(57)【要約】【課題】  ＥＤＦを用いた光増幅器で励起光源を冗長構成にし光カプラを使用しても励起光の過剰損失を最小にし、励起光を効率よくＥＤＦ側に導入できる光増幅器を提供する。【解決手段】  励起光が導入され、その入射端から入射された光信号を増幅してその出射端から出射する希土類添加の光ファイバ22と、前記励起光を出射する第１及び第２の励起光源11,12 と、前記各励起光源から出射された前記励起光を合波するように構成され、少なくとも２つの励起光を出力する光カプラ25と、前記励起光のうちいずれか一方を前記希土類添加光ファイバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、前記励起光のうち他方を前記希土類添加光ファイバの出射端から導入する第２の励起光導入手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2005064528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が導入され、その入射端から入射された光信号を増幅してその出射端から出射する希土類添加の光ファイバと、
前記励起光を出射する第１及び第２の励起光源と、
前記各励起光源から出射された前記励起光を合波するように構成され、少なくとも２つの励起光を出力する光カプラと、
前記励起光のうちいずれか一方を前記希土類添加光ファイバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、
前記励起光のうち他方を前記希土類添加光ファイバの出射端から導入する第２の励起光導入手段と、
前記第１及び第２の励起光源が出射する励起光を分岐する励起光分岐手段と、
この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電気信号に変換する光／電気信号変換手段と、
この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、前記駆動電流を供給すべき励起光源をいずれか一方から他方へ切り替える場合、前記一方の励起光源に供給する駆動電流を切替時点から所定時間内において徐々に減退させ、前記他方の励起光源に供給する前記駆動電流を前記切替時点から前記所定時間内において徐々に増加させるように制御する時定数回路とを備える光増幅器。
【請求項２】
励起光が導入され、その入射端から入射された光信号を増幅してその出射端から出射する希土類添加の光ファイバと、
前記励起光を出射する第１及び第２の励起光源と、
前記各励起光源から出射された前記励起光を合波するように構成され、少なくとも２つの励起光を出力する光カプラと、
前記励起光のうちいずれか一方を前記希土類添加光ファイバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、
前記励起光のうち他方を前記希土類添加光ファイバの出射端から導入する第２の励起光導入手段と、
前記第１及び第２の励起光源が出射する励起光を分岐する励起光分岐手段と、
この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電気信号に変換する光／電気信号変換手段と、
この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、この電源回路から前記第１及び第２の励起光源へ夫々供給される駆動電流を夫々同量の所定値とする第１の状態と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とするとともに前記第２の励起光源へ供給される駆動電流を０とする第２の状態と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を０とするとともに前記第２の励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とする第３の状態とを切り替える切替回路とを備える光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大洋を横断する光海底ケーブルを始めとする長距離光ファイバ通信システムに係り、特に光信号の直接増幅を行う希土類（例えば、エルビウム）添加の光ファイバを用いた伝送方式（光送方式、受信方式、中継方式等）に採用される光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
大洋を横断する光海底ケーブルを始めとする長距離光ファイバ通信システムの中継方式としては、光直接増幅技術の進展により、光直接増幅中継方式が多く用いられている。この光直接増幅中継方式においては、通常、増幅媒体として希土類元素（ランタノイド、アクチノイドあるいはエルビウム）を添加した光ファイバや半導体レーザダイオードを組み込んだ光増幅器が用いられる。
【０００３】
図１１は、従来の光増幅器の構成ブロック図である。図１１の光増幅器では、伝送媒体として通常の石英系光ファイバ（以下、「光ファイバ Fib」と記す）が用いられ、増幅媒体としてはエルビウム（Ｅｒ）を添加した光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と記す）が用いられる。また、この光増幅器では、入力側の光ファイバ Fibを介して伝送された主信号としての入力光信号Ｌ１が、ＥＤＦの増幅作用により増幅され出力側の光ファイバ Fibを介し出力光信号Ｌ２として出力されている。
