JPH11274624A

JPH11274624A - 光増幅装置

Info

Publication number: JPH11274624A
Application number: JP9222098A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Koga; 正古賀; Yoshitaka Sugano; 芳孝菅野
Original assignee: NEC Corp; NEC Miyagi Ltd
Current assignee: NEC Corp; NEC Miyagi Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な光回路で光サージを防止することがで
きる安価で信頼性の高い光増幅装置を提供すること。【解決手段】入力信号光４０は光入力断検出部４３に
入力され、ＣＰＬ４５により２分岐される。ＣＰＬ４５
により分岐された一方の分岐光は受光器４６に入力さ
れ、分岐光パワーに応じた電気信号に変換される。また
ＣＰＬ４５により分岐された他方の分岐光は、そのまま
光信号遮断部４４に入力される。受光器４６において変
換された電気信号が制御部４８においてＶｒｅｆ５１と
比較される。Ｖｒｅｆ５１よりも小さいときには、制御
部４８によりＳＷ４７の光直接増幅回路４２への光路が
遮断されるが、Ｖｒｅｆ５１より大きいときには制御部
４８によりＳＷ４７への制御信号が光直接増幅回路４２
の出力一定制御の時定数よりもゆっくり変化するように
光路が接続されるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅装置に係わ
り、詳細には光サージの発生を防止した光増幅装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光は、その優れた直進性や広帯域
という特徴から光通信に代表される情報通信や情報処理
技術分野において注目され、特に長距離伝送における情
報通信システムでは不可欠なものとなっている。長距離
伝送における光通信システムは、伝送路としての光ファ
イバやその光中継器および光送受信器から構成されてお
り、これら装置の特性が光通信システムの性能を左右す
る。

【０００３】長距離光伝送システムにおける光中継器や
光受信器のプリアンプとして、エルビウム添加ファイバ
（Erbium Doped Fiber:以下、ＥＤＦと略す。）を用
いた光直接増幅器が用いられており、所定のゲインで入
力光レベルが増幅される。

【０００４】図４は、この長距離光伝送システムの概要
を模式的に表わしたものである。長距離光伝送システム
は、送信側１と受信側２とを伝送路を介して接続されて
いるが、通常数十ｋｍ間隔で光直接増幅器３₁〜３₂が配
置され、伝送路において減衰した光信号の減衰量を補償
するように増幅して情報信号の伝送を行うようになって
いる。以下では、光直接増幅器３₁〜３₂の制御方式の違
いによる効果を明確にするために、送信側１と光直接増
幅器３₁との間の伝送路上の一部に障害４が発生したも
のとして説明する。伝送路上の障害４が発生して、その
部分の通過損失が正常値よりも大きくなってしまうと光
信号の減衰量が増加するため、光直接増幅器３₁への入
力レベルが初期状態よりも小さくなってしまう。

【０００５】図４（ａ）は、光直接増幅器３₁〜３₂にお
いて各利得を一定に制御しているときの光信号の伝送路
上のパワーをグラフとして表わしたレベルダイヤであ
る。この場合、伝送路上に障害４が発生していないとき
は、初期状態として伝送路上で減衰した光信号のパワー
を各光直接増幅器において予め定められた所定の利得に
より増幅することで減衰量を補償している（図４の
５）。ところが、伝送路上の障害４が発生すると、利得
一定制御時には、出力光パワー（＝入力光パワー×利得
（一定））は入力レベルが下がった分だけ減衰してしま
う（図４の６）。そして光直接増幅器３₂の入力レベル
と出力レベルとも下がった状態で伝送されることにな
り、受信側２の受信光ＳＮＲ（Signal to Noise Rat
io）が劣化し、伝送品質の劣化（図４の７）を招く。

【０００６】図４（ｂ）は、光直接増幅器３₁〜３₂にお
いて光出力を一定に制御しているときのレベルダイヤで
ある。この場合も、伝送路上に障害４が発生していない
ときは、初期状態として伝送路上で減衰した光信号のパ
ワーを各光直接増幅器において出力光パワーを一定にな
るように増幅することで減衰量を補償している（図４の
８）。一方、伝送路上の障害４が発生すると、光直接増
幅器３₁において正常状態の予め定められた所定の光出
力レベルになるように増幅されるため、光直接増幅器３
₂への入力レベルは初期状態と変わらない（図４の
９）。これにより、光直接増幅器３₁〜３₂において光出
力一定制御時には受信側の受信光ＳＮＲの劣化は見られ
ない。

