(57)【要約】【課題】  伝送光ファイバの個体差又は経年劣化、もしくは光ファイバの割り入れによりラマン利得が減少した場合でも、容易に当初の利得プロファイルを回復できるようにする。【解決手段】  伝送光ファイバ１２が、ラマン増幅により信号光を光増幅する。エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２２が、更に、信号光を光増幅する。励起光源３０は、伝送光ファイバ１２及びＥＤＦ２２を励起する励起光を発生する。励起光供給素子２６は、ＥＤＦ２２の信号光出力側からＥＤＦ２２に励起光を供給する。待機励起光源４０は、伝送光ファイバ１２を励起する副励起光を発生すべく待機する。信号光パワー検出器２０，２２は、ＥＤＦ２２の入力信号光パワーをモニタする。ラマン利得が減少したとき、駆動回路４４は、信号光パワー検出器２０，２２の検出結果に従いＥＤＦ２２の入力信号光パワーが所望値になるように当該待機励起光源４０を駆動する。【選択図】  図１
2005070522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を光増幅するラマン増幅媒体（１２）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）で光増幅された信号光を光増幅する希土類添加光増幅媒体（２２）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）及び当該希土類添加光増幅媒体（２２）を励起する励起光を発生する励起光源（３０）と、
当該希土類添加光増幅媒体（２２）の信号光出力側から当該当該希土類添加光増幅媒体（２２）に、当該励起光源（３０）から出力される励起光を供給する励起光供給素子（２６）
とを具備する複合光増幅器であって、更に、
当該希土類添加光増幅媒体（２２）の入力信号光パワーをモニタする信号光パワー検出器（２０，２２）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）を励起する副励起光を発生すべく待機する待機励起光源（４０）と、
当該信号光パワー検出器（２０，２２）の検出結果に従い、当該希土類添加光増幅媒体（２２）の入力信号光パワーが所望値になるように当該待機励起光源（４０）を駆動する駆動回路（４４）
とを具備することを特徴とする複合光増幅器。
【請求項２】
更に、当該ラマン増幅媒体（１２）と当該希土類添加光増幅媒体（２２）の間に配置される励起光・信号光転送装置であって、当該ラマン増幅媒体（１２）で光増幅された信号光を当該希土類添加光増幅媒体（２２）に向けて転送し、逆方向の光伝送を阻害する信号光転送路と、当該希土類添加光増幅媒体（２２）で吸収されなかった励起光を当該ラマン増幅媒体（１２）に向けて転送するバイパス路（３８）とを具備する励起光・信号光転送装置（１４，１６，１８，３８）を具備する請求項１に記載の複合光増幅器。
【請求項３】
更に、当該待機励起光源（４０）の出力光を当該バイパス路（３８）に結合する光結合器（４２）を具備する請求項２に記載の複合光増幅器。
【請求項４】
当該予備励起光の波長が、当該励起光源（３０）の出力する励起光の波長に実質的に等しい請求項１乃至３の何れか１項に記載の複合光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリアルに接続されたラマン増幅器と希土類ドープ光増幅器とを具備する複合光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離の光ファイバ伝送では、伝送用光ファイバの間に光中継増幅器を配置する光増幅中継伝送システムが使用される。光中継増幅器は、エルビウムを添加した光増幅ファイバ（ＥＤＦ）と、当該光増幅ファイバのエルビウムイオンを励起する励起光源とを有するエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）からなる。エルビウム以外の希土類元素をドープした光ファイバも、一般的には、光増幅ファイバとして使用可能である。
【０００３】
また、伝送用光ファイバでラマン増幅を生じさせ、信号光を増幅する光増幅中継伝送システムも知られている。
【０００４】
