(57)【要約】  本発明の目的は、光波長多重通信システムに用いられる光増幅器において、緩和時間に対応した制御が可能な光増幅器を提供することである。  上記の目的を解決するため、光増幅器は、入力した光を検出する検出部と、該入力した光の分散を変える分散補償器と、希土類元素が含まれる光増幅媒体に励起光を加えることで、該分散補償器からの光を誘導放出により光増幅する光増幅部と、該検出部と該光増幅部間の光の伝播遅延時間を検出する伝播遅延検出部と、該伝播遅延時間に基づいて該光増幅部の利得を制御する制御部とを備える。
2009022409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路に接続される光増幅器において、
入力した光を検出する検出部と、
該入力した光の分散を変える分散補償器と、
希土類元素が含まれる光増幅媒体に励起光を加えることで、該分散補償器からの光を誘導放出により光増幅する光増幅部と、
該検出部と該光増幅部間の光の伝播遅延時間を検出する伝播遅延検出部と、
該伝播遅延時間に基づいて該光増幅部の利得を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
請求項１の光増幅器において、該伝播遅延検出部は伝播遅延時間から該光増幅媒体の希土類元素のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を減算することを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
請求項１の光増幅器において、該光増幅部は入出力の光を検出し、利得一定制御を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項４】
請求項３の光増幅器において、該伝播遅延検出部は該検出部の光と、該光増幅部の該入力光から伝播遅延時間を検出することを特徴とする光増幅器。
【請求項５】
請求項４の光増幅器において、該光増幅部は該光増幅媒体に対して励起を行う該励起光は該入力光と同じ方向で励起を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項６】
請求項３の光増幅器において、該伝播遅延検出部は該検出部と該光増幅部の該出力光から伝播遅延時間を検出することを特徴とする光増幅器。
【請求項７】
請求項６の光増幅器において、該光増幅部は該光増幅媒体に対して励起を行う該励起光は入力光と反対方向から励起を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項８】
入力した光を増幅する第１の光増幅部と、
該第１の光増幅の出力光の分散を変える分散補償器と、
希土類元素が含まれる光増幅媒体に励起光を加えることで、該分散補償器からの光を誘導放出により光増幅する第２の光増幅部と、
該第１の光増幅部と該第２の光増幅部間の光の伝播遅延時間を検出する伝播遅延検出部と、
該伝播遅延時間に基づいて該第２の光増幅部の利得を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする光増幅器。
【請求項９】
請求項８光増幅器において、該伝播遅延検出部は伝播遅延時間から該光増幅媒体の希土類元素のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を減算することを特徴とする光増幅器。
【請求項１０】
請求項８の光増幅器において、該第１の光増幅部と該第２の光増幅部は入出力の光を検出し、それぞれ利得一定制御を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項１１】
請求項９の光増幅器において、該伝播遅延検出部は該第１の光増幅部の該入力の光と、該第２の光増幅部の該入力の光から伝播遅延時間を検出することを特徴とする光増幅器。
【請求項１２】
請求項１０の光増幅器において、該第２の光増幅部は該光増幅媒体に対して励起を行う該励起光は入力光と同じ方向で励起を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項１３】
請求項１０の光増幅器において、該伝播遅延検出部は該第１の光増幅部の該入力部の光と、該第２の光増幅部の該出力部の光から伝播遅延時間を検出することを特徴とする光増幅器。
【請求項１４】
請求項１０の光増幅器において、該第２の光増幅部は該光増幅媒体に対して励起を行う該励起光は入力光と反対方向から励起を行うことを特徴とする光増幅器。
【請求項１５】
請求項８の光増幅器において、該第１の光増幅部は希土類元素が含まれる光増幅媒体を備え、該光増幅媒体に励起光を加えることで、該入力した光を誘導放出することを特徴とする光増幅器。
【請求項１６】
