源１２へ供給する電流を定常値の１００％とする。ま
た、励起光源１２を交換する場合、スイッチＳＷは、電
圧切替部Ｓａを「ｍａｘ」の位置にセットすると同時
に、電圧切替部Ｓｂを「ｏｆｆ」の位置にセットする。
すると、電圧切替部Ｓａから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転
入力端子へ入力される電圧値は「ｍａｘ」値となり、制
御部２７ｃの電源回路Ａｍは、励起光源１１へ供給する
電流を定常値の１００％とする。一方、電圧切替部Ｓｂ
から演算増幅器Ｏｐ 1 の非反転入力端子へ入力される電
圧値は０となり、制御部２７ｄの電源回路Ａｍは、励起
光源１２に対して駆動電力を供給しない。
【００４７】次に、励起光を出射する励起光源を交換す
る際に、制御部２７ｃ，２７ｄによって各励起光源１
１，１２に各々出力される電流値の総計を定常値に保つ
ための回路動作を説明する。
【００４８】図５は、励起光源１１を交換するための回
路動作を説明するタイムチャートである。Ｐ0 の時点で
は、光増幅部２０には、励起光源１１と励起光源１２と
から夫々定常値の５０％ずつを加算した励起光が入力さ
れており、モニタ用光カプラ２４により分岐された主信
号の出力光がホトダイオード２６において電気信号に変
換され、この電気信号が制御回路２７に入力されてい
る。従って、ホトダイオード２６からの電気信号に基づ
いて、制御部２７ｃと制御部２７ｄは、夫々定常値の５
０％ずつの電流を夫々の励起光源１１、励起光源１２に
供給している（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）。この
時、制御回路２７のスイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａと
電圧切替部Ｓｂとを共に「ｎｏｒ」の位置にセットして
いる。
【００４９】Ｐ1 の時点で、励起光源を励起光源１１か
ら励起光源１２へ切り替える信号（励起光源１１切替ト
リガ信号）が入力された場合（図５（ａ）参照）、スイ
ッチＳＷは、電圧切替部Ｓａを「ｏｆｆ」の位置にセッ
トすると同時に、電圧切替部Ｓｂを「ｍａｘ」の位置に
セットする（図４破線部参照）。すると、電圧切替部Ｓ
ａから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される
電圧値は０になる。従って制御部２７ｃの電源回路Ａｍ
は、励起光源１１に提供する電流値を定常値の５０％か
ら０％にダウンし、励起光源１１に対して駆動電力を供
給しない（図５（ｂ）参照）。一方、電圧切替部Ｓｂか
ら演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧
値は「ｍａｘ」値となる。従って、制御部２７ｄの電源
回路Ａｍは、励起光源１２へ供給する電流を定常値の５
０％から１００％にアップする（図５（ｃ）参照）。そ
の結果、Ｐ1 の時点で、ＥＤＦ２２に導入される励起光
は、励起光源１２からの励起光のみとなる（図５（ｄ）
参照）。
【００５０】制御回路２７は、励起光源１１の励起光が
停止されても、励起光源１２から定常値の１００％の励
起光が出力されるように制御している。時点Ｐ1 以降に
おいて、励起光源１２のみで光増幅器１０への励起光の
出力レベルが定常値となれば、励起光源１１を含むサブ
基板を新規なものと交換することができる。
【００５１】このように、光増幅部２０には励起光源１
１と励起光源１２から夫々定常値の５０％ずつを加算し
た励起光が入力されており、何れか一方の励起光源を新
規なものに交換する場合には、他方の励起光源の出力値
を定常値の５０％から１００％へ切り替えることができ
るので、励起光の出力値の総計がゼロになることはな
い。 ＜発明の実施の形態３＞図６は本発明の光増幅回路の実
施の形態３の構成ブロック図である。
【００５２】図１と図６の違いは、図１では制御回路
（制御部２７ａ，２７ｂ）２７を光増幅部２０のサブ基
板側に設けたのに対し、図６では各制御部２７ａ，２７
ｂと同構成を有する制御回路２７ｅ，２７ｆを励起光源
部１３，１４のサブ基板側に設けた点である。図６にお
いて、図１と同一符号のものは、同一機能を有するもの
であるから詳細な説明を省略する。
【００５３】励起光源部１３側のサブ基板上には、光コ
ネクタＣ5 に光ファイバＦを介して接続されている励起
光源１１が設けられている。また、励起光源部１３側の
サブ基板上には、励起光源１１を制御する制御部２７ｅ
が設けられている。励起光源部１４側のサブ基板上に
は、光コネクタＣ7 に光ファイバＦを介して接続されて
いる励起光源１２が設けられている。また、励起光源部
１４側のサブ基板上には、励起光源１２を制御する制御
部２７ｆが設けられている。従って、各励起光源１１，
１２には、制御部２７ｅ及び制御部２７ｆにより駆動電
