JPH10271094A - Optical amplifier - Google Patents
Optical amplifierInfo
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- JPH10271094A JPH10271094A JP9075667A JP7566797A JPH10271094A JP H10271094 A JPH10271094 A JP H10271094A JP 9075667 A JP9075667 A JP 9075667A JP 7566797 A JP7566797 A JP 7566797A JP H10271094 A JPH10271094 A JP H10271094A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光信号を励起光によ
って光増幅する光増幅器に係わり、詳細には複数の光信
号を多重した光波長多重信号を一括して光増幅する光増
幅器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier for optically amplifying an optical signal by pump light, and more particularly to an optical amplifier for collectively amplifying an optical wavelength multiplexed signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals.
【０００２】[0002]
【従来の技術】複数の光波長多重信号を一括して増幅す
る光増幅器では、所定の信号を基準信号として割り当て
てこれを監視することで自動レベル制御を行う場合があ
る。この自動レベル制御（ＡＬＣ）では、基準信号とな
る正弦波で変調した光信号を入力する光波長の１つに割
り当てて、増幅後のその基準信号の振幅変化量をモニタ
するようにしている。そして、振幅変化量に応じて、光
増幅を行うための励起光源へのバイアス電流を変化させ
て、入力信号の変動があっても増幅後の出力信号のレベ
ルが常に一定になるような制御を行っている。2. Description of the Related Art In an optical amplifier for amplifying a plurality of optical wavelength multiplexed signals collectively, there is a case where a predetermined signal is assigned as a reference signal and monitored to monitor the level, thereby performing automatic level control. In this automatic level control (ALC), an optical signal modulated with a sine wave serving as a reference signal is assigned to one of the input optical wavelengths, and the amplitude change amount of the amplified reference signal is monitored. Then, the bias current to the pump light source for performing optical amplification is changed according to the amplitude change amount so that the level of the output signal after amplification is always constant even if the input signal fluctuates. Is going.
【０００３】図３は、自動レベル制御を行っていない従
来の光増幅器の回路構成を参考のために示したものであ
る。この光増幅器では、前段の光増幅器１１と後段の光
増幅器１２の２段階の光増幅器を使用しており、これら
の間にアイソレータ１３を配置した構成となっている。
前段の光増幅器１１は、前段の励起光源１４から励起光
１５を入力して、入力端子１６から入力された光信号１
７と多重する波長多重部１８と、この出力側に配置され
たアイソレータ１９と、このアイソレータ１９の出力側
に配置された前段の光増幅ファイバ２１とから構成され
ている。後段の光増幅器１２は、後段の励起光源２４を
有しており、これから出力された励起光２５はアイソレ
ータ１３から出力される光信号２６と波長多重部２７で
多重され、その出力２８は後段の光増幅ファイバ２９で
増幅される。増幅後の光信号３１はアイソレータ３２を
経て後段の光増幅器１２から出力されて出力端子３３に
光信号３４として供給されるようになっている。アイソ
レータ１３は、前方励起構成の前段の光増幅器１１の出
力側のアイソレータであると同時に、後方励起構成の後
段の光増幅器１２の入力側のアイソレータとなってい
る。FIG. 3 shows, for reference, a circuit configuration of a conventional optical amplifier in which automatic level control is not performed. In this optical amplifier, a two-stage optical amplifier, that is, an optical amplifier 11 in a preceding stage and an optical amplifier 12 in a subsequent stage, is used, and an isolator 13 is arranged between them.
The upstream optical amplifier 11 receives the excitation light 15 from the upstream excitation light source 14 and outputs the optical signal 1 input from the input terminal 16.
7 comprises a wavelength multiplexing unit 18, an isolator 19 disposed on the output side, and a preceding-stage optical amplification fiber 21 disposed on the output side of the isolator 19. The optical amplifier 12 at the subsequent stage has a pumping light source 24 at the subsequent stage. The pumping light 25 output from the optical amplifier 12 is multiplexed with the optical signal 26 output from the isolator 13 by the wavelength multiplexing unit 27, and the output 28 thereof is output at the subsequent stage. The light is amplified by the optical amplification fiber 29. The amplified optical signal 31 is output from the subsequent optical amplifier 12 via the isolator 32 and supplied to the output terminal 33 as an optical signal 34. The isolator 13 is an output-side isolator of the optical amplifier 11 in the preceding stage of the forward pumping configuration, and is an input-side isolator of the optical amplifier 12 in the latter stage of the backward pumping configuration.
【０００４】このような構成の従来の光増幅器では、入
力端子１６から入力された複数の光信号１７が前段の光
増幅ファイバ２１において増幅され、次に後段の光増幅
ファイバ２９で増幅されて光信号３４として出力される
ことになる。前段の光増幅器１１は前方励起構成となっ
ているので、雑音指数が後方励起構成の後段の光増幅器
１２よりも低い。そこで、前段の光増幅ファイバ２１の
両端に光アイソレータを接続することが原理的に可能で
あり、これらの接続によりこの光増幅ファイバ２１と合
波用の光結合器と励起用光源部等との接続部で生じる残
留反射による発振を抑圧して、光出力を安定化してい
る。In the conventional optical amplifier having such a configuration, a plurality of optical signals 17 inputted from the input terminal 16 are amplified in the optical amplification fiber 21 in the preceding stage, and then amplified in the optical amplification fiber 29 in the subsequent stage. It will be output as a signal 34. Since the optical amplifier 11 at the front stage has the forward pump configuration, the noise figure is lower than that of the optical amplifier 12 at the rear stage at the rear pump configuration. Therefore, it is possible in principle to connect optical isolators to both ends of the optical amplification fiber 21 at the preceding stage, and these connections allow the optical amplification fiber 21 to be connected to the optical coupler for multiplexing, the light source for excitation, and the like. Oscillation due to residual reflection generated at the connection portion is suppressed, and the optical output is stabilized.