増幅帯域の異なる光増幅器をシリアルに接続することにより、広帯域の光増幅を実現できる。また、同じ増幅帯域の複数の光増幅器をシリアルに接続することにより、全体として高い利得を実現できる。
【０００５】
光増幅器を多段接続する構成は、米国特許第６３９６６２３号公報、米国特許第６４２４４５７号公報、及び米国特許第６４５６４２６号公報に記載されている。特に、米国特許第６３９６６２３号公報には、ラマン増幅器とＥＤＦＡをシリアルに接続する構成が記載されている。
【０００６】
光増幅器の励起光源には、２つのパワー制御が適用されている。即ち、励起光源であるレーザダイオードの出力パワーをモニタし、そのパワーが一定になるように駆動電流を制御する自動パワー制御（ＡＰＣ）と、増幅された信号光のパワーが一定になるように、励起パワーを制御する自動レベル制御（ＡＬＣ）である。
【０００７】
光増幅器の利得プロファイルを所望形状に調節する構成として、以下のような構成が知られている。即ち、光増幅器の出力に可変利得等化器を配置し、当該可変利得等化器の出力光の短波長光及び長波長光の光パワーを計測し、その両者の光パワーが互いに等しくなるように可変利得等化器の利得プロファイルを制御する。
【特許文献１】米国特許第６３９６６２３号公報
【特許文献２】米国特許第６４２４４５７号公報
【特許文献３】米国特許第６４５６４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＥＤＦＡとラマン増幅器を併用する複合光増幅器では、次のような問題点がある。即ち、ラマン利得が伝送光ファイバの実効断面積及び伝送損失に依存するので、複合光増幅器の利得プロファイルが、伝送ファイバの個体差（実効断面積及び／又は伝送損失の個体差）により変動する。また、光ケーブルの修理に伴う光ファイバの割入れ、及び、伝送光ファイバの経年劣化によるファイバ損失の増加により、ラマン増幅器の利得が減少し、複合光増幅器の利得プロファイルが大きく崩れる。特に、ＥＤＦＡの直前でケーブル障害が生じ、ＥＤＦＡとラマン増幅器として機能していた伝送光ファイバとの間に、その伝送光ファイバより実効断面積の大きい光ファイバを割り入れた場合、ラマン利得が著しく減少する。
【０００９】
図２は、ＥＤＦＡの直前に光ファイバを割り入れる前後の利得プロファイル例を示す。縦軸がネットゲインを示し、横軸が波長を示す。実線が、光ファイバを割り入れる前の利得プロファイル、即ち、正常動作時の利得プロファイルを示し、破線が光ファイバを割り入れた後の利得プロファイルを示す。光ファイバの割入れ前では、利得プロファイルはほぼ平坦であるが、光ファイバを割り入れた後では、利得プロファイルが大きく崩れている。
【００１０】
可変利得等化器を出力段に配置することで、利得プロファイルを調節可能になるが、そのためには、３ｄＢ光カップラ、２台の光フィルタ及び２台のフォトダイオードというように、多数の光素子が必要になる。
【００１１】
本発明は、伝送光ファイバの個体差に容易に対応でき，光ファイバの割り入れ、又は、ラマン増幅器として機能していた伝送光ファイバの損失増加があったとしても、利得プロファイルを所望形状に維持できる複合光増幅器を提示することを目的とする。
【００１２】
本発明はまた，伝送光ファイバの個体差に容易に対応して、利得プロファイルを所望形状に維持できる複合光増幅器を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る複合光増幅器は、信号光を光増幅するラマン増幅媒体と、当該ラマン増幅媒体で光増幅された信号光を光増幅する希土類添加光増幅媒体と、当該ラマン増幅媒体及び当該希土類添加光増幅媒体を励起する励起光を発生する励起光源と、当該希土類添加光増幅媒体の信号光出力側から当該当該希土類添加光増幅媒体に、当該励起光源から出力される励起光を供給する励起光供給素子とを具備する複合光増幅器であって、更に、当該希土類添加光増幅媒体の入力信号光パワーをモニタする信号光パワー検出器と、当該ラマン増幅媒体を励起する副励起光を発生すべく待機する待機励起光源と、当該信号光パワー検出器の検出結果に従い、当該希土類添加光増幅媒体の入力信号光パワーが所望値になるように当該待機励起光源を駆動する駆動回路とを具備することを特徴とする。
【００１４】
