(57)【要約】【課題】  波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器における光信号間の利得の差の制御及びそれによる個々の光信号の出力の制御のための方法と装置を提供する。【解決手段】  光源１４からの励起光とともに、エルビウムドープファイバ１２が光増幅作用を呈する波長領域内の波長を有する制御光を光源４０からエルビウムドープファイバ１２へ注入し、それぞれの信号光の出力を光検出器２４，２６で検出し、それに基いて制御光の注入パワーを制御する。【選択図】      図６
2005005745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が異なる複数の光信号を含む波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器を制御する方法であって、
該希土類ドープファイバが光増幅作用を呈する波長領域内の波長を有する制御光を該希土類ドープファイバに注入し、
制御光の注入パワー又は波長を制御し、それによって前記複数の光信号間の利得差を制御する各段階を具備する方法。
【請求項２】
前記制御光の波長は前記複数の光信号の波長のいずれとも異なる波長である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御光の波長は、前記希土類ドープファイバにおける放射確率が吸収確率よりも大である波長領域内の波長である請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記希土類ドープファイバはエルビウムドープファイバであり、前記制御光の波長は１５２０nmに等しいかそれより長い請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記複数の光信号の波長は１５３０乃至１５６５nmの範囲にあり、前記制御光の波長は１５６５nmに等しいかそれより長い請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記光増幅器の出力側において前記制御光を除去する段階をさらに具備する請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記制御光は伝送路の監視のための監視信号で変調される請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記制御光は前記波長多重信号自身である請求項１記載の方法。
【請求項９】
光増幅器の出力における前記複数の光信号のパワーをそれぞれ検出する段階をさらに具備し、
前記制御する段階において、検出された光信号のパワーに応じて前記制御光の注入パワー又は波長が制御される請求項１記載の方法。
【請求項１０】
波長が異なる複数の光信号を含む波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器を制御するための装置であって、
該希土類ドープファイバが増幅作用を呈する波長領域内の波長を有する制御光を該希土類ドープ光ファイバに注入する手段と、
制御光の注入パワー又は波長を制御し、それによって前記複数の光信号間の利得差を制御する手段とを具備する装置。
【請求項１１】
前記制御光の波長は前記複数の光信号の波長のいずれとも異なる波長である請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記制御光の波長は、前記希土類ドープファイバにおける放射確率が吸収確率よりも大である波長領域内の波長である請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記希土類ドープファイバはエルビウムドープファイバであり、前記制御光の波長は１５２０nmに等しいかそれより長い請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の光信号の波長は１５３０乃至１５６５nmの範囲にあり、前記制御光の波長は１５６５nmに等しいかそれより長い請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記光増幅器の出力側において前記制御光を除去する手段をさらに具備する請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記制御光は伝送路の監視のための監視信号で変調される請求項１１記載の装置。
【請求項１７】
前記制御光は前記波長多重信号自身である請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
光増幅器の出力における前記複数の光信号のパワーをそれぞれ検出する手段をさらに具備し、
前記制御手段は、検出された光信号のパワーに応じて前記制御光の注入パワー又は波長を制御する請求項１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器を制御するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エルビウムドープファイバによる光増幅器を使った光増幅システムが実用化され、さらに伝送速度を上げるため、光増幅器を含めた光線路に複数の波長の光を多重化した波長多重信号を伝送する多波長一括増幅システムの実用化が進められている。そのための光増幅器として複数の信号波長の利得を制御することが必要になる。通常一波の場合には励起光を制御することにより、実現できたが、多波長一括増幅の場合、これに加えてそれぞれの信号の利得を制御するため複数の信号間の利得の差を制御することが必要となる。