【０００５】後方励起構成の後段の光増幅器１２では、
前方励起構成の前段の光増幅器１１よりも飽和出力が大
きい。そこで、初段で増幅された高光信号の場合には、
後段の光増幅ファイバ２９の自然放出光成分は十分抑圧
されているので、高光出力が出力端子３３に供給される
ことになる。[0005] In the optical amplifier 12 at the subsequent stage of the backward pumping configuration,
The saturation output is higher than that of the optical amplifier 11 in the front stage of the forward pumping configuration. Therefore, in the case of a high optical signal amplified in the first stage,
Since the spontaneous emission light component of the subsequent optical amplification fiber 29 is sufficiently suppressed, a high light output is supplied to the output terminal 33.
【０００６】図４は、自動レベル制御回路を付加した従
来の光増幅器の回路構成を表わしたものである。図３と
同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を
適宜省略する。この図４に示した光増幅器では、後段の
光増幅器１２のアイソレータ３２から出力される光信号
３４が光分岐器４１に入力され、出力端子３３に出力さ
れる特定波長成分以外の光信号４２と光／電気変換回路
４３に入力される特定波長成分の光信号４４とに分岐さ
れる。光／電気変換回路４３は入力された特定波長成分
の光信号４４をそのレベルに応じた電圧値の電気信号に
変換し、電圧信号４６として演算増幅器４７に供給す
る。演算増幅器４７は基準電圧設定回路４８から出力さ
れる基準電圧４９と電圧信号４６を用いて所定の演算を
行い、演算結果５１を励起光源電流回路５２に与える。
励起光源電流回路５２は、これを基にして前段および後
段の励起光源１４、２４の励起光の強さの制御を行うこ
とになる。FIG. 4 shows a circuit configuration of a conventional optical amplifier to which an automatic level control circuit is added. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. In the optical amplifier shown in FIG. 4, the optical signal 34 output from the isolator 32 of the optical amplifier 12 at the subsequent stage is input to the optical splitter 41, and the optical signal 42 other than the specific wavelength component output to the output terminal 33 is connected to the optical signal 42. The light is branched into an optical signal 44 of a specific wavelength component input to the optical / electrical conversion circuit 43. The optical / electrical conversion circuit 43 converts the input optical signal 44 of the specific wavelength component into an electric signal having a voltage value according to the level, and supplies the electric signal as a voltage signal 46 to the operational amplifier 47. The operational amplifier 47 performs a predetermined operation using the reference voltage 49 output from the reference voltage setting circuit 48 and the voltage signal 46, and supplies an operation result 51 to the excitation light source current circuit 52.
The excitation light source current circuit 52 controls the intensity of the excitation light of the excitation light sources 14 and 24 at the preceding and subsequent stages based on this.
【０００７】この光増幅器では、入力端子１６から入力
された複数の光信号１７の１つに基準信号となる正弦波
で変調した信号を割り当てている。そして、この信号
（基準信号）の波長成分を光分岐器４１で分岐して光信
号４４として光／電気変換回路４３に供給する。光／電
気変換回路４３ではこれを正弦波の振幅に対応した電圧
信号４６に変換することになる。演算増幅器４７はこの
電圧信号４６と基準電圧４９をモニタして、励起光源電
流回路５２はこれらの差分を打ち消すように前段および
後段の励起光源１４、２４に対して、これらの駆動電流
を制御する駆動電流制御信号５４を供給する。これによ
り、出力端子３３からは増幅後の光出力のレベルが一定
となった光信号４２が出力されることになる。In this optical amplifier, a signal modulated by a sine wave serving as a reference signal is assigned to one of a plurality of optical signals 17 input from an input terminal 16. Then, the wavelength component of this signal (reference signal) is split by the optical splitter 41 and supplied to the optical / electrical conversion circuit 43 as an optical signal 44. The optical / electrical conversion circuit 43 converts this into a voltage signal 46 corresponding to the amplitude of the sine wave. The operational amplifier 47 monitors the voltage signal 46 and the reference voltage 49, and the pumping light source current circuit 52 controls the driving currents of the upstream and downstream pumping light sources 14 and 24 so as to cancel the difference therebetween. A drive current control signal 54 is supplied. As a result, an optical signal 42 having a constant optical output level after amplification is output from the output terminal 33.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来の光
増幅器では、入力端子１６から入力される光信号１７の
レベルが大きくなればなるほど、前段および後段の励起
光源１４、２４に流れるバイアス電流が前段および後段
の光増幅器１１、１２で同時に小さくなるような制御が
行われることになる。この結果、雑音指数の低い前方励
起構成の前段の光増幅器１１で、レベル的に変化のない
雑音成分に対する信号の増幅成分が小さくなり、信号と
ノイズの比を表わす雑音指数が劣化するという問題が発
生した。In the conventional optical amplifier shown in FIG. 4, as the level of the optical signal 17 input from the input terminal 16 increases, the bias flowing through the pump light sources 14 and 24 at the preceding and subsequent stages increases. Control is performed such that the current is simultaneously reduced in the optical amplifiers 11 and 12 in the preceding and subsequent stages. As a result, in the optical amplifier 11 in the front stage of the forward pumping configuration having a low noise factor, the amplification component of the signal with respect to the noise component that does not change in level becomes small, and the noise factor representing the signal-to-noise ratio deteriorates. Occurred.
【０００９】なお、特開平４−９６２８７号公報には、
図４に示した光増幅器と同様に前段と後段の２段階の増
幅を行う光増幅器が開示されている。この光増幅器で
は、前段の増幅は低雑音で高利得な増幅機能を有する構
成としており、後段では飽和利得の高い後方励起構成と
している。これは、低入力の光信号を安定して高い光出
力に増幅するための光増幅器であり、入力される光信号
のレベルが大きくなったときの問題を解決するものでは
ない。Note that Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-96287 discloses that
An optical amplifier that performs two-stage amplification of a former stage and a latter stage is disclosed as in the optical amplifier shown in FIG. In this optical amplifier, the amplification at the front stage is configured to have an amplification function of low noise and high gain, and the rear stage is configured as the backward pump configuration having a high saturation gain. This is an optical amplifier for stably amplifying a low input optical signal to a high optical output, and does not solve the problem when the level of the input optical signal is increased.