流が供給されている。
【００５４】ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ
２４に対して光ファイバＦを介して接続されているとと
もに、制御部２７ｅ及び制御部２７ｆに対して信号線を
介して接続されており、モニタ用光カプラ２４により分
岐された出力光を電気信号に変換して制御部２７ｅ及び
制御部２７ｆへ出力している。
【００５５】なお、励起光源１１，１２は冗長構成であ
るので、同一特性を有しており、一方が、故障の場合に
は、他方がその代わりに使用され、その間に故障した一
方の励起光源が新品と交換される。励起光源１１が交換
される場合は、光コネクタＣ 5 において光ファイバＦが
切り離され、励起光源部１３がサブ基板ごと光増幅器１
０より外され、交換可能となる。また、励起光源１２が
交換される場合は、コネクタＣ7 において光ファイバＦ
が切り離され、励起光源部１４がサブ基板ごと光増幅器
１０より外され、交換が可能となる。
【００５６】図６の光増幅器によれば、光増幅部２０の
サブ基板側は信頼度の高い光部品のみで構成されること
になる。従って、光増幅部２０は長期にわたってメンテ
ナンスフリーの状態になり、光増幅部２０の保守が容易
になる。
【００５７】また、図６の光増幅器の構成のものは、制
御回路も励起光源と同様に冗長構成となり、総じて、光
増幅器としての信頼度は格段に上昇する。 ＜発明の実施の形態４＞図７は本発明の光増幅器の実施
の形態４の構成ブロック図である。
【００５８】図７と図１との違いは、モニタ用光カプラ
２４の接続位置の違いである。図１において、モニタ用
光カプラ２４は主信号側伝送路の後方光合波器２３と光
コネクタＣ4 との間に設けられていたが、図７におい
て、モニタ用光カプラ２４ｂは、光カプラ２５の出力側
と後方光合波器２３との間の光路中に設けられている。
なお、図７において、図１と同一符号のものは、同一機
能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００５９】モニタ用光カプラ２４ｂは、光カプラ２５
の出力側に対して光ファイバＦを介して接続されている
とともに、後方光合波器２３に対して光ファイバＦを介
して接続されている。モニタ用光カプラ２４ｂは、入力
光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ
用光カプラ２４ｂは、入力光を１０対１に分岐する光部
品であり、光カプラ２５から出力された励起光を１０対
１の割合で、後方光合波器２３とホトダイオード２６へ
送出している。
【００６０】ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ
２４ｂに対して光ファイバＦを介して接続されていると
ともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続され
ており、モニタ用光カプラ２４ｂにより分岐された出力
光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００６１】制御回路２７は、実施形態１あるいは実施
形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出
力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。実施形態
４の光増幅器は、光カプラ２５からの励起光の一方をそ
のままＥＤＦ２２へその入射端から導入し、他方の励起
光をモニタ用光カプラ２４ｂを介して、ＥＤＦ２２へそ
の出射端から導入し、総じて双方向からの励起を行って
いる。
【００６２】また、実施形態４の光増幅器は、モニタ用
光カプラ２４ｂを介して一部がホトダイオード２６に送
出されて、その他の励起光が後方光合波器２３側に入る
ため、ＥＤＦ２２の入射端から入射される励起光が、Ｅ
ＤＦ２２の出射端から入射される励起光より大きくな
る。従って、実施形態４の光増幅器は、双方向からの励
起でありながら、主信号と励起光とが干渉することによ
り生じる雑音が最小になり、低雑音の光増幅器が期待で
きる。 ＜発明の実施の形態５＞図８は本発明の光増幅器の実施
の形態５の構成ブロック図である。
【００６３】図８と図１及び図７との違いは、モニタ用
光カプラの接続位置の違いである。図１において、モニ
タ用光カプラ２４は主信号側伝送路の後方光合波器２３
と光コネクタＣ4 との間に設けられていたが、図８にお
いて、モニタ用光カプラ２４ｃは、光カプラ２５の出力
側と前方光合波器２１との間の光路中に設けられてい
る。なお、図８において、図１と同一符号のものは、同
一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００６４】モニタ用光カプラ２４ｃは、光カプラ２５