【０００３】
特願平６−２２９１６４号には、０．９８μｍ帯の励起光と１．４８μｍ帯の励起光という互いに相補的な利得特性（信号光波長と利得の関係）を与える２つの励起光を同時に使用して利得特性を平坦にすることによって２波長の信号光の利得差を小さくすることが提案されている。しかしながら、利得差の制御及びそれに基づく個々の光信号の出力の制御に関しては何ら提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の目的は、波長多重信号を光増幅する光増幅器における光信号間の利得差の制御及びそれに基づく個々の光信号の出力の制御のための方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、波長が異なる複数の光信号を含む波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器を制御する方法であって、該希土類ドープファイバが光増幅作用を呈する波長領域内の波長を有する制御光を該希土類ドープファイバに注入し、注入される制御光のパワー又は波長を制御し、それによって前記複数の光信号間の利得差を制御する各段階を具備する方法が提供される。
【０００６】
本発明によれば、波長が異なる複数の光信号を含む波長多重信号を光増幅する希土類ドープファイバを含む光増幅器を制御するための装置であって、該希土類ドープファイバが増幅作用を呈する波長領域内の波長を有する制御光を該希土類ドープ光ファイバに注入する手段と、注入される制御光のパワー又は波長を制御し、それによって前記複数の光信号間の利得差を制御する手段とを具備する装置もまた提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、波長多重信号を光増幅する光増幅器の出力を波長毎に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明第１の具体例に係る制御が適用された光増幅器の構成を示す。図１において、波長λ1 及びλ2 からなる信号光（λ1 ＜λ2 とする）は光合波器１０において光源１４からの励起光（例えば波長０．９８μｍ）と合波されエルビウムドープファイバ１２へ導入される。光源１６からの波長λ3 の励起光（例えばλ3 ＝１．４８μｍ）は、光合波器１８により、信号光とは逆の方向にエルビウムドープファイバ１２へ導入される。エルビウムドープファイバ１２で増幅された光信号の一部が光カプラ２０で分岐され、光分波器２２で波長λ1 とλ2 とに分波され、光検出器２４，２６においてそれぞれの光パワーが検出される。制御回路２８は、光検出器２４，２６の検出出力に基づき、光源１４及び１６の駆動電流を制御して光パワーを制御する。
【０００９】
励起光の導入の方向は図示した例に限られないのは勿論である。また、光源１４，１６の駆動電流を制御することによって励起光の注入パワーを制御する代わりに、図２に示すように光源１４，１６と光合波器１０，１８の間に可変アッテネータ１５，１７を設け、可変アッテネータ１５，１７の減衰量を制御することによって励起光の注入パワーを制御しても良い。
【００１０】
特願平６−２２９１６４号の図１５に示されるように、０．９８μｍ帯の励起光を使用したときは長波長側よりも短波長側の利得が大きく、１．４８μｍ帯の励起光を使用したときは短波長側よりも長波長側の利得が大きくなる。制御回路２８は、光検出器２４，２６の出力からλ1 ，λ2 の各光出力を算出し、もし、短波長側のλ1 の光の出力パワーＰ1 が長波長側の光の出力パワーＰ2 よりも大きければ、短波長側の利得を上げる効果のある０．９８μｍ帯励起光パワーを小さくし、長波長側の利得を上げる効果のある１．４８μｍ帯励起光パワーを大きくする。逆に、Ｐ1 よりもＰ2 の方が大きければ０．９８μｍ帯励起光パワーを大きくし、１．４８μｍ帯励起光パワーを小さくする。また各信号光の光出力の合計が所望の出力以下である場合は、０．９８μｍ帯／１．４８μｍ帯励起光の両方のパワーを上げ、所定の光出力以上である場合は、両方のパワーを下げ、所望の光出力が得られるようにする。
【００１１】
以上のように、本発明の第１の具体例においては、各光信号の出力を監視しながら、各光信号とも所望の出力が得られるように０．９８μｍ帯／１．４８μｍ帯励起光パワーが調節される。
図３に入力信号光パワーがそれぞれ−８．１dBm 、入力信号光の波長λ1 ，λ2 がλ1 ＝１５３５nm、λ2 ＝１５５８nmの時の実験結果を示す。図３中には利得差ΔＧ（＝Ｐ1558−Ｐ1535）が０及び＋１dBで一定という条件、及び総出力（＝Ｐ1558＋Ｐ1535）が１１，１２，１３，１３．５及び１４で一定という条件のもとでの０．９８μｍ帯励起光パワーと１．４８μｍ帯励起パワーの関係が示されている。例えばΔＧ＝０のもとでは、（０．９８μｍ帯励起光パワー、１．４８μｍ帯励起光パワー）＝（４０mW，１５mW）とすれば総出力１３dBm が得られ、（３０mW，３５mW）とすれば総出力１３．５dBm が得られるといったように、ΔＧ＝０の曲線に沿って０．９８μｍ帯励起光パワーと１．４８μｍ帯励起光パワーを変えることで利得差０を保ちつつ光出力を変えることができる。
【００１２】
