(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増幅部と、
該前段の光増幅部で増幅された信号光を入力して増幅するための励起光が一定となるように制御される後段の光増幅部と、
該前段と後段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変減衰器と波長特性補償用の光フィルタと
を設けたことを特徴とする波長多重用光増幅器。
【請求項２】
入出力光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増幅部と、
該前段の光増幅部で増幅された信号光を入力して増幅するための励起光が一定となるように制御される後段の光増幅部と、
該前段と後段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変減衰器と、
前記後段の光増幅部の後に波長特性補償用の光フィルタと
を設けたことを特徴とする波長多重用光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、波長多重システム用の光増幅器に関し、特に２段構成にすることによって利得の波長依存性を除去した波長多重用光増幅器に関する。
【０００２】
近年、光通信ネットワークは、通信分野に急速に浸透しているが、今後は、マルチメディア化への対応が不可欠であり、その対応策として、波長多重による大容量化が有望であるが、これには、波長多重信号光を増幅する波長多重用光増幅器が必須である。
【０００３】
波長多重用光増幅器は、波長多重信号光の一括増幅時に利得の波長依存性がないこと、更に、入力パワーの変化によって利得の波長依存性を生じないことが要求されている。
【０００４】
【従来の技術】
稀土類元素をドープした光ファイバによって、光の直接増幅を行う光増幅器は既に知られており、このような稀土類ドープファイバ光増幅器を用いて、波長多重光信号の一括増幅を行う波長多重用光増幅器の開発も一部において行なわれている。
【０００５】
しかしながら、稀土類ドープファイバ光増幅器の利得が波長依存性を有しない領域は、一般に極めて狭く、波長多重システム用の光増幅器として実用に耐えるものは、従来、知られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、稀土類ドープファイバ光増幅器による波長多重光信号の一括増幅の際に生じる利得の波長依存性、あるいは、当初、各波長の信号光の利得が同じであっても、入力パワーが変化した場合に生じる利得の波長依存性が、特定の信号における信号対雑音比の劣化を招き、波長多重用光増幅器の実現の妨げになっていた。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとするものであって、光増幅器を２段構成とすることによって、多波長一括増幅の際に利得の波長依存性がなく、利得の波長依存性が入力パワーの大きさによって変化しないようにした波長多重用光増幅器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長多重用光増幅器は、図３を参照して説明すると、入出力光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増幅部１と、この前段の光増幅部１で増幅された信号光を入力して増幅するための励起光が一定となるように制御される後段の光増幅部２と、前段と後段との光増幅部の間に、後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変減衰器１１と波長特性補償用の光フィルタ１５とを備えている。
【０００９】
又入出力光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増幅部と、この前段の光増幅部で増幅された信号光を入力して増幅するための励起光が一定となるように制御される後段の光増幅部と、該前段と後段との光増幅部の間に該後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つように減衰量を制御される可変減衰器と、後段の光増幅部の後に波長特性補償用の光フィルタとを備えている。
【００１０】
【作用】
波長多重システムにおいて、稀土類ドープファイバ光増幅器による、波長多重光信号の一括増幅時に生じる、利得の波長依存性、あるいは、当初は各波長の光信号の利得が同じであっても、入力パワーが変化したとき生じる利得の波長依存性に対して、２つの光増幅器を縦続に接続し、前段と後段の光増幅部において、それぞれ入力パワーと出力パワーをモニタして、それぞれの励起光源に帰還をかけて、各増幅部の利得を一定にするＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行なって、各光増幅部の利得の波長依存性が、入力パワーが変化しても一定になるようにする。
【００１１】
また、前段の光増幅部の線形な利得の波長依存性を、後段の光増幅部のＡＧＣ設定レベルを調整して制御することによって、広い入力パワーレンジにおいて補償する。即ち、ある特定の増幅帯域内において利得を等しくする。
【００１２】
そして、後段光増幅器のＡＧＣ設定レベルを調整して、広い入力パワーレンジにおいて、２段構成の光増幅器の利得の波長依存性を制御し、光フィルタ等の波長依存性を有する光学部品によって利得の波長依存性を操作して、後段光増幅器の所定の利得及び利得波長特性を得るための負担を軽減する。
【００１３】
