(57)【要約】【課題】容易に且つ低コストで光増幅器の雑音発生を回避する。【解決手段】入力光が入力される入力ポート１と、励起光を供給するＬＤ２０と、入力光及び励起光を合波する合波器１２と、入力光及び励起光の合波が入力されその入力光を増幅して出力する希土類元素ドープファイバ１３と、出力光を出力する出力ポート２と、を備えた光増幅器であって、希土類元素ドープファイバ１３からの出力光を分岐して取り出す分波器１４と、分波器１４からの出力光の強度を検出するＰＤ１６と、ＰＤ１６で検出した出力光強度に基づいて励起光の強度を制御する制御コンピュータ１５と、をさらに備え、制御コンピュータ１５は、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときにＬＤ２０からの励起光の供給を停止するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を供給する励起光源と、該励起光源からの励起光が入力される希土類元素ドープファイバと、を備え、該希土類元素ドープファイバに入力された入力光を増幅して出力光として出力するように構成された光増幅器であって、
上記希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出す分波器と、
上記分波器からの出力光の強度を検出する出力光強度検出手段と、
上記出力光強度検出手段で検出した出力光強度に基づいて上記励起光源からの励起光の強度を制御する励起光制御手段と、
をさらに備え、
上記励起光制御手段は、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定すると共に、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させるように構成されていることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載された光増幅器において、
上記励起光源は、励起光の強度を検出する励起光強度検出手段を備えていることを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
励起光を供給する励起光源と、該励起光源からの励起光が入力される希土類元素ドープファイバと、を備え、該希土類元素ドープファイバに入力された入力光を増幅して出力光として出力するように構成された光増幅器の制御方法であって、
上記希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出してその強度を検出し、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させることを特徴とする光増幅器の制御方法。
【請求項４】
励起光を供給する励起光源と、該励起光源からの励起光が入力される希土類元素ドープファイバと、を備え、該希土類元素ドープファイバに入力された入力光を増幅して出力光として出力するように構成され、
上記希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出す分波器と、
上記分波器からの出力光の強度を検出する出力光強度検出手段と、
上記出力光強度検出手段で検出した出力光強度に基づいて上記励起光源からの励起光の強度を制御する励起光制御手段と、
をさらに備えた光増幅器をコンピュータで制御するためのコンピュータプログラムであって、
上記希土類元素ドープファイバの入力光強度と出力光強度との関係を取得する手順と、
上記出力光強度検出手段からの出力光強度を読み取る手順と、
上記入力光強度と出力光強度との関係に基づいて、上記読み取った出力光強度から入力光強度を推定する手順と、
上記推定した入力光強度が所定値よりも低いか否かを判定し、低い場合に上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させる手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項５】
請求項４に記載されたコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素ドープファイバを備える光増幅器、光増幅器の制御方法、その制御に用いられるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを記録した記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素がドープされた希土類元素ドープファイバに、光信号と共に励起光を入力し、光信号を光のまま増幅する光増幅器がよく知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、希土類元素ドープファイバに入力される光信号の入力光強度が所定値以下であるときに、励起光の光出力を断ったり、又は、抑制することにより、雑音の出力を防止することのできる光増幅器が開示されている。