【０００４】
励起光源ＬＤは、ＥＤＦを励起するための高出力の半導体レーザダイオードであり、例えば、発振波長約１４７５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザダイオード、あるいは発振波長９８０ｎｍのＩｎＧａＡｓレーザダイオードである。この励起光源ＬＤは、制御回路Ｃｎによって制御されている。励起光源ＬＤから出力された励起光は、励起側の光ファイバ Fibにより伝送されている。
【０００５】
光合波器ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexer）は、励起光源ＬＤからの励起光
と主信号側の入力光を合波するための光部品であり、ＥＤＦと出力側の光ファイバFib との間に設けられている。入力信号Ｌ１とは異なる波長の励起光源ＬＤからの励起光が、光合波器ＷＤＭを経て、ＥＤＦに導入されている。
【０００６】
ＥＤＦ内にドープされているエルビウム（Ｅｒ）は、導入された励起光によって励起状態になり、波長１５２０から１５７０ｎｍの光に対して増幅作用を行う。従って、波長１５５８ｎｍの入力光信号Ｌ１は、ＥＤＦ内で増幅された後、出力光信号Ｌ２として出力されている。
【０００７】
ところで、励起光源ＬＤは長期間使用することによる劣化や故障が生じると、必要な励起光が出力できなくなる。そこで、一方の励起光源ＬＤが劣化や故障により使用できない場合や性能が低下した場合には、他方の励起光源ＬＤがその代わり使用できるように、励起光源ＬＤを冗長構成にすることが考えられる。
【０００８】
図１２は、ＥＤＦを用いた光増幅器で励起光源を冗長構成にした場合の構成ブロック図である。この光増幅器では、２個の励起光源ＬＤ１、ＬＤ２が設けられ、夫々、制御回路Ｃｎにより制御されている。また、制御回路Ｃｎは、切替スイッチを有し、図示しない入力部より切替指令が入力されると、切替スイッチにより一方の励起光源に供給していた駆動電流を他方の励起光源へ切り替える。光カプラＣｐは、２本の光ファイバを並べて融着するとともに一方の光ファイバの出力側端を溶着部分の先で切断した構造を有している。２個の励起光源ＬＤ１、ＬＤ２は夫々光カプラＣｐの入力側から延びている光ファイバに
励起光を導入する。光カプラＣｐの出力側から延びている光ファイバFib は光合波器ＷＤＭに接続されている。従って、光カプラＣｐは、入力側から延びたいずれの光ファイバFib から励起光が導入されても、この励起光を内部の溶着部分において他方の光ファイバへ分散するので、出力側から延びた光ファイバを通じて伝送することができる。よって、励起光源ＬＤ１、ＬＤ２のいずれか一方から出射された励起光は、光カプラＣｐを介して光合波器ＷＤＭを経てＥＤＦに導入される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、光カプラの上述した構造に因り、入力側から延びている何れかの光ファイバへ励起光が導入されても、導入された励起光を内部の融着部において２本の光ファイバへ各々均等に分散するので、出力側が切断されている光ファイバに分散された励起光は、その切断部において外部に漏れてしまい、過剰損失を起こしてしまっていた。例えば、３dbの光カプラを用いた場合は、３db以上の励起光の過剰損失を起こしてしまうという問題があった。
【００１０】
また、光の過剰損失を最小限にとどめるために、偏波面を合わせて偏波カプラを使うことも考えられるが、偏波カプラは非常に高価であり、経済的な問題があった。
【００１１】
更に、ＥＤＦを用いた光増幅器において、励起光源を冗長構成にした場合、励起光を出射する励起光源を一方のものから他方のものへ切り替える際に、ＥＤＦに導入される励起光の出力値が一時的にゼロになってしまう問題があった。
【００１２】
本発明の第１の目的は、ＥＤＦを用いた光増幅器で励起光源を冗長構成にし光カプラを使用しても励起光の過剰損失を最小にし、励起光を効率よくＥＤＦ側に導入できるとともに、安価な光増幅器を提供することである。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、光増幅器を冗長構成にした場合、ＥＤＦに導入される励起光の出力を所定値に維持しつつ、励起光を出射する励起光源を一方のものから他方のものへ切り替える制御ができる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】
【００１４】
第１の目的を達成するため、本発明の光増幅器は、その入射端から入射された光信号を励起光に従って増幅した後にその出射端から出射する希土類添加の光ファイバと、前記励起光を出射する第１及び第２の励起光源と、前記各励起光源から出射された前記励起光を夫々伝送する２本の光ファイバをその途中で互いに溶着させた構造を有する光カプラと、前記光カプラを構成する２本の光ファイバのうちの何れか一方によって伝送された前記励起光を前記希土類添加光ファイバの入射端から導入する第１の励起光導入手段と、前記光カプラを構成する２本の光ファイバのうちの他方によって伝送された前記励起光を前記希土類添加光ファイバの出射端から導入する第２の励起光導入手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光増幅器は、前記第１及び第２の励起光源が出射する励起光を分岐する励起光分岐手段と、この励起光分岐手段にて分岐された励起光を電気信号に変換する光／電気信号変換手段と、この光／電気信号変換手段にて変換された前記電気信号が所定値となるように前記第１及び第２の励起光源を制御する制御手段とを備えてもよい。