【００１０】そこで本発明の目的は、入力される光信号
のレベルが大きくなっても、雑音指数を劣化させること
のない光増幅器を提供することにある。It is an object of the present invention to provide an optical amplifier which does not deteriorate the noise figure even when the level of an input optical signal becomes large.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）入力端子に入力された光波長多重された光信
号を光増幅する前段の光増幅手段と、（ロ）この前段の
光増幅手段に励起光を供給する前段の励起光源と、
（ハ）前段の光増幅手段により光増幅された光信号を更
に光増幅して出力端子から出力する後段の光増幅手段
と、（ニ）この後段の光増幅手段に励起光を供給する後
段の励起光源と、（ホ）前段の励起光源の励起光のパワ
ーの変化を検出してこの変化に応じて前段の励起光源の
パワーを一定に保つ自動パワー制御手段と、（ヘ）前段
の励起光源の励起光の温度の変化を検出してこれに応じ
て加熱あるいは冷却を行って励起光源を所定の温度に保
つ自動温度調整手段と、（ト）後段の光増幅手段から出
力される光信号の中から入力端子に入力された光波長多
重された光信号のうちの特定の光波長に割り当てられた
基準信号を抽出してこれを所定の信号レベルに調整する
自動レベル制御手段とを光増幅器に具備させる。According to the first aspect of the present invention, there is provided: (a) an optical amplification means at a preceding stage for optically amplifying an optical wavelength multiplexed optical signal input to an input terminal; A pumping light source at a preceding stage for supplying pumping light to the optical amplification means,
(C) a post-stage optical amplifying unit for further optically amplifying the optical signal optically amplified by the pre-stage optical amplifying unit and outputting the amplified signal from an output terminal; An excitation light source, (e) an automatic power control means for detecting a change in the power of the excitation light of the preceding excitation light source and keeping the power of the former excitation light source constant in accordance with the change, and (f) an earlier excitation light source. Automatic temperature adjustment means for detecting a change in the temperature of the excitation light and heating or cooling the same in accordance with the temperature change to maintain the excitation light source at a predetermined temperature; and (g) an optical signal output from the optical amplification means at the subsequent stage. Automatic level control means for extracting a reference signal assigned to a specific optical wavelength from optical wavelength multiplexed optical signals input to an input terminal from the inside and adjusting the extracted reference signal to a predetermined signal level in the optical amplifier To equip it.
【００１２】すなわち請求項１記載の発明では、前段と
後段の２段階の光増幅手段で波長多重された光信号を光
増幅するとき、前段の光増幅手段に励起光を供給する前
段の励起光源の温度を自動温度調整手段によって所定の
温度に保つとともに、この前段の励起光源のパワーを自
動パワー制御手段によって一定に保つようにしている。
また、入力端子に入力された波長多重された光信号の中
の１つを特定の波長が割り当てられた基準信号としてお
き、後段の光増幅手段で増幅した後のこの基準信号が所
定のレベルになるように自動レベル制御手段で全体的な
増幅率の制御を行っている。これにより、入力される光
信号のレベルが大きくなっても、雑音指数が劣化するこ
とがなくなる。That is, according to the first aspect of the present invention, when the optical signal wavelength-multiplexed by the two-stage optical amplification means of the first and second stages is optically amplified, the first-stage excitation light source supplies excitation light to the first-stage optical amplification means. Is maintained at a predetermined temperature by automatic temperature adjusting means, and the power of the excitation light source at the preceding stage is kept constant by automatic power control means.
Also, one of the wavelength-multiplexed optical signals input to the input terminal is set as a reference signal to which a specific wavelength is assigned, and the reference signal after being amplified by the optical amplification means at the subsequent stage is set to a predetermined level. As a result, the overall amplification rate is controlled by the automatic level control means. As a result, even if the level of the input optical signal increases, the noise figure does not deteriorate.
【００１３】請求項２記載の発明では、（イ）入力端子
に入力された波長多重された光信号を前方励起構成で光
増幅する前段の光増幅手段と、（ロ）この前段の光増幅
手段に励起光を供給する前段の励起光源と、（ハ）前段
の光増幅手段により光増幅された光信号を後方励起構成
で更に光増幅する後段の光増幅手段と、（ニ）この後段
の光増幅手段に励起光を供給する後段の励起光源と、
（ホ）後段の光増幅手段により光増幅された光信号を分
配し、一方は特定の光波長多重信号の中から基準信号と
しての正弦波を分離し、もう一方は光信号を出力端子に
出力する光分岐手段と、（ヘ）前段の励起光源の励起光
のパワーの変化を検出してこの変化に応じて前段の励起
光源のパワーを一定に保つように励起光源へのバイアス
電流を変化させる自動パワー制御手段と、（ト）前段の
励起光源の励起光の温度の変化を検出してこれに応じて
ペルチェ素子を制御し加熱あるいは冷却を行って励起光
源を所定の温度に保つ自動温度調整手段と、（チ）光分
岐手段により分岐された特定の波長の基準信号が所定の
信号レベルになるように後段の励起光源へのバイアス電
流を変化させる自動レベル制御手段とを光増幅器に具備
させる。According to the second aspect of the present invention, there are provided: (a) an optical amplifying means at a preceding stage for optically amplifying a wavelength-multiplexed optical signal input to an input terminal by a forward pumping configuration; and (b) an optical amplifying means at the anterior stage. A pumping light source at the preceding stage for supplying pumping light to the optical amplifier; (c) a light amplifying device at the subsequent stage for further optically amplifying the optical signal optically amplified by the optical amplifying device at the previous stage in a backward pumping configuration; A later-stage excitation light source for supplying excitation light to the amplification means,
(E) Distribute the optical signal optically amplified by the optical amplifying means at the subsequent stage, one of which separates a sine wave as a reference signal from a specific optical wavelength multiplex signal, and the other outputs an optical signal to an output terminal. And (f) detecting a change in the power of the excitation light of the preceding excitation light source and changing the bias current to the excitation light source so as to keep the power of the previous excitation light source constant in accordance with the change. Automatic power control means, and (g) automatic temperature adjustment for detecting a change in the temperature of the excitation light of the excitation light source in the preceding stage, controlling the Peltier element in response thereto, and performing heating or cooling to maintain the excitation light source at a predetermined temperature. Means and (h) automatic level control means for changing a bias current to a subsequent excitation light source so that the reference signal of a specific wavelength split by the optical splitting means has a predetermined signal level. .