【０００４】
以下に、その光増幅器について、図面を用いて説明する。
【０００５】
図５は、特許文献１に開示されている光増幅器３０の模式図である。
【０００６】
この光増幅器３０は、入力ポート１から出力ポート２に向かって、分波器１１、合波器１２、希土類ドープファイバ１３、分波器１４が順に直列に光学的に連結されている。
【０００７】
分波器１１は、入力側１ポート、出力側２ポートの計３ポートを有し、その出力側ポートにフォトダイオード（以下「ＰＤ」と称する）２１が光学的に接続されている。そして、ＰＤ２１は入力断検出回路２２に電気的に接続されている。
【０００８】
合波器１２は、入力側２ポート、出力側１ポートの計３ポートを有し、その入力側ポートに励起光源としてレーザダイオード（以下「ＬＤ」と称する）２０が光学的に接続されている。
【０００９】
分波器１４は、入力側１ポート、出力側２ポートの計３ポートを有し、その出力側ポートにＰＤ１６が光学的に接続されている。そして、ＰＤ１６は光出力一定制御回路（以下「ＡＬＣ回路」と称する）１８に電気的に接続されている。
【００１０】
また、入力断検出回路２２、ＬＤ２０及びＡＬＣ回路１８のそれぞれは、ドライバ１９に電気的に接続されている。
【００１１】
この光増幅器３０では、入力ポート１からの入力光が分波器１１を経由して合波器１２に入力されると共に、ＬＤ２０からの励起光が合波器１２に入力され、入力ポート１からの入力光とＬＤ２０からの励起光との合波が希土類元素ドープファイバ１３に入力される。これにより、入力ポート１からの入力光が希土類元素ドープファイバ１３により増幅され、その増幅された出力光が分波器１４を経由して出力ポート２に出力される。
【００１２】
増幅された出力光は、分波器１４によって分岐されＰＤ１６に入力される。そして、ＰＤ１６は、入力された光（信号）を電気信号に変換して、その電気信号をＡＬＣ回路１８に入力する。さらに、ＡＬＣ回路１８は、その入力された電気信号に基づいて、出力光強度を一定に保持するような制御信号をドライバ１９に入力する。
【００１３】
一方、入力ポートからの入力光は、分波器１１によって分岐されＰＤ２１に入力される。そして、ＰＤ２１は、入力された入力光を電気信号に変換して、その電気信号が入力断検出回路２２に入力する。さらに、入力断検出回路２２は、入力光の断が検出されると、その検出信号をドライバ１９に入力する。
【００１４】
このように、ドライバ１９は、ＡＬＣ回路１８から入力された制御信号により、ＬＤ２０の駆動電流を増減させて出力光強度を一定にすると共に、入力光の断の場合には、入力断検出回路２２から入力された検出信号により、ＬＤ２０の駆動電流を断つように構成されている。
【００１５】
以上のような構成の光増幅器３０では、入力光の断が検知されると、励起光の供給が停止して、希土類ドープファイバ１３の利得がなくなって、雑音発生が回避されると記載されている。
【特許文献１】特許第３０２５２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、この光増幅器３０では入力光強度を検出するために、光増幅器の光入力側に比較的高価なＰＤ２１及びそれに伴う付加回路を設ける必要があり、光増幅器が複雑で高コストなものになってしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に且つ低コストで雑音発生を回避することができる光増幅器、光増幅器の制御方法、その制御に用いられるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の光増幅器は、励起光を供給する励起光源と、該励起光源からの励起光が入力される希土類元素ドープファイバと、を備え、該希土類元素ドープファイバに入力された入力光を増幅して出力光として出力するように構成された光増幅器であって、上記希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出す分波器と、上記分波器からの出力光の強度を検出する出力光強度検出手段と、上記出力光強度検出手段で検出した出力光強度に基づいて上記励起光源からの励起光の強度を制御する励起光制御手段と、をさらに備え、上記励起光制御手段は、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定すると共に、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させるようになっている。そのため、入力光強度を、直接的に検出しているのではなく、出力光強度から推定することによって間接的に検出しているので、比較的高価な入力光強度検出手段が不要となっている。これにより、容易に且つ低コストで雑音発生を回避することができる。これは、例えば、光信号の波長が決まっている特定用途タイプの光増幅器において、特にその効果が有効に発揮される。