【０００７】上述したように光直接増幅器は、その用途
上、伝送路中の信号のレベルダイヤをある所定値に維持
するために、この増幅器の光パワーが一定になるように
励起光パワーを調整する光出力制御が行われている。

【０００８】図５は、従来提案された光出力制御を行う
光増幅装置の構成要部の概要を表わしたものである。こ
の光増幅装置は、波長１．５５μｍ帯の入力信号光１０
と波長１．４８μｍ帯の励起光を同方向に波長多重する
波長分割多重器（WavelengthDivision Multiplex：以
下、ＷＤＭと略す。）１１と、ＷＤＭ１１によって多重
された光信号が入力されるとともに入力方向の戻り反射
を遮断して出力方向へのみ通過させる光アイソレータ１
２と、光アイソレータ１２から入力された多重信号光の
うち波長１．４８μｍ帯の励起光を吸収して波長１．５
５μｍ帯の信号光を増幅するＥＤＦ１３と、ＥＤＦ１３
によって増幅された信号光と励起光とを逆方向に波長多
重するＷＤＭ１４と、ＷＤＭ１４によって逆方向に波長
多重された信号光が入力されるとともに入力方向の戻り
反射を遮断して出力方向へのみ通過させる光アイソレー
タ１５と、光アイソレータ１５から入力された信号光を
出力信号光１６とその一部であるモニタ光を分岐する光
分岐器（Coupler：以下、ＣＰＬと略す。）１７とを備
えている。

【０００９】さらにこの光増幅装置は、ＣＰＬ１８によ
って分岐されたモニタ光のパワーを電気信号に変換する
受光器１８と、受光器１８によって変換された電気信号
に基づいてＥＤＦ１３への励起光の出力を制御する制御
信号を生成するコントローラ１９と、入力信号光１０と
同方向へ波長多重するＷＤＭ１１に対して励起光を出力
する波長１．４８μｍ帯の半導体レーザを光源とする励
起光源（ＬＤ）２０と、入力信号光１０と逆方向へ波長
多重するＷＤＭ１４に対して励起光を出力する波長１．
４８μｍ帯の半導体レーザを光源とするＬＤ２１とを有
している。

【００１０】ＥＤＦ１３は、ドープされたエルビウム・
イオン（Ｅｒ³⁺）を励起光で励起することによって、電
子をエネルギー・レベルの高い準位に集めて反転分布を
作る。この反転分布のエネルギー差に等しい信号光を入
力させることで、誘導放出を発生させ入力信号光を増幅
させる。この場合は、波長１．５５μｍ帯の信号光を入
力させることで、この信号光を増幅させることができ
る。そして、ドープされたエルビウム・イオンを励起さ
せる励起光を出力するＬＤ２０、２１の出力レベルを変
更することで、ＥＤＦ１３の利得も変更することができ
る。

【００１１】上述の光増幅装置では、ＥＤＦ１３を波長
１．４８μｍ帯の励起光で励起することで、入力部に入
射した波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅して出力させ
ている。このとき、出力信号の一部をＣＰＬ１７を用い
て分岐し、この分岐されたモニタ光のパワーを受光器１
８で電気信号に変換している。コントローラ１９は、こ
のモニタ光パワーに対応して変換された電気信号に応じ
て、ＬＤ２０あるいはＬＤ２１に対してそれぞれ注入電
流を制御することによりＬＤ２０あるいはＬＤ２１から
出力される励起光源の出力を調整する。したがって、Ｃ
ＰＬ１７によって分岐されたモニタ光のパワーが一定に
なるようにコントローラ１９を制御することで、出力信
号光レベルを一定に制御することができる。

【００１２】図６は、この光増幅装置において制御され
る出力光パワーを模式的に表わしたものである。上述し
たように、光増幅装置における出力光レベルの一定制御
により、時間の経過にともない信号光入力にある程度変
動が生じても、出力光レベルは、設定値Ｗ₀という一定
レベルに制御されるようになっている（図６の２５）。