【００１４】すなわち請求項２記載の発明では、前段と
後段の２段階の光増幅手段で波長多重された光信号を光
増幅するとき、前段の前方励起構成の光増幅手段に励起
光を供給する前段の励起光源の温度をペルチェ素子を使
用した自動温度調整手段によって所定の温度に保つとと
もに、この前段の励起光源のパワーを励起光源へのバイ
アス電流を変化させるようにした自動パワー制御手段に
よって一定に保つようにしている。また、入力端子に入
力された光波長多重された光信号の中の１つを基準信号
で変調した特定な光波長として割り当て、後方励起構成
の後段の光増幅手段の後に配置した光分岐手段でこの基
準信号の正弦波を分離するようにし、これが所定の信号
レベルになるように後段の励起光源へのバイアス電流を
変化させる自動レベル制御手段で波長多重された光信号
の全体的な増幅率の制御を行っている。これにより、入
力される光信号のレベルが大きくなっても、雑音指数が
劣化することがなくなる。That is, according to the second aspect of the present invention, when optically amplifying an optical signal wavelength-multiplexed by the two-stage optical amplifying unit of the preceding stage and the subsequent stage, the pumping light is supplied to the optical amplifying unit of the front-stage forward pumping configuration. The temperature of the preceding excitation light source is maintained at a predetermined temperature by automatic temperature adjustment means using a Peltier element, and the power of the former excitation light source is kept constant by automatic power control means for changing the bias current to the excitation light source. I try to keep it. Also, one of the optical wavelength multiplexed optical signals input to the input terminal is assigned as a specific optical wavelength modulated by the reference signal, and the optical branching means arranged after the optical amplification means at the subsequent stage of the backward pumping configuration. The sine wave of the reference signal is separated, and the overall amplification factor of the optical signal wavelength-multiplexed by the automatic level control means for changing the bias current to the subsequent excitation light source so that the sine wave becomes a predetermined signal level. Control. As a result, even if the level of the input optical signal increases, the noise figure does not deteriorate.
【００１５】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明で、前段の励起光源は、バイアス電流が大きくなる
ように設定して、雑音成分に対して信号の増幅成分が大
きくなるようにすることを特徴としている。請求項２記
載の発明では自動温度調整手段がペルチェ素子を制御し
加熱あるいは冷却を行って励起光源を所定の温度に保っ
ているので、この条件で励起光源へのバイアス電流値を
高い値に保つことができる。また、飽和利得の大きな後
方励起構成の後段の光増幅手段は自動レベル制御手段を
備えているので、入力レベル変動があっても増幅した光
出力を一定にして送出することができる。したがって、
入力光信号のレベルが大きくなっても、雑音指数を劣化
させることなく一定の光増幅を行うことが可能になる。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the excitation light source in the preceding stage is set so that the bias current is increased so that the signal amplification component becomes larger than the noise component. It is characterized by doing. According to the second aspect of the present invention, the automatic temperature control means controls the Peltier element to perform heating or cooling to maintain the excitation light source at a predetermined temperature, so that under this condition, the bias current value to the excitation light source is maintained at a high value. be able to. Further, since the optical amplification means at the subsequent stage of the backward pumping configuration having a large saturation gain is provided with the automatic level control means, the amplified optical output can be transmitted at a constant level even if the input level fluctuates. Therefore,
Even if the level of the input optical signal increases, it is possible to perform a constant optical amplification without deteriorating the noise figure.
【００１６】[0016]
【００１７】[0017]
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments.
【００１８】図１は本発明の一実施例における光増幅器
の原理的な構成を表わしたものである。この光増幅器
は、入力端子１０１から入力される複数の光波長多重さ
れた光信号１０２の増幅を行う光増幅部１０３を有して
いる。光増幅部１０３は、前段の光増幅器１０４と後段
の光増幅器１０５の２段構成となっている。前段の光増
幅器１０４は前段の励起光源１０６の出力する励起光１
０７によって光信号１０２を増幅する前段の光増幅部１
０８と、後段の励起光源１０９の出力する励起光１１１
によって前段の光増幅器１０４から出力される光信号１
１２を増幅する後段の光増幅部１１３を備えている。後
段の光増幅部１１３から出力される光信号１１４は、増
幅後の信号として出力端子１１５から出力されることに
なる。FIG. 1 shows a basic configuration of an optical amplifier according to an embodiment of the present invention. This optical amplifier includes an optical amplifier 103 that amplifies a plurality of optical wavelength-multiplexed optical signals 102 input from an input terminal 101. The optical amplifying unit 103 has a two-stage configuration including an optical amplifier 104 at a preceding stage and an optical amplifier 105 at a subsequent stage. The optical amplifier 104 at the front stage outputs the pump light 1 output from the pump light source 106 at the front stage.
07, the optical amplifier 1 at the previous stage for amplifying the optical signal 102
08 and the excitation light 111 output from the excitation light source 109 at the subsequent stage.
