(57)【要約】【課題】消費電力の増大や、装置が大型化を招くことがなく、また、帯域の減少や信号劣化を伴うことなく、温度に依存する利得傾斜を補償できるようにした光増幅器を提供する。【解決手段】ＥＤＦ３がｎ個に分割し、各ＥＤＦ３−１〜３−（ｎ）の間に、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ−１）を挿入する。サーミスタ１１によりＥＤＦ３の温度を検出し、ＥＤＦ３の温度を元に、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ）の特性を制御して、高温時にはＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を長くし、低温時には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を短くして、温度依存による利得波長傾斜が補償する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分割された光増幅媒体と、
前記光増幅媒体に励起光源を供給する励起光源発生手段と、
前記光増幅媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記光増幅媒体の温度に応じて、前記光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させる制御手段と
を備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記複数に分割された各光増幅媒体の間に、前記励起光源を通過／遮断させる特性の可変光フィルタを挿入し、
前記制御手段は、前記光増幅媒体の温度に応じて、前記可変光フィルタを制御して、前記光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記複数に分割された各光増幅媒体の間に、それぞれ特定の波長の励起光源の通過帯域を有する光フィルタを挿入し、
前記制御手段は、前記光増幅媒体の温度に応じて、前記励起光源の波長を制御して、前記光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記光増幅媒体は、エルビウム添加光ファイバであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光増幅器。
【請求項５】
光増幅媒体に励起光源を供給して光増幅を行う光増幅器の制御方法において、
前記光増幅媒体を複数に分割し、
前記光増幅媒体の温度に応じて、前記光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させる
ことを特徴とする光増幅器の制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載した光増幅器における前記制御手段を実行させる光増幅器の制御プログム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅媒体に励起光源を供給して光増幅を行う光増幅器、光増幅器の制御方法及びプログラムに関するもので、特に、温度依存による利得傾斜の補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
光増幅器は、光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅する増幅器である。このような光増幅器として、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加光増幅器）光増幅器が知られている。ＥＤＦ光増幅器は、ＥＤＦに増幅用の励起光を注入すると、エルビウムイオンがレーザー光のエネルギーを吸収し、エネルギーの高い状態に一旦励起され、励起された状態から元のエネルギーの低い状態に戻るときに、誘導放出による光を放出し、信号光がこの光のエネルギーにより増幅されるのを利用したものである。
【０００３】
ＥＤＦ光増幅器では、温度依存による利得波長傾斜が発生する。そこで、図４に示すように、ＥＤＦ２０３を断熱ケース２１４内に入れ、断熱ケース２１４内の温度を一定に保ち、温度依存による利得波長傾斜の発生を防止するようにしたものが提案されている。
【０００４】
図４において、エルビウム添加光ファイバ（以下、ＥＤＦと略称する）２０３は、断熱ケース２１４内に配置される。ＥＤＦ２０３の前方に、励起光合波カプラ２０１が配設される。励起光合波カプラ２０１には、励起光源２０２から、励起光源が供給される。
【０００５】
また、この断熱ケース２１４内には、ヒータ２１３、サーミスタ２１１が配置される。サーミスタ２１１により、断熱ケース２１４内の温度が検出される。このサーミスタ２１１の温度検出出力が温度制御回路２１２に送られる。温度制御回路２１２は、サーミスタ２１１から送られる断熱ケース２１４内の温度データを元にヒータ２１３を制御して、断熱ケース２１４内の温度を一定に保つ。これにより、ＥＤＦ２０３の温度依存による利得波長傾斜の発生が防止される。
【０００６】
