(57)【要約】【課題】波波長の異なる光信号を後から追加した場合でも、光出力パワーを一定のレベルに維持できるようにする。【解決手段】多重装置１は、送信すべき情報を担う主信号に所定の制御信号を重畳する。光送信装置２は多重装置１からの主信号を波長λ１の光送信信号として送出し、光送信装置３は、他の主信号を波長λ２の光送信信号として送出する。ＷＤＭカプラ４は、光送信装置２、３からの異なる波長の光送信信号を波長分割多重化して光増幅部５に送出する。光増幅部５は、増幅した光送信信号の一部を分岐し、その分岐光信号から制御信号を抽出して、励起レーザ７にフィードバックする。【選択図】  図１
2004207516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき情報を担う主信号に所定の制御信号を重畳して送出する信号多重手段と、
前記主信号を受けて所定の波長の光送信信号を送出する光送信手段と、
励起電流の強度に応じた励起光を送出する励起光発生手段と、
前記光送信信号と前記励起光とを結合する光結合手段と、
前記光結合手段によって結合された光送信信号を増幅する光増幅手段と、
前記光増幅手段によって増幅された光送信信号の一部を分岐して分岐光信号を送出する光分岐手段と、
前記分岐光信号から前記制御信号を抽出する信号抽出手段と、
抽出された前記制御信号に応じて前記励起光発生手段に送出する前記励起電流により前記光増幅手段から送出される光送信信号の光出力パワーを一定に維持させる電流制御手段と、
を有することを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
送信すべき情報を担う少なくとも１系統の他の主信号を受けて前記所定の波長とは異なる波長の光送信信号を送出する他の光送信手段と、前記所定の波長の光送信信号と前記異なる波長の光送信信号とを波長分割多重化して前記光結合手段に送出する波長分割多重手段をさらに有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】
前記電流制御手段は、前記光増幅手段から出力される前記所定の波長の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させることを特徴とする請求項２記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記電流制御手段は、前記光増幅手段から出力される前記所定の波長および異なる波長の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させることを特徴とする請求項２記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記主信号に重畳される前記制御信号の振幅を可変にして前記光増幅手段から送出される光送信信号の光出力パワーを変化させる制御信号可変手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記制御信号可変手段は、前記光増幅手段から送出される前記所定の波長の光送信信号の光出力パワーを変化させることを特徴とする請求項５記載の光増幅装置。
【請求項７】
前記制御信号可変手段は、前記光増幅手段から送出される前記所定の波長および異なる波長の光送信信号の光出力パワーを変化させることを特徴とする請求項５記載の光増幅装置。
【請求項８】
前記制御信号の周波数は、前記制御信号が重畳される主信号および他の主信号の各周波数とは異なることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信すべき情報を担う光送信信号を増幅して出力する光増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光増幅装置は、励起光を発生する励起光源と、入力する光信号と励起光源が発生した励起光を合成して出力する波長合成カプラと、波長合成カプラの出力を受け、出力中の励起光によって励起され、出力中の入力光信号を増幅する希土類添加ファイバと、希土類添加ファイバと、増幅された入力光信号を受けて２出力に分岐して出力する光分岐と、光分岐の第１の出力光を受けて電流に変換する第１の受光素子と、第１の受光素子が出力する電流情報に基づいて光分岐の第２の出力光のレベルが一定になるように励起光源の出力レベルを制御する自動利得制御回路とを備える光増幅器において、励起光源が出力した励起光を受けて電流に変換する第２の受光素子と、入力光の各波長の利得差を等化して出力する１以上の可変利得等化器と、第２の受光素子が出力する電流情報に基づいて可変利得等化器を制御する可変利得等化制御手段を有するもので、入力光のレベルが変動しても各波長相互間の利得差を減少させた特性を有する出力光が得られるので、ＷＤＭ伝送システムの多段中継器に適合可能な光増幅器が実現できる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９１６７６号公報（段落番号「０００８」、「００３５」）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の光増幅装置では、異なる波長の光信号を追加して多重した場合は、加算した光信号の分だけフィードバック量が増加するので、光出力パワーが変動してしまうという問題があった。
【０００５】