請求項１５の光増幅器において、該制御部は該第１の光増幅部と該第２の光増幅部に加える励起光は該伝播遅延検出部で検出した該伝播遅延時間に基づき同期して動作させることを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光波長多重通信システムにおいて光を増幅する光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波長多重通信システム上で使用する光信号は光伝送路となる光ファイバの影響で光パルスが分散する。このため、光中継端局や光受信端局は光パルスの波長分散を補償するための分散補償器を設ける構成が知られている。分散補償器は、光中継端局や光受信端局までの光伝送路の長さにより、必要な分散補償量は異なる。分散補償量の違いは分散補償器が持つ伝播遅延となってあらわれる。即ち、光中継端局や光受信端局に設けられる分散補償器はそれぞれ異なる伝播遅延を有している。【０００３】
光波長多重通信システム上の光中継端局や光受信端局は光伝送路で減衰した光を増幅する光増幅器も備えている。光増幅器は光増幅器内の光増幅媒体を励起する励起レーザの波長の違いにより、光増幅の応答制御のタイミングが異なる事が知られている。特に良好なノイズ特性で光増幅できる９８０ｎｍの励起レーザでは、励起に関わる励起電子のエネルギー準位に落ちるまでの緩和時間が存在する。このため、光波長多重通信システム上で使用している光波長数の変動が発生した場合、光増幅器に入力される光パワーの変動に光増幅媒体の利得調整が追いつかない。このため、光信号波長が減少した場合、光信号波長あたりの利得が高くなりすぎてしまう問題が生じる。【０００４】
特許文献１は、光増幅器の緩和時間の対策として、受光した光を遅延線により遅延させて光増幅部に入力させる。そして、特許文献１は、遅延線の遅延時間に合わせて、光増幅器の励起レーザの制御をしている。特許文献１は、遅延線を必要とするため、損失が大きい。
【特許文献１】特開２００２−２６１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光波長多重通信システムに用いられる光増幅器において、緩和時間に対応した制御が可能な光増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、光増幅器は、入力した光を検出する検出部と、該入力した光の分散を変える分散補償器と、希土類元素が含まれる光増幅媒体に励起光を加えることで、該分散補償器からの光を誘導放出により光増幅する光増幅部と、該検出部と光増幅部間の光の伝播遅延時間を検出する伝播遅延検出部と、該伝播遅延時間に基づいて該光増幅部の利得を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態によれば、光伝送路に対して異なる遅延量を有す分散補償器を光増幅器の緩和時間の対策用の遅延線として使用できる。これにより、従来からある光波長多重通信システムに用いられていた部品を遅延線として用いることができるので、遅延線の存在による損失を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光通信システムに適用される光増幅器を示す図
【図２】実施形態のタイムチャート
【図３】光増幅器の第１構成を示す図
【図４】変動保持回路４２の構成を示す図
【図５】マイクロプロセッサ部とレーザ制御部の構成を示す図
【図６】光増幅器の第２構成を示す図
【図７】光増幅器の第３構成を示す図
【図８】光増幅器の第４構成を示す図
【図９】光増幅器の第５構成を示す図
【図１０】光増幅器の第６構成を示す図
【図１１】光増幅器の第７構成を示す図
【図１２】光増幅器の第８構成を示す図
【符号の説明】
【０００９】
１  光増幅器
２  第１の光増幅部
３  第２の光増幅部
１２  分散補償器
５０伝播遅延検出部
５１  第１のエッジ検出回路
５２  第２のエッジ検出回路
５３  遅延時間カウンタ
５４  緩和時間減算部
５５  レジスタ
５６  遅延器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。【００１１】
［光増幅器の構成］
図１は光通信システムに適用される光増幅器１を示している。一例として、光増幅器１は複数の光信号を異なる光波長で伝送する光波長多重通信に用いられる。【００１２】
光増幅器１は第１の光増幅部２と第２の光増幅部３と分散補償器１２と伝播遅延検出部５０から構成される。【００１３】
第１の光増幅部２は光カプラ１４、１５、１６と光増幅媒体１１と受光素子２０、２２とレーザ２１とアナログデジタル変換回路２６、２８とデジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）２７と利得一定制御部３２を備える。【００１４】