【００１６】
更に、本発明の光増幅器は、第１の基板に前記希土類添加の光ファイバと前記光カプラと前記第１及び第２の励起光導入手段とを搭載し、第２の基板に前記第１の励起光源を搭載し、第３の基板に前記第２の励起光源を搭載し、前記第１の基板と前記第２の基板を着
脱自在に構成し、前記第１の基板と前記第３の基板を着脱自在に構成してもよい。
【００１７】
第２の目的を達成するために、本発明の光増幅器の制御手段は、前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、前記駆動電流を供給すべき励起光源をいずれか一方から他方へ切り替える場合、前記一方の励起光源に供給する駆動電流を切替時点から所定時間内において徐々に減退させ、前記他方の励起光源に供給する前記駆動電流を前記切替時点から前記所定時間内において徐々に増加させるように制御する時定数回路とを備えることを特徴とする（請求項１に対応）。
【００１８】
また、本発明の光増幅器の制御手段は、前記電気信号が所定値になるように調整して、前記第１及び第２の励起光源に駆動電流を供給する電源回路と、この電源回路から前記第１及び第２の励起光源へ夫々供給される駆動電流を夫々同量の所定値とする第１の状態と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とするとともに前記第２の励起光源へ供給される駆動電流を０とする第２の状態と、前記第１の励起光源へ供給される駆動電流を０とするとともに前記第２の励起光源へ供給される駆動電流を前記所定値の倍とする第３の状態とを切り替える切替回路とを備えるように構成してもよい（請求項２に対応）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光増幅器は、ＥＤＦを用いた光増幅器で励起光源を冗長構成にし光カプラを使用しても励起光の過剰損失を最小にし、励起光を効率よくＥＤＦ側に導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の光増幅器の実施の形態を図面を参照して説明する。
＜発明の実施の形態１＞図１は本発明の第１の実施の形態による光増幅器の構成ブロック図である。
【００２１】
図１において、光増幅器１０は、長距離光ファイバ通信システムにおいて主信号を直接増幅して中継を行うための装置であり、一枚の基板上に構築されている。光増幅器１０は、各々光増幅部２０、励起光源部１３又は１４が構築されている３枚のサブ基板を、その上面に搭載している。
【００２２】
光増幅器１０には、、増幅対象の主信号を導入するために外部装置に対して接続される光コネクタＣ1 と、増幅後の主信号を送出するために外部装置に対して接続される光コネクタＣ2 とが、設けられている。この光コネクタＣ1 は、石英系光ファイバ（以下、「光ファイバ」という）Ｆを介して、光増幅部２０へ増幅対象の主信号を送出するための光コネクタＣ3 に接続されている。一方、光コネクタＣ2 は、光ファイバＦを介して、増幅された主信号を光増幅部２０から受け取るための光コネクタＣ4 に接続されている。また、光増幅器１０には、励起光源部１３から励起光を受け取るための光コネクタＣ5 、励起光源部１４から励起光を受け取るための光コネクタＣ7 、励起光を光増幅部２０に夫々導入するための光コネクタＣ6 ，Ｃ8 が設けられている。そして、光コネクタＣ5 とＣ6 との間、及び光コネクタＣ7 とＣ8 との間が夫々光ファイバＦによって継がれている。
【００２３】
光増幅部２０上においては、光コネクタＣ3 と光コネクタＣ4 の間（主信号側伝送路）には、主信号の進行方向の順に前方光合波器２１、エルビウムドープ光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と記す）２２、後方光合波器２３、モニタ用光カプラ２４が、夫々光ファイバＦを介して接続されている。また、前方光合波器２１と後方光合波器２３には、光カプラ２５の出力側から延びている２本の光ファイバＦのうち一方が、夫々接続されている。こ
の光カプラ２５の入力側から延びている２本の光ファイバＦは、夫々、光コネクタＣ6 又は光コネクタＣ8 に接続されている。
【００２４】
ＥＤＦ２２は、内部に添加されているエルビウム（Ｅｒ）が励起光により励起状態になると、光信号としての主信号を直接増幅している。従って、入力された主信号Ｌ１は、光コネクタＣ1 から光増幅器１０に導入され、ＥＤＦ２２によって光増幅された後、光コネクタＣ2 から出力されている（Ｌ２参照）。
【００２５】
前方光合波器２１と後方光合波器２３は、主信号を増幅するＥＤＦ２２の前後両側にあって、各々、光カプラ２５の出力側から供給される励起光を主信号と合波してＥＤＦ２２へ導入している。なお、励起光の波長は、主信号の波長と異なっている。
【００２６】
光カプラ２５は、３dbの１対１の片波合成カプラであり、２本の光ファイバＦをその中間部で互いに溶着した構造を有している。光カプラ２５は、入力側から延びているいずれかの光ファイバＦから励起光が入力されると、この励起光を内部の溶着部分において両光ファイバＦに均等に分散し、両光合波器２１，２３に対して均等に出力している。この光カプラ２５の出力側から前方光合波器２１までの構成が第１の励起光導入手段に相当し、光カプラ２５の出力側から後方光合波器２３までの構成が第２の励起光導入手段に相当している。
【００２７】
