(57)【要約】【課題】入力される光信号の波長数の変化や光パケット信号などのように間欠的に光信号の有無が変化しても、１波長あたりの出力強度を一定にして増幅する。【解決手段】出力強度が一定で所定波長λＬの光を出力する半導体レーザ２と、入力された光信号の一部と半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプ３と、その出力光のうち、λＬの成分のみを抽出する光フィルタ４と、入力された光信号の他の一部と抽出されたλＬの成分とを希土類イオン添加光ファイバ７に供給する手段５とを有し、半導体光アンプの非線型飽和現象を利用し、入力中の波長λｓ１〜λｓｎのトータルの光信号強度が大きくなった場合にはλＬの光強度は小さくなり、λｓ１〜λｓｎのトータルの光信号強度が小さくなった場合にはλＬの光強度は大きくなり、よって、λＬも含む全体の光の強度が常に一定となり、光増幅器のゲインも常に一定となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、入力された光信号と前記励起光源で生成された励起光とが供給され、増幅された光信号を出力する希土類イオン添加光ファイバとを有する光増幅器において、
出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザと、
入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプと、
前記半導体光アンプの出力光のうち、前記半導体レーザの前記所定波長の成分のみを抽出する光フィルタと、
入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段とを、
有することを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記半導体レーザの前記所定波長を、前記光信号の波長と異なる値に設定したことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記光増幅器の出力強度をモニタリングする光強度検出手段と、
前記光強度検出手段が検出する光強度を一定にするよう、前記励起光源の励起光レベルを制御するための制御回路とを、
更に有する請求項１又は２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記希土類イオン添加光ファイバの前段に光アイソレータを設け、前記希土類イオン添加光ファイバの後段より前記励起光源からの励起光を注入するよう構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光増幅器。
【請求項５】
前記希土類イオン添加光ファイバがエルビウム添加光ファイバであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光増幅器。
【請求項６】
入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを前記半導体光アンプに供給する手段として光合波器を用いることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光増幅器。
【請求項７】
入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段として光合波器を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光増幅器。
【請求項８】
入力された光信号と励起光とを希土類イオン添加光ファイバに供給して、前記光信号を増幅する光増幅方法において、
出力強度が一定で所定波長の光を生成するステップと、
入力された前記光信号の一部と前記出力強度が一定で所定波長の光とを増幅するステップと、
前記増幅された光のうち、前記所定波長の成分のみを抽出するステップと、
入力された前記光信号の他の一部と前記抽出された前記所定波長の成分とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給するステップとを、
有することを特徴とする光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを通じて入力された光信号を増幅して出力する光増幅器及び光増幅方法に関し、特に希土類イオン添加光ファイバを用いた光増幅器及び光増幅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の希土類イオン添加光ファイバを用いた一般的な光増幅器として、下記の特許文献１に示されるものなどがある。この従来の光増幅器の構成を簡略化して図２に示す。この光増幅器はλｓ１からλｓｎのｎ波の波長を多重した光信号を増幅するものである。入力された波長λｓ１〜λｓｎのｎ波の波長多重光信号は光アイソレータ１０１を通して希土類イオン添加光ファイバ１０２に入力される。また希土類イオン添加光ファイバ１０２には波長λｐの励起光も励起光源１０４からＷＤＭカプラ１０３を通じて入力される。ここで希土類イオン添加光ファイバ１０２に入力された波長λｓ１〜λｓｎの波長多重光信号が励起光によって増幅される。増幅されたλｓ１〜λｓｎの信号はＷＤＭカプラ１０３を通して出力され、その信号の一部を光分岐器１０５で分岐し、光電気変換器１０６で光電気変換を行うことで光増幅器が出力する光信号出力レベルをモニタリングする。光増幅器が出力する光信号出力レベルが一定になるように制御回路１０７によって励起光源１０４の出力する励起光の光レベルを調整する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２５５９４４号公報（図１、図４、要約）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成の光増幅器では、λｓ１〜λｓｎのｎ波長の光信号の波数が増加若しくは減少した場合、トータルの光出力強度が一定になるように制御されるため、各波長の光信号のレベルは変化してしまう。またλｓ１〜λｓｎの光信号のそれぞれが光パケット信号のように間欠的に伝送される光信号の場合では、各波長の光信号が無い状態があり、その場合も他の波長の光信号レベルが変動してしまう。