図４はエルビウムドープファイバの放射確率（放出遷移の確率）、吸収確率（吸収遷移の確率）、及び吸収確率に対する放射確率の割合の波長依存性を示すグラフである。図４において、１．４８μｍ（１４８０nm）では放射が起こっており、励起率（励起状態にあるエルビウム原子の割合）が低下していることがわかる。しかし、放射の割合は小さいため、この波長の光は増幅されない。一方、波長が長くなればなる程放射の割合が増え、励起率が一層低下することがわかる。
【００１３】
図５は種々の励起率における利得係数の波長依存性の変化を表わすグラフである。図５によれば、励起率１．０に近い程短波長側（例えばλ1 ＝１．５４μｍ）の利得が相対的に大きくなり、励起率が低下すればする程、長波長側（例えばλ2 ＝１．５５μｍ）の利得が相対的に大きくなることがわかる。
以上のことから、前述の０．９８μｍ／１．４８μｍによるハイブリッド励起で利得差の制御が可能であったのは、１．４８μｍにおいて放射が起こっており、そのために励起率が低下するためであると推定される。しかしながら、１．４８μｍ帯のようにエルビウムドープファイバ内で増幅されない波長を使用する限り、励起率の低下には限界があるため制御範囲が広くならないこともわかる。
【００１４】
したがって本発明の第２の具体例においては、希土類ドープファイバが増幅作用を呈する波長領域内の波長、好ましくは放射確率が吸収確率より大である波長領域内の波長、さらに好ましくは１５２０nmより短かくない波長を制御光の波長として用い、この制御光の光パワー又は波長を制御することにより励起率を制御し、もって信号間の利得差を制御する。
【００１５】
図６は本発明の第２の具体例に係る制御が適用された光増幅器の構成を示す。図６において、波長λ1 及びλ2 からなる信号光（例えば図５に示すように、λ1 ＝１．５４μｍ，λ2 ＝１．５５μｍ）は光合波器１０において光源１４からの励起光（例えば波長０．９８μｍ）と合波されエルビウムドープファイバ１２へ導入される。光源４０からの波長λ3 の制御光（例えば図５に示すようにλ3 ＝１．５７μｍ）は、光合波器１８により、信号光とは逆の方向にエルビウムドープファイバ１２へ導入される。エルビウムドープファイバ１２で増幅された光信号の一部が光カプラ２０で分岐され、光分波器２２で波長λ1 とλ2 とに分波され、光検出器２４，２６においてそれぞれの光パワーが検出される。制御回路２８は、光検出器２４，２６の検出出力に基づき、光源４０の光パワー又は発光波長を制御することによって利得差を制御し、かつ、光源１４の光パワーを制御することによって全体の（平均の）利得を制御する。これによって、信号光λ1 及びλ2 の出力レベルをそれぞれ一定に制御することができる。
【００１６】
励起光及び制御光の導入の方向は図示した例に限られないのは勿論である。また、制御光λ3 を除去する必要がある場合には出力に光フィルタを設けることにより除去することができる。制御光の光パワーを制御する場合は、例えば、光源４０としてのレーザダイオードの駆動電流を制御する。制御光の波長を制御する場合は、例えば、光源４０として波長可変レーザを用いる。
【００１７】
信号光とは別に制御光を導入する代わりに、図７に示すようにエルビウムドープファイバを有する光増幅器３０へ入力される光信号のパワーを可変アッテネータ３２を用いて制御することによっても信号間の利得差を制御することができる。信号光の波長は当然或る程度の放射確率を呈する波長に設定されるから、信号光自身の入射パワーを制御することによっても利得差の制御が可能である。また、図８に示すように、光伝送路３４の受信側に設けられた光増幅器３０へ入射する信号光のパワーを送信側に設けられた可変アッテネータ３２で制御しても良い。
【００１８】
さらに、図６において、制御光を伝送路の監視のためのＳＶ（ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ）信号で変調して信号光λ1 ，λ2 とともに伝送することも可能である。この場合は、制御光は信号光と同じ方向でエルビウムドープファイバへ導入することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の具体例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の具体例の一変形を示すブロック図である。
【図３】図１の回路の動作を説明するグラフである。
【図４】エルビウムドープファイバ中のエルビウム原子の放射確率、吸収確率、及び放射確率／吸収確率の波長依存性を示すグラフである。
【図５】種々の励起率における利得係数の波長依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の具体例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の具体例の一変形を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の具体例の他の変形を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０，１８    光合波器
１４，１６    励起光光源
２０    光カプラ
２２    光分波器
２４，２６    光検出器
４０    制御光光源
【図１】
2005005745.tif 000003
【図２】
2005005745.tif 000004
【図３】
2005005745.tif 000005
【図４】
2005005745.tif 000006
【図５】
2005005745.tif 000007
【図６】
2005005745.tif 000008
【図７】
2005005745.tif 000009
【図８】
2005005745.tif 000010