光カプラ１４は伝送路からの光を２分岐し、分岐した光を光カプラ１５と受光素子２０に供給する。受光素子２０は光カプラ１４からの光を電気信号に変換し、アナログデジタル変換回路２６に供給する。言い換えると、受光素子２０は光増幅器１に入力する光パワーを検出する検出部である。アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）２６は受光素子２０からのアナログ信号をデジタル値に変換して、利得一定制御部３２にその値を供給する。【００１５】
光カプラ１５は光カプラ１４からの光と、レーザ２１からの励起光を光増幅媒体１１に供給する。【００１６】
光増幅媒体１１は希土類元素をドープした石英系光ファイバである。一例として、光増幅媒体はエルビウムをドープした石英系光ファイバ（ＥＤＦ：ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ）を用いることができる。光増幅媒体１１は光カプラ１５からの励起光により光カプラ１４から来た光を増幅する。光増幅媒体１１は増幅した光を光カプラ１６に供給する。【００１７】
光カプラ１６は光増幅媒体１１からの光を２分岐し、分岐した光を分散補償器１２と受光素子２２に供給する。受光素子２２は光カプラ１６からの光を電気信号に変換し、アナログデジタル変換回路２８に供給する。アナログデジタル変換回路２８は受光素子２０からのアナログ信号をデジタル値に変換して、利得一定制御部３２にその値を供給する。【００１８】
利得一定制御部３２はアナログデジタル変換回路２６と２８からの値を基に、第１の光増幅部２の入力光レベルと出力光レベルに対応する値から光増幅部１の利得を求め、利得が一定になるように制御する。【００１９】
分散補償器１２は光増幅部２の光カプラ１６から供給される光の分散状態を変更し、第２の光増幅部に供給する。分散補償器１２は伝送路に対応した分散値を有する。具体的には、分散補償器１２は伝送路の分散と逆の分散を有し、伝送路の分散を打ち消す値を有する。分散補償器１２は光通信システムの構成により完全に分散を補償する必要は無く、伝送路の分散に対して過剰または過小に分散補償する値でもよい。一般的には、分散補償器１２は分散補償ファイバが用いられるがＶＩＰＡ素子（米国特許公報：５，９３０，０４５）等も利用できる。分散補償器１２の分散量は分散補償媒体の伝播距離により決まる。従って、分散補償器１２は分散補償値の違いにより、伝播距離が異なる。ゆえに、分散補償器１２は光増幅器が接続される伝送路により、それぞれ異なる遅延を有する。分散補償器１２の有する遅延は緩和時間（２ｕｓ程度）より充分長い。緩和時間は光増幅媒体１１や１３の希土類元素の電子が励起エネルギーにより、誘導放出を行うエネルギー準位に落ちるまでの時間である。【００２０】
第２の光増幅部３は光カプラ１７、１８、１９と光増幅媒体１３と受光素子２３、２５とレーザ２４とアナログデジタル変換回路２９、３１とデジタルアナログ変換回路３０と利得一定制御部３３を備える。【００２１】
光カプラ１７は分散補償器１２からの光を２分岐し、分岐した光を光カプラ１８と受光素子２３に供給する。受光素子２３は光カプラ１７からの光を電気信号に変換し、アナログデジタル変換回路２９に供給する。アナログデジタル変換回路２９は受光素子２３からのアナログ信号をデジタル値に変換して、利得一定制御部３３にその値を供給する。【００２２】
光カプラ１８は光カプラ１７からの光と、レーザ２４からの励起光を光増幅媒体１３に供給する。【００２３】
光増幅媒体１３は希土類元素をドープした石英系光ファイバである。一例として、光増幅媒体はエルビウムをドープしたファイバを用いることができる。光増幅媒体１３は光カプラ１８からの励起光により光カプラ１７から来た光を増幅する。光増幅媒体１３は増幅した光を光カプラ１９に供給する。光増幅媒体１３はカプラ１８から光カプラ１７からの光信号とレーザ２４からの励起光が入射するため、前方励起型の光増幅が行われる。【００２４】
光カプラ１９は光増幅媒体１３からの光を２分岐し、分岐した一方の光を光増幅器１の出力光とし、他方の光を受光素子２５に供給する。受光素子２５は光カプラ１９からの光を電気信号に変換し、アナログデジタル変換回路３１に供給する。アナログデジタル変換回路３１は受光素子２５からのアナログ信号をデジタル値に変換して、利得一定制御部３３にその値を供給する。【００２５】
利得一定制御部３３はアナログデジタル変換回路２９と３１からの値を基に、第２の光増幅部３の入力光レベルと出力光レベルに対応する値から第２の光増幅部３の利得を求め、利得が一定になるように制御する。【００２６】
伝播遅延検出部５０は分散補償器１２または分散補償器１２と第１の光増幅部２、第２の光増幅部３の間の伝播遅延時間を検出する。伝播遅延検出部５０で検出した伝播遅延時間から緩和時間（２ｕｓ程度）分を差し引いたタイミングを利得一定制御部３３に供給する。伝播遅延時間は、予め光増幅器１の立上げの際に故意に光変動を発生させてその変化点の遅延時間を測定るか、又は、光が入力された時点で、光を受信した遅延時間を測定する。そして、利得一定制御部３３は伝播遅延時間から緩和時間を差し引いた時間に基づき、光の変動が発生したタイミングから時間をずらして光増幅部２の利得制御を行う。【００２７】