また、広い入力パワーレンジにわたって、利得の波長依存性を均一に保ちながら、出力一定制御機能を兼ね備えるために、後段の光増幅部の入力側に可変光減衰器を接続し、可変光減衰器の出力における光パワーをモニタして、可変光減衰器の減衰量を制御することによって、後段の光増幅部の入力が一定になるように制御するとともに、後段の光増幅部では、ＡＧＣ制御、またはより簡易な、励起光パワーを一定に保つＡＰＣ制御によって、等価な効果を生じるようにし、後段の光増幅部に大きな信号光パワーが入力された場合に、ＡＧＣ制御が励起エネルギーに対して破綻することを防止して、広い入力レンジにおいて、利得の波長依存性の緩和と光出力一定制御を可能にする。
【００１４】
以上の手段により、波長多重用光増幅器において、波長多重光信号の一括増幅の際に、入力パワーに依存して生じる利得の波長依存性を均一に保ちながら、出力一定制御を行うことができ、低雑音化，入力の広ダイナミックレンジ化、後段光増幅器の励起光電力の低減を実現することができる。
【００１５】
【実施例】
以下図面を参照して説明する。図１において、１は前段の光増幅部、２は後段の光増幅部、３１  〜３４  は光分岐カプラ、４１  〜４４  はホトダイオード（ＰＤ）、５１，５２  は信号光と励起光とを合分波する光カプラ、６１，６２  はＡＧＣ回路、７は前段の稀土類ドープファイバ、８は後段の稀土類ドープファイバ、９１，９２  は励起光源（ＰＳ）、１１は可変光減衰器（ＡＴＴ）、１２はＡＬＣ用光分岐カプラ、１３はホトダイオード（ＰＤ）、１４はＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ）回路である。
【００１６】
図１の構成において、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００１７】
後段の光増幅部２においても同様に、光分岐カプラ３３  とホトダイオード４３  とからなる後段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち，光利得を、ＡＧＣ回路６２  の制御によって一定に保つように励起光源９２  に帰還をかける。
【００１８】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にする。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わされた状態で、均一な利得が得られるように設定されている。
【００１９】
さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４によって、ホトダイオード１３からなる後段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制御することによって、後段の光増幅部２の光出力レベルが一定に保たれる。可変光減衰器１１としては、ファラデー回転子や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ）結晶の電気光学効果を利用したもの等を用いることができる。
【００２０】
前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との２段構成の各光増幅部１，２において、ＡＧＣ制御を行なってその利得を一定に保つことにより、利得の波長依存性が、広い入力レンジにおいて一定に保たれる。
【００２１】
そして、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２とのそれぞれの出力スペクトルにおいて利得波長特性が均一、即ち、平坦特性であるようなＡＧＣ制御設定レベルをＧ０，１ ，  Ｇ０，２  としたとき、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２とのＡＧＣ制御の設定レベルＧ１ ，  Ｇ２  を、Ｇ１  ≧Ｇ０，１ ，  Ｇ２  ≦Ｇ０，２  に設定する。それにより、各信号波長における利得の波長依存性を後段の光増幅部２で相殺するだけでなく、前段の光増幅部１が高い利得であるので、広い入力範囲で、低雑音特性を実現することができる。
【００２２】
なお図１の構成においては、前方励起構成としているが、後方励起構成でも、原理的には同じである。また、光入力モニタ及び光出力モニタにおいては、光入力パワーまたは光出力パワーの一部分（一部の波長部分）を、波長特性を有する光フィルタ等を通して検出する場合を含むものとする。
【００２３】
又図１に示す構成において、図２に示す特性とすることができる。同図において、（ａ）は前段の光増幅部の利得波長特性、（ｂ）は後段の光増幅部の利得波長特性、（ｃ）は前段の光増幅部と後段の光増幅部との２段構成の利得波長特性であって、λ（ｎｍ）は光の波長、Ｇ（ｄＢ）は利得を示し、（ｃ）に示すように、合成した利得波長特性は平坦となる。
【００２４】
稀土類ドープファイバとして、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）を高濃度に添加したエルビウム（Ｅｒ）ドープファイバを用いることにより、１５５０ｎｍ付近の増幅帯域において、図２に示すような利得の波長特性がほぼ線形であるような利得帯域特性を持たせることができる。
【００２５】
前述のアルミナ高濃度添加のＥｒドープファイバにおける、Ｅｒイオンの吸収・放出の特性に依存して、１５５０ｎｍ付近の増幅帯域においては、励起率が高いとき、短波長側の利得が高く長波長側の利得が低いが、励起率が低いとき、長波長側の利得が高く短波長側の利得が低くなる。図２において、前段の光増幅部では、例えばファイバ長を長くして励起率を高くすることにより、図２の（ａ）に示すように長波長側が利得が低い特性とする。一方、後段の光増幅部では、例えばファイバ長を短くして励起率を低くすることによって、図２の（ｂ）に示すように長波長側の利得が高くなるようにする。