Signal 1 output from the optical amplifier 104 at the previous stage
An optical amplifier 113 at the subsequent stage for amplifying the signal 12 is provided. The optical signal 114 output from the optical amplifier 113 at the subsequent stage is output from the output terminal 115 as an amplified signal.
【００１９】前段の励起光源１０６は、第１および第２
の制御部１２１、１２２によって制御され、後段の励起
光源１０９は、第３の制御部１２３によって制御される
ようになっている。すなわち、光増幅部１０３は入力端
子１０１に入力された光信号１０２を光信号のままで増
幅するが、第１の制御部（ＡＴＣ）１２１は、前段の励
起光源１０６の温度の増減に応じてこの前段の励起光源
１０６の温度調節の制御を行い、第２の制御部（ＡＰ
Ｃ）１２２は光のパワーの増減に応じて前段の励起光源
１０６を制御する。これにより、雑音指数が低くなるよ
うな制御が行われる。第３の制御部（ＡＬＣ）１２３
は、入力信号の光波長の１つに割り当てられた正弦波の
振幅の増減に応じて後段の励起光源１０９の制御を行
い、これにより、入力レベルの変動に対して出力端子１
１５から出力される光信号１１４のレベルが一定に保た
れるような制御が行われる。なお、本発明とは直接関係
しないが、温度変化に対して安定したレーザ出力を行う
ような技術として特開昭６１−４２９７９号公報に開示
された励起光源の発光開始タイミング制御を行う技術が
存在している。The first stage excitation light source 106 includes first and second excitation light sources.
, And the excitation light source 109 at the subsequent stage is controlled by the third control unit 123. That is, the optical amplifying unit 103 amplifies the optical signal 102 input to the input terminal 101 while keeping the optical signal as it is, but the first control unit (ATC) 121 responds to an increase or decrease in the temperature of the excitation light source 106 in the preceding stage. The control of the temperature control of the excitation light source 106 in the preceding stage is performed, and the second control unit (AP
C) 122 controls the former stage excitation light source 106 in accordance with the increase or decrease of the light power. As a result, control is performed to reduce the noise figure. Third control unit (ALC) 123
Controls the excitation light source 109 at the subsequent stage in accordance with the increase or decrease of the amplitude of the sine wave assigned to one of the optical wavelengths of the input signal.
Control is performed such that the level of the optical signal 114 output from the LED 15 is kept constant. Although not directly related to the present invention, there is a technique for controlling emission start timing of an excitation light source disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-42979 as a technique for performing stable laser output with respect to a temperature change. doing.
【００２０】図１に示したこの光増幅器の原理動作を説
明する。入力端子１０１には光信号１０２として光波長
多重信号が入力される。この光波長多重信号は、前段の
励起光源１０６から出力される励起光１０７によって前
段の光増幅部１０８で増幅される。そして後段の励起光
源１０９から出力される励起光１１１によって後段の光
増幅部１１３で更に増幅されることになる。The principle operation of the optical amplifier shown in FIG. 1 will be described. An optical terminal 102 receives an optical wavelength multiplex signal as an optical signal 102. This optical wavelength multiplex signal is amplified by the optical amplifier 108 at the preceding stage by the pumping light 107 output from the pumping light source 106 at the previous stage. Then, the light is further amplified by the subsequent optical amplifier 113 by the excitation light 111 output from the latter excitation light source 109.
【００２１】ここで、光波長多重された光信号１０２の
うちの１つの入力信号の光波長は、基準信号となる正弦
波で変調されている。後段の光増幅部１１３で増幅され
た信号は、光信号１１４として出力端子１１５から出力
される一方、第３の制御部１２３へ入力される。第３の
制御部１２３では、入力信号に割り当てられた基準信号
の正弦波の振幅に応じて励起光１１１のパワーを制御
し、出力端子１１５から出力される光信号１１４が一定
になるように後段の励起光源１０９から出力される励起
光１１１のパワーを制御（ＡＬＣ制御）する。Here, the optical wavelength of one input signal of the optical wavelength multiplexed optical signal 102 is modulated by a sine wave serving as a reference signal. The signal amplified by the optical amplification unit 113 at the subsequent stage is output from the output terminal 115 as an optical signal 114 and is input to the third control unit 123. The third control unit 123 controls the power of the pumping light 111 according to the amplitude of the sine wave of the reference signal assigned to the input signal, and controls the subsequent stage so that the optical signal 114 output from the output terminal 115 becomes constant. Of the excitation light 111 output from the excitation light source 109 is controlled (ALC control).
【００２２】また、第１の制御部１２１では、前段の励
起光源１０６に内蔵された図示しない温度センサの温度
変化を検出し、この温度変化に応じて同じく図示しない
ペルチェ素子への駆動電流の方向を制御（ＡＴＣ制御）
して、この素子による冷却あるいは加熱の制御を行うこ
とで、前段の励起光源１０６の温度調節を行うことにな
る。第２の制御部１２２では、前段の励起光源１０６の
光出力パワーに応じてその光パワーが一定になるように
励起光１０７のパワーを制御（ＡＰＣ制御）を行う。The first control unit 121 detects a temperature change of a temperature sensor (not shown) incorporated in the excitation light source 106 at the preceding stage, and responds to the temperature change to determine the direction of the drive current to the Peltier element (not shown). Control (ATC control)
Then, by controlling the cooling or heating by this element, the temperature of the excitation light source 106 in the preceding stage is adjusted. The second control unit 122 controls the power of the pumping light 107 (APC control) so that the optical power becomes constant according to the optical output power of the pumping light source 106 at the preceding stage.