の出力側に対して光ファイバＦを介して接続されている
とともに、前方光合波器２１に対して光ファイバＦを介
して接続されている。モニタ用光カプラ２４ｃは、入力
光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ
用光カプラ２４ｃは、入力光を１０対１に分岐する光部
品であり、光カプラ２５から出力された励起光を１０対
１の割合で、前方光合波器２１とホトダイオード２６へ
送出している。
【００６５】ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ
２４ｃに対して光ファイバＦを介して接続されていると
ともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続され
ており、モニタ用光カプラ２４ｃにより分岐された出力
光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００６６】制御回路２７は、実施形態１あるいは実施
形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出
力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。実施形態
５の光増幅器は、光カプラ２５からの励起光の一方をそ
のままＥＤＦ２２へその出射端から導入し、他方の励起
光をモニタ用光カプラ２４ｂを介して、ＥＤＦ２２へそ
の入射端から導入し、総じて双方向からの励起を行って
いる。
【００６７】また、実施形態５の光増幅器は、モニタ用
光カプラ２４ｃを介して一部がホトダイオード２６に送
出されて、その他の励起光が前方光合波器２１側に入る
ため、ＥＤＦ２２の入射端から入射される励起光が、Ｅ
ＤＦ２２の出射端から入射される励起光より小さくな
る。従って、実施形態５の光増幅器は、主信号と励起光
とが干渉し、増幅動作が大となり、高出力の光増幅器が
期待できる。 ＜発明の実施の形態６＞図９は本発明の光増幅器の実施
の形態６の構成ブロック図である。
【００６８】図９と、図１、図７及び図８との違いは、
モニタ用光カプラの接続位置の違いである。図９では、
モニタ用光カプラは、励起光源１１、１２に接続された
光コネクタＣ６，Ｃ８と光カプラ２５の入力側との間の
光路上に、夫々設けられる。なお、図９において、図１
と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから
詳細な説明を省略する。モニタ用光カプラ２４ｄ1 は、
コネクタＣ6 に対し光ファイバＦを介して接続されると
ともに、光カプラ２５の入力側に対し光ファイバＦを介
して接続される。モニタ用光カプラ２４ｄ1 は、入力光
をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用
光カプラ２４ｄ1 は、入力光を１０対１に分岐する光部
品であり、励起光源１１から出力された励起光を１０対
１の割合で、光カプラ２５の入力側とホトダイオード２
６ａへ送出している。ホトダイオード２６ａは、モニタ
用光カプラ２４ｄ1 に対して光ファイバＦを介して接続
されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介
して接続されており、モニタ用光カプラ２４ｄ1 により
分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ
出力している。
【００６９】モニタ用光カプラ２４ｄ2 は、コネクタＣ
8 に対し光ファイバＦを介して接続されるとともに、光
カプラ２５の入力側に対し光ファイバＦを介して接続さ
れる。モニタ用光カプラ２４ｄ2 は、入力光をモニタ用
に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２
４ｄ2 は、入力光を１０対１に分岐する光部品であり、
励起光源１２から出力された励起光を１０対１の割合
で、光カプラ２５の入力側とホトダイオード２６ｂへ送
出している。ホトダイオード２６ｂは、モニタ用光カプ
ラ２４ｄ2 に対して光ファイバＦを介して接続されてい
るとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続
されており、モニタ用光カプラ２４ｄ2 により分岐され
た出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力して
いる。
【００７０】制御回路２７は、実施形態１あるいは実施
形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出
力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。従って、