【００２０】
さらに、入力光強度検出手段が省略されているので、その挿入損失が発生せず、光増幅器の雑音指数を下げることも可能である。
【００２１】
本発明の光増幅器は、上記励起光源が、励起光の強度を検出する励起光強度検出手段を備えていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、励起光源が、励起光の強度を検出する励起光強度検出手段を備えているので、励起光源自体が故障した場合、速やかにその故障を検出することができる。これにより、励起光源の故障に起因する光増幅器の誤動作を抑止することができる。
【００２３】
本発明の光増幅器の制御方法は、励起光を供給する励起光源と、該励起光源からの励起光が入力される希土類元素ドープファイバと、を備え、該希土類元素ドープファイバに入力された入力光を増幅して出力光として出力するように構成された光増幅器の制御方法であって、上記希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出してその強度を検出し、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させることを特徴とする。
【００２４】
上記制御方法によれば、希土類元素ドープファイバの出力光を分岐して取り出してその強度を検出し、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させる。そのため、入力光強度を、直接的に検出するのではなく、出力光強度から推定することによって、間接的に検出するので、比較的高価な入力光強度検出手段が不要となる。これにより、容易に且つ低コストで雑音発生を回避することができる。
【００２５】
本発明の光増幅器の制御は、コンピュータプログラムにより行うことが可能であり、そのときのコンピュータプログラムは、上記希土類元素ドープファイバの入力光強度と出力光強度との関係を取得する手順と、上記出力光強度検出手段からの出力光強度を読み取る手順と、上記入力光強度と出力光強度との関係に基づいて、上記読み取った出力光強度から入力光強度を推定する手順と、上記推定した入力光強度が所定値よりも低いか否かを判定し、低い場合に上記励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させる手順と、をコンピュータに実行させるものである。
【００２６】
上記のようなコンピュータプログラムは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたものがコンピュータにインストールされ、あるいは、オンラインでコンピュータにダウンロードされることによりコンピュータで実行可能な状態となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光増幅器によれば、予め設定された入力光強度と出力光強度との関係に基づき、出力光強度から入力光強度を推定し、その推定した入力光強度が所定値よりも低いときに励起光源からの励起光の供給を停止又は低下させるように構成されているため、入力光強度を、直接的に検出しているのではなく、出力光強度から推定することによって間接的に検出している。そのため、比較的高価な入力光強度検出手段が不要となり、容易に且つ低コストで雑音発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る光増幅器５０ａを示す。
【００３０】
この光増幅器５０ａは、入力ポート１から出力ポート２に向かって、合波器１２、希土類ドープファイバ１３、分波器１４が順に直列に光学的に連結されている。
【００３１】
希土類ドープファイバ１３は、希土類元素として例えば、エルビウム（Ｅｒ）がドープされたファイバである。
【００３２】
合波器１２は、入力側２ポート、出力側１ポートの計３ポートを有し、その入力側のポートに、励起光源として励起光を供給するＬＤ２０が光学的に接続されている。そして、ＬＤ２０は電気的に制御コンピュータ１５に接続されている。
【００３３】
分波器１４は、入力側１ポート、出力側２ポートの計３ポートを有し、その出力側のポートに、出力光強度検出用のＰＤ１６が光学的に接続されている。そして、ＰＤ１６は電気的に制御コンピュータ１５に接続されている。
【００３４】
制御コンピュータ１５は、希土類ドープファイバ１３からの出力光の強度を一定値に維持するＡＬＣ（Automatic Level Control）回路、又は、ＬＤ２０の電流値を一定値に維持するＡＣＣ（Automatic Current Control）回路等からなる励起光制御部と、入力ポート１からの入力光の強度と希土類ドープファイバ１３からの出力光の強度との関係式を設定するための関係式設定部と、入力ポート１からの入力光の強度を推定する入力光強度推定部と、を有している。