【００２３】図２は、図１に示した光増幅器の具体的な
回路構成を表わしたものである。図１と同一部分には同
一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。
前段の光増幅部１０８は、入力端子１０１から入力され
た光信号１０２に前段の励起光源１０６から出力された
励起光１０７を多重する波長多重部１３１と、多重後の
光信号１３２を増幅する第１の光増幅ファイバ１３３
と、励起光１０７を同じく入力してこれを電圧値に変換
する光／電気変換回路１３５によって構成されている。
第１の光増幅ファイバ１３３から出力される光信号１１
２は、後段の光増幅部１１３に入力される。FIG. 2 shows a specific circuit configuration of the optical amplifier shown in FIG. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
The upstream optical amplifier 108 multiplexes the optical signal 102 input from the input terminal 101 with the pump light 107 output from the upstream pump light source 106, and the second optical amplifier 132 amplifies the multiplexed optical signal 132. 1 optical amplification fiber 133
And an optical / electrical conversion circuit 135 which receives the pumping light 107 and converts it into a voltage value.
Optical signal 11 output from first optical amplification fiber 133
2 is input to the optical amplifier 113 at the subsequent stage.
【００２４】後段の光増幅部１１３は、後段の励起光源
１０９から出力される励起光１１１と光信号１１２を多
重する波長多重部１４１と、多重後の光信号１４２を増
幅する第２の光増幅ファイバ１４３と、増幅後の光信号
１４４を光信号１４５と光信号１４６とに分岐する光分
岐部１４７と、光信号１４５を基準信号に変換する光／
電気変換回路１４８とによって構成されている。なお、
前段の励起光源１０６は、この光源自体の温度制御を行
うためのペルチェ素子１５１とこのペルチェ素子１５１
による温度制御を可能にするための温度検出センサを備
えたセンサ回路１５２とを備えている。An optical amplifier 113 at the subsequent stage is a wavelength multiplexing unit 141 that multiplexes the optical signal 112 with the pump light 111 output from the pump light source 109 at the subsequent stage, and a second optical amplifier that amplifies the optical signal 142 after the multiplexing. A fiber 143, an optical branching unit 147 that branches the amplified optical signal 144 into an optical signal 145 and an optical signal 146, and an optical / optical converter that converts the optical signal 145 into a reference signal.
And an electric conversion circuit 148. In addition,
The former excitation light source 106 includes a Peltier device 151 for controlling the temperature of the light source itself and the Peltier device 151.
And a sensor circuit 152 provided with a temperature detection sensor for enabling temperature control by the control unit.
【００２５】第１の制御部１２１は、所定の基準電圧を
設定するための基準電圧設定回路１６１を備えている。
基準電圧設定回路１６１から出力される基準電圧１６２
は演算増幅器１６３に入力され、センサ回路１５２から
出力される検出温度を表わした電圧値１６４と比較され
演算される。この演算結果１６５はペルチェ素子駆動回
路１６７に入力され、前段の励起光源１０６の温度を上
げるか下げるかによってペルチェ素子１５１を流れる電
流の向きが制御され、これに応じて冷却あるいは加熱制
御が行われることになる。The first control section 121 has a reference voltage setting circuit 161 for setting a predetermined reference voltage.
Reference voltage 162 output from reference voltage setting circuit 161
Is input to the operational amplifier 163, and is compared with a voltage value 164 representing the detected temperature output from the sensor circuit 152, and is calculated. The operation result 165 is input to the Peltier element driving circuit 167, and the direction of the current flowing through the Peltier element 151 is controlled by increasing or decreasing the temperature of the excitation light source 106 in the preceding stage, and cooling or heating control is performed accordingly. Will be.
【００２６】第２の制御部１２２も演算増幅器１７１を
備えている。演算増幅器１７１は基準電圧設定回路１７
２から出力される基準電圧値１７３と前段の光増幅部１
０８の光／電気変換回路１３５から出力される電圧値情
報１７４を入力し、これらを比較して演算を行う。演算
結果１７５は励起光源駆動回路１７６に入力され、前段
の励起光源１０６の光出力パワーに応じてその光パワー
が一定になるように励起光１０７のパワーを制御（ＡＰ
Ｃ制御）が行われるようになっている。The second control unit 122 also has an operational amplifier 171. The operational amplifier 171 is connected to the reference voltage setting circuit 17.
2 and the reference voltage value 173 output from the
08, the voltage value information 174 output from the optical / electrical conversion circuit 135 is input, and these are compared to perform an operation. The calculation result 175 is input to the excitation light source driving circuit 176, and the power of the excitation light 107 is controlled according to the optical output power of the preceding excitation light source 106 so that the optical power becomes constant (AP
C control) is performed.
【００２７】更に、第３の制御部１２３も演算増幅器１
８１を備えている。演算増幅器１８１は基準電圧設定回
路１８２から出力される基準電圧値１８３と後段の光増
幅部１１３の光／電気変換回路１４８から出力される電
圧値情報１８４を入力し、これらを比較して演算を行
う。演算結果１８５は励起光源駆動回路１８６に入力さ
れ、基準信号の正弦波の振幅に応じて、後段の励起光源
１０９から出力される励起光１１１のパワーを制御し、
出力端子１１５から出力される光信号１１４が一定にな
るような制御（ＡＬＣ制御）が行われるようになってい
る。Further, the third control unit 123 also operates the operational amplifier 1
81 are provided. The operational amplifier 181 receives the reference voltage value 183 output from the reference voltage setting circuit 182 and the voltage value information 184 output from the optical / electrical conversion circuit 148 of the optical amplifier 113 at the subsequent stage, and compares them to perform an operation. Do. The calculation result 185 is input to the excitation light source driving circuit 186, and controls the power of the excitation light 111 output from the excitation light source 109 at the subsequent stage according to the amplitude of the sine wave of the reference signal.
Control (ALC control) is performed so that the optical signal 114 output from the output terminal 115 is constant.