［第１の増幅部と第２の増幅部のゲイン制御］
第１の増幅部２と第２の増幅部３のゲイン制御部３２と３３は、光増幅器１の利得帯域の平坦化のため、それぞれ利得一定制御を行っている。利得帯域の平坦化は光波長多重通信の各波長の光信号が略同じパワーを得るために必要な特性である。【００２８】
利得一定制御は光増幅部２，３の入力パワーモニタと出力パワーモニタを用いて測定したパワーレベルから算出した利得と予め設定されたターゲット値とを比較し、レーザ２１、２４の出力を変化させる。【００２９】
第１の光増幅部２の入力パワーモニタは光カプラ１４、受光素子２０、ＡＤＣ２６に相当する。第１の光増幅部２の出力パワーモニタは光カプラ１６、受光素子２２、ＡＤＣ２８に相当する。第２の光増幅部３の入力パワーモニタは光カプラ１７、受光素子２３、ＡＤＣ２９に相当する。第２の光増幅部３の出力パワーモニタは光カプラ１９、受光素子２５、ＡＤＣ３１に相当する。【００３０】
この際、励起するレーザ２１と２４のパワーは光増幅部に入力するトータルパワーに依存する。即ち、１波を２倍することと波長多重された２波の光を２倍にすることは、同じゲインでも必要とする励起パワーが異なるためでる。【００３１】
利得一定制御はゲイン制御部３２、３３内で下記の計算式により行われる。
Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝Ｇ  
Ｇ−Ｇ＿ｔａｒｇｅｔ＝ΔＧ  ；
ｄＰｕｍｐ／ｄＧ＝ｆ（ｐｏｕｔ）  ；
Ｐｕｍｐ＝Ｐｕｍｐ  −ｄＰｕｍｐ／ｄＧ＊ΔＧ；
上記の式において、Ｇ＿ｔａｒｇｅｔは目標の利得、ＰｉｎはＡＤＣ２６、２９から入力された光増幅部２，３の入力値、ＰｏｕｔはＡＤＣ２８、３１から入力された光増幅部２，３の出力値、Ｇは光増幅部２，３の実際の利得、ΔＧは実際の利得と目標の利得の差分、ＰｕｍｐはＤＡＣ２７，３０へ供給する励起パワーの値、ｄＰｕｍｐ／ｄＧは利得変化に対する励起光の所要変化量である。（ｄＰｕｍｐ／ｄＧは出力パワーＰｏｕｔに依存するため、ここでは関数ｆで表している。）
即ち、利得一定制御部３３は現在の励起光パワーＰｕｍｐの変化と利得変化の比ｄＰｕｍｐ／ｄＧに目標利得までの差分ΔＧを掛けた値を引くことで、利得一定制御を行っている。上記の利得一定制御はマイクロプロセッサで演算を行っている。【００３２】
［実施形態のタイムチャート］
図２は図１の実施形態で光増幅部３の利得制御を行った場合のタイムチャートを示す。（ａ）は光増幅器１が入力した光パワーを示す。（ｂ）は実施形態を用いない場合の光増幅器１の出力を示す。（ｃ）はレーザ２４の励起光パワーを示す。（ｄ）は実施形態を用いた場合の光増幅器１の出力を示す。【００３３】
（ａ）の矢印のタイミングで、入力した光信号（光チャネル）の波長数が変化する。本例は１５ｄｂ低下した状態を示している。（ａ）の矢印のタイミングで変化した光は分散補償器１２でτの時間遅れて光増幅部３に入力される。この際に、（ｃ）のようにτの時間遅れから緩和時間分を差し引いて、レーザ２４の出力を変化させる。結果として、（ｄ）ではポンプを制御したタイミングと変動が出力されるタイミングの時間差のみ瞬間的な変動が生じることになり、この瞬間的変動時間は時間調整が理想的に完全に一致していれば、結果として、レベル変動がない状態で出力を出し続けることができる。またタイミングにわずかな差があった場合でも励起レーザの励起強度を事前に下げることでレベル変動を抑圧する効果がある。【００３４】
［光増幅器の第１構成］
図３は光増幅器１の第１構成を示す。図３において、図１の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。【００３５】
伝播遅延検出部５０は第１のエッジ検出回路５１と第２のエッジ検出回路５２と遅延時間カウンタ５３と緩和時間減算部５４とレジスタ５５と遅延器５６を備えている。【００３６】
第１のエッジ検出回路５１は受光素子２０の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３をスタートさせる信号を出力する。第２のエッジ検出回路５２は受光素子２３の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３をストップさせる信号を出力する。【００３７】
遅延時間カウンタ５３は第１のエッジ検出回路５１からの信号によりカウントを開始し、第２のエッジ検出回路５２からの信号によりカウントを終了する。遅延時間カウンタ５３はカウントした値を緩和時間減算部５４に供給する。遅延時間カウンタ５３は光カプラ１４から光カプラ１７までの間の伝播遅延時間をカウントしている。即ち、遅延時間カウンタ５３は分散補償器１２を含む第２の光増幅部の前段の伝播遅延時間をカウントしている。【００３８】