【００２６】
この両者の特性によって、前段の光増幅部と後段の光増幅部の相互の利得の傾きを相殺し、全体としては、図２の（ｃ）に見られるように、利得均一なスペクトル特性が得られるようになるとともに、前段の光増幅部を高励起率にすることよって低雑音指数化し、後段の光増幅部を低励起率にすることによって、励起効率を向上するとともに、高出力化・低消費電力化することができる。
【００２７】
実際に光増幅器を構成して得られた実験例として、４波（１５４８ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５４ｎｍ，１５５７ｎｍ）増幅の場合、光入力レベル−２５ｄＢｍ〜−１５ｄＢｍにおいて、前段の光増幅部は、最大励起光パワー１６０ｍＷ（９８０ｎｍ）において、利得を２０ｄＢ，利得チルトを１．５ｄＢとし、後段の光増幅部は、最大励起光パワー１００ｍＷ（１４８０ｎｍ）において、各チャネルにおける出力を＋７ｄＢｍとした場合、雑音指数として、最大５．６ｄＢ、最大利得チルト０．２ｄＢが得られた。
【００２８】
図３に示す実施例において、図１と同一符号は同一部分を示し、１５は波長特性補償用の光フィルタであって、後段の光増幅部２の入力側に挿入されている。図４は、図３に示す構成の動作原理を示したものである。図４の（ａ）は前段の光増幅部１の利得波長特性、（ｂ）は前段の光増幅部２と波長特性補償用光フィルタ１５とを合わせた利得波長特性、（ｃ）は後段の光増幅部２の利得波長特性、（ｄ）は全体の利得波長特性を示す。
【００２９】
図３の構成において、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００３０】
後段の光増幅部２においても同様に、光分岐カプラ３３  とホトダイオード４３  とからなる後段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６２  の制御によって一定に保つように、励起光源９２  に帰還をかける。
【００３１】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係、あるいは入力依存性の小さい状態にする。また、波長特性補償用光フィルタ１５によって、前段の光増幅部１における利得波長特性をさらに極端にし、後段の光増幅部２の利得波長特性によって、最終的に均一な利得波長特性を持つように設定する。
【００３２】
さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４によって、ホトダイオード１３からなる後段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制御することにより、後段の光増幅部２の光出力レベルを一定に保つ。
【００３３】
従って、前段の光増幅部１では、図４の（ａ）に示すように、長波長側が利得の低い特性を持たせて、前段の光増幅部１の励起率を向上させて低雑音指数化に寄与し、波長特性補償用光フィルタ１５を通して、図４の（ｂ）に示すように、傾きを大きくし、後段の光増幅部２では図４の（ｃ）に示すように長波長側が極端に高い特性を持たせて低励起率とし、さらに後段の光増幅部２の励起効率を向上させて、さらなる高出力化，低消費電力化を図ることができる。
【００３４】
これらの特性によって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との相互の利得の傾きを相殺し、全体としては、図４の（ｄ）に示すように、利得均一なスペクトル特性が得られる。
【００３５】
図５に示す実施例において、図１と同一符号は同一部分を示し、１５は波長特性補償用光フィルタであって、後段の光増幅部２の出力側に挿入されている。また図６の（ａ）は前段の光増幅部１の利得波長特性、（ｂ）は後段の光増幅部２の利得波長特性、（ｃ）は後段の光増幅部２と波長特性補償用光フィルタ１５とを合わせた利得波長特性、（ｄ）は全体の利得波長特性う示す。
【００３６】
図５の構成において、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００３７】
後段の光増幅部２においても同様に、光分岐カプラ３３  とホトダイオード４３  とからなる後段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６２  の制御によって一定に保つように、励起光源９２  に帰還をかける。
【００３８】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にする。従って、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性によって、ある程度均一に補正されるが、さらに後段の光増幅部２の出力側の波長特性補償用光フィルタ１５によって、最終的に均一な利得特性を持たせるようにする。さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保たれる。
【００３９】
従って、図６に示すように、前段の光増幅部１では、（ａ）のように長波長側が利得が低い特性を持たせ、前段の光増幅部１の励起率を向上させて低雑音指数化に寄与するとともに、後段の光増幅部２では、（ｂ）のように長波長側が極端に利得が高い特性を持たせて低励起率にして、さらに後段の光増幅部２の励起効率を向上させて、さらなる高出力化・低消費電力化を図る。
【００４０】
また、図６の（ｃ）に示すように、長波長側が利得が高いが、最後に、波長特性補償用光フィルタ１５を通すことによって、利得の傾きを相殺し、全体としては、図６の（ｄ）に示すように、利得均一なスペクトル特性が得られるようになる。
【００４１】