【００３５】
なお、本実施形態では、光増幅器５０ａとして、合波器１２を入力ポート１と希土類ドープファイバ１３との間に設けて、励起光を希土類ドープファイバ１３の入力側から入力する前方励起タイプのものを例示しているが、合波器１２を希土類ドープファイバ１３と分波器１４との間に設けて、励起光を希土類ドープファイバ１３の出力側から入力する後方励起タイプのものであってもよい。
【００３６】
図３は、光増幅器５０ａの入力ポート１からの入力光の強度Ｐｉｎと、希土類ドープファイバ１３からの出力光の強度Ｐｏｕｔと、の相関関係の一例を示す図である。図中の白丸印は、入力光の強度Ｐｉｎ及び出力光の強度Ｐｏｕｔの実測値である。そして、太曲線は、入力光の強度Ｐｉｎと出力光の強度Ｐｏｕｔとの相関関係を示す近似曲線である。
【００３７】
この近似曲線の関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）は、光増幅器５０ａを本稼働させる前に、入力光の強度Ｐｉｎを測定するために、光増幅器５０ａの光入力側に光パワーメータを取り付け、任意の入力光の強度Ｐｉｎに対する出力光の強度Ｐｏｕｔを測定して、その測定データを制御コンピュータ１５内の関係式設定部にインプットした後に、演算処理することによって得られ、そのまま制御コンピュータ１５内に設定されるものである。
【００３８】
制御コンピュータ１５には、上述の関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）の他に、例えば、雑音が増大するしきい値として所定の入力光の強度Ｐｉｎ’も予め設定されている。
【００３９】
次に、光増幅器５０ａの光増幅動作について説明する。
【００４０】
まず、入力ポート１から光信号が入力光として入力されると、その入力光は、合波器１２を介して希土類ドープファイバ１３に入力される。
【００４１】
一方、ＬＤ２０から供給される励起光が、合波器１２を介して希土類ドープファイバ１３に入力される。このとき、希土類ドープファイバ１３では、励起光が入力されることによりエルビウム（Ｅｒ）の最外殻電子が励起状態となり、入力光が入力されることにより励起状態のエルビウム（Ｅｒ）の電子が基底状態へと遷移する際に誘導放出により入力光と同波長の光が発せられ、入力光が増幅された出力光として出力される。
【００４２】
希土類ドープファイバ１３からの出力光は、分波器１４を介して出力ポート２から出力される。このとき、出力光の一部が分波器１４を介してＰＤ１６に入力され、それが電気信号に変換されて出力光の強度Ｐｏｕｔが検出される。
【００４３】
そして、光増幅器５０ａの制御コンピュータ１５の励起光制御部では、例えば、ＡＬＣ回路によりＰＤ１６で検出した出力光の強度Ｐｏｕｔが一定になるように、ＬＤ２０からの励起光の強度を制御するＡＬＣ制御が行われる。また、入力光強度推定部では、出力光の強度Ｐｏｕｔと入力光の強度Ｐｉｎとの関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）に基づいて、出力光の強度Ｐｏｕｔより入力ポート１からの入力光の強度Ｐｉｎが推定される。さらに、励起光制御部では、その推定した入力光の強度Ｐｉｎが所定の入力光の強度Ｐｉｎ’よりも低いか否かを判定して、入力光強度Ｐｉｎが所定の入力光強度Ｐｉｎ’よりも低い場合に、ＬＤ２０からの励起光の供給を停止又は低下させる制御も行われる。
【００４４】
このような制御は、制御コンピュータ１５に、
入力ポート１からの入力光の強度Ｐｉｎと希土類元素ドープファイバ１３からの出力光の強度Ｐｏｕｔとの関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）を取得する手順と、
ＰＤ１６からの出力光の強度Ｐｏｕｔを読み取る手順と、
出力光の強度Ｐｏｕｔと入力光の強度Ｐｉｎとの関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）に基づいて、読み取った出力光の強度Ｐｏｕｔから入力光の強度Ｐｉｎを推定する手順と、
推定した入力光の強度Ｐｉｎが所定の入力光の強度Ｐｉｎ’よりも低いか否かを判定し、低い場合にＬＤ２０からの励起光の供給を停止又は低下させる手順と、
を実行させるコンピュータプログラムを、これが記録されたフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等から制御コンピュータにインストールして実行させるようにすればよい。
【００４５】
次に、具体的な制御方法について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４６】