緩和時間減算部５４は遅延時間カウンタ５３から供給された伝播遅延時間から緩和時間を差し引く。ここでの緩和時間は光増幅部３の励起光により光増幅媒体１３の希土類元素の電子のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を意味する。一例として、９８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は２から３μｓで、１４８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は０である。したがって、９８０ｎｍの励起光の場合は緩和時間として２から３μＳを伝播遅延時間から差し引けばよいし、１４８０ｎｍの励起光の場合は緩和時間とし０を伝播遅延時間から差し引けばよい。緩和時間減算部５４の演算結果はレジスタ５５に供給される。【００３９】
レジスタ５５は緩和時間減算部５４の演算結果を保持し、遅延器５６の遅延量を演算結果に基づき固定する。遅延器５６は第１のエッジ検出回路５１から供給される信号をレジスタ５５に保持された値の時間遅延させる。遅延器５６は遅延させた信号を利得制御部４０に供給する。【００４０】
利得制御部４０はレーザ制御部４１と変動保持回路４２とマイクロプロセッサ部３３’を備えている。変動保持回路４２は第１の光増幅部２に入力する光の変化量ΔＰを検出する。図４は図３の変動保持回路４２の構成を示す。変動保持回路４２はピーク検出回路４２１とボトム検出回路４２２と演算回路４２３を備えている。【００４１】
ピーク検出回路４２１は第１の光増幅部２の入力モニタである受光素子２０からの信号のピーク値を検出する。ピーク検出回路４２１の検出結果は演算回路４２３に供給される。ボトム検出回路４２２は第１の光増幅部２の入力モニタである受光素子２０からの信号のボトム値（フロワー値）を検出する。ボトム検出回路４２２の検出結果は演算回路４２３に供給される。ピーク検出回路４２１およびボトム検出回路４２２は通常状態のパワーレベルと比較して変動を検出して保持する。従って、ピーク検出回路４２１およびボトム検出回路４２２は、励起レーザの調整後の一定時間後にパワーレベル状態をＳｅｔする。ピーク検出回路４２１およびボトム検出回路４２２が上記の動作を理由は光増幅器１の入力レベル変動後の光増幅器１の出力レベル変動抑圧のためである。【００４２】
このＳｅｔ信号はＬＤ励起レーザを動作させた後に、マイクロプロセッサ部３３”でアサートされればよく、例えば図５におけるＴｒｇ信号がすべて通常のＡＧＣ状態にもどるタイミングを利用して実行してかまわない。【００４３】
演算回路４２３はボトム検出回路４２２とピーク検出回路４２１から供給される値を基に第１の光増幅部２の入力される光の変化を光の変化量ΔＰを検出する。演算回路４２３はオペアンプを用いることができる。【００４４】
図５は図３のマイクロプロセッサ部３３’とレーザ制御部４１の構成を示している。マイクロプロセッサ部３３’は図１の利得一定制御部３３として機能する。さらに、マイクロプロセッサ部３３’は励起光の変化分Δｐｕｍｐを信号の変化分ΔＰから演算する励起光変化演算部４９として機能する。さらに、マイクロプロセッサ部３３’は励起光パワーと励起光の変化分Δｐｕｍｐを加算し光増幅器１の入力信号変化に対応した励起光ｐｕｍｐ＋Δｐｕｍｐを演算する励起光演算部４８としても機能する。さらに、マイクロプロセッサ部３３’はＤＡＣ３０’に供給する励起光の値を一時保持するレジスタ４７としても機能する。【００４５】
利得一定制御部３３は図１の説明で行った演算処理を行う。励起光変化演算部４９は利得一定制御部３３の処理に用いられた、光増幅部３の入力Ｐｉｎと現在の励起光パワーＰｕｍｐの変化と利得変化の比ｄＰｕｍｐ／ｄＧの値と変動保持回路４２の出力ΔＰから以下の演算を行い励起光の変化分Δｐｕｍｐを求める。【００４６】
Δｐｕｍｐ＝ΔＰ／Ｐｉｎ×ｄＰｕｍｐ／ｄＧ
レーザ制御部４１は第１のハイインピーダンス回路４４、第２のハイインピーダンス回路４５、ＤＡＣ３０’、３０”とＡＤＣ４６、インバータ４３を備えている。【００４７】
ＤＡＣ３０’はレジスタ４７の励起光の値ｐｕｍｐをアナログ値に変換し、第１のハイインピーダンス回路４４に供給する。第１のハイインピーダンス回路４４はインバータ４３からの制御信号によりＤＡＣ３０’の出力を制御する。【００４８】
ＤＡＣ３０”は励起光演算部４８の励起光の値ｐｕｍｐ＋Δｐｕｍｐをアナログ値に変換し、第２のハイインピーダンス回路４５に供給する。第２のハイインピーダンス回路４５は伝播遅延検出部５０からのトリガ信号（Ｔｒｇ：Ｔｒｉｇｇｅｒ）によりＤＡＣ３０”からの出力を制御する。【００４９】
インバータ４３は伝播遅延検出部５０からのトリガ信号（Ｔｒｇ：Ｔｒｉｇｇｅｒ）を反転し、第１のハイインピーダンス回路４４に供給している。【００５０】