モニタ用光カプラ２４は、入力光を主信号に影響のないレベルでモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２４は、主信号を１０対１に分岐する光部品であり、ＥＤＦ２２により増幅された主信号を１０対１の割合で、光コネクタＣ4 とホトダイオード２６へ送出している（光信号分岐手段に相当）。
【００２８】
ホトダイオード（Photo Diode）２６は、モニタ用光カプラ２４に対して光ファイバＦ
を介して接続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カプラ２４により分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している（光／電気信号変換手段に相当）。
【００２９】
励起光源部１３側のサブ基板上には、光コネクタＣ5 に光ファイバＦを介して接続されている励起光源１１が設けられている。励起光源部１４側のサブ基板上には、光コネクタＣ7 に光ファイバＦを介して接続されている励起光源１２が設けられている。
【００３０】
励起光源１１、１２は、光増幅部２０のＥＤＦ２２を励起するための励起光を発振する励起レーザダイオード（Pump-Laser Diode）である。励起光源１１，１２には、光増幅部２０の制御回路２７により駆動電流が供給されている。
【００３１】
なお、励起光源１１，１２は、冗長構成であるので、同一特性を有しており、一方が故障の場合には、他方がその代わりに使用され、故障した一方の励起光源がその間に新品と交換される。励起光源１１が交換される場合は、光コネクタＣ5 において光ファイバＦが切り離され、励起光源部１３がサブ基板ごと光増幅器１０より外され、交換可能となる。また、励起光源１２が交換される場合は、コネクタＣ7 において光ファイバＦが切断され、励起光源部１４がサブ基板ごと光増幅器１０より外され、交換が可能となる。
【００３２】
図２は制御回路２７の構成ブロック図である。制御回路２７は、励起光源１１に接続されている制御部２７ａと、励起光源１２に接続されている制御部２７ｂを備えている。また、制御部２７ａと制御部２７ｂは、共にホトダイオード２６に接続されている。
【００３３】
制御部２７ａは、電源回路Ａｍと時定数回路Ｔａとを備える。制御部２７ａの時定数回
路Ｔａは、オフからオンへ立ち上がる切替トリガ信号が入力された時には、出力電圧を徐々に上げて、時定数によって定まる所定時間経過後に定常値とする。また、オンからオフへ立ち下がる切替トリガ信号が入力された時には、出力電圧を徐々に立ち下げて、時常数によって定まる所定時間経過後に０とする。
【００３４】
制御部２７ａの電源回路Ａｍは、２つの演算増幅器Ｏｐ1(Operational Amplifier)，Ｏｐ2 ，抵抗Ｒ0〜Ｒ4，コンデンサＣｏ及びトランジスタＴｒから構成されている。抵抗Ｒ0 は、ホトダイオード２６から出力される電流を電圧信号に変換して、演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子に入力している。この演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子には、時定数回路Ｔａからの出力電圧も入力している。演算増幅器Ｏｐ1 は、両入力端子に入力される電圧の差に応じて、出力電圧を上下させる。この演算増幅器Ｏｐ1 の出力電圧は、演算増幅器Ｏｐ2 の非反転入力端子に入力され、この演算増幅器Ｏｐ2 ，トランジスタＴｒ，抵抗Ｒ3，Ｒ4からなる増幅回路によって、所定の増幅率にて増幅される。従って、電源回路Ａｍは、ホトダイオード２６の出力電流が時定数回路Ｔａからの電圧値に対応する大きさとなるように、励起光源１１へ駆動電流を供給する。その結果、時定数回路Ｔａからの電圧値が０の場合には、電源回路Ａｍは、励起光源１１に対して駆動電流を供給しない。
【００３５】
また、電源回路Ａｍは、オフからオンへ立ち上がる切替トリガ信号が時定数回路Ｔａに入力されると、時定数回路Ｔａの出力電圧が徐々に上がるのに正比例して励起光源１１への駆動電流を増加させ、所定時間後には励起に必要な所定値まで立ち上げる。更に、電源回路Ａｍは、オンからオフへ立ち下がる切替トリガ信号が時定数回路Ｔａに入力され、時定数回路Ｔａの出力電圧が徐々に下がるのに正比例して励起光源１１への駆動電流を減退させ所定時間後には０とする。
【００３６】
制御部２７ｂは、電源回路Ａｍと時定数回路Ｔｂとを備え、励起光源１２へ供給する電流を制御している。なお、制御部２７ｂの電力供給の構成において、制御部２７ａと同一符号のものは、同一構成なので説明を省略する。但し、制御部２７ａの時定数回路Ｔａと制御部２７ｂの時定数回路Ｔｂは、相反する動作を行っている。従って、制御部２７ａの時定数回路Ｔａが電圧の立ち下げを行う場合、制御部２７ｂの時定数回路Ｔｂは、電圧の立ち上げを行っている。
【００３７】
次に、励起光を出射する励起光源を切り替える際に、制御部２７ａ，２７ｂによって各励起光源１１，１２に各々出力される電流値の総計を所定値に保つための回路動作を説明する。
【００３８】
図３は励起光を出射する励起光源を励起光源１１から励起光源１２へ切り替えるための回路動作を説明するタイムチャートである。ここでは図２及び図３に基づき、励起光源１１から励起光源１２へ切り替える場合を例にとって説明を行う。
【００３９】
Ｐ0の時点では、光増幅部２０には励起光源１１から励起光が入力されており、モニタ