このように、待機励起光源を予め用意しておくことで、ラマン増幅の利得が減少しても、待機励起光源によりラマン増幅の出力信号パワーを所望値に容易に回復させることができる。後段の希土類添加光増幅器の信号入力パワーを容易に所望値に維持できるので、全体の利得プロファイルを支持しやすくなる。従ってまた、利得プロファイルを維持しやすくなり、安定な増幅動作を期待できる。
【００１５】
本発明に係る複合光増幅器は更に、当該ラマン増幅媒体と当該希土類添加光増幅媒体の間に配置される励起光・信号光転送装置であって、当該ラマン増幅媒体で光増幅された信号光を当該希土類添加光増幅媒体に向けて転送し、逆方向の光伝送を阻害する信号光転送路と、当該希土類添加光増幅媒体で吸収されなかった励起光を当該ラマン増幅媒体に向けて転送するバイパス路とを具備する励起光・信号光転送装置を具備する。
【００１６】
このような励起光・信号光転送装置により、希土類光増幅媒体で発生したＡＳＥ光等がラマン増幅媒体に侵入すること、及び、希土類光増幅媒体に再入射することを防止できる。これにより、発振現象とノイズ指数の劣化を抑制できる。また、当該希土類添加光増幅媒体で吸収されなかった励起光でラマン増幅媒体を励起できる。励起光を有効に活用できる。
【００１７】
本発明に係る複合光増幅器は更に、当該待機励起光源の出力光を当該バイパス路に結合する光結合器を具備する。これにより、待機励起光源の出力光を必要時に容易にラマン増幅媒体に供給できる。
【００１８】
好ましくは、当該予備励起光の波長が当該励起光源の出力する励起光の波長に実質的に等しい。これにより、励起光源のみを使用する場合と同様の利得プロファイルを実現しやすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、伝送光ファイバの個体差、伝送光ファイバの損失増加、又は新たな光ファイバの割入れにより、ラマン増幅器の出力信号パワーが減少しても、待機励起光源によりラマン増幅器の出力信号パワーを所望値に回復させることができる。後段の希土類添加光増幅器の信号入力パワーを容易に所望値に維持できるので、全体の利得プロファイルを支持しやすくなる。従ってまた、利得プロファイルを維持しやすくなり、安定な増幅動作を期待できる。希土類添加光増幅媒体に入力する信号光のパワーをモニタするだけでよいの、光検出器を１台、追加すれば済み、安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例の概略構成ブロック図を示す。入力端子１０には、図示しない光送信端局又は光伝送路から信号光が入力する。その信号光は、入力端子１０から伝送光ファイバ１２に入力し、伝送光ファイバ１２の信号光出力側部分におけるラマン増幅により光増幅され、その後、ＷＤＭ光カップラ１４、光アイソレータ１６及びＷＤＭ光カップラ１８を通過して、分波器２０に入力する。分波器２０はＷＤＭ光カップラ１８から入力する信号光のほとんどをＥＤＦ２２に、残りを受光器２４に印加する。分波器２０からＥＤＦ２２に供給された信号光は、ＥＤＦ２２を伝搬する間に光増幅され、光サーキュレータ２６のポートＢに入力する。光サーキュレータ２６は、ポートＢに入力する信号光をポートＣから出力端子２８に供給する。
【００２２】
励起光源３０は、約１４６０ｎｍのレーザダイオード３２，３４と、レーザダイオード３２，３４の出力光を合波する合波器３６とからなる。合波器３６で合波されたレーザ光が、ＥＤＦ２２の励起光及び伝送光ファイバ１２のラマン増幅の励起光として光サーキュレータ２６のポートＡに印加される。光サーキュレータ２６は、励起光源３０からポートＡに入力する励起光をポートＢからＥＤＦ２２に供給する。励起光は、ＥＤＦ２２内を信号光とは逆方向に伝搬し、その間にＥＤＦ２２に添加されたエルビウムを励起する。励起されたエルビウムが信号光を光増幅する。
【００２３】
ＥＤＦ２２で吸収されずに残った励起光がＥＤＦ２２から出力され、合波器２０を通過してＷＤＭ光カップラ１８に入力する。ＷＤＭ光カップラ１４とＷＤＭカップラ１８との間には、励起波長（ここでは、１４６０ｎｍ）の光が光アイソレータ１８を迂回するバイパス路３８を接続してある。ＥＤＦ２２で吸収されずに残った励起光は、ＷＤＭ光カップラ１８、バイパス路３８及びＷＤＭ光カップラ１４を通過して伝送光ファイバ１２に入力する。伝送光ファイバ１２に入力した励起光が、伝送光ファイバ１２でラマン増幅を生じさせ、これにより、信号光が上述のように光増幅される。