従って、伝播遅延検出部５０からのトリガ信号（Ｔｒｇ：Ｔｒｉｇｇｅｒ）が”１”の場合、レーザ制御部４１の出力は第２のハイインピーダンス回路４５の出力となる。また、伝播遅延検出部５０からのトリガ信号（Ｔｒｇ：Ｔｒｉｇｇｅｒ）が”０”の場合、レーザ制御部４１の出力は第１のハイインピーダンス回路４４の出力となる。レーザ制御部４１の出力はＡＤＣ４６でデジタル化され、マイクロプロセッサ部３３’に供給される。伝播遅延検出部５０からの遅延したトリガ信号は直接レーザ制御部４１に入力してもよいがマイクロプロセッサ部３３’を介してレーザ制御部４１に入力してもよい。【００５１】
マイクロプロセッサ部３３’はレベル変動に追従できるほど高速ではないが、レーザ制御部４１の出力をＡＧＣ制御のために常時利用しており、マイクロプロセッサ３３”（レベル変動制御部）が光増幅器１のレベル変動抑圧のために設定したＬＤ制御値を常時読み出している。レベル変動後のＡＧＣ制御はこのＬＤ設定値からスタートする。【００５２】
［光増幅器の第２構成］
図６は光増幅器の第２構成を示す。図６において、図３の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図６は変動保持回路４２の構成が異なる。図３の変動保持回路４２はアナログ回路で構成したが、図６の変動保持回路４２はデジタル回路で構成した例を示している。変動保持回路４２はレジスタ４２５、４２６と演算回路４２７とパルス発生回路４２４を備える。【００５３】
レジスタ４２５はＤＡＣ２６からの値を保持する。レジスタ４２６はレジスタ４２５からの値を保持する。パルス発生回路４２４はレジスタ４２５と４２６に所定期間の間複数のパルスを出力する。パルス発生回路４２４のパルスにより、レジスタ４２５は保持した値をレジスタ４２６と演算回路４２７に供給する。演算回路４２７はレジスタ４２５と４２６の値を演算し、変化量ΔＰを計算する。演算回路４２７の出力ΔＰはマイクロプロセッサ部３３’に供給される。マイクロプロセッサ部３３’とレーザ制御部４１は伝播遅延検出部５０からの遅延したトリガ信号を基に第２の光増幅部３の利得制御を行う。【００５４】
［光増幅器の第３構成］
図７は光増幅器の第３構成を示す。図７において、図３の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図７では、伝播遅延検出部５０の第２のエッジ検出回路５２が第２の光増幅部３の出力となる受光素子２５からの信号を検出する点が図３の構成と異なる。即ち、遅延時間カウンタ５３は分散補償器１２を含む第２の光増幅部の出力段までの伝播遅延時間をカウントしている。【００５５】
さらに、図７では、光増幅部３の前方励起用のレーザ２４に加え、さらに、後方、励起用のレーザ２４’を備える。後方励起用のレーザ２４’からの励起光は光カプラ１８’を介して光増幅媒体１３に供給される。光増幅媒体１３はレーザ２４とレーザ２４’からの励起光により双方向励起が行われる。【００５６】
レーザ２４はマイクロプロセッサ部３３”により利得一定制御のみが行われる。レーザ２４’はレーザ制御部４１’とマイクロプロセッサ部３３”により制御される。レーザ制御部４１’は図５と同様の動作を行う。マイクロプロセッサ部３３”は図５のマイクロプロセッサ部３３’と同様の動作を行う。即ち、レーザ２４’が入力光の変化に対応した利得の制御を行う。【００５７】
第３の構成の第２の光増幅部３は伝播遅延検出部５０の第２のエッジ検出回路５２が第２の光増幅部３の出力となる受光素子２５からの信号を検出する点を残し、図３の前方励起の構成を採用することも可能である。【００５８】
［光増幅器の第４構成］
図８は光増幅器の第４構成を示す。図８において、図７の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図８では、光増幅部３の前方励起用のレーザ２４もレーザ制御部４１とマイクロプロセッサ部３３”により入力光の変化に対応した利得の制御を行う。【００５９】
伝播遅延検出部５０はエッジ検出回路５１とエッジ検出回路５２と遅延時間カウンタ５３ａ、５３ｂと緩和時間減算部５４ａ、５４ｂとレジスタ５５ａ、５５ｂと遅延器５６ａ、５６ｂを備えている。【００６０】
エッジ検出回路５１は受光素子２０の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３をスタートさせる信号を出力する。エッジ検出回路５２は受光素子２３の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３をストップさせる信号を出力する。【００６１】
遅延時間カウンタ５３はエッジ検出回路５１からの信号によりカウントを開始し、エッジ検出回路５２からの信号によりカウントを終了する。遅延時間カウンタ５３はカウントした値を緩和時間減算部５４ａと５４ｂに供給する。遅延時間カウンタ５３は光カプラ１４から光カプラ１７までの間の伝播遅延時間をカウントしている。即ち、遅延時間カウンタ５３は分散補償器１２を含む第２の光増幅部の前段の伝播遅延時間をカウントしている。【００６２】