用光カプラ２４により分岐された主信号の出力光がホトダイオード２６において電気信号に変換され、この電気信号が制御回路２７に入力されている。従って、ホトダイオード２６からの電気信号に基づいて、制御部２７ａは、励起光源１１に一定の電流を供給している（図３（ｂ）参照）。一方、制御部２７ｂは、励起光源１２には電流を供給していない（図３（ｃ）参照）。
【００４０】
Ｐ1の時点で、励起光源を励起光源１１から励起光源１２へ切り替える信号（オンから
オフに立ち下がる切替トリガ信号）が入力された場合（図３（ａ）参照）、制御部２７ａの時定数回路Ｔａは、徐々に電圧の立ち下げを行い、制御部２７ｂの時定数回路Ｔｂは、徐々に電圧の立ち上げを行っている。
【００４１】
すると、制御部２７ａは、励起光源１１へ供給する駆動電流を時点Ｐ1から時点Ｐ2までに徐々に減退させ、時点Ｐ2 においてオフとする（図３（ｂ）参照）。一方、制御部２７ｂは、励起光源１２へ供給する電流を時点Ｐ1から時点Ｐ2までに徐々に増加させ、時点Ｐ2 において定常値とする（図３（ｃ）参照）。その結果、時点Ｐ1から時点Ｐ2までの間、ＥＤＦ２２に導入される励起光の出力レベルが常に所定値となる（図３（ｄ）参照）。なお、制御回路２７は図示しない電源回路から電源を供給されている。
【００４２】
このように、励起光源を切り替える場合には、制御回路２７は、ＥＤＦ２２に導入される励起光の出力レベルが常に所定値となるように励起光源１１、１２の励起出力の増減を制御する。この際、励起光源１１、１２の励起光は、光カプラ２５の出力側から延びた２本の光ファイバＦ及び各光合波器２１，２３を介してＥＤＦ２２に導入される。時点Ｐ2 以降において、励起光源１２からの励起光のみでＥＤＦ２２に導入される励起光の出力レベルが所定値となれば、励起光源１１を含む励起光源部１３を新規なものと交換することができる。実施の形態１の励起光源部１３は、励起光源１１だけを基板上に載置した簡素な構成であるので、基板毎交換しても他の部品がむだにならず経済的である。
【００４３】
３dbの１対１の光カプラの出力側から延びる一本の光ファイバＦのみを介して励起光をＥＤＦに導入する従来の構成では、光カプラの他方の光ファイバＦの切断面から励起光が漏出され過剰損失を起こすだけであったが、本実施形態の構成では、光カプラ２５の出力側から２本の光ファイバＦを延ばして、これら両光ファイバＦを介して励起光をＥＤＦ２２に導入するから、光カプラ２５に入ってきた励起光のほぼ全エネルギーがＥＤＦ２２に導入され、励起光の過剰損失を最小に抑えることが可能となった。
【００４４】
また、主信号の出力側に設置したモニタ用光カプラ２４からの情報に基づいて、制御回路２７は、各励起光源１１，１２への駆動電流に対してオートパワーコントロールを行うとともに、励起光源１１，１２への駆動電流のバランスを取る。従って、冗長構成の励起光源１１，１２からＥＤＦ２２へ導入される励起光の出力レベルを一定に制御できる。
＜発明の実施の形態２＞図４は本発明の実施の形態２の制御回路の構成ブロック図である。本実施形態２の制御回路２７は、励起光源１１に接続されている制御部２７ｃと、励起光源１２に接続されている制御部２７ｄを備えている。また、制御部２７ｃと制御部２７ｄは共にホトダイオード２６に接続されている。なお、制御部２７ｃ，２７ｄの構成において、図２の制御部２７ａあるいは制御部２７ｂと同一符号のものは同一構成なので説明を省略する。
【００４５】
制御部２７ｃは、電源回路Ａｍと電圧切替部Ｓａとを備え、励起光源１１へ供給する電流を制御している。電圧切替部Ｓａは、演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力する電圧を３段階に変化させることにより、電源回路Ａｍから出力される電流値を、定常値の１００％（ｍａｘ）、定常値の５０％（ｎｏｒ）、０％（ｏｆｆ）の３段階に切り替える。
【００４６】
制御部２７ｄは、電源回路Ａｍと電圧切替部Ｓｂとを備え、励起光源１２へ供給する電流を制御している。電圧切替部Ｓｂも、演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力する電圧を３段階に変化させることにより、電源回路Ａｍから出力される電流値を、定常値の１００％（ｍａｘ）、定常値の５０％（ｎｏｒ）、０％（ｏｆｆ）の３段階に切り替える（切替手段に相当）。
【００４７】
実施の形態２の制御回路２７では、外部からの指令により作動するスイッチＳＷが、電圧切替部Ｓａと電圧切替部Ｓｂとを相互に関連付けて３段階に切り替える。通常、スイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａと電圧切替部Ｓｂとを共に電源回路Ａｍから出力される電流値を定常値の５０％とする位置（ｎｏｒ）にセットしている。しかし、励起光源１１を交換
する場合、スイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａを「ｏｆｆ」の位置にセットすると同時に、電圧切替部Ｓｂを「ｍａｘ」の位置にセットする。すると、電圧切替部Ｓａから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は０となり、制御部２７ｃの電源回路Ａｍは、励起光源１１に対して駆動電力を供給しない。一方、電圧切替部Ｓｂから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は「ｍａｘ」値となり、制御部２７ｄの電源回路Ａｍは、励起光源１２へ供給する電流を定常値の１００％とする。また、励起光源１２を交換する場合、スイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａを「ｍａｘ」の位置にセットすると同時に、電圧切替部Ｓｂを「ｏｆｆ」の位置にセットする。すると、電圧切替部Ｓａから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は「ｍａｘ」値となり、制御部２７ｃの電源回路Ａｍは、励起光源１１へ供給する電流を定常値の１００％とする。一方、電圧切替部Ｓｂから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は０となり、制御部２７ｄの電源回路Ａｍは、励起光源１２に対して駆動電力を供給しない。