まず、スタート後のステップＳＴ０では、入力ポート１からの入力光の強度Ｐｉｎと希土類元素ドープファイバ１３からの出力光の強度Ｐｏｕｔとの関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）を取得する。また、ＬＤ２０からの励起光の供給を停止させるためのしきい値となる所定の入力光の強度Ｐｉｎ’も併せて取得する。
【００４７】
ステップＳＴ０に続くステップＳＴ１では、希土類元素ドープファイバ１３からの出力光の強度ＰｏｕｔをＰＤ１６によって読み取る。出力光の強度Ｐｏｕｔが読み取られると、ステップＳＴ２に進む。
【００４８】
ステップＳＴ２では、読み取った出力光の強度Ｐｏｕｔの値を、関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）に代入することにより、出力光の強度Ｐｏｕｔに対する入力光の強度Ｐｉｎを推定して、ステップＳＴ３に進む。
【００４９】
ステップＳＴ３では、推定した入力光の強度Ｐｉｎが、所定の入力光の強度Ｐｉｎ’よりも低いか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳＴ５に進み、ＮＯの場合には、ステップＳＴ４に進む。
【００５０】
ステップＳＴ５では、ＬＤ２０からの励起光の供給を停止させる。
【００５１】
ステップＳＴ４では、ＬＤ２０からの励起光の供給をそのまま維持させ、ステップＳＴ１に戻る。ここまでの制御によって光増幅器５０ａの制御が営まれる。
【００５２】
以上のような制御が行われる光増幅器５０ａは、予め設定された入力光の強度Ｐｉｎと出力光の強度Ｐｏｕｔとの関係式Ｐｉｎ＝ｆ（Ｐｏｕｔ）に基づき、出力光の強度Ｐｏｕｔから入力光の強度Ｐｉｎを推定し、その推定した入力光の強度Ｐｉｎが所定値Ｐｉｎ’よりも低いときにＬＤ２０からの励起光の供給を停止するようになっている。そのため、入力光の強度Ｐｉｎを、直接的に検出しているのではなく、出力光の強度Ｐｏｕｔから推定することによって間接的に検出しているので、比較的高価な入力光強度検出手段（ＰＤ）が不要となっている。これにより、容易に且つ低コストで雑音発生を回避することができる。これは、例えば、光信号の波長が決まっている特定用途タイプの光増幅器において、特にその効果が有効に発揮される。
【００５３】
なお、上述のステップＳＴ５では、ＬＤ２０からの励起光の供給を停止させているが、励起光の供給を低下させてもよい。
【００５４】
光増幅器５０ａの変形例として、光増幅器５０ｂを図２に示す。
【００５５】
この光増幅器５０ｂは、ＬＤ２０と合波器１２との間に、出力側に分岐した３ポート分波器２３ａが設けられ、出力側の分岐した先に、ＰＤ２３ｂが設けられた励起光源２３を備えている。これにより、ＬＤ２０自体に発生した故障をＰＤ２３ｂによって速やかに検出することができ、ＬＤ２０の故障に起因する光増幅器５０ｂの誤動作を抑止することができる。
【００５６】
なお、光増幅器５０ｂにおける光増幅動作及び効果は、光増幅器５０ａと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、低コストで容易に入力光の強度を検出することができるので、例えば、光信号の波長が決まっている特定用途タイプの光増幅器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る光増幅器５０ａを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光増幅器５０ｂを示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る入力ポート１からの入力光の強度Ｐｉｎと希土類元素ドープファイバ１３からの出力光の強度Ｐｏｕｔとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光増幅器の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】従来の光増幅器３０を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    入力ポート
２    出力ポート
１１，１４，２３ａ  分波器
１２  合波器
１３  希土類元素ドープファイバ
１５  制御コンピュータ
１６，２１，２３ｂ  ＰＤ
１８  ＡＬＣ制御回路
１９  ドライバ
２０  ＬＤ
２２  入力断検出回路
２３  励起光源
３０，５０ａ，５０ｂ  光増幅器
【図１】
2005123519.tif 000003
【図２】
2005123519.tif 000004
【図３】
2005123519.tif 000005
【図４】
2005123519.tif 000006
【図５】
2005123519.tif 000007