また、特許文献１（特開２００１−１８５７８８号公報）には、希土類ファイバの正味の利得によって波長間利得偏差が発生することを利用して、温度による利得偏差と打ち消させることで、波長間利得偏差を無くすようにしたものが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００３−３３２６６０号公報）には、Ｓ−ｂａｎｄ（１４６０〜１５３０ｎｍ）の増幅器で一般的に使用する希土類ツリウムを添加したＴＤＦの増幅帯域上限が１５１０ｎｍ程度までしか伸びないことから、Ｓ−ｂａｎｄの長波長側でも利得が得られる光増幅器として、ＥＤＦとＴＤＦのハイブリッド型の増幅器が記載されている。その中で、ＥＤＦ型増幅器側には複数のＥＤＦに間にＥＤＦの増幅帯域の主要領域である１５３０ｎｍより長波側の領域を光フィルタでカットすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１８５７８８号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重方式）は、波長の違う光信号を複数多重して伝送容量を増やす技術である。近年、伝送容量増大ための波長多重数増の要求はますます大きくなってきているが、波長帯域を広げるために、ＥＤＦによる光増幅器の広帯域化が必要とされる。ＷＤＭ通信用光増幅器には、Ｓｉ系光ファイバの最低ロス波長１．５５ｕｍ帯に増幅帯を持つＥＤＦを一般には増幅媒体として用いる。昨今ではＷＤＭの波長多重数は８０波のものも登場し、ＥＤＦ光増幅器にも帯域幅３０ｎｍを越える広帯域化が求められている。
【００１０】
波長帯域が拡大するにつれ、ＥＤＦの温度依存性の利得波長傾斜が無視できなくなった。すなわち、ＥＤＦが持つ利得の波長依存性は、大きく分けて利得平坦度と利得傾斜がある。前者は温度などにはあまり依存せず、固定のフィルタで補償するが後者は温度やＥＤＦの利得によって変化するためダイナミックに補償する必要がある。
【００１１】
この問題の第一の回避策は波長数の増加を高密度化で対応し、使用する波長帯域を広げないことである。この方法では波長間隔が狭まることによりクロストークが増大するためＷＤＭ通信の波長合分波をより精密に行う必要があり、コスト増大の要因となる。また、四光波混合や相互位相変調などの非線形現象による信号劣化のリスクが増大するため、非線形効果を抑制するために信号パワーを低下させる必要があり、結果として伝送距離を縮める要因になる。
【００１２】
この問題の第２の回避策は、図４に示したように、ＥＤＦを常時一定の温度に保つことである。しかし一般にＷＤＭ通信用光増幅器の場合ＥＤＦの長さが数１０ｍであり巻き取りの半径も最低３ｃｍ必要なため、ＥＤＦを収める断熱ケース２１４の体積は数１０ｃｍ３程度必要になり、光増幅器の小型化を妨げる要因である。また、この空間を加熱あるいは必要に応じて冷却するためには光増幅器が信号増幅に使う消費電力とほぼ同等の莫大な消費電力が必要である。
【００１３】
また、特許文献１に示されるものでは、希土類ファイバの正味の利得によって波長間利得偏差が発生することを利用して、温度による利得偏差と打ち消させるために、光可変減衰器を用いている。このため、光可変減衰器による信号のロスが生じる。
【００１４】
また、特許文献２に示されるものは、Ｓ−ｂａｎｄの長波側でも利得が得られるようにしたＴＤＦとＥＤＦのハイブリット型増幅器であるが、この中に配置されているフィルタは固定型のフィルタであり、温度などの外乱に応じて制御するものではない。
【００１５】
上述の課題を鑑み、本発明は、消費電力の増大や、装置の大型化を招くことがなく、また、帯域の減少や信号劣化を伴うことなく、温度に依存する利得傾斜を補償できるようにした光増幅器、光増幅器の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために、本発明は、複数に分割された光増幅媒体と、光増幅媒体に励起光源を供給する励起光源発生手段と、光増幅媒体の温度を検出する温度検出手段と、光増幅媒体の温度に応じて、光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、光増幅媒体に励起光源を供給して光増幅を行う光増幅器の制御方法において、光増幅媒体を複数に分割し、光増幅媒体の温度に応じて、光増幅媒体の増幅に係わる実効長を可変させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ヒータによるＥＤＦの温度調整や、光アッテネータ等の光学デバイスによる利得傾斜の補償を行うことなしに、温度依存による利得傾斜を補償することができる。このため、機器の大型化や消費電力の増大を伴うことがなく、また、光パワーのロスが生じない。また、ＥＤＦを断熱ケース等に収納する必要がないため、ＥＤＦ実装の自由度が大きくなり、効率的な配置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】温度依存の利得波長傾斜の説明に用いるグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態のブロック図である。