また、光出力パワーを変化させる制御を行なう場合には、フィードバックのループ利得を変化しなければならず、その設定が複雑である上、発振状態が発生するおそれがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、波長の異なる光信号を後から追加した場合でも、光出力パワーを一定のレベルに維持できる光増幅装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、フィードバックのループ利得を変化させることなく、光出力パワーを変化させる制御が可能な光増幅装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光増幅装置は、送信すべき情報を担う主信号に所定の制御信号を重畳して送出する信号多重手段と、主信号を受けて所定の波長の光送信信号を送出する光送信手段と、励起電流の強度に応じた励起光を送出する励起光発生手段と、光送信信号と励起光とを結合する光結合手段と、光結合手段によって結合された光送信信号を増幅する光増幅手段と、光増幅手段によって増幅された光送信信号の一部を分岐して分岐光信号を送出する光分岐手段と、分岐光信号から制御信号を抽出する信号抽出手段と、抽出された制御信号に応じて励起光発生手段に送出する励起電流により光増幅手段から送出される光送信信号の光出力パワーを一定に維持させる電流制御手段とを有している。この構成により、光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックすることとなる。
【０００９】
また、本発明の光増幅装置は、送信すべき情報を担う少なくとも１系統の他の主信号を受けて所定の波長とは異なる波長の光送信信号を送出する他の光送信手段と、所定の波長の光送信信号と異なる波長の光送信信号とを波長分割多重化して光結合手段に送出する波長分割多重手段をさらに有している。この構成により、異なる複数の波長の光送信信号を波長分割多重化した場合に、所定の波長の光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックすることとなる。
【００１０】
また、本発明の光増幅装置は、電流制御手段が光増幅手段から出力される所定の波長の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させる構成を有している。この構成により、光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックして、励起光発生手段に与える励起電流の電流を制御することとなる。
【００１１】
また、本発明の光増幅装置は、電流制御手段が光増幅手段から出力される所定の波長および異なる波長の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させる構成を有している。この構成により、所定の波長の光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックして、所定の波長のみならず他の波長の光送信信号の光出力パワーを制御することとなる。
【００１２】
また、本発明の光増幅装置は、主信号に重畳される制御信号の振幅を可変にして光増幅手段から送出される光送信信号の光出力パワーを変化させる制御信号可変手段をさらに有する構成になっている。この構成により、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定することとなる。
【００１３】
また、本発明の光増幅装置は、制御信号可変手段が光増幅手段から送出される所定の波長の光送信信号の光出力パワーを変化させる構成を有している。この構成により、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定して、所定の波長の光送信信号の光出力パワーを制御することとなる。
【００１４】
また、本発明の光増幅装置は、制御信号可変手段が光増幅手段から送出される所定の波長および異なる波長の光送信信号の光出力パワーを変化させる構成を有している。この構成により、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定して、所定の波長の光送信信号に重畳させ、すべての波長の光送信信号の光出力パワーを制御することとなる。
【００１５】
また、本発明の光増幅装置は、制御信号の周波数と制御信号が重畳される主信号および他の主信号の各周波数とが異なる構成を有している。この構成により、異なる複数の周波数の主信号から制御信号を抽出することとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１および第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態における光増幅装置の構成を示すブロック図であり、図２は図１の各部における信号の周波数（ｆ）およびパワー（ｐ）を示す図である。図１において、多重装置１（信号多重手段）は、送信すべき情報を担う主信号に、この光増幅装置の出力を制御する制御信号を重畳した主信号Ｓ１を送出する。主信号Ｓ１は、図２（１）に示すように、周波数ｆ１の主信号Ｓ１１と周波数ｆｃの制御信号Ｓ１ｃとで構成されている。この場合において、ｆ１＞＞ｆｃの関係になっている。光送信装置２（光送信手段）は、多重装置１から送出される主信号Ｓ１を受けて、λ１の波長（所定の波長）の光送信信号を送出する。
【００１８】