緩和時間減算部５４ａ、５４ｂは遅延時間カウンタ５３から供給された伝播遅延時間から緩和時間を差し引く。ここでの緩和時間は光増幅部３の励起光により希土類元素のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を意味する。一例として、９８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は２から３μｓで、１４８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は０である。したがって、９８０ｎｍの励起光の場合は緩和時間として２から３μＳを伝播遅延時間から差し引けばよい。緩和時間減算部５４ａ、５４ｂの演算結果はレジスタ５５ａ、５５ｂに供給される。【００６３】
レジスタ５５ａ、５５ｂは緩和時間減算部５４ａ、５４ｂの演算結果を保持し、遅延器５６ａ、５６ｂの遅延量を演算結果に基づき固定する。遅延器５６ａ、５６ｂはエッジ検出回路５１から供給される信号をレジスタ５５ａ、５５ｂに保持された値の時間遅延させる。遅延器５６ａ、５６ｂは遅延させた信号を利得制御部４０に供給する。遅延器５６ａからのトリガ信号はレーザ制御部４１の制御に用いられる。遅延器５６ｂからのトリガ信号はレーザ制御部４１’の制御に用いられる。【００６４】
［光増幅器の第５構成］
図９は光増幅器の第５構成を示す。図９において、図８の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図９では、伝播遅延検出部５０の構成が図８の構成と異なる。さらに、マイクロプロセッサ部３３”制御がそれに合わせて異なる。【００６５】
伝播遅延検出部５０はエッジ検出回路５１、５２ａ、５２ｂと遅延時間カウンタ５３ａ、５３ｂと緩和時間減算部５４ａ、５４ｂとレジスタ５５ａ、５５ｂと遅延器５６ａ、５６ｂを備えている。【００６６】
エッジ検出回路５１は受光素子２０の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３をスタートさせる信号を出力する。エッジ検出回路５２ａは受光素子２３の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３ａをストップさせる信号を出力する。遅延時間カウンタ５３ａは第１のエッジ検出回路５１ａからの信号によりカウントを開始し、エッジ検出回路５２ａからの信号によりカウントを終了する。遅延時間カウンタ５３ａはカウントした値を緩和時間減算部５４ａに供給する。【００６７】
緩和時間減算部５４ａは遅延時間カウンタ５３ａから供給された伝播遅延時間から緩和時間を差し引く。ここでの緩和時間は光増幅部３の励起光により希土類元素のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を意味する。一例として、９８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は２から３μｓで、１４８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は０である。したがって、９８０ｎｍの励起光の場合は緩和時間として２から３μＳを伝播遅延時間から差し引けばよい。緩和時間減算部５４ａの演算結果はレジスタ５５ａに供給される。【００６８】
レジスタ５５ａは緩和時間減算部５４ａに演算結果を保持し、遅延器５６ａの遅延量を演算結果に基づき固定する。遅延器５６ａはエッジ検出回路５１から供給される信号をレジスタ５５ａに保持された値の時間遅延させる。遅延器５６ａは遅延させた信号を利得制御部４０に供給する。遅延器５６ａからのトリガ信号はレーザ制御部４１の制御に用いられる。【００６９】
遅延時間カウンタ５３ａは光カプラ１４から光カプラ１７までの間の伝播遅延時間をカウントしている。即ち、遅延時間カウンタ５３ａは分散補償器１２を含む第２の光増幅部３の前段の伝播遅延時間をカウントしている。【００７０】
エッジ検出回路５１は受光素子２０の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３ｂをスタートさせる信号を出力する。エッジ検出回路５２ｂは受光素子２５の電気信号の変化を検出たとき、遅延時間カウンタ５３ｂをストップさせる信号を出力する。遅延時間カウンタ５３ｂはエッジ検出回路５１からの信号によりカウントを開始し、エッジ検出回路５２ｂからの信号によりカウントを終了する。遅延時間カウンタ５３ｂはカウントした値を緩和時間減算部５４ｂに供給する。【００７１】