なお、図５に示された波長特性補償用光フィルタ１５の実現手段としては、融着型カプラの波長周期を調節することによって、これを利得傾斜フィルタとして用いることができる。この例では、約３ｄＢダウンのポイントで、線形な利得傾斜が得られる。
【００４２】
又図３に示す波長特性補償用光フィルタ１５を、合波カプラとしての機能と兼用させて、後段の光増幅部２の入力側の波長特性補償用光フィルタを省略することができる。この場合の構成は、図１に示された構成と同様である。ただし、この場合、少なくとも前段の光増幅部１が後方励起であるか、または後段の光増幅部２が前方励起であることが必要である。
【００４３】
図７の（ａ）は合波器と励起光源の構成を示し、（ｂ）は合波器の透過特性を示している。図中、２１は合波器、２２は励起光源である。合波器２２の透過特性において、λｐ  は励起光の波長、λｓ  は信号光の波長であって、λｓ１〜λｓｎは信号光の帯域を示している。実線は通常、通信に使用される特性を示し、点線は特性を変更した場合を示している。
【００４４】
図７の（ａ）に示す合波器２１を、前段の光増幅部１の後方励起用合波器または後段の光増幅部２の前方励起用合波器として、波長λＳ１〜λＳｎの信号光帯域において、図７の（ｂ）のＡで示すように、波長特性に傾斜を持たせることによって、図３に示す構成における波長特性補償用光フィルタ１５の利得波長特性と同様の特性を持たせることができ、これによって、図４の（ｃ）に示す場合と同様に、後段の光増幅部２の励起効率を向上させることができる。
【００４５】
又図５に示す構成における波長特性補償用光フィルタ１５を、合波カプラとしての機能と兼用させて、後段の光増幅部２の出力側の波長特性補償用光フィルタを省略することができる。この場合の構成は、図１に示された構成と同様である。ただし、この場合、少なくとも後段の光増幅部２が後方励起であることが必要である。
【００４６】
図７（ａ）に示す合波器２１を、後段の光増幅部の後方励起用合波器として、波長λＳ１〜λＳｎの信号光帯域において、図７（ｂ）に示すように、波長特性に傾斜を持たせることによって、実施例（４）  の場合の波長特性補償用光フィルタにおける、利得波長特性と同様の特性を持たせることができ、これによって、図６（ｂ）におけるように、後段の光増幅部の励起効率を向上させることができる。
【００４７】
図８に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示し、１０はＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ）回路であり、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００４８】
後段の光増幅部２においては、ＡＰＣ回路１０によって、励起光源９２  に帰還をかけて、励起光源９２  の励起光出力が一定になるように制御を行なっている。後段の光増幅部２においては、光入出力条件が、可変光減衰器１１によってほぼ一定に保たれるので、励起光出力を一定にするＡＰＣ制御を行うことにより、利得波長特性を入力パワーに無依存にするための制御の簡略化を図っている。
【００４９】
この場合、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との利得波長特性は、組み合わせられたとき、均一な利得波長特性となるように設定されている。さらに前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との間に配置された可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保たれる。
【００５０】
図９に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示す。この場合の構成は、可変光減衰器１１を、後段の光増幅部２の出力側に設けた点が、図１の構成とは相違している。
【００５１】
この図９に示す構成は、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００５２】
後段の光増幅部２においても同様に、光分岐カプラ３３  とホトダイオード４３  とからなる後段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６２  の制御によって一定に保つように、励起光源９２  に帰還をかける。
【００５３】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との利得波長特性を、光入力パワーに対して無依存にする。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせた状態で、均一な利得が得られるように設定されている。
【００５４】
さらに、後段の光増幅部２の後方に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４によって、光分岐カプラ１２と、ホトダイオード１３とからなる後段の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制御することにより、後段の光増幅部２の光出力レベルが一定に保たれる。
【００５５】
この場合、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との間での利得損失の増加がないので、雑音指数の劣化はあまり生じないが、可変光減衰器１１の前にある後段の光増幅部２の出力レベルが高いことが要求される等により、図１に示す構成に比較して、格段に高い励起光エネルギーを必要とすることになる。
【００５６】