【図４】従来の光増幅器の説明に用いるブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第１の実施形態の光増幅器では、光増幅媒体としてのエルビウム添加光ファイバ（以下、ＥＤＦと略称する）３がｎ個に分割される。分割された各ＥＤＦ３−１〜３−（ｎ）の間に、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ−１）が挿入される。可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ−１）は、励起光を通過させる特性と、励起光を遮断させる特性とに可変できる。ＥＤＦ３の前方に、励起光合波カプラ１が配設される。励起光合波カプラ１には、励起光源２から、励起光源が供給される。
【００２１】
また、温度検出手段としてのサーミスタ１１により、ＥＤＦ３の温度が検出される。このサーミスタ１１の温度検出出力が光フィルタ波長制御回路１５に送られる。光フィルタ波長制御回路１５は、サーミスタ１１から送られるＥＤＦ３の温度データを元に、可変光フィルタ４−１〜４（ｎ）を制御して、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を温度に応じて変化させる。これにより、ＥＤＦ３の温度依存による利得波長傾斜が補償できる。
【００２２】
つまり、図２は、ＥＤＦによる光増幅器の温度依存による利得波長傾斜を示すものである。図２において、横軸は波長を示し、縦軸は利得を示す。ここでは、０度、２５度、５０度の各温度での利得波長傾斜が示されている。
【００２３】
図２から明らかなように、ＥＤＦは温度が上がると、短波側の利得が上がるような利得傾斜が発生し、ＥＤＦの温度が下がると、長波側の利得が上がるような利得傾斜が発生する。一方、ＥＤＦの長さと利得との関係では、ＥＤＦの長さを長くするほど、長波側の利得が上がるような利得傾斜が発生する。したがって、ＥＤＦの温度が上昇したら、ＥＤＦの長さが長くなるように制御すれば、温度依存性の利得波長傾斜が補償できる。
【００２４】
そこで、本発明の第１の実施形態では、サーミスタ１１によりＥＤＦ３の温度を検出し、ＥＤＦ３の温度を元に、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ）の特性を制御して、高温時にはＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を長くし、低温時には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を短くして、温度依存による利得波長傾斜が補償するようにしている。
【００２５】
すなわち、ＥＤＦ３の温度が最も高温時には、全ての可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ）が励起光源２からの励起光源が通過するように特性が制御される。この場合には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ３−１〜３−（ｎ）の全ての合計の長さになる。このように、高温時には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長が長くなるため、長波側の利得が上がり、温度依存による短波側の利得の上昇を補償できる。
【００２６】
ＥＤＦ３の温度がそれより少し低下すると、可変光フィルタ４−（ｎ−１）の特性が励起光源２からの励起光源を遮断するように制御される。この場合には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ３−１〜３−（ｎ−１）の合計の長さになり、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長が少し短くなる。
【００２７】
以下、ＥＤＦ３の温度が高温から低温になるに従って、可変光フィルタ４−（ｎ−１）、４−（ｎ−２）、…の順（励起光源に近づく順）に、励起光源２からの励起光源を遮断するように、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ）の特性が制御される。これにより、ＥＤＦ３の温度が高温から低温になるに従って、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長が順次短くなる。
【００２８】
最も低温時には、最も励起光源２に近い可変光フィルタ４−１の特性が励起光源を遮断するように制御される。この場合には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ３−１の長さのみになる。このように、低温時には、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長が短くなるため、短波側の利得が上がり、温度依存による長波側の利得の上昇を補償できる。
【００２９】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、ＥＤＦ３の温度を計測し、この温度に応じて、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を変化させることで、温度依存による利得波長傾斜を補償することができる。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態を示すものである。図３に示すように、本発明の第２の実施形態の光増幅器では、ＥＤＦ１０３がｎ個に分割される。分割された各ＥＤＦ１０３−１〜１０３−（ｎ）の間に、光フィルタ１０４−１〜１０４−（ｎ−１）が挿入される。各光フィルタ１０４−１〜１０４−（ｎ−１）の帯域は異なっている。ＥＤＦ１０３の前方に、励起光合波カプラ１０１が配設される。励起光合波カプラ１０１には、可変波長励起光源１０２から、励起光源が供給される。可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長は、励起光波長制御回路１１５からの制御信号により可変できる。