光送信装置３（他の光送信手段）は、送信すべき情報を担う主信号（他の主信号）Ｓ２を受けて、入２の波長（異なる波長）の光送信信号を送出する。主信号Ｓ２は、図２（２）に示すように、主信号Ｓ１の周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２の信号になっている。この場合において、ｆ２＞＞ｆｃの関係になっている。ＷＤＭカプラ４（波長分割多重手段）は、光送信装置２および光送信装置３からそれぞれ出力される異なる波長λ１、λ２の光送信信号を波長分割多重化して送出する。
【００１９】
光増幅部５は、光結合器６（光結合手段）、励起レーザ７（励起光発生手段）、希土類添加ファイバであるＥＤＦ８（光増幅手段）、フィルタ９、光分岐器１０（光分岐手段）、受光素子１１、信号増幅部１２、制御信号抽出部１３（信号抽出手段）、制御信号検波部１４、電流制御回路１５（電流制御手段）を有し、ＷＤＭカプラ４から入力端子５ａに入力された２系統の光送信信号を増幅して出力端子５ｂから図示しない次段に送出する。
【００２０】
この光増幅部５において、励起レーザ７は、電流制御回路１５から与えられる励起電流の強度に応じた励起光を光結合器６に送出する。光結合器６は、ＷＤＭカプラ４から入力端子５ａに入力された送信信号と、励起レーザ７から送出された励起光とを結合する。ＥＤＦ８は、光結合器６によって結合された光送信信号を増幅してフィルタ９に送出する。フィルタ９は、ＥＤＦ８によって増幅された光送信信号から不要な成分を除去して光分岐器１０に送出する。光分岐器１０は、その光送信信号の一部を分岐して分岐光信号を受光素子１１に送出する。
【００２１】
受光素子１１は、その分岐光信号を受光して電気信号に変換して分岐信号を信号増幅部１２に送出する。信号増幅部１２は、その分岐信号を信号処理が可能なレベルまで増幅して制御信号抽出部１３に送出する。増幅された分岐信号Ｓ３は、図２（３）に示すように、周波数ｆｃの制御信号Ｓ３ｃおよび異なる周波数ｆ１、ｆ２の２つの主信号Ｓ３１、Ｓ３２を含んでいる。
【００２２】
制御信号抽出部１３は、その分岐信号Ｓ３から制御信号Ｓ４を抽出する。図２（４）に抽出された制御信号Ｓ４を示す。制御信号検波部１４は、抽出された制御信号Ｓ４を検波して直流信号に変換して電流制御回路１５に送出する。電流制御回路１５は、その直流信号のレベルに応じて、励起電流を生成して励起レーザ７に送出する。したがって、励起レーザ７は、その励起電流の強度に応じた励起光を発生する。
【００２３】
以上のように、本発明の第１の実施の形態の光増幅装置は、送信すべき情報を担う主信号に制御信号を重畳して送出する多重装置１と、主信号を受けて所定の波長λ１の光送信信号を送出する光送信装置２と、励起電流の強度に応じた励起光を送出する励起レーザ７と、光送信信号と励起光とを結合する光結合器６と、光結合器６によって結合された光送信信号を増幅するＥＤＦ８と、ＥＤＦ８によって増幅された光送信信号の一部を分岐して分岐光信号を送出する光分岐器１０と、分岐光信号から制御信号を抽出する制御信号抽出部１３と、抽出された制御信号に応じて励起レーザ７に送出する励起電流によりＥＤＦ８から送出される光送信信号の光出力パワーを一定に維持させる電流制御回路１５とを設けているので、光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックすることにより、ＥＤＦ８から送出される光送信信号のレベルが変動したときは、分岐光信号から抽出した制御信号を励起レーザ７にフィードバックして、光送信信号の光出力パワーを一定のレベルに維持することができる。
【００２４】
また、光増幅装置は、送信すべき情報を担う他の主信号を受けて所定の波長λ１とは異なる波長λ２の光送信信号を送出する他の光送信装置３と、所定の波長λ１の光送信信号と異なる波長λ２の光送信信号とを波長分割多重化して光結合器６に送出するＷＤＭカプラ４をさらに設けたので、異なる複数の波長λ１およびλ２の光送信信号を波長分割多重化した場合に、所定の波長λ１の光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックすることにより、波長λ２の異なる光信号を後から追加した場合でも、ＥＤＦ８から送出される波長λ１の光出力パワーを一定に維持することができる。
【００２５】
また、本発明の光増幅装置は、電流制御回路１５がＥＤＦ８から出力される所定の波長λ１の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させるので、光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックして、励起レーザ７に与える励起電流の電流を制御することにより、所定の波長λ１の光送信信号のレベルが変動したときは、変動する制御信号を励起レーザ７にフィードバックして、波長λ２の光出力パワーに依存せずに、ＥＤＦ８から送出される所定の波長λ１の光出力パワーを一定のレベルに維持することができる。
【００２６】
また、本発明の光増幅装置は、電流制御回路１５がＥＤＦ８から出力される所定の波長λ１および異なる波長λ２の光送信信号の光出力パワーを一定に維持させるので、所定の波長λ１の光送信信号に重畳された制御信号を抽出してフィードバックして、波長λ１のみならず波長λ２の光送信信号の光出力パワーを制御することにより、所定の波長λ１の光送信信号を制御して、他の波長λ２の光送信信号の光出力パワーを一定のレベルに維持することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２８】