次の図１０，図１１，図１２に示す構成は、図１に示す構成と組合せることも可能である。即ち、ＡＧＣ制御手段を、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２とに対して適用することも可能なものである。図１０に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示し、２０１，２０２  は側方向ホトダイオード（ＰＤ）である。
【００５７】
ホトダイオード２０１  ，２０２  は、稀土類ドープファイバ７，８の側面から漏出する自然放出光（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ：ＡＳＥ）を検出して、ＡＧＣ回路６１  ，６２  に帰還し、ＡＧＣ回路６１  ，６２  から励起光源９１  ，９２  の励起パワーを制御して、自然放出光レベルを一定に保つことにより、結果として、前段の光増幅部１及び後段の光増幅部２の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。
【００５８】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２との利得波長特性を、光入力レベルに対して無依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたとき、均一な利得を持つように設定されている。さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保たれる。
【００５９】
図１１に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示し、１６１，１６２  は１５３０／１５５０ＷＤＭカプラであって、１５３０ｎｍ帯の光（自然放出光）と、１５５０ｎｍ帯の光（信号光）とを分離する。１７１，１７２  は自然放出光（ＡＳＥ）を検出するＡＳＥ検出用ホトダイオード（ＰＤ）である。
【００６０】
図１１の構成において、前段の光増幅部１では、前段の稀土類ドープファイバ７内を入力側方向に伝搬する後方ＡＳＥ（１５３０ｎｍ）を、１５３０／１５５０ＷＤＭカプラ１６１  で分離して、ＡＳＥ検出用ホトダイオード１７１  で検出し、ＡＧＣ回路６１  に帰還して、励起光源９１  の励起パワーを制御し、後方ＡＳＥのレベルを一定に保つことによって、前段の光増幅部１の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。
【００６１】
後段の光増幅部２においても同様に、後段の稀土類ドープファイバ８内を入力方向に伝搬する後方ＡＳＥ（１５３０ｎｍ）を、１５３０／１５５０ＷＤＭカプラ１６２  で分離して、ＡＳＥ検出用ホトダイオード１７２  で検出し、ＡＧＣ回路６２  に帰還して、励起光源９２  の励起パワーを制御し、後方ＡＳＥのレベルを一定に保つことによって、前段の光増幅部２の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。
【００６２】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を、光入力レベルに対して無依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたとき、均一な利得を持つように設定されている。さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保たれる。
【００６３】
図１２に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示し、５３，５４  は信号光・励起光分波カプラ、１８１，１８２  は残留励起光検出用ホトダイオード（ＰＤ）である。この図１２の構成において、前段の光増幅部１では、励起光源９１  から前段の稀土類ドープファイバ７内を伝搬する励起光を、稀土類ドープファイバ７の他端に配置された信号光・励起光分波カプラ５３  で分離して、残留励起光検出用ホトダイオード１８１  でそのレベルを検出し、これをＡＧＣ回路６１  に帰還して、励起光源９１  の励起パワーを制御し、残留励起光のレベルを一定に保つことによって、前段の光増幅部１の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。
【００６４】
後段の光増幅部２においても同様に、後段の稀土類ドープファイバ８内を伝搬する励起光を、稀土類ドープファイバ８の他端に配置された信号光・励起光分波カプラ５４  で分離して、残留励起光検出用ホトダイオード１８２  でそのレベルを検出し、これをＡＧＣ回路６２  に帰還して、励起光源９２  の励起パワーを制御し、残留励起光のレベルを一定に保つことによって、後段の光増幅部２の利得を一定に保つＡＧＣ制御が行なわれる。
【００６５】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を、光入力レベルに対して無依存にすることができる。また前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせられたとき、均一な利得を持つように設定されている。さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１によって、光出力レベルが一定に保たれる。
【００６６】
図１３に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示す。ただし、光分岐カプラ１２が、前段の光増幅部１の後方に配置された可変光減衰器１１と、後段の光増幅部２との間に挿入されている点が異なっている。
【００６７】