【００４８】
次に、励起光を出射する励起光源を交換する際に、制御部２７ｃ，２７ｄによって各励起光源１１，１２に各々出力される電流値の総計を定常値に保つための回路動作を説明する。
【００４９】
図５は、励起光源１１を交換するための回路動作を説明するタイムチャートである。Ｐ0 の時点では、光増幅部２０には、励起光源１１と励起光源１２とから夫々定常値の５０％ずつを加算した励起光が入力されており、モニタ用光カプラ２４により分岐された主信号の出力光がホトダイオード２６において電気信号に変換され、この電気信号が制御回路２７に入力されている。従って、ホトダイオード２６からの電気信号に基づいて、制御部２７ｃと制御部２７ｄは、夫々定常値の５０％ずつの電流を夫々の励起光源１１、励起光源１２に供給している（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）。この時、制御回路２７のスイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａと電圧切替部Ｓｂとを共に「ｎｏｒ」の位置にセットしている。
【００５０】
Ｐ1 の時点で、励起光源を励起光源１１から励起光源１２へ切り替える信号（励起光源１１切替トリガ信号）が入力された場合（図５（ａ）参照）、スイッチＳＷは、電圧切替部Ｓａを「ｏｆｆ」の位置にセットすると同時に、電圧切替部Ｓｂを「ｍａｘ」の位置にセットする（図４破線部参照）。すると、電圧切替部Ｓａから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は０になる。従って制御部２７ｃの電源回路Ａｍは、励起光源１１に提供する電流値を定常値の５０％から０％にダウンし、励起光源１１に対して駆動電力を供給しない（図５（ｂ）参照）。一方、電圧切替部Ｓｂから演算増幅器Ｏｐ1 の非反転入力端子へ入力される電圧値は「ｍａｘ」値となる。従って、制御部２７ｄの電源回路Ａｍは、励起光源１２へ供給する電流を定常値の５０％から１００％にアップする（図５（ｃ）参照）。その結果、Ｐ1 の時点で、ＥＤＦ２２に導入される励起光は、励起光源１２からの励起光のみとなる（図５（ｄ）参照）。
【００５１】
制御回路２７は、励起光源１１の励起光が停止されても、励起光源１２から定常値の１００％の励起光が出力されるように制御している。時点Ｐ1 以降において、励起光源１２のみで光増幅器１０への励起光の出力レベルが定常値となれば、励起光源１１を含むサブ基板を新規なものと交換することができる。
【００５２】
このように、光増幅部２０には励起光源１１と励起光源１２から夫々定常値の５０％ずつを加算した励起光が入力されており、何れか一方の励起光源を新規なものに交換する場合には、他方の励起光源の出力値を定常値の５０％から１００％へ切り替えることができるので、励起光の出力値の総計がゼロになることはない。
＜発明の実施の形態３＞図６は本発明の光増幅回路の実施の形態３の構成ブロック図である。
【００５３】
図１と図６の違いは、図１では制御回路（制御部２７ａ，２７ｂ）２７を光増幅部２０のサブ基板側に設けたのに対し、図６では各制御部２７ａ，２７ｂと同構成を有する制御回路２７ｅ，２７ｆを励起光源部１３，１４のサブ基板側に設けた点である。図６において、図１と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００５４】
励起光源部１３側のサブ基板上には、光コネクタＣ5 に光ファイバＦを介して接続されている励起光源１１が設けられている。また、励起光源部１３側のサブ基板上には、励起光源１１を制御する制御部２７ｅが設けられている。励起光源部１４側のサブ基板上には、光コネクタＣ7 に光ファイバＦを介して接続されている励起光源１２が設けられている。また、励起光源部１４側のサブ基板上には、励起光源１２を制御する制御部２７ｆが設けられている。従って、各励起光源１１，１２には、制御部２７ｅ及び制御部２７ｆにより駆動電流が供給されている。
【００５５】
ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ２４に対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、制御部２７ｅ及び制御部２７ｆに対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カプラ２４により分岐された出力光を電気信号に変換して制御部２７ｅ及び制御部２７ｆへ出力している。
【００５６】
なお、励起光源１１，１２は冗長構成であるので、同一特性を有しており、一方が、故障の場合には、他方がその代わりに使用され、その間に故障した一方の励起光源が新品と交換される。励起光源１１が交換される場合は、光コネクタＣ5 において光ファイバＦが切り離され、励起光源部１３がサブ基板ごと光増幅器１０より外され、交換可能となる。また、励起光源１２が交換される場合は、コネクタＣ7 において光ファイバＦが切り離され、励起光源部１４がサブ基板ごと光増幅器１０より外され、交換が可能となる。