【００２４】
ＷＤＭ光カップラ１４、光アイソレータ１８，ＷＤＭカップラ１８及びバイパス路３８は、励起光・信号光転送装置を構成する。この励起光・信号光転送装置により、ＥＤＦ２２で発生したＡＳＥ光等が伝送光ファイバ１２に侵入すること、及び、ＥＤＦ２２に再入射することを防止できる。これにより、発振現象とノイズ指数の劣化を抑制できる。また、ＥＤＦ２２で吸収されなかった励起光を伝送光ファイバ１２におけるラマン増幅の励起光として利用するので、励起光を有効に活用できる。
【００２５】
本実施例では、伝送用光ファイバ１２の損失増加、又は、伝送用光ファイバ１２とＷＤＭ光カップラ１４との間への光ファイバの割り入れに備えて、ラマン増幅に対する予備の待機励起光源４４と、待機励起光源４４の出力光（副励起光）をバイパス３８に光結合する合波器４６と、待機励起光源４０を駆動する駆動回路４４を用意してある。待機励起光源４０の波長は、励起光源３０の波長（ここでは、１４６０ｎｍ）にほぼ等しい。これにより、励起光源３０のみを使用する場合と同様の利得プロファイルを実現しやすくなる。
【００２６】
受光器２４は、いわば、伝送用光ファイバ１２から出力される信号光のパワーを測定する。比較回路４６は、受光器２４の出力を所定参照値Ｖｒｅｆと比較する。駆動回路４４は、比較回路４６のその比較結果がゼロになるような駆動電流で待機励起光源４０を駆動する。これにより、待機励起光源４０は、ラマン増幅後の信号光パワーが所定値になるようなパワーの励起光を出力する。
【００２７】
勿論、運用開始当初では、励起光源３０から出力される励起光（主励起光）で伝送光ファイバ１２における十分な利得のラマン増幅を生じさせることができるので、待機励起光源４０及び駆動回路４４は休止している。比較回路４６も休止させても良い。待機励起光源４０を必要としないラマン増幅後の信号光パワーの閾値を比較回路４６に入力し、受光器２４の出力電圧がその閾値以上である場合に、駆動回路４４、従って待機励起光源４０を休止させるようにしてもよい。
【００２８】
利用を開始してから、伝送光ファイバ１２の損失が増加したり、または、ケーブル障害等で伝送光ファイバ１２とＷＤＭ光カップラ１４との間に別の光ファイバが割り入れられた場合、そのままでは、ＥＤＦ２２の入力パワーが設計値から大きくずれ、ＥＤＦ２２の利得プロファイルが変形してしまう。単に励起光源３０の出力パワーを調整するのでは、全体の利得プロファイルを平坦な形状にするのは非常に困難である。
【００２９】
本実施例では、待機励起光源４０を活用することで、励起光源３０の出力パワーを変更せずに、ラマン利得を調整する、即ち、増加させることができる。待機励起光源４０、駆動回路４４及び比較回路４６を、待機励起光源４０から一定以上の光パワーの副励起光を出力する実質的な動作状態にすればよい。すると、比較回路４６及び駆動回路４４により、ラマン増幅後の信号光パワー、即ちＥＤＦ２２の入力信号光パワーが所望値、例えば、設計値に等しくなるように、ラマン増幅利得が調整される。励起光源３０の出力パワーを変更せず、且つ、ＥＤＦ２２の入力信号光パワーが設計値に等しいので、ＥＤＦ２２での光増幅特性が当初のままに維持される。これらの結果、容易に、全体の利得プロファイルを適切な形状に再調整できる。
【００３０】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】ケーブル障害による利得プロファイルの変化例である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：入力端子
１２：伝送光ファイバ
１４：ＷＤＭ光カップラ
１６：光アイソレータ
１８：ＷＤＭ光カップラ
２０：分波器
２２：エルビウム添加光ファイバ
２４：受光器
２６：光サーキュレータ
２８：出力端子
３０：励起光源
３２，３４：レーザダイオード
３６：合波器
３８：バイパス路
４０：待機励起光源
４２：合波器
４４：駆動回路
４６：比較回路
【図１】
2005070522.tif 000003
【図２】
2005070522.tif 000004