【００１３】このように出力光レベルを一定制御するた
めに光増幅装置におけるゲインを調整することで、一定
レベルの出力光を得ることができる。

【００１４】図７は、この光増幅装置における入力光レ
ベルに対するゲインの関係を模式的に表わしたものであ
る。すなわち、光増幅装置は信号光入力レベルが大きく
なるにしたがい、出力光レベルを一定に保つためにゲイ
ンが小さくなるように制御される。一方、信号光入力レ
ベルが小さくなるにしたがい、出力光レベルを一定に保
つためにゲインが大きくなるように制御される。ところ
で、光増幅装置のゲインが限界値にまで大きくなってし
まうと、その限界値で飽和した状態となる（図７の２
６）。

【００１５】このように、図７に示したように信号光入
力レベルが次第に小さくなると、出力光レベルを一定に
保つようにコントローラ１９が制御することで、光増幅
装置のゲインが上昇することになる。そして、入力光レ
ベルが無入力状態になったときには、光増幅装置のゲイ
ンが限界値で飽和してしまう。このような状態におい
て、急に高いレベルの信号光が入力されると光出力一定
制御による出力光レベルの一定制御が行われて予め設定
された一定値に安定するまでの、わずかの時間に限界値
で飽和しているゲインで増幅された非常に高いパワーを
持つ出力光パルスが光サージとして出力されてしまう。

【００１６】図８は、このような光増幅装置における光
サージを説明するために入力光パワーと出力光パワーを
模式的に表わした説明図である。図８（ａ）は、入力光
パワーが時間ｔ₁において入力断状態になっているとき
に、時間ｔ₂において急に大きな信号が入力されるよう
すを示している（図８の２７）。一方、図８（ｂ）は、
同時間軸上において、時間ｔ₁において入力光パワーが
入力断状態になったため出力光パワーが無くなった状態
になっているとき、時間ｔ₂において急に大きなパワー
の入力信号光による出力光パワーのようすを示している
（図８の２８）。すなわち、時間ｔ₂においては光増幅
装置のゲインは限界値で飽和している状態になっている
ので、急に大きなパワーの信号光が入力されたとして
も、光出力一定制御による出力光レベルの一定制御が行
われて予め設定された一定値に安定するまでのわずかの
時間に、限界値で飽和しているゲインで増幅された非常
に高いパワーを持つ光サージ２９が出力してしまうこと
になる。

【００１７】そこで、図５に示した従来の光増幅装置に
対して、出力信号光の一部を分岐したモニタ光のパワー
を監視して出力光パワーを一定に制御するとともに、増
幅前の入力信号光の一部を分岐したモニタ光のパワーを
監視して入力断状態を検出することで、入力断検出時に
はＥＤＦへ励起光の注入を開始してから誘導放出が開始
されるまでの時間までは別の制御回路により増幅光が出
力されないようにして光サージを出力しないようにした
光増幅装置が提案されている。

【００１８】このような光増幅装置に関する技術は、例
えば特開平９−６１８６２号公報「光増幅器の制御装
置」に開示されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図５
に示した従来の光増幅装置では、通常の入力信号光では
出力光パワーが一定になるように励起光源の出力を調整
している。しかし、入力信号光が無入力あるいはそれに
近い状態の場合には、出力光パワーを通常の信号入力が
ある場合の、所定の設定値に近づけるように励起光源は
最大出力で励起光を出力する状態になってしまう。これ
により、ＥＤＦ１３のゲインは限界値で飽和された状態
になる。この状態の光増幅装置に対して急に大きいパワ
ーの信号光が入力されると、この入力信号光パワーをさ
らに限界値で飽和されたゲインで増幅した後、安定した
出力光パワーに落ち着くまでのわずかな時間に非常に大
きなパワーの出力光パルスが光サージとして出力されて
しまう。その後、出力光パワーをモニタリングして通常
の出力光パワーの一定制御を行って正常な出力光パワー
に安定することになる。

【００２０】この非常に大きなパワーをもつ光サージに
より、光増幅装置の後段に接続される光部品を焼損さ
せ、光伝送システムの伝送品質を急激に劣化させる要因
となってしまう。

【００２１】また、特開平９−６１８６２号公報に開示
されている技術では、従来の出力光の一定制御用の回路
を変更する必要があり、この制御回路を複雑にしてしま
いコスト高を招く。長距離伝送のような伝送システムで
は、特に高い信頼性が必要であることを考慮すると、で
きるだけ簡素な構成で高品質なシステムであることが望
ましい。