【０００５】
また、光パケット信号を伝送する場合、光パケット信号に対して即時に励起光を制御することが不可能である。そのため光パケット信号の増幅が正常になされない。一方、光パケット信号を増幅する手段として半導体光アンプがある。しかしながら、半導体光アンプでは波長多重光信号を増幅すると、半導体光アンプの非線型によって各波長の光信号間に相互干渉が生じ信号劣化が生じる。また、半導体光アンプの出力をモニタリングし、その出力が一定となるように半導体光アンプのゲインを変化させた場合には、光パケット信号の増幅は不可能となる。
【０００６】
そこで、本発明は、波長多重光信号を増幅する際、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる光増幅器及び光増幅方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、励起光源と、入力された光信号と前記励起光源で生成された励起光とが供給され、増幅された光信号を出力する希土類イオン添加光ファイバとを有する光増幅器において、
出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザと、
入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを増幅する半導体光アンプと、
前記半導体光アンプの出力光のうち、前記半導体レーザの前記所定波長の成分のみを抽出する光フィルタと、
入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段とを、
有する構成とした。
【０００８】
この構成により、波長多重光信号を増幅する際に、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる。
【０００９】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記半導体レーザの前記所定波長を、前記光信号の波長と異なる値に設定することができる。
【００１０】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【００１１】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記光増幅器の出力強度をモニタリングする光強度検出手段と、前記光強度検出手段が検出する光強度を一定にするよう、前記励起光源の励起光レベルを制御するための制御回路とを、更に有することができる。
【００１２】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【００１３】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記希土類イオン添加光ファイバの前段に光アイソレータを設け、前記希土類イオン添加光ファイバの後段より前記励起光源からの励起光を注入するよう構成することができる。
【００１４】
この構成により、入力光信号に含まれるすべての波長の光信号を安定した状態で増幅することができる。
【００１５】
また本発明によれば、上記構成に加えて、前記希土類イオン添加光ファイバとしてエルビウム添加光ファイバを用いることができる。
【００１６】
この構成により、従来の光増幅器の光ファイバと同様の光ファイバを用いて光増幅器を構成することができる。
【００１７】
また本発明によれば、上記構成に加えて、入力された前記光信号の一部と前記半導体レーザの出力光とを前記半導体光アンプに供給する手段として光合波器を用いることができる。
【００１８】
この構成により、複雑な構造を要することなく光増幅器を構成することが可能となる。
【００１９】
また本発明によれば、上記構成に加えて、入力された前記光信号の他の一部と前記光フィルタの出力とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給する手段として光合波器を用いることができる。
【００２０】
この構成により、複雑な構造を要することなく光増幅器を構成することが可能となる。
【００２１】
また本発明によれば、入力された光信号と励起光とを希土類イオン添加光ファイバに供給して、前記光信号を増幅する光増幅方法において、
出力強度が一定で所定波長の光を生成するステップと、
入力された前記光信号の一部と前記出力強度が一定で所定波長の光とを増幅するステップと、
前記増幅された光のうち、前記所定波長の成分のみを抽出するステップと、
入力された前記光信号の他の一部と前記抽出された前記所定波長の成分とを前記希土類イオン添加光ファイバに供給するステップとを、