【００３１】
また、サーミスタ１１１により、ＥＤＦ３の温度が検出される。このサーミスタ１１１の温度検出出力が励起光波長制御回路１１５に送られる。励起光波長制御回路１１５は、サーミスタ１１１から送られるＥＤＦ３の温度データを元に、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長を制御して、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を温度に応じて変化させる。
【００３２】
前述の第１の実施形態では、サーミスタ１１によりＥＤＦ３の温度を検出し、ＥＤＦ３の温度を元に、可変光フィルタ４−１〜４−（ｎ）の特性を制御して、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を可変させている。
【００３３】
これに対して、この第２の実施形態では、サーミスタ１１１によりＥＤＦ１０３の温度を検出し、ＥＤＦ１０３の温度を元に、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長を制御して、ＥＤＦ３の増幅に係わる実効長を可変させている。
【００３４】
すなわち、ＥＤＦ３の温度が最も高温時には、全ての光フィルタ１０４−１〜１０４−（ｎ）が励起光が通過するように、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長が制御される。この場合には、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ１０３−１〜１０３−（ｎ）の全ての合計の長さになる。このように、高温時には、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長が長くなるため、長波側の利得が上がり、温度依存による短波側の利得の上昇を補償できる。
【００３５】
ＥＤＦ１０３の温度がそれより少し低下すると、光フィルタ１０４−（ｎ−１）が励起光を遮断し、他の光フィルタは全て励起光を通過するように、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長が制御される。この場合には、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ１０３−１〜１０３−（ｎ−１）の合計の長さになり、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長が少し短くなる。
【００３６】
以下、ＥＤＦ１０３の温度が高温から低温になるに従って、光フィルタ１０４−（ｎ−１）、１０４−（ｎ−２）、…の順（励起光源に近づく順）に、励起光源を遮断するように、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長が制御される。これにより、ＥＤＦ１０３の温度が高温から低温になるに従って、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長が順次短くなる。
【００３７】
最も低温時には、最も励起光源に近い光フィルタ１０４−１の特性が励起光源を遮断するように、可変波長励起光源１０２からの励起光源の波長が制御される。この場合には、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長は、ＥＤＦ１０３−１の長さのみになる。このように、低温時には、ＥＤＦ１０３の増幅に係わる実効長が短くなるため、短波側の利得が上がり、温度依存による長波側の利得の上昇を補償できる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、前方励起の構成について説明したが、本発明は、後方励起の構成でも、同様に適用できる。
【００３９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  励起光合波カプラ１
２  励起光源
３，３−１〜３−（ｎ）  ＥＤＦ
４，４−１〜４−（ｎ−１）  可変光フィルタ
１１  サーミスタ
１５  光フィルタ波長制御回路
１０３，１０３−１〜１０３−（ｎ）  ＥＤＦ
１０４，１０４−１〜１０４−（ｎ−１）  光フィルタ
１０１  励起光合波カプラ
１０２  可変波長励起光源
１０４  光フィルタ
１１１  サーミスタ
１１５  励起光波長制御回路
２０１  励起光合波カプラ
２０２  励起光源
２１１  サーミスタ
２１２  温度制御回路
２１３  ヒータ
２１４  断熱ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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