【００２２】そこで本発明の目的は、簡単な光回路で光
サージを防止することができる安価で信頼性の高い光増
幅装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）入力光を第１および第２の入力光の２方向に
分岐する光分岐手段と、（ロ）光分岐手段によって分岐
された第１の入力光のパワーを検出する光パワー検出手
段と、（ハ）光分岐手段によって分岐された第２の入力
光を所定の出力光パワーで一定に出力するように増幅す
る増幅手段と、（ニ）光パワー検出手段によって検出さ
れた第１の入力光のパワーが所定の閾値を越えたか否か
を判定する判定手段と、（ホ）この判定手段によって第
１の入力光のパワーが所定の閾値を越えたと判定された
ときには、増幅手段による第２の入力光を増幅して出力
光パワーを一定制御するのに追従する時間だけ遅延させ
て、第２の入力光の増幅手段への光路を接続する光路接
続手段とを光増幅装置に具備させる。

【００２４】すなわち請求項１記載の発明では、入力光
を光分岐手段により第１の入力光および第２の入力光と
して２分岐させる。これら分岐された入力光のうち、第
１の入力光は光パワー検出手段においてパワーが検出さ
れ、第２の入力光は増幅手段において出力光パワーが一
定に出力するように増幅される。光パワー検出手段にお
いて検出された第１の入力光のパワーが所定の閾値を越
えたときには、増幅手段による出力光パワーの一定制御
に追従する時間だけ遅延させて第２の入力光の増幅手段
への光路を接続させるようにしている。

【００２５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
光増幅装置で、光路接続手段は、判定手段によって第１
の入力光のパワーが所定の閾値を越えたと判定されたと
きには、増幅手段による第２の入力光を増幅して出力光
パワーを一定制御するのに追従する時間を費やして、増
幅手段に入力される第２の入力光のパワーが連続的に大
きくなるように第２の入力光の増幅手段への光路を接続
することを特徴としている。

【００２６】すなわち請求項２記載の発明では、光パワ
ー検出手段において検出された第１の入力光のパワーが
所定の閾値を越えたときには、増幅手段による出力光パ
ワーの一定制御に追従する時間を費やして、増幅手段に
入力される第２の入力光のパワーが連続的に大きくなる
ように第２の入力光の増幅手段への光路を接続させるよ
うにしている。

【００２７】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
光増幅装置で、光路接続手段は、判定手段によって第１
の入力光のパワーが所定の閾値を越えたと判定されたと
きには、増幅手段による第２の入力光を増幅して出力光
パワーを一定制御するのに追従する時間を費やして、増
幅手段に入力される第２の入力光のパワーがリニアに大
きくなるように第２の入力光の増幅手段への光路を接続
することを特徴としている。

【００２８】すなわち請求項３記載の発明では、光パワ
ー検出手段において検出された第１の入力光のパワーが
所定の閾値を越えたときには、増幅手段による出力光パ
ワーの一定制御に追従する時間を費やして、増幅手段に
入力される第２の入力光のパワーがリニアに大きくなる
ように第２の入力光の増幅手段への光路を接続させるよ
うにしている。

【００２９】請求項４記載の発明では、（イ）入力光を
第１および第２の入力光の２方向に分岐する光分岐手段
と、（ロ）この光分岐手段によって分岐された第１の入
力光のパワーを検出する光パワー検出手段と、（ハ）光
分岐手段によって分岐された第２の入力光を所定の利得
で増幅する増幅手段と、（ニ）この増幅手段による増幅
後の出力光パワーが予め定められた値になるように所定
の利得を変更する利得変更手段と、（ホ）光パワー検出
手段によって検出された第１の入力光のパワーと所定の
閾値との比較を行う比較手段と、（ヘ）比較手段の比較
結果を増幅手段によって第２の入力光が増幅された出力
光パワーに基づいて利得を調整するまでの時間を超えた
時間に相当する時定数で遅延させる遅延手段と、（ト）
この遅延手段によって遅延された比較手段の比較結果に
基づいて第２の入力光の増幅手段への光路を接続する光
路接続手段とを光増幅装置に具備させる。

【００３０】すなわち請求項４記載の発明では、入力光
を光分岐手段により第１および第２の入力光として２分
岐される。これら分岐された入力光のうち、第１の入力
光は光パワー検出手段においてパワーが検出され、第２
の入力光は増幅手段において所定の利得で増幅される
が、利得変更手段において出力光パワーに応じて予め定
められた出力光パワーに出力するように利得が調整され
る。光パワー検出手段において検出された第１の入力光
のパワーと所定の閾値とが、比較手段において比較され
る。その比較結果は、遅延手段によって、増幅手段によ
る第２の入力光が増幅された出力光パワーに基づいて利
得を調整するまでの時間を超えた時間に相当する時定数
で遅延される。そして、遅延された比較結果に基づい
て、第２の入力光の増幅手段への光路を接続されるよう
にしている。