【００５７】
図６の光増幅器によれば、光増幅部２０のサブ基板側は信頼度の高い光部品のみで構成されることになる。従って、光増幅部２０は長期にわたってメンテナンスフリーの状態になり、光増幅部２０の保守が容易になる。
【００５８】
また、図６の光増幅器の構成のものは、制御回路も励起光源と同様に冗長構成となり、総じて、光増幅器としての信頼度は格段に上昇する。
＜発明の実施の形態４＞図７は本発明の光増幅器の実施の形態４の構成ブロック図である。
【００５９】
図７と図１との違いは、モニタ用光カプラ２４の接続位置の違いである。図１において、モニタ用光カプラ２４は主信号側伝送路の後方光合波器２３と光コネクタＣ4 との間に設けられていたが、図７において、モニタ用光カプラ２４ｂは、光カプラ２５の出力側と後方光合波器２３との間の光路中に設けられている。なお、図７において、図１と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００６０】
モニタ用光カプラ２４ｂは、光カプラ２５の出力側に対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、後方光合波器２３に対して光ファイバＦを介して接続されている。モニタ用光カプラ２４ｂは、入力光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２４ｂは、入力光を１０対１に分岐する光部品であり、光カプラ２５から出力された励起光を１０対１の割合で、後方光合波器２３とホトダイオード２６へ送出している。
【００６１】
ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ２４ｂに対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カ
プラ２４ｂにより分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００６２】
制御回路２７は、実施形態１あるいは実施形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。実施形態４の光増幅器は、光カプラ２５からの励起光の一方をそのままＥＤＦ２２へその入射端から導入し、他方の励起光をモニタ用光カプラ２４ｂを介して、ＥＤＦ２２へその出射端から導入し、総じて双方向からの励起を行っている。
【００６３】
また、実施形態４の光増幅器は、モニタ用光カプラ２４ｂを介して一部がホトダイオード２６に送出されて、その他の励起光が後方光合波器２３側に入るため、ＥＤＦ２２の入射端から入射される励起光が、ＥＤＦ２２の出射端から入射される励起光より大きくなる。従って、実施形態４の光増幅器は、双方向からの励起でありながら、主信号と励起光とが干渉することにより生じる雑音が最小になり、低雑音の光増幅器が期待できる。
＜発明の実施の形態５＞図８は本発明の光増幅器の実施の形態５の構成ブロック図である。
【００６４】
図８と図１及び図７との違いは、モニタ用光カプラの接続位置の違いである。図１において、モニタ用光カプラ２４は主信号側伝送路の後方光合波器２３と光コネクタＣ4 との間に設けられていたが、図８において、モニタ用光カプラ２４ｃは、光カプラ２５の出力側と前方光合波器２１との間の光路中に設けられている。なお、図８において、図１と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００６５】
モニタ用光カプラ２４ｃは、光カプラ２５の出力側に対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、前方光合波器２１に対して光ファイバＦを介して接続されている。モニタ用光カプラ２４ｃは、入力光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２４ｃは、入力光を１０対１に分岐する光部品であり、光カプラ２５から出力された励起光を１０対１の割合で、前方光合波器２１とホトダイオード２６へ送出している。
【００６６】
ホトダイオード２６は、モニタ用光カプラ２４ｃに対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カプラ２４ｃにより分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００６７】
制御回路２７は、実施形態１あるいは実施形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。実施形態５の光増幅器は、光カプラ２５からの励起光の一方をそのままＥＤＦ２２へその出射端から導入し、他方の励起光をモニタ用光カプラ２４ｂを介して、ＥＤＦ２２へその入射端から導入し、総じて双方向からの励起を行っている。
【００６８】
また、実施形態５の光増幅器は、モニタ用光カプラ２４ｃを介して一部がホトダイオード２６に送出されて、その他の励起光が前方光合波器２１側に入るため、ＥＤＦ２２の入射端から入射される励起光が、ＥＤＦ２２の出射端から入射される励起光より小さくなる。従って、実施形態５の光増幅器は、主信号と励起光とが干渉し、増幅動作が大となり、高出力の光増幅器が期待できる。
＜発明の実施の形態６＞図９は本発明の光増幅器の実施の形態６の構成ブロック図である。