【００２８】このような本実施例の光増幅器で、入力端
子１０１から入力された光波長多重された光信号１０２
は、波長多重部１３１にて多重された前段の励起光源１
０６の励起光１０７によって第１の光増幅ファイバ１３
３で増幅される。この増幅された光信号１１２は、波長
多重部１４１において多重された後段の励起光源１０９
の励起光１１１によって第２の光増幅ファイバ１４３で
増幅される。ここで、入力端子１０１から入力された光
信号１０２の１つの光波長は、基準信号となる正弦波で
変調されている。このため、第２の光増幅ファイバ１４
３で増幅された光信号１４４が光分岐部１４７に入力さ
たとき、この光波長成分が光信号１４５として光／電気
変換回路１４８に供給されることになる。光信号１４６
は出力端子１１５に出力される。光／電気変換回路１４
８は、基準信号としての正弦波信号を検波氏、整流して
その電圧値を電圧値情報１８４として演算増幅器１８１
に供給することになる。In the optical amplifier according to the present embodiment, the optical wavelength multiplexed optical signal 102 input from the input terminal 101 is input.
Is the excitation light source 1 of the previous stage multiplexed by the wavelength multiplexing unit 131
06 pump light 107 to the first optical amplification fiber 13
Amplified by 3. The amplified optical signal 112 is multiplexed in the wavelength multiplexing unit 141 and is supplied to
Is amplified by the second optical amplifying fiber 143 by the pumping light 111. Here, one optical wavelength of the optical signal 102 input from the input terminal 101 is modulated by a sine wave serving as a reference signal. Therefore, the second optical amplification fiber 14
When the optical signal 144 amplified in 3 is input to the optical branching unit 147, this optical wavelength component is supplied to the optical / electrical conversion circuit 148 as an optical signal 145. Optical signal 146
Is output to the output terminal 115. Optical / electrical conversion circuit 14
8, an operational amplifier 181 detects and rectifies a sine wave signal as a reference signal, and rectifies the voltage value as voltage value information 184.
Will be supplied to
【００２９】第３の制御部１２３内の基準電圧設定回路
１８２は、出力端子１１５から出力される光信号１４６
を所要のレベルとするための基準電圧値（Ｖｏ1 ）１８
３を演算増幅器１８１に供給している。演算増幅器１８
１は、この基準電圧値１８３と検波信号の電圧値との差
分を打ち消すように後段の励起光源駆動回路１８６を制
御し、光信号１４６の出力レベルを一定にしている（Ａ
ＬＣ制御）。The reference voltage setting circuit 182 in the third control unit 123 outputs the optical signal 146 output from the output terminal 115.
Reference voltage value (Vo 1 ) 18 for making the required level
3 is supplied to the operational amplifier 181. Operational amplifier 18
1 controls the excitation light source drive circuit 186 at the subsequent stage so as to cancel the difference between the reference voltage value 183 and the voltage value of the detection signal, and keeps the output level of the optical signal 146 constant (A
LC control).
【００３０】一方、前段の励起光源１０６の励起光１０
７は光／電気変換回路１３５に入力され、その光パワー
が電圧成分として演算増幅器１７１に入力される。演算
増幅器１７１には、励起光１０７が所要のパワーとなる
ように、基準電圧設定回路１７２から基準電圧値（Ｖｏ
P ）１７３が入力されている。演算増幅器１７１は、基
準電圧値１７３と光パワーを変換した電圧値としての電
圧値情報１８４との差分を打ち消すように励起光源駆動
回路１７６を制御し、前段の励起光源１０６から出力さ
れる励起光１０７の光パワーを一定に保っている（ＡＰ
Ｃ制御）。On the other hand, the excitation light 10
7 is input to the optical / electrical conversion circuit 135, and its optical power is input to the operational amplifier 171 as a voltage component. The operational amplifier 171 supplies a reference voltage value (Vo) from the reference voltage setting circuit 172 so that the pump light 107 has a required power.
P ) 173 has been input. The operational amplifier 171 controls the pumping light source driving circuit 176 so as to cancel the difference between the reference voltage value 173 and the voltage value information 184 as a voltage value obtained by converting the optical power, and the pumping light output from the pumping light source 106 at the preceding stage. 107 is kept constant (AP
C control).
【００３１】更にペルチェ素子駆動回路１６７は、前段
の励起光源１０６の温度を冷やしたり温める制御を行う
ことで内部温度を一定に保つようにしている。すなわ
ち、センサ回路１５２から出力される検出温度を表わし
た電圧値１６４は演算増幅器１６３に入力され、基準電
圧設定回路１６１から出力される基準電圧（Ｖｏt ）１
６２との差分を打ち消すようにペルチェ素子駆動回路１
６７を制御して前段の励起光源１０６の温度を一定に制
御することになる（ＡＴＣ制御）。Further, the Peltier element drive circuit 167 keeps the internal temperature constant by performing control to cool or warm the temperature of the excitation light source 106 in the preceding stage. That is, the voltage value 164 represents the detection temperature output from the sensor circuit 152 is input to the operational amplifier 163, a reference voltage (Vo t) 1 that is output from the reference voltage setting circuit 161
Peltier element driving circuit 1 so as to cancel the difference from
67 is controlled to control the temperature of the excitation light source 106 at the preceding stage to be constant (ATC control).
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、雑
音指数の低い前方励起構成で励起光源のバイアス電流が
大きくなるように設定すれば、雑音成分に対する信号の
増幅成分が大きくなり、良好な信号対雑音比で光信号を
増幅することができ、高品位の信号伝送が可能になる。As described above, according to the present invention, if the bias current of the pumping light source is set to be large in the forward pumping configuration having a low noise figure, the amplification component of the signal with respect to the noise component becomes large, which is favorable. The optical signal can be amplified with a high signal-to-noise ratio, and high-quality signal transmission becomes possible.
【図１】本発明の一実施例における光増幅器の原理的な
構成を表わしたブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した光増幅器の具体的な回路構成を表
わしたブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a specific circuit configuration of the optical amplifier shown in FIG.
【図３】自動レベル制御を行っていない従来の光増幅器
の回路構成を参考のために示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing, for reference, a circuit configuration of a conventional optical amplifier that does not perform automatic level control.