【００３１】

【発明の実施の形態】

【００３２】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００３３】図１は、本発明の一実施例における光増幅
装置の構成要部の概要を表わしたものである。但し、図
５に示す従来の光増幅装置と同一の構成部分には同一符
号を付し、説明を適宜省略する。この光増幅装置は、波
長１．５５μｍ帯の入力信号光４０が入力される光サー
ジ防止回路４１と、光サージ防止回路４１を介して入力
される信号光を増幅するための光直接増幅回路４２とを
備えている。光サージ防止回路４１は、入力信号光４０
が入力断状態であることを検出する光入力断検出部４３
と、光入力断検出部４３の検出結果に応じて信号光を遮
断する光信号遮断部４４とを有している。

【００３４】光入力断検出部４３は、入力信号光４０を
２方向に分岐する光分岐器（ＣＰＬ）４５と、ＣＰＬ４
５によって分岐された一方の分岐光パワーをモニタする
受光器４６とを備えている。ＣＰＬ４５は、融着型光カ
プラから構成されている。また、受光器４６はＩｎＧａ
Ａｓフォトダイオードから構成されており、ＣＰＬ４５
によって分岐された一方の分岐光パワーに対応した電気
信号に変換することができる。

【００３５】光信号遮断部４４は、ＣＰＬ４５によって
分岐された他方の分岐光が入力される光スイッチ（Ｓ
Ｗ）４７と、受光器４６によってモニタされた分岐光パ
ワーに応じた電気信号に基づいてＳＷ４７を制御する制
御部４８とを備えている。ＳＷ４７は、制御部４８の制
御により光信号の伝達が制御される可動プリズムから構
成されており、ＣＰＬ４５によって分岐された分岐光を
遮断あるいはそのまま後段の光直接増幅回路４０に対し
て伝送するように光路を接続することができる。受光器
４６によってモニタされた分岐光パワーに応じた電気信
号が所定の閾値よりも小さいときには、制御部４８はＳ
Ｗ４７に対して光路を遮断して光直接増幅回路４２への
信号光の入力を遮るように制御する。また、受光器４６
によってモニタされた分岐光パワーに応じた電気信号が
所定の閾値以上に復帰したときには、制御部４８はＳＷ
４７に対して光路を接続して信号光をそのまま光直接増
幅回路４２に伝達するように制御する。

【００３６】このとき制御部４８は、後述する光直接増
幅回路４２において行われる光出力の一定制御が十分追
従することができる時間を費やして光路を接続するよう
にＳＷ４７を制御する。例えば、ＳＷ４７が制御部４８
からの制御信号が“＋５Ｖ”のときに導通し、“０Ｖ”
のときに遮断するとした場合、制御部４８は次のように
構成により制御電圧を容易に作成することができる。

【００３７】図２は、この制御部４８の構成要部を具体
的に表わしたものである。制御部４８は、受光器４６に
よって変換された電気信号５０と予め定められている所
定の閾値５２（Ｖｒｅｆ）とを比較するコンパレータ５
２と、コンパレータ５２の出力を＋５Ｖ電源にプルアッ
プするプルアップ抵抗５３と、コンパレータ５２の出力
と接地との間に接続される例えば１０μＦのコンデンサ
５４とを備えている。このような制御部４８は、受光器
４６によって変換された電気信号５０がＶｒｅｆ５１と
一致したときには制御信号５５として“＋５Ｖ”が出力
され、電気信号５１がＶｒｅｆ５１と一致しないときに
は制御信号５５として“０Ｖ”が出力される。しかし、
このような制御信号５５の変化時には、１０μＦのコン
デンサ５４により指数関数的に変化することになる。こ
のときの時定数は、後述する光直接増幅回路４２の出力
一定制御の時定数よりも大きくなるようにすることで、
光直接増幅回路４２による出力一定制御に追従させるこ
とができる。このように光直接増幅回路４２への入力光
パワーを制御することにで、出力光パワーを一定に保ち
ながら光サージの発生を防止する。