この実施形態６では励起光を直接監視することができる
から、励起光源１１、１２の故障が瞬時に判別できる。 ＜発明の実施の形態７＞図１０は本発明の光増幅器の実
施の形態７の構成ブロック図である。
【００７１】図１０ではモニタ用光カプラは励起光源１
１、１２に内蔵されているホトダイオード１１ａ，１２
ａを使用して励起光源１１、１２から出射される励起光
のバックビームの出力レベルを監視する構成である。な
お、図１０において、図１と同一符号のものは、同一機
能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００７２】励起光源部１３のサブ基板には、励起光源
１１と励起光源１１に内蔵されたホトダイオード１１ａ
と制御回路１５が設けられている。励起光源部１４のサ
ブ基板には、励起光源１２と励起光源１２に内蔵された
ホトダイオード１２ａと制御回路１６が設けられてい
る。
【００７３】ホトダイオード１１ａ，１２ａは、励起光
源１１、１２の励起光のバックビームを電気信号に変換
して制御回路１５，１６へ出力している。制御回路１
５，１６は、実施形態１あるいは実施形態２で説明した
制御手段で、励起光源１１、１２の出力光の出力レベル
を所定値に保つ制御を行う。
【００７４】従って、この実施形態７では励起光を直接
監視することができるから、励起光源１１、１２の故障
が瞬時に判別できる。
【００７５】
【発明の効果】本発明の光増幅器は、ＥＤＦを用いた光
増幅器で励起光源を冗長構成にし光カプラを使用しても
励起光の過剰損失を最小にし、励起光を効率よくＥＤＦ
側に導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光増幅器の実施の形態１の構成ブロッ
ク図
【図２】制御回路の構成ブロック図
【図３】励起光源を別の励起光源へ切り替える回路動作
のタイムチャート
【図４】実施の形態２の制御回路の構成ブロック図
【図５】励起光源を別の励起光源に交換する回路動作の
タイムチャート
【図６】本発明の光増幅器の実施の形態３の構成ブロッ
ク図
【図７】本発明の光増幅器の実施の形態４の構成ブロッ
ク図
【図８】本発明の光増幅器の実施の形態５の構成ブロッ
ク図
【図９】本発明の光増幅器の実施の形態６の構成ブロッ
ク図
【図１０】本発明の光増幅器の実施の形態７の構成ブロ
ック図
【図１１】従来の光増幅器の構成ブロック図
【図１２】従来の光増幅器の励起光源を冗長構成にした
場合の構成ブロック図
【符号の説明】
１０ 光増幅器 １１，１２ 励起光源（励起レーザダイオード） １３，１４ 励起光源部 ２０ 光増幅部 ２１ 前方光合波器 ２２ ＥＤＦ ２３ 後方光合波器 ２４ モニタ用光カプラ ２５ 光カプラ ２６ ホトダイオード ２７ 制御回路 Ｃ1〜Ｃ8 光コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 光雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 励起光が導入され、その入射端から入射
    された光信号を増幅してその出射端から出射する希土類
    添加の光ファイバと、 前記励起光を出射する第１及び第２の励起光源と、 前記各励起光源から出射された前記励起光を合波するよ
    うに構成され、少なくとも２つの励起光を出力する光カ
    プラと、 前記励起光のうちいずれか一方を前記希土類添加光ファ
    イバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、 前記励起光のうち他方を前記希土類添加光ファイバの出
    射端から導入する第２の励起光導入手段とを備えたこと
    を特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の励起光源が出射する
    励起光を分岐する励起光分岐手段と、 この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電気信号に
    変換する光／電気信号変換手段と、 この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号
    が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制
    御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記
    載の光増幅器。
  3. 【請求項３】 前記希土類添加の光ファイバの出射端か
    ら出射された光信号を分岐する光信号分岐手段と、 この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電気信号に