図１３の構成において、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００６８】
後段の光増幅部２においても同様に、光分岐カプラ３３  とホトダイオード４３  とからなる後段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６２  の制御によって一定に保つように、励起光源９２  に帰還をかける。
【００６９】
これによって、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性を光入力に対して無関係にする。また、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせた状態で、均一な利得が得られるように設定されている。
【００７０】
さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４によって、光分岐カプラ１２とホトカプラ１３からなる段間光入力モニタ部で検出された光レベルに応じて制御することにより、後段の光増幅部２の光入力レベルが一定に保たれる。従って、等価的に、光増幅器全体として光出力一定にする制御が実現されている。
【００７１】
なお、図１３に示す構成において、可変光減衰器１１の減衰量を、光分岐カプラ１２の分岐光に基づいて制御する代わりに、後段の光増幅部２の入力側の光分岐カプラ３３  の分岐光に基づいて制御を行う構成として、後段の光増幅部２の光入力レベルを一定に保つようにしてもよい。
【００７２】
図１４に示す構成において、図１と同一符号は同一部分を示し、１４１，１４２  はＡＬＣ回路である。この図１４の構成において、前段の光増幅部１では、光分岐カプラ３１  とホトダイオード４１  とからなる前段光入力モニタ部と、光分岐カプラ３２  とホトダイオード４２  とからなる前段光出力モニタ部で検出される光レベルの比、即ち、光利得を、ＡＧＣ回路６１  の制御によって一定に保つように、励起光源９１  に帰還をかける。
【００７３】
後段の光増幅部２においては、光分岐カプラ３４  とホトダイオード４４  とからなる後段光出力モニタ部で検出される光レベルをＡＬＣ回路１４２  に帰還することによって、後段の光増幅部の出力レベルが一定に制御される。
【００７４】
さらに、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の間に配置された可変光減衰器１１の減衰量を、ＡＬＣ回路１４１  によって、光分岐カプラ１２とホトカプラ１３からなる段間の光レベルモニタ部で検出された光レベルに応じて制御することにより、後段の光増幅部２の光入力レベルが一定に保たれる。
【００７５】
従って、後段の光増幅部２の光入力レベルが一定であるため、後段の光増幅部２の動作は、実質上、ＡＧＣ制御されたものと等価であり、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の利得波長特性は、組み合わせた状態で、均一な利得が得られるように設定されるので、前段の光増幅部１と後段の光増幅部２の全体として、利得波長特性が光入力パワーに無依存となる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、入出力光レベルの比が一定になるように制御される前段の光増幅部１と、後段の光増幅部２と、光パワーを一定に維持するように減衰量が制御される可変光減衰器と、波長特性補償用の光フィルタとを備えたことにより、波長多重光信号の一括増幅時に、利得の波長依存性がなく、また波長依存性が入力パワーの大きさによって変化しないようにすることができ、波長多重システムにおける波長多重光信号を安定に増幅することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例（１）  を示す図である。
【図２】本発明の実施例（２）  における動作原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例（３）  を示す図である。
【図４】本発明の実施例（３）  における動作原理を示す図である。
【図５】本発明の実施例（４）  を示す図である。
【図６】本発明の実施例（４）  における動作原理を示す図である。
【図７】本発明の実施例（５）  における合波器の特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例（７）  を示す図である。
【図９】本発明の実施例（８）  を示す図である。
【図１０】本発明の実施例（９）  を示す図である。
【図１１】本発明の実施例（１０）を示す図である。
【図１２】本発明の実施例（１１）を示す図である。
【図１３】本発明の実施例（１２）を示す図である。
【図１４】本発明の実施例（１３）を示す図である。
【符号の説明】
１，２  光増幅部
３１  〜３４    光分岐カプラ
４１  〜４４    ホトダイオード（ＰＤ）
５３  ，５４    信号光・励起光分波カプラ
６１  ，６２    ＡＧＣ回路
７  稀土類ドープファイバ
８  稀土類ドープファイバ
９１  ，９２    励起光源
１０  ＡＰＣ回路
１１  可変光減衰器（ＡＴＴ）
１２  ＡＬＣ用光分岐カプラ
１３  ホトダイオード
１４，１４１  ，１４２    ＡＬＣ回路
１５  光フィルタ
１６１  ，１６２    １５３０／１５５０ＷＤＭカプラ
１７１  ，１７２  ，１８１  ，１８２  ，２０１  ，２０２    ホトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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