【００３８】光直接増幅回路４２は、光サージ防止回路
４１から入力される波長１．５５μｍ帯の入力信号光と
波長１．４８μｍ帯の励起光を同方向に波長多重するＷ
ＤＭ１１と、ＷＤＭ１１によって多重された光信号が入
力されるとともに入力方向の戻り反射を遮断して出力方
向へのみ通過させる光アイソレータ１２と、光アイソレ
ータ１２から入力された多重信号光のうち波長１．４８
μｍ帯の励起光を吸収して波長１．５５μｍ帯の信号光
を増幅するＥＤＦ１３と、ＥＤＦ１３によって増幅され
た信号光と励起光とを逆方向に波長多重するＷＤＭ１４
と、ＷＤＭ１４によって逆方向に波長多重された信号光
が入力されるとともに入力方向の戻り反射を遮断して出
力方向へのみ通過させる光アイソレータ１５と、光アイ
ソレータ１５から入力された信号光を出力信号光とその
一部であるモニタ光を分岐するＣＰＬ１７とを備えてい
る。

【００３９】さらにこの光直接増幅回路４２は、ＩｎＧ
ａＡｓフォトダイオードから成るＣＰＬ１７によって分
岐されたモニタ光のパワーを電気信号に変換する受光器
１８と、受光器１８によって変換された電気信号に基づ
いてＥＤＦ１３への励起光の出力を制御する制御信号を
生成するコントローラ１９と、入力信号光１０と同方向
へ波長多重するＷＤＭ１１に対して励起光を出力する波
長１．４８μｍ帯のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰファブリペロ
型半導体レーザを光源とするＬＤ２０と、入力信号光１
０と逆方向へ波長多重するＷＤＭ１４に対して励起光を
出力する波長１．４８μｍ帯のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰフ
ァブリペロ型半導体レーザを光源とするＬＤ２１とを有
している。

【００４０】ＥＤＦ１３は、ドープされたエルビウム・
イオンを励起光で励起することによって、電子をエネル
ギー・レベルの高い準位に集めて反転分布を作る。この
反転分布のエネルギー差に等しい信号光を入力させるこ
とで、誘導放出を発生させ入力信号光を増幅させる。こ
の場合は、波長１．５５μｍ帯の信号光を入力させるこ
とで、この信号光を増幅させることができる。そして、
ドープされたエルビウム・イオンを励起させる励起光を
出力するＬＤ２０、２１の出力レベルを変更すること
で、ＥＤＦ１３の利得も変更することができる。

【００４１】この光直接増幅回路４２においては、ＥＤ
Ｆ１３において波長１．４８μｍ帯の励起光で励起する
ことで、入力部に入射した波長１．５５μｍ帯の信号光
を増幅して出力させている。このとき、出力信号の一部
をＣＰＬ１７を用いて分岐し、この分岐されたモニタ光
のパワーを受光器１８で電気信号に変換している。コン
トローラ１９は、このモニタ光パワーに対応して変換さ
れた電気信号に応じて、ＬＤ２０あるいはＬＤ２１に対
してそれぞれ注入電流を制御することによりＬＤ２０あ
るいはＬＤ２１から出力される励起光源の出力を調整す
る。したがって、ＣＰＬ１７によって分岐されたモニタ
光のパワーが一定になるようにコントローラ１９を制御
することで、出力信号光レベルを一定に制御することが
できる。

【００４２】上述した構成の光増幅装置において、入射
された波長１．５５μｍ帯の入力信号光４０は光入力断
検出部４３に入力される。光入力断検出部４３では、Ｃ
ＰＬ４５により入力信号光４０が２分岐される。ＣＰＬ
４５により分岐された一方の分岐光は受光器４６に入力
され、分岐光パワーに応じた電気信号に変換される。ま
たＣＰＬ４５により分岐された他方の分岐光は、光信号
遮断部４４に入力される。