図３は第２の実施の形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。これは上記第１の実施の形態とはさらに可変機能部１６（制御信号可変手段）を設けた点が相違している。この可変機能部１６は、入力される制御信号の振幅を設定操作に応じて変化させて、多重装置１に送出する。
【００２９】
制御信号の振幅を大きく設定した場合には、制御信号抽出部１３で抽出される制御信号が大きくなるので、電流制御回路１５から励起レーザ７に送出する励起電流の強度が大きくなる。その結果、励起光が小さくなって、ＥＤＦ８からの光出力パワーが小さくなる。
【００３０】
一方、制御信号の振幅を小さく設定した場合には、制御信号抽出部１３で抽出される制御信号が小さくなるので、電流制御回路１５から励起レーザ７に送出する励起電流の強度が小さくなる。その結果、励起光が大きくなって、ＥＤＦ８からの光出力パワーが大きくなる。
【００３１】
以上のように、本発明の第２の実施の形態の光増幅装置は、主信号に重畳される制御信号の振幅を可変にしてＥＤＦ８から送出される光送信信号の光出力パワーを変化させる可変機能部１６をさらに設けたので、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定することにより、フィードバックのループ利得を変化させることなく、光出力パワーを変化させる制御ができる。
【００３２】
また、本発明の光増幅装置は、可変機能部１６がＥＤＦ８から送出される所定の波長λ１の光送信信号の光出力パワーを変化させるので、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定することにより、フィードバックのループ利得を変化させることなく、かつ、異なる他の波長λ２の光送信信号に依存せずに、所定の波長λ１の光送信信号の光出力パワーを変化させることができる。
【００３３】
また、本発明の光増幅装置は、可変機能部１６がＥＤＦ８から送出される所定の波長λ１および異なる波長λ２の光送信信号の光出力パワーを変化させるので、フィードバックループの外で制御信号の振幅を設定することにより、フィードバックのループ利得を変化させることなく、かつ、所定の波長λ１の光送信信号を制御して、異なる波長λ２の光送信信号の光出力パワーを変化させることができる。
【００３４】
なお、上記各実施の形態においては、ＷＤＭカプラ４で波長分割多重化される主信号は、周波数ｆ１の主信号と周波数ｆ２の主信号の２系統としたが、本発明は３系統以上の主信号をＷＤＭカプラ４で波長分割多重化する構成にしてもよい。
【００３５】
例えば、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３…ｆｎからなる異なる多数の主信号に対して、波長λ１、λ２、λ３…λｎの光送信信号をＷＤＭカプラ４で波長分割多重化する構成にしてもよい。そして、これら複数系統の主信号の中で、いずれか１系統の主信号に制御信号を重畳させて、光出力パワーのレベルを一定に維持したり、レベルを変化させる。
【００３６】
図４は実施の形態の変形例における異なる周波数の多数の主信号と制御信号との関係を示す図である。制御信号Ｓｃの周波数ｆｃと制御信号が重畳される主信号ｆ１および他の主信号の各周波数ｆ２、ｆ３…ｆｎからなる主信号群Ｓｍとが異なるので、フィードバックする制御信号を周波数分離することにより、容易に抽出することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、送信すべき情報を担う主信号に所定の制御信号を重畳して光送信信号とし、光増幅手段によって増幅された光送信信号の一部を分岐した分岐光信号から制御信号を抽出して、励起光発生手段に送出することにより、波長の異なる光信号を後から追加した場合でも、光出力パワーを一定のレベルに維持できるという優れた効果を有する光増幅装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第ｌの実施の形態における光増幅装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の光増幅装置における信号の周波数およびパワーを示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態における光増幅装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態の変形例における異なる周波数の多数の主信号と制御信号との関係を示す図
【符号の説明】
１  多重装置（信号多重手段）
２  光送信装置（光送信手段）
３  光送信装置（光送信手段）
４  ＷＤＭカプラ（波長分割多重手段）
５  光増幅部
６  光結合器（光結合手段）
７  励起レーザ（励起光発生手段）
８  ＥＤＦ（光増幅手段）
９  フィルタ
１０  光分岐器（光分岐手段）
１１  受光素子
１２  信号増幅部
１３  制御信号抽出部（信号抽出手段）
１４  制御信号検波部
１５  電流制御回路（電流制御手段）
１６  可変機能部（制御信号可変手段）
【図１】
2004207516.tif 000003
【図２】
2004207516.tif 000004
【図３】
2004207516.tif 000005
【図４】
2004207516.tif 000006