有する構成としている。
【００２２】
この構成により、波長多重光信号を増幅する際、出力される各波長の光信号レベルを一定にするとともに、各波長の光信号が光パケット信号のように間欠的に信号の有無が生じるような場合であっても安定した状態で増幅可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る光増幅器の好ましい実施の形態を示すブロック図である。図１中、希土類イオン添加光ファイバ７の右側に示されるＷＤＭカプラ８、励起光源９、光分岐器１０、光電気変換器１１、制御回路１２は、図２の対応する回路１０３〜１０７と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００２４】
図１中の希土類イオン添加光ファイバ７の左側に下記の構成が設けられている。すなわち、入力光信号を２つに分岐する光分岐器１、出力強度が一定で所定波長の光を出力する半導体レーザ２、光分岐器１と半導体レーザ２の出力光をそれぞれ入力して合波する光合波器１３、光合波器１３の出力光を増幅する半導体光アンプ３、半導体光アンプ３の出力光のうち、半導体レーザ２の所定波長λＬの成分のみを抽出する光フィルタ４、光分岐器１の出力光、すなわち入力された光信号の他の一部と光フィルタ４の出力とを合波する光合波器５、光合波器５の出力光を希土類イオン添加光ファイバ７に供給する手段としての光アイソレータ６が設けられている。
【００２５】
図１に示す光増幅器では入力される波長λｓ１〜λｓｎのＮ波の光信号による波長多重光信号を光分岐器１で分岐する。光分岐器１で分岐した一方の光信号と、λＬの波長を持つ強度が一定の光信号を出力する半導体レーザ２とを光合波器１３とで合波し、半導体光アンプ３に入力する。光フィルタ４では半導体光アンプ３の出力から波長λＬの光信号を抽出し、光合波器５で光分岐器１で分岐したλｓ１〜λｓｎの波長を持つ他の光信号と、光フィルタ４が出力するλＬの波長を持つ光信号とを光合波器５で合波し、光アイソレータ６を通して希土類イオン添加光ファイバ７に入力する。さらに希土類イオン添加光ファイバ７には励起光源９からの波長λＰの励起光がＷＤＭカプラ８を通過して入力される。励起光によって希土類イオン添加光ファイバ７はλｓ１〜λｓｎとλＬの波長を持つ光信号を一括して増幅する。増幅されたλｓ１〜λｓｎとλＬの波長を持つ波長多重光信号はＷＤＭカプラ８と光分岐器１０を通過後、光増幅器の出力光として出力される。また、光分岐器１０で分岐された一方の光信号は、その光強度をモニタリングするために光電気変換器１１で光電気変換される。光電気変換器１１の出力電流若しくは電圧に応じて制御回路１２は、本光増幅器の光出力レベルが一定となるよう励起光源９が出力する励起光強度を制御する。
【００２６】
以上のような構成において、半導体光アンプ３が出力する光信号の中でλＬの波長の光信号は、半導体光アンプ３の非線型飽和現象を利用することでλｓ１〜λｓｎのトータルの光信号強度が大きくなった場合にはλＬの光信号強度は小さくなり、λｓ１〜λｓｎのトータルの光信号強度が小さくなった場合にはλＬの光信号強度は大きくなる。そのため、希土類イオン添加光ファイバ７へ入力するλｓ１〜λｓｎの波長を持つ光信号のトータルの光信号強度が大きい場合にはλＬの光信号強度は小さくなり、逆に希土類イオン添加光ファイバ７へ入力するλｓ１〜λｓｎの波長を持つ光信号のトータルの光信号強度が小さい場合にはλＬの光信号強度は大きくなる。
【００２７】
そのため、λｓ１〜λｓｎの光信号とλＬの光信号とを合わせたトータルでの光強度が、λｓ１〜λｓｎの光信号強度の変化によって変化しないような比でλｓ１〜λｓｎの光信号とλＬの光信号を希土類イオン添加光ファイバ７へ入光することで、λｓ１〜λｓｎの光信号とλＬとのトータルの光信号強度はλｓ１〜λｓｎの波長数が増加、減少した場合にも光増幅器から出力される各波長の光信号は常に一定の強度となる。また、λｓ１〜λｓｎの光信号が光パケット信号のように間欠的に信号が生じるような場合においても、λＬの光信号強度は適宜変化するため、希土類イオン添加光ファイバ７へ入光されるλｓ１〜λｓｎの光信号とλＬの光を合わせた光強度は常に一定となる。
【００２８】
このように、希土類イオン添加光ファイバ７へ入光されるλｓ１〜λｓｎの光信号とλＬの光を合わせた光強度が常に一定であると、光増幅器のゲインも常に一定となり、入力波長数が変化したり、光パケット信号のように光信号が間欠的に発生するような場合であっても、本光増幅器の出力におけるλｓ１〜λｓｎの各波長ごとの光信号強度は常に一定となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、入力光信号の波長数が変化したり、入力光信号が光パケット信号のように間欠的に発生するような場合であっても各波長の光信号強度は常に一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光増幅器の好ましい実施の形態を示すブロック図
【図２】従来の光増幅器を示すブロック図
【符号の説明】
１、１０、１０５  光分岐器
２  半導体レーザ
３  半導体光アンプ
４  光フィルタ
５、１３  光合波器
６、１０１  光アイソレータ
７、１０２  希土類イオン添加光ファイバ
８、１０３  ＷＤＭカプラ
９、１０４  励起光源
１１、１０６  光電気変換器
１２、１０７  制御回路
【図１】
2005012131.tif 000003
【図２】
2005012131.tif 000004