【図４】自動レベル制御回路を付加した従来の光増幅器
の具体的な回路構成を示したブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a specific circuit configuration of a conventional optical amplifier to which an automatic level control circuit is added.
【符号の説明】 １０２ （増幅前の）光信号 １０３ 光増幅部 １０６ 前段の励起光源 １０８ 前段の光増幅部 １０９ 後段の励起光源 １１３ 後段の光増幅部 １１４ （増幅後の）光信号 １２１ 第１の制御部（ＡＴＣ） １２２ 第２の制御部（ＡＰＣ） １２３ 第３の制御部（ＡＬＣ） １４７ 光分岐部 １６１、１７２、１８２ 基準電圧設定回路 １６３、１７１、１８１ 演算増幅器 １６７ ペルチェ素子駆動回路 １７６、１８６ 励起光源駆動回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 (Before amplification) Optical signal 103 Optical amplification unit 106 Pre-stage excitation light source 108 Pre-stage optical amplification unit 109 Sub-stage excitation light source 113 Sub-stage optical amplification unit 114 (After amplification) Optical signal 121 First Control unit (ATC) 122 second control unit (APC) 123 third control unit (ALC) 147 optical branching unit 161, 172, 182 reference voltage setting circuit 163, 171, 181 operational amplifier 167 Peltier element driving circuit 176 186 excitation light source drive circuit
Claims (3)
光信号を光増幅する前段の光増幅手段と、 この前段の光増幅手段に励起光を供給する前段の励起光
源と、 前記前段の光増幅手段により光増幅された光信号を更に
光増幅して出力端子から出力する後段の光増幅手段と、 この後段の光増幅手段に励起光を供給する後段の励起光
源と、 前記前段の励起光源の励起光のパワーの変化を検出して
この変化に応じて前段の励起光源のパワーを一定に保つ
自動パワー制御手段と、 前記前段の励起光源の励起光の温度の変化を検出してこ
れに応じて加熱あるいは冷却を行って励起光源を所定の
温度に保つ自動温度調整手段と、 前記後段の光増幅手段から出力される光信号の中から前
記入力端子に入力された光波長多重された光信号のうち
の特定の光波長に割り当てられた基準信号を抽出してこ
れを所定の信号レベルに調整する自動レベル制御手段と
を具備することを特徴とする光増幅器。A first optical amplifier for optically amplifying an optical wavelength-multiplexed optical signal input to an input terminal; a first excitation light source for supplying excitation light to the first optical amplifier; A later-stage optical amplifier for further amplifying the optical signal optically amplified by the optical amplifier and outputting the amplified signal from an output terminal; a later-stage excitation light source for supplying excitation light to the latter-stage optical amplifier; An automatic power control means for detecting a change in the power of the excitation light of the light source and keeping the power of the preceding excitation light source constant in accordance with the change; and detecting and detecting a change in the temperature of the excitation light of the previous excitation light source. Automatic temperature adjusting means for heating or cooling the pumping light source at a predetermined temperature by heating or cooling according to the following, and optical wavelength multiplexing input to the input terminal from optical signals output from the optical amplification means at the subsequent stage. A specific light wave in an optical signal An optical amplifier comprising: an automatic level controller for extracting a reference signal assigned to a length and adjusting the extracted reference signal to a predetermined signal level.
光信号を前方励起構成で光増幅する前段の光増幅手段
と、 この前段の光増幅手段に励起光を供給する前段の励起光
源と、 前記前段の光増幅手段により光増幅された光信号を後方
励起構成で更に光増幅する後段の光増幅手段と、 この後段の光増幅手段に励起光を供給する後段の励起光
源と、 前記後段の光増幅手段により光増幅された光信号を分配
し、一方は特定の光波長多重信号の中から基準信号とし
ての正弦波を分離し、もう一方は光信号を出力端子に出
力する光分岐手段と、 前記前段の励起光源の励起光のパワーの変化を検出して
この変化に応じて前段の励起光源のパワーを一定に保つ
ように励起光源へのバイアス電流を変化させる自動パワ
ー制御手段と、 前記前段の励起光源の励起光の温度の変化を検出してこ
れに応じてペルチェ素子を制御し加熱あるいは冷却を行
って励起光源を所定の温度に保つ自動温度調整手段と、 前記光分岐手段により分岐された特定の波長の基準信号
が所定の信号レベルになるように前記後段の励起光源へ
のバイアス電流を変化させる自動レベル制御手段とを具
備することを特徴とする光増幅器。2. A front-stage optical amplifier for optically amplifying an optical wavelength-division multiplexed optical signal input to an input terminal by a forward pump configuration, and a front-stage pump light source for supplying pump light to the front-stage optical amplifier. A later-stage optical amplifying unit that further optically amplifies the optical signal optically amplified by the preceding-stage optical amplifying unit in a backward excitation configuration; a subsequent-stage excitation light source that supplies excitation light to the latter-stage optical amplifying unit; Optical splitting means for splitting a sine wave as a reference signal from a specific optical wavelength division multiplex signal, and outputting the optical signal to an output terminal. Automatic power control means for detecting a change in the power of the excitation light of the preceding excitation light source and changing a bias current to the excitation light source so as to keep the power of the previous excitation light source constant in accordance with the change, Excitation of the excitation light source of the preceding stage Automatic temperature adjustment means for detecting a change in the temperature of the light emission, controlling the Peltier element in accordance with the change, and heating or cooling to maintain the excitation light source at a predetermined temperature; and a specific wavelength branched by the light branching means. An automatic level control means for changing a bias current to the latter-stage excitation light source so that the reference signal becomes a predetermined signal level.
くなるように設定して、雑音成分に対して信号の増幅成
分が大きくなるようにすることを特徴とする請求項２記
載の光増幅器。3. The optical amplifier according to claim 2, wherein the excitation light source in the preceding stage is set so as to increase the bias current so that the amplification component of the signal becomes larger than the noise component.
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