【００４３】光信号遮断部４４では、受光器４６におい
て変換された電気信号が制御部４８に通知され、図２に
示したように予め定められた閾値（Ｖｒｅｆ）５１と比
較される。このときＶｒｅｆ５１よりも小さいときに
は、制御部４８によりＳＷ４７の光直接増幅回路４２へ
の光路が遮断されるように制御される。一方、受光器４
６において変換された電気信号がＶｒｅｆ５１より大き
いときには、制御部４８によりＳＷ４７への制御信号が
光直接増幅回路４２の出力一定制御の時定数よりもゆっ
くり変化するように指数関数的に変化させているので、
光直接増幅回路４２へ光路の接続が十分な時間をもって
行われ、光直接増幅回路４２への入力光レベルが次第に
大きくなるように接続させることができる。光直接増幅
回路４２は、これまで述べたように出力一定制御の時間
として検出された出力光パワーに基づいてゲインを調整
するまでの時間を費やして予め設定した出力光パワーに
安定させる。しかし、急に大きな信号が入力されても、
この安定するまでの時間よりゆっくりと光サージ防止回
路４１より入力信号光のレベルが次第に大きくなるよう
に入力される。これにより、光直接増幅回路４２のゲイ
ンが限界値で飽和しても光サージが発生しないレベルま
でしか増幅されないように出力されるようにすること
で、光サージが発生を防止することができる。

【００４４】図３は、このような本実施例の光増幅装置
への入力光パワーの変化に対する出力光パワーの変化を
模式的に表わしたものである。図３（ａ）は、時間ｔ₁
に無入力状態になり、時間ｔ₂に入力光が復帰した入力
光パワーの時間変化を表わしている（図３の５６）。図
３（ｂ）は、このような入力光パワーに対する出力光パ
ワーの変化を表わしている（図３の５７）。このように
出力光パワーは、時間ｔ₁における無入力状態に応じて
出力光パワーも無出力状態になる。この無出力状態を検
出した光直接増幅回路４２は、これまで述べたように光
増幅装置のゲインが限界値で飽和した状態になる。この
ような時間ｔ₂において、急に大きなレベルの入力光が
復帰すると、出力一定制御の時間として検出した入力光
レベルのパワーに基づいてゲインを調整して安定するま
での安定時間よりも遅い切替時間５７を費やして、光直
接増幅回路４２に対して次第にパワーが大きくなるよう
に入力されることになるので、従来では時間ｔ₂付近で
発生してしまう光サージを防止することができる（図３
の５８）。例えば、光直接増幅回路４２の出力一定制御
の時間として検出した入力光レベルのパワーに基づいて
ゲインを調整して安定するまでの安定時間が“＜１ｍｓ
ｅｃ”であるときには、切替時間５７が“＞１ｍｓｅ
ｃ”であれば光サージは発生しない。

【００４５】なお、本実施例では制御部４８は、光直接
増幅回路４２に対して入力される入力光レベルが指数関
数的に大きくなるような構成として説明したが、このよ
うな構成に限定されるものではない。光直接増幅回路４
２の出力一定制御が安定するまでの時間より多くの時間
を費やして光直接増幅回路４２への入力光レベルが大き
くなればよいので、例えば出力一定制御に追従できるよ
うにリニアに光直接増幅回路４２への入力光が大きくな
るように構成しても良い。また、単に公知の遅延回路で
遅延させても良い。

【００４６】なお、本実施例では光直接増幅器としてエ
ルビウム添加ファイバを用いた光増幅装置について説明
したが、増幅器に限定されるものではない。例えば、半
導体レーザ増幅器などの他の増幅器でも良い。

【００４７】なお、本実施例では励起用半導体レーザ媒
質としてＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた励
起光源を使用した光増幅装置について説明したが、励起
用半導体レーザ媒質に限定されるものではない。例え
ば、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系などの他の材料でも良
い。また、他の構造あるいは材料の半導体レーザやガス
レーザなどの多種のレーザおよび他の波長光を用いても
良い。

【００４８】なお、本実施例では光スイッチとして可動
プリズムを用いた光増幅装置について説明したが、光ス
イッチの構造に限定されるものではない。例えば、液晶
を用いたり、光導波路型や、電気光学結晶あるいは磁気
光学結晶を回転させるタイプのものであったり、音響光
学結晶を用いた光スイッチでも良い。

【００４９】さらに、本実施例の光分岐器あるいは結合
器や種々の電気回路に関しては、その機能を有する限り
構造や種類に限定されるものではない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
出力パワーの一定制御を行う増幅手段の前段において、
入力光の立ち上がり時に増幅手段による光出力パワーの
一定制御に十分追従するように増幅手段への光路を接続
するようにしている。これにより、無入力状態において
ゲインが限界値で飽和している状態の光増幅装置に、急
にレベルの高い入力光が入力されたときに発生する光サ
ージの発生を防ぐことができる。さらに、この増幅手段
の前段に設けられた光サージ防止用の回路は光入力断検
出回路と光スイッチを用いるだけで非常に安価で簡単な
構成のため信頼性の高い光サージの発生を防ぐことがで
きる。さらに、光出力パワーの一定制御を行う増幅手段
であればその構成に依存することなく、その前段にこの
ような光サージ防止用の回路を設けるだけで光サージを
防止することができるので、システムへの導入コストパ
フォーマンスにも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光増幅装置の構成要
部を示すブロック図である。