【００６９】
図９と、図１、図７及び図８との違いは、モニタ用光カプラの接続位置の違いである。図９では、モニタ用光カプラは、励起光源１１、１２に接続された光コネクタＣ６，Ｃ８と光カプラ２５の入力側との間の光路上に、夫々設けられる。なお、図９において、図１
と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。モニタ用光カプラ２４ｄ1 は、コネクタＣ6 に対し光ファイバＦを介して接続されるとともに、光カプラ２５の入力側に対し光ファイバＦを介して接続される。モニタ用光カプラ２４ｄ1 は、入力光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２４ｄ1 は、入力光を１０対１に分岐する光部品であり、励起光源１１から出力された励起光を１０対１の割合で、光カプラ２５の入力側とホトダイオード２６ａへ送出している。ホトダイオード２６ａは、モニタ用光カプラ２４ｄ1 に対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カプラ２４ｄ1 により分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００７０】
モニタ用光カプラ２４ｄ2 は、コネクタＣ8 に対し光ファイバＦを介して接続されるとともに、光カプラ２５の入力側に対し光ファイバＦを介して接続される。モニタ用光カプラ２４ｄ2 は、入力光をモニタ用に分岐する光部品である。例えば、モニタ用光カプラ２４ｄ2 は、入力光を１０対１に分岐する光部品であり、励起光源１２から出力された励起光を１０対１の割合で、光カプラ２５の入力側とホトダイオード２６ｂへ送出している。ホトダイオード２６ｂは、モニタ用光カプラ２４ｄ2 に対して光ファイバＦを介して接続されているとともに、制御回路２７に対して信号線を介して接続されており、モニタ用光カプラ２４ｄ2 により分岐された出力光を電気信号に変換して制御回路２７へ出力している。
【００７１】
制御回路２７は、実施形態１あるいは実施形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。従って、この実施形態６では励起光を直接監視することができるから、励起光源１１、１２の故障が瞬時に判別できる。＜発明の実施の形態７＞図１０は本発明の光増幅器の実施の形態７の構成ブロック図である。
【００７２】
図１０ではモニタ用光カプラは励起光源１１、１２に内蔵されているホトダイオード１１ａ，１２ａを使用して励起光源１１、１２から出射される励起光のバックビームの出力レベルを監視する構成である。なお、図１０において、図１と同一符号のものは、同一機能を有するものであるから詳細な説明を省略する。
【００７３】
励起光源部１３のサブ基板には、励起光源１１と励起光源１１に内蔵されたホトダイオード１１ａと制御回路１５が設けられている。励起光源部１４のサブ基板には、励起光源１２と励起光源１２に内蔵されたホトダイオード１２ａと制御回路１６が設けられている。
【００７４】
ホトダイオード１１ａ，１２ａは、励起光源１１、１２の励起光のバックビームを電気信号に変換して制御回路１５，１６へ出力している。制御回路１５，１６は、実施形態１あるいは実施形態２で説明した制御手段で、励起光源１１、１２の出力光の出力レベルを所定値に保つ制御を行う。
【００７５】
従って、この実施形態７では励起光を直接監視することができるから、励起光源１１、１２の故障が瞬時に判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の光増幅器の実施の形態１の構成ブロック図
【図２】制御回路の構成ブロック図
【図３】励起光源を別の励起光源へ切り替える回路動作のタイムチャート
【図４】実施の形態２の制御回路の構成ブロック図
【図５】励起光源を別の励起光源に交換する回路動作のタイムチャート
【図６】本発明の光増幅器の実施の形態３の構成ブロック図
【図７】本発明の光増幅器の実施の形態４の構成ブロック図
【図８】本発明の光増幅器の実施の形態５の構成ブロック図
【図９】本発明の光増幅器の実施の形態６の構成ブロック図
【図１０】本発明の光増幅器の実施の形態７の構成ブロック図
【図１１】従来の光増幅器の構成ブロック図
【図１２】従来の光増幅器の励起光源を冗長構成にした場合の構成ブロック図
【符号の説明】
【００７７】
１０ 光増幅器
１１，１２ 励起光源（励起レーザダイオード）
１３，１４ 励起光源部
２０ 光増幅部
２１ 前方光合波器
２２ ＥＤＦ
２３ 後方光合波器
２４ モニタ用光カプラ
２５ 光カプラ
２６ ホトダイオード
２７ 制御回路
Ｃ1〜Ｃ8 光コネクタ
【図１】
2005064528.tif 000003
【図２】
2005064528.tif 000004
【図３】
2005064528.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005064528.tif 000007
【図６】
2005064528.tif 000008
【図７】
2005064528.tif 000009
【図８】
2005064528.tif 000010
【図９】
2005064528.tif 000011
【図１０】
2005064528.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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