緩和時間減算部５４ｂは遅延時間カウンタ５３ｂから供給された伝播遅延時間から緩和時間を差し引く。ここでの緩和時間は光増幅部３の励起光により希土類元素のネルギー準位が誘導放出を行うエネルギー順位に落ちるまでの時間を意味する。一例として、９８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は２から３μｓで、１４８０ｎｍの励起光の場合の緩和時間は０である。したがって、９８０ｎｍの励起光の場合は緩和時間として２から３μＳを伝播遅延時間から差し引けばよい。緩和時間減算部５４ｂの演算結果はレジスタ５５ｂに供給される。【００７２】
レジスタ５５ｂは緩和時間減算部５４ｂに演算結果を保持し、遅延器５６ｂの遅延量を演算結果に基づき固定する。遅延器５６ｂはエッジ検出回路５１から供給される信号をレジスタ５５ｂに保持された値の時間遅延させる。遅延器５６ｂは遅延させた信号を利得制御部４０に供給する。遅延器５６ｂからのトリガ信号はレーザ制御部４１の制御に用いられる。【００７３】
遅延時間カウンタ５３ｂは光カプラ１４から光カプラ１９までの間の伝播遅延時間をカウントしている。即ち、遅延時間カウンタ５３ｂは分散補償器１２を含む第２の光増幅部の出力段までの伝播遅延時間をカウントしている。【００７４】
マイクロプロセッサ部３３”は図５の機能と同様である。ただし、図５はレーザ制御部４１と４１’があるため、図５の機能をレーザ制御部４１と４１’と対応して設けている。レーザ制御部４１には５６ａからのトリガ信号が直接またはマイクロプロセッサ部３３”を介して与えられる。レーザ制御部４１’には５６ｂからのトリガ信号が直接またはマイクロプロセッサ部３３”を介して与えられる。【００７５】
［光増幅器の第６構成］
図１０は光増幅器の第６構成を示す。図１０において、図７の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図１０では、利得の調整を光減衰器４９で行う点が他の構成とは異なる。【００７６】
光減衰器４９は光増幅媒体１３と光カプラ１９の間に設けられている。レーザ２４はマイクロプロセッサ部３３”により利得一定制御のみが行われる。伝播遅延検出部５０の第２のエッジ検出回路５２が第２の光増幅部３の出力となる受光素子２５からの信号を検出する。【００７７】
マイクロプロセッサ部３３”は図５のマイクロプロセッサ部３３’と同様の動作を行う。ただし、ΔＰｕｍｐを減衰させる減衰量が光減衰器４９に供給される。【００７８】
［光増幅器の第７構成］
図１１は光増幅器の第７構成を示す。図１１において、図３の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図１１では、図３の構成に励起光制御タイミング回路６０を追加している。励起光制御タイミング回路６０は第１の光増幅部２と第２の光増幅部３とでそれぞれ行われる利得一定制御のタイミングを分散補償器１２の遅延時間を考慮して同期を取るための回路である。【００７９】
励起光制御タイミング回路６０は励起光制御タイミングパルス回路６１と遅延回路６２を備えている。【００８０】
励起光制御タイミングパルス回路６１は第１の光増幅部２と第２の光増幅部３との励起動作のタイミングをとるための制御パルスを発生するための回路である。遅延回路６２はレジスタ５５の値に従い、励起光制御タイミングパルス回路６１の出力パルスを遅延させる。【００８１】
マイクロプロセッサ部３３’は遅延回路６２の利得一定制御のタイミングを基にレーザ制御部４１を制御する。【００８２】
［光増幅器の第８構成］
図１２は光増幅器の第８構成を示す。図１２において、図１０の構成と同一部材は同一番号を付し、その説明は省略する。図１２では、図１０の構成に励起光制御タイミングパルス回路６０を追加している。励起光制御タイミングパルス回路６０は図１１の動作と同様である。【００８３】
［光増幅器の第９構成］
光増幅器１の第１構成から第８構成は部分的に各機能を取り出し、必要に応じて、削除または組み合わせることができる。【００８４】
光増幅器１は必ずしも第１の光増幅部２での光増幅は必須ではない。必要なのは光増幅器１に入力される光をモニタすることである。従って、第１構成から第８構成の光増幅器１の第１の光増幅部２は光カプラ１４と受光素子２０以外を削除した構成であってもよい。
【図１】
2009022409.tif 000003
【図２】
2009022409.tif 000004
【図３】
2009022409.tif 000005
【図４】
2009022409.tif 000006
【図５】
2009022409.tif 000007
【図６】
2009022409.tif 000008
【図７】
2009022409.tif 000009
【図８】
2009022409.tif 000010
【図９】
2009022409.tif 000011
【図１０】
2009022409.tif 000012
【図１１】
2009022409.tif 000013
【図１２】
2009022409.tif 000014
【国際調査報告】
2009022409.tif 000015
2009022409.tif 000016