【図２】本実施例における制御部４８の構成要部を具体
的に示すブロック図である。

【図３】（ａ）本実施例における入力光パワーの時間変
化を模式的に示す説明図である。（ｂ）入力光パワーに
対して出力光パワーの時間変化を模式的に示す説明図で
ある。

【図４】（ａ）長距離光伝送システムにおける光直接増
幅器の利得一定制御方式の伝送信号レベルを説明するた
めの説明図である。（ｂ）長距離光伝送システムにおけ
る光出力一定制御方式の伝送信号レベルを説明するため
の説明図である。

【図５】従来提案された光増幅装置の構成要部を示すブ
ロック図である。

【図６】光増幅装置において制御される出力光パワーを
模式的に示した関係図である。

【図７】光増幅装置において入力光レベルに対するゲイ
ンの関係を模式的に示した関係図である。

【図８】（ａ）光増幅装置において入力光パワーの波形
を示す説明図である。（ｂ）従来の光増幅装置において
光入力断状態から急にパワーの大きい信号光の入力によ
る光サージの発生を示す説明図である。

【符号の説明】

１１、１４波長分割多重器（ＷＤＭ）１２、１５光アイソレータ１３エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１７、４５光分岐器（ＣＰＬ）１８、４６受光器１９コントローラ２０、２１励起光源（ＬＤ）４０入力信号光４１光サージ防止回路４２光直接増幅回路４３光入力断検出部４４光信号遮断部４７光スイッチ（ＳＷ）４８制御部４９出力信号光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力光を第１および第２の入力光の２方
向に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された第１の入力光のパワ
ーを検出する光パワー検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の入力光を所定
の出力光パワーで一定に出力するように増幅する増幅手
段と、前記光パワー検出手段によって検出された第１の入力光
のパワーが所定の閾値を越えたか否かを判定する判定手
段と、この判定手段によって第１の入力光のパワーが前記所定
の閾値を越えたと判定されたときには、増幅手段による
第２の入力光を増幅して出力光パワーを一定制御するの
に追従する時間だけ遅延させて、第２の入力光の増幅手
段への光路を接続する光路接続手段とを具備することを
特徴とする光増幅装置。
【請求項２】前記光路接続手段は、前記判定手段によ
って第１の入力光のパワーが前記所定の閾値を越えたと
判定されたときには、前記増幅手段による第２の入力光
を増幅して出力光パワーを一定制御するのに追従する時
間を費やして、前記増幅手段に入力される第２の入力光
のパワーが連続的に大きくなるように第２の入力光の前
記増幅手段への光路を接続することを特徴とする請求項
１記載の光増幅装置。
【請求項３】前記光路接続手段は、前記判定手段によ
って第１の入力光のパワーが前記所定の閾値を越えたと
判定されたときには、前記増幅手段による第２の入力光
を増幅して出力光パワーを一定制御するのに追従する時
間を費やして、前記増幅手段に入力される第２の入力光
のパワーがリニアに大きくなるように第２の入力光の前
記増幅手段への光路を接続することを特徴とする請求項
１記載の光増幅装置。
【請求項４】入力光を第１および第２の入力光の２方
向に分岐する光分岐手段と、この光分岐手段によって分岐された第１の入力光のパワ
ーを検出する光パワー検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の入力光を所定
の利得で増幅する増幅手段と、この増幅手段による増幅後の出力光パワーが予め定めら
れた値になるように前記所定の利得を変更する利得変更
手段と、前記光パワー検出手段によって検出された第１の入力光
のパワーと所定の閾値との比較を行う比較手段と、第１の入力光のパワーが立ち上がるときに前記比較手段
の比較結果を、前記増幅手段によって第２の入力光が増
幅された出力光パワーに基づいて前記利得を調整するま
での時間を超えた時間に相当する時定数で遅延させる遅
延手段と、この遅延手段によって遅延された前記比較手段の比較結
果に基づいて第２の入力光の前記増幅手段への光路を接
続する光路接続手段とを具備することを特徴とする光増
幅装置。