    変換する光／電気信号変換手段と、 この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号
    が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制
    御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記
    載の光増幅器。
  4. 【請求項４】 前記励起光分岐手段を前記光カプラと前
    記第１の励起光導入手段との間の光路中に設けたことを
    特徴とする請求項２記載の光増幅器。
  5. 【請求項５】 前記励起光分岐手段を前記光カプラと前
    記第２の励起光導入手段との間の光路中に設けたことを
    特徴とする請求項２記載の光増幅器。
  6. 【請求項６】 前記励起光分岐手段を前記第１及び第２
    の励起光源と前記光カプラとの間の光路中に夫々設けた
    ことを特徴とする請求項２記載の光増幅器。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２の励起光源はレーザダ
    イオードであるとともに、 この第１及び第２の励起光源から夫々出力された前記励
    起光のバックビームを電気信号に変換する光／電気信号
    変換手段と、 この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号
    が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制
    御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記
    載の光増幅器。
  8. 【請求項８】 第１の基板に前記希土類添加の光ファイ
    バと前記光カプラと前記第１及び第２の励起光導入手段
    とを搭載し、 第２の基板に前記第１の励起光源を搭載し、 第３の基板に前記第２の励起光源を搭載し、 前記第１の基板と前記第２の基板を着脱自在に構成し、
    前記第１の基板と前記第３の基板を着脱自在に構成した
    ことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
  9. 【請求項９】 第１の基板に前記希土類添加の光ファイ
    バと前記光カプラと前記第１及び第２の励起光導入手段
    と前記励起光分岐手段と前記光／電気変換手段を搭載
    し、 第２の基板に前記第１の励起光源と前記第１の励起光源
    を制御する制御手段を搭載し、 第３の基板に前記第２の励起光源と前記第２の励起光源
    を制御する制御手段を搭載し、 前記第１の基板と前記第２の基板を着脱自在に構成し、
    前記第１の基板と前記第３の基板を着脱自在に構成した
    ことを特徴とする請求項２記載の光増幅器。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は、 前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１
    及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、 前記駆動電流を供給すべき励起光源をいずれか一方から
    他方へ切り替える場合、前記一方の励起光源に供給する
    駆動電流を切替時点から所定時間内において徐々に減退
    させ、前記他方の励起光源に供給する前記駆動電流を前
    記切替時点から前記所定時間内において徐々に増加させ
    るように制御する時定数回路とを備えることを特徴とす
    る請求項２記載の光増幅器。
  11. 【請求項１１】 前記制御手段は、 前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１
    及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、 この電源回路から前記第１及び第２の励起光源へ夫々供
    給される駆動電流を夫々同量の所定値とする第１の状態
    と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を前記所
    定値の倍とするとともに前記第２の励起光源へ供給され
    る駆動電流を０とする第２の状態と、前記第１の励起光
    源へ供給される駆動電流を０とするとともに前記第２の
    励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とする
    第３の状態とを切り替える切替回路とを備えることを特
    徴とする請求項２記載の光増幅器。
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